專利名稱：照明裝置及投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置及投影機(jī)，特別涉及與液晶型空間光調(diào)制裝置配合使用的照明裝置的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在投影機(jī)中，在包含光源和空間光調(diào)制裝置的光學(xué)系統(tǒng)中將可有效處理的光束存在的空間廣度可以以面積和立體角之積(étendue(幾何角面積)，幾何廣度)表示。此面積和立體角之積，保存在光學(xué)系統(tǒng)中?？臻g光調(diào)制裝置，在可以有效調(diào)制的光的取入角度上有限制。因此，如果光源的空間廣度變大，從光源發(fā)出的光束的有效利用就變得困難。
在具備液晶型空間光調(diào)制裝置的投影機(jī)的照明裝置中，比如，設(shè)置PBS陣列作為進(jìn)行偏振變換的構(gòu)件。PBS陣列是將一個光束分離為振動方向大致正交的兩個偏振光，將其一個利用相位差板進(jìn)行變換。因此，在使用PBS陣列時，光束增大為大約兩倍。特別是，在光源中將作為固體發(fā)光元件的發(fā)光二極管元件(以下稱其為“LED”)以陣列狀設(shè)置時，光源的發(fā)光面積變大。因此，可以認(rèn)為在陣列狀的LED和PBS陣列配合使用時，光束變大而導(dǎo)致照明效率降低。在此，在將LED作成陣列狀的結(jié)構(gòu)中，不增大幾何廣度而供給特定振動方向的偏振光的技術(shù)被尋求。作為不增大幾何廣度供給特定振動方向的偏振光的技術(shù)，例如，有專利文獻(xiàn)1、2所提出的技術(shù)。
專利文獻(xiàn)1特開2000-221499號公報。
專利文獻(xiàn)2特開2003-57445號公報。
然而，由專利文獻(xiàn)1提議的技術(shù)是在LED內(nèi)部設(shè)置偏振變換元件。在LED內(nèi)部設(shè)置偏振變換元件時，除了LED的制造困難之外，有時由于LED的發(fā)熱會使反射型偏振膜變質(zhì)而使偏振變換難以進(jìn)行。另外，由專利文獻(xiàn)2提議的技術(shù)，是在桿狀光學(xué)積分器(積分桿)的入射端面設(shè)置反射面并在桿狀光學(xué)積分器的出射側(cè)設(shè)置偏振變換元件。由于在桿狀光學(xué)積分器的入射端面上設(shè)置有使光源發(fā)出的光入射的開口部，有時由反射型偏振片反射的光會從開口部射出而使桿狀光學(xué)積分器的光的循環(huán)的效率降低。另外，為了使從陣列狀的LED發(fā)出的光高效地入射到桿狀光學(xué)積分器，必須采取與配置LED的區(qū)域相對應(yīng)地使桿狀光學(xué)積分器大型化以及與LED相對應(yīng)地在桿狀光學(xué)積分器上設(shè)置多個開口部等的措施。
反射型偏振片可以對從相對于反射型偏振片大致垂直的方向入射的光高效地進(jìn)行分離。與此相對，在上述專利文獻(xiàn)1、2中提議的結(jié)構(gòu)的任何一個之中都是有一部分光斜著入射到反射型偏振片。因此，難以高效地對光進(jìn)行分離。因此，就存在利用現(xiàn)有技術(shù)難以高效地供給特定振動方向的偏振光的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述問題而完成，其目的在于提供一種可以高效地供給特定振動方向的偏振光，適用于使用液晶型空間光調(diào)制裝置的投影機(jī)的照明裝置以及提供一種使用該照明裝置的投影機(jī)。
為解決上述問題并達(dá)到目的，根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種照明裝置，其特征在于其結(jié)構(gòu)包括供給光的光源；使光源發(fā)出的光基本平行化的平行化光學(xué)系統(tǒng)；以及使從平行化光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的光之中的特定振動方向的偏振光透射并使與特定振動方向不同的其他振動方向的偏振光反射的反射型偏振片；還具有將被反射型偏振片反射的向著光源方向行進(jìn)的光反射到平行化光學(xué)系統(tǒng)的方向的反射部。
在入射到反射型偏振片的光之中的特定振動方向的偏振光可透射反射型偏振片。與此相對，特定振動方向以外的其他振動方向的光由反射型偏振片反射而沿光源方向返回。比如，在反射部設(shè)置于光源中時，從反射型偏振片沿光源方向返回的光被反射部反射而再次向著反射型偏振片方向行進(jìn)。通過在光源和反射型偏振片之間設(shè)置平行化光學(xué)系統(tǒng)，被反射型偏振片反射的光，沿著與在向著反射型偏振片方向行進(jìn)時大致同一光路行進(jìn)。因此，被反射型偏振片反射的光可以高效率地返回到光源。由此，在偏振光在反射部和反射型偏振片之間的光路上循環(huán)(再利用)的過程中，可利用反射型偏振片依次地將特定振動方向的偏振光取出。其結(jié)果，可以以高利用效率得到特定振動方向的偏振光。
由于藉助平行化光學(xué)系統(tǒng)使光源發(fā)出的光基本平行化，故從光源發(fā)出的光相對反射型偏振片是從大致垂直的方向入射。通過使從光源發(fā)出的光相對反射型偏振片從大致垂直的方向入射，可以高效率地使光源發(fā)出的光分離。另外，由于反射型偏振片是配置于光源的外部，除了可以防止光源發(fā)熱所導(dǎo)致的反射型偏振片的變質(zhì)之外，光源的制造也容易。本發(fā)明的照明裝置，可以不使光源發(fā)出的光束倍增而供給特定振動方向的偏振光。因此，在投影機(jī)的光學(xué)系統(tǒng)中可以有效地利用光源發(fā)出的光束。由于可以有效地利用光源發(fā)出的光束，比如，對于將多個光源配置成為陣列狀的構(gòu)成也可以容易對應(yīng)。由此，可以高效率地供給特定振動方向的偏振光，可以得到適用于使用液晶型空間光調(diào)制裝置的投影機(jī)的照明裝置。
另外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，優(yōu)選的平行化光學(xué)系統(tǒng)是準(zhǔn)直透鏡、反射器、準(zhǔn)直透鏡和反射器的組合中的任意一種。由于使用準(zhǔn)直透鏡、反射器、準(zhǔn)直透鏡和反射器的組合中的任意一種作為平行化光學(xué)系統(tǒng)，可以將光源發(fā)出的光變換為大致平行的光。
另外，根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，優(yōu)選是將多個光源設(shè)置成為陣列狀，將多個平行化光學(xué)系統(tǒng)和多個反射型偏振片也分別與光源相對應(yīng)地設(shè)置成為陣列狀。如上所述，本發(fā)明的照明裝置，可以很容易與將多個光源配置成為陣列狀的構(gòu)成相對應(yīng)。通過將平行化光學(xué)系統(tǒng)和反射型偏振片與光源相對應(yīng)地設(shè)置，可以高效地供給多個電源發(fā)出的光。由此，可以得到可高效地供給多個電源發(fā)出的光的照明裝置。
另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選形態(tài)，在平行化光學(xué)系統(tǒng)和反射型偏振片之間具有相位差板是優(yōu)選。相位差板將被反射型偏振片反射的光，比如線偏振光，變換為圓偏振光。向著光源方向行進(jìn)的圓偏振光，由于在受到設(shè)置于光源中的反射部向著平行化光學(xué)系統(tǒng)方向反射之后再次透射相位差板而變換為線偏振光。比如，在采用λ/4相位差板時，被反射型偏振片反射的線偏振光，由于兩次透射相位差板，相位改變λ/2。因此，在被反射型偏振片反射的線偏振光之中一部分線偏振光可在再次入射到反射型偏振片之前變換為特定振動方向的線偏振光。變換為特定振動方向的線偏振光，可以透射反射型偏振片。與此相對，由于再次透射相位差板而變換為與特定振動方向不同的其他振動方向的線偏振光，受到反射型偏振片的反射而重復(fù)上述的再循環(huán)。這樣，通過設(shè)置相位差板，可以效率更高地取出所要求的線偏振光分量。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)成，可使光相對相位差板從大致垂直的方向上入射。由于光可相對相位板從大致垂直的方向入射，故可以高效率地進(jìn)行線偏振光和圓偏振光之間的變換。
另外，作為本發(fā)明的優(yōu)選實施形態(tài)，具有將透射反射型偏振片的偏振光聚光的透鏡系統(tǒng)是優(yōu)選。通過使用透鏡系統(tǒng)對偏振光進(jìn)行聚光，可使偏振光在特定區(qū)域高效率地行進(jìn)。另外，在透鏡系統(tǒng)可使偏振光在特定區(qū)域行進(jìn)的這種結(jié)構(gòu)的幫助下，在將多個光源設(shè)置成為陣列狀的場合也可以使光高效率地在特定區(qū)域行進(jìn)。
此外，根據(jù)本發(fā)明提供的投影機(jī)的特征在于其構(gòu)成包括供給特定振動方向的偏振光的照明裝置；使照明裝置發(fā)出的偏振光的強度分布大致均勻化的導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)；使導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的光相應(yīng)于圖像信號進(jìn)行調(diào)制的空間光調(diào)制裝置；和將空間光調(diào)制裝置發(fā)出的光進(jìn)行投影的投影透鏡；并且其照明裝置是上述照明裝置。本發(fā)明的投影機(jī)，由于使用上述的照明裝置，可以以高的光利用率獲得明亮的圖像。另外，即使是將多個光源配置成為陣列狀的結(jié)構(gòu)，也不需要采取使導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)大型化和在導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的入射端面上與光源相對應(yīng)地設(shè)置多個開口部等措施。因此，可以使投影機(jī)成為小型簡易的結(jié)構(gòu)。


圖1為本發(fā)明的實施例1的投影機(jī)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖2為照明裝置的一部分結(jié)構(gòu)和光路的說明圖。
圖3為反射型偏振片的平面圖。
圖4為反射型偏振片的剖面圖。
圖5為本發(fā)明的實施例2的投影機(jī)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖6為實施例2的變型例的投影機(jī)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖7為本發(fā)明的實施例3的投影機(jī)的概略結(jié)構(gòu)圖。
圖8為實施例3的照明裝置的變型例的概略結(jié)構(gòu)圖。
符號說明100 投影機(jī)101 LED102 準(zhǔn)直透鏡 103 λ/4相位板104 反射型偏振片 105 聚光透鏡110 照明裝置 120 桿狀光學(xué)積分器132 濾色片134 液晶型空間光調(diào)制裝置140 投影透鏡 150 屏幕212 反射部313 細(xì)絲415 基板 500 投影機(jī)506 反射器510 照明裝置600 投影機(jī)602 準(zhǔn)直透鏡606 反射器610 照明裝置700 投影機(jī)701RR光用LED701GG光用LED 701BB光用LED702R、702G、準(zhǔn)直透鏡 703R、703G、λ/4相位板702B 703B704R、704G、反射型偏振片 710 照明裝置704B734 液晶型空間光調(diào)制 805R、805G、聚光透鏡裝置 805B810 照明裝置、d寬度、p節(jié)距
具體實施例方式
下面參照附圖對本發(fā)明的實施例予以詳細(xì)說明。
圖1示出本發(fā)明的實施例1的投影機(jī)100的概略結(jié)構(gòu)。在本實施例中，首先，對投影機(jī)100的整體結(jié)構(gòu)予以說明，之后，對利用照明裝置110供給特定振動方向的偏振光的構(gòu)成予以說明。投影機(jī)100具有照明裝置110，作為導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的桿狀光學(xué)積分器120，作為空間光調(diào)制裝置的液晶型空間光調(diào)制裝置134和投影透鏡140。照明裝置110由LED101，準(zhǔn)直透鏡102，λ/4相位差板103，反射型偏振片104和聚光透鏡105構(gòu)成。作為光源的LED101供給白色光。從LED101供給的白色光，入射到作為平行化光學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)直透鏡102。
準(zhǔn)直透鏡102使LED101發(fā)出的光大致平行化。由準(zhǔn)直透鏡102大致平行化的光，在透射λ/4相位差板103之后，入射到反射型偏振片104。反射型偏振片104，使準(zhǔn)直透鏡102發(fā)出的光之中的特定振動方向的偏振光，比如，p偏振光透射。另外，反射型偏振片104，使準(zhǔn)直透鏡102發(fā)出的光之中與特定振動方向不同的其他振動方向的偏振光反射。比如，反射型偏振片104使p偏振光以外的偏振光受到反射。
透射反射型偏振片104的偏振光，由聚光透鏡105聚光到桿狀光學(xué)積分器120的入射端面近旁的區(qū)域。如此一來，照明裝置110供給特定的振動方向的偏振光。另外，準(zhǔn)直透鏡102和聚光透鏡105中的任何一個也可以由菲涅耳透鏡構(gòu)成。在準(zhǔn)直透鏡102和聚光透鏡105由菲涅耳透鏡構(gòu)成時，照明裝置110也可以與上述一樣供給特定振動方向的偏振光。
作為導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)的桿狀光學(xué)積分器120，使照明裝置110發(fā)出的偏振光的強度分布大致均勻化。桿狀光學(xué)積分器120由剖面為基本矩形的透明的玻璃部件構(gòu)成。入射到桿狀光學(xué)積分器120的光，在玻璃部件和空氣的界面上反復(fù)全反射的同時，在桿狀光學(xué)積分器120內(nèi)部行進(jìn)。作為桿狀光學(xué)積分器120，不限于由玻璃部件構(gòu)成，也可以作成為內(nèi)表面是反射面的中空構(gòu)造。在內(nèi)表面是反射面的桿狀光學(xué)積分器的場合，入射到桿狀光學(xué)積分器的光，在反射面上反復(fù)反射的同時，在桿狀光學(xué)積分器內(nèi)部行進(jìn)。另外，桿狀光學(xué)積分器也可以將玻璃部件和反射面組合而構(gòu)成。通過使用聚光透鏡105在桿狀光學(xué)積分器120的入射端面近旁將偏振光聚光，可以高效率地使特定振動方向的偏振光入射到桿狀光學(xué)積分器120。另外，在桿狀光學(xué)積分器120的出射端面?zhèn)纫部梢耘渲脼槭箯某錾涠嗣姘l(fā)出的出射光不擴(kuò)散而限制其出射方向進(jìn)行聚光的聚光透鏡和使桿狀光學(xué)積分器的出射端面在液晶型空間光調(diào)制裝置134上成像的成像透鏡等。
經(jīng)桿狀光學(xué)積分器120使強度分布大致均勻化的光，入射到濾色片132。濾色片132，設(shè)置在液晶型空間光調(diào)制裝置134的入射側(cè)。濾色片132，將照明裝置110發(fā)出的白色光分離為紅色光(以下稱其為“R光”)、綠色光(以下稱其為“G光”)和藍(lán)色光(以下稱其為“B光”)。濾色片132中，將任一個未圖示的R光透射濾色片、G光透射濾色片和B光透射濾色片都配置成為陣列狀。與各色光透射濾色片相對應(yīng)在液晶型空間光調(diào)制裝置134中也設(shè)置任何未圖示的R光用液晶層、G光用液晶層和B光用液晶層。在濾色片132中，在設(shè)置R光透射濾色片的部分，在白色光之中，透射R分量的光。與此相對，入射到R光透射濾色片的G分量及B分量的光不能透射R光透射濾色片而被吸收。
透射R光透射濾色片的R分量的光，入射到液晶型空間光調(diào)制裝置134的R光用液晶層。液晶型空間光調(diào)制裝置134是相應(yīng)于圖像信號使光透射液晶層的所謂透射型液晶顯示裝置。此處，供給R光用液晶層的R光，是特定振動方向的偏振光，比如，p偏振光。入射到R光用液晶層的R分量的p偏振光，相應(yīng)于圖像信號經(jīng)過調(diào)制而變換為s偏振光。經(jīng)過調(diào)制變換為s偏振光的R光從液晶型空間光調(diào)制裝置134射出。G光、B光也與R光一樣，其對應(yīng)于圖像信號被調(diào)制，從液晶型空間光調(diào)制裝置134出射。這樣，就可以得到全色像。從液晶型空間光調(diào)制裝置134發(fā)出的光由投影透鏡140投影到屏幕150。
下面，對照明裝置110的構(gòu)成予以詳細(xì)說明。圖2示出照明裝置110的一部分結(jié)構(gòu)和從LED101發(fā)出的光的光路的示例。如上所述，反射型偏振片104，使特定振動方向的偏振光，比如，p偏振光透射，而使與特定振動方向不同的其他振動方向的偏振光，比如，s偏振光反射。此時，由于入射到反射型偏振片104的光由準(zhǔn)直透鏡102大致平行化，所以由反射型偏振片104反射的光沿著與入射到反射型偏振片104時的大致相同的光路反向行進(jìn)。在受到反射型偏振片104反射的光之中的s偏振光，通過透射λ/4相位差板103而變換為圓偏振光。透射λ/4相位差板103的光透射準(zhǔn)直透鏡102而返回到LED101。
在LED101上設(shè)置有反射部212。作為反射部212，可以由具有光澤的部件，比如，鋁或銀等金屬等的金屬部件構(gòu)成。在由金屬部件構(gòu)成反射部212時，可使反射部212成為耐熱性優(yōu)異的結(jié)構(gòu)。返回到LED101的光，受到反射部212的反射而再次向著準(zhǔn)直透鏡102的方向行進(jìn)。在透射準(zhǔn)直透鏡102再次入射到λ/4相位差板103的光之中的圓偏振光，比如，變換為作為線偏振光的p偏振光。作為特定振動方向的偏振光的p偏振光，可以透射反射型偏振片104。與此相對，通過再次透射λ/4相位差板103而變換為與特定振動方向的偏振光的振動方向不同的其他振動方向的線偏振光，受到反射型偏振片104的反射而重復(fù)上述的循環(huán)。
下面對反射型偏振片104的結(jié)構(gòu)予以說明。圖3示出反射型偏振片104的平面圖。圖4示出反射型偏振片104的剖面圖。作為本實施例的反射型偏振片104，可以使用在由光學(xué)透明的玻璃部件構(gòu)成的基板415上把由金屬，比如鋁，構(gòu)成的細(xì)絲313以格子狀設(shè)置的Wire Grid(金屬線光柵)型起偏器。Wire Grid型起偏器將寬度為d的細(xì)絲313設(shè)置成節(jié)距為p的格子狀。例如，可以使細(xì)絲313的節(jié)距p為150nm，使細(xì)絲的寬度d為70～80nm。Wire Grid型起偏器，可使振動方向與細(xì)絲313大致垂直的偏振光透射，而使振動方向與細(xì)絲313大致平行的偏振光反射。通過將WireGrid型起偏器設(shè)置成為使細(xì)絲313相對特定振動方向的偏振光的振動方向大致垂直，可以只使特定振動方向的偏振光透射。
通過在LED101和反射型偏振片104之間設(shè)置準(zhǔn)直透鏡102，可以使被反射型偏振片104反射的光沿著與向著反射型偏振片104的方向行進(jìn)時的大致相同的光路反向行進(jìn)。因此，可降低光的損失，使受到反射型偏振片104反射的光可以高效率地返回LED101。于是，從反射型偏振片104向著LED101方向返回的光受到反射部212的反射而再次沿著反射型偏振片104的方向行進(jìn)。在偏振光在反射部212和反射型偏振片104之間的光路上循環(huán)(再循環(huán))的過程中，可利用反射型偏振片104依次地將特定振動方向的偏振光取出。其結(jié)果，可以以高利用效率得到特定振動方向的偏振光。因此，可高效率地供給特定振動方向的偏振光，可以達(dá)到獲得對于使用液晶型空間光調(diào)制裝置134的投影機(jī)100合適的照明裝置110的效果。此外，通過使用照明裝置110，可以獲得光利用效率高圖像明亮的投影機(jī)100。
另外，在使用λ/4相位差板103時，受到反射型偏振片104反射的線偏振光，由于兩次透射相位差板，相位改變λ/2。因此，在受到反射型偏振片104反射的線偏振光之中一部分線偏振光可在再次入射到反射型偏振片104之前變換為特定振動方向的線偏振光。比如，在受到反射型偏振片104反射的光之中，與特定振動方向不同的其他振動方向的s偏振光，通過相位改變λ/2使偏振軸轉(zhuǎn)動90度而成為特定振動方向的p偏振光。這樣變換為特定振動方向的線偏振光的光，可以透射反射型偏振片104。與此相對，由于再次透射λ/4相位差板103而變換為與特定振動方向不同的其他振動方向的線偏振光，受到反射型偏振片104的反射而重復(fù)上述的再循環(huán)。因此，可以達(dá)到效率更高地取出所要求的線偏振光分量的效果。
比如，在相對λ/4相位差板103使線偏振光從斜向入射時，除圓偏振光外，還生成一部分橢圓偏振光。在由λ/4相位差板103生成橢圓偏振光時，很難高效率地進(jìn)行線偏振光和圓偏振光的變換，有時在相位的變化量上出現(xiàn)散差。對于反射型偏振片104，也是在相對反射型偏振片104從大致垂直的方向使光入射的場合，可以使特定振動方向的偏振光高效率地透射。在相對反射型偏振片104使光從斜向入射時，很難使所希望的線偏振光高效率地透射。
本發(fā)明的照明裝置110，由于是利用準(zhǔn)直透鏡102使從LED101發(fā)出的光大致平行化，故可以是使從LED101發(fā)出的光相對λ/4相位差板103及反射型偏振片104從大致垂直的方向入射的結(jié)構(gòu)。通過使光相對λ/4相位差板103從大致垂直的方向入射，可以高效率地進(jìn)行線偏振光和圓偏振光的變換。另外，通過使從LED101發(fā)出的光相對反射型偏振片104從大致垂直的方向入射，可以高效率地取出特定振動方向的偏振光。如此一來，通過利用準(zhǔn)直透鏡102使光基本平行化，可以高效地取出特定的振動方向的偏振光。
此外，根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)成，將λ/4相位差板103及反射型偏振片104配置于LED101的外部。由于λ/4相位差板103及反射型偏振片104不需要配置于LED101的內(nèi)部，故可以防止λ/4相位差板103及反射型偏振片104受熱變質(zhì)。另外，由于金屬部件構(gòu)成的反射部212耐熱性優(yōu)異，照明裝置110可以長期間進(jìn)行高效照明。作為LED101的反射部212，也可以使用設(shè)置于現(xiàn)有的LED101中的發(fā)光芯片。通過利用發(fā)光芯片使發(fā)光功能及作為反射部212的功能合并，可使LED101的結(jié)構(gòu)變得簡易，并可使LED101的制造容易。
圖5示出本發(fā)明的實施例2的投影機(jī)500的概略結(jié)構(gòu)。對于與上述實施例1的投影機(jī)100相同的部分賦予同樣的符號，重復(fù)的說明則予以省略。本實施例的投影機(jī)500的特征在于作為平行化光學(xué)系統(tǒng)使用的是反射器506。從LED101，大強度的光向著LED101的中心軸方向行進(jìn)。比如，通過在LED101的前端部設(shè)置具有透鏡作用的透明樹脂，可以使大強度的光向著LED101的中心軸方向行進(jìn)。向著LED101的中心軸方向行進(jìn)的光，按照原樣入射到λ/4相位差板103。
與此相對，從LED101發(fā)出的一部分的光，向著LED101的中心軸方向以外的方向行進(jìn)。從LED101，向著LED101的中心軸方向以外的方向行進(jìn)的光的一部分入射到作為平行化光學(xué)系統(tǒng)的反射器506。反射器506，可以是由具有光澤的金屬部件，比如，由鋁構(gòu)成的基本拋物面形狀的反射面。于是，反射器506，可以設(shè)置成為以LED101為中心包圍在LED101的周圍，使開口部向著λ/4相位差板103的方向。
從LED101發(fā)出入射到反射器506的光，受到反射器506的反射，向著λ/4相位差板103的方向行進(jìn)。此時，受到反射器506反射向著λ/4相位差板103的方向行進(jìn)的光的光路，與向著LED101的中心軸的方向行進(jìn)的光的光路大致平行。這樣，反射器506，使從LED101發(fā)出的光大致平行化。從LED101發(fā)出直接入射到λ/4相位差板103的光，受到反射型偏振片104反射之后，從λ/4相位差板103直接返回到LED101。從LED101發(fā)出經(jīng)過反射器506入射到λ/4相位板103的光，在受到反射型偏振片104反射之后也從λ/4相位差板103經(jīng)反射器506返回到LED101。
這樣，受到反射型偏振片104反射的光，與上述實施例1的照明裝置110一樣，沿著與入射到反射型偏振片104時大致相同的光路反向行進(jìn)。由此，照明裝置510，與上述實施例1的照明裝置110一樣，可以高效率地供給特定振動方向的偏振光。
在LED101和λ/4相位差板103之間也可以設(shè)置準(zhǔn)直透鏡。通過設(shè)置準(zhǔn)直透鏡，可以將向著LED101的中心軸方向以外的方向行進(jìn)的光大致平行化而導(dǎo)入到λ/4相位差板103。通過將反射器506與準(zhǔn)直透鏡配合設(shè)置，可以以更高的效率供給光。
圖6示出實施例2的變型例的投影機(jī)600的概略結(jié)構(gòu)。與上述實施例2的投影機(jī)500相同的部分賦予同樣的符號，重復(fù)的說明則予以省略。本變型例的投影機(jī)600的照明裝置610特征在于作為平行化光學(xué)系統(tǒng)使用的是反射器606和準(zhǔn)直透鏡602。從LED101發(fā)出向著LED101的中心軸方向行進(jìn)的光按照原樣入射到準(zhǔn)直透鏡602。從LED101發(fā)出向著LED101的中心軸方向以外的方向行進(jìn)的光的一部分入射到反射器606。
反射器606，是由具有光澤的金屬部件，比如，由鋁構(gòu)成的基本橢圓形狀的反射面。入射到反射器606的光，受到反射器606的反射，向著準(zhǔn)直透鏡602的方向行進(jìn)。入射到準(zhǔn)直透鏡602的光，經(jīng)過大致平行化而向著λ/4相位差板103的方向行進(jìn)。受到反射型偏振片104反射的光，與上述實施例2的照明裝置510一樣，沿著與入射到反射型偏振片104時大致相同的光路反向行進(jìn)。這樣，使用基本橢圓形狀的反射器606和準(zhǔn)直透鏡602來作為平行化光學(xué)系統(tǒng)，也可以高效率地供給特定振動方向的偏振光。
圖7示出本發(fā)明的實施例3的投影機(jī)700的概略結(jié)構(gòu)。對于與上述實施例1的投影機(jī)100相同的部分賦予同樣的符號，重復(fù)的說明則予以省略。本實施例的投影機(jī)700的特征在于在照明裝置710將多個LED設(shè)置成為陣列狀。照明裝置710，將供給R光的R光用LED701R，供給G光的G光用LED701G和供給B光的B光用LED701B設(shè)置成為陣列狀。
與各色光用LED701R、LED701G、LED701B相對應(yīng)設(shè)置作為平行化光學(xué)系統(tǒng)的準(zhǔn)直透鏡702R、702G、702B，λ/4相位差板703R、703G、703B，和反射型偏振片704R、704G、704B。準(zhǔn)直透鏡702R、702G、702B，λ/4相位差板703R、703G、703B，和反射型偏振片704R、704G、704B分別與LED相對應(yīng)設(shè)置成為陣列狀。
首先，對從R光用LED701R發(fā)出的R光的光路予以說明。準(zhǔn)直透鏡702R將從R光用LED701R發(fā)出的R光大致平行化。通過準(zhǔn)直透鏡702R大致平行化的光，在透射λ/4相位差板703R之后，入射到反射型偏振片704R。反射型偏振片704R使從準(zhǔn)直透鏡702R發(fā)出的光之中的特定振動方向的偏振光，比如，p偏振光透射。另外，反射型偏振片704R，使從準(zhǔn)直透鏡702R發(fā)出的光之中與特定振動方向不同的其他振動方向的偏振光反射。比如，反射型偏振片704R，反射p偏振光以外的偏振光。透射反射型偏振片704R的偏振光，由聚光透鏡105聚光到桿狀光學(xué)積分器120的入射端面近旁的區(qū)域。
被反射型偏振片704R反射的光，與上述實施例1的照明裝置110一樣，沿著與入射到反射型偏振片704R時大致相同的光路反向行進(jìn)，返回到R光用LED701R。在R光用LED701R上，與上述實施例1的LED101一樣，設(shè)置有反射部(未圖示)。返回到R光用LED701R的光，受到反射部的反射而再次向著準(zhǔn)直透鏡702R的方向行進(jìn)。這樣，在偏振光在反射部和反射型偏振片704R之間的光路上循環(huán)(再循環(huán))的過程中，可利用反射型偏振片704R依次將特定振動方向的偏振光取出。對于從G光用LED701G發(fā)出的G光和從B光用LED701B發(fā)出的B光，也與R光一樣，可以依次地將特定振動方向的偏振光取出。
由桿狀光學(xué)積分器120大致均勻化的各色光，入射到作為空間光調(diào)制裝置的液晶型空間光調(diào)制裝置734。液晶型空間光調(diào)制裝置734，對從照明裝置710發(fā)出的各色光相應(yīng)于圖像信號進(jìn)行調(diào)制。下面對從照明裝置710發(fā)出的各色光的調(diào)制予以說明。各色光用LED701R、701G、701B，可對點亮和熄滅進(jìn)行高速切換。因此，通過相應(yīng)于圖像信號使照明裝置710的各色光用LED701R、701G、701B的點亮定時不同，就可以利用一個液晶型空間光調(diào)制裝置734對各色光進(jìn)行調(diào)制。
為了將R光、G光、B光順序投影而整體上獲得白色的投影像，G光的光束量在整個光束量中要占到60～80％。在各色光用LED701R、701G、701B的輸出量和數(shù)量相同的場合，G光的光束量不足。因此，要使G光用LED701G的點亮?xí)r間比R光用LED701R的點亮?xí)r間以及B光用LED701B的點亮?xí)r間的任何一個都長。另外，通過使G光用LED701G的數(shù)量比R光用LED701R的數(shù)量以及B光用LED701B的數(shù)量中的任何一個都多，也可以使G光用LED701G的點亮?xí)r間與R光用LED701R的點亮?xí)r間以及B光用LED701B的點亮?xí)r間任何一個一樣或比它們更短。這樣一來，就可以獲得良好的彩色平衡的投影像。
照明裝置710，可以不使從LED發(fā)出的光束倍增而供給特定振動方向的偏振光。因此，即使是作為將多個LED配置成為陣列狀的結(jié)構(gòu)，在投影機(jī)700的光學(xué)系統(tǒng)中可以有效地利用光束。這樣，照明裝置710對于將多個LED配置成為陣列狀的結(jié)構(gòu)也可以容易對應(yīng)。在將LED701R、701G、701B設(shè)置成為陣列狀的場合，照明裝置710可以將準(zhǔn)直透鏡、λ/4相位差板、反射型偏振片與LED相對應(yīng)地設(shè)置成為陣列狀。通過將準(zhǔn)直透鏡、λ/4相位差板、反射型偏振片與LED相對應(yīng)地設(shè)置，也可以使用與R光、G光、B光各自的波長特性相對應(yīng)的部件，可以高效率地供給從多個LED發(fā)出的光。
另外，通過使用聚光透鏡105的結(jié)構(gòu)，在將多個LED設(shè)置成為陣列狀的場合，可以使偏振光在桿狀光學(xué)積分器120的入射端面近旁高效率地行進(jìn)。由此，可以獲得高效率地供給從多個LED發(fā)出的光的效果。根據(jù)本實施例的構(gòu)成，不需要采取與設(shè)置LED的區(qū)域相對應(yīng)地將桿狀光學(xué)積分器120大型化和在桿狀光學(xué)積分器120的入射端面上與LED相對應(yīng)地設(shè)置多個開口部等措施。因此，與僅在桿太光學(xué)積分器內(nèi)使光再循環(huán)的結(jié)構(gòu)相比，可以使投影機(jī)700成為小型簡易的結(jié)構(gòu)。
圖8示出本實施例的照明裝置710的變型例的照明裝置810概略結(jié)構(gòu)。本變型例的照明裝置810，可應(yīng)用于投影機(jī)700。照明裝置810的特征在于與各色光用LED701R、701G、701B相對應(yīng)地將聚光透鏡805R、805G、805B設(shè)置成為陣列狀。優(yōu)選是將各聚光透鏡805R、805G、805B設(shè)置成為向著桿狀光學(xué)積分器120的入射端面的方向偏心的形狀，以使各個入射光在桿狀光學(xué)積分器120的入射端面的近旁聚光。因此，可以高效地供給予從多個LED發(fā)出的光。
作為與多個LED相對應(yīng)地設(shè)置平行化光學(xué)系統(tǒng)和反射型偏振片的結(jié)構(gòu)，并不限于本實施例的構(gòu)成。比如，對于各LED，與上述實施例2的照明裝置510一樣，也可設(shè)置反射器或反射器和準(zhǔn)直透鏡的組合中的任何一種。另外，本實施例的照明裝置710、810，是使用R光用LED、G光用LED、B光用LED作為光源的結(jié)構(gòu)，但與上述實施例1一樣，也可以是使用多個白色光用LED的結(jié)構(gòu)。在使用多個白色光用LED的結(jié)構(gòu)的場合，與上述實施例1一樣，優(yōu)選是使用濾色片進(jìn)行白色光的色分離的結(jié)構(gòu)。此外，在本實施例中是使用三色光的結(jié)構(gòu)，但也可以是使用四色光的結(jié)構(gòu)。另外，在上述實施例中，是將λ/4相位差板、反射型偏振片與多個LED分別相對應(yīng)地設(shè)置的結(jié)構(gòu)，但也不限于此，對于多個LED也可以設(shè)置單獨的λ/4相位差板和反射型偏振片。
在上述各實施例中是使用LED作為照明裝置的光源，但也可以使用LED以外的固體發(fā)光元件及固體發(fā)光元件以外的發(fā)光體，比如，超高壓水銀燈及鹵素?zé)舻鹊臒簟Ｗ鳛橐壕涂臻g光調(diào)制裝置不限于使用透射型液晶顯示裝置，也可以使用相應(yīng)于圖像信號使光反射的所謂反射型液晶顯示裝置。另外，投影機(jī)也不限定于使用單獨的液晶型空間光調(diào)制裝置的結(jié)構(gòu)，也可以是設(shè)置三個液晶型空間光調(diào)制裝置的所謂三片式的投影機(jī)。三片式的投影機(jī)是對R光、G光、B光分別設(shè)置照明裝置的結(jié)構(gòu)。三個液晶型空間光調(diào)制裝置相應(yīng)于圖像信號分別對R光、G光、B光進(jìn)行調(diào)制。于是，通過將調(diào)制的各色光合成而得到投影像。
如上所述，本發(fā)明的照明裝置，作為投影機(jī)的照明裝置是有用的，特別是作為具備液晶型空間光調(diào)制裝置的投影機(jī)的照明裝置很適用。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，其特征在于包括供給光的光源；使上述光源發(fā)出的光基本平行化的平行化光學(xué)系統(tǒng)；以及使從上述平行化光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的光之中的特定振動方向的偏振光透射并使與上述特定振動方向不同的其他振動方向的偏振光反射的反射型偏振片；還具有將被上述反射型偏振片反射的向著上述光源方向行進(jìn)的光反射到上述平行化光學(xué)系統(tǒng)的方向的反射部。
2.如權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于上述平行化光學(xué)系統(tǒng)是準(zhǔn)直透鏡、反射器、準(zhǔn)直透鏡和反射器的組合中的任意一種。
3.如權(quán)利要求1或2所述的照明裝置，其特征在于多個上述光源被設(shè)置成為陣列狀；多個上述平行化光學(xué)系統(tǒng)和多個上述反射型偏振片分別與上述光源相對應(yīng)地設(shè)置成為陣列狀。
4.如權(quán)利要求1或2所述的照明裝置，其特征在于在上述平行化光學(xué)系統(tǒng)和上述反射型偏振片之間具有相位差板。
5.如權(quán)利要求1或2所述的照明裝置，其特征在于具有將透射上述反射型偏振片的上述偏振光聚光的透鏡系統(tǒng)。
6.一種投影機(jī)，其特征在于包括供給特定振動方向的偏振光的照明裝置；使從上述照明裝置發(fā)出的上述偏振光的強度分布基本均勻化的導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)；對上述導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)發(fā)出的光相應(yīng)于圖像信號進(jìn)行調(diào)制的空間光調(diào)制裝置；以及將上述空間光調(diào)制裝置發(fā)出的光進(jìn)行投影的投影透鏡；上述照明裝置是權(quán)利要求1～5中的任何一項所述的照明裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可以高效地供給特定振動方向的偏振光，適用于使用液晶型空間光調(diào)制裝置的投影機(jī)的照明裝置。其構(gòu)成包括供給光的光源(101)；使光源(101)發(fā)出的光基本平行化的平行化光學(xué)系統(tǒng)(102)；以及使從平行化光學(xué)系統(tǒng)(102)發(fā)出的光之中的特定振動方向的偏振光透射并使與特定振動方向不同的其他振動方向的偏振光反射的反射型偏振片(104)；光源(101)還具有將被反射型偏振片(104)反射的向著光源(101)方向行進(jìn)的光反射到平行化光學(xué)系統(tǒng)(102)的方向的反射部(212)。
文檔編號G02B5/30GK1621891SQ20041008861
公開日2005年6月1日 申請日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2003年11月27日
發(fā)明者坂田秀文, 有賀進(jìn) 申請人:精工愛普生株式會社