專利名稱：照明裝置及投影機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明，涉及用于對液晶光閥及其他的光調(diào)制裝置進(jìn)行照明的照明裝置，以及內(nèi)裝有該照明裝置的投影機。
背景技術(shù)：
作為第1類投影機，存在如下投影機通過對從對向于光源燈的偏振分束器出射的2種偏振分量進(jìn)行聚焦、使之入射到棒狀積分器的一端，在來自另一端側(cè)的射出光之中的一方的偏振分量通過的周期性的位置處配置相位差板，得到單一偏振分量的均勻的照明光(參照專利文獻(xiàn)1)。
作為第2類投影機，還存在如下投影機通過對從光源燈射出的光源光進(jìn)行聚焦、使之入射到棒狀積分器的一端，以由偏振分束器等構(gòu)成的偏振變換裝置對來自另一端側(cè)的射出光進(jìn)行偏振變換，得到單一偏振分量的均勻的照明光(參照專利文獻(xiàn)2)。
作為第3類投影機，存在如下投影機對來自光源燈的光源光進(jìn)行聚焦，通過設(shè)置于反射鏡的中心的開口使之入射到棒狀積分器的一端，通過設(shè)置于另一端的偏振分離元件得到單一偏振分量的照明光(參照專利文獻(xiàn)3)。在該情況下，在使來自偏振分離元件的反射光通過反射鏡往返時，通過以設(shè)置于光路上的波長板使偏振方向發(fā)生變化而使之透射偏振分離元件。
專利文獻(xiàn)1特開2000-56266號公報的圖專利文獻(xiàn)2特開2000-56266號公報的圖1專利文獻(xiàn)3特開2003-205523號公報但是，在上述之中的第1和第2類的投影機中，因為通過棒狀積分器使照明光均勻化，所以不加長棒狀積分器就不能夠達(dá)到對象的均勻化，照明裝置部分容易大型化。而且，在第1類投影機中，需要在棒狀積分器的入射端的共軛位置處條帶狀地排列相位差板，照明裝置部分的制造變得困難而成本增加。
并且，在第3類投影機中，對最初通過偏振分離元件的約一半的分量不能達(dá)到充分的均勻化。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明，目的在于提供能夠照射均勻性高的照明光的小型的照明裝置，以及，采用了該照明裝置的投影機。
為了解決上述問題，本發(fā)明的第1種照明裝置，具備(a)偏振變換裝置，其將光源光變換成第1偏振光；(b)偏振分離構(gòu)件，其對來自偏振變換裝置的第1偏振光、和與第1偏振光不相同的第2偏振光通過反射及透射進(jìn)行分離；(c)偏振切換構(gòu)件，其對經(jīng)過偏振分離構(gòu)件后的第1偏振光進(jìn)行反射并使其偏振為第2偏振光；和(d)導(dǎo)光單元，其具有配置于偏振變換裝置及偏振分離構(gòu)件間的第1棒狀部，配置于偏振分離構(gòu)件及偏振切換構(gòu)件間的第2棒狀部，和配置于通過偏振分離構(gòu)件所分離的第2偏振光的光路上的第3棒狀部。
在上述照明裝置中，能夠在第1棒狀部中使來自偏振變換裝置的第1偏振光傳播，在第2棒狀部中使經(jīng)過偏振分離構(gòu)件的第1偏振光往返，在第3棒狀部中將被偏振分離構(gòu)件分離出來的第2偏振光引導(dǎo)到外部。因而，能夠使包括第1～第3棒狀部的導(dǎo)光單元收置于比較狹窄的空間內(nèi)，能夠提供節(jié)省空間且完成均勻化的小型的照明裝置。
并且，在本發(fā)明的具體的方式或觀點中，在上述照明裝置中，偏振變換裝置和偏振切換構(gòu)件，夾著偏振分離構(gòu)件配置于直線上；第3棒狀部，從偏振分離構(gòu)件側(cè)，在正交于配置于直線上的第1及第2棒狀部的方向上延伸。在該情況下，能夠從第3棒狀部取出照明光，該第3棒狀部被配置得從夾在直線上的第1及第2棒狀部間的偏振分離構(gòu)件進(jìn)行分支。
在本發(fā)明的另一方式中，偏振變換裝置和偏振切換構(gòu)件，在夾著偏振分離構(gòu)件進(jìn)行正交的方向上配置；第3棒狀部，從偏振分離構(gòu)件側(cè)，沿第2棒狀部的延長方向延伸。在該情況下，能夠從第3棒狀部取出照明光，該第3棒狀部被配置得從夾在L字狀的第1及第2棒狀部間的偏振分離構(gòu)件進(jìn)行分支。
在本發(fā)明的又一方式中，偏振分離構(gòu)件，是對于第1棒狀部的延伸方向傾斜配置的偏振分離膜；偏振切換構(gòu)件，具有使相當(dāng)于經(jīng)過偏振分離膜后的第1偏振光的光束在第2棒狀部內(nèi)往返的鏡體，和使在第2棒狀部內(nèi)往返的光束從第1偏振光偏振為第2偏振光的相位元件。在該情況下，僅靠在第1及第2棒狀部的交界處和端部等處適當(dāng)配置偏振分離膜、鏡體、及相位元件，就能夠使光源光在第2棒狀部內(nèi)往返，能夠以簡單的構(gòu)成來謀求照明光的有效的均勻化。
在本發(fā)明的另一方式中，偏振變換裝置，具備將為無序偏振光的光源光分別分離成第1偏振光和第2偏振光的偏振分離膜，和使第2偏振光的偏振方向一致于第1偏振光的相位元件。在該情況下，能夠節(jié)省空間而使光源光成為單一偏振分量的光束。
本發(fā)明的第1種照明裝置，具備(a)第1偏振變換裝置，其將第1光源光變換成第1偏振光；(b)第1偏振分離構(gòu)件，其對來自第1偏振變換裝置的第1偏振光、和與第1偏振光不相同的第2偏振光通過反射及透射進(jìn)行分離；(c)第1偏振切換構(gòu)件，其對經(jīng)過了第1偏振分離構(gòu)件的第1偏振光進(jìn)行反射并將其偏振為第2偏振光；(d)第1導(dǎo)光部，其具有配置于第1偏振變換裝置及第1偏振分離構(gòu)件間的第1棒狀部，和配置于第1偏振分離構(gòu)件及第1偏振切換構(gòu)件間的第2棒狀部；(e)第2偏振變換裝置，其將第2光源光變換成第1偏振光；(f)第2偏振分離構(gòu)件，其接近于第1偏振切換構(gòu)件配置，并對來自第2偏振變換裝置的第1偏振光、和與第1偏振光不相同的第2偏振光通過反射及透射進(jìn)行分離；(g)第2偏振切換構(gòu)件，其對經(jīng)過第2偏振分離構(gòu)件的第1偏振光進(jìn)行反射并將其偏振為第2偏振光；(h)第2導(dǎo)光部，其具有配置于第2偏振變換裝置及第2偏振分離構(gòu)件間的第3棒狀部，和配置于第2偏振分離構(gòu)件及第2偏振切換構(gòu)件間的第4棒狀部；和(i)合成用的第5棒狀部，其配置于通過第1及第2偏振分離構(gòu)件所分離的第2偏振光的光路上。
在上述照明裝置中，能夠在第1棒狀部中使來自第1偏振變換裝置的第1偏振光傳播，在第2棒狀部中使經(jīng)過了第1偏振分離構(gòu)件的第1偏振光往返；進(jìn)而，能夠在第3棒狀部中使來自第2偏振變換裝置的第1偏振光傳播，在第4棒狀部中使經(jīng)過了第2偏振分離構(gòu)件的第1偏振光往返。而且，能夠在第5棒狀部中將被第1及第2偏振分離構(gòu)件分離出來的第2偏振光引導(dǎo)到外部。因而，能夠使包括第1及第2的導(dǎo)光部和第5棒狀部的導(dǎo)光單元收置于比較狹窄的空間內(nèi)，能夠提供節(jié)省空間且完成均勻化的小型的照明裝置。
本發(fā)明的投影機，具備(a)上述的任何一種照明裝置；(b)光調(diào)制裝置，其對來自照明裝置的照明光，相應(yīng)于圖像信息進(jìn)行調(diào)制；和(c)投影光學(xué)系統(tǒng)，其對以光調(diào)制裝置光所形成的像光進(jìn)行投影。
在上述的投影機中，因為采用具有上述的特征的照明裝置，所以通過節(jié)約空間且能夠完成均勻化的小型而簡單的結(jié)構(gòu)的照明裝置，能夠提供小型而廉價的投影機。
本發(fā)明的另一投影機，具備(a)分別產(chǎn)生各色光作為照明光的上述的任何一種各色用的照明裝置；(b)各色用的光調(diào)制裝置，其對來自各色用的照明裝置的各色光，相應(yīng)于圖像信息分別進(jìn)行調(diào)制；(c)光合成光學(xué)系統(tǒng)，其合成以各色用的光調(diào)制裝置分別調(diào)制過的各色的像光而射出；和(d)投影光學(xué)系統(tǒng)，其對經(jīng)過光合成光學(xué)系統(tǒng)合成后的像光進(jìn)行投影。
在上述的投影機中，因為采用具有上述的特征的照明裝置，所以通過節(jié)約空間且能夠達(dá)到均勻化的小型而簡單的結(jié)構(gòu)的各色用的照明裝置，能夠提供小型而廉價的投影機。


圖1是概念性地說明第1實施方式的投影機的框圖。
圖2是在圖1中所示的藍(lán)色光照明裝置的平面圖。
圖3是在圖1中所示的藍(lán)色光照明裝置的側(cè)面圖。
圖4是對第2實施方式的投影機的照明裝置部分進(jìn)行說明的圖。
圖5是對第3實施方式的投影機的照明裝置部分進(jìn)行說明的圖。
圖6是對第4實施方式的投影機進(jìn)行說明的圖。
符號說明10...投影機，20...照明部，21、23、25...各色光照明裝置，26a、26b、26c...第1偏振光濾光器，27...光源驅(qū)動裝置，30...光調(diào)制部，31、33、35...液晶顯示面板，36a、36b、36c...第2偏振光濾光器，37...十字分色棱鏡，38...元件驅(qū)動裝置，40...投影透鏡，51a、51b...藍(lán)色光用光源單元，53a、53b...綠色光用光源單元，55a、55b...紅色光用光源單元，61a、61b、63a、63b、65a、65b...偏振變換裝置，71a、71b、73a、73b、75a、75b...導(dǎo)光部，72a...第1棒狀部，72b...第2棒狀部，72d...偏振分離膜，72e...波長板，72f...反射鏡，78...合成棒狀部，80...控制裝置，SA...系統(tǒng)光軸具體實施方式
實施方式1圖1，是概念性地說明內(nèi)裝有本發(fā)明的照明裝置的第1實施方式的投影機的結(jié)構(gòu)的框圖。
該投影機10，具備照明部20，光調(diào)制部30，投影透鏡40，和控制裝置80。在此，照明部20，具有藍(lán)色光照明裝置21，綠色光照明裝置23，紅色光照明裝置25，和光源驅(qū)動裝置27。并且，光調(diào)制部30，具有為光調(diào)制裝置的3個液晶顯示面板31、33、35，為光合成光學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡37，和將驅(qū)動信號輸出到各液晶顯示面板31、33、35的元件驅(qū)動裝置38。
在上述的照明部20中，藍(lán)色光照明裝置21，具備一對藍(lán)色光用光源單元51a、51b，一對偏振變換裝置61a、61b，一對導(dǎo)光部71a、71b，和合成棒狀部78。在此，各藍(lán)色光用光源單元51a、51b，為射出藍(lán)色的光源光的藍(lán)色用的光源；各偏振變換裝置61a、61b，是用于將藍(lán)色的光源光變換成特定偏振分量的藍(lán)色用的偏振變換裝置；各導(dǎo)光部71a、71b及合成棒狀部78，為用于使藍(lán)色的光源光均勻化的藍(lán)色用的均勻化光學(xué)系統(tǒng)。
圖2，是在圖1中所示的藍(lán)色光照明裝置21的平面圖；圖3，是藍(lán)色光照明裝置21的側(cè)面圖。
藍(lán)色光照明裝置21之中，第1藍(lán)色光用光源單元51a，由將為被稱為固體光源或者半導(dǎo)體光源的發(fā)光元件的多個LED22f在電路基板22g上以適當(dāng)?shù)?維排列(例如矩陣狀排列)安裝而構(gòu)成，在各LED22f的正面具有分別地配置有光束整形用的透鏡元件的聚焦透鏡陣列22b。各LED22f，分別產(chǎn)生3原色之中的被包括在藍(lán)(B)的范疇中的藍(lán)色光。從LED22f取出的藍(lán)色光，即第1光源光LB，經(jīng)過聚焦透鏡陣列22b之后，入射到第1偏振變換裝置61a的入射端即入射口IPa。此時，來自各LED22f的藍(lán)色光，通過構(gòu)成聚焦透鏡陣列22b的各透鏡元件分別適當(dāng)發(fā)散并成為聚集于預(yù)定位置的橢圓或者矩形截面的光束。即，來自各LED22f的藍(lán)色光，作為整體聚集到設(shè)置于第1偏振變換裝置61a的矩形的入射口IPa，在重疊于該入射口IPa的狀態(tài)下分別無泄漏地入射。
第2藍(lán)色光用光源單元51b，與第1藍(lán)色光用光源單元51a僅配置不相同，具有相同的結(jié)構(gòu)。對其詳細(xì)的說明進(jìn)行省略，在第2藍(lán)色光用光源單元51b中，來自電路基板22g上的各LED22f的藍(lán)色光，通過聚焦透鏡陣列22b而分別聚焦，在設(shè)置于第2偏振變換裝置61b的矩形的入射口Ipb處，以重疊的狀態(tài)分別無泄漏地入射。
第1偏振變換裝置61a，在第1藍(lán)色光用光源單元51a的射出側(cè)對向于其而配置，使從入射口IPa入射的第1光源光LB的偏振方向一致。該第1偏振變換裝置61a，通過貼合直角三角形棱鏡和平行四邊形棱鏡而形成，具備被夾在兩棱鏡中的偏振分離膜62a，夾著平行四邊形棱鏡而形成于偏振分離膜62a的相反側(cè)的反射膜62b，和配置于該平行四邊形棱鏡的導(dǎo)光部71a側(cè)的波長板62d。
偏振分離膜62a和反射膜62b，為由通過蒸鍍而形成于各棱鏡的斜面上的電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的偏振分離構(gòu)件，對于系統(tǒng)光軸SA以45°傾斜的狀態(tài)而配置。前者的偏振分離膜62a，使來自第1藍(lán)色光用光源單元51a的為無序偏振光的藍(lán)色光之中的、特定方向的直線偏振光分量(例如P偏振光)進(jìn)行透射，并使正交于此的方向的直線偏振光分量(例如S偏振光)進(jìn)行反射，結(jié)果使正交的2種直線偏振光分量有效地進(jìn)行分離。并且，后者的反射膜62b，對被偏振分離膜62a反射后的一方的直線偏振光分量(在上述的情況下為S偏振光)進(jìn)行反射而使光路彎曲。該反射膜62b，也能夠置換成金屬膜的蒸鍍鏡。通過以上，通過偏振分離膜62a的第1直線偏振光分量(在上述的情況下為P偏振光)從設(shè)置于直角三角形棱鏡側(cè)的射出口OP1射出，被偏振分離膜62a和反射膜62b反射的第2直線偏振光分量(在上述的情況下為S偏振光)從設(shè)置于平行四邊形棱鏡側(cè)的射出口OP2射出。對向于射出口OP2而配置的波長板62d，為以1/2波長板所形成的相位元件，將被上述反射膜62b反射而從平行四邊形棱鏡沿系統(tǒng)光軸SA方向射出的第2直線偏振光分量(在上述的情況下為S偏振光)變換成正交于其的第1直線偏振光分量(即P偏振光)。結(jié)果，第1偏振變換裝置61a，能夠有效地將入射到入射口IPa的第1光源光LB僅變換成第1直線偏振光(在該情況下，為P偏振光)而使之從兩射出口OP1、OP2’射出。
第2偏振變換裝置61b，與第1偏振變換裝置61a僅配置不相同，因為具有相同的結(jié)構(gòu)，所以省略詳細(xì)的說明。第2偏振變換裝置61b，能夠有效地將入射到入射口IPb的第2光源光LB僅變換成第1直線偏振光(在該情況下，為P偏振光)而使之射出到第2導(dǎo)光部71b側(cè)。
第1導(dǎo)光部71a，為具備第1棒狀部72a，第2棒狀部72b，偏振分離膜72d，1/4波長板72e，和反射鏡72f的導(dǎo)光單元。第1棒狀部72a，為以玻璃材料、塑料材料等形成的棱柱狀的棒狀積分器。該第1棒狀部72a，具有對向于第1偏振變換裝置61a的射出口OP1、OP2’的入射口IP2，且其射出側(cè)的端面EF1，對于系統(tǒng)光軸SA成為45°傾斜的狀態(tài)。第2棒狀部72b，也為以玻璃材料、塑料材料等形成的棱柱狀的棒狀積分器。該第2棒狀部72b，具有對向于第1棒狀部72a的射出側(cè)的端面EF1的第1端面EF2，該端面EF2，對于系統(tǒng)光軸SA成為45°傾斜的狀態(tài)。該第2棒狀部72b，在第1端面EF2的相反側(cè)具有第2端面EF3，該第2端面EF3，對于系統(tǒng)光軸SA成為正交的狀態(tài)。
在第1棒狀部72a的端面EF1，和第2棒狀部72b的端面EF2之間，插入有偏振分離膜72d。偏振分離膜72d，使來自第1偏振變換裝置61a的第1直線偏振光分量(在上述的情況下為P偏振光)進(jìn)行透射，并使正交于其的方向的第2直線偏振光分量(在上述的情況下為S偏振光)進(jìn)行反射，結(jié)果使正交的2種直線偏振光分量有效地進(jìn)行分離。在第2棒狀部72b的端面EF3上，作為偏振變換構(gòu)件，粘貼1/4波長板72e和反射鏡72f，使透射偏振分離膜72d并傳播經(jīng)過第2棒狀部72b內(nèi)到達(dá)端面EF3的第1直線偏振光折返而返回到偏振分離膜72d。即，通過反射鏡72f，在第2棒狀部72b內(nèi)形成往返路徑。在該往返路徑中，因為設(shè)置著1/4波長板72e，所以入射到第2棒狀部72b的端面EF2的第1直線偏振光分量(在上述的情況下為P偏振光)，在端面EF3處折返而再次從端面EF3射出時成為第2直線偏振光分量(在上述的情況下為S偏振光)。在此，因為在第2棒狀部72b的端面EF2上形成有偏振分離膜72d，所以經(jīng)過第2棒狀部72b的返回光即第2直線偏振光分量(在上述的情況下為S偏振光)，被偏振分離膜72d反射，入射到合成棒狀部78。還有，1/4波長板72e，能夠不限于反射鏡72f的附近而配置于第2棒狀部72b內(nèi)的適當(dāng)部位。
第2導(dǎo)光部71b，與第1導(dǎo)光部71a僅配置不相同，因為具有相同的結(jié)構(gòu)，所以省略詳細(xì)的說明。第2導(dǎo)光部71b，作為導(dǎo)光單元，使來自第2偏振變換裝置61b的第1光源光LB，通過第1棒狀部72a在第2棒狀部72b往返，被是偏振分離構(gòu)件的偏振分離膜72d反射而入射到合成棒狀部78。
合成棒狀部78，為以玻璃材料、塑料材料等形成的棱柱狀的棒狀積分器。該合成棒狀部78，接近設(shè)置于第1及第2的導(dǎo)光部71a、71b的第1偏振分離膜72d而具有端面EF4，通過該端面EF4而接合于第2棒狀部72b。合成棒狀部78，在正交于第1及第2棒狀部72a、72b的方向延伸，能夠使被偏振分離膜72d反射的第2直線偏振光分量(在上述的情況下為S偏振光)作為第1照明光LB2從射出口OP4射出。
對藍(lán)色光照明裝置21中的光的作用進(jìn)行一下說明，由第1藍(lán)色光用光源單元51a產(chǎn)生的第1光源光LB，通過經(jīng)由第1偏振變換裝置61a而成為特定方向的直線偏振光，邊被第1導(dǎo)光部71a的內(nèi)側(cè)面全反射邊行進(jìn)。此時，第1光源光LB，若單程經(jīng)過第1棒狀部72a，往返經(jīng)過第2棒狀部72b，單程經(jīng)過合成棒狀部78則邊被均勻化邊傳播，并從射出口OP4作為對于原來正交的方向的直線偏振光而射出。另一方面，由第2藍(lán)色光用光源單元51b產(chǎn)生的第1光源光LB，通過經(jīng)由第2偏振變換裝置61b而成為特定方向的直線偏振光，邊被第2導(dǎo)光部71b的內(nèi)側(cè)面全反射邊行進(jìn)。此時，第1光源光LB，若單程經(jīng)過第1棒狀部72a，往返經(jīng)過第2棒狀部72b，單程經(jīng)過合成棒狀部78則邊被均勻化邊傳播，并從射出口OP4作為對于原來正交的方向的直線偏振光而射出。即，由第1及第2藍(lán)色光用光源單元51a、51b產(chǎn)生的第1光源光LB，都被變換成直線偏振光并被均勻化，從射出口OP4作為非常均勻的偏振光的第1照明光LB2而射出。
返回到圖1，綠色光照明裝置23，具備一對綠色光用光源單元53a、53b，一對偏振變換裝置63a、63b，一對導(dǎo)光部73a、73b，和合成棒狀部78。其中，綠色光用光源單元53a、53b，雖然具有與藍(lán)色光用光源單元51a、51b同樣的結(jié)構(gòu)，但是內(nèi)裝的LED分別產(chǎn)生3原色之中的被包括在綠(G)的范疇中的綠色光，并且由該綠色光構(gòu)成的第2光源光LG，經(jīng)過省略圖示的聚焦透鏡陣列而無泄漏地重疊入射到偏振變換裝置63a、63b的入射口IPa、IPb。各偏振變換裝置63a、63b，具有與圖2的偏振變換裝置61a同樣的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過該偏振變換裝置63a、63b的第2光源光LG，與偏振變換裝置61a、61b的情況同樣，通過偏振分離、光路彎曲、及偏振切換而有效地被變換成單一分量的直線偏振光，導(dǎo)入到導(dǎo)光部73a、73b進(jìn)而耦合到合成棒狀部78。經(jīng)過導(dǎo)光部73a、73b及合成棒狀部78的第2照明光LG2，通過利用了在棒內(nèi)面的反射的波面分割及重疊而無損耗地均勻化，通過對向配置于合成棒狀部78的射出口OP4的第1偏振光濾光器26b而入射到光調(diào)制部30之中的綠色光用的液晶顯示面板33上。由此，液晶顯示面板33上的被照射區(qū)域被綠色的偏振光均勻地照明。
紅色光照明裝置25，具備一對紅色光用光源單元55a、55b，一對偏振變換裝置65a、65b，一對導(dǎo)光部75a、75b，和合成棒狀部78。其中，紅色光用光源單元55a、55b，雖然具有與藍(lán)色光用光源單元51a、51b同樣的結(jié)構(gòu)，但是內(nèi)裝的LED分別產(chǎn)生3原色之中的被包括在紅(R)的范疇中的紅色光，并且由該紅色光構(gòu)成的第2光源光LR，經(jīng)過省略圖示的聚焦透鏡陣列而無泄漏地重疊入射到偏振變換裝置65a、65b的入射口IPa、IPb。各偏振變換裝置65a、65b，具有與圖2的偏振變換裝置61a同樣的結(jié)構(gòu)，經(jīng)過該偏振變換裝置65a、65b的第3光源光LR，與偏振變換裝置61a、61b的情況同樣，通過偏振分離、光路彎曲、及偏振切換而有效地被變換成單一分量的直線偏振光，導(dǎo)入到導(dǎo)光部75a、75b進(jìn)而耦合到合成棒狀部78。經(jīng)過導(dǎo)光部75a、75b及合成棒狀部78的第3照明光LR2，通過利用了在棒內(nèi)面的反射的波面分割及重疊而無損耗地被均勻化，通過對向配置于合成棒狀部78的射出口OP4的第1偏振光濾光器26c而入射到光調(diào)制部30之中的紅色光用的液晶顯示面板35上。由此，液晶顯示面板35上的被照射區(qū)域被紅色的偏振光均勻地照明。
各液晶顯示面板31、33、35，為光透射型的光調(diào)制裝置，通過相應(yīng)于從外部輸入的圖像信號對照明光的偏振方向以像素為單位進(jìn)行切換，對入射到各液晶顯示面板31、33、35的來自各色光照明裝置21、23、25的照明光分別進(jìn)行2維調(diào)制。在各液晶顯示面板31、33、35的入射側(cè)，對向于其入射面配置有第1偏振光濾光器26a、26b、26c，能夠通過提高了偏振度的偏振分量來照明各液晶顯示面板31、33、35。并且，在各液晶顯示面板31、33、35的出射側(cè)，對向于其射出面配置有第2偏振光濾光器36a、36b、36c，能夠僅取出通過了各液晶顯示面板31、33、35的正交于特定方向的方向的偏振分量。在此，第1偏振光濾光器26a、液晶顯示面板31、及第2偏振光濾光器36a，構(gòu)成藍(lán)色用的液晶光閥；第1偏振光濾光器26b、液晶顯示面板33、及第2偏振光濾光器36b，構(gòu)成綠色用的液晶光閥；第1偏振光濾光器26c、液晶顯示面板35、及第2偏振光濾光器36c，構(gòu)成紅色用的液晶光閥。即，分別入射到各液晶顯示面板31、33、35的來自各色光照明裝置21、23、25的照明光LB2、LG2、LR2，通過這些液晶顯示面板31、33、35分別被2維性地進(jìn)行強度調(diào)制。通過各液晶顯示面板31、33、35后的各色的像光，被作為光合成光學(xué)系統(tǒng)的十字分色棱鏡37合成，從其一個側(cè)面射出。從十字分色棱鏡37射出的合成光的像，入射到為投影光學(xué)系統(tǒng)的投影透鏡40而以適當(dāng)?shù)姆糯舐释队暗狡聊?未圖示)上。即，通過投影機10，對形成于各液晶顯示面板31、33、35的各色(藍(lán)色，綠色，及紅色)的圖像進(jìn)行合成后的圖像，作為活動畫面或靜止圖像被投影到屏幕上。
第2實施方式其次，參照圖4，對本發(fā)明的第2實施方式進(jìn)行說明。雖然本實施方式的投影機的基本構(gòu)成，與第1實施方式相同，但是照明裝置的構(gòu)成與第1實施方式不相同。
圖示的藍(lán)色光照明裝置21，具備藍(lán)色光用光源單元51a，偏振變換裝置61a，導(dǎo)光部171a，和合成棒狀部78。其中，導(dǎo)光部171a，具備第1棒狀部172a，第2棒狀部172b，一對棱鏡部172c，偏振分離膜72d，1/4波長板72e，和反射鏡72f。在設(shè)置于第1棒狀部172a的射出端側(cè)的一對棱鏡部172c之間，作為偏振分離構(gòu)件插入有對于系統(tǒng)光軸SA傾斜成45°的狀態(tài)的偏振分離膜72d。第2棒狀部172b，從偏振分離膜72d側(cè)在正交于第1棒狀部172a的方向上延伸。在第2棒狀部172b的端面上，粘貼有1/4波長板72e和反射鏡72f，使被偏振分離膜72d反射而在第2棒狀部172b內(nèi)進(jìn)行傳播的直線偏振光折返并將其變換成正交的直線偏振光而使其返回到偏振分離膜72d。即，導(dǎo)光部171a，使來自偏振變換裝置61a的第1光源光LB，通過第1棒狀部172a在第2棒狀部172b中往返，透射偏振分離膜72d而入射到合成棒狀部78。
還有，對由上述的藍(lán)色光用光源單元51a和偏振變換裝置61a和導(dǎo)光部171a構(gòu)成的均勻化光學(xué)系統(tǒng)，還設(shè)置具有與之同樣的功能的另一均勻化光學(xué)系統(tǒng)，與圖2的情況同樣地，也能夠以合成棒狀部78對來自這些均勻化光學(xué)系統(tǒng)51a、61a、171a的光束進(jìn)行耦合。
以上，雖然為藍(lán)色光照明裝置21的說明，但是圖1的綠色光照明裝置23和紅色光照明裝置25，也具有與圖4的藍(lán)色光照明裝置21同樣的結(jié)構(gòu)。
第3實施方式其次，參照圖5，對本發(fā)明的第3實施方式進(jìn)行說明。雖然本實施方式的投影機的基本構(gòu)成，與第1實施方式相同，但是照明裝置的構(gòu)成與第1實施方式不相同。
圖示的藍(lán)色光照明裝置21，具備藍(lán)色光用光源單元51a，偏振變換裝置61a，導(dǎo)光部271a，和合成棒狀部78。其中，導(dǎo)光部271a，具備第1棒狀部272a，第2棒狀部272b，第3棒狀部272c，偏振分離膜72d，1/4波長板72e、272e，和反射鏡72f、272f。在第1棒狀部272a和第2棒狀部272b之間，作為偏振分離構(gòu)件插入有對于系統(tǒng)光軸SA傾斜成45°的狀態(tài)的偏振分離膜72d。第3棒狀部272c，從偏振分離膜72d側(cè)在對于第1棒狀部272a、第2棒狀部272b正交的方向上延伸。在第2棒狀部272b的端面上，粘貼有1/4波長板72e和反射鏡72f，使透射偏振分離膜72d并在第2棒狀部272b內(nèi)進(jìn)行傳播的直線偏振光折返并將其變換成正交的直線偏振光而使其返回到偏振分離膜72d。并且，在第3棒狀部272c的端面上，粘貼有1/4波長板272e和反射鏡272f，使經(jīng)由第2棒狀部272b被偏振分離膜72d反射并在第3棒狀部272c內(nèi)進(jìn)行傳播的直線偏振光折返并將其變換成正交的直線偏振光而使其返回到偏振分離膜72d。如此地返回到偏振分離膜72d的直線偏振光，透射偏振分離膜72d而被引導(dǎo)到合成棒狀部78。
還有，對由上述的藍(lán)色光用光源單元51a和偏振變換裝置61a和導(dǎo)光部271a構(gòu)成的均勻化光學(xué)系統(tǒng)，還設(shè)置具有與之同樣的功能的另一均勻化光學(xué)系統(tǒng)，與圖2的情況同樣地，也能夠以合成棒狀部78對來自這些均勻化光學(xué)系統(tǒng)51a、61a、271a的光束進(jìn)行耦合。
以上，雖然為藍(lán)色光照明裝置21的說明，但是圖1的綠色光照明裝置23和紅色光照明裝置25，也具有與圖5的藍(lán)色光照明裝置21同樣的結(jié)構(gòu)。
第4實施方式其次，參照圖6對第4實施方式進(jìn)行說明。本實施方式的投影機，在圖1中所示的投影機10中，對第1實施方式的照明部20、光調(diào)制部30等進(jìn)行了適當(dāng)變更，成為所謂單板式的投影機。
該投影機310，具備照明部320，光調(diào)制部330，和投影透鏡40。在此，照明部320，具有產(chǎn)生大致白色的光源光的照明裝置321，和光源驅(qū)動裝置27。并且，光調(diào)制部330，具有為光調(diào)制裝置的液晶顯示面板331，和將驅(qū)動信號輸出到液晶顯示面板331上的元件驅(qū)動裝置38。
照明裝置321，具備一對白色光用光源單元351a、351b，一對偏振變換裝置61a、61b，一對導(dǎo)光部71a、71b，和合成棒狀部78。在此，白色光用光源單元351a、351b，為射出白色的光源光LW的光源；各偏振變換裝置61a、61b，是用于將光源光LW變換成特定的偏振分量的偏振變換裝置；導(dǎo)光部71a、71b及合成棒狀部78，為用于使光源光LW均勻化的均勻化光學(xué)系統(tǒng)。
白色光用光源單元351a、351b，除了關(guān)于波長的規(guī)格之外具有與圖2的藍(lán)色光用光源單元51a同樣的結(jié)構(gòu)。雖然省略詳細(xì)的說明，但是在各白色光用光源單元351a、351b中，來自LED的白色光，分別被聚焦透鏡陣列聚焦，對設(shè)置于各偏振變換裝置61a、61b的入射口IPa、IPb，以進(jìn)行了重疊的狀態(tài)分別無泄漏地進(jìn)行入射。對于偏振變換裝置61a、61b和導(dǎo)光部71a、71b，因為與圖1、圖2等所示的相同，故省略說明。
通過圖示的照明裝置321，由白色光用光源單元351a、351b產(chǎn)生的光源光LW，都被變換成直線偏振光并被均勻化，作為極其均勻的偏振光射出，對液晶顯示面板331的被照射區(qū)域進(jìn)行照明。通過液晶顯示面板331的像光，入射到為投影光學(xué)系統(tǒng)的投影透鏡40而以適當(dāng)?shù)姆糯舐时煌队暗狡聊?未圖示)上。即，通過本投影機310，形成于液晶顯示面板331的圖像，作為活動畫面或靜止圖像被投影到屏幕上。
雖然就以上實施方式對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但是本發(fā)明并不限定于上述實施方式。例如在上述實施方式中，雖然采用液晶顯示面板31、33、35進(jìn)行光調(diào)制，但是也能夠采用微鏡器件來代替液晶顯示面板31、33、35而進(jìn)行光調(diào)制。
并且，偏振變換裝置61a、61b、63a、63b、65a、65b也并不限定于例示，只要能夠從無序偏振光等得到直線偏振光，能夠采用各種各樣的結(jié)構(gòu)的偏振變換單元。
并且，對內(nèi)裝于導(dǎo)光部71a、71b等的偏振分離膜72d，并不限于電介質(zhì)多層膜，還能夠采用有機偏振膜或金屬線柵偏振器等。
并且，在第1實施方式中，照明部20，并不限于藍(lán)色光照明裝置21、綠色光照明裝置23、紅色光照明裝置25，能夠為采用了其他的波長的多于或等于2色的色光照明裝置，在各色光照明裝置中，作為對應(yīng)于上述的各色光用光源單元51a、51b、53a、53b、55a、55b等，通過采用使之適合于使用波長的元件，能夠得到預(yù)期的照明光。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，其特征在于，具備偏振變換裝置，其將光源光變換成第1偏振光；偏振分離構(gòu)件，其對來自前述偏振變換裝置的前述第1偏振光、和與前述第1偏振光不相同的第2偏振光，通過反射及透射將其分離；偏振切換構(gòu)件，其對經(jīng)過了前述偏振分離構(gòu)件的前述第1偏振光進(jìn)行反射，并將其偏振為前述第2偏振光；和導(dǎo)光單元，其具有第1棒狀部、第2棒狀部和第3棒狀部，該第1棒狀部配置于前述偏振變換裝置及前述偏振分離構(gòu)件間，該第2棒狀部配置于前述偏振分離構(gòu)件及偏振切換構(gòu)件間，該第3棒狀部配置于通過前述偏振分離構(gòu)件所分離的前述第2偏振光的光路上。
2.按照權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于前述偏振變換裝置和前述偏振切換構(gòu)件，夾著前述偏振分離構(gòu)件配置于直線上；前述第3棒狀部，從前述偏振分離構(gòu)件側(cè)，沿與配置于直線上的前述第1及第2棒狀部正交的方向延伸。
3.按照權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于前述偏振變換裝置和前述偏振切換構(gòu)件，夾著前述偏振分離構(gòu)件配置于正交的方向上；前述第3棒狀部，從前述偏振分離構(gòu)件側(cè)，沿前述第2棒狀部的延長方向延伸。
4.按照權(quán)利要求1～3中的任何一項所述的照明裝置，其特征在于前述偏振分離構(gòu)件，是相對前述第1棒狀部的延伸方向傾斜配置的偏振分離膜；前述偏振切換構(gòu)件，具有鏡體和相位元件，該鏡體，使下述光束在前述第2棒狀部內(nèi)往返，該相位元件，使在前述第2棒狀部內(nèi)往返的光束從前述第1偏振光偏振為前述第2偏振光，前述光束相當(dāng)于經(jīng)過了前述偏振分離膜的前述第1偏振光。
5.按照權(quán)利要求1～3中的任何一項所述的照明裝置，其特征在于前述偏振變換裝置，具備偏振分離膜和相位元件，該偏振分離膜將為無序偏振光的光源光分別分離成前述第1偏振光和前述第2偏振光，該相位元件使前述第2偏振光的偏振方向一致于前述第1偏振光。
6.一種照明裝置，其特征在于，具備第1偏振變換裝置，其將第1光源光變換成第1偏振光；第1偏振分離構(gòu)件，其對來自前述第1偏振變換裝置的前述第1偏振光、和與前述第1偏振光不相同的第2偏振光，通過反射及透射將其分離；第1偏振切換構(gòu)件，其對經(jīng)過了前述第1偏振分離構(gòu)件的前述第1偏振光進(jìn)行反射，并將其偏振為前述第2偏振光；第1導(dǎo)光部，其具有第1棒狀部和第2棒狀部，該第1棒狀部配置于前述第1偏振變換裝置及前述第1偏振分離構(gòu)件間，該第2棒狀部配置于前述第1偏振分離構(gòu)件及前述第1偏振切換構(gòu)件間；第2偏振變換裝置，其將第2光源光變換成第1偏振光；第2偏振分離構(gòu)件，其接近于前述第1偏振切換構(gòu)件而配置，并對來自前述第2偏振變換裝置的前述第1偏振光、和與前述第1偏振光不相同的第2偏振光，通過反射及透射將其分離；第2偏振切換構(gòu)件，其對經(jīng)過了前述第2偏振分離構(gòu)件的前述第1偏振光進(jìn)行反射，并將其偏振為前述第2偏振光；第2導(dǎo)光部，其具有第3棒狀部和第4棒狀部，該第3棒狀部配置于前述第2偏振變換裝置及前述第2偏振分離構(gòu)件間，該第4棒狀部配置于前述第2偏振分離構(gòu)件及前述第2偏振切換構(gòu)件間；和第5棒狀部，其配置于通過前述第1及第2偏振分離構(gòu)件所分離的前述第2偏振光的光路上。
7.一種投影機，其特征在于，具備權(quán)利要求1～6中的任何一項所述的照明裝置；光調(diào)制裝置，其對來自前述照明裝置的照明光，相應(yīng)于圖像信息進(jìn)行調(diào)制；和投影光學(xué)系統(tǒng)，其對由前述光調(diào)制裝置光所形成的像光進(jìn)行投影。
8.一種投影機，其特征在于，具備分別產(chǎn)生各色光作為照明光的權(quán)利要求1～6中的任何一項所述的各色用的照明裝置；各色用的光調(diào)制裝置，其對來自前述各色用的照明裝置的各色光，相應(yīng)于圖像信息分別進(jìn)行調(diào)制；光合成光學(xué)系統(tǒng)，其合成由前述各色用的光調(diào)制裝置分別所調(diào)制的各色的像光、將其射出；和投影光學(xué)系統(tǒng)，其對經(jīng)過前述光合成光學(xué)系統(tǒng)所合成的像光進(jìn)行投影。
全文摘要
本發(fā)明提供能夠照射出均勻性高的照明光的小型的照明裝置，以及采用了該照明裝置的投影機。由光源單元(51a、51b)產(chǎn)生的藍(lán)色的光源光，都被變換成直線偏振光并被均勻化，作為極其均勻的偏振光射出，對液晶顯示面板(31)的被照射區(qū)域進(jìn)行照明。同樣地由光源單元(53a、53b、55a、55b)產(chǎn)生的綠色及紅色的光源光，也都被變換成直線偏振光并被均勻化，作為極其均勻的偏振光射出，對液晶顯示面板(33、35)的被照射區(qū)域進(jìn)行照明。通過了液晶顯示面板(31、33、35)的像光，入射到為投影光學(xué)系統(tǒng)的投影透鏡(40)而以適當(dāng)?shù)姆糯舐时煌队暗狡聊簧稀?br> 文檔編號G03B21/00GK1892290SQ200610095748
公開日2007年1月10日 申請日期2006年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月4日
發(fā)明者古澤真, 橋本聰, 栗原徹, 新藤裕幸 申請人:精工愛普生株式會社