[发明专利]光学元件、光源装置和投影式显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种使用光导和全息图（hologram）来出射光的光学元件、一种光源装置和一种投影式显示装置。

背景技术

已经提出了具有采用发光二极管（LED）作为光源的光源装置的LED投影仪。与放电灯相比，是固态光源的LED具有以下优点，即，不含汞、能够快开/快关照明操作，并且是高度耐用的。现有技术中的这种类型的LED投影仪由光源装置、来自光源装置的光照射到其中的照明光学系统、具有来自照明光学系统的光照射到其中的液晶显示器面板的光阀、和用于将来自光阀的光投影到投影表面上的投影光学系统构成。

为了在这种类型的LED投影仪中增加投影图像的亮度，理想的是采取所有可能的措施来限制在从光源装置到投影表面的光路（optical path）中的光损耗。

能够考虑的光损耗的两个主要原因如以下所描述。

第一原因是由于液晶显示器面板或者二向色棱镜的偏振依赖性而出现的偏振损耗。

第二原因是出现了发散而不进入被布置于光路上的每一个光学元件的光，即，由在每一个光学元件中的遮蔽（eclipse）引起的光损耗。这种情况发生是因为，来自光源装置的光不能被用作投影光，除非使来自属于光源装置的光学元件的出射光的辐射角（立体角）与发光面积（展度：etendue）的乘积变得低于显示元件的面积与由投影透镜的F数确定的接收角（立体角）的乘积的值。

作为用于解决涉及光损耗的上述问题的一项对策，已经提出了使用由全息图和光导体构成的光学元件，其目的在于产生照射到液晶显示器元件中的光。

作为使用全息图和光导体的光学元件的一个实例，如在图1中所示，专利文献1公开了一种光学元件101，该光学元件设置有：光导体103，来自光源LED 102的光照射到该光导体103中；全息图104，其衍射来自该光导体103的光；偏振转换层105，其向透射通过的光的相互正交的偏振分量赋予预定相位差；和偏振分离层106，其仅出射来自该偏振转换层105的具有特定方向的偏振分量的线偏振光。

作为使用全息图和光导体的光学元件的另一个实例，专利文献2公开了一种光学元件111，如在图2中所示，该光学元件设置有：光导体113，来自作为光源的冷阴极管112的光照射到该光导体113中；全息图114，其仅衍射来自该光导体113的具有特定方向的偏振分量的线偏振光；四分之一波长板115，被这个全息图114衍射的光照射到该四分之一波长板115中；和反射板116，其反射已经透射通过该四分之一波长板115的光。另外，在该光学元件111中，已经被全息图114衍射的偏振光照射到其中的漫射板117、偏振板118、液晶盒119和偏振板120每一个均被沿着光路布置。在该光学元件111中，设置了反射来自冷阴极管112的光的反射板121a，并且来自冷阴极管112的光被反射板121转换成平行光并且照射到光导体113中。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本未审查专利申请公报No.2003-207646（图1）

专利文献2：日本未审查专利申请公报No.H11-281978（图2）

发明内容

本发明所要解决的问题

尽管如此，在于以上描述的专利文献1中描述的配置中出现问题，即，在具有特定方向的偏振分量的线偏振光中，在临界角内的光被出射，由此来自光学元件101的出射光的立体角变大。因此在这种配置中出现以下问题，即，被转换成具有具体特定方向的偏振分量的线偏振光的、来自光学元件101的出射光具有低方向性。

在于专利文献2中描述的配置中，已经变得平行的、来自冷阴极管112的光照射到光导体113中，由此全息图114被设定为仅衍射以具体特定入射角照射的光。相应地，当LED在这种配置中被用作光源时，在来自LED的光中，仅具有特定方向的偏振分量并且进而作为上述平行光而平行照射的光能够被全息图114衍射。结果，在来自LED的光中，未被全息图114衍射而透射的、大量的光倾向于从光导体113向外部泄漏。换言之，出现以下问题，即，在于专利文献2中描述的配置中，当LED被用作光源时，在全息图114中光的利用率是低的。

本发明的一个目的在于提供一种光学元件，该光学元件能够高效率地出射具有特定方向的偏振分量的线偏振光，并且进而具有高方向性并且能够因此解决上述相关技术的问题；和提供一种设置有该光学元件的光源装置和投影式显示装置。

问题解决方案

为了实现上述目的，根据本发明的光学元件设置有：