專利名稱：投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用液晶光閥或其它的光調(diào)制裝置投射圖像的投影機(jī)。
背景技術(shù)：
作為以往的投影機(jī)，有用凹面鏡聚光來自光源的白色光使其入射到棒狀積分器(ロシドインテグレ一タ)的一端，使來自該棒狀積分器的另一端的射出光經(jīng)由透鏡入射到3塊1組的分色鏡，以3個(gè)不同的入射角照明單一的液晶面板的方式(參照專利文獻(xiàn)1等)。
另外，作為別的投影機(jī)，有與方柱狀的導(dǎo)光體一側(cè)相對(duì)地配置光源陣列，同時(shí)與該導(dǎo)光體的另一端相對(duì)地配置液晶面板，使來自光源陣列的光源光直接入射到導(dǎo)光體的一端，使來自導(dǎo)光體另一端的照明光直接入射到液晶面板的方式(參照專利文獻(xiàn)2)。
特開2002-323670號(hào)公報(bào)[專利文獻(xiàn)2]特開2000-112031號(hào)公報(bào)的圖6、7但是，在前者的投影機(jī)中，因?yàn)槭箒碜园魻罘e分器的射出光經(jīng)由透鏡入射到液晶面板，所以暫時(shí)被勻化的照明光因透鏡的成像精度等原因再次被不均勻化。另外，因?yàn)閬碜园魻罘e分器的射出光一部分還泄露到液晶面板外，所以產(chǎn)生照明光的浪費(fèi)。
另外，在后者的投影機(jī)中，因?yàn)槭箒碜怨庠搓嚵械墓庠垂庵苯尤肷涞綄?dǎo)光體一端，所以當(dāng)光源陣列的尺寸超過導(dǎo)光體斷面尺寸時(shí)，產(chǎn)生光源光的浪費(fèi)。即，當(dāng)單位光源的尺寸大時(shí)，因?yàn)檠b入到光源陣列中困難，所以光源的尺寸任意性下降，不能確保充分的光量。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的在于提供一種可以用均勻的照明光照明液晶面板，而且在照明時(shí)沒有照明光損失的投影機(jī)。
另外，本發(fā)明的目的在于提供一種可以用來自各種尺寸光源的照明光以充分的光量照明液晶面板的投影機(jī)。
為了解決上述問題，本發(fā)明的第1投影機(jī)包含(a)聚光來自光源的光源光使其入射到規(guī)定位置的光源光學(xué)系統(tǒng)；(b)具有被配置在規(guī)定位置上的輸入端并且將入射到該入射端的光源光均勻化并作為照明光從射出端射出的棒狀積分器；(c)具有和棒狀積分器的射出端大致相同的形狀以及大致相同的尺寸的有效像素區(qū)域并且將該有效像素區(qū)域相對(duì)射出端配置的光透過型的光調(diào)制裝置。進(jìn)而，這種情況下的“棒狀積分器”并不限于實(shí)心的棒，而設(shè)為包含由中空的棒構(gòu)成的積分器。另外，所謂“大致相同的形狀以及大致相同的尺寸”意味著棒狀積分器的射出端和光調(diào)制裝置的有效像素區(qū)域在形狀上大致一致的狀態(tài)，但為了全部地照明光調(diào)制裝置的有效像素區(qū)域，希望上述射出端的形狀和有效像素區(qū)域的形狀大致相同，射出端的尺寸比有效像素區(qū)域的尺寸稍大。
在上述投影機(jī)中，因?yàn)橛霉庠垂鈱W(xué)系統(tǒng)聚光來自光源的光源光，使其入射到與棒狀積分器的入射端對(duì)應(yīng)的規(guī)定位置上，所以可以與光源的尺寸和個(gè)數(shù)等沒有關(guān)系地使足夠亮度的光源光沒有損失地入射到棒狀積分器的入射端，在棒狀積分器內(nèi)傳輸。另外，在上述投影機(jī)中，因?yàn)楣馔高^型的光調(diào)制裝置的有效像素區(qū)域是和棒狀積分器的射出端大致相同的形狀以及大致相同的尺寸，相對(duì)射出端配置，所以可以使來自棒狀積分器的射出端的均勻的照明光沒有損失并且不會(huì)損害均勻性地入射到光調(diào)制裝置的有效像素區(qū)域。因而，可以用具有充分亮度以及均勻性的照明光沒有損失地照明光調(diào)制裝置，可以投射高亮度的圖像。
另外，在本發(fā)明的具體形態(tài)中，光源光學(xué)系統(tǒng)聚光來自多個(gè)光源的光源光使其分別入射到入射端。這種情況下，由于沒有損失地把來自多個(gè)光源的光源光導(dǎo)入棒狀積分器，因而可以投射更高亮度的圖像。
另外，在本發(fā)明的另一具體形態(tài)中，多個(gè)光源是排列有多個(gè)固體光源的光源，另外，光源光學(xué)系統(tǒng)包含具有與多個(gè)光源的排列對(duì)應(yīng)地排列的透鏡要素的透鏡陣列。這種情況下，不僅可以通過固定光源的集成實(shí)現(xiàn)光源的小型化以及高效率，而且可以提高光源的控制性以及使用性。作為固體光源例如可以使用發(fā)光二極管。
另外，在本發(fā)明的再一具體形態(tài)中，棒狀積分器的射出端是矩形。這種情況下，可以均勻并且高效率地照明矩形的有效像素區(qū)域。
進(jìn)而，棒狀積分器通過被設(shè)定為與來自光源光學(xué)系統(tǒng)的光射出特性相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度，可以在照明分布不均勻性極小的狀態(tài)下進(jìn)行照明。
另外，棒狀積分器通過具有變換光源光的光路的光路變換部件，可以進(jìn)行光路方向的調(diào)整。
另外，在本發(fā)明的再一具體形態(tài)中，進(jìn)一步具備投射由光調(diào)制裝置調(diào)制后的圖像光的投射光學(xué)系統(tǒng)。這種情況下，可以經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)把由光調(diào)制裝置形成的像投射到屏幕等上。
另外，在本發(fā)明的再一具體形態(tài)中，進(jìn)一步具備使光調(diào)制裝置根據(jù)圖像信號(hào)動(dòng)作的元件驅(qū)動(dòng)裝置；控制元件驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作的控制裝置。由此，可以進(jìn)行投影時(shí)的圖像的處理和修正。
另外，在本發(fā)明的再一具體形態(tài)中，進(jìn)一步具備反射經(jīng)由投影光學(xué)系統(tǒng)射出的圖像光的反射部件；投影被反射的圖像光的屏幕。這種情況下，是通過背面投射顯示圖像的所謂的背投投影機(jī)。
另外，本發(fā)明的第2投影機(jī)包含(a)分別聚光來自各顏色光源的各顏色光源光并使其入射到為每個(gè)顏色設(shè)置的規(guī)定位置的各顏色的光源光學(xué)系統(tǒng)；(b)具有分別配置在每個(gè)顏色的規(guī)定位置上的各顏色的入射端、并且分別獨(dú)立地對(duì)入射到該各顏色的入射端的各顏色的光源光進(jìn)行均勻化并作為照明光從射出端分別獨(dú)立地射出的各顏色的棒狀積分器；(c)分別具有和各顏色的棒狀積分器的射出端大致相同形狀以及大致相同尺寸的有效像素區(qū)域并且把該有效像素區(qū)域相對(duì)于各顏色的射出端分別配置的各顏色的光透過型的光調(diào)制裝置；(d)合成由各顏色的光調(diào)制裝置分別調(diào)制的各顏色的圖像光并射出的光合成光學(xué)系統(tǒng)；(e)投射經(jīng)由光合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光的投射光學(xué)系統(tǒng)。
在上述投影機(jī)中，因?yàn)橛霉庠垂鈱W(xué)系統(tǒng)分別聚光來自各顏色的光源的各顏色的光源光，分別使其入射到與各顏色的棒狀積分器的入射端對(duì)應(yīng)的規(guī)定位置上，所以可以與光源的尺寸和個(gè)數(shù)等沒有關(guān)系地使充分亮度的光源光沒有損失地入射到各顏色的棒狀積分器的入射端。另外，在上述投影機(jī)中，因?yàn)楦黝伾墓庹{(diào)制裝置的有效像素區(qū)域被形成為和各顏色的棒狀積分器的射出端大致相同形狀以及大致相同尺寸，并相對(duì)于這些射出端分別配置，所以可以使來自各顏色的棒狀積分器的射出端的均勻的各顏色的照射光沒有損失且不會(huì)損害均勻性地分別入射到各顏色的光調(diào)制裝置的有效像素區(qū)域。因而，可以用具有充分亮度以及均勻性的照明光沒有損失地照明各顏色的光調(diào)制裝置，通過經(jīng)由光合成光學(xué)系統(tǒng)以及投射光學(xué)系統(tǒng)，可以適宜地投射高亮度的彩色圖像。
另外，在本發(fā)明的具體形態(tài)中，各顏色的光源分別具有多個(gè)發(fā)光部件，各顏色的光源光學(xué)系統(tǒng)分別對(duì)來自多個(gè)發(fā)光部件的光源光聚光并使其入射到入射端。由此，可以增加光源光的光量。作為更具體的一形態(tài)，例如各顏色的光源中的至少1個(gè)顏色的光源具有和其他顏色的光源不同的個(gè)數(shù)的發(fā)光部件。這種情況下，可以對(duì)每種顏色適宜地調(diào)整作為發(fā)光源的發(fā)光部件的個(gè)數(shù)，可以取得光量的平衡。
進(jìn)而，各顏色的光源光學(xué)系統(tǒng)分別包含透鏡陣列，透鏡陣列由于包含根據(jù)多個(gè)發(fā)光部件的個(gè)數(shù)以及配置排列的透鏡要素，因而不僅可以實(shí)現(xiàn)各顏色的光源的小型化以及高效率化，而且可以對(duì)每個(gè)顏色的光源提高光源的控制性和使用性。
另外，在本發(fā)明的再一具體形態(tài)中，各顏色的棒狀積分器中至少1個(gè)具有和其他棒狀積分器不同的長(zhǎng)度。由此，可以分別獨(dú)立調(diào)整各顏色的照度分布。作為更具體的一形態(tài)，例如該長(zhǎng)度根據(jù)來自各顏色的光源光學(xué)系統(tǒng)的各顏色的光射出特性進(jìn)行設(shè)定。這種情況下，可以照明各光調(diào)制裝置使得各顏色的照度分布的不均勻性成為最小。進(jìn)一步作為具體的一形態(tài)，該各顏色的棒狀積分器具有根據(jù)各顏色的光射出特性和在各顏色光源之間的亮度平衡而設(shè)定的固有長(zhǎng)度。這種情況下，可以進(jìn)行既得到各顏色的照度分布的均勻性又得到各顏色間的亮度平衡的均勻性的照明。
另外，在本發(fā)明的再一具體形態(tài)中，各顏色的棒狀積分器中至少1個(gè)具有和其他棒狀積分器不同的形狀。由此，對(duì)于每個(gè)顏色可以把照明光設(shè)定為適宜的光。作為更具體的一形態(tài)，例如在該各顏色的棒狀積分器中的至少1個(gè)具有變換各顏色的光源光的光路的光路變換部件。這種情況下，在各顏色的棒狀積分器的任意一個(gè)中，由該光路變換部件變更光路的方向，還可以進(jìn)行光路的距離調(diào)整，可以提高把光學(xué)系統(tǒng)收納在機(jī)殼中的自由度。
另外，在本發(fā)明的另一具體形態(tài)中，進(jìn)一步具備反射經(jīng)由投射光學(xué)系統(tǒng)射出的圖像光的反射部件；投影被反射的上述圖像光的屏幕。這種情況下，是由背面投射顯示圖像的所謂的背投投影機(jī)。


圖1是概念性說明實(shí)施方式1的投影機(jī)的構(gòu)造的方框圖。
圖2(a)、(b)是投影機(jī)的主體部分的平面圖以及側(cè)面圖。
圖3(a)、(b)是投影機(jī)的平面圖以及側(cè)面圖。
圖4是液晶光閥的正面圖。
圖5是說明液晶光閥和棒狀積分器的配置關(guān)系的圖。
圖6(a)、(b)是說明實(shí)施方式2的投影機(jī)的圖。
圖7是說明實(shí)施方式3的圖。
圖8是展示實(shí)施方式4的投影機(jī)的構(gòu)造的圖。
圖9(a)、(b)是展示光源單元的構(gòu)造的平面圖。
符號(hào)說明10…投影機(jī)、20…照明裝置、21…B光照明裝置、23…G光照明裝置、25…R光照明裝置、21a…B光用光源單元、23a…G光用光源單元、25a…R光用光源單元、21b，23b，25b…聚光透鏡陣列、21c，23c，25c…棒狀積分器、21f，23，25f…LED、26a，26b，26c…第1偏振濾光器、27…光源驅(qū)動(dòng)裝置、30…光調(diào)制裝置、31，33，35…液晶光閥、31a…主體部分、31b…框體、31f…有效像素區(qū)域、36a，36b，36c…第2偏振濾光器、37…交叉分色棱鏡、38…元件驅(qū)動(dòng)裝置、40…投射透鏡、50…控制裝置具體實(shí)施方式
[實(shí)施方式1]圖1是概念性地說明本發(fā)明的實(shí)施方式1的投影機(jī)的構(gòu)造的方框圖。該投影機(jī)10包含照明裝置20、光調(diào)制裝置30、投影透鏡40、控制裝置50。在此，照明裝置20具有B光照明裝置21、G光照明裝置23、R光照明裝置25、光源驅(qū)動(dòng)裝置27。另外，光調(diào)制裝置30包含根據(jù)圖像信息進(jìn)行照明光的調(diào)制的3個(gè)液晶光閥31、33、35；作為光合成光學(xué)系統(tǒng)的交叉分色棱鏡37；向各液晶光閥31、33、35輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的元件驅(qū)動(dòng)裝置38。
圖2(a)是展示把圖1所示的投影機(jī)10組裝到機(jī)箱61上狀態(tài)的平面圖，圖2(b)是其側(cè)面圖。各顏色光的照明裝置21、23、25和液晶光閥31、33、35被固定在機(jī)箱61中的適宜位置上，投射透鏡40被固定為埋入機(jī)箱61的一側(cè)面中。另外，圖1所示的光源驅(qū)動(dòng)裝置27、元件驅(qū)動(dòng)裝置38，以及控制裝置50被安裝在與機(jī)箱61的上面相對(duì)設(shè)置的電路基板62上。進(jìn)而，圖3(a)是說明圖1所示的投影機(jī)10的外觀的平面圖，圖3(b)是其側(cè)面圖。從圖中可以看出，投影機(jī)10是把圖2(a)以及(b)所示的機(jī)箱61以及電路基板62收納在適當(dāng)?shù)臍んw63中的結(jié)構(gòu)。
返回圖1，B光照明裝置21包含B光用光源單元21a、棒狀積分器21c。其中，B光用光源單元21a由把被稱為固體光源的多個(gè)LED21f以適宜的2維排列(例如矩陣狀排列)安裝在電路基板21g上的方式構(gòu)成，在各LED21f的正面具有獨(dú)立地配置光束整形用的透鏡元件的聚光透鏡陣列21b。各LED21f是尺寸被標(biāo)準(zhǔn)化(規(guī)格化)的制成產(chǎn)品，分別發(fā)出包含在3原色中藍(lán)色(B)范疇中的B光。從LED21f取出的B光，即第1光源光LB經(jīng)過聚光透鏡陣列21b后，入射到作為光均勻化裝置的棒狀積分器21c的入射端，即入射端口IP。此時(shí)，來自各LED21f的B光由構(gòu)成聚光透鏡陣列21b的各透鏡元件被分別適宜地發(fā)散，并且，成為被聚集在規(guī)定位置上的圓形斷面的光束。即，來自各LED21f的B光全部被聚光在被設(shè)置在規(guī)定位置上的棒狀積分器21c上的矩形入射端口IP上，在與此入射端口IP重疊的狀態(tài)下分別沒有泄露地入射。經(jīng)由棒狀積分器21c從作為射出端的射出端口OP射出的第1照明光LB經(jīng)由與該射出端口OP相對(duì)配置的第1偏振濾光器26a入射到光調(diào)制裝置30中的B光用的液晶光閥31。由此，液晶光閥31上的被照射區(qū)域(形成圖像信息的有效像素區(qū)域)被由B光均勻地照明。以上，LED21f的頂部透鏡和聚光透鏡陣列21b構(gòu)成對(duì)第1光源光LB進(jìn)行集光并使其入射到棒狀積分器21c的光源光學(xué)系統(tǒng)。
G光照明裝置23具備G光用光源單元23a和棒狀積分器23c。其中，G光用光源單元23a具有和B光用光源單元21a同樣的構(gòu)造，但是電路基板23a上的各LED23f分別發(fā)生包含在3原色中的綠色(G)范疇中的G光，由該G光構(gòu)成的第2光源光LG經(jīng)由聚光透鏡陣列23b沒有泄露地與棒狀積分器23c的入射端口IP重疊并入射。經(jīng)過此棒狀積分器23c的第2照明光LG通過波面分割以及重疊而沒有損失地被均勻化，經(jīng)由與其射出端口OP相對(duì)配置的第1偏振濾光器26b入射到光調(diào)制裝置30中的G光用的液晶光閥33。由此，液晶光閥33上的被照射區(qū)域(形成圖像信息的有效像素區(qū)域)被由G光均勻地照明。
R光照明裝置25具備R光用光源單元25a和棒狀積分器25c。其中，R光用光源單元25a具有和B光用光源單元21a同樣的構(gòu)造，而電路基板25a上的各LED25f分別發(fā)生包含在3原色中紅色(R)范疇中的R光，由該R光構(gòu)成的第3光源光LR經(jīng)由聚光透鏡陣列25b沒有泄露地與棒狀積分器25c的入射端口IP重疊地入射。經(jīng)過該此棒狀積分器25c的第3照明光LR通過波面分割以及重疊沒有損失地被均勻化，經(jīng)由與其射出端口OP相對(duì)配置的第1偏振濾光器26c入射到光調(diào)制裝置30中的R光用的液晶光閥35。由此，液晶光閥35上的被照射區(qū)域(形成圖像信息的有效像素區(qū)域)被R光均勻地照明。
各液晶光閥31、33、35是光透過型的光調(diào)制元件，通過根據(jù)從外部輸入的圖像信號(hào)以像素單位切換照明光的偏振方向，把入射到各液晶光閥31、33、35的來自各顏色光照明裝置21、23、25的照明光分別2維地調(diào)制。在各液晶光閥31、33、35的入射側(cè)與其入射面相對(duì)配置第1偏振濾光器26a、26b、26c，可以用特定方向的偏振光成分照明各液晶光閥31、33、35。另外，在各液晶光閥31、33、35的射出側(cè)與其射出面相對(duì)配置第2偏振濾光器36a、36b、36c，可以只讀出與通過各液晶光閥31、33、35的上述特定方向正交的方向的偏振光成分。分別入射到各液晶光閥31、33、35上的來自各顏色光照明裝置21、23、25的照明光由這些液晶光閥31、33、35分別2維地調(diào)制。通過各液晶光閥31、33、35的各顏色光的圖像光由交叉分色棱鏡37合成，從其一側(cè)面射出。從交叉分色棱鏡37射出的合成光的像入射到作為投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡40以適宜的放大率投影在屏幕(未圖示)上。即，由投影機(jī)10把合成了在各液晶光閥31、33、35上形成的各顏色R、G、B的圖像的彩色圖像作為運(yùn)動(dòng)圖像或者靜止圖像投射在屏幕上。
控制裝置50與光源驅(qū)動(dòng)裝置27、元件驅(qū)動(dòng)裝置38的每一個(gè)連接，經(jīng)由光源驅(qū)動(dòng)裝置27控制各顏色光照明裝置21、23、25的動(dòng)作。另外，控制裝置50把在控制裝置50中處理的圖像信號(hào)經(jīng)由元件驅(qū)動(dòng)裝置38發(fā)送到各液晶光閥31、33、35，但此時(shí)對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行梯形修正等各種圖像處理。
圖4是B光用的液晶光閥31的正面圖。液晶光閥31把主體部分31a嵌入到框體31b中固定，從框體31b的上部，用于把圖像信號(hào)傳送到主體部分31a的電纜CA延伸。在正面露出的主體部分31a的周圍設(shè)置有突起的邊緣部分31c，可以用粘接劑或黏著劑等固定第1偏振濾光器26a。另外，雖然省略圖示，但在液晶光閥31的背面一側(cè)同樣可以粘貼第2偏振濾光器36a(參照?qǐng)D1)。進(jìn)而，第1偏振濾光器26a、第2偏振濾光器36a等還可以直接粘貼在主體部分31a的表面。進(jìn)而，雖然在此省略說明，但其他顏色的液晶光閥33、35也具有和該B光用液晶光閥31同樣的構(gòu)造。
圖5是說明圖1等所示的液晶光閥31和棒狀積分器21c的配置關(guān)系的圖。在液晶光閥31的主體部分31a中，應(yīng)該露出的部分不是顯示區(qū)域，例如除去縱向尺寸的約1成的邊緣部分的中央部分是有效像素區(qū)域31f。即，因?yàn)橹徽{(diào)制入射到中央的有效像素區(qū)域31f上的照明光，所以入射到其外側(cè)的照明光成為浪費(fèi)。另一方面，只向有效像素區(qū)域31f入射照明光是困難的，相對(duì)于液晶光閥31的棒狀積分器21c的校準(zhǔn)作業(yè)的負(fù)擔(dān)也會(huì)增大。因而，在把棒狀積分器21c的射出端口OP的形狀設(shè)置成和有效像素區(qū)域31f大致相同的相似形狀的同時(shí)，使棒狀積分器21c的射出端口OP的尺寸比有效像素區(qū)域31f還稍微大一些。但是，要盡量減少照明光的浪費(fèi)，使射出端口OP的尺寸比主體部分31a的露出部分的尺寸還小，把輸出口OP和有效像素區(qū)域31f的尺寸設(shè)置成大致相同。進(jìn)而，棒狀積分器21c的前端的射出端口OP雖然經(jīng)過第1偏振濾光器26a但因?yàn)橄鄬?duì)于主體部分31a以極其接近的狀態(tài)配置，所以從射出端口OP射出的照明光幾乎沒有擴(kuò)散地入射到主體部分31a，可以高效率并且均勻地照明有效像素區(qū)域31。在具體的制作例子中，把主體部分31a的露出部分的縱橫尺寸設(shè)置為12.8mm×16.4mm，把有效像素區(qū)域31f的尺寸設(shè)置為10.8mm×14.4mm，把棒狀積分器21c的射出端口OP的尺寸設(shè)置為10.83mm×14.43mm。另外，將棒狀積分器21c的射出端口OP和主體部分31a的表面的間隔設(shè)置為0.5mm。以上說明了相對(duì)于液晶光閥31的棒狀積分器21c的尺寸以及配置，但相對(duì)于其它液晶光閥33、35的棒狀積分器23c、25c的尺寸以及配置也和上述一樣，可以使從兩棒狀積分器23c、25c射出的照明光幾乎沒有浪費(fèi)地入射到兩液晶光閥33、35的有效像素區(qū)域，可以將它們均勻地照明。
以下，說明圖1所示的投影機(jī)10的動(dòng)作。來自設(shè)置在照明裝置20上的BGR光照明裝置21、23、25的各顏色的照明光分別入射到對(duì)應(yīng)的液晶光閥31、33、35。各液晶光閥31、33、35由根據(jù)來自外部的圖像信號(hào)動(dòng)作的元件驅(qū)動(dòng)裝置38驅(qū)動(dòng)，具有2維的折射率分布，在2維空間上以像素單位調(diào)制各顏色的照明光。這樣，用各液晶光閥31、33、35調(diào)制的照明光即圖像光，由交叉分色棱鏡37合成后入射到作為投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡40并投影在屏幕上。這種情況下，在把各顏色用的棒狀積分器21c、23c、25c的斷面形狀即其射出端口OP的形狀設(shè)置成和分別相對(duì)的液晶光閥31、33、35的有效像素區(qū)域的形狀大致相同的同時(shí)，使各顏色用的棒狀積分器21c、23c、25c的射出端口OP的尺寸比分別相對(duì)的有效像素區(qū)域31f的尺寸還稍微大一些。其結(jié)果，可以使從棒狀積分器21c、23c、25c的射出端口OP射出的均勻的照明光沒有損失并且不損害均勻性地入射到各顏色的液晶光閥31、33、35的有效像素區(qū)域31f。即，可以用具有充分亮度以及均勻性的照明光沒有損失地照明液晶光閥31、33、35，可以投射高亮度的圖像。
以下，說明本發(fā)明的實(shí)施方式2的投影機(jī)。實(shí)施方式2的投影機(jī)因?yàn)槭菍?shí)施方式1的投影機(jī)的變形，所以對(duì)省略共同部分的說明。只說明不同的部分。
圖6(a)以及(b)是說明實(shí)施方式2的投影機(jī)的構(gòu)造的局部剖開正面圖以及側(cè)面圖。該投影機(jī)110是通過背面投射顯示圖像的背投影型的裝置，在作為機(jī)箱的殼體12的底部具備投影機(jī)主體14，在殼體12內(nèi)的背面一側(cè)上部具備反射鏡16，在殼體12的正面具備透過型的屏幕部件18。從投影機(jī)主體14射出的圖像光以光軸OA1為中心向后方斜上行進(jìn)，在反射鏡16中以光軸OA2為中心折彎到正面一側(cè)入射到透過型屏幕部件18。進(jìn)而，這些投影機(jī)主體14、反射鏡16以及透過型屏幕部件18用未圖示的手段在殼體12內(nèi)定位固定。
在此，投影機(jī)主體14相當(dāng)于圖1以及圖2所示的投影機(jī)10，具備內(nèi)置各顏色光照明裝置21～25和液晶光閥31～35等并且埋入有投射透鏡的機(jī)箱61；安裝有圖1所示的光源驅(qū)動(dòng)裝置27、元件驅(qū)動(dòng)裝置38以及控制裝置50的電路基板62。
實(shí)施方式2的情況也一樣，把各顏色用的棒狀積分器21c、23c、25c的斷面形狀即其射出端口OP的形狀設(shè)置成和分別相對(duì)的液晶光閥31、33、35的有效像素區(qū)域的形狀大致相同，并且，使各顏色用的棒狀積分器21c、23c、25c的射出端口OP的尺寸比分別相對(duì)的液晶光閥31、33、35的有效像素區(qū)域的尺寸還稍微大些。其結(jié)果，使從棒狀積分器21c、23c、25c的射出端口OP射出的均勻的照明光可以沒有損失并且不會(huì)損害均勻性地入射到各顏色的液晶光閥31、33、35的有效像素區(qū)域31f。
以下，說明本發(fā)明實(shí)施方式3的投影機(jī)。實(shí)施方式3的投影機(jī)是實(shí)施方式1的投影機(jī)的變形。
圖7是說明被裝入實(shí)施方式3的投影機(jī)的B光照明裝置221的圖。該B光照明裝置221除了B光用光源單元21a、棒狀積分器21c等外，具備作為光路變換部件的光路折彎用的反射鏡271；把照明光變換成特定方向的偏振光的偏振變換元件272。這種情況下，從設(shè)置在B光用光源單元21a上的各LED21f射出的B光經(jīng)由反射鏡271重疊地入射到偏振變換元件272。該偏振變換元件272被粘貼在棒狀積分器21c的入射端口IP，將入射到棒狀積分器21c之前的B光變換為特定方向的偏振光。由此，可以沒有浪費(fèi)地照明第1偏振濾光器26a，可以防止第1偏振濾光器26a的加熱。
進(jìn)而，在以上說明中，只說明了B光照明裝置221，但G光照明裝置和R光照明裝置也具有同樣的構(gòu)造，對(duì)于G光和R光也可以沒有浪費(fèi)地照明第1偏振濾光器并防止其加熱。
以下，說明本發(fā)明實(shí)施方式4的投影機(jī)。實(shí)施方式4的投影機(jī)是實(shí)施方式1的投影機(jī)的變形。
圖8展示本發(fā)明實(shí)施方式4的投影機(jī)的構(gòu)造。此投影機(jī)310和圖1的投影機(jī)10一樣，包括照明裝置320、光調(diào)制裝置330、投影透鏡340、控制裝置(未圖示)。在此，照明裝置320具有B光照明裝置321、G光照明裝置323、R光照明裝置325、光源驅(qū)動(dòng)裝置(未圖示)。另外，光調(diào)制裝置330具有根據(jù)圖像信息進(jìn)行照明光的調(diào)制的3個(gè)液晶光閥331、333、335；作為光合成光學(xué)系統(tǒng)的交叉分色棱鏡337；向各液晶光閥331、333、335輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的元件驅(qū)動(dòng)裝置(未圖示)。
進(jìn)而，因?yàn)楸緦?shí)施方式中的光源和元件驅(qū)動(dòng)裝置以及控制裝置的動(dòng)作和實(shí)施方式1的投影機(jī)10一樣所以未圖示，并省略說明。
B光照明裝置321包含空氣冷卻風(fēng)扇321i、冷卻散熱片321h、B光用光源單元321a、反射鏡RM、棒狀積分器321c。其中，B光用光源單元321a具有安裝了多個(gè)(在圖示的例子中是4個(gè))LED321f的電路基板321g和聚光透鏡陣列321b。
各LED321f分別發(fā)生B光。從LED321f取出的B光在經(jīng)過聚光透鏡陣列321b后，由作為光路變換部件的光路轉(zhuǎn)彎用的反射鏡RM變換為特定方向的偏振光，入射到棒狀積分器321c的入射端口IP。經(jīng)過棒狀積分器321c從射出端口OP射出的B光，經(jīng)由與該射出端口OP相對(duì)配置的第1偏振濾光器326a入射到光調(diào)制裝置330中的B光用的液晶光閥331。由此，可以用B光均勻地照明和液晶光閥331上的射出端口OP端面大致一致的被照射區(qū)域。此時(shí)，用空氣冷卻風(fēng)扇321i以及冷卻散熱片321h進(jìn)行伴隨各LED321f中的B光的發(fā)生而產(chǎn)生的熱的冷卻。該熱首先傳導(dǎo)到冷卻散熱片321h，進(jìn)而通過空氣冷卻風(fēng)扇321i冷卻該熱傳導(dǎo)的冷卻散熱片321h，把該熱釋放到外部，把各LED321f的溫度保持為一定。
G光照明裝置323具有和B光照明裝置321一樣的構(gòu)造，具備空氣冷卻風(fēng)扇323i、冷卻散熱片323h、G光用光源單元323a、棒狀積分器323c。但是，棒狀積分器323c和B光用棒狀積分器321c形狀和長(zhǎng)度不同，在入射部具有棱形的部分，在該棱形部分的斜面上進(jìn)一步具備作為光路變換部件的電介質(zhì)多層膜ML。另外，G光用光源單元323a也具有和B光用光源單元321a同樣的構(gòu)造，但在電路基板323g上例如安裝有7個(gè)LED323f，各LED323f分別產(chǎn)生G光。該G光經(jīng)由聚光透鏡陣列323b入射到被設(shè)置在棒狀積分器323c的側(cè)面上的入射端口IP。入射后，由被粘貼在棒狀積分器323c的棱形部分上的電介質(zhì)多層膜ML的作用光路折彎90°。經(jīng)過該棒狀積分器323c的G光經(jīng)由與射出端口OP相對(duì)配置的第1偏振濾光器326b入射到G光用的液晶光閥333。由此，用G光均勻地照射和液晶光閥333上的射出端口OP端面大致一致的被照射區(qū)域。另外，利用空氣冷卻風(fēng)扇323i以及冷卻散熱片323h，傳導(dǎo)在各LED323f中伴隨G光發(fā)生而產(chǎn)生的熱，進(jìn)行各LED323f的冷卻。
R光照明裝置325具備空氣冷卻風(fēng)扇325i、冷卻散熱片325h、R光用光源單元325a、棒狀積分器325c。其中，R光用光源單元325a具有和B光用光源單元321a同樣的構(gòu)造，但在電路基板325g上例如安裝有7個(gè)LED325f，各LED325f分別發(fā)生R光。該R光經(jīng)由聚光透鏡陣列325b入射到設(shè)定得比B光用的棒狀積分器321c還長(zhǎng)的棒狀積分器325c的端面的入射端口IP。經(jīng)過該棒狀積分器325c的R光經(jīng)由與射出端口OP相對(duì)配置的第1偏振濾光器326c入射到R光用液晶光閥335。由此，和液晶光閥335上的射出端口OP端面大致一致的被照射區(qū)域被由R光均勻地照明。另外，用空氣冷卻風(fēng)扇325i以及冷卻散熱片325h傳導(dǎo)伴隨在各LED325f中的R光發(fā)生而產(chǎn)生的熱，進(jìn)行各LED325f的冷卻。
在各液晶光閥331、333、335的入射側(cè)與其入射面相對(duì)地配置第1偏振濾光器326a、326b、326c。另外，在各液晶光閥331、333、335的射出側(cè)與其射出面相對(duì)地配置第2偏振濾光器136a、136b、136c。分別入射到各液晶光閥331、333、335上的來自各顏色光照明裝置321、323、325的照明光由這些液晶光閥331、333、335分別進(jìn)行2維調(diào)制。通過了各液晶光閥331、333、335的各顏色的圖像光，由交叉分色棱鏡337合成，并從其一側(cè)面射出。從交叉分色棱鏡337射出的合成光的像，入射到作為投射光學(xué)系統(tǒng)的投射透鏡340并以適當(dāng)?shù)姆糯舐释队霸谄聊?未圖示)上。
圖9(a)、(b)是用于展示作為本實(shí)施方式中的發(fā)光部件LED321f、323f、325f排列的平面圖。前者圖9(a)是B光用光源單元321a的平面圖。在本實(shí)施方式中，如上所述4個(gè)LED321f作為B光的光源被規(guī)則地排列在電路基板321g上。后者圖9(b)是G光用光源單元323a以及R光用光源單元325a的平面圖。在本實(shí)施方式中，如上所述哪方都是7個(gè)LED323f、LED325f作為G光、R光的光源并被規(guī)則地排列在電路基板323g、325g上。
無論哪種情況都根據(jù)LED321f、323f、325f的排列設(shè)計(jì)圖8的聚光透鏡陣列321b、323b、325b，通過各顏色光沒有損失地重疊因而分別均勻地入射到入射端口IP。
由此，可以抑制由各顏色的LED引起不同單位LED的發(fā)光量的差引起的照明光的偏差。另外，在各顏色光照明裝置中根據(jù)各自不同的發(fā)熱量，只要分別適宜地確定空氣冷卻風(fēng)扇321i、323i、325i以及冷卻散熱片321h、323h、325h的長(zhǎng)度、大小等即可。
進(jìn)而，在本實(shí)施方式中，把B光用的LED321f的個(gè)數(shù)設(shè)置為4個(gè)，把G光用LED323f以及R光用的LED325f的個(gè)數(shù)都設(shè)置為7，當(dāng)然，根據(jù)投影機(jī)的用途和所使用的LED的亮度等可以在設(shè)計(jì)階段適宜地變更它們的數(shù)量。
另外，各顏色的棒狀積分器321c、323c、325c根據(jù)入射的各顏色的照明光的亮度分布等的特性分別設(shè)定長(zhǎng)度、形狀。因而，可以抑制在各顏色間的亮度差，在圖像光形成中可以實(shí)現(xiàn)作為整體的均勻化和顏色不均勻的降低。
在以上對(duì)實(shí)施方式4的說明中，對(duì)于與發(fā)光部件有關(guān)的記述并不限于本實(shí)施方式。例如，在實(shí)施方式1中，在各顏色光照明裝置21、23、25中作為發(fā)光部件的LED21f、23f、25f的個(gè)數(shù)、排列、間隔等也可以根據(jù)投影機(jī)的規(guī)格適宜地變更。即，可以變更LED21f、23f、25f整體個(gè)數(shù)和相對(duì)的個(gè)數(shù)比，例如，通過增加各顏色的發(fā)光部件的個(gè)數(shù)可以實(shí)現(xiàn)增加整體光亮2倍這種亮度增加。這種情況下，隨著發(fā)光部件的增加白平衡有可能變化，而這樣的白平衡的變化通過調(diào)整與RGB各顏色有關(guān)的發(fā)光部件的個(gè)數(shù)比可以進(jìn)行補(bǔ)償。
另外，在各顏色光照明裝置21、23、25、321、232、325中的聚光透鏡陣列21b、23b、25b、321b、323b、325b的形狀以及構(gòu)造也可以根據(jù)投影機(jī)的規(guī)格適宜地變更。因而，可以調(diào)節(jié)入射到各顏色的棒狀積分器21c、23c、25c、321c、323c、325c的照明光的入射角范圍，其結(jié)果可以以某種程度自由地控制入射到各顏色的液晶光閥31、33、35、331、333、335的照明光的視野角范圍。
進(jìn)而，第1偏振濾光器26a、26b、26c、326a、326b、326c被配置在各顏色的棒狀積分器21c、23c、25c、321c、323c、325c的射出端口OP和各顏色的液晶光閥31、33、35、331、333、335之間，但也可以把它配置在入射端口IP一側(cè)或棒狀積分器21c、23c、25c、321c、323c、325c內(nèi)。
另外，代替上述實(shí)施方式那樣的投影機(jī)10和310等，還可以設(shè)置成以下這樣的投影機(jī)用反射鏡等對(duì)來自白色光源的光源光進(jìn)行聚光并使其入射到棒狀積分器的入射端，在棒狀積分器的射出端得到均勻的照明光，同時(shí)，用該照明光直接照明與棒狀積分器的射出端相對(duì)配置的單一的彩色顯示型的液晶光閥。這種情況下，也是通過使用上述實(shí)施方式那樣的棒狀積分器21c等，在可以高效率利用來自白色光源的光源光的同時(shí)，可以均勻并且高效率地照明液晶光閥的有效像素區(qū)域。
權(quán)利要求
1.一種投影機(jī)，具備對(duì)來自光源的光源光進(jìn)行聚光并使其入射到規(guī)定位置的光源光學(xué)系統(tǒng)；具有配置在上述規(guī)定位置上的入射端、并且均勻化入射到該入射端的光源光并作為照明光從射出端射出的棒狀積分器；以及具有和上述棒狀積分器的射出端大致相同的形狀以及大致相同的尺寸的有效像素區(qū)域、并且把該有效像素區(qū)域與上述射出端相對(duì)配置的光透過型的光調(diào)制裝置。
2.權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于上述光源光學(xué)系統(tǒng)對(duì)來自多個(gè)光源的光源光進(jìn)行聚光并使其分別入射到上述入射端。
3.權(quán)利要求2所述的投影機(jī)，其特征在于上述多個(gè)光源是排列有多個(gè)固體光源的光源。
4.權(quán)利要求3所述的投影機(jī)，其特征在于上述多個(gè)固體光源分別是發(fā)光二極管。
5.權(quán)利要求2所述的投影機(jī)，其特征在于上述光源光學(xué)系統(tǒng)包含具有與上述多個(gè)光源的排列對(duì)應(yīng)地排列的透鏡要素的透鏡陣列。
6.權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于上述棒狀積分器的上述射出端是矩形。
7.權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于上述棒狀積分器被設(shè)定為與來自上述光源光學(xué)系統(tǒng)的光射出特性相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度。
8.權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于上述棒狀積分器具有變換光源光的光路的光路變換部件。
9.權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于進(jìn)一步具備投射由上述光調(diào)制裝置調(diào)制的圖像光的投射光學(xué)系統(tǒng)。
10.權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步具備根據(jù)圖像信號(hào)使上述光調(diào)制裝置動(dòng)作的元件驅(qū)動(dòng)裝置；以及控制上述元件驅(qū)動(dòng)裝置的動(dòng)作的控制裝置。
11.權(quán)利要求1所述的投影機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步具備反射經(jīng)由上述光調(diào)制裝置射出的圖像光的反射鏡；以及投影被反射的上述圖像光的屏幕部件。
12.一種投影機(jī)，具備分別對(duì)來自各顏色的光源的各顏色的光源光進(jìn)行聚光并使其入射到為每個(gè)顏色設(shè)置的規(guī)定位置的各顏色的光源光學(xué)系統(tǒng)；具有分別配置在上述每個(gè)顏色的規(guī)定位置上的各顏色的入射端、并且分別獨(dú)立地均勻化入射到該各顏色的入射端的各顏色的光源光并作為照明光從射出端分別獨(dú)立地射出的各顏色的棒狀積分器；分別具有和上述各顏色的棒狀積分器的射出端大致相同的形狀以及大致相同的尺寸的有效像素區(qū)域、并且把該有效像素區(qū)域分別與各顏色的上述射出端相對(duì)配置的各顏色的透過型的光調(diào)制裝置；合成由上述各顏色的光調(diào)制裝置分別調(diào)制的各顏色的圖像光并射出的光合成光學(xué)系統(tǒng)；以及投射經(jīng)由上述光合成光學(xué)系統(tǒng)合成的圖像光的投射光學(xué)系統(tǒng)。
13.權(quán)利要求12所述的投影機(jī)，其特征在于上述各顏色的光源分別具有多個(gè)發(fā)光部件，上述各顏色的光源光學(xué)系統(tǒng)分別對(duì)來自上述多個(gè)發(fā)光部件的光源光進(jìn)行聚光并使其入射到上述入射端。
14.權(quán)利要求13所述的投影機(jī)，其特征在于上述各顏色的光源中至少1個(gè)顏色的光源具有和其他顏色的光源不同的個(gè)數(shù)的發(fā)光部件。
15.權(quán)利要求14所述的投影機(jī)，其特征在于上述各顏色的光源光學(xué)系統(tǒng)分別包含透鏡陣列。
16.權(quán)利要求15所述的投影機(jī)，其特征在于上述透鏡陣列包含與上述多個(gè)發(fā)光部件的個(gè)數(shù)以及配置相對(duì)應(yīng)地排列的透鏡要素。
17.權(quán)利要求12所述的投影機(jī)，其特征在于上述各顏色的棒狀積分器中的至少1個(gè)具有和其他的棒狀積分器不同的長(zhǎng)度。
18.權(quán)利要求17所述的投影機(jī)，其特征在于上述個(gè)別的長(zhǎng)度是根據(jù)來自上述各顏色的光源光學(xué)系統(tǒng)的各顏色的光射出特性設(shè)定的。
19.權(quán)利要求18所述的投影機(jī)，其特征在于上述各顏色的棒狀積分器具有根據(jù)各顏色的光射出特性和在各顏色的光源間的亮度平衡設(shè)定的固有的長(zhǎng)度。
20.權(quán)利要求12所述的投影機(jī)，其特征在于上述各顏色的棒狀積分器中的至少1個(gè)具有和其他的棒狀積分器不同的形狀。
21.權(quán)利要求12所述的投影機(jī)，其特征在于上述各顏色的棒狀積分器中的至少1個(gè)具有變換各顏色的光源光的光路的光路變換部件。
22.權(quán)利要求12所述的投影機(jī)，其特征在于，進(jìn)一步具備反射經(jīng)由上述投射光學(xué)系統(tǒng)射出的圖像光的反射鏡；以及投影被反射的上述圖像光的屏幕部件。
全文摘要
本發(fā)明提供可以用均勻的照明光照明液晶面板并且在照明時(shí)沒有照明光的損失的投影機(jī)。把各顏色用的棒狀積分器(21c～25c)的形狀即其射出端口OP形狀設(shè)置成和各自的有效像素區(qū)域的形狀大致相同，并且使各顏色用的棒狀積分器(21c～25c)的射出端口OP的尺寸比分別相對(duì)的液晶光閥(31～35)的有效像素區(qū)域(31f)的尺寸稍微大些。其結(jié)果，可以使從棒狀積分器(21c～25c)的射出端口OP射出的均勻的照明光沒有損失并且不損害均勻性地入射到各顏色的液晶光閥(31～35)的有效像素區(qū)域31f。即，可以用具有充分亮度和均勻性的照明光沒有損失地照明液晶光閥(31～35)，可以投射高亮度的圖像。
文檔編號(hào)G03B21/14GK1609696SQ20041008602
公開日2005年4月27日 申請(qǐng)日期2004年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月23日
發(fā)明者橋本聰 申請(qǐng)人:精工愛普生株式會(huì)社