專利名稱：照明裝置及使用該裝置的投影型映像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001
本發(fā)明涉及照明裝置以及使用該照明裝置的投影型映像顯示裝置。
背景技術(shù)：
0002
作為顯示大畫面映像的裝置，公知的是將照明裝置的強光照射在 液晶面板上，使液晶面板上顯示的畫像放大投影在屏幕上的液晶投影 機等投影型映像顯示裝置。
0003
作為用于這種投影型映像顯示裝置的照明裝置，有專利文獻(xiàn)l中 的照明裝置。圖5是表示專利文獻(xiàn)1中已^Hf的照明裝置的說明圖， 其中光源燈省略而未示出(下同)。此照明裝置是使用多個低功耗的小 光源，從而得到更接近點光源的光源，因此，可使光的利用效率提高 而低功耗化。
0004
以下，簡單說明這樣的照明裝置。從并排配置的光源la、 lb沿同 一方向出射的略平行光通過凸透鏡101會聚而一次聚焦，然后通過準(zhǔn) 直透鏡102變?yōu)槠叫泄?，照射在積分透鏡71上。此時，從各光源la、 lb出射的光線照射在積分透鏡71的一半?yún)^(qū)i或，互不重疊。
0005
另外，作為另一例的是專利文獻(xiàn)2中公開的照明裝置。圖6是表 示專利文獻(xiàn)2中公開的照明裝置的說明圖。在具有凹面反射鏡，且出射略平行光的兩個光源la、 lb之間，設(shè)有光路改變部件111-113。各 光路改變部件111 ~ 113具有一個光源la用的分割反射面llla~ 113a 和另一光源lb用的分割反射面111b 113b。 一個光源la用的分割反 射面111a-113a互相平行地配置在不同的平面內(nèi)。另一光源lb用的 分割反射面111b-113b也同樣配置。由各分割反射面111a-113a、 lllb~ 113b形成的反射光互不重疊且無間隙，交替地分散照射在積分 透鏡71的光入射面上。另外，各光源la、 lb中心附近的光照射在積 分透鏡71的中心附近，外圍附近的光照射在外圍附近。
專利文獻(xiàn)l:特開2002-258212號公報(G02B 27/18, G03B 21/00) 專利文獻(xiàn)2:特開2001-21996號公報(G03B 21/14， G03B 21/00)

發(fā)明內(nèi)容
0006
但是，對于上述照明裝置，因為來自一個光源的略平行光僅照射 在積分透鏡的一半?yún)^(qū)域，所以一個光源因壽命等而停止發(fā)光(燈壞)時， 即便采用使每個透鏡部分都照射液晶面板的整個面而設(shè)計的積分透 鏡，也會產(chǎn)生亮度不勻，而不能充分發(fā)揮積分透鏡的作用。另外，在 來自各光源的略平行光未正確地照射在積分透鏡上的該區(qū)域時也會亮 度不勻，所以，分割反射面等的位置及角度等必須高精度調(diào)整。
0007
本發(fā)明是為了解決這一課題而提出，其目的在于提供一種能夠減 少亮度不勻，同時不需要高精度調(diào)整的照明裝置及使用其的投影型映 像顯示裝置。
0008
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明權(quán)利要求1的照明裝置(100)的特征在 于設(shè)有出射略平行光的多個光源(la、 lb);以及具有反射各光源出射 的略平行光的一半并透過剩余一半的光分離部件(3a、 3b)，同時使來自 各光源的光在同 一方向會聚，并照射在同 一照射面的整個區(qū)域內(nèi)的光路改變部件(2)。
0009
權(quán)利要求2的照明裝置(100)的特征在于具有如下結(jié)構(gòu)由兩個光 源(la、 lb)作為上述多個光源相向配置，并通過使對應(yīng)于各光源的光分 離部件(3a、 3b)的光分離面(31a、 31b)朝向上述照射面，并配置成由各 自的邊緣拼成的山形或谷形。
0010
權(quán)利要求3的照明裝置(100)的特征在于上述光分離部件由偏振 光分束器(3a、 3b)構(gòu)成，
0011
權(quán)利要求4的照明裝置(100)的特征在于設(shè)有 相向配置的、出射略平行光的第l、第2光源(la、 lb); 在上述第l、第2光源(la、 lb)之間保持傾斜且大致對稱地配置， 使從上述第1 、第2光源(la、 lb)分別出射的略平行光的P偏振光透過， 并使S偏振光在第1面?zhèn)?71側(cè))反射的第1、第2PBS(分束器)鍍層(31a、 31b);
將透過上述第1、第2PBS鍍層(31a、 31b)的P偏振光變換成S偏 振光的第l相差板(4);
將由上述第l相差板(4)變換，且在上述第2、第lPBS鍍層(31b, 31a)的第2面?zhèn)?5側(cè))反射的S偏振光變換成P偏振光，并反射的第2 相差板及反射鏡(5， 6);以及
被入射上述第1、第2PBS鍍層(31a、 31b)的第1面?zhèn)?71側(cè))上反 射的S偏振光和由上述第2相差板及反射鏡(5， 6)反射并從上述第2、 第1 PBS鍍層(31b, 31a)的第2面?zhèn)?5側(cè))透過第1面?zhèn)?71側(cè))的P偏 振光，然后出射光量大致均勻的平行光的積分透鏡(71)。
0012
權(quán)利要求5的照明裝置的特征在于設(shè)有
相向配置、出射略平行光的第1、第2光源(la、 lb);
6在上述第l、第2光源(la、 lb)之間配置，使從上述第l、第2光 源(la、 lb)分別出射的略平行光的P偏振光透過，并4吏S偏振光在第1 面?zhèn)?5側(cè))上反射的第1、第2PBS(分束器)鍍層(31a、 31b);
將透過上述第1、第2PBS鍍層(31a、 31b)的P偏振光變換成S偏 振光的第l相差板(4);
將上述第1、第2PBS鍍層(31a、 31b)的第1面?zhèn)?5側(cè))上反射的S 偏振光變換成P偏振光，并反射的第2相差板及反射4竟(5, 6);以及
被入射由上述第1相差板(4)變換并分別在上述第2、第1 PBS鍍 層(31b， 31a)的第2面?zhèn)?71側(cè))反射的S偏振光和由上述第2相差板及 反射鏡(5， 6)反射并從上述第1、第2PBS鍍層(31a、 31b)的第1面?zhèn)?(5側(cè))透過第2面?zhèn)?71側(cè))的P偏振光入射，然后出射光量大致均勻的 平行光的積分透鏡(71)。
0013
權(quán)利要求6的照明裝置，其特征在于在權(quán)利要求4或5中記栽 的照明裝置中，在上述第l、第2光源(la、 lb)之間保持傾斜，并大致 對稱地配置上述第l、第2PBS鍍層(31a、 31b)。
0014
權(quán)利要求7的投影型映像顯示裝置，其特征在于設(shè)有權(quán)利要求 1至權(quán)利要求6中任何一項記載的照明裝置(100);基于映像信號調(diào)制 從照明裝置(100)照射的光的光調(diào)制器件(76);以及將該光調(diào)制器件(76) 調(diào)制后的光進(jìn)行放大投影的投影鏡頭(81)。
0015
權(quán)利要求8的投影型映像顯示裝置，其特征在于具有如下結(jié)構(gòu) 使來自上述照明裝置的光分成3基色，分別導(dǎo)入各色光用的光調(diào)
制器件(76R、 76G、 76B),并將各色光用的光調(diào)制器件(76R、 76G、 76B)
調(diào)制后的光合成并^:影。
0016
本發(fā)明的照明裝置，即使在各光源的任何一個光源因壽命等而停
7于來自各光源的略平 行光分別照射在照射面的整個區(qū)域，因此，與傳統(tǒng)技術(shù)的分別僅照射 在一半?yún)^(qū)域的情況相比，不需要使照射范圍與該區(qū)域正確重合，所以 能夠省略高精度的調(diào)整，安裝簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)照明裝置的低成本化。
0017
另外，根據(jù)使用這種照明裝置而構(gòu)成的本發(fā)明的投影型映像顯示 裝置，通過將來自上述照明裝置的光分成3基色，分別導(dǎo)入各色光用 的光調(diào)制器件，并將各色光用的光調(diào)制器件調(diào)制后的光合成后投影， 從而不僅獲得上述效果，而且能夠減少顏色不勻。


0018
圖1是本發(fā)明的照明裝置的一實施例的要部結(jié)構(gòu)圖。 圖2是表示圖1的作用的說明圖。
圖3是表示本發(fā)明的照明裝置的另一實施例的結(jié)構(gòu)及作用的說明圖。
圖4是表示使用圖1、圖2的照明裝置的液晶投影機的一實施例 的結(jié)構(gòu)及作用的說明圖。
圖5是表示傳統(tǒng)的照明裝置之一例的說明圖。 圖6是表示傳統(tǒng)的照明裝置之另 一例的說明圖。 附圖標(biāo)記說明
0019
la、 lb 光源
2 光路改變部件
3a、 3b 偏振光分束器(PBS)
31a、 31b 光分離面
4 A/2相差板
5 X/4相差板
86 反射鏡
71 積分透4免
74、 77 分色鏡
75、 78、 79 全反射鏡 76R、 76G、 76B 液晶面板
80 分色棱鏡
81 投影鏡頭 100 照明裝置
具體實施例方式
0020
以下，參照附圖詳細(xì)地說明本發(fā)明的實施例。
0021
圖1是本發(fā)明的照明裝置的一實施例的要部結(jié)構(gòu)圖，圖2是表示 其作用的說明圖，與上述圖5、圖6相同的標(biāo)記表示的是同一或相當(dāng)部分。
0022
如圖1所示，本實施例的照明裝置IOO是將兩個光源la、 lb以相 對的狀態(tài)配置，并在兩個光源之間配置光路改變部件2而構(gòu)成。光路 改變部件2由作為對應(yīng)于各光源la、 lb的光分離部件的立方體形狀的 偏振光分束器(以下略為PBS)3a、 3b、 X/2相差板4、 X/4相差板5及反 射鏡6構(gòu)成。
0023
在本實施例中使對應(yīng)于各光源la、 lb的PBS 3a、 3b的光分離面 (PBS鍍層涂覆對于S偏振光、P偏振光，反射率按照入射角度而分 別不同的特性的薄膜)31a、 31b朝向積分透鏡71的光入射面(照射面)， 配置成拼合各自的邊緣而構(gòu)成的山形。在PBS3a、 3b之間配置A72相 差板4，同時在與PBS3a、 3b的與積分透鏡71相對一側(cè)的面上，在 其內(nèi)側(cè)配置V4相差板5，在其外側(cè)配置反射鏡6，并將其反射面朝內(nèi)側(cè)配置。
0024
如圖2所示，在以上的結(jié)構(gòu)中，從一個光源la出射的略平行光首 先入射到PBS 3a，入射的略平行光中的S偏振光分量從PBS 3a的光 分離面31a上反射，而P偏振光分量透過PBS3a。然后，反射的S偏 振光分量照射在積分透鏡71的光入射面的一半?yún)^(qū)域。另外，透過的P 偏振光分量由A/2相差板4調(diào)制成S偏振光后，在另一 PBS 3b的光分 離面31b上被反射，并由A/4相差板5及反射鏡6再調(diào)制成P偏振光， 并向與上述S偏振光分量相同的方向反射，然后通過PBS3b，與S偏 振光分量并排地照射在積分透鏡71的光入射面的剩余一半?yún)^(qū)域上。
0025
另外，從另一光源lb出射的略平行光首先入射到PBS 3b，入射 的略平行光中的S偏振光分量從PBS 3b的光分離面31b上反射，而P 偏振光分量透過PBS3b。然后，反射的S偏振光分量照射在積分透鏡 71的光入射面的一半?yún)^(qū)域。另外，透過的P偏振光分量由A72相差板 4調(diào)制成S偏振光后，在另一PBS3a的光分離面31a上^^Jt，由X/4 相差板5及反射鏡6再調(diào)制成P偏振光，同時沿與上述S偏振光分量 同一方向反射，然后，通過PBS3a,與S偏振光分量并排地照射在積 分透鏡71的光入射面的剩余一半?yún)^(qū)域上。
0026
如此，根據(jù)本實施例的照明裝置100，來自各光源la、 lb的略平 行光可分別照射在積分透鏡71的整個區(qū)域。所以，即使在光源la、 lb的任何一個光源因壽命等而停止發(fā)光(燈壞)，而另一光源單獨發(fā)亮， 也能夠充分發(fā)揮積分透鏡71的作用而降低亮度不勻。另外，如上述傳 統(tǒng)技術(shù)(專利文獻(xiàn)2)那樣，不必使分離后的略平行光與積分透鏡71的 區(qū)域正確地重合，所以能夠省略高精度的調(diào)整，部件的安裝簡單。
0027
另外，作為多個光源，使兩個光源la、 lb相向而配置，使對應(yīng)于各光源la、 lb的偏振光分束器3a、 3b的光分離面31a、 31b朝向積分 透鏡71的光入射面(照射面)，并拼合各自的邊緣而配置成山形，因此 能夠廉價地制作光路改變部件2，實現(xiàn)照明裝置的低成本化。
0028
另外，由于光分離部件由偏振光分束器3a、 3b構(gòu)成，各光源la、 lb出射的略平行光^L分離為S偏振光分量和P偏振光分量，使其中一 個反射，而另一個透過，從而能夠筒單地實現(xiàn)使各光源la、 lb出射的 略平行光的一半反射，而使剩余一半透過的結(jié)構(gòu)。
0029
再有，在上述實施例中是使各PBS3a、 3b的光分離面31a朝向組 合透鏡71組合成山形而構(gòu)成，但如圖3所示，也可使光分離面31a、 31b組合成谷形而構(gòu)成。其它結(jié)構(gòu)與上述實施例相同。
0030
如圖3所示，在這樣的結(jié)構(gòu)中，從一個光源la出射的略平行光首 先入射到PBS 3a，入射的略平行光中的S偏振光分量也會從PBS 3a 的光分離面31a反射，而P偏振光分量也會透過PBS3a。然后，透過 的P偏振光分量由相差板4調(diào)制成S偏振光后，在另一 PBS 3b的 光分離面31b上^皮反射，照射在積分透鏡71的光入射面的一半?yún)^(qū)域。 另外，反射的S偏振光分量由X/4相差板5和反射鏡6調(diào)制成P偏振 光，同時沿與上述S偏振光分量同一方向反射，然后通過PBS3a,與 S偏振光分量并排地照射在積分透鏡71的光入射面的剩余一半?yún)^(qū)域 上。
0031
另外，從另一光源lb出射的略平行光首先入射到PBS 3b,入射 的略平行光中的S偏振光分量從PBS 3b的光分離面31b反射，而P 偏振光分量透過PBS 3b。然后，透過的P偏振光分量由A72相差板4 調(diào)制成S偏振光后，在另一PBS3a的光分離面31a上凈皮反射，照射在 積分透鏡71的光入射面的一半?yún)^(qū)域。另外，反射的S偏振光分量由A/4相差板5和反射鏡6調(diào)制成P偏振光，同時沿與上述S偏振光分量同 一方向反射，然后通過PBS3b,與S偏振光分量并排地照射在積分透 鏡71的光入射面的剩余一半?yún)^(qū)域上。
0032
所以，采用這種結(jié)構(gòu)，來自各光源la、 lb的略平行光也能夠分別 照射在積分透鏡71的整個區(qū)域，因此，可獲得與上述實施例相同的作 用與效果。
0033
再有，在上述各實施例中使用立方體形狀的PBS3a、 3b,但也能 用平板狀的PBS同樣地構(gòu)成。
0034
圖4表示使用上述圖1、圖2的照明裝置的液晶投影機的一實施例。
0035
圖4中，從照明裝置100出射的白色光照射在積分透鏡71上，通 過積分透鏡71的光到達(dá)偏振光變換裝置72。積分透鏡71由一對透鏡 群構(gòu)成，設(shè)計成使每個透鏡部分照射在后述的液晶面板的整個面上， 使照明裝置100出射的光中存在的部分亮度不勻平均化，降低畫面中 央與外圍部的光量差。而且，如上所述，照明裝置100自身具有降低 亮度不勻的作用，因此，通過與積分透鏡71的相乘效果，能夠?qū)崿F(xiàn)亮 度不勻的進(jìn)一步降低。
0036
經(jīng)偏振光變換裝置72變換成單一偏振光的光，透過聚光透鏡73, 導(dǎo)向第1分色鏡74。第1分色鏡74透過紅色波長區(qū)域的光R，反射青 色(綠色+藍(lán)色)波長區(qū)域的光。透過第l分色鏡74后的紅色波長區(qū)域 的光由全反射鏡75反射，導(dǎo)向紅光用透過型液晶面板76R而透過，從 而4皮光調(diào)制。
0037
另一方面，由第l分色鏡74反射的青色波長區(qū)域的光，被導(dǎo)入第
122分色鏡77。第2分色鏡77透過藍(lán)色波長區(qū)域的光B,反射綠色波長 區(qū)域的光G。由第2分色鏡77反射的綠色波長區(qū)域的光G被導(dǎo)入綠光 用透過型液晶面板76G而透過，從而被光調(diào)制。
0038
另外，透過第2分色鏡77的藍(lán)色波長區(qū)域的光B，經(jīng)過全反射鏡 78、 79并導(dǎo)入藍(lán)光用透過型液晶面斧反76B而透過，^^人而一皮光調(diào)制。
0039
經(jīng)過各液晶面板76R、 76G、 76B而得到的調(diào)制光(各色映像光)， 由分色棱鏡80合成為彩色映像光。此彩色映像光由投影鏡頭81放大 并投影，在屏幕(未圖示)上顯示。
0040
在此液晶投影機中，來自照明裝置100的各光源la、 lb的略平行 光也分別照射在積分透鏡71上的整個區(qū)域，所以，即使在光源la、 lb的任何一個光源因壽命等而停止發(fā)光(燈壞)而另一光源單獨亮燈， 也能充分發(fā)揮積分透鏡71的作用，可減少亮度不勻及顏色不勻。另夕卜， 不再需要如上述傳統(tǒng)技術(shù)(專利文獻(xiàn)2)那樣，使分離后的略平行光與積 分透鏡71的區(qū)域正確地重合，因此能夠省略高精度的調(diào)整，并使得部
件安裝簡單。
0041
再有，在上述各實施例中說明了配置兩個光源la、 lb作為多個光 源的情況，但如果以具備例如上述兩個光源la、 lb的照明裝置100作 為一個光源，將它們組合，與上述同樣地構(gòu)成，就能夠增加光源的數(shù)量。
0042
另外，上述實施例中描述的投影型映像顯示裝置是用液晶面板作 為光調(diào)制器件的液晶投影機，但本發(fā)明也適用于具有其它映像光生成 系統(tǒng)的投影型映像顯示裝置。例如，也能將本發(fā)明用于DLP(Digital Light Processing; Texas Instruments (TI)公司的注冊商標(biāo))方式的投影 機中。
權(quán)利要求
1. 一種照明裝置，其特征在于設(shè)有出射略平行光的多個光源和反射各光源出射的略平行光的一半并透過剩余一半的光分離部件，同時設(shè)有使來自各光源的光在同一方向聚齊并照射到同一照射面的整個區(qū)域內(nèi)的光路改變部件。
2. 如權(quán)利要求l所述的照明裝置，其特征在于具有如下結(jié)構(gòu) 由兩個光源作為所述多個光源相向而配置，使對應(yīng)于各光源的光分離部件的光分離面朝向所述照射面，并配置成由各自的邊緣拼合成 的山形或谷形。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的照明裝置，其特征在于 所述光分離部件由偏振光分束器構(gòu)成。
4. 一種照明裝置，其特征在于設(shè)有 出射略平行光的相向配置的第1、第2光源；在所述第1、第2光源之間傾斜且大致對稱地配置的、使分別從 所述第1、第2光源出射的略平行光的P偏振光透過并使S偏振光在 其第1面?zhèn)确瓷涞牡?、第2PBS(分束器)鍍層；將透過所述第1 、第2 PBS鍍層的P偏振光變換成S偏振光的第1 相差板；將經(jīng)所述第l相差板變換的、在所述第2、第1 PBS鍍層的第2面 側(cè)反射的S偏振光變換成P偏振光并反射的第2相差板及反射鏡；以 及積分透鏡，被入射在所述第1、第2PBS鍍層的第1面?zhèn)确瓷涞腟 偏振光和由所述第2相差板及反射鏡反射并從所述第2、第1 PBS鍍 層的第2面?zhèn)韧高^第1面?zhèn)鹊腜偏振光，然后出射光量大致均勻的平 行光。
5. —種照明裝置，其特征在于設(shè)有 出射略平行光的相向配置的第1、第2光源；在所述第1、第2光源之間傾斜且大致對稱地配置的、使分別從 所述第1、第2光源出射的略平行光的P偏振光透過并使S偏振光在 其第1面?zhèn)确瓷涞牡?、第2PBS(分束器)鍍層；將透過所述第1 、第2 PBS鍍層的P偏振光變換成S偏振光的第1 相差板；將在所述第1、第2 PBS鍍層的第1面?zhèn)确瓷涞腟偏振光變換成P 偏振光并反射的第2相差板及反射鏡；以及積分透鏡，被入射由所述第1相差板變換并分別由所述第2、第1 PBS鍍層的第2面?zhèn)确瓷涞腟偏振光和由所述第2相差板及反射鏡反 射并從所述第1、第2PBS鍍層的第1面?zhèn)韧高^第2面?zhèn)鹊腜偏振光， 然后出射光量大致均勻的平行光。
6. 如權(quán)利要求4或5所述的照明裝置，其特征在于所述第1、第2PBS鍍層在所述第1、第2光源之間大致對稱地配置。
7. —種^:影型映像顯示裝置，其特征在于設(shè)有權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中任何一項記載的照明裝置；基于映像 信號來調(diào)制由該照明裝置照射的光的光調(diào)制器件；以及將經(jīng)該光調(diào)制 器件調(diào)制的光放大投影的投影鏡頭。
8. 如權(quán)利要求7所述的投影型映像顯示裝置，其特征在于具有如 下結(jié)構(gòu)將來自所述照明裝置的光分成3基色而分別導(dǎo)入各色光用的光調(diào) 制器件，并將經(jīng)各色光用的光調(diào)制器件調(diào)制的光合成并投影。
全文摘要
提供一種能夠減少亮度不勻且不需要高精度調(diào)整的照明裝置及使用該照明裝置的投影型映像顯示裝置，其中設(shè)有出射略平行光的多個光源1a、1b以及反射各光源1a、1b出射的略平行光的一半并透過剩余的一半的光分離部件(偏振光分束器3a、3b)，同時設(shè)有使來自各光源1a、1b的光在同一方向聚齊并照射在同一照射面(積分透鏡71的光入射面)的整個區(qū)域上的光路改變部件2。
文檔編號G02B27/18GK101454718SQ20078001940
公開日2009年6月10日 申請日期2007年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月31日
發(fā)明者石井孝治 申請人:三洋電機株式會社