JP2006154601A - Light source device and image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光源装置及び画像表示装置、特に、空間光変調装置と組み合わせて用いられる光源装置の技術に関する。 The present invention relates to a light source device and an image display device, and more particularly to a technology of a light source device used in combination with a spatial light modulation device.
近年、プロジェクタの光源装置に固体発光素子を用いることが提案されている。固体発光素子である発光ダイオード(以下、「LED」という。)は、超小型、超軽量、長寿命であるという特徴を有する。また、大出力のLEDの開発、改良は著しい進展が見られ、LEDの照明用途への利用が拡大している。このため、プロジェクタ、特に小型で明るいプロジェクタの光源として、LEDを用いることが期待されている。 In recent years, it has been proposed to use a solid light-emitting element for a light source device of a projector. A light-emitting diode (hereinafter referred to as “LED”), which is a solid-state light-emitting element, is characterized by being ultra-compact, ultra-light, and long-life. Moreover, remarkable progress has been made in the development and improvement of high-power LEDs, and the use of LEDs for lighting applications is expanding. For this reason, it is expected to use an LED as a light source of a projector, particularly a small and bright projector.
プロジェクタに用いられる液晶型空間光変調装置は、入射光の偏光状態を変換することで変調を行う。液晶型空間光変調装置を用いる場合、光源からの光を特定の振動方向の偏光光に変換して供給することで、光源からの光を効率良く利用できる。光を特定の振動方向の偏光光に変換して供給する技術は、例えば、特許文献1及び特許文献2に提案されている。
A liquid crystal type spatial light modulation device used in a projector performs modulation by converting the polarization state of incident light. When a liquid crystal spatial light modulator is used, the light from the light source can be used efficiently by converting the light from the light source into polarized light having a specific vibration direction and supplying it. For example,
現在開発されているLEDをプロジェクタに用いる場合、明るい画像を得るためには、複数のLEDを用いる必要がある。複数のLEDを用いる場合、特許文献1及び特許文献2の技術によると、LEDをアレイ状に配置することになる。複数のLEDをアレイ状に配置する場合、LEDの数を多くするほどLEDを配置する領域が大きくなる。また、プロジェクタでは、光源装置と空間光変調装置とを含めた光学系において、有効に扱える光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角の積(エテンデュー、Geometrical Extent)として表すことができる。この面積と立体角の積は、光学系において保存される。このことから、複数のLEDをアレイ状に配置する場合、LEDの数を多くするほど、空間光変調装置に入射する光束の空間的な広がりが増大すると考えられる。
When the currently developed LED is used for a projector, it is necessary to use a plurality of LEDs in order to obtain a bright image. When a plurality of LEDs are used, the LEDs are arranged in an array according to the techniques of
これに対して、空間光変調装置が有効に変調可能な光の取り込み角度には限りがある。このため、空間光変調装置へ入射する光束の空間的な広がりが増大するほど、光源装置からの光を有効に用いることが困難となる。このため、特許文献1及び特許文献2に開示されている技術を用いても、光を効率良く利用できない場合がある。特に、発光部からの光を効率良く利用できなければ、複数の発光部を用いても明るい画像を得られない場合があるため問題である。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、光束の広がりを低減でき、高い効率で光を供給することが可能な光源装置、及びその光源装置を用いて明るい画像を表示可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
On the other hand, there is a limit to the angle of light that can be effectively modulated by the spatial light modulator. For this reason, it becomes difficult to use light from the light source device effectively as the spatial spread of the light beam incident on the spatial light modulator increases. For this reason, even if it uses the technique currently disclosed by
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光を供給する少なくとも2つの発光部と、発光部からの光のうち第1の振動方向の偏光光を透過し、第1の振動方向と略直交する第2の振動方向の偏光光を反射することにより、発光部からの光を第1の振動方向の偏光光と第2の振動方向の偏光光とに分離する偏光分離部と、を有し、発光部は、偏光分離部から発光部の方向へ進行する光を偏光分離部の方向へ反射する反射部を有し、偏光分離部は、発光部から供給され偏光分離部へ直接入射した第1の振動方向の偏光光と、反射部で反射した後偏光分離部へ入射した第1の振動方向の偏光光とを合成して、所定方向へ進行させることを特徴とする光源装置を提供することができる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, at least two light emitting units that supply light, and the polarized light in the first vibration direction among the light from the light emitting unit are transmitted, By reflecting the polarized light in the second vibration direction substantially orthogonal to the first vibration direction, the light from the light emitting unit is separated into the polarized light in the first vibration direction and the polarized light in the second vibration direction. The light-emitting unit includes a reflection unit that reflects light traveling in the direction of the light-emitting unit from the light-polarizing unit to the direction of the light-polarizing unit, and the light-polarizing unit is supplied from the light-emitting unit. Combining the polarized light in the first vibration direction directly incident on the polarization separation unit and the polarized light in the first vibration direction incident on the polarization separation unit after being reflected by the reflection unit and proceeding in a predetermined direction. A light source device can be provided.
発光部から偏光分離部へ入射した第1の振動方向の偏光光は、偏光分離部を透過する。発光部から偏光分離部へ入射した第2の振動方向の偏光光は、偏光分離部で反射する。偏光分離部で反射した第2の振動方向の偏光光は、反射部で反射することにより再び偏光分離部の方向へ進行する。このとき、第2の振動方向の偏光光は、例えば位相板を用いて第1の振動方向の偏光光に変換される。このようにして、発光部からの第2の振動方向の偏光光を、第1の振動方向の偏光光に変換して供給することができる。光源装置は、偏光分離膜における透過及び反射と、偏光変換とにより、発光部からの第2の振動方向の偏光光を、第1の振動方向の偏光光に変換して、所定方向へ進行させることができる。このため、光源装置は、発光部からの光を効率良く供給することができる。発光部から偏光分離部へ直接入射した第1の振動方向の偏光光と、反射部で反射した後偏光分離部へ入射した第1の振動方向の偏光光とは、偏光分離部で合成され、所定の照明対象の方向へ進行する。光源装置は、各発光部からの光を偏光分離部で合成することで、複数の発光部を用いる場合であっても、光源装置から出射する光束の広がりを低減できる。これにより、光束の広がりを低減でき、高い効率で光を供給することが可能な光源装置を得られる。 The polarized light in the first vibration direction that has entered the polarization separation unit from the light emitting unit passes through the polarization separation unit. The polarized light in the second vibration direction that has entered the polarization separation unit from the light emitting unit is reflected by the polarization separation unit. The polarized light in the second vibration direction reflected by the polarization separation unit travels again toward the polarization separation unit by being reflected by the reflection unit. At this time, the polarized light in the second vibration direction is converted into polarized light in the first vibration direction using, for example, a phase plate. In this way, polarized light in the second vibration direction from the light emitting unit can be converted into polarized light in the first vibration direction and supplied. The light source device converts the polarized light in the second vibration direction from the light emitting unit into polarized light in the first vibration direction by transmission and reflection in the polarization separation film and polarization conversion, and travels in a predetermined direction. be able to. For this reason, the light source device can efficiently supply light from the light emitting unit. The polarized light in the first vibration direction directly incident on the polarization separation unit from the light emitting unit and the polarized light in the first vibration direction incident on the polarization separation unit after being reflected by the reflection unit are combined in the polarization separation unit, Proceed in the direction of a predetermined illumination target. The light source device can reduce the spread of the light beam emitted from the light source device by combining the light from each light emitting unit with the polarization separating unit, even when using a plurality of light emitting units. Accordingly, it is possible to obtain a light source device that can reduce the spread of the light flux and can supply light with high efficiency.
また、本発明の好ましい態様によれば、発光部と偏光分離部との間、及び偏光分離部の出射側のうち少なくとも一箇所に設けられた位相板を有することが望ましい。例えば、位相板としてλ/4位相板を用いると、位相板に入射した直線偏光は、円偏光に変換される。位相板で円偏光に変換された光は、例えば反射部で反射した後再び位相板に入射することで、振動方向が変換される。λ/4位相板に2回光を通過させることによって、光の振動方向を90度回転させることができる。λ/4位相板を2回通過させることにより、第1の振動方向の偏光光と第2の振動方向の偏光光とを互いに変換することができる。これにより、特定の振動方向以外の他の振動方向の光の再利用を可能にし、発光部からの光を所定方向へ効率良く進行させることができる。 Moreover, according to a preferable aspect of the present invention, it is desirable to have a phase plate provided at least at one place between the light emitting unit and the polarization separation unit and on the emission side of the polarization separation unit. For example, when a λ / 4 phase plate is used as the phase plate, linearly polarized light incident on the phase plate is converted into circularly polarized light. The light converted into circularly polarized light by the phase plate is reflected by, for example, the reflection portion and then incident on the phase plate again, whereby the vibration direction is converted. By passing the light twice through the λ / 4 phase plate, the vibration direction of the light can be rotated by 90 degrees. By passing the λ / 4 phase plate twice, polarized light in the first vibration direction and polarized light in the second vibration direction can be converted into each other. Thereby, it is possible to reuse light in a vibration direction other than the specific vibration direction, and light from the light emitting unit can be efficiently advanced in a predetermined direction.
また、本発明の好ましい態様によれば、発光部と偏光分離部との間に設けられ、発光部からの光を偏光分離部へ導く光学素子を有することが望ましい。これにより、発光部からの光を偏光分離部へ効率良く導くことができる。 According to a preferred aspect of the present invention, it is desirable to have an optical element that is provided between the light emitting unit and the polarization separating unit and guides light from the light emitting unit to the polarization separating unit. Thereby, the light from a light emission part can be efficiently guide | induced to a polarization separation part.
また、本発明の好ましい態様としては、光学素子は、発光部からの光を略均一にするロッドインテグレータであることが望ましい。ロッドインテグレータを用いることにより、発光部からの光を偏光分離部へ効率良く導くことができる上、光を均一化することができる。これにより、発光部からの光を効率良く、かつ均一化して偏光分離部へ導くことができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the optical element is a rod integrator that makes light from the light emitting portion substantially uniform. By using the rod integrator, it is possible to efficiently guide the light from the light emitting unit to the polarization separating unit and to make the light uniform. Thereby, the light from the light emitting part can be efficiently and uniformized and guided to the polarization separating part.
また、本発明の好ましい態様としては、光学素子は、発光部からの光を略平行にするコリメータレンズであることが望ましい。コリメータレンズを用いることにより、発光部からの光を偏光分離部へ効率良く導くことができる。また、コリメータレンズを用いることにより、偏光分離部から発光部の方向へ進行する光は、発光部から偏光分離部の方向へ進行するときと略同一の光路を進行する。偏光分離部から発光部の方向へ進行する光は、発光部から偏光分離部の方向へ進行するときと略同一の光路を進行することにより、効率良く発光部に入射する。発光部に入射した光は反射部で反射して再び偏光分離部の方向へ進行するため、コリメータレンズを用いることで、効率良く光を再利用することができる。これにより、発光部からの光を効率良く利用することができる。 As a preferred embodiment of the present invention, it is desirable that the optical element is a collimator lens that makes light from the light emitting portion substantially parallel. By using the collimator lens, the light from the light emitting unit can be efficiently guided to the polarization separation unit. Further, by using the collimator lens, the light traveling in the direction from the polarization separating unit to the light emitting unit travels in substantially the same optical path as traveling in the direction from the light emitting unit to the polarization separating unit. The light traveling in the direction from the polarized light separating unit to the light emitting unit efficiently enters the light emitting unit by traveling in substantially the same optical path as traveling from the light emitting unit to the polarized light separating unit. Since the light incident on the light emitting unit is reflected by the reflecting unit and travels again toward the polarization separating unit, the light can be efficiently reused by using a collimator lens. Thereby, the light from a light emission part can be utilized efficiently.
また、本発明の好ましい態様としては、光学素子は、発光部からの光を集光する集光レンズであることが望ましい。集光レンズを用いることにより、発光部からの光を偏光分離部へ効率良く導くことができる。また、集光レンズを用いて発光部からの光を収束させる場合、偏光分離部をテレセントリックに照明する必要が無い。このため、光源装置の構成の自由度を高くすることができる。これにより、高い自由度の構成により、発光部からの光を偏光分離部へ効率良く導くことができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the optical element is a condensing lens that condenses light from the light emitting section. By using the condensing lens, light from the light emitting unit can be efficiently guided to the polarization separation unit. In addition, when the light from the light emitting unit is converged using the condensing lens, it is not necessary to illuminate the polarization separation unit telecentrically. For this reason, the freedom degree of a structure of a light source device can be made high. Thereby, the light from a light emission part can be efficiently guide | induced to a polarization separation part by the structure of a high freedom degree.
また、本発明の好ましい態様としては、偏光分離部から所定方向とは異なる方向へ進行した光を偏光分離部の方向へ反射するミラーを有することが望ましい。ミラーを用いることにより、所定の照明方向とは異なる方向へ進行した光を偏光分離部の方向へ戻すことができる。これにより、照明方向とは異なる他の方向へ進行した光の再利用を可能にし、発光部からの光を効率良く利用することができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable to have a mirror that reflects light traveling in a direction different from the predetermined direction from the polarization separation unit in the direction of the polarization separation unit. By using the mirror, the light traveling in a direction different from the predetermined illumination direction can be returned to the direction of the polarization separation unit. As a result, it is possible to reuse the light that has traveled in a different direction from the illumination direction, and to efficiently use the light from the light emitting unit.
また、本発明の好ましい態様としては、少なくとも第1の発光部及び第2の発光部を有し、第1の発光部は、第1の発光部から偏光分離部へ入射した第1の振動方向の偏光光が偏光分離部を透過した後所定方向へ進行し、かつ第2の発光部から偏光分離部へ入射した第2の振動方向の偏光光が偏光分離部を反射した後第1の発光部の方向へ進行するような位置に設けられ、第2の発光部は、第1の発光部から偏光分離部へ入射した第2の振動方向の偏光光が偏光分離部を反射した後第2の発光部の方向へ進行するような位置に設けられることが望ましい。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, the first light emitting unit includes at least a first light emitting unit and a second light emitting unit, and the first light emitting unit is a first vibration direction incident on the polarization separating unit from the first light emitting unit. First polarized light after the polarized light of the second oscillation direction that has passed through the polarized light separating portion and travels in a predetermined direction and is incident on the polarized light separating portion from the second light emitting portion is reflected by the polarized light separating portion. The second light emitting unit is provided with a second light after the polarized light having the second oscillation direction incident on the polarization separating unit from the first light emitting unit is reflected by the polarization separating unit. It is desirable to be provided at a position that advances in the direction of the light emitting portion.
第1の発光部からの光のうち第1の振動方向の偏光光は、偏光分離部を透過した後所定の照明方向へ進行する。第1の発光部からの光のうち第2の振動方向の偏光光は、偏光分離部で反射した後第2の発光部の方向へ進行する。第2の発光部からの光のうち第1の振動方向の偏光光は、偏光分離部を透過した後、例えばミラーで反射することにより偏光分離部に戻る。偏光分離部に戻った第1の振動方向の偏光光は、偏光分離部を透過して第2の発光部の方向へ進行する。 Of the light from the first light emitting unit, the polarized light in the first vibration direction travels in a predetermined illumination direction after passing through the polarization separating unit. Of the light from the first light emitting unit, the polarized light in the second vibration direction travels in the direction of the second light emitting unit after being reflected by the polarization separating unit. Of the light from the second light emitting unit, the polarized light in the first vibration direction passes through the polarization separation unit and then returns to the polarization separation unit by being reflected by, for example, a mirror. The polarized light in the first vibration direction that has returned to the polarization separation unit passes through the polarization separation unit and travels toward the second light emitting unit.
第2の発光部からの光のうち第2の振動方向の偏光光は、偏光分離部で反射した後第1の発光部の方向へ進行する。このようにして偏光分離部から第1、第2の発光部の方向へ進行した光は、反射部で反射した後再び偏光分離部の方向へ進行する。偏光分離部の方向へ進行した第1の振動方向の偏光光は、偏光分離部を透過する。また、第2の振動方向の偏光光は、例えば位相板を透過することで第1の振動方向の偏光光に変換された後、偏光分離部を透過する。このように偏光分離部における透過及び反射と、偏光変換とにより、第1の振動方向の偏光光を照明方向へ進行させる。これにより、第1の振動方向の偏光光を合成して、所定方向へ進行させることができる。 Of the light from the second light emitting unit, the polarized light in the second vibration direction travels in the direction of the first light emitting unit after being reflected by the polarization separating unit. Thus, the light traveling from the polarization separation unit toward the first and second light emitting units is reflected by the reflection unit and then travels again toward the polarization separation unit. The polarized light in the first vibration direction that has traveled in the direction of the polarization separator passes through the polarization separator. The polarized light in the second vibration direction is converted into polarized light in the first vibration direction by passing through the phase plate, for example, and then transmitted through the polarization separation unit. In this manner, the polarized light in the first vibration direction is advanced in the illumination direction by transmission and reflection in the polarization separation unit and polarization conversion. Thereby, the polarized light in the first vibration direction can be synthesized and traveled in a predetermined direction.
また、本発明の好ましい態様としては、さらに第3の発光部を有し、第3の発光部は、第3の発光部から偏光分離部へ入射した第1の振動方向の偏光光が偏光分離部を透過した後第2の発光部の方向へ進行するような位置に設けられることが望ましい。第3の発光部からの第1の振動方向の偏光光は、偏光分離部を透過した後第2の発光部の方向へ進行する。第2の発光部の方向へ進行した光は、反射部で反射して偏光分離部の方向へ進行する。第3の発光部からの第2の振動方向の偏光光は、例えば反射型偏光板やλ/4位相板を用いて、第1の振動方向の偏光光に変換して利用できる。第3の発光部からの光は、偏光分離部における透過及び反射と、振動方向の変換とを繰り返すことにより、第1の振動方向の偏光光に変換され、所定の照明方向へ進行する。これにより、第3の発光部からの光を所定方向へ進行させ、さらに明るい照明光を供給することができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, the light emitting device further includes a third light emitting unit, and the third light emitting unit separates polarized light in the first vibration direction incident on the polarization separating unit from the third light emitting unit. It is desirable to be provided at a position where the light travels in the direction of the second light emitting part after passing through the part. The polarized light in the first vibration direction from the third light emitting unit travels in the direction of the second light emitting unit after passing through the polarization separating unit. The light traveling in the direction of the second light emitting unit is reflected by the reflecting unit and travels in the direction of the polarization separating unit. The polarized light in the second vibration direction from the third light emitting unit can be converted into polarized light in the first vibration direction using, for example, a reflective polarizing plate or a λ / 4 phase plate. The light from the third light emitting unit is converted into polarized light in the first vibration direction by repeating transmission and reflection in the polarization separation unit and vibration direction conversion, and proceeds in a predetermined illumination direction. Thereby, the light from the third light emitting unit can be advanced in a predetermined direction, and brighter illumination light can be supplied.
また、本発明の好ましい態様としては、第3の発光部と偏光分離部との間、及び偏光分離部の出射側のうち少なくとも一方に設けられ、第1の振動方向の偏光光を透過し、第2の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板を有することが望ましい。反射型偏光板を用いることにより、第1の振動方向の偏光光のみを取り出すことができる。また、反射型偏光板で反射した第2の振動方向の偏光光は、例えば位相板を用いて第1の振動方向の偏光光に変換することで再利用できる。これにより、高い効率で第1の振動方向の偏光光を供給することができる。 Further, as a preferable aspect of the present invention, the polarized light of the first vibration direction is transmitted between the third light emitting unit and the polarization separation unit and at least one of the emission side of the polarization separation unit, It is desirable to have a reflective polarizing plate that reflects polarized light in the second vibration direction. By using a reflective polarizing plate, only polarized light in the first vibration direction can be extracted. The polarized light in the second vibration direction reflected by the reflective polarizing plate can be reused by converting it into polarized light in the first vibration direction using, for example, a phase plate. Thereby, the polarized light in the first vibration direction can be supplied with high efficiency.
さらに、本発明によれば、上記の光源装置と、光源装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有する画像表示装置を提供することができる。上記の光源装置を備えることにより、照明対象である空間光変調装置へ高い効率で光を供給することができる。これにより、高い光利用効率で明るい画像を表示可能な画像表示装置を得られる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide an image display device having the above light source device and a spatial light modulation device that modulates light from the light source device in accordance with an image signal. By providing the light source device described above, it is possible to supply light with high efficiency to the spatial light modulation device that is the illumination target. Thereby, an image display device capable of displaying a bright image with high light utilization efficiency can be obtained.
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係る光源装置100の概略構成を示す。光源装置100は、第1の発光部であるLED101、及び第2の発光部であるLED102を有する。LED101、102は、主にチップの表面から光を放出する面発光光源である。LED101、102は、偏光ビームスプリッタ108の方向に光を供給する。偏光ビームスプリッタ108は、2つのプリズムを貼り合わせて構成された直方体形状の構造物である。偏光ビームスプリッタ108の2つのプリズム同士の間には、偏光膜107が形成されている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
偏光膜107は、LED101、102からの光のうち第1の振動方向の偏光光を透過し、第2の振動方向の偏光光を反射することにより、LED101、102からの光を第1の振動方向の偏光光と第2の振動方向の偏光光とに分離する偏光分離部である。第1の振動方向の偏光光は、例えばp偏光光である。第2の振動方向の偏光光は、第1の振動方向と略直交する振動方向の偏光光であって、例えばs偏光光である。
The
LED101と偏光ビームスプリッタ108との間、LED102と偏光ビームスプリッタ108との間には、それぞれ位相板であるλ/4位相板105、106が設けられている。LED101及びλ/4位相板105は、偏光ビームスプリッタ108の、出射面とは反対側の面に対応して配置されている。LED102及びλ/4位相板106は、偏光ビームスプリッタ108の、出射面に隣り合う面に対応して配置されている。
Between the
偏光ビームスプリッタ108の、LED102が設けられている側とは反対側には、ミラー109が設けられている。ミラー109は、偏光膜107を透過し、偏光膜107から所定の照明方向Lとは異なる方向へ進行した光を偏光ビームスプリッタ108の方向へ反射する。また、LED101、102は、それぞれ反射部103、104を有する。反射部103、104は、高反射性の金属部材で形成された金属電極である。反射部103は、偏光膜107からLED101の方向へ進行する光を偏光膜107の方向へ反射する。反射部104は、偏光膜107からLED102の方向へ進行する光を偏光膜107の方向へ反射する。
A
LED101は、照明方向Lに沿った光軸AXを中心として配置されている。LED102及びミラー109は、光軸AXに略垂直な軸BXを中心として配置されている。偏光ビームスプリッタ108は、偏光膜107が光軸AX及び軸BXのいずれに対しても略45度傾くように配置されている。また、偏光ビームスプリッタ108は、光軸AX及び軸BXが偏光膜107の略中心で交わるように設けられている。
The
LED101及びLED102は、p偏光光及びs偏光光を含む光を供給する。LED101からの光は、λ/4位相板105を透過した後偏光ビームスプリッタ108に入射する。λ/4位相板105を透過して偏光ビームスプリッタ108に入射した光のうちp偏光光は、偏光膜107を透過した後、矢印で示す所定の照明方向Lへ進行する。これに対して、λ/4位相板105を透過して偏光ビームスプリッタ108に入射した光のうちs偏光光は、偏光膜107を反射した後、LED102の方向へ進行する。
The
LED102の方向へ進行したs偏光光は、λ/4位相板106を透過した後LED102に入射する。このときs偏光光は、λ/4位相板106を透過することで円偏光に変換される。LED102に入射した円偏光は、反射部104で反射した後再びλ/4位相板106に入射する。λ/4位相板106は、円偏光をp偏光光に変換して偏光ビームスプリッタ108に入射させる。このように、λ/4位相板106に2回光を通過させることにより、光の振動方向を90度回転させることができる。
The s-polarized light traveling in the direction of the
偏光ビームスプリッタ108に入射したp偏光光は、偏光膜107を透過して、ミラー109に入射する。ミラー109に入射したp偏光光は、ミラー109で反射して偏光ビームスプリッタ108に入射し、偏光膜107を透過する。偏光膜107を透過したp偏光光は、再びLED102の方向へ進行する。LED102の方向に進行したp偏光光は、反射部104で反射して偏光ビームスプリッタ108に入射するまでにλ/4位相板106を2回通過することにより、s偏光光に変換される。
The p-polarized light that has entered the
偏光ビームスプリッタ108に入射したs偏光光は、偏光膜107で反射した後、LED101の方向へ進行する。LED101の方向に進行したs偏光光は、反射部103で反射して偏光ビームスプリッタ108に入射するまでにλ/4位相板106を2回通過することにより、p偏光光に変換される。偏光ビームスプリッタ108に入射したp偏光光は、偏光膜107を透過した後照明方向Lへ進行する。LED101からのs偏光光は、反射部103、104での反射3回、偏光膜107での反射2回、ミラー109での反射1回、及び偏光膜107の透過3回を経て光源装置100から出射する。
The s-polarized light incident on the
LED102からの光は、λ/4位相板106を透過した後偏光ビームスプリッタ108に入射する。λ/4位相板106を透過して偏光ビームスプリッタ108に入射した光のうちp偏光光は、偏光膜107を透過した後、ミラー109に入射する。ミラー109に入射したp偏光光は、LED101から供給されたs偏光光がp偏光光に変換された後ミラー109に入射する場合と同様に振る舞う。LED102からのp偏光光は、反射部103、104での反射2回、偏光膜107での反射1回、ミラー109での反射1回、及び偏光膜107の透過3回を経て光源装置100から出射する。
The light from the
λ/4位相板106を透過して偏光ビームスプリッタ108に入射した光のうちs偏光光は、偏光膜107を反射した後、LED101の方向へ進行する。LED101の方向へ進行したs偏光光は、LED102から供給されたp偏光光がs偏光光に変換された後LED101に入射する場合と同様に振る舞う。LED102からのs偏光光は、反射部103での反射1回、偏光膜107での反射1回、及び偏光膜107の透過1回を経て光源装置100から出射する。偏光膜107は、LED101から供給され偏光膜107へ直接入射したp偏光光と、反射部103で反射した後偏光膜107へ入射したp偏光光とを合成して、照明方向Lへ進行させる。
Of the light that has passed through the λ / 4
反射部103、104での反射率、偏光膜107での反射率、ミラー109での反射率をそれぞれ60%、90%、85%とし、偏光膜107の透過率を90%であるとする。1つのLEDからのp偏光光をそのまま取り出して照明する場合の照明光の強度が0.5であるとすると、本実施例の光源装置100から出射する照明光のトータルパワーは、およそ0.847である。LED101、102の発光光の利用効率は、LED1つ当りおよそ42%である。また、1つのLEDからのp偏光光を取り出して照明する光源装置を基準とすると、本実施例の光源装置100は、およそ1.69倍の強度の照明光を供給できる。
It is assumed that the reflectance at the reflecting
光源装置100は、偏光膜107における透過及び反射と、偏光変換とにより、LED101、102からの第2の振動方向の偏光光を、第1の振動方向の偏光光に変換して、照明方向Lへ進行させることができる。このため、光源装置100は、LED101、102からの光を効率良く供給することができる。光源装置100は、各LED101、102からの光を偏光膜107で合成することで、各LED101、102からの光を略同一の照明領域に進行させる。このため、2つのLED101、102を用いる場合であっても、光源装置100から出射する光束の広がりを低減できる。これにより、光束の広がりを低減でき、かつ高い効率で光を供給することができるという効果を奏する。例えば、光源装置100をプロジェクタに用いる場合、空間光変調装置へ入射する光束の広がりを低減できることから、光源装置100からの照明光を空間光変調装置で効率良く変調することが可能となる。
The
偏光膜107は、s偏光光を透過しp偏光光を反射するものであっても良い。この場合、偏光膜107は、LED101から供給され偏光膜107へ直接入射したs偏光光と、反射部103で反射した後偏光膜107へ入射したs偏光光とを合成して、照明方向Lへ進行させる。また、光源装置100は、偏光膜107を透過したs偏光光を、照明光として出射する。偏光分離部は、偏光膜107を用いる場合に限らず、ワイヤグリッド型偏光板を用いても良い。偏光膜107に代えてワイヤグリッド型偏光板を用いる場合、光源装置100を安価にすることができる。ワイヤグリッド型偏光板については後述する。
The
図2は、本実施例の変形例であって、コリメータレンズ211、212を用いる光源装置200の構成を示す。本態様、及び後述の態様において光源装置100と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。コリメータレンズ211は、第1の発光部であるLED101とλ/4位相板105との間の光路中に設けられている。コリメータレンズ212は、第2の発光部であるLED102とλ/4位相板106との間の光路中に設けられている。
FIG. 2 is a modification of the present embodiment, and shows a configuration of a
コリメータレンズ211、212は、それぞれLED101、102からの光を偏光膜107へ導く光学素子である。また、コリメータレンズ211、212は、それぞれLED101、102からの光を略平行にする。コリメータレンズ211は、コリメータレンズ211から出射する光の主光線が光軸AXに対して略平行となるようにして、偏光膜107をテレセントリックに照明する。コリメータレンズ212は、コリメータレンズ212から出射する光の主光線が軸BXに対して略平行となるようにして、偏光膜107をテレセントリックに照明する。コリメータレンズ211、212によってLED101、102からの光を偏光膜107へ効率良く導くことができる。
The
また、コリメータレンズ211を設けることにより、偏光膜107からLED101の方向へ進行する光は、LED101から偏光膜107の方向へ進行するときと略同一の光路を進行する。偏光膜107からLED101の方向へ進行する光は、LED101から偏光膜107の方向へ進行するときと略同一の光路を進行することにより、効率良くLED101に入射する。コリメータレンズ212も、偏光膜107からLED102の方向へ進行する光を効率良くLED102に入射させる。偏光膜107からLED101、102に入射した光はそれぞれ反射部103、104で反射して再び偏光膜107の方向へ進行する。コリメータレンズ211、212を用いることで、効率良く光を再利用し、LED101、102からの光を効率良く利用することができる。
Further, by providing the
図3は、光学素子として集光レンズ311、312を用いる光源装置300の構成を示す。集光レンズ311は、LED101とλ/4位相板105との間の光路中に設けられている。集光レンズ312は、LED102とλ/4位相板106との間の光路中に設けられている。集光レンズ311、312は、それぞれLED101、102からの光を集光する。集光レンズ311、312によってLED101、102からの光を偏光膜107へ効率良く導くことができる。
FIG. 3 shows a configuration of a
また、集光レンズ311、312を用いてLED101、102からの光を収束させる場合、偏光膜107をテレセントリックに照明する必要が無い。このため、光源装置300の構成の自由度を高くすることができる。集光レンズ311、312を用いることで、高い自由度の構成で、LED101、102からの光を偏光膜107へ効率良く導くことができる。
Further, when the light from the
図4は、光学素子としてロッドインテグレータ411、412を用いる光源装置400の構成を示す。ロッドインテグレータ411は、LED101とλ/4位相板105との間の光路中に設けられている。ロッドインテグレータ412は、LED102とλ/4位相板106との間の光路中に設けられている。ロッドインテグレータ411、412は、直方体形状の透明な硝子部材からなる。ロッドインテグレータ411、412に入射した光は、硝子部材と空気との界面において全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ411、412の内部を進行する。
FIG. 4 shows a configuration of a
ロッドインテグレータ411、412としては、硝子部材で構成するものに限らず、内面を反射面で構成する中空構造のものを用いても良い。内面を反射面とするロッドインテグレータの場合、ロッドインテグレータに入射した光は、反射面において反射を繰り返しながらロッドインテグレータの内部を進行する。また、ロッドインテグレータは、硝子部材と反射面とを組み合わせる構成としても良い。
The
ロッドインテグレータ411、412を用いることにより、LED101、102からの光を偏光膜107へ効率良く導くことができる。また、ロッドインテグレータ411、412は、それぞれLED101、102からの光の強度分布を略均一にする。ロッドインテグレータ411、412を用いることで、LED101、102からの光を効率良く、かつ均一化して偏光膜107へ導くことができる。光源装置400は、LED、λ/4位相板、ロッドインテグレータ、及び偏光ビームスプリッタをいずれも接合するように配置する構成に限らず、互いに間隔を置いて配置することとしても良い。
By using the
なお、光学素子は、LED101、102とλ/4位相板105、106との間に設ける構成に限らず、λ/4位相板105、106と偏光ビームスプリッタ108との間に設ける構成であっても良い。また、光源装置は、図2〜図4を用いて説明した光学素子を組み合わせて用いても良く、さらに他の光学素子と組み合わせることとしても良い。
The optical element is not limited to the configuration provided between the
図5は、本実施例の変形例に係る光源装置500の構成を示す。光源装置500は、偏光ビームスプリッタ108とミラー109との間にλ/4位相板505が設けられている。また、光源装置500は、偏光ビームスプリッタ108の出射側に、反射型偏光板520が設けられている。反射型偏光板520は、第1の振動方向の偏光光であるp偏光光を透過し、第2の振動方向の偏光光であるs偏光光を反射する。
FIG. 5 shows a configuration of a
反射型偏光板520として、光学的に透明な硝子部材からなる基板の上に、金属、例えばアルミニウムで構成されるワイヤを格子状に設けたワイヤグリッド型偏光板を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光板は、振動方向がワイヤに略垂直である偏光光を透過し、振動方向がワイヤに略平行である偏光光を反射する。ワイヤグリッド型偏光板を、特定の振動方向の偏光光の振動方向に対してワイヤが略垂直となるように設けることにより、特定の振動方向の偏光光のみを透過させることができる。
As the reflection
LED101から偏光ビームスプリッタ108に進行したp偏光光は、偏光膜107及び反射型偏光板520を透過して照明方向Lに進行する。LED102から偏光ビームスプリッタ108に進行したp偏光光は、偏光膜107を透過してミラー109の方向へ進行する。ミラー109の方向に進行したp偏光光は、ミラー109で反射して偏光ビームスプリッタ108に入射するまでにλ/4位相板505を2回通過することにより、s偏光光に変換される。
The p-polarized light traveling from the
偏光ビームスプリッタ108に入射したs偏光光は、偏光膜107で反射した後、反射型偏光板520の方向へ進行する。反射型偏光板520に入射したs偏光光は、反射型偏光板520で反射して偏光ビームスプリッタ108に戻る。偏光ビームスプリッタ108に戻ったs偏光光は、偏光膜107で反射してミラー109の方向へ進行する。ミラー109の方向に進行したs偏光光は、ミラー109で反射して偏光ビームスプリッタ108に入射するまでにλ/4位相板505を2回通過することによりp偏光光に変換される。偏光ビームスプリッタ108に入射したp偏光光は、偏光膜107を透過してLED102の方向に進行する。LED102の方向に進行したp偏光光は、LED102からのp偏光光と同様に振る舞う。
The s-polarized light incident on the
LED102からのp偏光光は、反射部103、104での反射2回、偏光膜107での反射3回、ミラー109での反射2回、反射型偏光板520での反射1回、偏光膜107の透過3回、及び反射型偏光板520の透過1回を経て光源装置500から出射する。LED101からのs偏光光は、反射部103、104での反射3回、偏光膜107での反射4回、ミラー109での反射2回、反射型偏光板520での反射1回、偏光膜107の透過3回、及び反射型偏光板520の透過1回を経て光源装置500から出射する。
The p-polarized light from the
LED101、102及びミラー109の位置は、光源装置500の構成に示す位置に限られない。図6に示す光源装置600は、光源装置500の構成から、LED102とミラー109とを入れ換えたものである。図7に示す光源装置700は、光源装置500の構成から、LED101とミラー109とを入れ換えたものである。また、ミラー109を設ける構成に限られず、図8に示す光源装置800のようにミラー109を省略しても良い。図9に示す光源装置900は、光源装置100の変形例であって、単独のLED101を用いるものである。光源装置900は、LED102及びλ/4位相板106に代えてミラー109を設けている。
The positions of the
図10は、光源装置の構成と、照明光の強度との関係を示すものである。LED、ミラー、λ/4位相板及び反射型偏光板の位置は、図11に示すように、偏光ビームスプリッタ108の出射側の位置を位置4、偏光ビームスプリッタ108の入射位置を時計回りに位置1、2、3として表すこととする。光源装置100についての説明と同様に、照明光のトータルパワーは、1つのLEDからのp偏光光をそのまま取り出して照明する場合の照明光の強度を0.5として表している。明るさ倍率は、1つのLEDからのp偏光光を取り出して照明する場合を基準として、本実施例の光源装置の照明光の強度を倍率で表したものである。
FIG. 10 shows the relationship between the configuration of the light source device and the intensity of illumination light. As shown in FIG. 11, the positions of the LED, mirror, λ / 4 phase plate, and reflective polarizing plate are the position on the exit side of the
反射型偏光板520における透過率及び反射率は、いずれも82%とする。また、反射部103、104、偏光膜107、ミラー109の反射率、偏光膜107の透過率は、光源装置100についての説明と同様である。構成Aは、図1の光源装置100を示す。構成Bは、光源装置100の構成に反射型偏光板520を追加したものである。構成Cは、構成Bにλ/4位相板を追加したものであって、図5の光源装置500を示す。構成Dは、構成BのLEDとミラーとを入れ換えたものであって、図6の光源装置600を示す。構成Eは、構成Dにλ/4位相板を追加したものである。
The transmittance and reflectance of the reflective
構成Fは、位置1及び3にLEDを配置する構成であって、図7の光源装置700を示す。構成Gは、構成Bからミラーを除いたものであって、図8の光源装置800を示す。構成Hは、構成GからLED及びλ/4位相板の配置を変更したものである。構成Iは、図9の光源装置900を示す。図10の表に示すように、位置1及び2にLEDを配置する場合に、特に明るい照明光を得ることができる。
Configuration F is a configuration in which LEDs are arranged at
図12は、本発明の実施例2に係る光源装置120の概略構成を示す。光源装置120は、第1の発光部であるLED101、第2の発光部であるLED102に加えて、第3の発光部であるLED121を有することを特徴とする。LED121は、偏光ビームスプリッタ108の、LED102が設けられている側とは反対側に設けられている。LED121は、LED102と同様に、軸BXを中心として配置されている。LED121は、金属電極である反射部122を有する。LED121と偏光ビームスプリッタ108との間には、反射型偏光板520が設けられている。反射型偏光板520とLED121との間には、λ/4位相板505が設けられている。
FIG. 12 shows a schematic configuration of the
LED121は、p偏光光及びs偏光光を含む光を供給する。LED121から反射型偏光板520へ入射した光のうちp偏光光は、反射型偏光板520及び偏光ビームスプリッタ108を透過した後、LED102の方向へ進行する。LED121からのp偏光光は、反射部103、104での反射2回、偏光膜107での反射1回、偏光膜107の透過2回、及び反射型偏光板520の透過1回を経て光源装置120から出射する。
The
LED121から反射型偏光板520へ入射した光のうちs偏光光は、反射型偏光板520で反射した後、LED121の方向へ進行する。LED121の方向へ進行したs偏光光は、反射部122で反射して再び反射型偏光板520に入射するまでにλ/4位相板505を2回通過することにより、p偏光光に変換される。p偏光光に変換された光は、反射型偏光板520を透過し、LED121からのp偏光光と同様に振る舞う。このようにして、LED121からの光を所定の照明方向Lへ進行させることができる。
Of the light incident on the reflective
LED102から偏光ビームスプリッタ108へ入射した光のうちp偏光光は、偏光膜107及び反射型偏光板520を透過して、LED121の方向へ進行する。LED121の方向へ進行したp偏光光は、反射部122で反射した再び反射型偏光板520に入射するまでにλ/4位相板505を2回透過することにより、s偏光光に変換される。s偏光光に変換された光は、反射型偏光板520で反射して、LED121の方向に進行する。LED121の方向に進行したs偏光光は、反射部122で反射し、LED121からのs偏光光と同様に振る舞う。
Of the light incident on the
1つのLEDからのp偏光光をそのまま取り出して照明する場合の照明光の強度が0.5であるとすると、本実施例の光源装置120から出射する照明光のトータルパワーは、およそ0.889である。LED101、102、121の発光光の利用効率は、LED1つ当りおよそ30%である。また、1つのLEDからのp偏光光を取り出して照明する場合を基準とすると、本実施例の光源装置120は、およそ1.78倍の強度の照明光を供給できる。なお、反射部103、104、122、偏光膜107、反射型偏光板520の反射率、及び偏光膜107、反射型偏光板520における透過率は、上記の実施例1と同様である。
Assuming that the intensity of the illumination light when the p-polarized light from one LED is taken out for illumination is 0.5, the total power of the illumination light emitted from the
本実施例によれば、第3の発光部であるLED121からの光も、照明方向Lへ進行させることができる。これにより、さらに明るい照明光を供給することができる。また、反射型偏光板520を用いることにより、LED121から第1の振動方向の偏光光のみを取り出す。反射型偏光板520で反射した第2の振動方向の偏光光は、λ/4位相板505を用いて第1の振動方向の偏光光に変換することで再利用できる。これにより、高い効率で第1の振動方向の偏光光を供給することができる。なお、本実施例の光源装置120は、上記実施例1と同様に光学素子を設けることとしても良い。
According to the present embodiment, the light from the
図13は、本実施例の変形例に係る光源装置130の構成を示す。光源装置130は、偏光ビームスプリッタ108の出射側に、反射型偏光板520が設けられている。LED101から偏光ビームスプリッタ108に入射したp偏光光は、偏光膜107及び反射型偏光板520を透過して照明方向Lへ進行する。LED121から偏光ビームスプリッタ108に入射したp偏光光は、偏光膜107を透過してLED102の方向へ進行する。LED102の方向に進行したp偏光光は、LED102からのp偏光光と同様に振る舞う。
FIG. 13 shows a configuration of a
LED121から偏光ビームスプリッタ108に入射したs偏光光は、偏光膜107で反射した後、反射型偏光板520に入射する。反射型偏光板520に入射したs偏光光は、反射型偏光板520で反射して再び偏光ビームスプリッタ108に入射する。偏光ビームスプリッタ108に入射したs偏光光は、偏光膜107で反射し、LED121の方向へ進行する。LED121の方向へ進行したs偏光光は、反射部122で反射して偏光ビームスプリッタ108に入射するまでにλ/4位相板505を2回通過することにより、p偏光光に変換される。偏光ビームスプリッタ108に入射したp偏光光は、LED121からのp偏光光と同様に振る舞う。このように、本変形例においても、LED121からの光を照明方向Lへ進行させることができる。
The s-polarized light incident on the
λ/4位相板は、光源装置120や光源装置130のように、各LED101、102、121に対応させて設ける構成に限られない。λ/4位相板は、各LED101、102、121と偏光ビームスプリッタ108との間、及び偏光ビームスプリッタ108の出射側のうち少なくとも一箇所に設ける構成であれば良い。例えば、図14に示す光源装置140のように、光源装置130の構成からλ/4位相板505を取り除くこととしても良い。また、図15に示す光源装置150のように、反射型偏光板520と偏光ビームスプリッタ108との間にλ/4位相板155を設けても良い。さらに、各LED101、102、121と偏光ビームスプリッタ108との間、及び偏光ビームスプリッタ108の出射側のいずれにもλ/4位相板を設けない構成としても良い。
The λ / 4 phase plate is not limited to the configuration provided corresponding to each
図16は、光源装置の構成と、照明光の強度との関係を示すものである。λ/4位相板及び反射型偏光板の位置は、上記実施例1と同様に、図11に示す番号で表している。構成J〜構成Zは、いずれも位置1、位置2、位置3に、それぞれLED101、102、121が設けられている。また、照明光のトータルパワー、及び明るさ倍率についても、上記実施例1と同様である。
FIG. 16 shows the relationship between the configuration of the light source device and the intensity of illumination light. The positions of the λ / 4 phase plate and the reflective polarizing plate are represented by the numbers shown in FIG. 11 as in the first embodiment. In the configurations J to Z, the
構成J、K、Lは、それぞれ図12の光源装置120、図13の光源装置130、図14の光源装置140を示す。構成M、Nは、それぞれ光源装置140の構成から、2つのλ/4位相板の位置を変更したものである。構成Oは、光源装置140の構成から位置2のλ/4位相板105を取り除き、位置1のみにλ/4位相板106を配置するものである。構成P、Qは、それぞれ構成Oからλ/4位相板の位置を変更したものである。構成Rは、光源装置130の構成からすべてのλ/4位相板を取り除いたものである。
Configurations J, K, and L indicate the
構成Sは、光源装置140の構成に、位置4のλ/4位相板155を追加したものであって、図15の光源装置150を示す。構成T〜Zは、光源装置150から、位置1、2、3のλ/4位相板の配置を変更したものである。図16の表に示すように、位置3に反射型偏光板520を配置する場合に、特に明るい照明光を得ることができる。
The configuration S is obtained by adding the λ / 4
図17は、本発明の実施例3に係る画像表示装置であるプロジェクタ1700の概略構成を示す。プロジェクタ1700は、3つの液晶型空間光変調装置172R、172G、172Bを備える、いわゆる3板式のプロジェクタである。プロジェクタ1700は、R光用光源装置170Rと、G光用光源装置170Gと、B光用光源装置170Bとを有する。各光源装置170R、170G、170Bは、いずれも上記実施例1の光源装置100と同様の構成を有する。
FIG. 17 shows a schematic configuration of a
R光用光源装置170Rは、2つのR光用LED171Rを有する。R光用LED171Rは、R光を供給する。R光用光源装置170Rは、R光用LED171RからのR光を、特定の振動方向の偏光光、例えばp偏光光に変換して、所定方向である液晶型空間光変調装置172Rの方向へ進行させる。液晶型空間光変調装置172Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。液晶型空間光変調装置172Rに入射したp偏光光は、変調によりs偏光光に変換される。液晶型空間光変調装置172Rでs偏光光に変換されたR光は、クロスダイクロイックプリズム173に入射する。
The light source device for
G光用光源装置170Gは、2つのG光用LED171Gを有する。G光用LED171Gは、G光を供給する。G光用光源装置170Gは、G光用LED171GからのG光を、特定の振動方向の偏光光、例えばp偏光光に変換して、所定方向である液晶型空間光変調装置172Gの方向へ進行させる。液晶型空間光変調装置172Gは、G光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。液晶型空間光変調装置172Gに入射したp偏光光は、変調によりs偏光光に変換される。液晶型空間光変調装置172Gでs偏光光に変換されたG光は、R光とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム173に入射する。
The light source device for G light 170G includes two LEDs for G light 171G. The G
B光用光源装置170Bは、2つのR光用LED171Bを有する。B光用LED171Bは、B光を供給する。B光用光源装置170Bは、B光用LED171BからのB光を、特定の振動方向の偏光光、例えばp偏光光に変換して、所定方向である液晶型空間光変調装置172Bの方向へ進行させる。液晶型空間光変調装置172Bは、B光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。液晶型空間光変調装置172Bに入射したp偏光光は、変調によりs偏光光に変換される。液晶型空間光変調装置172Bでs偏光光に変換されたB光は、R光及びG光とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム173に入射する。
The light source device for B light 170B has two LEDs for R light 171B. The B
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム173は、2つのダイクロイック膜173a、173bを有する。ダイクロイック膜173a、173bは、X字型に直交して配置される。ダイクロイック膜173aは、R光を反射し、G光を透過する。ダイクロイック膜173bは、B光を反射し、G光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム173は、液晶型空間光変調装置172R、172G、172Bでそれぞれ変調されたR光、G光及びB光を合成する。投写光学系174は、クロスダイクロイックプリズム173で合成された光をスクリーン175に投写する。
A cross
ダイクロイック膜173a、173bは、通常、s偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜173a、173bでそれぞれ反射すべきR光及びB光は、s偏光光となってクロスダイクロイックプリズム173に入射することが望ましい。また、ダイクロイック膜173a、173bを透過すべきG光は、p偏光光となってクロスダイクロイックプリズム173に入射することが望ましい。s偏光光に変換されたG光をクロスダイクロイックプリズム173に入射するために、例えば、液晶型空間光変調装置172Gとクロスダイクロイックプリズム173との間にλ/2位相板を設けることとしても良い。
The
各色光用光源装置170R、170G、170Bを用いることにより、プロジェクタ1700は、照明対象である液晶型空間光変調装置172R、172G、172Bへ高い効率で光を供給することができる。これにより、高い光利用効率で明るい画像を表示できるという効果を奏する。なお、各色光用光源装置170R、170G、170Bは、実施例1の光源装置100と同様の構成とするほか、実施例1及び実施例2の他の光源装置と同様の構成としても良い。
By using each color
図18は、本発明の実施例4に係る画像表示装置であるプロジェクタ1800の概略構成を示す。上記実施例3のプロジェクタ1800と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。プロジェクタ1800は、1つの液晶型空間光変調装置182を備える、いわゆる単板式のプロジェクタである。プロジェクタ1800は、上記実施例2の光源装置120と同様の構成の光源装置180を有する。光源装置180は、第1の発光部であるG光用LED171Gと、第2の発光部であるB光用LED171Bと、第3の発光部であるR光用LED171Rとを有する。光源装置180は、G光、B光、R光を、特定の振動方向の偏光光、例えばp偏光光に変換して、所定方向である液晶型空間光変調装置182の方向へ進行させる。
FIG. 18 shows a schematic configuration of a
液晶型空間光変調装置182の入射側には、不図示のカラーフィルタが設けられている。カラーフィルタは、光源装置180からの各色光を分離する。カラーフィルタには、液晶型空間光変調装置182のR光用画素、G光用画素、B光用画素に対応して、R光透過カラーフィルタ、G光透過カラーフィルタ、B光透過カラーフィルタが設けられている。液晶型空間光変調装置182は、カラーフィルタを透過したR光、G光、B光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。液晶型空間光変調装置182で変調された光は、投写光学系174に入射する。
A color filter (not shown) is provided on the incident side of the liquid crystal spatial
光源装置180を用いることにより、プロジェクタ1800は、照明対象である液晶型空間光変調装置182へ高い効率で光を供給することができる。なお、光源装置180は、G光用LED171G、B光用LED171B、R光用LED171Rを設ける構成に限らず、R光、G光、B光を含む白色光を供給するLEDを設けることとしても良い。また、プロジェクタ1800は、カラーフィルタを用いて色分離する構成に限らず、G光用LED171G、B光用LED171B、R光用LED171Rを順次点灯させることとしても良い。
By using the
なお、上記各実施例の光源装置は、発光部としてLEDを用いているが、これに限られない。LEDに代えて、例えばEL素子や半導体レーザ等の他の固体発光素子を用いても良い。また、プロジェクタに用いる空間光変調装置は、透過型の液晶表示装置に限らず、反射型の液晶表示装置を用いても良い。さらに、光源装置を設ける画像表示装置はプロジェクタに限らず、例えば空間光変調装置で変調された光を直視するディスプレイであっても良い。 In addition, although the light source device of each said Example uses LED as a light emission part, it is not restricted to this. Instead of the LED, other solid light emitting elements such as an EL element and a semiconductor laser may be used. The spatial light modulation device used for the projector is not limited to the transmissive liquid crystal display device, and a reflective liquid crystal display device may be used. Furthermore, the image display device provided with the light source device is not limited to the projector, and may be a display that directly views light modulated by the spatial light modulation device, for example.
以上のように、本発明に係る光源装置は、プロジェクタに用いる場合に有用であり、特に、特定の振動方向の偏光光を変調するプロジェクタに適している。 As described above, the light source device according to the present invention is useful when used in a projector, and is particularly suitable for a projector that modulates polarized light in a specific vibration direction.
100 光源装置、101、102 LED、103、104 反射部、105、106 λ/4位相板、107 偏光膜、108 偏光ビームスプリッタ、109 ミラー、AX 光軸、BX 軸、L 照明方向、200 光源装置、211、212 コリメータレンズ、300 光源装置、311、312 集光レンズ、400 光源装置、411、412 ロッドインテグレータ、500 光源装置、505 λ/4位相板、520 反射型偏光板、600、700、800、900 光源装置、120 光源装置、121 LED、122 反射部、130、140、150 光源装置、155 λ/4位相板、1700 プロジェクタ、170R R光用光源装置、170G G光用光源装置、170B B光用光源装置、172R、172G、172B 液晶型空間光変調装置、173 クロスダイクロイックプリズム、173a、172b ダイクロイック膜、174 投写光学系、175 スクリーン、1800 プロジェクタ、180 光源装置、182 液晶型空間光変調装置 100 light source device, 101, 102 LED, 103, 104 reflector, 105, 106 λ / 4 phase plate, 107 polarizing film, 108 polarizing beam splitter, 109 mirror, AX optical axis, BX axis, L illumination direction, 200 light source device , 211, 212 Collimator lens, 300 Light source device, 311, 312 Condensing lens, 400 Light source device, 411, 412 Rod integrator, 500 Light source device, 505 λ / 4 phase plate, 520 Reflective polarizing plate, 600, 700, 800 , 900 light source device, 120 light source device, 121 LED, 122 reflector, 130, 140, 150 light source device, 155 λ / 4 phase plate, 1700 projector, 170R light source device for R light, 170G light source device for 170 G light, 170B B Light source device for light, 172R, 172G, 172B Liquid crystal type spatial light modulator, 173 Cross dichroic prism, 173a, 172b Dichroic film, 174 projection optical system, 175 screen, 1800 projector, 180 light source device, 182 Liquid crystal type spatial light modulator
Claims (11)
前記発光部からの光のうち第1の振動方向の偏光光を透過し、前記第1の振動方向と略直交する第2の振動方向の偏光光を反射することにより、前記発光部からの光を前記第1の振動方向の偏光光と前記第2の振動方向の偏光光とに分離する偏光分離部と、を有し、
前記発光部は、前記偏光分離部から前記発光部の方向へ進行する光を前記偏光分離部の方向へ反射する反射部を有し、
前記偏光分離部は、前記発光部から供給され前記偏光分離部へ直接入射した前記第1の振動方向の偏光光と、前記反射部で反射した後前記偏光分離部へ入射した前記第1の振動方向の偏光光とを合成して、所定方向へ進行させることを特徴とする光源装置。 At least two light emitting units for supplying light;
Light from the light emitting unit is transmitted by transmitting polarized light in the first vibration direction out of light from the light emitting unit and reflecting polarized light in the second vibration direction substantially orthogonal to the first vibration direction. A polarization separation unit that separates the polarized light in the first vibration direction and the polarized light in the second vibration direction,
The light emitting unit includes a reflecting unit that reflects light traveling in the direction of the light emitting unit from the polarization separating unit in the direction of the polarization separating unit,
The polarized light separating unit is supplied with light from the light emitting unit and directly enters the polarized light separating unit, and the first vibration is reflected by the reflecting unit and then incident on the polarized light separating unit. A light source device characterized by combining polarized light in a direction and traveling in a predetermined direction.
前記第1の発光部は、前記第1の発光部から前記偏光分離部へ入射した前記第1の振動方向の偏光光が前記偏光分離部を透過した後前記所定方向へ進行し、かつ前記第2の発光部から前記偏光分離部へ入射した前記第2の振動方向の偏光光が前記偏光分離部を反射した後前記第1の発光部の方向へ進行するような位置に設けられ、
前記第2の発光部は、前記第1の発光部から前記偏光分離部へ入射した前記第2の振動方向の偏光光が前記偏光分離部を反射した後前記第2の発光部の方向へ進行するような位置に設けられることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の光源装置。 Having at least a first light emitting part and a second light emitting part,
The first light emitting unit travels in the predetermined direction after the polarized light in the first vibration direction incident on the polarization separating unit from the first light emitting unit is transmitted through the polarization separating unit, and the first light emitting unit The polarized light in the second vibration direction incident on the polarization separation unit from the two light emission units is provided at a position so as to travel in the direction of the first light emission unit after reflecting the polarization separation unit,
The second light emitting unit travels in the direction of the second light emitting unit after the polarized light having the second vibration direction incident on the polarization separating unit from the first light emitting unit is reflected by the polarization separating unit. The light source device according to claim 1, wherein the light source device is provided at such a position.
前記第3の発光部は、前記第3の発光部から前記偏光分離部へ入射した前記第1の振動方向の偏光光が前記偏光分離部を透過した後前記第2の発光部の方向へ進行するような位置に設けられることを特徴とする請求項8に記載の光源装置。 Furthermore, it has a 3rd light emission part,
The third light emitting unit travels in the direction of the second light emitting unit after the polarized light having the first vibration direction incident on the polarization separating unit from the third light emitting unit is transmitted through the polarization separating unit. The light source device according to claim 8, wherein the light source device is provided at such a position.
前記光源装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、を有する画像表示装置。 The light source device according to any one of claims 1 to 10,
And a spatial light modulator that modulates light from the light source device according to an image signal.
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