JP2014191305A

JP2014191305A - Illumination apparatus and projector

Info

Publication number: JP2014191305A
Application number: JP2013069077A
Authority: JP
Inventors: Ko Yasumatsu; 航安松; Hidefumi Sakata; 秀文坂田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2013-03-28
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2014-10-06

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase light-usage efficiency.SOLUTION: An illumination apparatus includes a light source, a polarization conversion element including a polarization separation element on which light from the light source is made incident, a first reflection element on which the light reflected by the polarization separation element is made incident, a first emission area from which the light after passing through the polarization separation element is emitted, and a second emission area from which the light reflected by the first reflection element can be emitted, and a second reflection element reflecting the light emitted from the second emission area without passing through the first reflection element. The illumination apparatus is configured so that the light reflected by the second reflection element is made incident on the light source.

Description

本発明は、照明装置及びプロジェクターに関する。 The present invention relates to a lighting device and a projector.

液晶プロジェクターは、照明装置から射出される光を、光変調素子で画像情報に応じて変調し、得られた画像を投写レンズによって拡大投写するものである。近年、このような液晶プロジェクターとして、携帯電話やデジタルカメラ等の携帯機器への搭載を狙った非常に小さいプロジェクター（いわゆる、ピコプロジェクター）が開発されている。 A liquid crystal projector modulates light emitted from an illumination device according to image information with a light modulation element, and enlarges and projects an obtained image with a projection lens. In recent years, as such a liquid crystal projector, a very small projector (so-called pico projector) aimed at mounting on a mobile device such as a mobile phone or a digital camera has been developed.

このようなプロジェクターの照明装置としては、例えば光源から射出された光が入射される偏光変換素子を有する構成が知られている。当該照明装置においては、偏光変換素子から射出された光が例えば光均一化素子などを介して射出される構成となっている（例えば、特許文献１参照）。 As such an illumination device for a projector, for example, a configuration having a polarization conversion element into which light emitted from a light source is incident is known. In the illuminating device, light emitted from the polarization conversion element is emitted through, for example, a light uniformizing element (see, for example, Patent Document 1).

特開２００５−３１１０８号公報JP 2005-31108 A

しかしながら、上記構成において、偏光変換素子から射出される光のうち所期の射出方向とは異なる方向に拡散し照明光として利用できない成分があるため、光の利用効率を高める点で課題となっている。 However, in the above configuration, there is a component that cannot be used as illumination light because it is diffused in a direction different from the intended emission direction in the light emitted from the polarization conversion element, which is a problem in terms of increasing the light use efficiency. Yes.

以上のような事情に鑑み、本発明は、光の利用効率を高めることが可能な照明装置を提供することを目的とする。また、このような照明装置を備えた、表示品質に優れたプロジェクターを提供することを目的とする。 In view of the circumstances as described above, it is an object of the present invention to provide an illumination device that can improve the light utilization efficiency. Moreover, it aims at providing the projector excellent in display quality provided with such an illuminating device.

本発明に係る照明装置は、光源と、前記光源からの光が入射する偏光分離素子を有すると共に、前記偏光分離素子で反射された光が入射する第一反射素子、前記偏光分離素子を透過した光が射出される第一射出領域、及び、前記第一反射素子で反射された光を射出可能な第二射出領域、を有する偏光変換素子と、前記第一反射素子を経由せずに前記第二射出領域から射出される光を反射する第二反射素子とを備え、前記第二反射素子によって反射された光が前記光源に入射するように構成されていることを特徴とする。 An illumination device according to the present invention includes a light source and a polarization separation element on which light from the light source is incident, and the first reflection element on which light reflected by the polarization separation element is incident and transmitted through the polarization separation element. A polarization conversion element having a first emission region from which light is emitted, and a second emission region from which light reflected by the first reflection element can be emitted, and the first conversion element without passing through the first reflection element. And a second reflection element that reflects light emitted from the two emission regions, and the light reflected by the second reflection element is incident on the light source.

本発明によれば、第一反射素子を経由せずに第二射出領域から射出される光が第二反射素子によって反射され、第二反射素子によって反射された光が光源に入射するため、当該光を照明光として再利用することができる。これにより、光の利用効率を高めることが可能となる。 According to the present invention, the light emitted from the second emission region without passing through the first reflective element is reflected by the second reflective element, and the light reflected by the second reflective element enters the light source. Light can be reused as illumination light. Thereby, it becomes possible to improve the utilization efficiency of light.

上記の照明装置は、前記光源と、前記偏光変換素子との間に配置された集光レンズを更に備える。 The illumination device further includes a condenser lens arranged between the light source and the polarization conversion element.

本発明によれば、第二反射素子によって反射された光が、集光レンズによって屈折されることで光源に入射しやすくなる。これにより、光の利用効率を高めることが可能となる。 According to the present invention, the light reflected by the second reflecting element is easily refracted by the condensing lens and easily enters the light source. Thereby, it becomes possible to improve the utilization efficiency of light.

上記の照明装置は、前記偏光分離素子を透過した光と前記第一反射素子で反射された光とが入射する光均一化素子を更に備える。
本発明によれば、偏光分離素子を透過した光と第一反射素子で反射された光とが光均一化素子に入射するため、光の利用効率を高めつつ、照度ムラを抑制することができる。 The illumination device further includes a light uniformizing element on which light transmitted through the polarization separation element and light reflected by the first reflective element enter.
According to the present invention, the light transmitted through the polarization separating element and the light reflected by the first reflecting element are incident on the light uniformizing element, so that it is possible to suppress illuminance unevenness while improving the light utilization efficiency. .

上記の照明装置において、前記光源は、前記第二反射素子からの光を反射可能である。
本発明によれば、第二反射素子から射出された光が光源で反射されるため、当該反射光を再利用することができる。これにより、光の利用効率を高めることができる。 In the illumination device, the light source can reflect light from the second reflective element.
According to the present invention, since the light emitted from the second reflective element is reflected by the light source, the reflected light can be reused. Thereby, the utilization efficiency of light can be improved.

上記の照明装置において、前記第二反射素子における反射は、再帰性反射である。
本発明によれば、第二反射素子における反射が再帰性反射であるため、第二反射素子で反射された光は、当該光源から第二反射素子に到達した光路をそのまま逆方向に進行することとなる。これにより、光を確実に光源に戻すことができるため、光の再利用効率が高められる。 In the illumination device, the reflection at the second reflecting element is retroreflection.
According to the present invention, since the reflection at the second reflecting element is retroreflection, the light reflected by the second reflecting element travels in the reverse direction as it is on the optical path that has reached the second reflecting element from the light source. It becomes. Thereby, since light can be reliably returned to the light source, the light reuse efficiency is enhanced.

本発明に係るプロジェクターは、照明装置と、前記照明装置から射出された光を変調する光変調素子と、前記光変調素子から射出される光を投写する投写光学系と、を備え、前記照明装置は上記照明装置であることを特徴とする。 The projector according to the present invention includes: an illumination device; a light modulation element that modulates light emitted from the illumination device; and a projection optical system that projects light emitted from the light modulation element, and the illumination device Is the above-described lighting device.

本発明によれば、光の利用効率の高い照明系（光源、偏光変換素子、第二反射素子）が用いられているため、表示品質に優れたプロジェクターを得ることができる。 According to the present invention, since an illumination system (light source, polarization conversion element, second reflection element) with high light utilization efficiency is used, a projector having excellent display quality can be obtained.

照明装置及びプロジェクターの構成を模式的に示す側面図。The side view which shows typically the structure of an illuminating device and a projector. 照明装置の一部の構成を模式的に示す側面図。The side view which shows typically a one part structure of an illuminating device. 照明装置の一部の構成を示す断面図。Sectional drawing which shows the structure of a part of lighting apparatus. 照明装置に設けられた反射素子の構成を示す図。The figure which shows the structure of the reflective element provided in the illuminating device. 反射素子の他の構成を示す図。The figure which shows the other structure of a reflective element. 反射素子の他の構成を示す図。The figure which shows the other structure of a reflective element. 照明装置及びプロジェクターの他の構成を模式的に示す側面図。The side view which shows typically the other structure of an illuminating device and a projector.

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。かかる実施の形態は、本発明の一態様を示すものであり、この発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造における縮尺や数等が異なっている。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. This embodiment shows one aspect of the present invention, and does not limit the present invention, and can be arbitrarily changed within the scope of the technical idea of the present invention. Moreover, in the following drawings, in order to make each structure easy to understand, the scale, number, etc. in the actual structure are different.

図１は、本発明に係るプロジェクター１００の構成を模式的に側面図である。
図１に示すように、プロジェクター１００は、照明装置１０１と、リレーレンズ７０と、光変調素子８０と、投写レンズ９０とを備えている。プロジェクター１００は、照明装置１０１から光を射出し、リレーレンズ７０を介して光変調素子８０に到達した光を光変調素子８０によって変調し、変調された光を投写レンズ９０によって投写する構成となっている。光変調素子８０としては、例えば液晶素子などが用いられる。 FIG. 1 is a side view schematically showing a configuration of a projector 100 according to the present invention.
As shown in FIG. 1, the projector 100 includes an illumination device 101, a relay lens 70, a light modulation element 80, and a projection lens 90. The projector 100 is configured to emit light from the illumination device 101, modulate light that has reached the light modulation element 80 via the relay lens 70, and project the modulated light using the projection lens 90. ing. As the light modulation element 80, for example, a liquid crystal element or the like is used.

照明装置１０１は、光源１０と、コリメートレンズ２０と、集光レンズ３０と、偏光ビームスプリッター（偏光変換素子）４０と、ロッドレンズ（光均一化素子）５０と、反射素子（第二反射素子）６０とを有している。これらの各構成は、例えば一方向に沿って配置されている。 The illumination device 101 includes a light source 10, a collimating lens 20, a condenser lens 30, a polarization beam splitter (polarization conversion element) 40, a rod lens (light uniformizing element) 50, and a reflection element (second reflection element). 60. Each of these components is arranged along one direction, for example.

光源１０は、赤色光、緑色光及び青色光を含む光（白色光）Ｌ１を射出する。光源１０としては、例えば発光ダイオードが用いられている。光源１０は、光を射出する光射出面１０ａを有している。光射出面１０ａは、射出光の主光線Ｌ０の方向に対して垂直に形成されている。光射出面１０ａは、拡散光としての光を射出する。なお、光源１０として、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ、ハロゲンランプ等の白色ランプが用いられてもよい。 The light source 10 emits light (white light) L1 including red light, green light, and blue light. For example, a light emitting diode is used as the light source 10. The light source 10 has a light emission surface 10a that emits light. The light exit surface 10a is formed perpendicular to the direction of the principal ray L0 of the emitted light. The light emission surface 10a emits light as diffused light. As the light source 10, a white lamp such as an extra-high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, a mercury xenon lamp, or a halogen lamp may be used.

コリメートレンズ２０は、光源１０から射出された光を平行化する。集光レンズ３０は、コリメートレンズ２０によって平行化された光を集光する。 The collimating lens 20 collimates the light emitted from the light source 10. The condensing lens 30 condenses the light collimated by the collimating lens 20.

偏光ビームスプリッター４０は、集光レンズ３０から射出された光を、例えばＳ偏光からなる光に変換して射出する。偏光ビームスプリッター４０は、偏光分離素子４１と、１／２波長板４２と、全反射膜（第一反射素子）４３とを有している。偏光分離素子４１は、入射した光のうちＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する。偏光分離素子４１としては、例えば反射型の偏光板などが用いられる。偏光分離素子４１は、光源１０から射出される光の主光線Ｌ０に対して４５°傾いて配置されている。 The polarization beam splitter 40 converts the light emitted from the condenser lens 30 into light composed of, for example, S-polarized light and emits the light. The polarization beam splitter 40 includes a polarization separation element 41, a half-wave plate 42, and a total reflection film (first reflection element) 43. The polarization separation element 41 transmits P-polarized light and reflects S-polarized light among incident light. As the polarization separation element 41, for example, a reflective polarizing plate or the like is used. The polarization separation element 41 is disposed at an angle of 45 ° with respect to the principal ray L0 of the light emitted from the light source 10.

偏光分離素子４１を透過したＰ偏光は１／２波長板４２に入射する。１／２波長板４２は、入射したＰ偏光をＳ偏光に変換する。 The P-polarized light transmitted through the polarization separation element 41 is incident on the half-wave plate 42. The half-wave plate 42 converts the incident P-polarized light into S-polarized light.

全反射膜４３は、入射した光を全反射する。全反射膜４３は、主光線Ｌ０に対して４５°傾いて配置されている。全反射膜４３の傾斜方向は、偏光分離素子４１の傾斜方向と平行である。 The total reflection film 43 totally reflects incident light. The total reflection film 43 is disposed with an inclination of 45 ° with respect to the principal ray L0. The tilt direction of the total reflection film 43 is parallel to the tilt direction of the polarization separation element 41.

偏光ビームスプリッター４０には、光入射面４０ａ、第一射出領域４０ｂ及び第二射出領域４０ｃが設けられている。光入射面４０ａは、光源１０からの光の主光線Ｌ０に対して垂直に設けられている。 The polarization beam splitter 40 is provided with a light incident surface 40a, a first emission region 40b, and a second emission region 40c. The light incident surface 40a is provided perpendicular to the principal ray L0 of the light from the light source 10.

第一射出領域４０ｂは、偏光分離素子４１および１／２波長板４２を透過したＳ偏光の光Ｌ２を射出する。第二射出領域４０ｃは、偏光分離素子４１によって反射されたＳ偏光のＬ３を射出する。この光Ｌ３には、全反射膜４３によって反射された成分と、全反射膜４３を経由しない成分とが含まれている。第二射出領域４０ｃは、光Ｌ３のうち全反射膜４３を経由する成分及び全反射膜４３を経由しない成分のいずれも射出可能である。 The first emission region 40 b emits S-polarized light L <b> 2 that has passed through the polarization separation element 41 and the half-wave plate 42. The second emission region 40c emits S-polarized L3 reflected by the polarization separation element 41. The light L <b> 3 includes a component reflected by the total reflection film 43 and a component that does not pass through the total reflection film 43. The second emission region 40c can emit both the component of the light L3 that passes through the total reflection film 43 and the component that does not pass through the total reflection film 43.

ロッドレンズ５０は、例えばガラスなどの光透過製の高い材料を用いて形成されている。ロッドレンズ５０は、例えば四角柱状（直方体など）の形状に形成されている。ロッドレンズ５０は、光入射面５１と、光射出面５２と、側面５３とを有している。光入射面５１は、偏光ビームスプリッター４０の１／２波長板４２及び第二射出領域４０ｃに接合されている。光入射面５１には、偏光分離素子４１を透過し、１／２波長板４２によってＳ偏光に変換された光Ｌ２と、光Ｌ３とが入射する。第二射出領域４０Ｃと光入射面５１の間は１／２波長板４２の厚さと同じ厚さのスペースができることになるが、そのスペースは、ロッドレンズ５０と同屈折率のガラス板４４もしくはロッドレンズ５０と同屈折率の接着剤で充填されている。 The rod lens 50 is formed using a highly light-transmitting material such as glass. The rod lens 50 is formed in, for example, a rectangular column shape (a rectangular parallelepiped). The rod lens 50 has a light incident surface 51, a light exit surface 52, and a side surface 53. The light incident surface 51 is joined to the half-wave plate 42 and the second emission region 40 c of the polarization beam splitter 40. Light L2 and light L3 that have been transmitted through the polarization separation element 41 and converted to S-polarized light by the half-wave plate 42 are incident on the light incident surface 51. A space having the same thickness as the thickness of the half-wave plate 42 is formed between the second emission region 40C and the light incident surface 51. The space is a glass plate 44 or a rod having the same refractive index as that of the rod lens 50. It is filled with an adhesive having the same refractive index as that of the lens 50.

ロッドレンズ５０は、中実に形成されている。したがって、ロッドレンズ５０の内部に入射した光のうち臨界角以上の入射角でロッドレンズ５０の側面５３に入射する光は、側面５３において全反射するようになっている。 The rod lens 50 is formed solid. Therefore, light incident on the side surface 53 of the rod lens 50 at an incident angle greater than the critical angle among the light incident on the inside of the rod lens 50 is totally reflected on the side surface 53.

反射素子６０は、ロッドレンズ５０の側面５３のうち光入射面５１側の端部に対向する位置に配置されている。図１に示す構成では、反射素子６０は、ロッドレンズ５０の側面５３のうち底面５３ａに対向する位置に配置されている。当該底面５３ａは、ロッドレンズ５０が備える複数の側面５３のうち、偏光分離素子４１によって反射された後、全反射膜４３を経由しないでロッドレンズ５０に入射する光の進行方向上に配置される面である。 The reflection element 60 is disposed at a position facing the end of the side surface 53 of the rod lens 50 on the light incident surface 51 side. In the configuration illustrated in FIG. 1, the reflective element 60 is disposed at a position facing the bottom surface 53 a of the side surface 53 of the rod lens 50. The bottom surface 53 a is arranged in the traveling direction of light incident on the rod lens 50 without being passed through the total reflection film 43 after being reflected by the polarization separation element 41 among the plurality of side surfaces 53 provided in the rod lens 50. Surface.

反射素子６０は、偏光分離素子４１によって反射された光Ｌ３のうち全反射膜４３を経由しない成分の少なくとも一部を反射する。より具体的には、ロッドレンズ５０に入射された光Ｌ３のうち、底面５３ａを透過した成分を反射する。以下、光Ｌ３が底面５３ａを透過する現象について説明する。 The reflection element 60 reflects at least a part of the component that does not pass through the total reflection film 43 in the light L3 reflected by the polarization separation element 41. More specifically, of the light L3 incident on the rod lens 50, the component transmitted through the bottom surface 53a is reflected. Hereinafter, a phenomenon in which the light L3 passes through the bottom surface 53a will be described.

図２は、偏光ビームスプリッター４０及びロッドレンズ５０の構成を示す側面図である。
図２に示すように、光源１０から射出された光のうち主光線Ｌ０と平行な成分は、偏光ビームスプリッター４０に対して垂直に入射し、偏光分離素子４１に対して４５°の入射角で入射する。当該光のうちＳ偏光成分は、偏光分離素子４１によって４５°の反射角で反射され、全反射膜４３に４５°の入射角で入射する。このＳ偏光は、全反射膜４３によって４５°の反射角で反射され、ロッドレンズ５０の光入射面５１に対して垂直に入射する。 FIG. 2 is a side view showing the configuration of the polarization beam splitter 40 and the rod lens 50.
As shown in FIG. 2, the component parallel to the principal ray L0 of the light emitted from the light source 10 is incident on the polarization beam splitter 40 perpendicularly and is incident on the polarization separation element 41 at an angle of 45 °. Incident. Of the light, the S-polarized light component is reflected by the polarization separation element 41 at a reflection angle of 45 °, and enters the total reflection film 43 at an incident angle of 45 °. The S-polarized light is reflected by the total reflection film 43 at a reflection angle of 45 ° and enters the light incident surface 51 of the rod lens 50 perpendicularly.

また、偏光ビームスプリッター４０に入射する光には、集光レンズ３０によって集光され、主光線Ｌ０に対して傾いた状態で偏光分離素子４１に入射する光Ｌ１が含まれる。この光Ｌ１は、偏光分離素子４１に対して４５°以外の入射角で入射する。 The light incident on the polarization beam splitter 40 includes light L1 that is collected by the condensing lens 30 and incident on the polarization separation element 41 in a state inclined with respect to the principal ray L0. The light L1 is incident on the polarization separation element 41 at an incident angle other than 45 °.

光Ｌ１のうちＰ偏光成分である光Ｌ２は偏光分離素子４１を透過し、1／２波長板４２によってＳ偏光に変換される。そして、Ｓ偏光に変換された光Ｌ２は第一射出領域４０ｂを経由してロッドレンズ５０の光入射面５１に入射する。また、Ｓ偏光成分である光Ｌ３の一部は全反射膜４３で反射されてロッドレンズ５０の光入射面５１に入射する。この光成分は、その後、底面５３ａに対して臨界角θｉ以上の入射角で入射し、全反射を繰り返して光射出面５２から射出される。なお、臨界角θｉは、ロッドレンズ５０の材質（屈折率ｎ）に依存する。具体的には、θｉ＝ａｒｃｓｉｎ（１／ｎ）によって決まる。 Of the light L1, the light L2, which is a P-polarized component, passes through the polarization separation element 41 and is converted into S-polarized light by the half-wave plate. The light L2 converted to S-polarized light enters the light incident surface 51 of the rod lens 50 via the first emission region 40b. Further, a part of the light L 3 that is the S-polarized component is reflected by the total reflection film 43 and enters the light incident surface 51 of the rod lens 50. This light component is then incident on the bottom surface 53a at an incident angle greater than or equal to the critical angle θi, and is emitted from the light exit surface 52 after repeating total reflection. The critical angle θi depends on the material (refractive index n) of the rod lens 50. Specifically, it is determined by θi = arcsin (1 / n).

一方、上記のように集光レンズ３０によって集光されることにより、光Ｌ１には、偏光分離素子４１に対して４５°よりも大きい入射角で入射する成分が含まれることになる。このため、偏光分離素子４１によって反射された光Ｌ３には、全反射膜４３を経由せずに第二射出領域４０ｃから射出される成分が存在することになる。 On the other hand, by being condensed by the condenser lens 30 as described above, the light L1 includes a component that is incident on the polarization separation element 41 at an incident angle larger than 45 °. For this reason, the light L <b> 3 reflected by the polarization separation element 41 includes a component emitted from the second emission region 40 c without passing through the total reflection film 43.

全反射膜４３を経由しない光成分は、第二射出領域４０ｃを経由して光入射面５１に入射し、さらにロッドレンズ５０の底面５３ａに入射角θｒで入射する。このため、光Ｌ１には、臨界角θｉよりも小さい入射角でロッドレンズ５０の底面５３ａに入射する成分が含まれやすい。臨界角θｉよりも小さい入射角で入射した成分は、底面５３ａで全反射せずに底面５３ａからロッドレンズ５０の外部に射出される。このようにしてロッドレンズ５０の外部に射出された光成分は、漏れ光となってしまう。 The light component that does not pass through the total reflection film 43 enters the light incident surface 51 via the second emission region 40c, and further enters the bottom surface 53a of the rod lens 50 at an incident angle θr. For this reason, the light L1 is likely to contain a component that enters the bottom surface 53a of the rod lens 50 at an incident angle smaller than the critical angle θi. The component incident at an incident angle smaller than the critical angle θi is emitted from the bottom surface 53a to the outside of the rod lens 50 without being totally reflected by the bottom surface 53a. The light component emitted to the outside of the rod lens 50 in this way becomes leakage light.

本実施形態では、当該底面５３ａのうち光が射出される部分に対向するように反射素子６０が設けられている。具体的には、当該底面５３ａのうち、少なくとも、全反射膜４３を経由しない光成分が射出される領域に対向するように反射素子６０が設けられている。このため、光Ｌ３のうちロッドレンズ５０の外部に射出された成分は、反射素子６０によって反射され、ロッドレンズ５０の内部に戻される。ロッドレンズ５０の内部に戻された光は、照明光として利用可能となる。 In the present embodiment, the reflective element 60 is provided so as to face the portion of the bottom surface 53a from which light is emitted. Specifically, the reflecting element 60 is provided so as to face at least a region of the bottom surface 53a where a light component that does not pass through the total reflection film 43 is emitted. Therefore, the component of the light L3 that is emitted to the outside of the rod lens 50 is reflected by the reflecting element 60 and returned to the inside of the rod lens 50. The light returned to the inside of the rod lens 50 can be used as illumination light.

図３は、図２におけるＡ−Ａ断面に沿った構成を示す図である。
図３に示すように、反射素子６０が設けられる位置としては、本実施形態ではロッドレンズ５０の底面５３ａに対向する位置であるが、これに限られる事は無い。例えば、ロッドレンズ５０のうち底面５３ａ及び当該底面５３ａとは異なる他の側面５３（５３ｂ〜５３ｄ）の少なくとも１つに設けられる構成であればよい。これにより、偏光ビームスプリッター４０からロッドレンズ５０へ入射する光の一部がロッドレンズ５０から外部へ漏れ出した場合であっても、適宜漏れ光がロッドレンズ５０の内部に戻されることになる。 FIG. 3 is a diagram showing a configuration along the section AA in FIG.
As shown in FIG. 3, the position where the reflective element 60 is provided is a position facing the bottom surface 53a of the rod lens 50 in the present embodiment, but is not limited thereto. For example, what is necessary is just the structure provided in at least one of the side surface 53 (53b-53d) different from the bottom face 53a and the said bottom face 53a among the rod lenses 50. Thereby, even when a part of the light incident on the rod lens 50 from the polarization beam splitter 40 leaks out from the rod lens 50, the leaked light is appropriately returned to the inside of the rod lens 50.

また、本実施形態では、反射素子６０において、例えば再帰性反射が行われる。
図４は、反射素子６０の構成を模式的に示す図である。
図４に示すように、反射素子６０は、光反射膜６１及びガラスビーズ６２を有している。光反射膜６１としては、例えばアルミニウムなどの光反射率の高い金属材料を用いて形成されている。光反射膜６１の表面６１ａに鏡面加工を施してもよい。ガラスビーズ６２は、例えば球状に形成されており、光反射膜６１の表面６１ａに複数配置されている。光反射膜６１は、ガラスビーズ６２が設けられる側がロッドレンズ５０の底面５３ａ（又は側面５３）に向けられている。 In the present embodiment, for example, retroreflection is performed in the reflective element 60.
FIG. 4 is a diagram schematically illustrating the configuration of the reflective element 60.
As shown in FIG. 4, the reflective element 60 includes a light reflecting film 61 and glass beads 62. The light reflecting film 61 is formed using a metal material having a high light reflectance such as aluminum, for example. The surface 61a of the light reflecting film 61 may be mirror-finished. The glass beads 62 are formed in a spherical shape, for example, and a plurality of glass beads 62 are arranged on the surface 61 a of the light reflecting film 61. The light reflection film 61 is directed to the bottom surface 53 a (or the side surface 53) of the rod lens 50 on the side where the glass beads 62 are provided.

この構成において、光Ｌ３のうちロッドレンズ５０から漏れた成分は、ガラスビーズ６２の内部に入射する際に屈折し、球面上の一点で焦点を結ぶ。この光成分は、ガラスビーズ６２の裏側（光反射膜６１側）へ透過し、光反射膜６１の表面６１ａによって反射される。反射された光成分は、ガラスビーズ６２からロッドレンズ５０側へ向けて射出される。光成分は、ガラスビーズ６２から射出される際に再度屈折し、当該ガラスビーズ６２に対する入射光と平行かつ逆方向に進行する。 In this configuration, the component of the light L3 that has leaked from the rod lens 50 is refracted when entering the inside of the glass beads 62, and is focused at one point on the spherical surface. This light component is transmitted to the back side (the light reflection film 61 side) of the glass beads 62 and is reflected by the surface 61 a of the light reflection film 61. The reflected light component is emitted from the glass beads 62 toward the rod lens 50 side. The light component is refracted again when emitted from the glass bead 62 and travels in a direction parallel to and opposite to the incident light on the glass bead 62.

以上のように構成されたプロジェクター１００においては、例えば図１に示すように、反射素子６０に入射した光成分は、反射光Ｌ４となって光源１０から反射素子６０まで進んできた光路を逆方向に戻される。当該反射光Ｌ４は、ロッドレンズ５０の底面５３ａからロッドレンズ５０の内部に入射し、光入射面５１から偏光ビームスプリッター４０に入射する。偏光ビームスプリッター４０に入射した反射光Ｌ４は、偏光分離素子４１によって反射される。 In the projector 100 configured as described above, for example, as shown in FIG. 1, the light component incident on the reflection element 60 becomes reflected light L4 and travels in the reverse direction along the optical path that has traveled from the light source 10 to the reflection element 60. Returned to The reflected light L4 enters the inside of the rod lens 50 from the bottom surface 53a of the rod lens 50, and enters the polarization beam splitter 40 from the light incident surface 51. The reflected light L4 incident on the polarization beam splitter 40 is reflected by the polarization separation element 41.

その後、反射光Ｌ４は、集光レンズ３０、コリメートレンズ２０を経由して光源１０に到達する。光源１０に到達した反射光Ｌ４は、光射出面１０ａに入射し、光射出面１０ａにおいて散乱・反射される。この散乱・反射光Ｌ５は、光射出面１０ａから射出された光として再度コリメートレンズ２０、集光レンズ３０を経由して進行し、偏光ビームスプリッター４０の偏光分離素子４１に入射する。散乱・反射光Ｌ５のうちＰ偏向成分は偏向分離素子４１を透過する。散乱・反射光Ｌ５のうちＳ偏向成分は偏光分離素子４１で反射され、偏光分離素子４１で反射された光の一部は全反射膜４３で全反射される。また、偏光分離素子４１で反射された光のうち全反射膜４３を経由せずに再度ロッドレンズ５０の底面５３ａからロッドレンズ５０の外部に射出された光成分は、反射素子６０によって更にロッドレンズ５０の内部に戻されることになる。 Thereafter, the reflected light L 4 reaches the light source 10 via the condenser lens 30 and the collimating lens 20. The reflected light L4 that has reached the light source 10 enters the light exit surface 10a, and is scattered and reflected by the light exit surface 10a. The scattered / reflected light L5 travels again through the collimator lens 20 and the condenser lens 30 as light emitted from the light exit surface 10a, and enters the polarization separation element 41 of the polarization beam splitter 40. The P deflection component of the scattered / reflected light L5 passes through the deflection separation element 41. The S deflection component of the scattered / reflected light L5 is reflected by the polarization separation element 41, and a part of the light reflected by the polarization separation element 41 is totally reflected by the total reflection film 43. In addition, the light component emitted from the bottom surface 53 a of the rod lens 50 to the outside of the rod lens 50 again without passing through the total reflection film 43 among the light reflected by the polarization separation element 41 is further added by the reflecting element 60 to the rod lens. 50 is returned to the inside.

以上のように、本実施形態によれば、全反射膜４３を経由せずに第二射出領域４０ｃから射出される光成分が反射素子６０によって反射され、反射素子６０によって反射された光は光源１０に入射するため、当該光成分を照明光として再利用することができる。これにより、光の利用効率を高めることが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the light component emitted from the second emission region 40c without passing through the total reflection film 43 is reflected by the reflection element 60, and the light reflected by the reflection element 60 is a light source. 10, the light component can be reused as illumination light. Thereby, it becomes possible to improve the utilization efficiency of light.

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
上記実施形態においては、反射素子６０として、光反射膜６１及びガラスビーズ６２を有する構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment, and appropriate modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
In the said embodiment, although the structure which has the light reflection film 61 and the glass bead 62 was mentioned as an example as the reflective element 60, it was not restricted to this.

例えば、図５に示すように、反射素子として、三面体キューブ１６０が用いられた構成であってもよい。三面体キューブ１６０は、第一面１６１、第二面１６２及び第三面１６３を有するプリズムである。この構成によれば、三面体キューブ１６０に入射した光は、第一面１６１、第二面１６２及び第三面１６３によって反射され、入射光に平行かつ逆方向に進行するため、光源１０まで光が戻ることになる。 For example, as shown in FIG. 5, a configuration using a trihedral cube 160 as the reflective element may be used. The trihedral cube 160 is a prism having a first surface 161, a second surface 162, and a third surface 163. According to this configuration, the light incident on the trihedral cube 160 is reflected by the first surface 161, the second surface 162, and the third surface 163, and travels in parallel and in the opposite direction to the incident light. Will return.

また、例えば図６に示すように、反射素子として、反射型回折格子２６０が用いられた構成であってもよい。反射型回折格子２６０は、複数の光反射面２６１が格子状に形成されている。当該光反射面２６１は、入射角の方向に１次の回折光が戻るためのリトロー条件を満たしている。この場合、光反射面２６１による反射光は、入射光に平行かつ逆方向に進行するため、光源１０まで光が戻ることになる。なお、この場合、波長λ、回折格子溝の数Ｎ、ブレーズ角θ_Ｂの間には、
λ＝２／Ｎ×ｓｉｎθ_Ｂ
の関係がある。 For example, as shown in FIG. 6, the reflection type diffraction grating 260 may be used as the reflective element. The reflective diffraction grating 260 has a plurality of light reflecting surfaces 261 formed in a lattice shape. The light reflecting surface 261 satisfies the Littrow condition for returning the first-order diffracted light in the direction of the incident angle. In this case, the light reflected by the light reflecting surface 261 travels in the opposite direction and parallel to the incident light, so that the light returns to the light source 10. In this case, between the wavelength λ, the number of diffraction grating grooves N, and the blaze angle θ _B ,
λ = 2 / N × sin θ _B
There is a relationship.

また、上記実施形態においては、光均一化素子としてロッドレンズ５０が設けられた構成を例に挙げて説明したが、これに限られることは無い。例えば、図７に示すように、光均一化素子として、レンズインテグレーター２５０が設けられた照明装置２０１及びこれを備えるプロジェクター２００であってもよい。この場合、全反射膜４３を経由しない光成分がレンズインテグレーター２５０から漏れ出てくる領域に反射素子６０を設けるとよい。これによれば、レンズインテグレーター２５０から漏れた光を反射素子６０によって光源１０に戻して再利用することができる。 Moreover, in the said embodiment, although the structure provided with the rod lens 50 as a light homogenization element was mentioned as an example, it demonstrated and it is not restricted to this. For example, as illustrated in FIG. 7, a lighting device 201 provided with a lens integrator 250 and a projector 200 including the same may be used as a light uniformizing element. In this case, the reflection element 60 may be provided in a region where a light component that does not pass through the total reflection film 43 leaks from the lens integrator 250. According to this, the light leaking from the lens integrator 250 can be returned to the light source 10 by the reflection element 60 and reused.

１０…光源１０ａ…光射出面２０…コリメートレンズ３０…集光レンズ４０…偏光ビームスプリッター４０ａ…光入射面４０ｂ…第一射出領域４０ｃ…第二射出領域４１…偏光分離素子４２…波長板４３…全反射膜５０…ロッドレンズ５１…光入射面５２…光射出面５３…側面５３ａ…底面６０…反射素子６１…光反射膜６１ａ…表面６２…ガラスビーズ７０…リレーレンズ８０…光変調素子９０…投写レンズ１００、２００…プロジェクター１０１、２０１…照明装置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Light source 10a ... Light emission surface 20 ... Collimating lens 30 ... Condensing lens 40 ... Polarization beam splitter 40a ... Light incident surface 40b ... First emission area 40c ... Second emission area 41 ... Polarization separation element 42 ... Wavelength plate 43 ... Total reflection film 50 ... Rod lens 51 ... Light incident surface 52 ... Light emission surface 53 ... Side surface 53a ... Bottom surface 60 ... Reflective element 61 ... Light reflection film 61a ... Surface 62 ... Glass beads 70 ... Relay lens 80 ... Light modulation element 90 ... Projection lens 100, 200 ... Projector 101, 201 ... Illumination device

Claims

光源と、
前記光源からの光が入射する偏光分離素子を有すると共に、前記偏光分離素子で反射された光が入射する第一反射素子、前記偏光分離素子を透過した光が射出される第一射出領域、及び、前記第一反射素子で反射された光を射出可能な第二射出領域、を有する偏光変換素子と、
前記第一反射素子を経由せずに前記第二射出領域から射出される光を反射する第二反射素子と
を備え、
前記第二反射素子によって反射された光が前記光源に入射するように構成されていることを特徴とする照明装置。 A light source;
A first separation element on which the light reflected by the polarization separation element is incident; a first emission region where the light transmitted through the polarization separation element is emitted; and A polarization conversion element having a second emission region capable of emitting the light reflected by the first reflection element,
A second reflection element that reflects light emitted from the second emission region without passing through the first reflection element;
An illumination device, wherein the light reflected by the second reflective element is incident on the light source.

前記光源と、前記偏光変換素子との間に配置された集光レンズ
を更に備える請求項１に記載の照明装置。 The illuminating device according to claim 1, further comprising a condensing lens disposed between the light source and the polarization conversion element.

前記偏光分離素子を透過した光と前記第一反射素子で反射された光とが入射する光均一化素子を更に備える
請求項１又は請求項２に記載の照明装置。 The illuminating device according to claim 1, further comprising: a light uniformizing element on which light transmitted through the polarization separation element and light reflected by the first reflecting element are incident.

前記光源は、前記第二反射素子からの光を反射可能である
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載の照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light source is capable of reflecting light from the second reflective element.

前記第二反射素子における反射は、再帰性反射である
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の照明装置。 The illuminating device according to any one of claims 1 to 4, wherein the reflection at the second reflective element is retroreflection.

照明装置と、
前記照明装置から射出された光を変調する光変調素子と、
前記光変調素子から射出される光を投写する投写光学系と、を備え、
前記照明装置は請求項１乃至５のいずれか一項に記載の照明装置であることを特徴とするプロジェクター。 A lighting device;
A light modulation element that modulates light emitted from the illumination device;
A projection optical system for projecting light emitted from the light modulation element,
The projector according to claim 1, wherein the lighting device is the lighting device according to claim 1.