專利名稱：顯示裝置、照明裝置和投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示裝置、照明裝置和投影機(jī)，特別是涉及用于投影機(jī)的顯示裝置和照明裝置。
背景技術(shù)：
作為平板顯示裝置(在下面稱為“FPD”)，人們知道有將作為固定發(fā)光元件的發(fā)光二極管元件(在下面，適當(dāng)稱為“LED”)的二維陣列用作背照光(back light)的方式(參照I.Hiyama等人的文章，LN-3“Four-Primary Color 15-in.XGA TFT-LCD with Wide ColorGamut”，發(fā)表于EURODISPLAY2002，PP827-830)。在這樣的FPD中，將1幀分割為一對(duì)子幀，分別對(duì)各個(gè)子幀分配與綠色光(在下面稱為“G光”)近似的色光G1光、G2光的顯示，并且還分別分配紅色光(在下面稱為“R光”。)、藍(lán)色光(在下面稱為“B光”)的顯示。由此，在第1子幀中，顯示R光、G1光的圖像，在第2子幀中，顯示G2光、B光的圖像，其結(jié)果是，可通過(guò)4個(gè)色光顯示圖像，由此可將色再現(xiàn)范圍擴(kuò)大。
另外，與超高壓水銀燈等相比較，LED一般具有壽命長(zhǎng)，并且光的轉(zhuǎn)換效率較高的優(yōu)點(diǎn)。由此，照明裝置的光源越來(lái)越多地采用LED。在這里，單體的LED的發(fā)光量小于超高壓水銀燈等。另外，投影機(jī)等的光源必須要求大的光量。由此，在將LED用于投影機(jī)的光源的情況下，人們提出了增加光量的方案。比如，在特開(kāi)2001-42431號(hào)文獻(xiàn)中，公開(kāi)了下述的結(jié)構(gòu)，即，利用裝配有發(fā)光波長(zhǎng)不同的多種的LED的光源裝置，對(duì)作為投影機(jī)的空間光調(diào)制裝置的實(shí)例的液晶型光閥進(jìn)行照明。在該光源裝置中，通過(guò)二向色鏡對(duì)來(lái)自發(fā)光波長(zhǎng)稍有不同的一對(duì)LED的光束進(jìn)行波復(fù)合，即，進(jìn)行色合成，由此，提高特定的波長(zhǎng)區(qū)域的色光的亮度，增加光量。
但是，在上述的FDP中，由于同時(shí)進(jìn)行2色的照明和顯示，故濾色片的使用是不可缺少的，LCD，即，圖像顯示部分的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且產(chǎn)生濾色片的光量損失。另外，在上述FDP中，由于將1幀分割為一對(duì)子幀，故必須以加倍的速度驅(qū)動(dòng)LCD等，與各色相對(duì)應(yīng)的控制信號(hào)的產(chǎn)生極復(fù)雜。而且，由于僅僅使與4色相對(duì)應(yīng)的4個(gè)LED中的2個(gè)LED發(fā)光，故LED的休止時(shí)間增加，無(wú)法有效地利用LED。另外，也可以考慮通過(guò)采用適當(dāng)?shù)臑V色片，同時(shí)點(diǎn)亮與4色相對(duì)應(yīng)的4個(gè)LED元件的方式，但是，由于對(duì)于某些顯示圖像來(lái)說(shuō)，分割的G1光、G2光的亮度差非常大，故在切換G1光、G2光的點(diǎn)亮?xí)r，鄰接的R光用或G光用的像素的亮度會(huì)因子幀的切換的影響而不穩(wěn)定地變化。
此外，通常，在色合成用的二向色鏡中，透射率特性或反射率特性變化大的附近的波長(zhǎng)，即，截止頻率對(duì)于P偏振光與S偏振光來(lái)說(shuō)，分別不同。由此，必須在夾于與兩個(gè)偏振光相對(duì)應(yīng)的一對(duì)截止頻率中的波長(zhǎng)區(qū)域的兩個(gè)外側(cè)，設(shè)定一對(duì)LED的發(fā)光中心波長(zhǎng)(以下稱為“峰值波長(zhǎng)”)。有時(shí)這樣的峰值波長(zhǎng)差會(huì)達(dá)到50nm左右。由此，在上述文獻(xiàn)公開(kāi)的光源裝置中，由于二向色鏡的光學(xué)特性，無(wú)法使從一對(duì)LED射出的一對(duì)光束的峰值波長(zhǎng)接近規(guī)定值或以上的值。其結(jié)果是，一對(duì)光束的峰值波長(zhǎng)差變大，在波復(fù)合后獲得的特定色的色純度下降。另外，如果使峰值波長(zhǎng)接近的一對(duì)光束射入上述二向色鏡，則產(chǎn)生本來(lái)應(yīng)全部透射，可實(shí)際卻是一部分反射的光量損失，以及本來(lái)應(yīng)全部反射，可實(shí)際卻是一部分透射的光量損失。因此，在過(guò)去的結(jié)構(gòu)中，難于獲得高色純度的、高亮度的照明光。
此外，作為增加來(lái)自采用LED的光源的光量的結(jié)構(gòu)，人們還考慮采用多個(gè)LED形成陣列，進(jìn)行配置的方式。由此，可與LED的數(shù)量成比例地增加光量。在這里，在投影機(jī)中，在具有光源與空間光調(diào)制裝置的光學(xué)系統(tǒng)中，能夠有效處理的光束所存在的空間的擴(kuò)展可由面積與立體角的乘積(エテンデユ—、幾何廣度)表示。該面積與立體角的乘積保存在光學(xué)系統(tǒng)中。于是，如果光源的空間的擴(kuò)展增加，則射入空間光調(diào)制裝置的光束所存在的空間的擴(kuò)展增加。但是，由于能夠用空間光調(diào)制裝置進(jìn)行處理的角度受到限制，故難于有效地利用來(lái)自光源的光束。在使多個(gè)LED形成陣列以增加光量的情況下，光源的面積(空間的擴(kuò)展)也增加。于是，在投影機(jī)中，即使只是將LED形成陣列以增加光量，也由于保存幾何廣度而難于有效地利用來(lái)自光源的全部的光束。結(jié)果無(wú)法增加光量。
于是，本發(fā)明的目的在于提供可通過(guò)簡(jiǎn)單的控制顯示高亮度、色再現(xiàn)范圍寬的圖像的顯示裝置，和能夠供給高色純度、高亮度的照明光的照明裝置，以及具有該照明裝置的投影機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于至少解決上述的課題。本發(fā)明可提供一種顯示裝置，該顯示裝置包括光源裝置，該光源裝置具有分別產(chǎn)生第1～第4照明光的第1～第4固體光源；空間光調(diào)制部，該空間光調(diào)制部分別對(duì)上述第1～第4照明光進(jìn)行調(diào)制；以及控制裝置，該控制裝置通過(guò)對(duì)上述光源裝置的動(dòng)作進(jìn)行控制，按照時(shí)間序列將上述第1和第2照明光射入空間光調(diào)制部的同一照明區(qū)域，并且按照避免與第1和第2照明光重復(fù)的方式，將上述第3和第4照明光分別射入空間光調(diào)制部。在這里，“固定光源”指包括LED、EL元件、LD元件等的概念。另外，“避免與第1和第2照明光的重復(fù)”是指以在時(shí)間或空間上不同于第1和第2照明光的狀態(tài)分別照射第3和第4照明光。換言之，避免不同的照明光同時(shí)對(duì)同一部位進(jìn)行照射。
在上述顯示裝置中，由于控制裝置按照時(shí)間序列將第1和第2照明光射入空間光調(diào)制部的同一照明區(qū)域，并且按照避免與第1和第2照明光重復(fù)的方式分別將第3和第4照明光射入空間光調(diào)制部，故可在不采用濾色片的情況下，形成空間光調(diào)制部，可防止濾色片的光量損失的發(fā)生。即，可通過(guò)高效率的照明，顯示高亮度、且色再現(xiàn)范圍寬的彩色圖像。
此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，空間光調(diào)制部具有與上述第1和第2照明光相對(duì)應(yīng)的第1空間光調(diào)制裝置、與第3照明光相對(duì)應(yīng)的第2空間光調(diào)制裝置、以及與上述第4照明光相對(duì)應(yīng)的第3空間光調(diào)制裝置，控制裝置分別將第3和第4照明光射入第2和第3空間光調(diào)制裝置，并與之并行地按照時(shí)間序列將第1和第2照明光射入第1空間光調(diào)制裝置的同一照明區(qū)域。在這里，“空間光調(diào)制裝置”是指例如以液晶光閥為代表的光學(xué)器件、數(shù)字反射鏡器件等的概念。在此情況下，通過(guò)3個(gè)空間光調(diào)制裝置，不僅可進(jìn)行4原色的彩色顯示，還可以使第1或第2固體光源、第3固體光源、第4固體光源同時(shí)動(dòng)作，從而提高工作效率，形成高亮度的圖像。
還有，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，上述第1和第2照明光的峰值波長(zhǎng)近似，并且第3和第4照明光分別具有與第1和第2照明光的峰值波長(zhǎng)離開(kāi)的峰值波長(zhǎng)。在此情況下，可僅僅對(duì)近似的2個(gè)顏色，將1幀分割，形成子幀，使第1空間光調(diào)制裝置和其前后的光學(xué)系統(tǒng)適合第1和第2照明光。此外，由于使第2和第3空間光調(diào)制裝置分別針對(duì)第3和第4照明光動(dòng)作，故與該2色有關(guān)的信號(hào)處理等可照原樣使用過(guò)去的方式。
再有，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是還包括波復(fù)合部，該波復(fù)合部在第1和第2照明光射入的情況下，對(duì)該第1和第2照明光進(jìn)行波復(fù)合后射入空間光調(diào)制裝置；偏振光轉(zhuǎn)換部，該偏振光轉(zhuǎn)換部將第1和第2照明光中一方的照明光轉(zhuǎn)換為規(guī)定方向的線偏振光后射入上述波復(fù)合部。在此情況下，由于偏振光轉(zhuǎn)換部將其中一方的照明光轉(zhuǎn)換為規(guī)定方向的線偏振光后射入波復(fù)合部，故即使在波復(fù)合部的波復(fù)合特性在第2照明光等的波長(zhǎng)具有偏振波依賴性的情況下，仍可將與該特性相對(duì)應(yīng)的偏振光射入波復(fù)合部。于是，可高效率也對(duì)第1和第2照明光進(jìn)行波復(fù)合。通過(guò)波復(fù)合能夠提高最終獲得的照明光的亮度。在這里，“偏振波依賴性”指波復(fù)合部的波復(fù)合效率等的特性隨入射光的偏振狀態(tài)而不同的情況。
另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，波復(fù)合部為利用光的透射和反射的光合成元件，其中一個(gè)照明光的峰值波長(zhǎng)設(shè)定在與規(guī)定方向的線偏振光相關(guān)的光合成元件的第1邊緣波長(zhǎng)、和與和上述規(guī)定方向相垂直的方向的線偏振光相關(guān)的光合成元件的第2邊緣波長(zhǎng)之間的較差發(fā)生區(qū)域。在此情況下，即使在光合成元件的透射反射特性中具有相對(duì)于S偏振光和P偏振光的邊緣波長(zhǎng)的差較大而不能夠忽視的較差發(fā)生區(qū)域的情況下，仍可通過(guò)對(duì)其補(bǔ)償?shù)牟◤?fù)合實(shí)現(xiàn)亮度的提高。
此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，空間光調(diào)制部包括上述第1～第4照明光全部射入的單一的空間光調(diào)制裝置，控制裝置使第1～第4照明光以時(shí)分方式射入單一的空間光調(diào)制裝置的同一照明區(qū)域。在此情況下，可通過(guò)單一的空間光調(diào)制裝置，進(jìn)行4原色系的明亮的彩色顯示。
還有，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，1幀中的第1和第2照明光的總的照明時(shí)間，與第3和第4照明光的各照明時(shí)間相等，第1和第2照明光的強(qiáng)度相對(duì)地大于第3和第4照明光的強(qiáng)度。在此情況下，在1幀中，按照時(shí)間序列進(jìn)行第1和第2照明光的照明的子幀化所引起的照明時(shí)間的減少可通過(guò)第1和第2照明光的強(qiáng)度增加而補(bǔ)償。
再有，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，控制裝置按照與圖像的色調(diào)或白色水平相對(duì)應(yīng)的規(guī)定的強(qiáng)度比，按照時(shí)間序列將第1和第2照明光射入空間光調(diào)制部的同一照明區(qū)域。另外，第1和第2照明光的照明時(shí)間的比例比如，設(shè)定為1∶1。在此情況下，可進(jìn)行與圖像的色調(diào)或白色水平相對(duì)應(yīng)的適當(dāng)?shù)娘@示。
另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，控制裝置以將幀時(shí)間分半的照明時(shí)間，并且以單獨(dú)地使用第1照明光時(shí)的照明光的強(qiáng)度的2倍的強(qiáng)度，將第1和第2照明光分別射入上述空間光調(diào)制部。在此情況下，可進(jìn)行平衡性良好的、明亮的4原色系的彩色顯示。
此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，控制裝置按照與圖像的色調(diào)或白色水平相對(duì)應(yīng)的規(guī)定的時(shí)間比，按照時(shí)間序列將上述第1和第2照明光射入空間光調(diào)制裝置的同一照明區(qū)域。另外，第1和第2照明光的照明強(qiáng)度的比例比如，設(shè)定為1∶1。在此情況下，可進(jìn)行與圖像的色調(diào)和白色水平相對(duì)應(yīng)的適合的顯示。
還有，本發(fā)明可提供一種投影機(jī)，該投影機(jī)包括顯示裝置和投射空間光調(diào)制部的像的投射光學(xué)系統(tǒng)，其中，該顯示裝置包括光源裝置，該光源裝置具有分別產(chǎn)生第1～第4照明光的第1～第4固體光源；空間光調(diào)制部，該空間光調(diào)制部分別對(duì)上述第1～第4照明光進(jìn)行調(diào)制；控制裝置，該控制裝置通過(guò)對(duì)上述光源裝置的動(dòng)作進(jìn)行控制，按照時(shí)間序列將上述第1和第2照明光射入上述空間光調(diào)制部的同一照明區(qū)域，并且按照避免與第1和第2照明光重復(fù)的方式將上述第3和第4照明光分別射入上述空間光調(diào)制部。在上述投影機(jī)中，盡管投射色再現(xiàn)范圍寬的彩色圖像，仍可通過(guò)高效率的照明，投射高亮度的彩色圖像。
再有，本發(fā)明可提供一種照明裝置，該照明裝置包括光源裝置，該光源裝置具有分別產(chǎn)生峰值波長(zhǎng)不同的第1和第2照明光的第1和第2光源；波復(fù)合部，該波復(fù)合部在上述第1和第2照明光射入的情況下，使上述第1和第2照明光進(jìn)行波復(fù)合后射出；以及偏振光轉(zhuǎn)換部，該偏振光轉(zhuǎn)換部將第2照明光轉(zhuǎn)換為規(guī)定方向的線偏振光后射入波復(fù)合部。
在上述照明裝置中，由于偏振光轉(zhuǎn)換部將第2照明光轉(zhuǎn)換為規(guī)定方向的線偏振光后射入波復(fù)合部，故即使在波復(fù)合部的波復(fù)合特性就第2照明光的波長(zhǎng)來(lái)說(shuō)，具有偏振光依賴性的情況下，仍可將與該特性相對(duì)應(yīng)的偏振光射入波復(fù)合部。由此，可高效率地將第1和第2照明光進(jìn)行波復(fù)合，可通過(guò)波復(fù)合提高最終獲得的照明光的亮度。
另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，波復(fù)合部為利用光的透射和反射的光合成元件，且第2照明光的峰值波長(zhǎng)設(shè)定在與規(guī)定方向的線偏振光相關(guān)的光合成元件的透射或反射的第1邊緣波長(zhǎng)、與和與規(guī)定方向相垂直的方向的線偏振光相關(guān)的光合成元件的透射或反射的第2邊緣波長(zhǎng)之間的較差發(fā)生區(qū)域。在此情況下，即使在光合成元件的透射反射特性中具有相對(duì)于S，P的兩個(gè)偏振光的邊緣波長(zhǎng)的差較大而不能夠忽視的較差發(fā)生區(qū)域的情況下，仍可通過(guò)對(duì)其補(bǔ)償?shù)牟◤?fù)合實(shí)現(xiàn)亮度的提高。
此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，第1照明光的中心波長(zhǎng)設(shè)定在較差發(fā)生區(qū)域的外側(cè)并接近該較差發(fā)生區(qū)域的區(qū)域。在此情況下，由于可減小第1照明光和第2照明光之間的波長(zhǎng)差，故可產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上同一顏色的高亮度的照明光。
還有，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，波復(fù)合部為二向色鏡。在此情況下，可通過(guò)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)的光學(xué)元件，進(jìn)行高效率的波復(fù)合。
再有，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，第1和第2光源為固定光源。在此情況下，光源控制容易，同時(shí)可提高特定波長(zhǎng)光的亮度。
另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，偏振光轉(zhuǎn)換部包括來(lái)自第2光源的射出光射入的桿式積分器；反射型偏振片，該反射型偏振片設(shè)置在該桿式積分器的射出端；以及反射部，該反射部將通過(guò)桿式積分器的來(lái)自反射型偏振片的返回光返回到桿式積分器的入射端。在此情況下，由于通過(guò)反射型偏振片反射的返回光也通過(guò)反射部等而再次被利用，故可沒(méi)有損失地、有效地取出作為規(guī)定方向的線偏振光的第2照明光。
此外，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，偏振光轉(zhuǎn)換部包括一對(duì)偏振光束分光鏡，來(lái)自第2光源的射出光依次射入該一對(duì)偏振光束分光鏡；波長(zhǎng)片，該波長(zhǎng)片設(shè)置在后級(jí)的偏振光束分光鏡的射出側(cè)。在此情況下，可沒(méi)有損失地有效地取出偏振率高的第2照明光。
還有，作為本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，第1和第2照明光均屬于3原色中的某一種顏色。在此情況下，可在不損失色純度的情況下，容易提高3原色中的某一種顏色的亮度。
再有，本發(fā)明可提供一種投影機(jī)，該投影機(jī)包括照明裝置、空間光調(diào)制裝置、以及投影透鏡，其中，該照明裝置包括光源裝置，該光源裝置具有分別產(chǎn)生峰值波長(zhǎng)不同的第1和第2照明光的第1和第2光源；波復(fù)合部，該波復(fù)合部在上述第1和第2照明光射入的情況下，將上述第1和第2照明光進(jìn)行波復(fù)合后射出；以及偏振光轉(zhuǎn)換部，該偏振光轉(zhuǎn)換部將上述第2照明光轉(zhuǎn)換為規(guī)定方向的線偏振光后射入上述波復(fù)合部，該空間光調(diào)制裝置由照明裝置照明，上述投影透鏡投射空間光調(diào)制裝置的圖像。
由于上述投影機(jī)裝配有上述照明裝置，故可高效率地對(duì)第1和第2照明光進(jìn)行波復(fù)合。由此，可通過(guò)波復(fù)合，提高最終獲得的照明光的亮度，投射高亮度的圖像。
另外，按照本發(fā)明的優(yōu)選的方式，最好是，第1和第2照明光均屬于3原色中的某一種顏色，還包括第3和第4光源，該第3和第4光源分別產(chǎn)生分別屬于3原色中的與第1和第2照明光不同的其它的2種顏色的第3和第4照明光；空間光調(diào)制裝置為3個(gè)空間光調(diào)制裝置，該3個(gè)空間光調(diào)制裝置在第1和第2照明光、第3照明光、以及第4照明光分別射入的情況下，分別對(duì)第1和第2照明光、第3照明光以及第4照明光進(jìn)行調(diào)制；還具有光合成部件，該光合成部件將來(lái)自各空間光調(diào)制裝置的調(diào)制光進(jìn)行合成后射出；投影透鏡投射通過(guò)光合成部件而合成的3個(gè)空間光調(diào)制裝置的圖像。
由于上述投影機(jī)裝配有上述照明裝置，故可高效率地對(duì)第1和第2照明光進(jìn)行波復(fù)合。由此，可通過(guò)波復(fù)合提高最終獲得的3原色的照明光的亮度，利用3個(gè)空間光調(diào)制裝置投射高亮度的彩色圖像。
此外，按照本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，空間光調(diào)制裝置為液晶光閥。在此情況下，可通過(guò)小型的裝置，投射高亮度的高精細(xì)的圖像。
還有，本發(fā)明可提供一種照明裝置，其特征在于，包括光源部，該光源部至少具有2個(gè)光源，即供給第1照明光的第1光源和供給波長(zhǎng)區(qū)域不同于上述第1照明光的第2照明光的第2光源；波復(fù)合部，該波復(fù)合部將分別從不同的方向行進(jìn)的第1照明光和第2照明光合成后射出；其中，光源部和上述波復(fù)合部按照第1照明光相對(duì)波復(fù)合部的入射角度和第2照明光相對(duì)波復(fù)合部的入射角度大致相同，并且小于45°的方式設(shè)置。
作為波復(fù)合部，比如，可采用二向色鏡。在二向色鏡中，形成膜厚、折射率、疊層數(shù)受到控制的電介質(zhì)多層膜。另外，像上述那樣，作為二向色鏡的透射率特性或反射率特性變化大的區(qū)域的截止頻率的波長(zhǎng)(在下面稱為“邊緣波長(zhǎng)”)對(duì)于P偏振光和S偏振光來(lái)說(shuō)，分別不同。一般，多數(shù)情況下為按照能夠?qū)θ肷浣嵌纫?5°為中心的規(guī)定的角度范圍的光獲得所需的透射率特性或反射率特性的方式設(shè)定二向色鏡。在此情況下，有時(shí)P偏振光的邊緣波長(zhǎng)與S偏振光的邊緣波長(zhǎng)會(huì)差數(shù)10nm以上。在這里，二向色鏡的反射特性或透射率特性依賴于光的入射角度。即，如果使光相對(duì)于二向色鏡的入射角度變化，則反射特性和透射率特性也變化。
按照本發(fā)明，首先，在光源部和波復(fù)合部中，第1照明光相對(duì)波復(fù)合部的入射角度與第2照明光相對(duì)波復(fù)合部的入射角度大致相同。作為波復(fù)合部的代表實(shí)例，考慮采用一個(gè)二向色鏡。第1照明光從二向色鏡的第1面?zhèn)壬淙?。?照明光從二向色鏡的不同于第1面的第二面?zhèn)壬淙?。另外，二向色鏡可將從第1面?zhèn)壬淙氲牡?照明光反射，并將其送向規(guī)定方向。另外，二向色鏡可使從第2面?zhèn)壬淙氲牡?照明光透過(guò)，并將其送向規(guī)定方向。由此，作為波復(fù)合部的二向色鏡可對(duì)第1照明光和第2照明光進(jìn)行合成后送向同一方向。按照本發(fā)明，第1照明光和第2照明光分別從不同的方向射入波復(fù)合部。比如，在上述代表實(shí)例中，第1照明光從第1面?zhèn)壬淙?，?照明光從第2面?zhèn)壬淙?。另外，各照明光的入射角度相同。在這里，“入射角度”指入射面的法線與入射光線之間的夾角。由此，在二向色鏡中反射的第1照明光光與透射的第2照明光沿同一方向合成而射出。由此，可準(zhǔn)確地將2個(gè)照明光合成。
此外，本發(fā)明按照第1照明光相對(duì)波復(fù)合部的入射角度與第2照明光相對(duì)波復(fù)合部的入射角度小于45°的方式構(gòu)成。在光的入射角度大致為零，即，垂直射入的情況下，P偏振光和S偏振光等的偏振狀態(tài)變得無(wú)所謂。于是，在垂直射入的情況下，入射光的偏振狀態(tài)的影響會(huì)減小。由此可知，隨著光的入射角度接近垂直，即，大致為零的方向，二向色鏡的透射特性或反射特性的偏振光依賴性的影響減小。其結(jié)果是，如果入射角度小于45°，則可減小二向色鏡的P偏振光的邊緣波長(zhǎng)與S偏振光的邊緣波長(zhǎng)之間的差。由此，可使第1照明光的峰值波長(zhǎng)與第2照明光的峰值波長(zhǎng)接近。于是，可通過(guò)像上述那樣，準(zhǔn)確地將峰值波長(zhǎng)接近的2個(gè)照明光合成，提供高色純度的、高亮度的照明光。
還有，按照本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，光源部還包括1個(gè)以上的第3光源，該第3光源供給波長(zhǎng)區(qū)域不同于第1照明光和第2照明光的第3照明光；波復(fù)合部至少由2個(gè)波復(fù)合元件，即第1波復(fù)合元件和第2波復(fù)合元件構(gòu)成，該第1波復(fù)合元件將第1照明光和第2照明光合成后射出，該第2波復(fù)合元件將從第1波復(fù)合元件射出的合成光與第3照明光合成后射出；其中，第3光源和第2波復(fù)合元件按照第3照明光相對(duì)第2波復(fù)合元件的入射角度和合成光相對(duì)第2波復(fù)合元件的入射角度大致相同、且小于45°的方式設(shè)置。在本方式中，波復(fù)合部至少包括2個(gè)元件、即第1波復(fù)合元件和第2波復(fù)合元件。第1波復(fù)合元件和第2波復(fù)合元件可分別采用第1二向色鏡和第2二向色鏡。另外，作為第1波復(fù)合元件的第1二向色鏡可像上述那樣將第1照明光和第2照明光合成，射出高色純度、高亮度的合成光。另外，作為第2波復(fù)合元件的第2二向色鏡可與第1波復(fù)合元件一樣，將上述合成光和第3色光合成，獲得高色純度、高亮度的照明光。在本方式中，至少可將第1照明光、第2照明光、和第3照明光這3個(gè)峰值波長(zhǎng)接近的照明光合成。由此，可獲得更高亮度的照明光。
再有，按照本發(fā)明的優(yōu)選方式，最好是，上述波復(fù)合部為采用光的透射作用和反射作用的光合成元件，對(duì)光合成元件而言，規(guī)定的振動(dòng)方向的線偏振光的透射特性或反射特性變化大的第1邊緣波長(zhǎng)，與和上述規(guī)定的振動(dòng)方向大致垂直的振動(dòng)方向的線偏振光的透射特性或反射特性變化大的第2邊緣波長(zhǎng)不同；還包括偏振光轉(zhuǎn)換部，該偏振光轉(zhuǎn)換部將至少一部分的波長(zhǎng)區(qū)域與第1邊緣波長(zhǎng)和第2邊緣波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)區(qū)域重復(fù)的第1照明光和第2照明光中的至少1個(gè)照明光轉(zhuǎn)換為規(guī)定振動(dòng)方向的線偏振光或大致與規(guī)定振動(dòng)方向垂直的振動(dòng)方向的線偏振光。在光合成元件采用比如二向色鏡的情況下，在第1邊緣波長(zhǎng)和第2邊緣波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)區(qū)域，比如，P偏振光和S偏振光的反射率特性或透射率特性不同。因此，有時(shí)射入二向色鏡中的非偏振光、即隨機(jī)的偏振光中的至少一部分的波長(zhǎng)區(qū)域與第1邊緣波長(zhǎng)和第2邊緣波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)區(qū)域重復(fù)。在此情況下，產(chǎn)生本來(lái)應(yīng)使所有的入射光透過(guò)、可實(shí)際卻是一部分被二向色鏡反射而造成的光量損失，以及本來(lái)應(yīng)反射所有的入射光、可實(shí)際卻是一部分透過(guò)二向色鏡而造成的光量損失。在本方式中，還設(shè)置偏振光轉(zhuǎn)換部，該偏振光轉(zhuǎn)換部將至少一部分的波長(zhǎng)區(qū)域與第1邊緣波長(zhǎng)和第2邊緣波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)區(qū)域重復(fù)的第1照明光和第2照明光中的至少一個(gè)的照明光，轉(zhuǎn)換為規(guī)定的振動(dòng)方向的線偏振光或與規(guī)定的振動(dòng)方向大致垂直的振動(dòng)方向的線偏振光。由此，可減小所有照明光的光量損失，獲得高亮度的照明光。
此外，本發(fā)明可提供一種投影機(jī)，該投影機(jī)包括照明裝置，該照明裝置包括光源部，該光源部至少具有2個(gè)光源，即，供給第1照明光的第1光源和供給波長(zhǎng)區(qū)域不同于上述第1照明光的第2照明光的第2光源；波復(fù)合部，該波復(fù)合部將分別從不同的方向行進(jìn)的第1照明光和第2照明光合成后射出；空間光調(diào)制裝置，該空間光調(diào)制裝置對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)，對(duì)來(lái)自照明裝置的照明光進(jìn)行調(diào)制；以及投影透鏡，該投影透鏡投射已調(diào)制的光；其特征在于在照明裝置中，光源部和波復(fù)合部按照第1照明光相對(duì)波復(fù)合部的入射角度和第2照明光相對(duì)波復(fù)合部的入射角度大致相同、且小于45°的方式構(gòu)成。
由于具有上述的照明裝置，故可利用高色純度的、高亮度的照明光對(duì)空間光調(diào)制裝置進(jìn)行照明。由此，可獲得明亮的、高色純度的投影圖像。


圖1為表示本發(fā)明的第1實(shí)施例的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖；圖2為說(shuō)明第1實(shí)施例的投影機(jī)的動(dòng)作的圖；圖3為說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施例的投影機(jī)的一部分的圖；圖4為說(shuō)明二向色鏡的透射特性的圖；圖5為說(shuō)明第3實(shí)施例的投影機(jī)的一部分的圖；圖6為說(shuō)明本發(fā)明的第4實(shí)施例的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖；圖7為說(shuō)明第4實(shí)施例的投影機(jī)的動(dòng)作的圖；
圖8為說(shuō)明本發(fā)明的第5實(shí)施例的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖；圖9為說(shuō)明第5實(shí)施例的投影機(jī)的動(dòng)作的圖；圖10為說(shuō)明灰度顯示時(shí)間的圖；圖11為表示本發(fā)明的第6實(shí)施例的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖；圖12為說(shuō)明圖11的偏振光轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)的圖；圖13為說(shuō)明二向色鏡的特性的圖；圖14為說(shuō)明第8實(shí)施例的偏振光轉(zhuǎn)換元件的結(jié)構(gòu)的圖；圖15A，圖15B為說(shuō)明第9實(shí)施例的照明裝置的結(jié)構(gòu)的圖；圖16為說(shuō)明二向色鏡的透射特性的曲線圖；圖17為表示本發(fā)明的第10實(shí)施例的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖；圖18為說(shuō)明第10實(shí)施例的投影機(jī)的動(dòng)作的圖；圖19為第11實(shí)施例的照明裝置的概略結(jié)構(gòu)圖；圖20A為本發(fā)明的照明裝置的二向色鏡的光學(xué)特性圖；圖20B為以往的照明裝置的二向色鏡的光學(xué)特性圖；圖21為本發(fā)明的第12實(shí)施例的照明裝置的概略結(jié)構(gòu)圖；圖22為第12實(shí)施例的二向色鏡的光學(xué)特性圖；圖23為本發(fā)明的第13實(shí)施例的照明裝置的概略結(jié)構(gòu)圖；圖24為二向色鏡的光學(xué)特性圖；圖25為本發(fā)明的第14實(shí)施例的投影機(jī)的概略結(jié)構(gòu)圖；圖26為本發(fā)明的第15實(shí)施例的投影機(jī)的概略結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更加具體的描述。
圖1為通過(guò)示意方式說(shuō)明本發(fā)明的第1實(shí)施例的投影機(jī)10的結(jié)構(gòu)的方框圖。該投影機(jī)10包括照明裝置20、光調(diào)制裝置30、投影透鏡40和控制裝置50。在這里，照明裝置20包括G光用照明裝置21、B光用照明裝置23、R光用照明裝置25、和光源驅(qū)動(dòng)裝置27。另外，光調(diào)制裝置30包括作為空間光調(diào)制裝置的3個(gè)透射型液晶光閥31、33、35，作為光合成部件的十字二向色棱鏡37，以及向各透射型液晶光閥31、33、35輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的元件驅(qū)動(dòng)裝置38。
在照明裝置20中，G光用照明裝置21包括作為第1光源的LED21a和作為第2光源的LED21b，該LED21a和LED21b發(fā)出中心波長(zhǎng)較接近的一對(duì)照明光；凹面反射鏡21d，該凹面反射鏡21d聚集來(lái)自該LED21a、21b的照明光；以及作為光合成元件的二向色鏡DM，該二向色鏡DM對(duì)來(lái)自兩個(gè)LED21a、21b的照明光進(jìn)行波復(fù)合。在這里，LED21a、21b和凹面反射鏡21d構(gòu)成光源裝置。
LED21a、21b分別產(chǎn)生包含在3原色中的綠色(G)的范疇內(nèi)的中心波長(zhǎng)不同的一對(duì)G1光和G2光。來(lái)自LED21a的第1照明光IG1被凹面反射鏡21d沒(méi)有損失地回收后射入二向色鏡DM，并被該二向色鏡DM反射后射入桿式透鏡21f中。另一方面，來(lái)自LED21b的第2照明光IG2也通過(guò)凹面反射鏡21d沒(méi)有損失地回收后射入二向色鏡DM中。射入二向色鏡DM中的第2照明光IG2透過(guò)二向色鏡DM，并以和第1照明光IG1波復(fù)合的狀態(tài)射入桿式透鏡21f中。射入該桿式透鏡21f中的第1和第2照明光IG1，IG2被桿式透鏡21f進(jìn)行均勻處理后射入作為第1空間光調(diào)制裝置的G光用的透射型液晶光閥31中。另外，桿式透鏡21f也稱為桿式積分器，其為將側(cè)面作為反射面的圓柱或棱柱，射入其中的各種射入角度的光束通過(guò)波陣面分裂和重疊，進(jìn)行均勻處理，然后輸出。
B光用照明裝置23包括作為第3光源的LED23a、凹面反射鏡23d、與桿式透鏡23f。在這里，LED23a和凹面反射鏡23d構(gòu)成光源裝置。LED23a產(chǎn)生包括在3原色中的藍(lán)色(B)的范疇的B光。來(lái)自LED23a的第3照明光IB通過(guò)凹面反射鏡23d無(wú)損失地回收后射入桿式透鏡23f中。射入該桿式透鏡23f中的第3照明光IB桿被桿式透鏡23f進(jìn)行均勻處理，射入作為第2空間光調(diào)制裝置的B光用的透射型液晶光閥33中。
R光用照明裝置25包括作為第4光源LED25a、凹面反射鏡25d、與桿式透鏡25f。在這里，LED25a和凹面反射鏡25d構(gòu)成光源裝置。LED25a產(chǎn)生包括在3原色中的紅色(R)的范疇的R光。來(lái)自LED25a的第4照明光IR通過(guò)凹面反射鏡25d無(wú)損失地回收后射入桿式透鏡25f中。射入該桿式透鏡25f中的第4照明光IR被桿式透鏡25f進(jìn)行均勻處理后射入作為第3空間光調(diào)制裝置的R光用的透射型液晶光閥35中。
來(lái)自分別射入各透射型液晶光閥31、33、35中的各照明裝置21、23、25的光分別通過(guò)透射型液晶光閥31、33、35以二維方式調(diào)制。分別通過(guò)各透射型液晶光閥31、33、35的各色光被作為光合成部件的十字二向色棱鏡37合成后從其一側(cè)面射出。從十字二向色棱鏡37射出的合成光的圖像射入投影透鏡40，以適合的放大率投影于設(shè)置在投影機(jī)10的外部的屏幕(圖中未示出)。即，通過(guò)投影機(jī)10，將形成在各透射型液晶光閥31、33、35中的各色G1、G2、B、R的圖像進(jìn)行合成的圖像作為動(dòng)態(tài)圖像或靜態(tài)圖像投影在屏幕上。另外，為了利用偏振光對(duì)這些透射型液晶光閥31、33、35進(jìn)行照明以進(jìn)行讀取，在各透射型液晶光閥31、33、35的周邊的適合部位設(shè)置偏振片，這一點(diǎn)的圖示省略。
控制裝置50向光源驅(qū)動(dòng)裝置27輸出控制信號(hào)，調(diào)節(jié)設(shè)置在各照明裝置21、23、25中的各LED21a、21b，23a，25a的發(fā)光定時(shí)和發(fā)光強(qiáng)度。
具體地說(shuō)，LED21a在將1幀的顯示期間分半的前半的子幀點(diǎn)亮，LED21b在后半的子幀點(diǎn)亮。此外，LED23a、25a在1幀的顯示期間，分別并行地點(diǎn)亮。此時(shí)，LED21a、21b的發(fā)光強(qiáng)度例如為不采用LED21b而對(duì)G光單獨(dú)采用來(lái)自LED21a的照明光的情況下的2倍。
另外，控制裝置50向元件驅(qū)動(dòng)裝置38輸出控制信號(hào)，在各液晶光閥31、33、35中形成與投影圖像的亮度相對(duì)應(yīng)的2維的偏振光特性分布。具體地說(shuō)，G光用的透射型光閥31在對(duì)1幀的顯示期間分半的前半的子幀，取與G1的投影圖像的亮度相對(duì)應(yīng)的顯示狀態(tài)，在后半的子幀，取與G2的投影圖像的亮度相對(duì)應(yīng)的顯示狀態(tài)。此外，B光用的透射型光閥33、R光用的透射型光閥35在1幀的顯示期間，分別取與B，R的投影圖像的亮度相對(duì)應(yīng)的顯示狀態(tài)。
圖2為說(shuō)明本實(shí)施例的投影機(jī)10的動(dòng)作的計(jì)時(shí)圖表。在圖2中，帶(a)的圖表示G1的亮度信號(hào)的寫入期間。帶(b)的圖表示G1光的照射期間。與此相同，帶(c)、(e)、(g)的圖分別表示G2的亮度信號(hào)、B的亮度信號(hào)、R的亮度信號(hào)的寫入期間。帶(d)、(f)、(h)的圖分別表示G2光、B光，R光的照射期間。另外，在采用透射型液晶光閥的情況下，等待液晶的反應(yīng)，照射LED。由此，G1光、G2光，B光、R光分別在圖2所示的照射期間中的一部分的期間進(jìn)行照射。
由帶(a)的圖可知，在前半子幀F(xiàn)1的最初，將G1的亮度信號(hào)寫入與G1光相對(duì)應(yīng)的G光用的透射型液晶光閥31。其次，如帶(b)的圖所示的那樣，與G1光相對(duì)應(yīng)的LED21a點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)第1照明光IG1的G光用的透射型液晶光閥31的照明。其次，由帶(c)的圖可知，在后半子幀F(xiàn)2的最初，將G2的亮度信號(hào)寫入與G2光相對(duì)應(yīng)的G光用的透射型液晶光閥31。其次，如帶(d)的圖所示，與G2光相對(duì)應(yīng)的LED21b點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)第2照明光IG2的G光用的透射型液晶光閥31的照明。按照與以上的動(dòng)作并行的方式，如帶(e)的圖所示，在1幀期間F的最初，將B的亮度信號(hào)寫入與B光相對(duì)應(yīng)的B光用的透射型液晶光閥33。其次，如帶(f)的圖所示，與B光相對(duì)應(yīng)的LED23a點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)第3照明光IB的B光用的透射型液晶光閥33的照明。同樣，如帶(g)的圖所示，在1幀期間F的最初，將R的亮度信號(hào)寫入與R光相對(duì)應(yīng)的R光用的透射型液晶光閥35。其次，如帶(h)的圖所示，與R光相對(duì)應(yīng)的LED25a點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)第4照明光IR的R光用的透射型液晶光閥35的照明。
在以上的動(dòng)作中，LED21a、21b的驅(qū)動(dòng)電流為比如，額定電流的2倍，LED21a、21b的發(fā)光亮度為通常的2倍。由此，即使在僅僅為1幀期間F的一半的時(shí)間的子幀期間F1、F2將LED21a、21b點(diǎn)亮，仍可確保與LED23a、25a相同程度的亮度。另外，LED21a、21b的發(fā)光亮度本身也可通過(guò)驅(qū)動(dòng)電流的調(diào)節(jié)，成為L(zhǎng)ED23a、25a的發(fā)光亮度的2倍。
另一方面，LED21a、21b的發(fā)光亮度和LED23a、25a的發(fā)光亮度也不必一定相等。比如，在白色水平受到光學(xué)系統(tǒng)和屏幕等的影響的情況下，可通過(guò)適當(dāng)?shù)馗淖兓蛘{(diào)節(jié)LED21a、21b相互的發(fā)光強(qiáng)度比和對(duì)這些LED23a、25a的強(qiáng)度比來(lái)抵消這種影響。另外，在應(yīng)投影的圖像的色調(diào)具有一定傾向的情況下或打算強(qiáng)烈地表現(xiàn)特定的顏色的情況下，可適當(dāng)?shù)馗淖僉ED21a、21b的相互的發(fā)光強(qiáng)度比和對(duì)LED23a、25a的強(qiáng)度比。在此情況下，可提高特定色的對(duì)比度，提供多樣的彩色圖像。
此外，在以上的實(shí)例中，將1幀期間F分半，形成子幀F(xiàn)1、F2，但是，也可按照適合的時(shí)間比將1幀期間F分為一對(duì)子幀。在此情況下，如果必要，可使LED21a、21b的發(fā)光亮度與子幀的時(shí)間的倒數(shù)成正比。比如，與LED21a相對(duì)應(yīng)的G1光用的子幀時(shí)間與和LED21b相對(duì)應(yīng)的G2光用的子幀時(shí)間的比為A∶B，則可使LED21a的發(fā)光強(qiáng)度或驅(qū)動(dòng)電流與LED21b的發(fā)光強(qiáng)度或驅(qū)動(dòng)電流的比為比如，(1/A)∶(1/B)。
根據(jù)上述可知，如果采用本發(fā)明的投影機(jī)10，則能夠在不使投影機(jī)的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜的前提下，進(jìn)行G1光、G2光、B光、R光的高亮度且平衡性良好的4原色顯示，故可簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)大色再現(xiàn)范圍。另外，在以上的描述中，為了便于說(shuō)明，是將第1和第2照明光G1光、G2光這兩者作為包含在綠色(G)的范疇(約490～580nm)中的光而描述的，但是第1和第2照明光G1光、G2光中的任何一個(gè)也可以是偏離綠色(G)的范疇、而包含在紅色(R)或藍(lán)色(B)的范疇中的光。
下面對(duì)本發(fā)明的第2實(shí)施例的投影機(jī)進(jìn)行描述。與上述第1實(shí)施例相同的部分采用同一標(biāo)號(hào)，重復(fù)的描述省略。該投影機(jī)的結(jié)構(gòu)與上述第1實(shí)施例的投影機(jī)10基本相同，但是，與第1實(shí)施例的不同之處在于，在二向色鏡DM與作為第2光源的LED21b之間設(shè)置在下面將要進(jìn)行具體描述的偏振光轉(zhuǎn)換部。其原因在于在LED21a的中心波長(zhǎng)與LED21b的中心波長(zhǎng)接近的情況下，在二向色鏡DM與LED21b之間設(shè)置偏振光轉(zhuǎn)換部，可更加高效率地進(jìn)行波復(fù)合。
圖3為說(shuō)明偏振光轉(zhuǎn)換部PC1的結(jié)構(gòu)的圖。該偏振光轉(zhuǎn)換部PC1包括用于進(jìn)行均勻處理的桿式透鏡161、用于改變偏振狀態(tài)的λ/4波長(zhǎng)片162、與用于抽取偏振光分量的反射型偏振片163。從LED21b朝向周圍射出的第2照明光IG2直接地或通過(guò)凹面反射鏡21d，從端部P1側(cè)射入桿式透鏡161。射入桿式透鏡161中的第2照明光IG2從另一端部P2射出，依次通過(guò)λ/4波長(zhǎng)片162與反射型偏振片163。由于通過(guò)該λ/4波長(zhǎng)片162，故第2照明光IG2中的線偏振光分量轉(zhuǎn)換為圓偏振光。另外，由于通過(guò)反射型偏振片163，故有選擇地僅僅使第2照明光IG2中的P偏振光通過(guò)。另外，被反射型偏振片163反射的第2照明光IG2主要只是S偏振光，由于通過(guò)λ/4波長(zhǎng)片162，故轉(zhuǎn)換為圓偏振光，并從端部P2返回到桿式透鏡161。返回到桿式透鏡161中的第2照明光IG2在到達(dá)凹面反射鏡21d后反向行進(jìn)，返回到桿式透鏡161中，再次射入λ/4波長(zhǎng)片162與反射型偏振片163。這樣的再次入射光通過(guò)λ/4波長(zhǎng)片162，從圓偏振光轉(zhuǎn)換為P偏振光后高效率地通過(guò)反射型偏振片163。像根據(jù)上面的描述而知道的那樣，從該反射型偏振片163，射入二向色鏡DM的第2照明光IG2為將來(lái)自LED21b的光有效地僅僅轉(zhuǎn)換為P偏振光的光。
在這里，二向色鏡DM像下面具體描述的那樣，無(wú)論偏振光方向如何，都將第1照明光IG1幾乎100％地反射，但是對(duì)于第2照明光IG2，僅僅反射S偏振光進(jìn)行，而使P偏振光透過(guò)。于是，像圖3所示的那樣，通過(guò)將第2照明光IG2轉(zhuǎn)換為P偏振光，可分別以極低的損失對(duì)來(lái)自兩個(gè)LED21a、21b的照明光IG1、IG2進(jìn)行波復(fù)合。另外，由于兩個(gè)LED21a、21b均設(shè)置于光軸上，故可以使來(lái)自兩個(gè)LED21a、21b的照明光IG1、IG2的特性一致地射入圖1所示的G光用透射型液晶光閥31。于是，可提高G光用透射型液晶光閥31的照明光IG1、IG2的利用效率。
反射型偏振片163可采用柵型偏振器。柵型偏振器是在光透射性的基板上以數(shù)百nm的間距周期性地形成Al等的條帶而構(gòu)成的。另外，柵型偏振器有選擇地僅僅使入射光中的規(guī)定方向的偏振光透過(guò)，并且使剩余的光反射。像這樣，柵型偏振器具有因吸收而產(chǎn)生的光量損失較少的優(yōu)點(diǎn)。
圖4為說(shuō)明二向色鏡DM的特性的曲線圖。在該曲線圖中，橫軸表示波長(zhǎng)(nm)，縱軸表示透射率(％)。該二向色鏡DM為高通濾色片，由于其主面相對(duì)光軸傾斜45°，故透射率具有偏振波依賴性。即，相當(dāng)于P偏振光的透射端的第1邊緣波長(zhǎng)λE1約為490nm，相當(dāng)于S偏振光的透射端的第2邊緣波長(zhǎng)λE2比如，約為530nm。在該曲線圖中，來(lái)自LED21a、21b的第1和第2照明光IG1、IG2的亮度分布用任意單位(縱軸)重復(fù)地表示。由該曲線圖可知，照明光IG1的中心波長(zhǎng)λG1設(shè)定在小于第1邊緣波長(zhǎng)λE1的波長(zhǎng)側(cè)。
另外，照明光IG2的中心波長(zhǎng)λG2設(shè)定在第1邊緣波長(zhǎng)λE1與第2邊緣波長(zhǎng)λE2之間，即，P偏振光和S偏振光之間的透射率不同的較差發(fā)生區(qū)域。由此，來(lái)自LED21a的第1照明光IG1被二向色鏡DM幾乎100％反射。另一方面，由于來(lái)自LED21b的第2照明光IG2通過(guò)偏振光轉(zhuǎn)換部PC1高效率地轉(zhuǎn)換為P偏振光，故以高的比例透過(guò)二向色鏡DM。即，可高效率地將一對(duì)接近的照明光IG1、IG2進(jìn)行波復(fù)合，可以依次對(duì)G光用的透射型液晶光閥31進(jìn)行高亮度的照明。
此外，即使在采用使來(lái)自LED21a的第1照明光IG1透過(guò)二向色鏡DM、并使來(lái)自LED21b的第2照明光IG2在二向色鏡DM反射的結(jié)構(gòu)的情況下，仍可進(jìn)行第1和第2照明光IG1、IG2的波復(fù)合。比如，將第2照明光IG2的中心波長(zhǎng)λG2設(shè)定在一對(duì)邊緣波長(zhǎng)λE1、λE2之間，將第1照明光IG1的中心波長(zhǎng)λG1設(shè)定在大于第2邊緣波長(zhǎng)λE2的波長(zhǎng)側(cè)。此時(shí)，來(lái)自LED21a的第1照明光IG1’以高的比例透過(guò)二向色鏡DM。另外，偏振光轉(zhuǎn)換部PC1按照有選擇地僅僅使入射光中的S偏振光透射的方式設(shè)置。來(lái)自LED21b的第2照明光IG2經(jīng)過(guò)偏振光轉(zhuǎn)換部PC1轉(zhuǎn)換為S偏振光，通過(guò)二向色鏡DM，幾乎100％地反射。其結(jié)果是，可降低對(duì)來(lái)自兩個(gè)LED21a、21b的兩個(gè)照明光IG1、IG2進(jìn)行波復(fù)合時(shí)的兩個(gè)照明光IG1、IG2的損失。
圖5為說(shuō)明第3實(shí)施例的投影機(jī)所采用的G光用照明裝置221的結(jié)構(gòu)的圖。與上述第1實(shí)施例相同的部分，采用同一標(biāo)號(hào)，重復(fù)的說(shuō)明省略。本實(shí)施例的投影機(jī)具有與上述第1實(shí)施例的投影機(jī)10大致相同的結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例的投影機(jī)的特征在于，采用桿式透鏡161對(duì)第1和第2照明光IG1、IG2進(jìn)行波復(fù)合，以代替上述第1實(shí)施例的投影機(jī)10的二向色鏡。
來(lái)自作為第1光源的LED21a的第1照明光IG1通過(guò)凹面反射鏡21d，無(wú)損失地回收后射入桿式透鏡221f的一端，通過(guò)該桿式透鏡221f反射，同時(shí)行進(jìn)，射入G光用的透射型液晶光閥31。另外，來(lái)自作為第2光源的LED21b的第2照明光IG2也通過(guò)凹面反射鏡21d沒(méi)有損失地回收后射入桿式透鏡221f的一端，通過(guò)該桿式透鏡221f反射，同時(shí)行進(jìn)，射入G光用透射型液晶光閥31中。在此情況下，也可減小對(duì)來(lái)自兩個(gè)LED21a、21b的兩個(gè)照明光IG1、IG2進(jìn)行波復(fù)合時(shí)的兩個(gè)照明光IG1、IG2的損失。另外，可通過(guò)高亮度的照明光依次對(duì)G光用的透射型液晶光閥31進(jìn)行照明。
圖6為以示意方式說(shuō)明第4實(shí)施例的投影機(jī)310的結(jié)構(gòu)的方框圖。與上述第1實(shí)施例相同的部分采用同一標(biāo)號(hào)，重復(fù)的描述省略。該投影機(jī)310包括照明裝置320、光調(diào)制裝置330、投影透鏡(圖中未示出)、與控制裝置350。
照明裝置320包括作為第1、第2、第3、第4光源的LED21a、21b、23a、25a和將來(lái)自這些光源的光重疊而進(jìn)行照明的復(fù)眼(fly eye)光學(xué)系統(tǒng)328a、328b、328d，以及調(diào)節(jié)LED21a～25a的發(fā)光強(qiáng)度和發(fā)光定時(shí)的光源驅(qū)動(dòng)裝置327。各LED21a、21b、23a、25a分別射出與G1光相對(duì)應(yīng)的第1照明光IG1、與G2光相對(duì)應(yīng)的第4照明光IG2、與B光相對(duì)應(yīng)的第3照明光IB、以及與R光相對(duì)應(yīng)的第4照明光IR。來(lái)自各LED21a～25a的照明光IG1、IG2、IB、IR分別直接地或通過(guò)凹面反射鏡21d、21d、23d、25d、射入復(fù)眼(fly eye)光學(xué)系統(tǒng)328a，328b，分別按照規(guī)定的角度發(fā)散，同時(shí)射入重疊透鏡328d。通過(guò)重疊透鏡328d聚光的各照明光IG1、IG2、IB、IR重疊后射入光調(diào)制裝置330中。
光調(diào)制裝置330包括作為空間光調(diào)制裝置的單一的透射型液晶光閥331、和向透射型液晶光閥331輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的元件驅(qū)動(dòng)裝置338。
控制裝置350向光源驅(qū)動(dòng)裝置327輸出控制信號(hào)，調(diào)節(jié)設(shè)置在照明裝置320中的各LED21a、21b、23a、25a的發(fā)光定時(shí)和發(fā)光強(qiáng)度。具體地說(shuō)，LED21a在對(duì)將1幀的期間分為3段的G幀部分進(jìn)一步分半的前半的子幀點(diǎn)亮，LED21b在后半的子幀點(diǎn)亮。此外，LED23a、25a在將1幀的顯示期間分為3段的B幀部分和R幀部分依次點(diǎn)亮。
此外，控制裝置50向元件驅(qū)動(dòng)裝置338輸出控制信號(hào)，在透射型液晶光閥331中形成與各色的投影圖像的亮度相對(duì)應(yīng)的二維的偏振光特性分布。具體地說(shuō)，透射型液晶光閥331在對(duì)G幀部分的顯示期間進(jìn)行分半的前半的子幀，處于與G1光的投影圖像的亮度相對(duì)應(yīng)的顯示狀態(tài)，在后半的子幀處于與G2光的投影圖像的亮度相對(duì)應(yīng)的顯示狀態(tài)。另外，透射型液晶光閥331在B幀部分和R幟的顯示期間，分別取與B光和R光的圖像相對(duì)應(yīng)的顯示狀態(tài)。
圖7為說(shuō)明本實(shí)施例的投影機(jī)310的動(dòng)作的計(jì)時(shí)圖表。在圖7中，帶(a)的圖表示G1的亮度信號(hào)的寫入期間。帶(b)的圖表示G1光的照射期間。與此相同，帶(c)、(e)、(g)的圖分別表示G2的亮度信號(hào)、B的亮度信號(hào)、R的亮度信號(hào)的寫入期間。帶(d)、(f)、(h)的圖表示G2光、B光、R光的照射期間。
由帶(b)的圖可知，在最初的G幀部分FG中的前半幀F(xiàn)G1的最初，將G1光的亮度信號(hào)寫入透射型液晶光閥331中。其次，如帶(b)的圖所示，進(jìn)行第1照明光IG1的透射型液晶光閥331的照明。其次，如帶(c)的圖所示，在G幀部分FG中的后半幀F(xiàn)G2的最初，將G2光的亮度信號(hào)寫入透射型液晶光閥331中。其次，如帶(d)的圖所示，進(jìn)行第2照明光IG2的透射型液晶光閥331的照明。
其次，如帶(e)的圖所示，在最后的B幀部分FB，最初將B光的亮度信號(hào)寫入透射型液晶光閥331中。其次，如帶(f)的圖所示，進(jìn)行第3照明光IB的透射型液晶光閥331的照明。同樣，如帶(g)的圖所示的那樣，在中間的R幀部分FR，最初將R光的亮度信號(hào)寫入透射型液晶光閥331中。其次，如帶(h)的圖所示的那樣，進(jìn)行第4照明光IR的透射型液晶光閥331的照明。
在以上的動(dòng)作中，LED21a、21b的驅(qū)動(dòng)電流為比如，額定電流的2倍左右，LED21a、21b的發(fā)光亮度為通常的2倍。但是，LED21a、21b的發(fā)光強(qiáng)度比和對(duì)LED23a、25a的強(qiáng)度比可根據(jù)用途等而適當(dāng)進(jìn)行改變和調(diào)節(jié)。
第5實(shí)施例的投影機(jī)是上述第1實(shí)施例的投影機(jī)10的變形方式，其采用數(shù)字反射鏡器件(在下面稱為“DMD”。テキサスインスツルメント株式會(huì)社生產(chǎn))，以代替透射型液晶光閥。與上述實(shí)施例相同的部分采用同一標(biāo)號(hào)，重復(fù)的描述省略。
圖8為以示意方式表示第5實(shí)施例的投影機(jī)410的結(jié)構(gòu)的方框圖。該投影機(jī)410包括照明裝置420、作為光調(diào)制裝置的、也稱為“傾斜反射鏡器件(tilt mirror device)”的數(shù)字反射鏡器件430、投影透鏡40、控制裝置450。在這里，照明裝置420包括G光用光源裝置421、B光用光源裝置423、R光用光源裝置425、光源驅(qū)動(dòng)裝置427、十字二向色棱鏡428a、桿式透鏡428b。
在照明裝置420中，G光用光源裝置421具有作為一對(duì)第1和第2光源的LED21a、21b，對(duì)來(lái)自LED21a、21b的照明光IG1、IG2進(jìn)行聚光的凹面反射鏡21d，以及對(duì)來(lái)自兩個(gè)LED21a、21b的照明光IG1、IG2進(jìn)行波復(fù)合的作為波復(fù)合部的二向色鏡DM。來(lái)自LED21a的第1照明光IG1通過(guò)凹面反射鏡21d沒(méi)有損失地回收后射入二向色鏡DM，通過(guò)該二向色鏡DM反射后射入十字二向色棱鏡428a。另一方面，來(lái)自LED21b的第2照明光IG2通過(guò)凹面反射鏡21d沒(méi)有損失地回收后射入二向色鏡DM，透過(guò)二向色鏡DM后以和第1照明光IG1波復(fù)合的狀態(tài)射入十字二向色棱鏡428a。
B光用光源裝置423包括作為第3光源的LED23a與凹面反射鏡23d。來(lái)自作為第3光源的LED23a的第3照明光IB通過(guò)凹面反射鏡25a沒(méi)有損失地回收后射入十字二向色棱鏡428a。
R光用光源裝置425包括作為第4光源的LED25a與凹面反射鏡25d。來(lái)自作為第4光源的LED25a的第4照明光IR通過(guò)凹面反射鏡25a沒(méi)有損失地回收后射入十字二向色棱鏡428a。
在十字二向色棱鏡428a中，對(duì)來(lái)自各光源裝置421、423、425的照明光IG1、IG2、IB、IR進(jìn)行波復(fù)合，利用桿式透鏡428b對(duì)照明光IG1、IG2、IB、IR進(jìn)行均勻處理。
從桿式透鏡428b射出的RGB的合成光通過(guò)透鏡429a和反射鏡529b，均勻地照射在DMD430上。此時(shí)，可通過(guò)適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)透鏡429a的位置和焦距，均勻地對(duì)DMD420進(jìn)行照明。
DMD430具有公知的結(jié)構(gòu)，即，在基板上一體地形成有多個(gè)微型反射鏡，該多個(gè)微型反射鏡呈2維矩陣狀設(shè)置，構(gòu)成像素；調(diào)節(jié)裝置，該調(diào)節(jié)裝置分別調(diào)節(jié)這些微型反射鏡；以及控制電路，該控制電路對(duì)這些調(diào)節(jié)裝置的動(dòng)作進(jìn)行控制。通過(guò)在上述DMD430中輸入適當(dāng)?shù)膱D像信號(hào)，可將來(lái)自與各像素相對(duì)應(yīng)的微型反射鏡的反射光控制為射入投影透鏡40的瞳孔的狀態(tài)(ON狀態(tài))或不射入的狀態(tài)(OFF狀態(tài))。另外，通過(guò)投影透鏡40，將與輸入到DMD430中的圖像信號(hào)相對(duì)應(yīng)的圖像投影到屏幕(圖中未示出)上。
圖9為說(shuō)明本實(shí)施例的投影機(jī)410的1幀動(dòng)作的圖。圖9中的帶(b)、(c)、(d)、(e)的圖分別表示帶(a)的圖所示的1幀期間的各色光的灰度顯示信號(hào)。圖9中的帶(f)的圖表示時(shí)鐘信號(hào)。帶(b)的圖所示的G1灰度顯示信號(hào)與G1灰度顯示期間GK1相對(duì)應(yīng)，LED21a(參照?qǐng)D8)只在此期間點(diǎn)亮。另外，帶(c)的圖所示的G2灰度顯示信號(hào)與G2灰度顯示期間GK2相對(duì)應(yīng)，LED21b(參照?qǐng)D8)只在此期間點(diǎn)亮。此外，帶(d)的圖所示的B灰度顯示信號(hào)與B灰度顯示期間BK相對(duì)應(yīng)，LED23a(參照?qǐng)D8)在此期間點(diǎn)亮。帶(e)的圖所示的R灰度顯示信號(hào)與R灰度顯示期間RK相對(duì)應(yīng)，LED25a(參照?qǐng)D8)只在此期間點(diǎn)亮。
像圖10所示的那樣，G1灰度顯示期間GK1與n比特的圖像強(qiáng)度相對(duì)應(yīng)，按照n個(gè)單位時(shí)間(20，21，22，...，2(n-1))分割。比如，當(dāng)G1光的特定像素的圖像信號(hào)為最大值時(shí)，在n個(gè)單位時(shí)間的全部，即，G1灰度顯示期間GK1的幾乎全部的期間，使DMD430的微型反射鏡處于ON狀態(tài)。另一方面，當(dāng)G1光的特定像素的圖像信號(hào)為最小值時(shí)，在n個(gè)單位時(shí)間的全部，即，G1灰度顯示期間GK1的幾乎全部的期間，使相對(duì)應(yīng)的微型反射鏡處于OFF狀態(tài)。由此，在G1灰度顯示期間GK1中，可以對(duì)應(yīng)于各像素的G1光的強(qiáng)度信號(hào)，調(diào)節(jié)微型反射鏡的ON、OFF時(shí)間。同樣，G2灰度顯示期間GK2、B灰度顯示期間BK、和R灰度顯示期間RK均按照n個(gè)單位時(shí)間分割，對(duì)應(yīng)于各像素的強(qiáng)度信號(hào)，調(diào)節(jié)微型反射鏡的ON、OFF時(shí)間。
此時(shí)，對(duì)應(yīng)于各LED21a、21b、23a、25a的額定的亮度或白色水平的設(shè)定，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整灰度顯示期間GK1、GK2、BK、RK的比率。
投影機(jī)410可減小對(duì)來(lái)自各LED21a、21b、23a、25a的照明光IG1、IG2、IB、IR進(jìn)行波復(fù)合時(shí)的各照明光的損失。由此，可以高效率地將各照明光射入DMD430，故可提高所投影的圖像的亮度。另外，由于可采用4原色G1、G2、B、R對(duì)彩色圖像進(jìn)行投影，故可簡(jiǎn)單地?cái)U(kuò)大色再現(xiàn)范圍。
此外，在上述各實(shí)施例中，將G光分為G1光和G2光，進(jìn)行4元系彩色顯示，但是，也可將作為另一顏色的R光、B光中的至少一個(gè)進(jìn)行分半，進(jìn)行彩色顯示。還有，也可進(jìn)行4元系以上的彩色顯示。
還有，在上述各實(shí)施例中，對(duì)投影機(jī)進(jìn)行了描述，但是，本發(fā)明還可用于不具有作為投影光學(xué)系統(tǒng)的投影透鏡40的LCD等的顯示裝置。
圖11為以示意方式說(shuō)明第6實(shí)施例的投影機(jī)510的結(jié)構(gòu)的方框圖。與上述第1實(shí)施例相同的部分采用同一標(biāo)號(hào)，重復(fù)的描述省略。在本實(shí)施例的投影機(jī)510中，在照明裝置520的G光用照明裝置21中設(shè)置有偏振光轉(zhuǎn)換部PC2。偏振光轉(zhuǎn)換部PC2為用于將來(lái)自作為第2光源的LED21b的照明光轉(zhuǎn)換為規(guī)定的偏振光的偏振光轉(zhuǎn)換部。
來(lái)自LED21b的第2照明光IG2通過(guò)凹面反射鏡21d沒(méi)有損失地回收后射入偏振光轉(zhuǎn)換部PC2。通過(guò)該偏振光轉(zhuǎn)換部PC2幾乎只轉(zhuǎn)換成P偏振光的第2照明光IG2后射入并透過(guò)二向色鏡DM，與第1照明光IG1進(jìn)行波復(fù)合后輸入桿式透鏡21f。
圖12為說(shuō)明偏振光轉(zhuǎn)換部PC2的結(jié)構(gòu)的圖。該偏振光轉(zhuǎn)換部PC2包括用于改變偏振狀態(tài)的λ/4波長(zhǎng)片552、與用于抽取特定偏振光分量的反射型偏振片553。在這里，該反射型偏振片553為與上述第2實(shí)施例的反射型偏振片163(參照?qǐng)D3)相同的柵型偏振器。
從LED21b沿正面方向射出的第2照明光IG2其λ/4波長(zhǎng)片552的一個(gè)端部P3輸入λ/4波長(zhǎng)片552。另外，從LED21b沿側(cè)面方向射出的第2照明光IG2也通過(guò)作為反射部的凹面反射鏡21a反射后射入λ/4波長(zhǎng)片552的端部P3。從端部P3射入的光通過(guò)反射型偏振片553。由于通過(guò)λ/4波長(zhǎng)片552，故將第2照明光IG2中的線偏振光分量轉(zhuǎn)換為圓偏振光。另外，由于通過(guò)反射型偏振片553，故僅僅第2照明光IG2中的P偏振光有選擇地通過(guò)。此外，通過(guò)反射型偏振片553反射的第2照明光IG2主要只是S偏振光，由于通過(guò)λ/4波長(zhǎng)片552，故轉(zhuǎn)換為圓偏振光，并返回到凹面反射鏡21d。通過(guò)凹面反射鏡21d反射的第2照明光IG2再次射入λ/4波長(zhǎng)片552和反射型偏振片553。這樣的再次入射光通過(guò)λ/4波長(zhǎng)片552，從圓偏振光轉(zhuǎn)換為P偏振光，高效率地通過(guò)反射型偏振片553。由上面的描述可知，從反射型偏振片553射入二向色鏡DM的第2照明光IG2高效率地將來(lái)自LED21b的光僅僅轉(zhuǎn)換為P偏振光。
在這里，二向色鏡DM將第1照明光IG1幾乎100％地反射，P偏振光的第2照明光IG也高效率地透過(guò)。由此，可減小對(duì)來(lái)自兩個(gè)LED21a、21b的兩個(gè)照明光IG1、IG2進(jìn)行波復(fù)合時(shí)的兩個(gè)照明光IG1、IG2的損失。此時(shí)，由于兩個(gè)照明光IG1、IG2的波長(zhǎng)較接近，故可提供高色純度、高亮度的G光用照明裝置521。另外，由于兩個(gè)LED21a、21b均設(shè)置在光軸上，故可使來(lái)自兩個(gè)LED21a、21b的照明光的特性一致地射入G光用透射型液晶光閥31(參照?qǐng)D11)。于是，可提高G光用透射型液晶光閥31的照明光的利用效率。另外，本實(shí)施例的二向色鏡DM的特性與采用圖4說(shuō)明的上述第2實(shí)施例的二向色鏡DM相同。
若如此根據(jù)本實(shí)施例的投影機(jī)510，則可采用二向色鏡DM和偏振光轉(zhuǎn)換部PC2高效率地對(duì)第1和第2照明光IG1、IG2進(jìn)行波復(fù)合。于是，可通過(guò)波復(fù)合，保持最終獲得的G光的色純度并且使亮度提高。
下面對(duì)第7實(shí)施例的投影機(jī)進(jìn)行描述。該投影機(jī)的結(jié)構(gòu)基本與圖11所示的第6實(shí)施例的投影機(jī)510相同。本實(shí)施例的投影機(jī)與上述第6實(shí)施例的投影機(jī)510的不同之處在于二向色鏡DM的特性為低通濾色片。由于像這樣，僅僅二向色鏡DM的特性不同，故本實(shí)施例的投影機(jī)也適當(dāng)利用圖11所示的投影機(jī)510的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
圖13為說(shuō)明裝配在第7實(shí)施例的投影機(jī)中的二向色鏡DM的特性的曲線圖。該二向色鏡DM的透射率也具有偏振波依賴性，相當(dāng)于P偏振光的透射端的第1邊緣波長(zhǎng)λE1(10％透射)約為520nm，相當(dāng)于S偏振光的透射端的第2邊緣波長(zhǎng)λE2(10％透射)約為490nm。在該曲線圖中，來(lái)自LED21a、21b(參照?qǐng)D11)的第1和第2照明光IG1、IG2的亮度分布按照任意單位(縱軸)重合地顯示。由曲線圖可知，第1照明光IG1的中心波長(zhǎng)λG1設(shè)定在大于第1邊緣波長(zhǎng)λE1的波長(zhǎng)側(cè)。另外，第2照明光IG2的中心波長(zhǎng)λG2設(shè)定在第1邊緣波長(zhǎng)λE1與第2邊緣波長(zhǎng)λE2之間。由此，來(lái)自LED21a的第1照明光IG1通過(guò)二向色鏡DM幾乎被100％地反射。另一方面，由于來(lái)自LED21b的第2照明光IG2通過(guò)偏振光轉(zhuǎn)換部PC2高效率地轉(zhuǎn)換為P偏振光，故高比例地透過(guò)二向色鏡DM。
在以上的描述中，第1照明光IG1在二向色鏡DM反射、而第2照明光IG2透過(guò)二向色鏡DM，通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)對(duì)第1和第2照明光IG1、IG2進(jìn)行波復(fù)合。另外，與采用圖4描述的第2實(shí)施例相同，也可采用下述的結(jié)構(gòu)，即，使來(lái)自LED21a的第1照明光IG1’透過(guò)二向色鏡，并使來(lái)自LED21b的第2照明光IG2在二向色鏡DM反射。
圖14為說(shuō)明第8實(shí)施例的投影機(jī)的偏振光轉(zhuǎn)換部PC3的結(jié)構(gòu)的圖。本實(shí)施例的投影機(jī)的結(jié)構(gòu)與圖11所示的第6的投影機(jī)510大致相同，不同之處在于偏振光轉(zhuǎn)換部的結(jié)構(gòu)。
本實(shí)施例的投影機(jī)的偏振光轉(zhuǎn)換部PC3包括用于抽取偏振光分量的一對(duì)偏振光束分光鏡651a、651b，與用于改變偏振狀態(tài)的λ/2波長(zhǎng)片652。從LED21b沿正面方向射出的第2照明光IG2射入正面的偏振光束分光鏡651a。另外，從LED21b沿側(cè)面方向射出的第2照明光IG2也通過(guò)凹面反射鏡21d反射后射入正面的偏振光束分光鏡651a。射入該偏振光束分光鏡651a的第2照明光IG2通過(guò)偏振面PP后轉(zhuǎn)換為S偏振光。另一方面，通過(guò)偏振面PP反射的P偏振光通過(guò)鄰接的偏振光束分光鏡651b的偏振面PP反射后射入λ/2波長(zhǎng)片652。由于射入λ/2波長(zhǎng)片652的P偏振光轉(zhuǎn)換為S偏振光，故最終從偏振光轉(zhuǎn)換部PC3射出的第2照明光IG2幾乎完全只是S偏振光。另外，在圖中，為了簡(jiǎn)化起見(jiàn)，給出為了方便而從側(cè)方僅僅觀看偏振光轉(zhuǎn)換部PC3時(shí)的狀態(tài)。實(shí)際上，射入二向色鏡DM的第2照明光IG2只是P偏振光。
如上所示，通過(guò)偏振光轉(zhuǎn)換部PC3射入二向色鏡DM的第2照明光IG2是將來(lái)自LED21b的光有效地僅僅轉(zhuǎn)換為P偏振光的光。即，可減小對(duì)來(lái)自兩個(gè)LED21a、21b的兩個(gè)照明光IG1、IG2進(jìn)行波復(fù)合時(shí)的兩個(gè)照明光IG1、IG2的損失。此外，由于兩個(gè)照明光IG1、IG2的波長(zhǎng)接近，故可提供可供給高色純度且高亮度的照明光的照明裝置。
圖15A為第9實(shí)施例的第1結(jié)構(gòu)實(shí)例的G光用照明裝置721的方框圖。另外，圖15B為第9實(shí)施例的第2結(jié)構(gòu)實(shí)例的光用照明裝置821的方框圖。各G光用照明裝置721，821均可用于上述第6實(shí)施例的投影機(jī)510。各G光用照明裝置721，821均包括中心波長(zhǎng)不同的3個(gè)光源，通過(guò)一對(duì)二向色鏡對(duì)來(lái)自這3個(gè)光源的照明光進(jìn)行波復(fù)合。
在圖15A所示的G光用照明裝置721中，來(lái)自由LED和凹面反射鏡構(gòu)成的光源裝置261a的中心波長(zhǎng)為λ1的照明光通過(guò)二向色鏡DM2反射。另外，來(lái)自結(jié)構(gòu)相同、但還具有用于轉(zhuǎn)換為P偏振光的偏振光轉(zhuǎn)換元件的光源裝置761b的中心波長(zhǎng)為λ2的照明光通過(guò)二向色鏡DM1反射，并透過(guò)二向色鏡DM2。此外，來(lái)自還具有P偏振光轉(zhuǎn)換用的偏振光轉(zhuǎn)換元件的光源裝置761c的中心波長(zhǎng)為λ3的照明光透過(guò)二向色鏡DM1和二向色鏡DM2。因此，從二向色鏡DM2射出的照明光是對(duì)來(lái)自各光源裝置761a、761b、761c的照明光進(jìn)行了波復(fù)合的光，因此，具有高亮度。另外，一對(duì)二向色鏡DM1、DM2具有下面將要描述的反射透射特性，可對(duì)上述的中心波長(zhǎng)為λ1、λ2、λ3的照明光進(jìn)行波復(fù)合。
圖16為說(shuō)明二向色鏡DM1、DM2的透射特性的曲線圖。由曲線圖可知，兩個(gè)二向色鏡DM1、DM2為高通濾色片，二向色鏡DM1的邊緣波長(zhǎng)大于二向色鏡DM2的邊緣波長(zhǎng)。另外，在兩個(gè)二向色鏡DM1、DM2中，由虛線表示的P偏振光的邊緣波長(zhǎng)移到小于由實(shí)線表示的S偏振光的邊緣波長(zhǎng)的波長(zhǎng)側(cè)。此外，來(lái)自光源裝置761a的照明光的中心波長(zhǎng)λ1設(shè)定在小于二向色鏡DM2的P偏振光的邊緣波長(zhǎng)的波長(zhǎng)側(cè)。此外，來(lái)自光源裝置761b的照明光的中心波長(zhǎng)λ2設(shè)定在二向色鏡DM2的P偏振光和S偏振光的邊緣波長(zhǎng)之間且小于二向色鏡DM1的P偏振光的邊緣波長(zhǎng)的波長(zhǎng)側(cè)。還有，來(lái)自光源裝置761c的照明光的中心波長(zhǎng)λ3設(shè)定在二向色鏡DM1的P偏振光和S偏振光的邊緣波長(zhǎng)之間且大于二向色鏡DM2的S偏振光的邊緣波長(zhǎng)的波長(zhǎng)側(cè)。
在圖15B所示的G光用照明裝置821的情況下，來(lái)自由LED光源、凹面反射鏡、與偏振光轉(zhuǎn)換元件構(gòu)成的光源裝置861a的中心波長(zhǎng)為λ2的S偏振光的照明光通過(guò)二向色鏡DM2反射。另外，來(lái)自具有相同結(jié)構(gòu)的光源裝置861b的中心波長(zhǎng)為λ3的S偏振光的照明光通過(guò)二向色鏡DM1反射，并透過(guò)二向色鏡DM2。此外，使來(lái)自不具有偏振光轉(zhuǎn)換元件的光源裝置861c的中心波長(zhǎng)為λ4的照明光透過(guò)二向色鏡DM1和二向色鏡DM2。因此，從二向色鏡DM2射出的照明光是對(duì)來(lái)自各光源裝置861a、861b、861c的照明光進(jìn)行波復(fù)合的光，因此具有高亮度。另外，一對(duì)二向色鏡DM1、DM2具有圖16所示的反射透射特性，特別是，來(lái)自光源裝置861c的照明光的中心波長(zhǎng)λ4設(shè)定在大于二向色鏡DM1的S偏振光的邊緣波長(zhǎng)的波長(zhǎng)側(cè)。
如此，在本實(shí)施例的G光用照明裝置721、821中，可將來(lái)自3個(gè)不同的光源裝置761a、761b、761c，光源裝置861a、861b、861c的照明光復(fù)合在同一軸上。由此，可提供高亮度的照明裝置。
圖17為第10實(shí)施例的投影機(jī)910的方框圖。與第1實(shí)施例相同的部分采用同一標(biāo)號(hào)，重復(fù)的描述省略。本實(shí)施例的投影機(jī)910是上述第6實(shí)施例的投影機(jī)510的變形方式，采用DMD以代替透射型液晶光閥。
本實(shí)施例的投影機(jī)910包括照明裝置920、作為光調(diào)制裝置的DMD930、投影透鏡40。在這里，照明裝置920包括G光用光源裝置921、B光用光源裝置923、R光用光源裝置925、十字二向色棱鏡927、桿式透鏡928。
在照明裝置920中，G光用光源裝置921包括產(chǎn)生中心波長(zhǎng)近似的一對(duì)照明光的作為第1光源的LED21a、作為第2光源的LED21b；凹面反射鏡21d，該凹面反射鏡21d對(duì)來(lái)自該LED21a、21b的照明光進(jìn)行聚光；作為波復(fù)合部的二向色鏡DM，該二向色鏡DM對(duì)來(lái)自兩個(gè)LED21a、21b的照明光進(jìn)行波復(fù)合；偏振光轉(zhuǎn)換部PC2，該偏振光轉(zhuǎn)換部PC2將來(lái)自LED21a的照明光轉(zhuǎn)換為規(guī)定的偏振光。來(lái)自LED21a的第1照明光IG1通過(guò)凹面反射鏡21d沒(méi)有損失地回收后射入二向色鏡DM，通過(guò)該二向色鏡DM反射后射入十字二向色棱鏡927。另一方面，來(lái)自第2光源21b的第2照明光IG2通過(guò)凹面反射鏡21d沒(méi)有損失地回收后射入偏振光轉(zhuǎn)換部PC。通過(guò)偏振光轉(zhuǎn)換部PC基本轉(zhuǎn)換為P偏振光的第2照明光IG2射入二向色鏡DM，并透過(guò)二向色鏡DM，第1照明光IG1、IG2以波復(fù)合的狀態(tài)射入十字二向色棱鏡927。
B光用光源裝置923包括作為第3光源的LED23a、與凹面反射鏡23d。來(lái)自LED23a的第3照明光IB通過(guò)凹面反射鏡23d沒(méi)有損失地回收后射入十字二向色棱鏡927。
R光用光源裝置925包括作為第4光源的LED25a、與凹面反射鏡25d。來(lái)自第4光源LED25a的第4照明光IR通過(guò)凹面反射鏡25d沒(méi)有損失地回收后射入十字二向色棱鏡927。
十字二向色棱鏡927對(duì)來(lái)自各光源裝置921、923、925的照明光IG1、IG2、IB、IR進(jìn)行波復(fù)合。桿式透鏡928使照明光IG1、IG2、IB、IR大致均勻。
從桿式透鏡928射出的RGB的合成光通過(guò)透鏡929a和反射鏡929b后均勻地投射到DMD930上。此時(shí)，可通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)透鏡929a的位置和焦距，對(duì)DMD930進(jìn)行均勻照明。
圖18為說(shuō)明本實(shí)施例的投影機(jī)910的1幀的動(dòng)作的圖。圖18中的帶(b)、(c)、(d)的圖分別表示帶(a)的圖所示的1幀期間的各色光的灰度顯示信號(hào)。圖18中的帶(e)的圖表示時(shí)鐘信號(hào)。本實(shí)施例的投影機(jī)910的動(dòng)作除了對(duì)于G光，單獨(dú)的灰度顯示信號(hào)與單獨(dú)的G灰度顯示期間GK相對(duì)應(yīng)的方面以外，其它方面與圖9所示的第5實(shí)施例的描述相同。如帶(b)的圖所示，G灰度顯示信號(hào)在與G灰度顯示期間GK相對(duì)應(yīng)的期間，將圖17所示的LED21a、LED21b點(diǎn)亮。
投影機(jī)910可減小對(duì)來(lái)自兩個(gè)LED21a、21b的照明光IG1、IG2進(jìn)行波復(fù)合時(shí)的各照明光IG1、IG2的損失。由此，可射入DMD930中，從而可提高所投影的圖像的亮度。此外，可通過(guò)使各色光的各灰度顯示期間GK、BK、RK處于相同程度，簡(jiǎn)單且平衡性良好地對(duì)DMD930進(jìn)行控制。
此外，在本實(shí)施例的投影機(jī)910中，二向色鏡DM也不限于高通濾色片，可采用低通濾色片。另外，二向色鏡DM不限于以使第1照明光反射、使第2照明光IG2透射的方式對(duì)兩者進(jìn)行波復(fù)合的結(jié)構(gòu)，采用以使第1照明光IG1透射、使第2照明光IG2反射的方式對(duì)兩者進(jìn)行波復(fù)合的結(jié)構(gòu)也可以。
圖19表示本發(fā)明的第11實(shí)施例的照明裝置1000的概略結(jié)構(gòu)。作為第1光源的LED1001Ga供給作為非偏振光的第1照明光IGa。另外，作為第2光源的LED1001Gb供給波長(zhǎng)區(qū)域不同于第1照明光的作為非偏振光的第2照明光IGb。此外，第1光源、第2光源不限于LED，也可采用固體發(fā)光元件，比如，EL元件或LD元件。在本實(shí)施例的情況下，像后述的那樣，第1照明光IGa、第2照明光IGb均為G光的波長(zhǎng)區(qū)域的光。像這樣，照明裝置1000為供給高色純度、高亮度的G光的裝置。
作為波復(fù)合部的二向色鏡1003將分別從不同的方向行進(jìn)的第1照明光IGa和第2照明光IGb合成后射出。二向色鏡1003包括第1面1003a和不同于第1面1003a的第2面1003b。在該第1面1003a上，形成有圖中未示出的電介質(zhì)多層膜。來(lái)自LED1001Ga的第1照明光IGa通過(guò)準(zhǔn)直透鏡1002Ga轉(zhuǎn)換為大致平行的光。大致平行的光的第1照明光IGa以入射角度θ1射入二向色鏡1003的第1面1003a。另外，大致平行的光的第2照明光IGb以入射角度θ1射入二向色鏡1003的第2面1003b。入射角度θ1小于45°。在本實(shí)施例的情況下，入射角度θ1＝25°。
像這樣，第1照明光IGa相對(duì)二向色鏡1003的入射角度θ1與第2照明光IGb相對(duì)二向色鏡1003的入射角度θ1相同。第1照明光IGa從二向色鏡的第1面1003a側(cè)射入。第2照明光IGb從二向色鏡1003中的不同于第1面1003a的第2面1003b側(cè)射入。另外，二向色鏡1003將從第1面1003a側(cè)射入的第1照明光IGa反射后沿規(guī)定方向射出。此外，二向色鏡1003使從第2面1003b側(cè)射入的第2照明光IGb透過(guò)后朝向規(guī)定方向射出。由此，二向色鏡1003可將第1照明光IGa與第2照明光IGb合成后沿同一方向射出。像這樣，分別從不同方向射入二向色鏡1003的照明光的入射角度θ1相同。在這里，“入射角度θ1”指入射面的法線與入射光線之間的夾角。由此，在二向色鏡1003的第1面1003a反射的第1照明光IGa與透過(guò)第2面1003b的第2照明光IGb沿相同方向合成后射出。由此，可準(zhǔn)確地將2個(gè)照明光IGa，IGb合成。
此外，如上所述，按照第1照明光IGa相對(duì)二向色鏡1003的入射角度θ1與第2照明光IGb相對(duì)二向色鏡1003的入射角度θ1小于45°，比如，像本實(shí)施例那樣，為25°的方式構(gòu)成。接著，按照與現(xiàn)有技術(shù)的透射率特性進(jìn)行對(duì)比的方式對(duì)本實(shí)施例的二向色鏡1003的透射率特性進(jìn)行描述。
圖20A表示二向色鏡1003的透射率特性。在圖20A中，橫軸表示波長(zhǎng)λ(nm)、縱軸表示透射率T(％)。二向色鏡1003具有高通濾色片的功能。此外，由圖中未示出的電介質(zhì)多層膜形成的二向色面的透射率T具有偏振波依賴性。在圖20A中，由實(shí)線表示的S偏振光的透射率特性曲線TS與由虛線表示的P偏振光的透射率特性曲線TP為分別不同的特性。第1邊緣波長(zhǎng)λEP(T＝10％)相當(dāng)于透射率特性曲線TP的透射端。第2邊緣波長(zhǎng)λES(T＝10％)相當(dāng)于透射率特性曲線TS的透射端。在本實(shí)施例中，第1邊緣波長(zhǎng)λEP和第2邊緣波長(zhǎng)λES的差大致為10nm。另外，在圖20A中，第1和第2照明光IGa、IGb的亮度分布按照任意單位(縱軸)重合地表示。在本實(shí)施例中，可使第1邊緣波長(zhǎng)λEP和第2邊緣波長(zhǎng)λES的差小于后述的現(xiàn)有技術(shù)的情況下。由此，可使第1照明光IGa的峰值波長(zhǎng)λGa與第2照明光IGb的峰值波長(zhǎng)λGb接近。
圖20B按照與圖20A相同的方式，表示現(xiàn)有技術(shù)的二向色鏡的透射率特性和照明光的亮度分布?，F(xiàn)有有技術(shù)的透射率特性曲線TS、TP與本實(shí)施例的透射率特性相比，向短波長(zhǎng)側(cè)移動(dòng)了25nm左右。另外，第1邊緣波長(zhǎng)λEP和第2邊緣波長(zhǎng)λES的差大于本實(shí)施例，大致在20nm以上。在現(xiàn)有技術(shù)的情況下，為了將第1照明光IGx全部反射，其峰值波長(zhǎng)λGx必須大致在510nm以下。此外，為了使第2照明光IGy全部透過(guò)，其峰值波長(zhǎng)λGy必須大致在540nm以上。像這樣，按照現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)，由于2個(gè)照明光峰值波長(zhǎng)λGx、λGy相差較大，故色純度降低。
在射向二向色鏡1003的光的入射角度θ1大致為零，即，垂直射入的情況下，透射率特性或反射率特性與P偏振光或S偏振光等的偏振狀態(tài)沒(méi)有關(guān)系。
于是，在垂直射入的情況下，受到入射光的偏振狀態(tài)的影響的比例降低。由此可知，隨著光的入射角度向垂直，即，大致為零的方向的接近，二向色鏡1003的透射率特性或反射率特性的偏振光依賴性的影響減小。其結(jié)果是，如果使入射角度θ1小于45°，則可減小二向色鏡1003的P偏振光的第1邊緣波長(zhǎng)λEP與S偏振光的第2邊緣波長(zhǎng)λES的差。由此，可使第1照明光IGa的峰值波長(zhǎng)λGa與第2照明光λGb的峰值波長(zhǎng)λGb接近。于是，將峰值波長(zhǎng)接近的2個(gè)照明光準(zhǔn)確地合成后射出，由此，可以供給高色純度、高亮度的照明光。
圖21表示本發(fā)明的第12實(shí)施例的照明裝置1100的概略結(jié)構(gòu)。在上述第11實(shí)施例中，第1照明光IGa、第2照明光IGb均為非偏振光。與此相對(duì)，本實(shí)施例與上述第11實(shí)施例的不同之處在于第2照明光IGb為特定的振動(dòng)方向的線偏振光。其它的，與第11實(shí)施例相同的部分采用同有標(biāo)號(hào)，重復(fù)的描述省略。
來(lái)自LED1001IGb的第2照明光IGb為非偏振光，像上述那樣，通過(guò)準(zhǔn)直透鏡1002Gb轉(zhuǎn)換為大致平行的光。轉(zhuǎn)換為大致平行的光的第2照明光IGb透過(guò)λ/4波長(zhǎng)片1102后射入反射型偏振器1100。該λ/4波長(zhǎng)片1102具有像后述的轉(zhuǎn)換入射光的偏振狀態(tài)的功能。另外，反射型偏振器1101可抽取特定的振動(dòng)方向的偏振光分量，比如，P偏振光分量。反射型偏振器1101可與上述第2實(shí)施例一樣，采用柵型偏振器。反射型偏振器1101使作為非偏振光的第2照明光IGb中的P偏振光分量透過(guò)后射出，使S偏振光分量反射。在反射型偏振器1101中反射的S偏振光分量再次通過(guò)λ/4波長(zhǎng)片1102，由此，轉(zhuǎn)換為圓偏振光。
轉(zhuǎn)換為圓偏振光的第2照明光IGb朝向LED1001Gb的方向返回。另外，通過(guò)形成在LED1001Gb的芯片上的圖中未示出的反射部、比如，金屬電極等，再次向準(zhǔn)直透鏡1002Gb的方向反射。通過(guò)該反射，將圓偏振光分量的旋轉(zhuǎn)方向向反方向掉轉(zhuǎn)。接著，反旋的圓偏振光分量再次透過(guò)λ/4波長(zhǎng)片1102后轉(zhuǎn)換為P偏振光。反射型偏振器1101使P偏振光分量透過(guò)后向二向色鏡1003的方向射出。由此，反射型偏振器1101可將第2照明光IGb轉(zhuǎn)換為P偏振光后將其射出。
圖22按照與圖20A相同的方式表示二向色鏡1003的透射率特性與照明光的亮度分布。本實(shí)施例的二向色鏡1003的透射率的特性大致與第11實(shí)施例的透射率特性相同。在本實(shí)施例中，來(lái)自LED1001Gb的第2照明光IGb的峰值波長(zhǎng)λGb按照移向比與第1實(shí)施例的情況下短的波長(zhǎng)側(cè)的方式設(shè)定。由此，第2照明光IGb的一部分的波長(zhǎng)區(qū)域、與第1邊緣波長(zhǎng)λEP和第2邊緣波長(zhǎng)λES之間的波長(zhǎng)區(qū)域重復(fù)。該重復(fù)的波長(zhǎng)部分在圖22中用斜線表示。就圖22那樣的透射率特性來(lái)說(shuō)，在第2照明光IGb像第11實(shí)施例那樣為非偏振光的情況下，二向色鏡1003將帶斜線的部分中的S偏振光分量反射。本來(lái)，最好是二向色鏡1003將第2照明光IGb全部透過(guò)。由此，第2照明光IGb產(chǎn)生因反射而造成的光量損失。
在本實(shí)施例中，作為波復(fù)合部的二向色鏡1003為采用光的透射作用和反射作用的光合成元件。另外，在二向色鏡1003中，規(guī)定的振動(dòng)方向的線偏振光，比如，P偏振光的透射的第1邊緣波長(zhǎng)λEP，與大致與規(guī)定的振動(dòng)方向垂直的振動(dòng)方向的線偏振光，比如，S偏振光的透射的第2邊緣波長(zhǎng)λES不同。此外，像上述那樣，作為偏振光轉(zhuǎn)換部的反射型偏振器1101將至少一部分的波長(zhǎng)區(qū)域與第1邊緣波長(zhǎng)λEP和第2邊緣波長(zhǎng)λES之間的波長(zhǎng)區(qū)域重復(fù)的第2照明光IGb轉(zhuǎn)換為規(guī)定振動(dòng)方向的P偏振光。由此，二向色鏡1003可在沒(méi)有因反射造成的光量損失的情況下，使第2照明光IGb透過(guò)。此外，二向色鏡1003與第11實(shí)施例一樣，將來(lái)自LED1001Ga的第1照明光IGa反射。此外，與第11實(shí)施例比較，可使2個(gè)照明光IGa、IGb的峰值波長(zhǎng)λEP、λES進(jìn)一步接近。就入射角度θ1來(lái)說(shuō)，第1照明光IGa相對(duì)二向色鏡1003的入射角度θ1與第2照明光IGb相對(duì)二向色鏡1003的入射角度θ1相同。此外，入射角度θ1＝25°。由此，在照明裝置1100中，可減小照明光的光量損失，可進(jìn)一步獲得高色純度、高亮度的照明光。
圖23表示本發(fā)明的第13實(shí)施例的照明裝置1200的概略結(jié)構(gòu)。在上述第11實(shí)施例、第12實(shí)施例中，采用2個(gè)LED1001Ga、1001Gb。與此相對(duì)，本實(shí)施例的不同之處在于采用3個(gè)LED。與上述各實(shí)施例相同的部分采用同一標(biāo)號(hào)，重復(fù)的描述省略。
在本實(shí)施例中，還包括1個(gè)以上的作為第3光源的LED1001Gc，該LED1001Gc供給波長(zhǎng)區(qū)域不同于第1照明光IGa和第2照明光IGb的第3照明光IGc。由3個(gè)LED1001Ga、1001Gb、1001Gc構(gòu)成光源部。此外，波復(fù)合部由作為第1波復(fù)合元件的第1二向色鏡1003與作為第2波復(fù)合元件的第2二向色鏡1004構(gòu)成。第1二向色鏡1003將第1照明光IGa與第2照明光IGb合成后射出。第1二向色鏡1003將照明光合成的結(jié)構(gòu)與上述第11實(shí)施例相同。即，第1照明光IGa和第2照明光IGb的入射角度θ1相同，且入射角度θ1小于45°。
此外，第2二向色鏡1004將從第1二向色鏡1003射出的合成光IGab與第3照明光IGc合成后射出。在作為第3光源的LED101Gc與第2二向色鏡1004中，第3照明光IGc相對(duì)第2二向色鏡1004的入射角度θ2、與第1照明光IGa和第2照明光IGb的合成光IGab相對(duì)第2二向色鏡1004的入射角度θ2相同。另外，使入射角度θ2小于45°。
圖24與圖20A一樣，重復(fù)地表示了2個(gè)二向色鏡1003、1004和3個(gè)照明光IGa、IGb、IGc的亮度分布。在本實(shí)施例中，對(duì)來(lái)自3個(gè)以上的多個(gè)LED的照明光進(jìn)行合成處理，為了對(duì)該概念進(jìn)行說(shuō)明，圖24的橫軸λ為任意的波長(zhǎng)值。第1二向色鏡1003的透射率特性曲線TP1、TS1與上述第1實(shí)施例相同。峰值波長(zhǎng)λGa的第1照明光IGa通過(guò)第1二向色鏡1003向第2二向色鏡1004的方向反射。峰值波長(zhǎng)為λGb的第2照明光IGb在第1二向色鏡1003向第2二向色鏡1004的方向透射。像這樣，第1二向色鏡1003將第1照明光IGa與第2照明光IGb的合成光IGab射出。
第2二向色鏡1004的P偏振光分量的透射率特性曲線TP2和S偏振光分量的透射率特性曲線TS2移向小于第1二向色鏡1003的透射率特性曲線TP1、TS1的波長(zhǎng)側(cè)。此外，第2二向色鏡1004在大于透射率特性曲線TS2的邊緣波長(zhǎng)的波長(zhǎng)側(cè)，使第1照明光IGa和第2照明光IGb的合成光IGab透過(guò)。另外，第2二向色鏡1004在小于透射率特性曲線TP2的邊緣波長(zhǎng)的波長(zhǎng)側(cè)，將第3照明光IGc反射。
由此，第2二向色鏡1004可使合成光IGab透過(guò)、使第3照明光IGc反射后將其合成。
在這里，最好是，按照使3個(gè)照明光IGa、IGb、IGc的中心軸(光軸)大致一致的方式將這些光合成。通過(guò)使中心軸大致一致，當(dāng)對(duì)后面將要描述的空間光調(diào)制裝置進(jìn)行照明時(shí)，可有效地進(jìn)行照明。為此，使第1照明光1Ga和第2照明光IGb相對(duì)第1二向色鏡1003的入射角度θ1相等。同樣，使合成光IGab與第3照明光IGc相對(duì)第2二向色鏡1004的入射角度θ2相等。另外，入射角度θ1和入射角度θ2均小于45°。此外，入射角度θ1和入射角度θ2既可相同，也可不同。像這樣，在本實(shí)施例中，可將峰值波長(zhǎng)λGa、λGb、λGc分別接近的至少3個(gè)照明光即，第1照明光IGa、第2照明光IGb、與第3照明光IGc進(jìn)行合成。由此，可獲得更高亮度的照明光。此外，圖24中的由斜線表示的區(qū)域有時(shí)會(huì)因透射而產(chǎn)生光量損失。在此情況下，可通過(guò)使第1照明光IGa、第3照明光Igc均成為S偏振光來(lái)減小光量損失。另外，在本實(shí)施例中，利用對(duì)3個(gè)照明光進(jìn)行合成的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述。但是，并不限于此，來(lái)自4個(gè)以上的LED的照明光也可同樣地合成。
圖25表示第14實(shí)施例的投影機(jī)1300的概略結(jié)構(gòu)。投影機(jī)1300采用第11實(shí)施例的照明裝置1000來(lái)供給G光。LED1001R供給R光。LED1001B供給B光。通常，若要投射R光與G光和B光以獲得整體上為白色的投影圖像，必須使G光的光束量為整體光束量的60～80％左右。由此，在本實(shí)施例中，為了相對(duì)R光、B光增加G光的光量，照明裝置1000按照供給高亮度的G光的方式設(shè)置。
首先，對(duì)R光進(jìn)行描述。LED1001R射出R光。準(zhǔn)直透鏡1002R將R光轉(zhuǎn)換為大致平行的光后射出。經(jīng)平行化處理的R光射入積分光學(xué)系統(tǒng)1330R。積分光學(xué)系統(tǒng)1330R使入射光均勻，并以重疊方式對(duì)作為空間光調(diào)制裝置的透射型液晶光閥1331R進(jìn)行照明。積分光學(xué)系統(tǒng)1330R可由復(fù)眼透鏡或桿式透鏡等構(gòu)成。
下面對(duì)B光進(jìn)行描述。LED1001B射出B光。準(zhǔn)直透鏡1002B將B光轉(zhuǎn)換為大致平行的光后射出。經(jīng)平行化處理的B光射入與上述相同的積分光學(xué)系統(tǒng)1330B。積分光學(xué)系統(tǒng)1330B使入射光均勻，并重疊地對(duì)作為空間光調(diào)制裝置的透射型液晶光閥1331B進(jìn)行照明。
然后，對(duì)G光進(jìn)行描述。G光采用上述第11實(shí)施例的照明裝置1000供給。由此，像在第11實(shí)施例中所述的那樣，可獲得高色純度、高亮度的G光。來(lái)自照明裝置1000的G光射入積分光學(xué)系統(tǒng)1330G。積分光學(xué)系統(tǒng)1330G使入射光均勻，并重疊地對(duì)作為空間光調(diào)制裝置的透射型液晶光閥1331G進(jìn)行照明。
分別射入各透射型液晶光閥1331R、1331G、1331B的R光、G光、B光通過(guò)這些透射型液晶光閥1331R、1331G、1331B，對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)進(jìn)行場(chǎng)調(diào)制。通過(guò)各透射型液晶光閥1331R、1331G、1331B的各色的光射入十字二向色棱鏡1332。十字二向色棱鏡1332是由第1二向色膜1332a和第2二向色膜1332b排列成X字形而構(gòu)成的。第1二向色膜1332a使G光透過(guò)，使B光反射。第2二向色膜1332b使G光透過(guò)，使R光反射。由此，十字二向色棱鏡1332將R光、G光、B光合成后射出。從十字二向色棱鏡1332射出的合成光的圖像射入投影透鏡1340，并以適當(dāng)?shù)姆糯舐释队霸谠O(shè)在投影機(jī)1300的外部的屏幕(圖中未示出)上。像這樣，通過(guò)投影機(jī)1300，將形成在各透射型液晶光閥1331R、1331G、1331B中的各色光的圖像進(jìn)行合成而形成的圖像作為動(dòng)態(tài)或靜態(tài)圖像投影在屏幕上。另外，為了用偏振光對(duì)透射型液晶光閥1331R、1331G、1331B進(jìn)行照明以進(jìn)行讀取，在各透射型液晶光閥1331R、1331G、1331B的周邊的部位以適當(dāng)?shù)臓顟B(tài)設(shè)置了適當(dāng)?shù)钠衿@一點(diǎn)的圖示省略。
按照上面所描述的投影機(jī)1300，可采用二向色鏡1003高效率地將第1照明光IGa和第2照明光IGb合成(波復(fù)合)。由此，可通過(guò)波復(fù)合，提高最終獲得的G色照明光的色度純，并且可提高亮度。其結(jié)果是，能夠獲得明亮的、色再現(xiàn)性良好的投影圖像。
圖26表示本發(fā)明的第15實(shí)施例的投影機(jī)1400的概略結(jié)構(gòu)。本實(shí)施例的投影機(jī)1400為第14實(shí)施例的投影機(jī)1430的變形方式，采用DMD來(lái)代替透射型液晶光閥。與上述各實(shí)施例相同的部分采用同一標(biāo)號(hào)，重復(fù)的描述省略。
來(lái)自LED1001R的R光通過(guò)準(zhǔn)直透鏡1002R轉(zhuǎn)換為大致平行的光后射入十字二向色棱鏡1332。此外，來(lái)自LED101G的G光通過(guò)準(zhǔn)直透鏡1002G轉(zhuǎn)換為大致平行的光后射入十字二向色棱鏡1332。
此外，來(lái)自在上述第11實(shí)施例中描述的照明裝置1000的G光在大致平行的狀態(tài)射入十字二向色棱鏡1332。十字二向色棱鏡1332與第14實(shí)施例相同，將R光、G光、B光合成后射出。已合成的光射入積分光學(xué)系統(tǒng)1401。積分光學(xué)系統(tǒng)1401可由復(fù)眼透鏡或桿式透鏡等構(gòu)成。從積分光學(xué)系統(tǒng)1401射出的各色的合成光通過(guò)透鏡1402和反射鏡1403后重疊并且均勻地照射在DMD1404上。此時(shí)，通過(guò)適當(dāng)調(diào)節(jié)透鏡1402的位置和焦距，可均勻地對(duì)DMD1404進(jìn)行照明。另外，本實(shí)施例的投影機(jī)1400中的1幀的動(dòng)作與采用圖18而描述的第10實(shí)施例的投影機(jī)910相同。
按照以上的投影機(jī)1400，能夠?qū)εcG色相對(duì)應(yīng)的來(lái)自LED1001Ga、1001Gb的兩個(gè)照明光IGa、IGb進(jìn)行高色純度的波復(fù)合后射入DMD1404。由此，不僅可提高投影圖像的亮度，而且可獲得色再現(xiàn)性良好的投影圖像。
通過(guò)以上的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明不限于上述實(shí)施例。比如，空間光調(diào)制裝置也可為采用反射型液晶元件的結(jié)構(gòu)，以代替采用透射型液晶光閥的結(jié)構(gòu)。此外，液晶光閥也可為光寫入型的液晶光閥。
還有，在上述實(shí)施例中，針對(duì)對(duì)波長(zhǎng)近似的一對(duì)G光進(jìn)行波復(fù)合來(lái)獲得高色純度、高亮度的G光的情況下進(jìn)行了描述，但是，對(duì)于其它的R光、B光，也均可對(duì)峰值波長(zhǎng)接近的一對(duì)光源光進(jìn)行波復(fù)合后形成1個(gè)照明光。
此外，在上述各實(shí)施例中，對(duì)二向色鏡具有高通濾色片的功能的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述。本發(fā)明不限于此，本發(fā)明同樣也可用于二向色鏡具有低通濾色片的功能的結(jié)構(gòu)。此外，如果二向色鏡的反射作用或透射作用能夠朝向規(guī)定方向?qū)⒍鄠€(gè)照明光合成射出，則可采用任意的作用。比如，第11實(shí)施例也可為下述的結(jié)構(gòu)，即，二向色鏡1003使第1照明光IGa透過(guò)、使第2照明光IGb反射后將其合成。此外，也可以分別控制所有照明光的偏振狀態(tài)。如果照明光不采用非偏振光，而采用偏振光，則由于可減小光量損失，故可獲得更高亮度的照明光。
權(quán)利要求
1.一種顯示裝置，包括光源裝置，具有分別產(chǎn)生第1至第4照明光的第1至第4固體光源；空間光調(diào)制部，分別對(duì)上述第1至第4照明光進(jìn)行調(diào)制；以及控制裝置，通過(guò)對(duì)上述光源裝置的動(dòng)作進(jìn)行控制，按照時(shí)間序列將上述第1和第2照明光射入上述空間光調(diào)制部的同一照明區(qū)域，并且以避免與上述第1和第2照明光重復(fù)的方式將上述第3和第4照明光分別射入上述空間光調(diào)制部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于上述空間光調(diào)制部具有與上述第1和第2照明光相對(duì)應(yīng)的第1空間光調(diào)制裝置、與上述第3照明光相對(duì)應(yīng)的第2空間光調(diào)制裝置、以及與上述第4照明光相對(duì)應(yīng)的第3空間光調(diào)制裝置；上述控制裝置分別將上述第3和第4照明光射入上述第2和第3空間光調(diào)制裝置，并與之并行地按照時(shí)間序列將上述第1和第2照明光射入上述第1空間光調(diào)制裝置的同一照明區(qū)域。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示裝置，其特征在于上述第1和第2照明光的峰值波長(zhǎng)彼此近似，并且上述第3和第4照明光分別具有與上述第1和第2照明光的峰值波長(zhǎng)離開(kāi)的峰值波長(zhǎng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于，還包括波復(fù)合部，在上述第1和第2照明光射入的情況下，使該第1和第2照明光進(jìn)行波復(fù)合后射入上述空間光調(diào)制部；偏振光轉(zhuǎn)換部，將上述第1和第2照明光中一方的照明光轉(zhuǎn)換為規(guī)定方向的線偏振光后射入上述波復(fù)合部。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的顯示裝置，其特征在于上述波復(fù)合部為利用光的透射和反射的光合成元件，上述一方的照明光的峰值波長(zhǎng)設(shè)定在與上述規(guī)定方向的線偏振光相關(guān)的上述光合成元件的第1邊緣波長(zhǎng)、和與和上述規(guī)定方向相垂直的方向的線偏振光相關(guān)的上述光合成元件的第2邊緣波長(zhǎng)之間的較差發(fā)生區(qū)域。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于上述空間光調(diào)制部包括將上述第1至第4照明光全部射入的單一的空間光調(diào)制裝置；上述控制裝置按照時(shí)分方式將上述第1至第4照明光射入上述單一的空間光調(diào)制裝置的同一照明區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于1幀中的上述第1和第2照明光的總和的照明時(shí)間與上述第3和第4照明光的各自的照明時(shí)間相等，上述第1和第2照明光的強(qiáng)度相對(duì)地大于第3和第4照明光的強(qiáng)度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于上述控制裝置按照與圖像的色調(diào)或白色水平相對(duì)應(yīng)的規(guī)定的強(qiáng)度比，按照時(shí)間序列將上述第1和第2照明光射入上述空間光調(diào)制部的同一照明區(qū)域。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于上述控制裝置按照將幀時(shí)間分半的照明時(shí)間，并且按照單獨(dú)使用上述第1照明光的情況下的照明光的強(qiáng)度的2倍的強(qiáng)度，將上述第1和第2照明光分別射入上述空間光調(diào)制部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示裝置，其特征在于上述控制裝置按照與圖像的色調(diào)或白色水平相對(duì)應(yīng)的規(guī)定的時(shí)間比，按照時(shí)間序列將上述第1和第2照明光射入上述空間光調(diào)制部的同一照明區(qū)域。
11.一種投影機(jī)，包括顯示裝置和投影光學(xué)系統(tǒng)，其中，該顯示裝置包括光源裝置，具有分別產(chǎn)生第1至第4照明光的第1至第4固體光源；空間光調(diào)制部，分別對(duì)上述第1至第4照明光進(jìn)行調(diào)制；以及，控制裝置，通過(guò)對(duì)上述光源裝置的動(dòng)作進(jìn)行控制，按照時(shí)間序列將上述第1和第2照明光射入上述空間光調(diào)制部的同一照明區(qū)域，并且以避免與上述第1和第2照明光重復(fù)的方式將上述第3和第4照明光分別射入上述空間光調(diào)制部；該投影光學(xué)系統(tǒng)投射上述空間光調(diào)制部的像。
12.一種照明裝置，包括光源裝置，具有分別產(chǎn)生峰值波長(zhǎng)不同的第1和第2照明光的第1和第2光源；波復(fù)合部，在上述第1和第2照明光射入的情況下，使上述第1和第2照明光進(jìn)行波復(fù)合后射出；以及偏振光轉(zhuǎn)換部，將上述第2照明光轉(zhuǎn)換為規(guī)定方向的線偏振光后射入上述波復(fù)合部。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明裝置，其特征在于上述波復(fù)合部為利用光的透射和反射的光合成元件，上述第2照明光的峰值波長(zhǎng)設(shè)定在與上述規(guī)定方向的線偏振光相關(guān)的上述光合成元件的透射或反射的第1邊緣波長(zhǎng)、和與和上述規(guī)定方向相垂直的方向的線偏振光相關(guān)的上述光合成元件的透射或反射的第2邊緣波長(zhǎng)之間的較差發(fā)生區(qū)域。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的照明裝置，其特征在于上述第1照明光的中心波長(zhǎng)設(shè)定在上述較差發(fā)生區(qū)域的外側(cè)并接近該較差發(fā)生區(qū)域的區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明裝置，其特征在于上述波復(fù)合部為二向色鏡。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明裝置，其特征在于上述第1和第2光源為固定光源。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明裝置，其特征在于上述偏振光轉(zhuǎn)換部包括來(lái)自上述第2光源的射出光射入的桿式積分器、設(shè)置在該桿式積分器的射出端的反射型偏振片、以及將通過(guò)上述桿式積分器的來(lái)自上述反射型偏振片的返回光返回到上述桿式積分器的入射端的反射部。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明裝置，其特征在于上述偏振光轉(zhuǎn)換部包括來(lái)自上述第2光源的射出光依次射入的一對(duì)偏振光束分光鏡、和設(shè)置在后級(jí)的偏振光束分光鏡的射出側(cè)的波長(zhǎng)片。
19.根據(jù)權(quán)利要求12所述的照明裝置，其特征在于上述第1和第2照明光均屬于3原色中的某一色。
20.一種投影機(jī)，包括照明裝置、空間光調(diào)制裝置、和投影透鏡，其中，該照明裝置包括光源裝置，具有分別產(chǎn)生峰值波長(zhǎng)不同的第1和第2照明光的第1和第2光源；波復(fù)合部，在上述第1和第2照明光射入的情況下，使上述第1和第2照明光進(jìn)行波復(fù)合后射出；以及偏振光轉(zhuǎn)換部，將上述第2照明光轉(zhuǎn)換為規(guī)定方向的線偏振光后射入上述波復(fù)合部；該空間光調(diào)制裝置被上述照明裝置照明；該投影透鏡投射上述空間光調(diào)制裝置的像。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的投影機(jī)，其特征在于上述第1和第2照明光均屬于3原色的某一種顏色，上述照明裝置還包括分別產(chǎn)生分別屬于3原色中與上述第1和第2照明光不同的其它2種顏色的第3和第4照明光的第3和第4光源；上述空間光調(diào)制裝置為3個(gè)空間光調(diào)制裝置，該3個(gè)空間光調(diào)制裝置在上述第1和第2照明光、上述第3照明光、和上述第4照明光分別射入的情況下，分別對(duì)上述第1和第2照明光、上述第3照明光、和上述第4照明光進(jìn)行調(diào)制；還具有光合成部件，該光合成部件將來(lái)自各空間光調(diào)制裝置的調(diào)制光進(jìn)行合成后射出；上述投影透鏡投射通過(guò)上述光合成部件而合成的上述3個(gè)空間光調(diào)制裝置的像。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的投影機(jī)，其特征在于上述空間光調(diào)制裝置為液晶光閥。
23.一種照明裝置，其特征在于，包括光源部，至少具有2個(gè)光源，即，供給第1照明光的第1光源和供給波長(zhǎng)區(qū)域不同于上述第1照明光的第2照明光的第2光源；波復(fù)合部，將分別從不同的方向行進(jìn)的上述第1照明光和上述第2照明光合成后射出；其中，上述光源部和上述波復(fù)合部按照上述第1照明光相對(duì)上述波復(fù)合部的入射角度和上述第2照明光相對(duì)上述波復(fù)合部的入射角度大致相同、并且小于45°的方式設(shè)置。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的照明裝置，其特征在于上述光源部還包括1個(gè)以上的第3光源，該第3光源供給波長(zhǎng)區(qū)域不同于上述第1照明光和上述第2照明光的第3照明光；上述波復(fù)合部至少由2個(gè)波復(fù)合元件，即第1波復(fù)合元件和第2波復(fù)合元件構(gòu)成，該第1波復(fù)合元件將上述第1照明光和上述第2照明光合成后射出，該第2波復(fù)合元件將從上述第1波復(fù)合元件射出的合成光與上述第3照明光合成后射出；上述第3光源和上述第2波復(fù)合元件按照上述第3照明光相對(duì)上述第2波復(fù)合元件的入射角度和上述合成光相對(duì)上述第2波復(fù)合元件的入射角度大致相同、并且小于45°的方式設(shè)置。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的照明裝置，其特征在于上述波復(fù)合部為采用光的透射作用和反射作用的光合成元件；對(duì)上述光合成元件而言，規(guī)定的振動(dòng)方向的線偏振光的透射特性或反射特性變化大的波長(zhǎng)區(qū)域的第1邊緣波長(zhǎng)、與和上述規(guī)定的振動(dòng)方向大致垂直的振動(dòng)方向的線偏振光的透射特性或反射特性變化大的波長(zhǎng)區(qū)域的第2邊緣波長(zhǎng)不同；還包括偏振光轉(zhuǎn)換部，該偏振光轉(zhuǎn)換部將至少一部分的波長(zhǎng)區(qū)域與上述第1邊緣波長(zhǎng)和第2邊緣波長(zhǎng)之間的波長(zhǎng)區(qū)域重復(fù)的上述第1照明光和上述第2照明光中的至少一個(gè)照明光轉(zhuǎn)換為上述規(guī)定振動(dòng)方向的線偏振光或大致與上述規(guī)定振動(dòng)方向垂直的振動(dòng)方向的線偏振光。
26.一種投影機(jī)，包括照明裝置、空間光調(diào)制裝置、以及投影透鏡，其中，該照明裝置包括光源部，至少具有具有2個(gè)光源，即供給第1照明光的第1光源、和供給波長(zhǎng)區(qū)域不同于上述第1照明光的第2照明光的第2光源；波復(fù)合部，將分別從不同的方向行進(jìn)的上述第1照明光和上述第2照明光合成后射出；該空間光調(diào)制裝置對(duì)應(yīng)于圖像信號(hào)，對(duì)來(lái)自上述照明裝置的照明光進(jìn)行調(diào)制；該投影透鏡投射已調(diào)制的光；在上述照明裝置中，上述光源部和上述波復(fù)合部按照上述第1照明光相對(duì)上述波復(fù)合部的入射角度和上述第2照明光相對(duì)上述波復(fù)合部的入射角度大致相同、且小于45°的方式設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明的目的在于提供一種顯示裝置，該顯示裝置可通過(guò)簡(jiǎn)單的控制顯示高亮度且色再現(xiàn)范圍寬的圖像，該顯示裝置包括產(chǎn)生第1至第4照明光的光源裝置；調(diào)制各照明光的空間光調(diào)制部；以及，通過(guò)對(duì)光源裝置的動(dòng)作進(jìn)行控制，按照時(shí)間序列將第1和第2照明光射入空間光調(diào)制部的同一照明區(qū)域，并以避免與第1和第2照明光重復(fù)的方式，分別將第3和第4照明光射入空間光調(diào)制部的控制裝置。
文檔編號(hào)G02F1/13GK1540394SQ200410032780
公開(kāi)日2004年10月27日 申請(qǐng)日期2004年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月21日
發(fā)明者坂田秀文 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社