JP2002122812A - Illumination optical device and projection display device - Google Patents
Illumination optical device and projection display deviceInfo
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- Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
- Microscoopes, Condenser (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、フルカラ
ーの映像等をスクリーン等に投射する液晶プロジェクタ
装置に適用するのに最適な照明光学装置と、その照明光
学装置を用いた投射表示装置の技術分野に属するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technology for an illumination optical device most suitable for application to, for example, a liquid crystal projector for projecting a full-color image or the like onto a screen or the like, and a projection display device using the illumination optical device. Belongs to the field.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、空間光変調素子に液晶パネル
を用いた投射表示装置は、液晶プロジェクタ装置と称さ
れている。この液晶プロジェクタ装置における液晶パネ
ル自体は発光機能を有しておらず、照明光学装置と組み
合せて、光源からの出射光を集光レンズ等によって集光
して液晶パネルを照明し、液晶パネルに印加される映像
信号に従い入射光を位相変調(光変調)する。そして、
液晶パネルで位相変調された映像等を投射レンズによっ
てスクリーン等の投射表示部に投射することにより、小
型で、効率の良いプロジェクタ装置を実現している。2. Description of the Related Art Conventionally, a projection display device using a liquid crystal panel as a spatial light modulator has been called a liquid crystal projector device. The liquid crystal panel itself in this liquid crystal projector device does not have a light emitting function, and in combination with an illumination optical device, the light emitted from the light source is condensed by a condensing lens or the like to illuminate the liquid crystal panel and be applied to the liquid crystal panel The input light is phase-modulated (light-modulated) in accordance with the video signal to be transmitted. And
By projecting an image or the like phase-modulated by a liquid crystal panel on a projection display unit such as a screen by a projection lens, a small and efficient projector device is realized.
【0003】ところで、液晶パネルに使用されている液
晶材料の中には印加電界(印加電圧)に従い、入射光の
偏光を変化させる性質(閃光性)を持つものがあり、液
晶パネルはこの性質を利用して偏光を回転させる位相変
調を行うものが多い。従って、液晶パネルに入射する光
束は、ある一方向の直線偏光である必要がある。Some liquid crystal materials used in liquid crystal panels have a property (flash property) that changes the polarization of incident light in accordance with an applied electric field (applied voltage). In many cases, phase modulation for rotating polarized light is performed by utilizing the method. Therefore, the light beam incident on the liquid crystal panel needs to be linearly polarized light in one direction.
【0004】一方、液晶プロジェクタ装置の照明光学装
置には無偏光の光を出射する光源を用いるものが多く、
レーザを除くと、偏光度の高い光を出射する光源は少な
く、また、光出力も小さい。一般的に、液晶プロジェク
タ装置に使用される光源としては、アーク放電を利用す
る放電ランプとリフレクタである反射集光鏡とを組み合
せて使用するものが多い。そして、放電ランプは封入さ
れるガスの種類により水銀ランプ、キャノンランプ等の
種類が存在するが、何れにしろ、光源からの出射光は無
偏光であることから、液晶パネルの入射側には無偏光を
ある一方向の直線偏光に偏光するための偏光板を配置し
なければならない。On the other hand, many illumination optical devices of a liquid crystal projector use a light source that emits unpolarized light.
Excluding lasers, few light sources emit light with a high degree of polarization, and their light output is also small. In general, as a light source used in a liquid crystal projector device, a combination of a discharge lamp using an arc discharge and a reflection condensing mirror serving as a reflector is often used. There are various types of discharge lamps, such as mercury lamps and cannon lamps, depending on the type of gas to be sealed. In any case, since the light emitted from the light source is non-polarized, there is no light on the incident side of the liquid crystal panel. A polarizing plate for polarizing the polarized light into linearly polarized light in one direction must be provided.
【0005】そして、液晶パネルを出射する光は、液晶
パネルに印加される映像信号に従い偏光が回転される位
相変調が行われることから、液晶パネルの出射側には検
光子を配置する必要がある。[0005] Since the light emitted from the liquid crystal panel undergoes phase modulation in which the polarization is rotated according to the video signal applied to the liquid crystal panel, it is necessary to arrange an analyzer on the emission side of the liquid crystal panel. .
【0006】図19は、上記した条件を満足している従
来の透過型液晶プロジェクタ装置の基本的な構成を示し
た模式図を示したものであって、放電ランプ31aと反
射集光鏡31bで構成された光源31と、集光レンズ3
2と、入射側偏光板33と、透過型液晶パネル34と、
検光子である出射側偏光板35と、投射レンズ36とに
よって構成されている。FIG. 19 is a schematic diagram showing a basic configuration of a conventional transmission type liquid crystal projector device which satisfies the above-mentioned conditions, and includes a discharge lamp 31a and a reflection condenser mirror 31b. The configured light source 31 and the condenser lens 3
2, an incident side polarizing plate 33, a transmission type liquid crystal panel 34,
It comprises an output-side polarizing plate 35 as an analyzer and a projection lens 36.
【0007】そして、光源31から出射された無偏光の
光束である、例えばP偏光+S偏光を集光レンズ42に
よって集光して入射側偏光板43により一方の直線偏
光、例えばP偏光に偏光して透過型液晶パネル34に入
射するようにして、ここで、他方の直線偏光、例えばS
偏光は外部へ捨てている。そして、透過型液晶パネル3
4に印加される映像信号によって位相変調された一方の
直線偏光、例えばP偏光を出射して、その出射光を出射
側偏光板35で検光して、投射レンズ36によってスク
リーン等の投射表示部37に投射することにより映像等
を投射表示するように構成されていた。Then, a non-polarized light beam, for example, P-polarized light + S-polarized light emitted from the light source 31 is condensed by the condenser lens 42 and is polarized by the incident-side polarizing plate 43 into one linearly polarized light, for example, P-polarized light. To enter the transmissive liquid crystal panel 34, where the other linearly polarized light, for example, S
Polarized light is discarded outside. And the transmission type liquid crystal panel 3
One linearly polarized light, for example, P-polarized light, which is phase-modulated by the video signal applied to the light source 4, is output, and the emitted light is analyzed by the emission-side polarizing plate 35, and the projection display unit such as a screen is projected by the projection lens 36. The image is projected and displayed by projecting the image on the 37.
【0008】しかし、この透過型液晶プロジェクタ装置
では、光源31から出射された無偏光の光束のうちの半
分である例えばP偏光のみを透過型液晶パネル34に透
過し、残りの半分であるS偏光を入射側偏光板33部分
で外部へ捨ててしまう方式では、光源31から出射され
る全光量の半分しか利用することができないために、投
射表示部37に投射される映像等の画面が暗くなり、高
輝度の液晶プロジェクタ装置を実現することができない
という問題があった。However, in this transmissive liquid crystal projector, only half of the unpolarized light emitted from the light source 31, for example, P-polarized light, is transmitted to the transmissive liquid crystal panel 34, and the other half is S-polarized light. In the method in which the light is discarded outside at the incident side polarizing plate 33, only half of the total amount of light emitted from the light source 31 can be used, so that a screen such as an image projected on the projection display unit 37 becomes dark. However, there is a problem that a high-brightness liquid crystal projector cannot be realized.
【0009】また、図20は、従来の反射型液晶プロジ
ェクタ装置の基本的な構成を説明する模式図を示したも
のであって、放電ランプ41aと反射集光鏡41bで構
成された光源41と、集光レンズ42と、偏光子と検光
子を兼用している偏光分離合成素子である偏光ビームス
プリッタ(以下、単にPBSと記載する)43と、反射
型液晶パネル44と、投射レンズ45とによって構成さ
れている。FIG. 20 is a schematic diagram for explaining the basic structure of a conventional reflection type liquid crystal projector device. The light source 41 includes a discharge lamp 41a and a reflection condenser 41b. A condensing lens 42, a polarization beam splitter (hereinafter simply referred to as PBS) 43, which is a polarization splitting / combining element that also serves as a polarizer and an analyzer, a reflective liquid crystal panel 44, and a projection lens 45. It is configured.
【0010】そして、光源41から出射された無偏光の
光束である、例えばP偏光+S偏光を集光レンズ42に
よって集光してPBS43に入射し、そのPBS43の
偏光分離合成面43で一方の直線偏光、例えばP偏光
(又はS偏光)に偏光して、例えばP偏光のみを透過し
て反射型液晶パネル44に入射し、他方の直線偏光であ
る、例えばS偏光はこの偏光分離合成面43で反射して
外部へ捨てている。そして、反射型液晶パネル44に印
加される映像信号によって例えばS偏光に位相変調され
た一方向の直線偏光を入射面から出射してPBS43に
再び入射し、偏光分離合成面43aで反射して投射レン
ズ36に入射し、スクリーン等の投射表示部46に投射
することによりフルカラーの映像等を投射表示するよう
に構成されていた。Then, a non-polarized light beam, for example, P-polarized light + S-polarized light emitted from the light source 41 is condensed by the condenser lens 42 and is incident on the PBS 43. The polarized light is polarized into, for example, P-polarized light (or S-polarized light). For example, only the P-polarized light is transmitted and incident on the reflection type liquid crystal panel 44. Reflected and discarded outside. Then, one-way linearly polarized light phase-modulated to, for example, S-polarized light by the video signal applied to the reflective liquid crystal panel 44 is emitted from the incident surface, re-enters the PBS 43, is reflected by the polarization separation / combination surface 43a, and is projected. It is configured such that a full-color image or the like is projected and displayed by being incident on the lens 36 and projected on the projection display unit 46 such as a screen.
【0011】しかし、この反射型液晶プロジェクタ装置
においても、光源41から出射された無偏光の光束のう
ちの半分である、例えばP偏光のみを反射型液晶パネル
44で反射し、残りの半分である、例えばS偏光をPB
S43部分で外部へ捨ててしまう方式であることから、
やはり、光源41から出射される全光量の半分しか利用
することができないために、投射表示部46に投射され
る映像等の画面が暗くなり、高輝度の液晶プロジェクタ
装置を実現することができないという問題があった。However, also in this reflection type liquid crystal projector, half of the unpolarized light beam emitted from the light source 41, for example, only P-polarized light, is reflected by the reflection type liquid crystal panel 44, and the other half. For example, PB
Because it is a method of discarding outside in S43 part,
Again, since only half of the total amount of light emitted from the light source 41 can be used, a screen such as an image projected on the projection display unit 46 becomes dark, and a high-brightness liquid crystal projector cannot be realized. There was a problem.
【0012】[0012]
【発明が解決しようとする課題】そこで、これまでに、
光源から出射された無偏光の光束のほぼ全部を直線偏光
に変換する偏光変換技術が提案されてきた。例えば、特
開平8−304739号公報に開示された偏光変換技術
は、インテダレータ光学系と、偏光分離プリズムアレイ
と、1/2位相差板とを組み合せたものであり、複数の
レンズで構成されていて、マルチレンズアレイとも称さ
れる集光レンズアレイはインテグレータ光学系との親和
性が高く、効率の良い偏光変換が可能である。Therefore, to date,
A polarization conversion technique has been proposed for converting substantially all of the unpolarized light emitted from the light source into linearly polarized light. For example, the polarization conversion technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-304739 is a combination of an integrator optical system, a polarization separation prism array, and a 位相 retardation plate, and is constituted by a plurality of lenses. The condensing lens array, which is also called a multi-lens array, has a high affinity with the integrator optical system and can perform efficient polarization conversion.
【0013】しかし、偏光分離プリズムアレイは、内部
に偏光分離膜を備えた四角柱状のプリズム合成体からな
る偏光ビームスプリッタと、同じく、内部に反射膜を備
えた四角柱状のプリズム合成体からなる反射ミラーとか
らなる対を基本構成単位として、その対を平面的に複数
配列した複合構造に構成しなければならない。従って、
特に、この偏光分離プリズムアレイにおける四角柱状の
プリズム合成体の各々のプリズム内に偏光分離膜を製作
する技術が非常に困難であることから、この偏光分離プ
リズムアレイは大量生産に不向きであって、この偏光分
離プリズムアレイが非常に高価についている。そして、
この偏光分離プリズムアレイによって投射表示装置全体
のコストが引き上げられてしまうと言う問題があった。However, the polarized light separating prism array is composed of a polarized beam splitter composed of a prismatic prism composite having a polarized light separating film inside, and a reflective prism composed of a rectangular prism shaped prism composite having a reflecting film inside. A pair of mirrors must be used as a basic structural unit to form a composite structure in which a plurality of pairs are arranged in a plane. Therefore,
In particular, this polarization separation prism array is not suitable for mass production because it is very difficult to produce a polarization separation film in each prism of the square prism composite in this polarization separation prism array. This polarization separation prism array is very expensive. And
There is a problem that the cost of the entire projection display device is increased by the polarization separation prism array.
【0014】本発明は、上記の問題を解決するためにな
されたものであって、簡便、かつ、安価な手段によって
無偏光の光束の全てで被照明部を照明することができる
ようにした照明光学装置と投射表示装置とを提供するこ
とを目的としている。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and is an illumination device capable of illuminating an illuminated portion with all unpolarized light beams by simple and inexpensive means. It is an object to provide an optical device and a projection display device.
【0015】[0015]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の照明光学装置は、光源と、光源からの出射
光を複数のレンズによって複数の光スポットに分割する
第1マルチレンズアレイと、第1マルチレンズアレイで
分割された複数の光スポットを複数のレンズによってそ
れぞれ集光する第2マルチレンズアレイと、第2マルチ
レンズアレイの複数のレンズでそれぞれ集光された複数
のスポットを互いに重ね合わせるように集光して出射す
る集光レンズと、集光レンズからの出射光を2つの異な
る直線偏光に分離して、一方の直線偏光を透過し、他方
の直線偏光を反射する偏光分離合成素子と、偏光分離合
成素子で反射された他方の直線偏光を反射して偏光分離
合素子に再度入射することにより、その他方の直線偏光
を偏光分離合素子で反射して第2マルチレンズアレイ側
へ出射する反射鏡と、第1マルチレンズアレイの焦点近
傍位置に平行状に配置され、反射鏡及び偏光分離合素子
で反射されて出射された他方の直線偏光の回転と反射に
よってその他方の直線偏光を一方の直線偏光と同じ直線
偏光に変換して偏光分離合成素子へ再度入射して透過さ
せる偏光回転素子と偏光反射素子とによって構成された
偏光変換素子と、偏光分離合成素子を透過した一方の直
線偏光と他方の直線偏光との全ての光束によって照明さ
れる被照明部とを備えたものである。According to the present invention, there is provided an illumination optical apparatus comprising: a light source; and a first multi-lens array for dividing light emitted from the light source into a plurality of light spots by a plurality of lenses. A second multi-lens array for condensing a plurality of light spots divided by the first multi-lens array by a plurality of lenses, and a plurality of spots condensed by a plurality of lenses of the second multi-lens array, respectively. A condensing lens that collects and emits light so as to overlap each other, and a polarized light that separates outgoing light from the condensing lens into two different linearly polarized lights, transmits one linearly polarized light, and reflects the other linearly polarized light By separating the other linearly polarized light reflected by the polarization separation / combination element and re-entering the polarization separation / combination element, the other linearly polarized light is reflected by the polarization separation / combination element. A reflecting mirror that reflects and emits light toward the second multi-lens array, and the other linearly polarized light that is arranged parallel to a position near the focal point of the first multi-lens array and reflected and emitted by the reflecting mirror and the polarization splitting / combining element A polarization conversion element composed of a polarization rotation element and a polarization reflection element that converts the other linearly polarized light into the same linearly polarized light as one of the linearly polarized lights by rotation and reflection, and re-enters and transmits the polarization separation / combination element. And an illuminated part which is illuminated by all the light beams of one linearly polarized light and the other linearly polarized light transmitted through the polarization separation / combination element.
【0016】上記のように構成された本発明の照明光学
装置は、光源からの無偏光の出射光を第1、第2マルチ
レンズアレイと集光レンズによって複数の光スポットが
互いに重ね合わされた光束に集光して偏光分離合成素子
を通して被照明部へ照明する際、その偏光分離合成素子
で無偏光の光束のうちの一方の直線偏光のみを透過して
被照明部へ出射すると共に、その偏光分離合素子で反射
されたその無偏光の光束のうちの他方の直線偏光を反射
鏡によって反射して、その偏光分離合素子に再び入射し
て反射させ、その反射された他方の直線偏光を第1マル
チレンズアレイの焦点近傍位置に配置された偏光変換素
子に入射する。そして、その他方の直線偏光が偏光変換
素子の偏光回転素子を通過して偏光反射素子で反射さ
れ、再度偏光回転素子を通過されるようにして、その他
方の直線偏光を往復で2回偏光回転素子を通過させるこ
とによって、その他方の直線偏光を一方の直線偏光と同
じ偏光に変換させる。そして、その一方の直線偏光と同
じ直線偏光に変換された他方の直線偏光を偏光分離合成
素子に再度入射して透過させて、その他方の直線偏光も
被照明部へ入射させるようにしたものである。In the illumination optical device of the present invention configured as described above, the non-polarized light emitted from the light source is converted into a light beam in which a plurality of light spots are superimposed on each other by the first and second multi-lens arrays and the condenser lens. When the light is condensed and illuminated to the illuminated part through the polarization separation / combination element, the polarization separation / combination element transmits only one linearly polarized light of the unpolarized light flux and emits the light to the illuminated part. The other linearly polarized light of the unpolarized light beam reflected by the separation / combination element is reflected by a reflecting mirror, re-enters and reflects on the polarization separation / combination element, and the other reflected linearly polarized light is reflected by a second light. The light enters a polarization conversion element arranged near the focal point of one multi-lens array. Then, the other linearly polarized light passes through the polarization rotation element of the polarization conversion element, is reflected by the polarization reflection element, and is again passed through the polarization rotation element, so that the other linearly polarized light is rotated twice in a reciprocating manner. By passing through the element, the other linearly polarized light is converted into the same polarized light as one of the linearly polarized lights. Then, the other linearly polarized light, which has been converted into the same linearly polarized light as the one linearly polarized light, is again incident on and transmitted through the polarization separation / combination element, and the other linearly polarized light is also incident on the illuminated portion. is there.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した照明光学
装置と投射表示装置の実施の形態を図1〜図18を参照
して説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of an illumination optical device and a projection display device to which the present invention is applied will be described below with reference to FIGS.
【0018】「照明光学装置の第1の実施の形態」ま
ず、図1〜図4によって、照明光学装置の第1の実施の
形態を説明すると、図2に示すように、この場合は、放
電ランプ1aと反射集光鏡(集光反射鏡とも称される)
1bで構成された光源1と、第1、第2マルチレンズア
レイ(以下、単にMLAと記載する)2、3と、偏光変
換素子4と、第1、第2集光レンズ5、6と、偏光分離
合成素子である偏光ビームスプリッタ(以下、単にPB
Sと記載する)7と、被照明部である液晶パネル8と、
反射鏡9とによる簡便で安価な光学素子によって構成さ
れている。First Embodiment of Illumination Optical Device First, a first embodiment of an illumination optical device will be described with reference to FIGS. 1 to 4. As shown in FIG. Lamp 1a and reflective condenser mirror (also referred to as condenser reflector)
1b, first and second multi-lens arrays (hereinafter, simply referred to as MLA) 2, 3, a polarization conversion element 4, first and second condenser lenses 5, 6, A polarization beam splitter (hereinafter simply referred to as a PB
S), a liquid crystal panel 8 as an illuminated part,
It is composed of a simple and inexpensive optical element with the reflecting mirror 9.
【0019】そして、光源1の光軸F1上に第1、第2
MLA2、3と、偏光変換素子4と、第1、第2集光レ
ンズ5、6と、PBS7及び液晶パネル8がそれぞれ所
定間隔で、かつ、光軸F1に対してそれぞれ直角状に配
置されている。なお、PBS7の偏光分離合成膜7aは
光軸F1に対して45°に傾斜されている。そして、光
軸F1に対して直角である偏光分離合成膜7aの反射光
軸F2上に反射鏡9が所定の角度で傾斜されて配置され
ている。Then, the first and second light beams are placed on the optical axis F1 of the light source 1.
The MLAs 2 and 3, the polarization conversion element 4, the first and second condenser lenses 5 and 6, the PBS 7 and the liquid crystal panel 8 are respectively disposed at predetermined intervals and at right angles to the optical axis F 1. I have. The polarization separation / combination film 7a of the PBS 7 is inclined at 45 ° with respect to the optical axis F1. The reflecting mirror 9 is arranged at a predetermined angle on the reflecting optical axis F2 of the polarization separation / combination film 7a perpendicular to the optical axis F1.
【0020】そして、第1、第2MLA2、3は、図3
に示すように、それぞれ透明なガラス板等からなるレン
ズ基板の片面又は両面に曲率を持たせた複数のレンズ2
a、3aをマトリックス状等に一体に形成したものであ
り、第1MLA2の複数のレンズ2aの焦点位置近傍に
第2MLA3の複数のレンズ3aがそれぞれ対向されて
配置されている。そして、光源1の放電ランプ1aで発
光され、反射集光鏡1bによって反射されて集光された
輝度むらがある無偏光の光束を第1MLA2の複数のレ
ンズ2aに入射することによって、その複数のレンズ2
aによって光軸F1と平行な複数の光スポットに分割さ
れ、その複数の光スポットは第2MLA3の対応する複
数のレンズ3aのほぼ中心に光軸F1と平行に集光され
て、第1集光レンズ5に光軸F1と平行に入射される。
そして、この複数の光スポットは第1、第2集光レンズ
5、6によって互いに重ね合せるように集光されて出射
され、輝度むらのないほぼ均一の光束が形成されるよう
に構成されている。The first and second MLAs 2 and 3 correspond to FIG.
As shown in FIG. 2, a plurality of lenses 2 each having a curvature on one or both sides of a lens substrate made of a transparent glass plate or the like.
a, 3a are integrally formed in a matrix or the like, and a plurality of lenses 3a of a second MLA 3 are arranged near the focal positions of the plurality of lenses 2a of the first MLA 2, respectively. Then, a non-polarized light beam having luminance unevenness, which is emitted by the discharge lamp 1a of the light source 1 and reflected and condensed by the reflection / condensing mirror 1b, is incident on the plurality of lenses 2a of the first MLA 2, thereby generating the plurality of lenses. Lens 2
a, the light spots are divided into a plurality of light spots parallel to the optical axis F1, and the plurality of light spots are condensed substantially in the center of the corresponding plurality of lenses 3a of the second MLA 3 in parallel with the optical axis F1 to form a first condensed light. The light is incident on the lens 5 in parallel with the optical axis F1.
The plurality of light spots are condensed by the first and second condensing lenses 5 and 6 so as to be superimposed on each other, and are emitted, so that a substantially uniform light flux without uneven brightness is formed. .
【0021】次に、偏光変換素子4は、偏光回転素子で
ある1/4波長板アレイ4aと、偏光反射素子である反
射鏡アレイ4bとを接着等にて貼り合せた2層構造に構
成されている。そして、この偏光変換素子4も第2ML
A3と同じように第1MLA2の複数のレンズ2aの焦
点近傍位置に配置されている。但し、第2MLA3と偏
光変換素子4は光軸F1上に近接状態で平行状に配置さ
れている。そして、この偏光変換素子4には第1MLA
2の複数のレンズ2aによって形成される複数の光スポ
ットを透過させるための複数の光透過部4cが形成され
ている。そして、この照明光学装置の第1の実施の形態
では、図2に示すように、この偏光変換素子4を第2M
LA3と第1集光レンズ5との間に平行状に配置し、図
4に示すように、この偏光変換素子4の複数の光透過部
4cを1/4波長板アレイ4a及び反射鏡アレイ4bを
貫通するスリット状(又はマトリックス状)の複数の開
口で構成している。Next, the polarization conversion element 4 has a two-layer structure in which a quarter-wave plate array 4a, which is a polarization rotation element, and a reflection mirror array 4b, which is a polarization reflection element, are bonded by bonding or the like. ing. And this polarization conversion element 4 is also the second ML
Similar to A3, it is arranged near the focal point of the plurality of lenses 2a of the first MLA 2. However, the second MLA 3 and the polarization conversion element 4 are arranged in parallel on the optical axis F1 in a close state. The polarization conversion element 4 has the first MLA
A plurality of light transmitting portions 4c for transmitting a plurality of light spots formed by the two plurality of lenses 2a are formed. In the first embodiment of the illumination optical device, as shown in FIG.
As shown in FIG. 4, a plurality of light transmitting parts 4c of the polarization conversion element 4 are arranged in a parallel manner between the LA 3 and the first condenser lens 5, and a quarter wavelength plate array 4a and a reflecting mirror array 4b. And a plurality of slit-shaped (or matrix-shaped) openings penetrating through.
【0022】ここで、この照明光学装置の第1の実施の
形態による液晶パネル8の照明動作を図1の(A)
(B)によって説明すると、まず、図1の(A)に示す
ように、光源1からの出射光は無偏光(非偏光とも言
う)であり、例えば、P偏光+S偏光の光束である。そ
して、このP偏光+S偏光の光束は第1、第2MLA
2、3を通過し、更に、偏光変換素子4の複数の光透過
部4cを通過して第1、第2集光レンズ5、6で集光さ
れてPBS7に入射される。Here, the illumination operation of the liquid crystal panel 8 according to the first embodiment of the illumination optical device will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 1A, the light emitted from the light source 1 is non-polarized light (also referred to as non-polarized light), for example, a P-polarized light + S-polarized light beam. The luminous flux of the P-polarized light + S-polarized light is first and second MLA.
The light passes through a plurality of light transmitting portions 4 c of the polarization conversion element 4, and is condensed by the first and second condenser lenses 5 and 6, and is incident on the PBS 7.
【0023】そして、PBS7に入射されたP偏光+S
偏光の光束は偏光分離合成膜7aで一方の直線偏光であ
るP偏光と他方の直線偏光であるS偏光とに分離され、
一方の直線偏光である例えばP偏光はこの偏光分離合成
膜7aを透過して液晶パネル8に入射される。Then, the P-polarized light + S incident on the PBS 7
The polarized light flux is separated by the polarization separation / combination film 7a into P-polarized light, which is one linearly polarized light, and S-polarized light, which is the other linearly polarized light.
For example, P-polarized light, which is one of the linearly polarized lights, passes through the polarization separation / combination film 7a and enters the liquid crystal panel 8.
【0024】そして、他方の直線偏光である例えばS偏
光は、この偏光分離合成膜7aで直角に反射されて反射
鏡9に入射された後、その反射鏡9で反射されて再びP
BS7の偏光分離合成膜7aに入射される。この際、反
射鏡9が反射光軸F2に対して所定の角度に傾斜されて
いることから、そのS偏光の反射鏡9に対する入射角と
反射角の光軸F2に対する角度が異なり、その反射鏡9
で反射されたS偏光は所定の角度を与えられてPBS7
の偏光分離合成膜7aで再び反射され、所定の角度を与
えられて第2集光レンズ6に入射される。The other linearly polarized light, for example, S-polarized light, is reflected at right angles by the polarized light separating / combining film 7a and is incident on the reflecting mirror 9, then is reflected by the reflecting mirror 9 and again reflected by P-polarized light.
The light enters the polarization separation / combination film 7 a of the BS 7. At this time, since the reflecting mirror 9 is inclined at a predetermined angle with respect to the reflecting optical axis F2, the incident angle of the S-polarized light with respect to the reflecting mirror 9 and the angle of the reflecting angle with respect to the optical axis F2 are different. 9
The S-polarized light reflected at is given a predetermined angle and
Is reflected again by the polarization separation / combination film 7a, is given a predetermined angle, and is incident on the second condenser lens 6.
【0025】そして、この所定の角度を与えられたS偏
光は第2集光レンズ6及び第1集光レンズ5によって偏
光変換素子4の対応する1/4波長板アレイ4aに光軸
F1と平行な方向から入射されて、この1/4波長板ア
レイ4aを透過(1回目の透過)する。この際、この1
/4波長板アレイ4aは入射されるS偏光が1/4の円
偏光に変換されるように波長板の遅送軸が設定されてい
て、この1/4波長板アレイ4aを1回目に透過したS
偏光は1/4円偏光に変換されて、光軸F1に対して直
角状の反射鏡アレイ4bに直角状に入射される。The S-polarized light having the predetermined angle is parallelized to the optical axis F1 by the second condenser lens 6 and the first condenser lens 5 to the corresponding quarter-wave plate array 4a of the polarization conversion element 4. And is transmitted through the quarter-wave plate array 4a (first transmission). At this time, this 1
The retardation axis of the wave plate is set in the 波長 wavelength plate array 4a so that the incident S-polarized light is converted into 1 / circularly polarized light, and the 透過 wavelength plate array 4a is transmitted through the 1 / wavelength plate array 4a for the first time. S
The polarized light is converted into quarter-polarized light, and is incident on the reflecting mirror array 4b perpendicular to the optical axis F1 at right angles.
【0026】すると、図1の(B)に示すように、その
S偏光の1/4円偏光は再び1/4波長板アレイ4aに
光軸F1と平行に入射されて、この1/4波長板アレイ
4aを透過(2回目の透過)することになり、ここで、
S偏光の1/4円偏光は更に1/4円偏光に変換されて
P偏光に変換される。つまり、S偏光が1/4波長板ア
レイ4aを往復で2回透過されてS偏光からP偏光に変
換されることになる。Then, as shown in FIG. 1B, the 1/4 circularly polarized light of the S-polarized light is again incident on the 1/4 wavelength plate array 4a in parallel with the optical axis F1. The light is transmitted through the plate array 4a (the second transmission), where
The 偏光 -circularly polarized light of S-polarized light is further converted to 1 / -circularly polarized light and further converted to P-polarized light. That is, the S-polarized light is transmitted through the quarter-wave plate array 4a twice in a reciprocating manner, and is converted from the S-polarized light into the P-polarized light.
【0027】このようにして、偏光変換素子4によって
S偏光からP偏光に変換されて光軸F1と平行に出射さ
れたそのP偏光は第1、第2集光レンズ5、6によって
再びPBS7に入射されるが、その再入射されたP偏光
はそのまま偏光分離合成膜7aを透過して液晶パネル8
に入射されることになる。従って、光源1から出射され
た無偏光のP偏光とS偏光の光束の全てを液晶パネル8
に入射して、この液晶パネル8の入射面8aを高輝度
で、均一に照明することができる。In this way, the P-polarized light converted from S-polarized light to P-polarized light by the polarization conversion element 4 and emitted in parallel with the optical axis F1 is again transferred to the PBS 7 by the first and second condenser lenses 5, 6. The incident P-polarized light is transmitted through the polarization separation / combination film 7a as it is, and
Will be incident. Therefore, all of the unpolarized P-polarized light and S-polarized light emitted from the light source 1 are transmitted to the liquid crystal panel 8.
And the incident surface 8a of the liquid crystal panel 8 can be uniformly illuminated with high luminance.
【0028】そして、この照明光学装置の第1の実施の
形態によれば、前述した特開平8−304739号公報
に開示されているような構造が複雑で、製造が困難な偏
光変換技術(偏光変換のための光学素子)を使用する必
要がなく、1/4波長板アレイ4aと反射鏡アレイ4b
とを貼り合わせただけの構造が簡単で、製造が容易な2
層構造の光学素子である偏光変換素子4と、反射鏡9と
を設置するだけで、目的を達成することができる。ま
た、PBS7は図19で説明した従来の透過型液晶プロ
ジェクタ装置の入射側偏光板を兼用していて、部品点数
は大幅に削減されている。According to the first embodiment of the illumination optical device, the structure disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304739 is complicated, and the polarization conversion technique (polarization) which is difficult to manufacture. (Optical element for conversion), it is not necessary to use a quarter-wave plate array 4a and a reflector array 4b.
Is easy to manufacture because of the simple structure
The objective can be achieved only by installing the polarization conversion element 4 which is an optical element having a layer structure and the reflection mirror 9. Further, the PBS 7 also serves as the incident-side polarizing plate of the conventional transmission type liquid crystal projector described with reference to FIG. 19, and the number of components is greatly reduced.
【0029】「照明光学装置の第2の実施の形態」次
に、図5の(A)(B)によって、照明光学装置の第2
の実施の形態を説明すると、この場合は、照明光学装置
の第1の実施の形態における図1〜図4で説明した反射
鏡9を光軸F2に対して直角状に配置したものである。
このように、反射鏡9を光軸F2に対して直角状に配置
すると、第1の実施の形態で説明したように、光源1か
ら出射されて、第1、第2マルチレンズアレイ2、3、
偏光変換素子4の複数の光透過部4c及び第1、第2集
光レンズ5を通過してPBS7に入射された無偏光(P
偏光+S偏光)の出射光のうち、そのPBS7の偏光分
離合成膜7aで反射されて反射鏡9に入射される例えば
S偏光のその反射鏡9に対する入射角と反射角は反射光
軸F2に対して対称状となる。[Second Embodiment of Illumination Optical Apparatus] Next, referring to FIGS. 5A and 5B, a second embodiment of the illumination optical apparatus will be described.
In this case, the reflecting mirror 9 described with reference to FIGS. 1 to 4 in the first embodiment of the illumination optical device is arranged at right angles to the optical axis F2.
When the reflecting mirror 9 is disposed at right angles to the optical axis F2, the light is emitted from the light source 1 and the first and second multi-lens arrays 2, 3, as described in the first embodiment. ,
The non-polarized light (P) passing through the plurality of light transmitting portions 4c of the polarization conversion element 4 and the first and second condenser lenses 5 and entering the PBS 7
Of the outgoing light of (polarized light + S-polarized light), the incident angle and the reflection angle of the S-polarized light, which is reflected by the polarization separation / combination film 7a of the PBS 7 and enters the reflecting mirror 9, with respect to the reflecting mirror 9 are relative to the reflected optical axis F2. And become symmetrical.
【0030】つまり、図5の(A)に示すように、光源
1の光軸F1より上側位置にてPBS7に入射された無
偏光の光束のS偏光は偏光分離合成膜7a及び反射鏡9
で反射された後、PBS7の偏光分離合成膜7aで再び
反射されて第2集光レンズ6側へ出射された時には、光
軸F1の下側の対称位置で偏光変換素子4の1/4波長
板アレイ7aに入射されることになる。同様に、図5の
(B)に示すように、光源1の光軸F1より下側位置に
PBS7に入射された無偏光のうちのS偏光は偏光分離
合成膜7a及び反射鏡9で反射された後、PBS7の偏
光分離合成膜7aで再び反射されて第2集光レンズ6側
へ出射された時には、光軸F1の上側対称位置で偏光変
換素子4の1/4波長板アレイ4aに入射されることに
なる。That is, as shown in FIG. 5A, the S-polarized light of the non-polarized light beam incident on the PBS 7 at a position above the optical axis F1 of the light source 1 is converted into the polarized light separating / combining film 7a and the reflecting mirror 9A.
When the light is reflected again by the polarization splitting / combining film 7a of the PBS 7 and is emitted toward the second condenser lens 6, the 1 / wavelength of the polarization conversion element 4 is symmetrically positioned below the optical axis F1. The light is incident on the plate array 7a. Similarly, as shown in FIG. 5B, S-polarized light of non-polarized light that has entered the PBS 7 below the optical axis F1 of the light source 1 is reflected by the polarization separation / combination film 7a and the reflecting mirror 9. After that, when the light is reflected again by the polarization separation / combination film 7a of the PBS 7 and is emitted toward the second condenser lens 6, the light enters the quarter-wave plate array 4a of the polarization conversion element 4 at a position symmetrical above the optical axis F1. Will be done.
【0031】従って、このように、反射鏡9を反射光軸
F2に対して直角状に配置した時には、例えば、第1、
第2マルチレンズアレイ2、3を光軸F1に対して下側
へ偏位させる一方、偏光変換素子4を光軸F1に対して
上側へ偏位させるようにして、光軸F1に対して上下非
対称状態に配置すれば、光軸F1のそれぞれ上側位置と
下側位置からPBS7に入射されるS偏光を光軸F1の
それぞれ下側位置と上側位置で1/4波長板アレイ4a
及び反射鏡アレイ4bに正確に到達させることができ
る。Therefore, when the reflecting mirror 9 is arranged at right angles to the reflecting optical axis F2, for example,
The second multi-lens arrays 2 and 3 are deflected downward with respect to the optical axis F1, while the polarization conversion element 4 is deflected upward with respect to the optical axis F1. If arranged in an asymmetric state, the S-polarized light incident on the PBS 7 from the upper position and the lower position of the optical axis F1 will be shifted to the quarter wavelength plate array 4a at the lower position and the upper position of the optical axis F1, respectively.
And can accurately reach the reflecting mirror array 4b.
【0032】「照明光学装置の第3の実施の形態」次
に、図6によって、照明光学装置の第3の実施の形態に
ついて説明すると、この場合は、図1〜図4で説明した
第1の実施の形態の照明光学装置における偏光変換素子
4の配置位置の自由度を説明するものである。即ち、偏
光変換素子4の1/4波長板アレイ4a及び反射鏡アレ
イ4bは第1MLA2の焦点近傍位置に配置すれば良
く、第1の実施の形態では、この偏光変換素子4を第2
MLA3の出射側に配置したが、この第3の実施の形態
で示すように、第2MLA3の入射側に配置しても良
い。但し、この場合には、第1MLA2の複数のレンズ
2aによって形成される複数の光スポットが偏光変換素
子4の複数の光透過部4cを通して第2MLA3の対向
される複数のレンズ3aに集光させることになるので、
その第2MLA3の複数のレンズ3aをその複数の光透
過部4c内に挿入させるようにこれら偏光変換素子4と
第2MLA3とを接近させて配置することが望ましい。[Third Embodiment of Illumination Optical Apparatus] Next, a third embodiment of the illumination optical apparatus will be described with reference to FIG. 6. In this case, the first embodiment described with reference to FIGS. 14 explains the degree of freedom of the arrangement position of the polarization conversion element 4 in the illumination optical device according to the embodiment. That is, the quarter-wave plate array 4a and the reflecting mirror array 4b of the polarization conversion element 4 may be arranged at a position near the focal point of the first MLA 2. In the first embodiment, the polarization conversion element 4 is connected to the second MLA 2.
Although arranged on the emission side of the MLA 3, it may be arranged on the incidence side of the second MLA 3 as shown in the third embodiment. However, in this case, a plurality of light spots formed by the plurality of lenses 2a of the first MLA 2 are focused on a plurality of opposed lenses 3a of the second MLA 3 through the plurality of light transmitting portions 4c of the polarization conversion element 4. So
It is desirable that the polarization conversion element 4 and the second MLA 3 are arranged close to each other so that the plurality of lenses 3a of the second MLA 3 are inserted into the plurality of light transmitting portions 4c.
【0033】「照明光学装置の第4の実施の形態」次
に、図7及び図8によって、照明光学装置の第4の実施
の形態について説明すると、この場合は、偏光変換素子
4を第2MLA3又は第1集光レンズ5に一体化させた
ものである。即ち、図7に示す実施の形態は、偏光変換
素子4の反射鏡アレイ4bをアルミニウム等の真空蒸着
等によって第2MLA3の出射面上に一体に形成し、そ
の反射鏡アレイ4b上に1/4波長板アレイ4aを接着
等にて一体化したものである。なお、第2MLA3とは
別加工された偏光変換素子4を第2MLA3の出射面又
は入射面上に接着等にて一体化させても良い。また、図
8に示す実施の形態は、偏光変換素子4を第1集光レン
ズ5の入射面上に接着等によって一体化したものであ
る。[Fourth Embodiment of Illumination Optical Apparatus] Next, a fourth embodiment of the illumination optical apparatus will be described with reference to FIGS. 7 and 8. In this case, the polarization conversion element 4 is replaced by the second MLA 3. Alternatively, it is integrated with the first condenser lens 5. That is, in the embodiment shown in FIG. 7, the reflecting mirror array 4b of the polarization conversion element 4 is integrally formed on the emission surface of the second MLA 3 by vacuum deposition of aluminum or the like, and a quarter of the reflecting mirror array 4b is formed on the reflecting mirror array 4b. The wave plate array 4a is integrated by bonding or the like. The polarization conversion element 4 that has been processed separately from the second MLA 3 may be integrated on the output surface or the input surface of the second MLA 3 by bonding or the like. In the embodiment shown in FIG. 8, the polarization conversion element 4 is integrated on the incident surface of the first condenser lens 5 by bonding or the like.
【0034】「照明光学装置の第5の実施の形態」次
に、図9によって、照明光学装置の第5の実施の形態に
ついて説明すると、この場合は、偏光変換素子4の異種
構造を示したものであって、例えば、透明ガラス板のよ
うな透明基板4d上に反射鏡アレイ4bと1/4波長板
アレイ4aを順次重ねて形成したものであり、透明基板
4dを使用することで、設置時の位置調整等を容易に行
える。[Fifth Embodiment of Illumination Optical Device] Next, a fifth embodiment of the illumination optical device will be described with reference to FIG. 9. In this case, a different structure of the polarization conversion element 4 is shown. For example, a reflector array 4b and a quarter-wave plate array 4a are sequentially formed on a transparent substrate 4d such as a transparent glass plate, and are installed by using the transparent substrate 4d. Position adjustment at the time can be easily performed.
【0035】「照明光学装置の第6の実施の形態」次
に、図10及び図11によって、照明光学装置の第6の
実施の形態について説明すると、この場合は、偏光変換
素子4の光透過部4cの異形を示したものである。即
ち、図1〜図4で説明した照明光学装置の第1の実施の
形態における第1MLA2の複数のレンズ2aによって
形成される複数の光スポットは複雑な分布を持つ場合が
あり、図10はその光スポットSLの分布の一例を示し
たものである。"Sixth Embodiment of Illumination Optical Device" Next, a sixth embodiment of the illumination optical device will be described with reference to FIGS. 10 and 11. In this case, light transmission of the polarization conversion element 4 will be described. It shows a variant of the part 4c. That is, the plurality of light spots formed by the plurality of lenses 2a of the first MLA 2 in the first embodiment of the illumination optical device described in FIGS. 1 to 4 may have a complicated distribution, and FIG. It shows an example of the distribution of the light spot SL.
【0036】一方、図1及び図2で説明したように、第
1MLA2の焦点近傍位置に配置される偏光変換素子4
には、その第1MLA2の複数のレンズ2aによって形
成される光スポットSLを透過させるための複数の光透
過部4cが形成されている。そこで、図11に示すよう
に、この偏光変換素子4に形成される複数の光透過部4
cの分布を図10に示した第1MLA2で形成される複
数の光スポットSLの分布に対応させることによって、
高効率の偏光変換を実行することができる。On the other hand, as described with reference to FIGS. 1 and 2, the polarization conversion element 4 disposed near the focal point of the first MLA 2
Are formed with a plurality of light transmitting portions 4c for transmitting a light spot SL formed by the plurality of lenses 2a of the first MLA 2. Therefore, as shown in FIG. 11, a plurality of light transmitting portions 4 formed on the polarization conversion element 4 are formed.
By making the distribution of c correspond to the distribution of the plurality of light spots SL formed by the first MLA 2 shown in FIG.
Highly efficient polarization conversion can be performed.
【0037】即ち、図1の(A)(B)で説明したよう
に、光源1から出射されて第1MLA2の複数のレンズ
2aで複数の光スポットに形成された出射光であるP偏
光+S偏光の光束は偏光変換素子4の図11に示す分布
の光透過部4cを透過してPBS7に入射され、反射鏡
9で反射されたS偏光は再び偏光変換素子4の1/4波
長板アレイ4aに入射して、反射鏡アレイ4bで反射さ
れる偏光変換が行われることになるが、この時、1/4
波長板アレイ4a及び反射鏡アレイ4bは図11に示さ
れた複数の光透過部4c以外の部分(図12にクロスハ
ッチングで示してある部分)4eの全てに存在すること
になることから、その偏光変換時の光損失(S偏光が光
透過部4cを第1MLA2側へ透過して逃げてしまい、
反射鏡アレイ4bで反射されないこと)を最小限に防止
することができて、高効率の偏光変換を実行することが
できる。That is, as described with reference to FIGS. 1A and 1B, P-polarized light + S-polarized light which is emitted light from the light source 1 and formed into a plurality of light spots by the plurality of lenses 2a of the first MLA 2. 11 passes through the light transmitting portion 4c having the distribution shown in FIG. 11 of the polarization conversion element 4 and is incident on the PBS 7, and the S-polarized light reflected by the reflection mirror 9 is again a quarter-wave plate array 4a of the polarization conversion element 4. And the reflected light is reflected by the reflecting mirror array 4b to perform polarization conversion.
Since the wave plate array 4a and the reflecting mirror array 4b are present in all of the portions (the portions shown by cross-hatching in FIG. 12) 4e other than the plurality of light transmitting portions 4c shown in FIG. Light loss during polarization conversion (S-polarized light passes through the light transmitting portion 4c to the first MLA 2 side and escapes,
(Reflection by the reflector array 4b) can be minimized, and highly efficient polarization conversion can be performed.
【0038】「照明光学装置の第7の実施の形態」次
に、図12〜図14によって、照明光学装置の第7の実
施の形態について説明すると、この場合は、第2集光レ
ンズ6の配置等の自由度を説明するものであって、図1
2に示すように、PBS7を光軸F1上で第1集光レン
ズ5と第2集光レンズ6との間に配置して、PBS7の
透過後のP偏光とS偏光を第2集光レンズ6によって液
晶パネル8に集光させるように構成することもできる。
また、図13に示すように、PBS7と反射鏡9との間
に第3集光レンズ10を配置して、PBS7の偏光分離
合成膜7aで反射された後、反射鏡9で反射されたS偏
光をその第3集光レンズ10によって偏光変換素子4の
1/4波長板アレイ4aの所望の位置に正確に到達され
るように構成しても良い。また、図14に示すように、
第3集光レンズ10を凹レンズを含レンズ系、例えば、
凹レンズ11aと凸レンズ11bを組み合せた組合せレ
ンズ11で構成してもよい。[Seventh Embodiment of Illumination Optical Apparatus] Next, a seventh embodiment of the illumination optical apparatus will be described with reference to FIGS. FIG. 1 illustrates the degree of freedom of arrangement and the like.
2, the PBS 7 is disposed between the first condenser lens 5 and the second condenser lens 6 on the optical axis F1, and the P-polarized light and the S-polarized light transmitted through the PBS 7 are transmitted to the second condenser lens. 6, the light can be condensed on the liquid crystal panel 8.
Further, as shown in FIG. 13, a third condenser lens 10 is disposed between the PBS 7 and the reflecting mirror 9, and is reflected by the polarization separating / combining film 7 a of the PBS 7 and then reflected by the reflecting mirror 9. The third condensing lens 10 may be configured so that the polarized light reaches the desired position of the quarter-wave plate array 4a of the polarization conversion element 4 accurately. Also, as shown in FIG.
The third condenser lens 10 is a lens system including a concave lens, for example,
It may be constituted by a combination lens 11 in which a concave lens 11a and a convex lens 11b are combined.
【0039】また、第1、第2MLA2、3を用いた照
明光学系では、設計条件によっても、第1、第2集光レ
ンズ5、6の何れか一方を不要にすることもできる。In the illumination optical system using the first and second MLAs 2 and 3, one of the first and second condenser lenses 5 and 6 can be omitted depending on design conditions.
【0040】また、偏光分離合成素子は必ずしもPBS
7である必要がなく、例えば反射型偏光板等を用いても
良い。この反射型偏光板はPBS7と同様に、P偏光を
透過し、S偏光を反射するものであり、具体的な製品と
しては、住友3M株式会社製のDBEF等がある。The polarization separation / synthesis element is not necessarily a PBS.
It does not need to be 7, and for example, a reflective polarizing plate or the like may be used. This reflective polarizer transmits P-polarized light and reflects S-polarized light, similar to PBS7. Specific products include DBEF manufactured by Sumitomo 3M Limited.
【0041】「照明光学装置の第8の実施の形態」次
に、図15によって、照明光学装置の第8の実施の形態
について説明すると、この場合は、偏光分離合成素子と
して偏光分離板12を使用したものであり、この偏光分
離板12にはコレステリック液晶が利用されていて、一
方の円偏向である例えば右回り円偏光を透過し、他方の
円偏向である例えば左回り円偏光を反射する円偏光の分
離合成を行うものである。そして、図1〜図4で説明し
た照明光学装置の第1の実施の形態におけるPBS7を
偏光分離板12に置換したものであり、この偏光分離板
12は光軸F1に対して45°に傾斜されて配置されて
いる。そして、光軸F1上でこの偏光分離板12と液晶
パネル8との間には1/4波長板13が光軸F1に対し
て直角状に配置されている。"Eighth Embodiment of Illumination Optical Device" Next, an eighth embodiment of the illumination optical device will be described with reference to FIG. 15. In this case, the polarization separation plate 12 is used as a polarization separation / synthesis element. Cholesteric liquid crystal is used for the polarization separation plate 12, and transmits one circularly polarized light, for example, clockwise circularly polarized light, and reflects the other circularly polarized light, for example, counterclockwise circularly polarized light. It performs separation and synthesis of circularly polarized light. The PBS 7 in the first embodiment of the illumination optical device described with reference to FIGS. 1 to 4 is replaced by a polarization separation plate 12, which is inclined at 45 ° with respect to the optical axis F1. Has been arranged. On the optical axis F1, a quarter-wave plate 13 is disposed between the polarization separation plate 12 and the liquid crystal panel 8 at a right angle to the optical axis F1.
【0042】そして、この照明光学装置の第8の実施の
形態によれば、光源1から出射された無偏光(右回り円
偏光+左回り円偏光)の光束は第1、第2マルチレンズ
アレイ2、3を通過し、偏光変換素子4の複数の光透過
部4cを通過して第1、第2集光レンズ5、6によって
集光されて偏光分離板12に入射される。そして、偏光
分離板12に入射された無偏光中の一方の円偏光である
例えば右回り円偏光(又は左回り円偏光)は、この偏光
分離板12を透過した後、1/4波長板13を透過して
一方の直線偏光である例えばP偏光(又はS偏光)に偏
光されて液晶パネル8に入射される。According to the eighth embodiment of the illumination optical device, the unpolarized (right-handed circularly polarized light + left-handed circularly polarized light) beam emitted from the light source 1 is divided into the first and second multi-lens arrays. The light passes through a plurality of light transmitting portions 4 c of the polarization conversion element 4, is condensed by the first and second condensing lenses 5 and 6, and is incident on the polarization splitting plate 12. Then, for example, clockwise circularly polarized light (or counterclockwise circularly polarized light), which is one of the non-polarized light incident on the polarization separation plate 12, transmits through the polarization separation plate 12 and then becomes a 1 / wavelength plate 13. Is transmitted to the liquid crystal panel 8 after being polarized to one linearly polarized light, for example, P-polarized light (or S-polarized light).
【0043】一方、偏光分離板12に入射された無偏光
中の他方の円偏光である左回り円偏光(又は右回り円偏
光)は、この偏光分離板12によって直角に反射され
て、反射鏡9に入射された後、再び、この偏光分離板1
2に入射され、この偏光分離板12によって再び反射さ
れて第2集光レンズ6、第1集光レンズ5を通過して偏
光変換素子4へ向う。そして、図1〜図4で説明した第
1の実施の形態と同じように、この左回り円偏光が1/
4波長板アレイ4aを透過して反射鏡アレイ4bで反射
された後、再び1/4波長板アレイ4aを透過するよう
にして、この1/4波長板アレイ4aを往復で2回通過
することによって、この左回り円偏光が右回り円偏光に
変換される。そして、この変換された右回り円偏光は第
1、第2集光レンズ5、6を通過して再び偏光分離板1
2に入射されて、この偏光分離板12を透過し、1/4
波長板12によって一方向の直線偏光である例えばP偏
光(又はS偏光)に偏光されて液晶パネル8に入射され
ることになる。従って、光源1から出射された無偏光の
右回り円偏光と左回り円偏光の全ての光束を液晶パネル
8に入射して、この液晶パネル8の入射面8aを高輝度
に、均一に照明することができる。On the other hand, left-handed circularly polarized light (or right-handed circularly polarized light), which is the other circularly polarized light in the non-polarized light incident on the polarized light separating plate 12, is reflected by the polarized light separating plate 12 at a right angle, and is reflected by a reflecting mirror. 9, the polarized light separating plate 1
2, the light is reflected again by the polarization separation plate 12, passes through the second condenser lens 6 and the first condenser lens 5, and travels to the polarization conversion element 4. Then, as in the first embodiment described with reference to FIGS.
After being transmitted through the four-wavelength plate array 4a and reflected by the reflecting mirror array 4b, the light is transmitted through the quarter-wavelength plate array 4a again, and passes through the quarter-wavelength plate array 4a twice in a reciprocating manner. As a result, the left-handed circularly polarized light is converted into right-handed circularly polarized light. Then, the converted right-handed circularly polarized light passes through the first and second condenser lenses 5 and 6, and is again polarized-light separating plate 1
2 and is transmitted through the polarization separation plate 12, and
The light is polarized by the wave plate 12 into one-way linearly polarized light, for example, P-polarized light (or S-polarized light), and is incident on the liquid crystal panel 8. Therefore, all the unpolarized right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light emitted from the light source 1 are incident on the liquid crystal panel 8 to uniformly illuminate the incident surface 8a of the liquid crystal panel 8 with high luminance. be able to.
【0044】「照明光学装置の第9の実施の形態」次
に、図16によって、照明光学装置の第9の実施の形態
について説明すると、この場合は、図1〜図4で説明し
た照明光学装置における液晶パネル8と反射鏡9との配
置を入れ替えたものであり、これら液晶パネル8と反射
鏡9は光学的に共役関係にあることから、これらを入れ
替えても光学的な問題は全く発生しない。但し、この場
合には、液晶パネル8が反射光軸F2に対して直角状に
配置され、反射鏡9が光軸F1に対して所定の角度に傾
斜されて配置される。"Ninth Embodiment of Illumination Optical Device" Next, a ninth embodiment of the illumination optical device will be described with reference to FIG. 16. In this case, the illumination optical device described with reference to FIGS. The arrangement of the liquid crystal panel 8 and the reflecting mirror 9 in the device is interchanged. Since the liquid crystal panel 8 and the reflecting mirror 9 are optically conjugated, no optical problem occurs even if they are interchanged. do not do. However, in this case, the liquid crystal panel 8 is disposed at a right angle to the reflection optical axis F2, and the reflection mirror 9 is disposed at a predetermined angle to the optical axis F1.
【0045】そして、この照明光学装置の第9の実施の
形態によれば、光源1から出射された無偏光(P偏光+
S偏光)の光束は第1、第2マルチレンズアレイ2、3
を通過し、偏光変換素子4の複数の光透過部4cを通過
して第1、第2集光レンズ5、6によって集光されてP
BS7に入射される。そして、この場合には、S偏光が
PBS7の偏光分離合成膜7aで直角状に反射されて液
晶パネル8に入射される。そして、この場合には、P偏
光がPBS7の偏光分離合成膜7aを透過して反射鏡9
に入射される。そして、このP偏光は反射鏡9によって
光軸F1に対する入射角と出射角が異なるように反射さ
れてPBS7の偏光分離合成膜7aを透過し、第2集光
レンズ6、第1集光レンズ5を通過して偏光変換素子4
へ向う。そして、図1〜図4で説明した第1の実施の形
態と同じように、P偏光が1/4波長板アレイ4aを透
過して反射鏡アレイ4bで反射された後、再び1/4波
長板アレイ4aを透過するようにして、この1/4波長
板アレイ4aを往復で2回通過することによって、この
P偏光がS偏光に変換される。そして、このP偏向から
S偏向に変換されたS偏光が第1、第2集光レンズ5、
6通過して再びPBS7に入射され、このPBS7の偏
光分離合成膜7aで直角状に反射されて液晶パネル8に
入射されることになる。従って、光源1から出射された
無偏光のP偏光とS偏光の全ての光束を液晶パネル8に
入射して、この液晶パネル8の入射面を高輝度に、均一
に照明することができる。According to the ninth embodiment of the illumination optical device, the non-polarized light (P-polarized light +
(S-polarized light) is transmitted to the first and second multi-lens arrays 2 and 3
Pass through the plurality of light transmitting portions 4c of the polarization conversion element 4 and are condensed by the first and second condenser lenses 5 and 6, and P
It is incident on BS7. Then, in this case, the S-polarized light is reflected at right angles by the polarization separation / combination film 7 a of the PBS 7 and enters the liquid crystal panel 8. In this case, the P-polarized light passes through the polarization separation / combination film 7a of the PBS 7 and
Is incident on. The P-polarized light is reflected by the reflecting mirror 9 so that the incident angle and the outgoing angle with respect to the optical axis F1 are different from each other, and passes through the polarization separation / combination film 7a of the PBS 7, and the second condenser lens 6 and the first condenser lens 5 Through the polarization conversion element 4
Go to Then, as in the first embodiment described with reference to FIGS. 1 to 4, the P-polarized light passes through the quarter-wave plate array 4a and is reflected by the reflecting mirror array 4b, and then returns to the quarter-wavelength. The P-polarized light is converted into S-polarized light by passing through the quarter-wave plate array 4a twice in a reciprocating manner so as to transmit through the plate array 4a. The S-polarized light converted from the P-polarized light into the S-polarized light is converted into the first and second condenser lenses 5,
6, the light is again incident on the PBS 7, is reflected at right angles by the polarization separation / combination film 7 a of the PBS 7, and is incident on the liquid crystal panel 8. Therefore, all the unpolarized P-polarized light and S-polarized light emitted from the light source 1 are incident on the liquid crystal panel 8, and the incident surface of the liquid crystal panel 8 can be uniformly illuminated with high luminance.
【0046】但し、この第9の実施の形態おいて、図5
の(A)(B)で説明した第2の実施の形態における偏
光変換素子4の複数の光透過部4cを光軸F1に対して
上下非対称状態に配置する構成を採用すれば、反射鏡9
は光軸F1に対して直角状に配置することができる。However, in the ninth embodiment, FIG.
If the configuration in which the plurality of light transmitting portions 4c of the polarization conversion element 4 according to the second embodiment described in (A) and (B) are arranged in a vertically asymmetric state with respect to the optical axis F1 is adopted, the reflecting mirror 9 can be used.
Can be arranged at right angles to the optical axis F1.
【0047】「透過型液晶プロジェクタ装置の実施の形
態」次に、図17によって、投射表示装置の一例である
透過型液晶プロジェクタ装置の実施の形態について説明
すると、この場合は、前述した照明光学装置の第1〜第
9の実施の形態における液晶パネル8を透過型液晶パネ
ル8Aに構成し、その透過型液晶パネル8Aの出射側に
投射レンズ14を配置したものである。なお、この図1
7では照明光学装置として図2に示した第1の実施の形
態を図示している。"Embodiment of Transmissive Liquid Crystal Projector" Next, referring to FIG. 17, an embodiment of a transmissive liquid crystal projector which is an example of the projection display apparatus will be described. The liquid crystal panel 8 according to the first to ninth embodiments is configured as a transmission type liquid crystal panel 8A, and a projection lens 14 is arranged on the emission side of the transmission type liquid crystal panel 8A. Note that FIG.
FIG. 7 illustrates the illumination optical device according to the first embodiment shown in FIG.
【0048】この透過型液晶プロジェクタ装置によれ
ば、前述したように、光源1から出射された無偏光の光
束である例えばP偏光+S偏光(又は右回り偏光+左回
り偏光)の全ての光束を透過型液晶パネル8Aの入射面
8aに入射させて、その入射面8を高輝度に照明するこ
とができる。そして、透過型液晶パネル8Aには検光子
が備えられていて、この透過型液晶パネル8Aの入射面
8aに入射された全ての光束は、この透過型液晶パネル
8Aに印加される映像信号に従い変調されて出射面8b
から出射され、投射レンズ14によってスクリーン等の
投射表示部15に高輝度で、均一の明るさの映像が投射
される。According to this transmission type liquid crystal projector, as described above, all the unpolarized light beams emitted from the light source 1, for example, P-polarized light + S-polarized light (or right-handed polarized light + left-handed polarized light) are emitted. The light can be incident on the incident surface 8a of the transmissive liquid crystal panel 8A to illuminate the incident surface 8 with high luminance. The transmissive liquid crystal panel 8A is provided with an analyzer, and all the light beams incident on the incident surface 8a of the transmissive liquid crystal panel 8A are modulated according to the video signal applied to the transmissive liquid crystal panel 8A. Exit surface 8b
The projection lens 14 projects an image of high brightness and uniform brightness on a projection display unit 15 such as a screen.
【0049】「反射型液晶プロジェクタ装置の実施の形
態」次に、図18によって、投射表示装置の他の例であ
る反射型液晶プロジェクタ装置の実施の形態について説
明すると、この場合は、前述した照明光学装置の第1〜
第9の実施の形態における液晶パネル8を反射型液晶パ
ネル8Bに構成し、投射レンズ14を反射光軸F2の延
長線上で偏光変換素子であるPBS7(又は偏光分離板
12)を挟んで反射鏡9の反対側に配置したものであ
る。なお、この図18では照明光学装置として図2に示
した第1の実施の形態を図示している。"Embodiment of Reflective Liquid Crystal Projector" Next, an embodiment of a reflective liquid crystal projector as another example of the projection display apparatus will be described with reference to FIG. First to optical devices
The liquid crystal panel 8 in the ninth embodiment is configured as a reflective liquid crystal panel 8B, and the projection lens 14 is a reflection mirror on the extension of the reflection optical axis F2 with the PBS 7 (or the polarization separation plate 12) serving as a polarization conversion element interposed therebetween. 9 is arranged on the opposite side. Note that FIG. 18 illustrates the first embodiment shown in FIG. 2 as an illumination optical device.
【0050】この反射型液晶プロジェクタ装置によれ
ば、前述したように、光源1から出射された無偏光の光
束である例えばP偏光+S偏光(又は右回り偏光+左回
り偏光)の全ての光束を反射型液晶パネル8Bの入射面
8aに入射させて、その入射面8aを高輝度に照明する
ことができる。そして、この反射型液晶パネル8Bの入
射面8aに入射された全ての光束は、この反射型液晶パ
ネル8Bに印加される映像信号に従い変調されて内部で
反射され、同じ入射面8bから出射され、PBS7の偏
光分離合成膜4aによって反射鏡9とは反対側に反射さ
れた後、投射レンズ14によってスクリーン等の投射表
示部15に高輝度で、均一の明るさの映像が投射され
る。According to the reflection type liquid crystal projector, as described above, all the unpolarized light beams emitted from the light source 1, for example, P-polarized light + S-polarized light (or clockwise polarized light + counterclockwise polarized light) are emitted. The light can be incident on the incident surface 8a of the reflective liquid crystal panel 8B to illuminate the incident surface 8a with high luminance. Then, all the light beams incident on the incident surface 8a of the reflective liquid crystal panel 8B are modulated according to the video signal applied to the reflective liquid crystal panel 8B, internally reflected, and emitted from the same incident surface 8b. After being reflected by the polarization separation / combination film 4a of the PBS 7 on the side opposite to the reflection mirror 9, an image of high brightness and uniform brightness is projected on the projection display unit 15 such as a screen by the projection lens.
【0051】「3板式液晶プロジェクタ装置の実施の形
態」前述した図17及び図18では、1枚の透過型液晶
パネル8Aや反射型液晶パネル8Bを用いる単板式液晶
プロジェクタ装置について説明したが、透過型液晶パネ
ル8Aや反射型液晶パネル8Bをそれぞれ3枚用いて、
フルカラーの映像を投射レンズ14によってスクリーン
等の投射表示部15に投射する3板式液晶プロジェクタ
装置にも適用することができる。この場合、例えば、図
17及び図18に示した第1集光レンズ5の出射側等に
色分解素子を配置して、光源1からの無偏光の光束を赤
色R、緑色G、青色Bの3色に分解するようにし、その
R、G、Bの3色の光束についてそれぞれ前述した偏光
変換を行うように、第2集光レンズ6以降で、投射レン
ズ14までの間に3系統の光学系を配置すれば良い。な
お、色分解素子は偏光分離合成素子であるPBS7等の
出射側に配置してもよい。[Embodiment of Three-Plate Liquid Crystal Projector] In FIGS. 17 and 18 described above, a single-panel liquid crystal projector using one transmissive liquid crystal panel 8A or reflective liquid crystal panel 8B has been described. Using three liquid crystal panels 8A and three reflective liquid crystal panels 8B,
The present invention can also be applied to a three-panel type liquid crystal projector that projects a full-color image on a projection display unit 15 such as a screen by a projection lens 14. In this case, for example, a color separation element is arranged on the emission side or the like of the first condenser lens 5 shown in FIGS. 17 and 18, and the unpolarized light flux from the light source 1 is converted into red R, green G, and blue B light. In order to separate the light into three colors, and to perform the above-described polarization conversion on the light beams of the three colors R, G, and B, three optical systems are provided between the second condenser lens 6 and the projection lens 14. What is necessary is just to arrange a system. Note that the color separation element may be arranged on the emission side of the polarization separation / combination element such as PBS7.
【0052】「照明光学装置の他の装置への応用」図1
〜図16によって説明した照明光学装置の第1〜第9の
実施形態は、図17及び図18で説明した透過型及び反
射型液晶プロジェクタ装置の照明光学装置として説明し
たが、本発明の照明光学装置は、例えば、半導体露光装
置等のような偏光を利用する各種用途の照明光学装置と
して広範囲に適用することができ、半導体露光装置等に
本発明の照明光学装置を適用すれば、高効率の半導体露
光が可能となる。[Application of Illumination Optical Apparatus to Other Apparatus] FIG. 1
The first to ninth embodiments of the illumination optical device described with reference to FIG. 16 to FIG. 16 have been described as the illumination optical devices of the transmission type and reflection type liquid crystal projector devices described with reference to FIG. 17 and FIG. The apparatus can be widely applied as an illumination optical apparatus for various purposes using polarized light, such as a semiconductor exposure apparatus, and a high efficiency can be obtained by applying the illumination optical apparatus of the present invention to a semiconductor exposure apparatus. Semiconductor exposure becomes possible.
【0053】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は上記した実施の形態に限定されることな
く、本発明の技術的思想に基づいて各種の変更が可能で
ある。Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the technical concept of the present invention.
【0054】[0054]
【発明の効果】本発明の照明光学装置は、光源からの無
偏光の出射光を第1、第2マルチレンズアレイと集光レ
ンズによって複数の光スポットが互いに重ね合された光
束に集光して偏光分離合成素子を通して被照明部へ照明
する際、その偏光分離合成素子で無偏光の光束のうちの
一方の直線偏光のみを透過して被照明部へ出射すると共
に、その偏光分離合素子で反射されたその無偏光の光束
のうちの他方の直線偏光を反射鏡によって反射して、そ
の偏光分離合素子に再び入射して反射させ、その反射さ
れた他方の直線偏光を第1マルチレンズアレイの焦点近
傍位置に配置された偏光変換素子に入射する。そして、
その他方の直線偏光が偏光変換素子の偏光回転素子を通
過して偏光反射素子で反射され、再度偏光回転素子を通
過されるようにして、その他方の直線偏光を往復で2回
偏光回転素子を通過させることによって、その他方の直
線偏光を一方の直線偏光と同じ偏光に変換させる。そし
て、その一方の直線偏光と同じ直線偏光に変換された他
方の直線偏光を偏光分離合成素子に再度入射して透過さ
せて、その他方の直線偏光も被照明部へ入射させるよう
にしたので、光源から出射される無偏光の光束の全てを
被照明部に入射して、その被照明部を高輝度で、均一に
照明することができる。それでいて、偏光変換素子は偏
光回転素子と偏光反射素子の2層構造からなる構造が簡
単で、製造が容易である簡便、かつ、安価な光学素子で
構成することができることから、低価格の照明光学装置
を実現できる。According to the illumination optical apparatus of the present invention, the unpolarized light emitted from the light source is condensed by the first and second multi-lens arrays and the condenser lens into a light beam in which a plurality of light spots are superimposed on each other. When illuminating the illuminated section through the polarization separation / combination element, the polarization separation / combination element transmits only one linearly polarized light of the unpolarized light flux and emits the light to the illuminated section, and the polarization separation / combination element uses the same. The other linearly polarized light of the reflected unpolarized light flux is reflected by a reflecting mirror, re-enters and reflects on the polarization splitting / combining element, and the other linearly polarized light is reflected by the first multi-lens array. Is incident on the polarization conversion element arranged at the position near the focal point. And
The other linearly polarized light passes through the polarization rotation element of the polarization conversion element, is reflected by the polarization reflection element, and is again passed through the polarization rotation element. By passing the light, the other linearly polarized light is converted into the same polarized light as one of the linearly polarized lights. Then, the other linearly polarized light converted into the same linearly polarized light as the one linearly polarized light is again incident on and transmitted through the polarization separation / combination element, so that the other linearly polarized light is also incident on the illuminated portion. All of the unpolarized light flux emitted from the light source is incident on the illuminated portion, and the illuminated portion can be uniformly illuminated with high luminance. Nevertheless, since the polarization conversion element has a simple structure consisting of a two-layer structure of a polarization rotation element and a polarization reflection element, it can be made of a simple and inexpensive optical element that is easy to manufacture, so that low-cost illumination optics can be used. The device can be realized.
【0055】本発明の投射表示装置は、光源からの無偏
光の出射光を第1、第2マルチレンズアレイと集光レン
ズによって複数の光スポットが互いに重ね合わされた光
束に集光して偏光分離合成素子を通して空間光変調素子
へ入射する際、その偏光分離合成素子で無偏光の光束の
うちの一方の直線偏光のみを透過して空間光変調素子へ
出射すると共に、その偏光分離合素子で反射されたその
無偏光の光束のうちの他方の直線偏光を反射鏡によって
反射して、その偏光分離合素子に再び入射して反射さ
せ、その反射された他方の直線偏光を第1マルチレンズ
アレイの焦点近傍位置に配置された偏光変換素子に入射
する。そして、その他方の直線偏光が偏光変換素子の偏
光回転素子を通過して偏光反射素子で反射され、再度偏
光回転素子を通過されるようにして、その他方の直線偏
光を往復で2回偏光回転素子を通過させることによっ
て、その他方の直線偏光を一方の直線偏光と同じ偏光に
変換させる。そして、その一方の直線偏光と同じ直線偏
光に変換された他方の直線偏光を偏光分離合成素子に再
度入射して透過させて、その他方の直線偏光も空間光変
調素子へ入射させるようにしたので、光源から出射され
る無偏光の光束の全てを空間光変調素子に入射して、そ
の光束の全てを空間光変調素子に印加される映像信号に
よって変調し、投射レンズによってスクリーン等の投射
素子部に投射することができるので、高輝度で、均一の
明るさの映像を投射することができる高性能な投射表示
装置を実現できる。それでいて、偏光変換素子は偏光回
転素子と偏光反射素子の2層構造からなる構造が簡単
で、製造が容易である簡便、かつ、安価な光学素子で構
成することができることから、低価格の投射表示装置を
実現できる。According to the projection display apparatus of the present invention, the unpolarized light emitted from the light source is condensed into a light beam in which a plurality of light spots are superimposed on each other by the first and second multi-lens arrays and the condensing lens, and polarization separation is performed. When the light enters the spatial light modulator through the combining device, the polarized light separating / combining device transmits only one linearly polarized light of the unpolarized light beam and emits it to the spatial light modulator, and is reflected by the polarized light separating / combining device. The other linearly polarized light of the non-polarized light beam thus reflected is reflected by the reflecting mirror, re-enters and reflects on the polarization splitting / combining element, and the other reflected linearly polarized light is reflected by the first multi-lens array. The light enters the polarization conversion element arranged near the focal point. Then, the other linearly polarized light passes through the polarization rotation element of the polarization conversion element, is reflected by the polarization reflection element, and is again passed through the polarization rotation element, so that the other linearly polarized light is rotated twice in a reciprocating manner. By passing through the element, the other linearly polarized light is converted into the same polarized light as one of the linearly polarized lights. Then, the other linearly polarized light, which has been converted into the same linearly polarized light as the one linearly polarized light, is again incident on the polarization separation / combination element and transmitted therethrough, and the other linearly polarized light is also incident on the spatial light modulation element. All of the unpolarized light beams emitted from the light source are incident on the spatial light modulator, all of the light beams are modulated by a video signal applied to the spatial light modulator, and a projection lens unit such as a screen is formed by a projection lens. Therefore, it is possible to realize a high-performance projection display device capable of projecting an image with high brightness and uniform brightness. Nevertheless, the polarization conversion element has a simple structure having a two-layer structure of a polarization rotation element and a polarization reflection element, and can be constituted by a simple and inexpensive optical element that is easy to manufacture. The device can be realized.
【図1】本発明を適用した液晶プロジェクタ装置の照明
光学装置の第1の実施の形態におけるP偏光とS偏光と
を合成して液晶パネルに入射する光線の様子を説明する
模式図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a state of a light beam incident on a liquid crystal panel by combining P-polarized light and S-polarized light in a first embodiment of an illumination optical device of a liquid crystal projector device to which the present invention is applied.
【図2】同上の照明光学装置の第1の実施の形態の構成
を説明する模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a configuration of the illumination optical device according to the first embodiment.
【図3】同上の照明光学装置の第1、第2マルチレンズ
を説明する正面、上面、側面を示した3面図である。FIG. 3 is a three-sided view showing a front surface, a top surface, and side surfaces for explaining first and second multi-lenses of the illumination optical device.
【図4】同上の照明光学装置の偏光変換素子を説明する
斜視図である。FIG. 4 is a perspective view illustrating a polarization conversion element of the illumination optical device according to the first embodiment.
【図5】同上の照明光学装置の第2の実施の形態の構成
及び光線を説明する模式図である。FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a configuration and a light beam of a second embodiment of the illumination optical device according to the first embodiment.
【図6】同上の照明光学装置の第3の実施の形態の構成
を説明する模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a third embodiment of the illumination optical device according to the third embodiment.
【図7】同上の照明光学装置の第4の実施の形態の構成
の第1の例を説明する模式図である。FIG. 7 is a schematic diagram illustrating a first example of the configuration of the illumination optical device according to the fourth embodiment of the present invention.
【図8】同上の照明光学装置の第4の実施の形態の構成
の第2の例を説明する模式図である。FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a second example of the configuration of the illumination optical device according to the fourth embodiment.
【図9】同上の照明光学装置の第5の実施の形態の構成
を説明する模式図である。FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a configuration of a fifth embodiment of the illumination optical device according to the embodiment.
【図10】同上の照明光学装置の第6の実施の形態にお
ける第1マルチレンズアレイによって形成される光スポ
ットの分布を説明する図面である。FIG. 10 is a diagram illustrating a distribution of light spots formed by a first multi-lens array in a sixth embodiment of the illumination optical device.
【図11】同上の照明光学装置の第6の実施の形態にお
ける偏光変換素子の光透過部の分布を説明する図面であ
る。FIG. 11 is a diagram illustrating a distribution of light transmitting portions of a polarization conversion element in the illumination optical device according to the sixth embodiment.
【図12】同上の照明光学装置の第7の実施の形態の構
成の第1の例を説明する模式図である。FIG. 12 is a schematic diagram illustrating a first example of the configuration of the illumination optical device according to the seventh embodiment.
【図13】同上の照明光学装置の第7の実施の形態の構
成の第2の例を説明する図面である。FIG. 13 is a diagram illustrating a second example of the configuration of the illumination optical device according to the seventh embodiment.
【図14】同上の照明光学装置の第7の実施の形態の構
成の第2の例を説明する図面である。FIG. 14 is a diagram illustrating a second example of the configuration of the illumination optical device according to the seventh embodiment of the present invention.
【図15】同上の照明光学装置の第8の実施の形態の構
成及び光線を説明する模式図である。FIG. 15 is a schematic diagram illustrating the configuration and light rays of an illumination optical device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図16】同上の照明光学装置の第9の実施の形態の構
成を説明する模式図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a configuration of a ninth embodiment of the above illumination optical device.
【図17】本発明を適用した透過型液晶プロジェクタ装
置の実施の形態の構成を説明する模式図である。FIG. 17 is a schematic diagram illustrating a configuration of an embodiment of a transmissive liquid crystal projector device to which the present invention has been applied.
【図18】本発明を適用した反射型液晶プロジェクタ装
置の構成を説明する模式図である。FIG. 18 is a schematic diagram illustrating a configuration of a reflection type liquid crystal projector device to which the invention is applied.
【図19】従来の透過型液晶プロジェクタ装置の構成を
説明する模式図である。FIG. 19 is a schematic diagram illustrating a configuration of a conventional transmissive liquid crystal projector device.
【図20】従来の反射型液晶プロジェクタ装置の構成を
説明する模式図である。FIG. 20 is a schematic diagram illustrating a configuration of a conventional reflective liquid crystal projector device.
1は光源、2は第1マルチレンズアレイ、3は第2マル
チレンズアレイ、4は偏光変換素子、4aは偏光変換素
子の偏光回転素子である1/4波長板アレイ、4bは偏
光変換素子の偏光反射素子である反射鏡アレイ、5は第
1集光レンズ、6は第2集光レンズ、8は空間光変調素
子である液晶パネル、8Aは透過型液晶パネル、8Bは
反射型液晶パネル、9は反射鏡、10は第3集光レン
ズ、11は組合せレンズ、12は偏光分離板、13は1
/4波長板、14は投射レンズである。1 is a light source, 2 is a first multi-lens array, 3 is a second multi-lens array, 4 is a polarization conversion element, 4a is a quarter-wave plate array which is a polarization rotation element of a polarization conversion element, and 4b is a polarization conversion element. 5 is a first condenser lens, 6 is a second condenser lens, 8 is a liquid crystal panel which is a spatial light modulator, 8A is a transmissive liquid crystal panel, 8B is a reflective liquid crystal panel, 9 is a reflecting mirror, 10 is a third condenser lens, 11 is a combination lens, 12 is a polarization splitter, and 13 is 1
The 波長 wavelength plate and 14 are projection lenses.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 21/00 G03B 21/00 E 5C060 21/14 21/14 A H04N 5/74 H04N 5/74 K 9/31 9/31 C Fターム(参考) 2H042 CA10 CA14 CA17 2H049 BA05 BA07 BA43 BB01 BB63 BC22 2H052 BA02 BA03 BA06 BA14 2H099 AA12 BA09 CA02 CA07 DA05 5C058 AA06 AB03 AB06 BA05 BA23 BA29 5C060 BA07 BB13 GA01 GB05 HC07 HC09 HC22 HD01 JA00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G03B 21/00 G03B 21/00 E 5C060 21/14 21/14 A H04N 5/74 H04N 5/74 K 9 / 31 9/31 CF term (reference) 2H042 CA10 CA14 CA17 2H049 BA05 BA07 BA43 BB01 BB63 BC22 2H052 BA02 BA03 BA06 BA14 2H099 AA12 BA09 CA02 CA07 DA05 5C058 AA06 AB03 AB06 BA05 BA23 BA29 5C060 BA07 BB13 HC09 HC01 HC05 GB01
Claims (12)
スポットに分割する第1マルチレンズアレイと、 前記第1マルチレンズアレイで分割された複数の光スポ
ットを複数のレンズによってそれぞれ集光する第2マル
チレンズアレイと、 前記第2マルチレンズアレイの複数のレンズでそれぞれ
集光された複数のスポットを互いに重ね合せるように集
光して出射する集光レンズと、 前記集光レンズからの出射光を2つの異なる直線偏光に
分離して、一方の直線偏光を透過し、他方の直線偏光を
反射する偏光分離合成素子と、 前記偏光分離合成素子で反射された他方の直線偏光を反
射して前記偏光分離合成素子に再度入射することによ
り、その他方の直線偏光をその偏光分離合成素子で反射
して前記第2マルチレンズアレイ側へ出射する反射鏡
と、 前記第1マルチレンズアレイの焦点近傍位置に平行状に
配置され、前記反射鏡及び前記偏光分離合成素子で反射
されて出射された他方の直線偏光の回転と反射によって
その他方の直線偏光を一方の直線偏光と同じ直線偏光に
変換して前記偏光分離合成素子へ再度入射して透過させ
る偏光回転素子と偏光反射素子とによって構成された偏
光変換素子と、 前記偏光分離合成素子を透過した前記一方の直線偏光と
他方の直線偏光との全ての光束によって照明される被照
明部とを備えたことを特徴とする照明光学装置。A light source; a first multi-lens array for dividing light emitted from the light source into a plurality of light spots by a plurality of lenses; and a plurality of light spots divided by the first multi-lens array. A second multi-lens array that collects light by a lens, a condensing lens that collects and emits a plurality of spots collected by the plurality of lenses of the second multi-lens array so as to overlap each other, A polarized light separating / combining element that separates outgoing light from the condenser lens into two different linear polarized lights, transmits one linear polarized light, and reflects the other linear polarized light, and the other reflected by the polarized light separating / combining element. By reflecting the linearly polarized light and re-entering the polarization separation / combination element, the other linearly polarized light is reflected by the polarization separation / combination element and reflected by the second multi-lens array. A reflecting mirror that emits light to the side A, and a rotation and reflection of the other linearly polarized light that is arranged in parallel at a position near the focal point of the first multi-lens array and is reflected and emitted by the reflecting mirror and the polarization splitting / combining element. A polarization conversion element composed of a polarization rotation element and a polarization reflection element for converting the other linearly polarized light into the same linearly polarized light as one of the linearly polarized light, and re-entering and transmitting the polarization separation / combination element; An illumination optical device, comprising: an illuminated part that is illuminated by all of the one linearly polarized light and the other linearly polarized light transmitted through the separation / combination element.
/4波長板アレイで構成され、前記偏光反射素子が反射
鏡アレイで構成されていることを特徴とする請求項1に
記載の照明光学装置。2. The polarization conversion element according to claim 1, wherein the polarization rotation element is one.
The illumination optical device according to claim 1, wherein the illumination optical device is configured by a / 4 wavelength plate array, and the polarization reflection element is configured by a reflection mirror array.
/4波長板アレイとほぼ同等の偏光回転機能を有し、液
晶材料で構成されていることを特徴とする請求項1に記
載の照明光学装置。3. The polarization conversion element according to claim 1, wherein the polarization rotation element is one.
The illumination optical device according to claim 1, wherein the illumination optical device has a polarization rotation function substantially equal to that of the quarter-wave plate array and is made of a liquid crystal material.
ッタで構成されていることを特徴とする請求項1に記載
の照明光学装置。4. The illumination optical device according to claim 1, wherein said polarization separation / combination element is constituted by a polarization beam splitter.
成されていることを特徴とする請求項1に記載の照明光
学装置。5. The illumination optical device according to claim 1, wherein said polarization separation / combination element is constituted by a reflection type polarizing plate.
晶材料で構成され、入射光の円偏光の回転方向により偏
光の分離合成を行う素子に構成されていることを特徴と
する請求項1に記載の照明光学装置。6. The device according to claim 1, wherein the polarization separation / combination element is made of a cholesteric liquid crystal material, and is an element that separates and combines polarization in accordance with the direction of rotation of circularly polarized incident light. Illumination optics.
ズアレイから前記集光レンズへ出射される複数の光スポ
ットが透過される複数の光透過部が形成されていること
を特徴とする請求項1に記載の照明光学装置。7. A plurality of light transmitting portions through which a plurality of light spots emitted from the second multi-lens array to the condenser lens are transmitted are formed in the polarization conversion element. Item 2. The illumination optical device according to item 1.
アレイに一体に結合されていることを特徴とする請求項
1に記載の照明光学装置。8. The illumination optical device according to claim 1, wherein said polarization conversion element is integrally connected to said second multi-lens array.
に結合されていることを特徴とする請求項1に記載の照
明光学装置。9. The illumination optical device according to claim 1, wherein the polarization conversion element is integrally connected to the condenser lens.
共役関係を有していることを特徴とする照明光学装置。10. An illumination optical device, wherein said reflection mirror and said illuminated part have an optically conjugate relationship.
射光軸に対して傾斜又は直角に配置されていることを特
徴とする請求項1に記載の照明光学装置。11. The illumination optical device according to claim 1, wherein the reflecting mirror is disposed at an angle or at a right angle to a reflection optical axis of the polarization beam splitter / combiner.
スポットに分割する第1マルチレンズアレイと、 前記第1マルチレンズアレイで分割された複数の光スポ
ットを複数のレンズによってそれぞれ集光する第2マル
チレンズアレイと、 前記第2マルチレンズアレイの複数のレンズでそれぞれ
集光された複数のスポットを互いに重ね合せるように集
光して出射する集光レンズと、 前記集光レンズからの出射光を2つの異なる直線偏光に
分離して、一方の直線偏光を透過し、他方の直線偏光を
反射する偏光分離合成素子と、 前記偏光分離合成素子で反射された他方の直線偏光を反
射して前記偏光分離合成素子に再度入射することによ
り、その他方の直線偏光をその偏光分離合成素子で反射
して前記第2マルチレンズアレイ側へ出射する反射鏡
と、 前記第1マルチレンズアレイの焦点近傍位置に平行状に
配置され、前記反射鏡及び前記偏光分離合成素子で反射
されて出射された他方の直線偏光の偏光と反射によって
その他方の直線偏光を一方の直線偏光と同じ直線偏光に
変換して前記偏光分離合成素子へ再度入射して透過させ
る偏光回転素子と偏光反射素子とによって構成された偏
光変換素子と、 前記偏光分離合成素子を透過した前記一方の直線偏光と
他方の直線偏光との全ての光束によって照明され、映像
信号の印加により前記一方の直線偏光と他方の直線偏光
との全てを変調して出射する空間光変調素子と、 前記空間光変調素子からの出射光を投射する投射レンズ
とを備えたことを特徴とする投射表示装置。12. A light source, a first multi-lens array that divides outgoing light from the light source into a plurality of light spots by a plurality of lenses, and a plurality of light spots divided by the first multi-lens array. A second multi-lens array that collects light by a lens, a condensing lens that collects and emits a plurality of spots collected by the plurality of lenses of the second multi-lens array so as to overlap each other, A polarization separation / combination element that separates outgoing light from the condenser lens into two different linearly polarized lights, transmits one linearly polarized light, and reflects the other linearly polarized light, and the other reflected by the polarization separation / combination element By reflecting linearly polarized light and re-entering the polarization splitting / combining element, the other linearly polarized light is reflected by the polarization splitting / combining element to reflect the second multi-lens. A reflecting mirror that emits toward the ray side; and a polarization and reflection of the other linearly polarized light that is arranged parallel to a position near the focal point of the first multi-lens array and is reflected and emitted by the reflecting mirror and the polarization splitting / combining element. A polarization conversion element composed of a polarization rotation element and a polarization reflection element, which converts the other linear polarized light into the same linear polarized light as the one linear polarized light, and re-enters and transmits the polarization separation / combination element; A space that is illuminated by all the light beams of the one linearly polarized light and the other linearly polarized light transmitted through the separation / combination element, and modulates and emits all of the one linearly polarized light and the other linearly polarized light by applying a video signal. A projection display device comprising: a light modulation element; and a projection lens that projects light emitted from the spatial light modulation element.
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---|---|---|---|
JP2000321930A JP2002122812A (en) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | Illumination optical device and projection display device |
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JP2000321930A JP2002122812A (en) | 2000-10-17 | 2000-10-17 | Illumination optical device and projection display device |
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---|---|
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ID=18799899
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002122812A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016185987A1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-11-24 | シャープ株式会社 | Video calling system |
CN109188840A (en) * | 2018-10-29 | 2019-01-11 | 深圳市高格投影科技有限公司 | The optical system and LCD projector of LCD projector |
CN113945950A (en) * | 2021-09-22 | 2022-01-18 | 荣耀终端有限公司 | Electronic equipment and depth detection device |
-
2000
- 2000-10-17 JP JP2000321930A patent/JP2002122812A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2016185987A1 (en) * | 2015-05-19 | 2016-11-24 | シャープ株式会社 | Video calling system |
CN109188840A (en) * | 2018-10-29 | 2019-01-11 | 深圳市高格投影科技有限公司 | The optical system and LCD projector of LCD projector |
CN113945950A (en) * | 2021-09-22 | 2022-01-18 | 荣耀终端有限公司 | Electronic equipment and depth detection device |
CN113945950B (en) * | 2021-09-22 | 2023-10-31 | 荣耀终端有限公司 | Electronic equipment and depth detection devices |
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