專利名稱：照明裝置和投影機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置和投影機(jī)。
背景技術(shù)：
圖9是為了說(shuō)明現(xiàn)有的投影機(jī)1000a和照明裝置100a而示出的圖。圖9(a)示出了現(xiàn)有的投影機(jī)1000a的光學(xué)系統(tǒng)，圖9(b)示出了在現(xiàn)有的投影機(jī)1000a中使用的照明裝置100a的主要部分。
圖10是為了說(shuō)明現(xiàn)有的投影機(jī)1000a的顯示陰影而示出的圖。
現(xiàn)有的投影機(jī)1000a，如圖9(a)所示，具備照明裝置100a；將來(lái)自照明裝置100a的照明光束分離成紅色光、綠色光和藍(lán)色光這3種色光并導(dǎo)往被照明區(qū)域的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200；調(diào)制來(lái)自色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200的各個(gè)照明光束的3個(gè)液晶裝置400R、400G、400B；對(duì)用3個(gè)液晶裝置400R、400G、400B調(diào)制后的每一個(gè)色光進(jìn)行合成的十字分色棱鏡500；將用十字分色棱鏡500合成后的照明光束投影到屏幕SCR(參看圖10)等的投影面上的投影光學(xué)系統(tǒng)600。
照明裝置100a具有向被照明區(qū)域側(cè)射出大致平行的照明光束的光源裝置110a；具有用來(lái)將來(lái)自光源裝置110a的照明光束分割成多個(gè)部分光束的多個(gè)第1小透鏡的第1透鏡陣列130a；具有與第1透鏡陣列130a的多個(gè)第1小透鏡對(duì)應(yīng)的多個(gè)第2小透鏡的第2透鏡陣列140a；將從第2透鏡陣列140a的多個(gè)第2小透鏡射出的各個(gè)部分光束變換成線偏振光的偏振變換元件150a；用來(lái)使來(lái)自偏振變換元件150a的各個(gè)部分光束在被照明區(qū)域上重疊的重疊透鏡160a。光源裝置110a具有未示出的發(fā)光管112和使來(lái)自發(fā)光管112的光朝向被照明區(qū)域反射的拋物面反射器114a。這樣的照明裝置100a被設(shè)定為使得第1透鏡陣列130a的第1小透鏡的輪廓形狀與被照明區(qū)域的形狀形成相似形，第1透鏡陣列130a的各個(gè)第1小透鏡的像借助于第2透鏡陣列140a和重疊透鏡160a在被照明區(qū)域上重疊起來(lái)。即，第1透鏡陣列130a的第1小透鏡與被照明區(qū)域共軛。
在現(xiàn)有的投影機(jī)1000a中，第1透鏡陣列130a的第1小透鏡，如圖9(b)所述，被偏心為使得來(lái)自第1透鏡陣列130a的各個(gè)照明光束僅僅向偏振變換元件150a的有效入射部153a入射(就是說(shuō)，使得向偏振分離層152a入射而不向反射層154a入射)，提高了投影機(jī)的光利用效率(例如參看專利文獻(xiàn)1)。
但是，在現(xiàn)有的投影機(jī)1000a中，在第1透鏡陣列130a的偏心的各個(gè)第1小透鏡間存在著高低差S(參看圖9(b))。由于第1小透鏡與被照明區(qū)域是共軛的，故這樣的高低差S所產(chǎn)生的陰影或漫反射等就顯著地給被照明區(qū)域造成了影響。此外，由于存在著高低差S，被照明區(qū)域的周邊部分，常常會(huì)因在第1透鏡陣列130a的制造時(shí)產(chǎn)生面下垂(透鏡周緣的角部形成為曲面狀而不形成規(guī)定的角度)而變暗。其結(jié)果是如圖10所示，存在著在顯示區(qū)域的外周部分上發(fā)生顯示陰影的問(wèn)題。
為此，人們(例如，參看專利文獻(xiàn)1)提出了在第1透鏡陣列上沒(méi)有高低差的另一照明裝置100b(未示出)。
圖11示出了另一照明裝置100b的主要部分。另一照明裝置100b，如圖11所示，由于在第1透鏡陣列130b上不存在高低差，故可以抑制在顯示區(qū)域的外周部分上產(chǎn)生顯示陰影的問(wèn)題。
專利文獻(xiàn)1特開(kāi)2002-23108號(hào)公報(bào)但是，在投影機(jī)中，要求光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的目的在于提供可以實(shí)現(xiàn)投影機(jī)的光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的照明裝置。此外，目的還在于提供具備這樣的照明裝置的投影機(jī)。
本發(fā)明的照明裝置其特征在于，具有向被照明區(qū)域側(cè)射出照明光束的光源裝置；具有用來(lái)將從上述光源裝置射出的照明光束分割成多個(gè)部分光束的多個(gè)第1小透鏡的第1透鏡陣列；具有與上述第1透鏡陣列的上述多個(gè)第1小透鏡對(duì)應(yīng)的多個(gè)第2小透鏡的第2透鏡陣列；和用來(lái)使從上述第2透鏡陣列的上述多個(gè)第2小透鏡射出的各個(gè)部分光束在被照明區(qū)域上重疊的重疊透鏡；其中，上述多個(gè)第1小透鏡沿著一定方向偏心，上述多個(gè)第2小透鏡沿著上述一定方向或與上述一定方向垂直的方向偏心，上述第1透鏡陣列和上述第2透鏡陣列一體化地形成在一個(gè)透光性構(gòu)件上。
因此，倘采用本發(fā)明的照明裝置，通過(guò)在一個(gè)透光性構(gòu)件上一體化地形成第1透鏡陣列和第2透鏡陣列，可以消除空氣、光學(xué)構(gòu)件間的2個(gè)界面(第1透鏡陣列的光射出面和第2透鏡陣列的光入射面)，故可以減少不必要的反射，可以實(shí)現(xiàn)光的利用效率的提高。此外，由于可以減少光學(xué)構(gòu)件的個(gè)數(shù)(從2個(gè)(第1透鏡陣列和第2透鏡陣列)減少到1個(gè)(透光性構(gòu)件))，故還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低成本化。
作為透光性構(gòu)件的材料，例如，可以優(yōu)選應(yīng)用石英玻璃、硬質(zhì)玻璃、結(jié)晶化玻璃、藍(lán)寶石、水晶和塑料等。
在本發(fā)明的照明裝置中，理想的是，上述第1透鏡陣列是將各個(gè)第1小透鏡的厚度調(diào)整為使得上述各個(gè)第1小透鏡間的邊界部分上的高低差減小的第1透鏡陣列，上述第2透鏡陣列是將各個(gè)第2小透鏡的厚度調(diào)整為使得上述各個(gè)第2小透鏡間的邊界部分上的高低差減小的第2透鏡陣列。
如本發(fā)明那樣，在作為透光性構(gòu)件一體成形第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的情況下，與通常的透鏡等比厚度將變大。在要用例如沖壓法形成一體地成形本發(fā)明的第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的透光性構(gòu)件的情況下，如果第1透鏡陣列的各個(gè)第1小透鏡間的邊界部分和第2透鏡陣列的各個(gè)第2小透鏡間的邊界部分上的高低差大則脫模就將變得困難。其結(jié)果是存在著易于產(chǎn)生面下垂和崩碎，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列不能制造所希望的形狀的透鏡陣列的問(wèn)題。
相對(duì)于此，倘采用本發(fā)明的照明裝置，由于第1透鏡陣列是將各個(gè)第1小透鏡的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第1小透鏡間的邊界部分上的高低差的第1透鏡陣列，第2透鏡陣列是將各個(gè)第2小透鏡的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第2小透鏡間的邊界部分上的高低差的第2透鏡陣列，故作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列不能制造所希望的形狀的透鏡陣列的這樣的問(wèn)題也可以被消除。
然而，在多個(gè)第1小透鏡或多個(gè)第2小透鏡未偏心的情況下，理所當(dāng)然地在第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的整個(gè)面上減輕高低差是容易的，而在使多個(gè)第1透小鏡和多個(gè)第2小透鏡沿著縱向和橫向都偏心的情況下，要在第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的整個(gè)面上減輕高低差是不容易的，所以，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列要想制造理想的形狀的透鏡陣列是不容易的。
相對(duì)于此，倘采用本發(fā)明的照明裝置，如上所述，多個(gè)第1小透鏡和多個(gè)第2小透鏡都僅僅沿著縱橫方向之中任何一個(gè)方向進(jìn)行了偏心，故在第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的整個(gè)面上減輕高低差就成為可能，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列就可以制造理想的形狀的透鏡陣列。
另外，在該說(shuō)明書(shū)中，所謂“小透鏡的厚度”，意味著小透鏡的光入射面和光出射面之間的最大距離。
在本發(fā)明的照明裝置中，理想的是，在上述第2透鏡陣列與上述重疊透鏡之間還具備將入射光束變換成1種線偏振光后射出的偏振變換元件，上述偏振變換元件具有有效入射部，上述第1小透鏡的至少一部分以及上述第2小透鏡的至少一部分偏心成使得上述部分光束向上述偏振變換元件的上述有效入射部入射。
通過(guò)像這樣地構(gòu)成，則本發(fā)明的照明裝置就成為適合于具備像液晶裝置那樣調(diào)制偏振光的類型的電光調(diào)制裝置的投影機(jī)的照明裝置。
在本發(fā)明的照明裝置中，理想的是，上述光源裝置是向被照明區(qū)域側(cè)射出大致平行的照明光束的光源裝置，上述多個(gè)第1小透鏡的偏心方向和上述多個(gè)第2小透鏡的偏心方向是同一方向。
在具有偏振變換元件的照明裝置的情況下，要想做成為使得光利用效率不降低，就必須做成為使得僅僅向偏振變換元件的有效入射部入射第1小透鏡的像。為此，與不具有偏振變換元件的情況下比較，重要的是沿著第1透鏡陣列的一定方向，例如，沿著橫向方向良好地分離第1小透鏡的像。
于是，在本發(fā)明的照明裝置中，在沿著第1透鏡陣列的一定方向(例如，橫向方向)使多個(gè)第1小透鏡偏心的情況下，來(lái)自第1透鏡陣列的各個(gè)部分光束，在與第1透鏡陣列的偏心方向平行而且與照明光軸方向平行的面內(nèi)就將變成為朝向第2透鏡陣列而且朝向外方前進(jìn)的光。
其結(jié)果是，倘采用本發(fā)明的照明裝置，則可以沿著第1透鏡陣列的偏心方向(例如橫向方向)良好地分離第1小透鏡的像，可以使具有偏振變換元件的照明裝置的情況下的光利用效率的降低成為最小限度。
另外，在本發(fā)明的照明裝置中，來(lái)自第1透鏡陣列的部分光束將成為在與第1透鏡陣列的偏心方向(例如橫向方向)平行而且與照明光軸方向平行的面內(nèi)朝向外方前進(jìn)的光，但是由于第2透鏡陣列必須要使之成為與照明光軸平行的光，故第2透鏡陣列使多個(gè)第2小透鏡沿著與第1透鏡陣列的偏心方向平行而且相反的方向(例如橫向方向)進(jìn)行了偏心。
此外，在本發(fā)明的照明裝置中，為了減輕在各個(gè)第1小透鏡間的邊界部分的高低差，未使多個(gè)第1小透鏡沿著第1透鏡陣列的一定方向以外的方向(例如縱向方向)偏心。此外，為了減輕在各個(gè)第2小透鏡間的邊界部分的高低差，未使多個(gè)第2小透鏡沿著第2透鏡陣列的一定方向以外的方(例如縱向方向)偏心。
其結(jié)果是，在本發(fā)明的照明裝置中，在多個(gè)第1小透鏡的偏心方向和多個(gè)第2小透鏡的偏心方向是同一方向的情況下，第2透鏡陣列的偏心方向的尺寸(例如橫向方向尺寸)比第1透鏡陣列的偏心方向的尺寸(例如橫向方向尺寸)大，與第2透鏡陣列的偏心方向垂直的方向的尺寸(例如縱向方向尺寸)則和與第1透鏡陣列的偏心方向垂直的方向的尺寸(例如縱向方向尺寸)大致相同。
在本發(fā)明的照明裝置中，理想的是，上述多個(gè)第1小透鏡中的每一者的外形形狀是具有長(zhǎng)邊和短邊的大致矩形形狀，上述多個(gè)第1小透鏡的偏心方向與上述多個(gè)第2小透鏡的偏心方向是與各個(gè)第1小透鏡的長(zhǎng)邊方向垂直的方向。
例如，在本發(fā)明的照明裝置的被照明區(qū)域具有橫向較長(zhǎng)的形狀的情況下，則第1小透鏡也具有橫向較長(zhǎng)的外形形狀。為此，在照明裝置中，沿著第1透鏡陣列的縱向方向良好地分離第1小透鏡的像也是重要的。
于是，在本發(fā)明的照明裝置中，使多個(gè)第1小透鏡沿著與第1透鏡陣列的第1小透鏡的長(zhǎng)邊方向垂直的方向(例如，若第1小透鏡的外形形狀是橫向較長(zhǎng)的形狀則是縱向方向)進(jìn)行偏心。因此，來(lái)自第1透鏡陣列的各個(gè)部分光束，在與第1透鏡陣列的第1小透鏡的長(zhǎng)邊方向垂直的方向(例如，若第1小透鏡的外形形狀是橫向較長(zhǎng)的形狀則是縱向方向)平行而且與照明光軸平行的面內(nèi)就要變成為朝向第2透鏡陣列而且朝向外方前進(jìn)的光。
其結(jié)果是，可以沿著與第1透鏡陣列的第1小透鏡的長(zhǎng)邊方向垂直的方向(例如，若第1小透鏡的外形形狀是橫向較長(zhǎng)的形狀則是縱向方向)良好地分離第1小透鏡的像，本發(fā)明的照明裝置，就將變成為各個(gè)部分光束良好地向第2透鏡陣列的各個(gè)第2小透鏡入射、更為適合于被照明區(qū)域(例如，電光調(diào)制裝置的被照明區(qū)域)的形狀的照明裝置。
在本發(fā)明的照明裝置中，理想的是，上述光源裝置是向被照明區(qū)域側(cè)射出發(fā)散的照明光束的光源裝置，上述多個(gè)第1小透鏡的偏心方向與上述多個(gè)第2小透鏡的偏心方向是垂直的方向。
通過(guò)像這樣地構(gòu)成，由于從光源裝置向被照明區(qū)域側(cè)射出發(fā)散的照明光束，而第1透鏡陣列的偏心方向僅僅沿著一定方向(例如，橫向方向)進(jìn)行了偏心，故雖然來(lái)自第1透鏡陣列的各個(gè)部分光束在與第1透鏡陣列的偏心方向(例如橫向方向)平行而且與照明光軸平行的面內(nèi)將變成為與照明光軸平行的平行光，但是，在與第1透鏡陣列的偏心方向垂直的方向(例如縱向方向)平行而且與照明光軸平行的面內(nèi)則將變成為朝向第2透鏡陣列而且朝向外方前進(jìn)的光。
雖然來(lái)自第1透鏡陣列的部分光束將變成為在與第1透鏡陣列的偏心方向垂直的方向(例如縱向方向)平行而且與照明光軸方向平行的面內(nèi)朝向外方前進(jìn)的光，但是，由于第2透鏡陣列必須要使之成為與照明光軸平行的光，故對(duì)于第2透鏡陣列的偏心方向，使多個(gè)第2小透鏡沿著與第1透鏡陣列的偏心方向垂直的方向(例如縱向方向)進(jìn)行了偏心。
因此，倘采用本發(fā)明的照明裝置，則可以沿著照明裝置的垂直的2個(gè)方向良好地分離第1小透鏡的像，可以使具有偏振變換元件的照明裝置的情況下的光利用效率的降低變成為最小限度。
此外，在本發(fā)明的照明裝置中，為了減輕各個(gè)小透鏡間的邊界部分的高低差，第1透鏡陣列的第1小透鏡僅僅向一定方向進(jìn)行了偏心，此外，第2透鏡陣列的第2小透鏡也僅僅向一定方向進(jìn)行了偏心。但是，由于從光源裝置向被照明區(qū)域側(cè)射出發(fā)散的照明光束，并使第1小透鏡的偏心方向和第2小透鏡的偏心方向?yàn)榇怪钡姆较?，故在可以使?小透鏡的像在照明裝置的垂直的2個(gè)方向分離的同時(shí)，還可以使從透光性構(gòu)件射出的光束變成為與照明光軸平行的平行光。
其結(jié)果是，在本發(fā)明的照明裝置中，如果設(shè)多個(gè)第1小透鏡的偏心方向沿著透光性構(gòu)件的橫向方向，多個(gè)第2小透鏡的偏心方向沿著透光性構(gòu)件的縱向方向，則第2透鏡陣列的偏心方向的尺寸(例如縱向方向尺寸)就比與第1透鏡陣列的偏心方向垂直的方向的尺寸(例如縱向方向尺寸)大，與第2透鏡陣列的偏心方向垂直的方向的尺寸(例如橫向方向尺寸)與第1透鏡陣列的偏心方向的尺寸(例如橫向方向尺寸)大致相同。此外，如果設(shè)多個(gè)第1小透鏡的偏心方向沿著透光性構(gòu)件的縱向方向，多個(gè)第2小透鏡的偏心方向沿著透光性構(gòu)件的橫向方向，則第2透鏡陣列的偏心方向的尺寸(例如橫向方向尺寸)就比與第1透鏡陣列的偏心方向垂直的方向的尺寸(例如橫向方向尺寸)大，與第2透鏡陣列的偏心方向垂直的方向的尺寸(例如縱向方向尺寸)則與第1透鏡陣列的偏心方向的尺寸(例如縱向方向尺寸)大致相同。
此外，在本發(fā)明的照明裝置中，理想的是，向被照明區(qū)域側(cè)射出大致平行的照明光束的上述光源裝置是具有發(fā)光管、反射來(lái)自上述發(fā)光管的光的橢圓面反射器和將上述橢圓面反射器所反射的光變成為大致平行光的凹透鏡的光源裝置。
在本發(fā)明的照明裝置中，理想的是，向被照明區(qū)域側(cè)射出發(fā)散的照明光束的上述光源裝置是具有發(fā)光管、反射來(lái)自上述發(fā)光管的光的橢圓面反射器和將上述橢圓面反射器所反射的光變成為以照明光軸為中心軸的發(fā)散光的凹透鏡的光源裝置。
通過(guò)像這樣地構(gòu)成，與使用拋物面反射器的光源裝置比較，可以實(shí)現(xiàn)更為緊湊的光源裝置。
在本發(fā)明的照明裝置中，理想的是，在上述發(fā)光管上設(shè)置有朝向上述發(fā)光管反射從上述發(fā)光管向被照明區(qū)域側(cè)射出的光的輔助反射鏡。
通過(guò)像這樣地構(gòu)成，由于朝向發(fā)光管反射從發(fā)光管向被照明區(qū)域側(cè)發(fā)射的光，故就沒(méi)有必要將橢圓面反射器的大小設(shè)定為將發(fā)光管的被照明區(qū)域一側(cè)端部覆蓋起來(lái)這樣的大小尺寸，就可以實(shí)現(xiàn)橢圓面反射器的小型化，可以實(shí)現(xiàn)投影機(jī)的小型化。此外，這還意味著可以進(jìn)一步減小第1透鏡陣列的大小、第2透鏡陣列的大小、偏振變換元件的大小和重疊透鏡的大小等，可以實(shí)現(xiàn)投影機(jī)的進(jìn)一步的小型化。
本發(fā)明的投影機(jī)，是具備照明裝置、根據(jù)圖像信息調(diào)制來(lái)自上述照明裝置的照明光束的電光調(diào)制裝置、投影由上述電光調(diào)制裝置調(diào)制后的照明光束的投影光學(xué)系統(tǒng)的投影機(jī)，其特征在于上述照明裝置是本發(fā)明的照明裝置。
為此，本發(fā)明的投影機(jī)就成為可以實(shí)現(xiàn)光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的投影機(jī)。
在本發(fā)明的投影機(jī)中，理想的是，在作為上述電光調(diào)制裝置具備根據(jù)圖像信息調(diào)制多個(gè)色光中的每一者的多個(gè)電光調(diào)制裝置的同時(shí)，還具備將來(lái)自上述照明裝置的照明光束分離成多個(gè)色光并導(dǎo)往上述多個(gè)電光調(diào)制裝置中的每一者的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，和對(duì)用上述多個(gè)電光調(diào)制裝置調(diào)制后的每一個(gè)色光進(jìn)行合成的十字分色棱鏡。
通過(guò)像這樣地構(gòu)成，可以使可以實(shí)現(xiàn)光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的投影機(jī)成為圖像品質(zhì)優(yōu)良的(例如3板式的)全彩色投影機(jī)。


圖1是為了說(shuō)明實(shí)施例1的照明裝置100和投影機(jī)1000而示出的圖；圖2是為了說(shuō)明偏振變換元件150而示出的圖；圖3是為了說(shuō)明實(shí)施例1的照明裝置100的效果而示出的圖；圖4是為了說(shuō)明實(shí)施例2的照明裝置100A和投影機(jī)1000A而示出的圖；圖5是為了說(shuō)明實(shí)施例3的照明裝置100B和投影機(jī)1000B而示出的圖；圖6是為了說(shuō)明實(shí)施例4的照明裝置100C和投影機(jī)1000C而示出的圖；圖7是為了說(shuō)明實(shí)施例4的照明裝置100C的效果而示出的圖；圖8是為了說(shuō)明實(shí)施例5的照明裝置100D和投影機(jī)1000D而示出的圖；圖9是為了說(shuō)明現(xiàn)有的投影機(jī)1000a而示出的圖；圖10是為了說(shuō)明現(xiàn)有的投影機(jī)1000a的顯示陰影而示出的圖；圖11是示出另一照明裝置100b的圖。
標(biāo)號(hào)的說(shuō)明100、100A、100B、100C、100D、100a照明裝置，100ax、100Aax、100Bax、100Cax、100Dax、100aax、100bax照明光軸，110、110A、110B、110a光源裝置，112、112A發(fā)光管，114、114a拋物面反射器，114A橢圓面反射器，116A輔助反射鏡，118A、118B凹透鏡，120、120B、120C、120D透光性構(gòu)件，130、130B、130C、130D、130a、130b第1透鏡陣列，132、132B、132C、132D第1小透鏡，140、140B、140C、140D、140a、140b第2透鏡陣列，142、142B、142C、142D第2小透鏡，150、150A、150B、150C、150D、150a、150b、150c偏振變換元件，152、152a、152b偏振分離層，153、153a、153b有效入射部，154、154a、154b反射層，156、156a、156b相位差板，157遮光板，158開(kāi)口部，159遮光部，160、160a重疊透鏡，170、230、240、250反射鏡，200色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，210、220分色鏡，260入射一側(cè)透鏡，270中繼透鏡，280R、280G、280B聚光透鏡，400R、400G、400B液晶裝置，500十字分色棱鏡，600投影光學(xué)系統(tǒng)，1000、1000A、1000B、1000C、1000D、1000a、1000b投影機(jī)，A1第1透鏡陣列的橫向方向尺寸，A2第2透鏡陣列的橫向方向尺寸，B1第1透鏡陣列的縱向方向尺寸，B2第2透鏡陣列的縱向方向尺寸，SR屏幕，S高低差具體實(shí)施方式
以下，根據(jù)圖中所示的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的照明裝置和投影機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是為了說(shuō)明實(shí)施例1的照明裝置100和投影機(jī)1000而示出的圖。圖1(a)是示出了投影機(jī)1000的光學(xué)系統(tǒng)的圖，圖1(b)是從上面看在投影機(jī)1000中使用的透光性構(gòu)件120的圖，圖1(c)是從側(cè)面看在投影機(jī)1000中使用的透光性構(gòu)件120的圖。
圖2是為了說(shuō)明偏振變換元件150而示出的圖。圖2(a)是從上面看偏振變換元件150的一部分的圖，圖2(b)是偏振變換元件150的透視圖。
圖3是為了說(shuō)明實(shí)施例1的照明裝置100的效果而示出的圖。圖3(a)示出了在實(shí)施例1的偏振變換元件150的光入射面上的第1小透鏡132的像，圖3(b)示出了在比較例中的偏振變換元件150c的光入射面上的第1小透鏡的像。比較例的照明裝置100c(未示出)，是具有第1透鏡陣列和第2透鏡陣列都未進(jìn)行偏心的小透鏡的照明裝置。
另外，在以下的說(shuō)明中，將彼此垂直的3個(gè)方向分別定為z軸方向(圖1(a)中的照明光軸100ax的方向)、x軸方向(圖1(a)中的與紙面平行而且與z軸垂直的方向)和y軸方向(圖1(a)中的與紙面垂直而且與z軸垂直的方向)。
實(shí)施例1的投影機(jī)1000，如圖1(a)所示，是具備照明裝置100；將來(lái)自照明裝置100的照明光束分離成紅、綠和藍(lán)這3種色光并導(dǎo)往被照明區(qū)域的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200；作為根據(jù)圖像信息對(duì)用色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200分離開(kāi)來(lái)的3個(gè)色光中的每一者進(jìn)行調(diào)制的電光調(diào)制裝置的3個(gè)液晶裝置400R、400G、400B；對(duì)用這3個(gè)液晶裝置400R、400G、400B調(diào)制后的色光進(jìn)行合成的十字分色棱鏡500；將用十字分色棱鏡500合成后的光投影到屏幕SCR(未示出)等的投影面上的投影光學(xué)系統(tǒng)600的投影機(jī)。
實(shí)施例1的照明裝置100，如圖1(a)～圖1(c)所示，具有向被照明區(qū)域一側(cè)射出大致平行的照明光束的光源裝置110；一體地形成有具備用來(lái)將從光源裝置110射出的照明光束分割成多個(gè)部分光束的多個(gè)第1小透鏡132的第1透鏡陣列130和具備與第1透鏡陣列130的多個(gè)第1小透鏡132對(duì)應(yīng)的多個(gè)第2小透鏡142的第2透鏡陣列140的透光性構(gòu)件120；將從光源裝置110射出的偏振方向未一致化的照明光束一致化為1個(gè)種類的線偏振光的偏振變換元件150；用來(lái)使從偏振變換元件150射出的各個(gè)部分光束在被照明區(qū)域上進(jìn)行重疊的重疊透鏡160。
光源裝置110具有拋物面反射器114和在拋物面反射器114的焦點(diǎn)附近具有發(fā)光中心的發(fā)光管112。
發(fā)光管112具有管球部和向管球部的兩側(cè)延伸的一對(duì)封裝部。
拋物面反射器114，反射從發(fā)光管112的發(fā)光中心發(fā)射出來(lái)的光作為與照明光軸110ax平行的照明光束而射出。
從拋物面反射器114射出的照明光束向透光性構(gòu)件120入射。透光性構(gòu)件120的構(gòu)成為使得照明光束從第1透鏡陣列130的各個(gè)第1小透鏡132入射，并被分割成與第1小透鏡132的個(gè)數(shù)對(duì)應(yīng)的多個(gè)部分光束。從第1透鏡陣列130射出的各個(gè)部分光束，在透光性構(gòu)件120內(nèi)透過(guò)后，從具有分別與各個(gè)第1小透鏡132對(duì)應(yīng)的各個(gè)第2小透鏡142的第2透鏡陣列140射出。
另外，關(guān)于透光性構(gòu)件120的詳細(xì)情況將在后邊講述。
從第2透鏡陣列140射出的各個(gè)部分光束，被聚光到使隨機(jī)的偏振方向的光一致化為1個(gè)種類的線偏振光的偏振變換元件150的偏振分離層152附近。
偏振變換元件150，如圖2(a)所示，具有交互地將相對(duì)照明光軸100ax傾斜配置的偏振分離層152和反射層154排列起來(lái)的構(gòu)成。偏振分離層152，透過(guò)在包含于各個(gè)部分光束的P偏振光束和S偏振光束之中的一方的偏振光束，反射另一方的偏振光束。被偏振分離層152反射的另一方的偏振光束，可借助于反射層154而被折彎，向一方的偏振光束的射出方向，就是說(shuō)，向沿著照明光軸100ax的方向射出。在偏振變換元件150的光射出面上配設(shè)有相位差板156，所射出的偏振光束中的任何一者都借助于該相位差板156進(jìn)行偏振變換，大體上所有的偏振光束的偏振方向都被一致化。
此外，在偏振變換元件150的光入射面一側(cè)，如圖2(b)所示，將在矩形的板狀體上設(shè)置有開(kāi)口部158和遮光部159的遮光板157配設(shè)為使得光僅僅向與偏振分離層152對(duì)應(yīng)的有效入射部153的區(qū)域上入射。
由于通過(guò)使用這樣的偏振變換元件150使得可以將從光源裝置110射出的照明光束一致化為大致1個(gè)方向的線偏振光，故可以提高在液晶裝置400R、400G、400B中使用的光的光利用效率。
在偏振變換元件150處偏振方向被一致化的多個(gè)部分光束，向重疊透鏡160入射，并被重疊為使得在后述的液晶裝置400R、400G、400B的各自的被照明區(qū)域上彼此重疊。
從重疊透鏡160射出的光束，在反射鏡170處被折彎后向色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200入射。
色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)200具有分色鏡210、220，反射鏡230、240、250，入射一側(cè)透鏡260和中繼透鏡270。
分色鏡210、220是在基板上形成有反射規(guī)定的波長(zhǎng)區(qū)域的光束、透過(guò)其它的波長(zhǎng)區(qū)域的光束的波長(zhǎng)選擇膜的光學(xué)元件。配置在光路前級(jí)上的分色鏡210是透過(guò)紅色光成分、反射其它的色光成分的鏡子。配置在光路后級(jí)上的分色鏡220是反射綠色光成分、透過(guò)藍(lán)色光成分的鏡子。
透過(guò)了分色鏡210后的紅色光成分，被反射鏡230折彎，通過(guò)聚光透鏡280R向紅色光用液晶裝置400R入射。另一方面，在分色鏡210處被反射的綠色光成分和藍(lán)色光成分之中，綠色光成分在分色鏡220處被反射，通過(guò)聚光透鏡280G向綠色光用液晶裝置400G入射。此外，透過(guò)了分色鏡220后的藍(lán)色光成分，則在被入射一側(cè)透鏡260、中繼透鏡270和反射鏡240、250進(jìn)行聚光、折彎后通過(guò)聚光透鏡280B向藍(lán)色光用液晶裝置400B入射。入射一側(cè)透鏡260、中繼透鏡270和反射鏡240、250具有將透過(guò)了分色鏡220后的藍(lán)色光引導(dǎo)到藍(lán)色光用的液晶裝置400B的功能。另外，配設(shè)在液晶裝置400R、400G、400B的各個(gè)色光的光路前級(jí)上的聚光透鏡280R、280G、280B，是為了使從透光性構(gòu)件120的第2透鏡陣列140射出的各個(gè)部分光束變換成相對(duì)于各個(gè)部分光束的主光線大致平行的光而設(shè)置的。
另外，之所以要在藍(lán)色光的光路中設(shè)置有這樣的入射一側(cè)透鏡260、中繼透鏡270和反射鏡240、250，是因?yàn)樗{(lán)色光的光路的長(zhǎng)度比別的色光的光路的長(zhǎng)度更長(zhǎng)，要防止因光的發(fā)散等引起的光的利用效率的降低的緣故。在實(shí)施例1的投影機(jī)1000中，雖然由于藍(lán)色光的光路的長(zhǎng)度長(zhǎng)而做成為這樣的構(gòu)成，但是，也可以考慮加長(zhǎng)紅色光的光路的長(zhǎng)度而在紅色光的光路中使用入射一側(cè)透鏡260、中繼透鏡270和反射鏡240、250的構(gòu)成。
液晶裝置400R、400G、400B，是根據(jù)圖像信息調(diào)制入射進(jìn)來(lái)的照明光束以形成彩色圖像的裝置，是照明裝置100的照明對(duì)象。另外，雖然省略未示出，在聚光透鏡280R、280G、280B與各個(gè)液晶裝置400R、400G、400B之間，分別配設(shè)有入射一側(cè)偏振片，在各個(gè)液晶裝置400R、400G、400B與十字分色棱鏡500之間，分別配設(shè)有射出一側(cè)偏振片?？山柚谶@些入射一側(cè)偏振片，液晶裝置400R、400G、400B以及射出一側(cè)偏振片進(jìn)行入射進(jìn)來(lái)的各個(gè)色光的光調(diào)制。
液晶裝置400R、400G、400B，是將本身為電光物質(zhì)的液晶密閉封入到一對(duì)透明的玻璃基板內(nèi)的裝置，例如，將多晶硅TFT當(dāng)作開(kāi)關(guān)元件，根據(jù)所提供的圖像信號(hào)，調(diào)制從入射一側(cè)偏振片射出的1個(gè)種類的線偏振光的偏振方向。
作為液晶裝置400R、400G、400B，使用的是具備具有“沿著y軸方向的縱向方向尺寸∶沿著x軸方向的橫向方向尺寸＝3∶4的長(zhǎng)方形”的平面形狀的圖像形成區(qū)域的液晶裝置。
十字分色棱鏡500是合成對(duì)從射出一側(cè)偏振片射出的各個(gè)色光中的每一種色光都進(jìn)行了調(diào)制的光學(xué)像、形成彩色圖像的光學(xué)元件。該十字分色棱鏡500形成將4個(gè)直角棱鏡粘接起來(lái)的平面視圖大致為正方形形狀，在將直角棱鏡彼此粘接起來(lái)的大致X字狀的界面上，形成有電介質(zhì)多層膜。在X字狀的一個(gè)界面上形成的電介質(zhì)多層膜反射紅色光，在另一個(gè)界面上形成的電介質(zhì)多層膜反射藍(lán)色光。借助于紅色光和藍(lán)色光被這些電介質(zhì)多層膜折彎，與綠色光的行進(jìn)方向一致化，就可以對(duì)3個(gè)色光進(jìn)行合成。
從十字分色棱鏡500射出的彩色圖像，借助于投影光學(xué)系統(tǒng)600進(jìn)行擴(kuò)大投影，在屏幕上形成大畫(huà)面圖像。
實(shí)施例1的照明裝置100具備一體地形成了第1透鏡陣列130和第2透鏡陣列140的透光性構(gòu)件120。
以下，詳細(xì)地對(duì)實(shí)施例1的照明裝置100的透光性構(gòu)件120進(jìn)行說(shuō)明。
透光性構(gòu)件120，如上所述，是將具有矩形形狀的輪廓的第1小透鏡132在縱向方向(y軸方向)和橫向方向(x軸方向)上矩陣狀地排列起來(lái)的第1透鏡陣列130，和與第1小透鏡132對(duì)應(yīng)的第2小透鏡142在縱向方向(y軸方向)和橫向方向(x軸方向)上矩陣狀地排列起來(lái)的第2透鏡陣列140配置成彼此相向，而且借助于例如沖壓法一體成型的光學(xué)元件。另外，在以后的各個(gè)實(shí)施例中，以縱向方向(y軸方向)為列，以橫向方向(x軸方向)為行進(jìn)行說(shuō)明。
作為透光性構(gòu)件120的材料，例如，可以優(yōu)選地使用石英玻璃、硬質(zhì)玻璃、結(jié)晶化玻璃、藍(lán)寶石、水晶和塑料等。
透光性構(gòu)件120的構(gòu)成為將來(lái)自光源裝置110的照明光束分割成多個(gè)部分光束，使各個(gè)部分光束在偏振變換元件150的偏振分離層152(參看圖2(a))的位置附近聚光。因此，結(jié)果就變成為可在偏振分離層152的附近形成由各個(gè)部分光束形成的聚光像。這些聚光像就是發(fā)光管112的發(fā)光部的像。
在這里，如果發(fā)光管的發(fā)光部是理想的點(diǎn)光源，而且，照明裝置是沒(méi)有設(shè)計(jì)誤差或組裝誤差等的理想的光學(xué)系統(tǒng)，則在偏振變換元件的偏振分離層的位置附近形成的聚光像就將成為點(diǎn)。但是，由于實(shí)際上發(fā)光管112的發(fā)光部具有一定的大小，所以結(jié)果就變成為在偏振分離層152的位置附近形成的聚光像也具有一定的大小。于是，要將用來(lái)使光有效地向偏振分離層152入射的有效入射部153的大小設(shè)定為使得這些聚光像可以有效地向偏振分離層152入射。就是說(shuō)，有效地入射到有效入射部153上的部分光束，可以變成為1個(gè)種類的線偏振光，從偏振變換元件150射出。
在實(shí)施例1的照明裝置100的透光性構(gòu)件120中，第1透鏡陣列130的多個(gè)第1小透鏡132和第2透鏡陣列140的多個(gè)第2小透鏡142用部分光束向有效入射部153入射而在偏振分離層152的位置附近形成聚光像的那樣的偏心透鏡(透鏡光軸和透鏡的幾何學(xué)上的中心位置偏移開(kāi)來(lái)的偏心透鏡)構(gòu)成。
在實(shí)施例1的照明裝置100中，如圖1(b)和圖1(c)所示，多個(gè)第1小透鏡132在第1透鏡陣列130的縱橫方向之中沿著橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心，多個(gè)第2小透鏡142在第2透鏡陣列140的縱橫方向之中沿著橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心。
另外，在實(shí)施例1在照明裝置100中，來(lái)自第1透鏡陣列130的部分光束將變成為在與第1透鏡陣列130的橫向方向(x軸方向)平行而且與照明光軸100ax(z軸方向)平行的面內(nèi)(xz平面內(nèi))朝外前進(jìn)的光，第2透鏡陣列140必須要使之變成為與照明光軸100ax平行的光，所以使多個(gè)第2小透鏡142沿著與第2透鏡陣列140的橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心。
此外，在本實(shí)施例的照明裝置100中，為了減輕在各個(gè)第1小透鏡132間的邊界部分的高低差，未使多個(gè)第1小透鏡132沿著第1透鏡陣列130的縱向方向(y軸方向)進(jìn)行偏心。此外，為了減輕在各個(gè)第2小透鏡142間的邊界部分的高低差，未使多個(gè)第2小透鏡142沿著第2透鏡陣列140的縱向方向(y軸方向)進(jìn)行偏心。如上所述，第1小透鏡132與第2小透鏡142的偏心方向(透鏡光軸和透鏡的幾何學(xué)上的中心位置的偏移方向)就變成為沿著一定方向的軸彼此相向的方向。
其結(jié)果是，在實(shí)施例1的照明裝置100中，如圖1(b)和圖1(c)所示，第2透鏡陣列140的橫向方向尺寸A2比第1透鏡陣列130的橫向方向尺寸A1大，第2透鏡陣列140的縱向方向尺寸B2比第1透鏡陣列130的縱向方向尺寸B1大致相同。
第1透鏡陣列130的第1小透鏡132各列中的每一列都一致地向同一方向進(jìn)行了偏心。就是說(shuō)，構(gòu)成同一列的第1小透鏡132中的每一者的透鏡光軸的位置，在x軸方向上都是同一位置，此外，透鏡的幾何學(xué)上的中心位置，在x軸方向上也位于同一位置。另一方面，第1小透鏡132在y軸方向上未進(jìn)行偏心。如此，由于第1透鏡陣列130如上所述僅對(duì)各列中的每一列一致地進(jìn)行偏心，各列中的每一列第1小透鏡的表面形狀都不相同，故為了減輕在列的邊界部分上的高低差，對(duì)于這些各列中的每一列將第1小透鏡132的厚度進(jìn)行了調(diào)整。
在第2透鏡陣列140的第2小透鏡142中，和第1透鏡陣列130同樣，由于各列中的每一列僅僅在同一方向(x軸方向)上一致地進(jìn)行了偏心，故為了減輕在列的邊界部分上的高低差，對(duì)這些各列中的每一列也都將第2小透鏡142的厚度進(jìn)行了調(diào)整。
另外，在實(shí)施例1的照明裝置100中，將沿照明光軸100ax(z軸方向)看各個(gè)第1小透鏡132時(shí)的外形形狀設(shè)定為與各個(gè)液晶裝置400R、400G、400B的被照明區(qū)域的形狀形成大致相似形。例如，由于液晶裝置400R、400G、400B的圖像形成區(qū)域的縱橫比(縱向與橫向的尺寸的比率)為3∶4，故各個(gè)第1小透鏡132的縱橫比也被設(shè)定為3∶4。
因此，倘采用實(shí)施例1的照明裝置100，則可以在第1透鏡陣列130和第2透鏡陣列140的整個(gè)面上減輕高低差。當(dāng)然，也可以在第1透鏡陣列130和第2透鏡陣列140的整個(gè)面上消除高低差。
在實(shí)施例1的照明裝置100中，光源裝置110是向被照明區(qū)域側(cè)射出與照明光軸100ax大致平行的照明光束的光源裝置。
為此，倘采用實(shí)施例1的照明裝置100，則從光源裝置110射出的與照明光軸100ax平行的照明光束，借助于各列中的每一列僅僅在橫向方向(x軸方向)上偏心的第1透鏡陣列130，在與第1透鏡陣列130的橫向方向(x軸方向)平行而且與照明光軸100ax(z軸方向)平行的面內(nèi)(xz平面內(nèi))就變成為朝向第2透鏡陣列140而朝外前進(jìn)的部分光束，在與第1透鏡陣列130的縱向方向(y軸方向)平行而且與照明光軸100ax(z軸方向)平行的面內(nèi)(yz平面內(nèi))保持原狀不變地成為相對(duì)于照明光軸100ax平行地朝向第2透鏡陣列140前進(jìn)的部分光束。
從第1透鏡陣列130入射透過(guò)了透光性構(gòu)件120后的部分光束，借助于各列中的每一列僅僅在橫向方向(x軸方向)上進(jìn)行了偏心的第2透鏡陣列140，在與第1透鏡陣列130的橫向方向(x軸方向)平行而且與照明光軸100ax(z軸方向)平行的面內(nèi)(xz平面內(nèi))，再次作為與照明光軸100ax平行的部分光束從第2透鏡陣列140射出，在與第1透鏡陣列130的縱向方向(y軸方向)平行而且與照明光軸100ax(z軸方向)平行的面內(nèi)(yz平面內(nèi))保持原狀不變地作為與照明光軸100ax平行的部分光束從第2透鏡陣列140射出。
其結(jié)果是，倘采用實(shí)施例1的照明裝置100，則如圖3(a)所示，可以沿著第1透鏡陣列130的橫向方向(x軸方向)良好地分離第1小透鏡132的像，即便是在部分光束的聚光像具有一定的大小的情況下，也可以可靠地向偏振變換元件150的有效入射部153(參看圖2(a))的區(qū)域上入射部分光束，使聚光像在偏振分離層152的位置附近形成，提高照明裝置100的光利用效率。
實(shí)施例1的照明裝置100，如圖1(a)～圖1(c)所示，在一個(gè)透光性構(gòu)件120上一體化地形成了第1透鏡陣列130和第2透鏡陣列140。
為此，倘采用實(shí)施例1的照明裝置100，由于在一個(gè)透光性構(gòu)件120上一體化地形成了第1透鏡陣列130和第2透鏡陣列140，而使得可以消除像現(xiàn)有技術(shù)那樣的分開(kāi)構(gòu)成第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的情況下的空氣、光學(xué)構(gòu)件間的2個(gè)界面(第1透鏡陣列的光射出面和第2透鏡陣列的光入射面)，故可以減少不必要的反射，可以實(shí)現(xiàn)光利用效率的提高。此外，由于一體化地形成了第1透鏡陣列130和第2透鏡陣列140，故不再需要像現(xiàn)有技術(shù)那樣的調(diào)整第1透鏡陣列與第2透鏡陣列的相對(duì)位置，此外也不會(huì)發(fā)生組裝后的偏移。為此，與照明裝置100的別的光學(xué)部件之間的位置對(duì)準(zhǔn)就變得容易起來(lái)。再有，由于可以減少光學(xué)構(gòu)件的個(gè)數(shù)(從2個(gè)(第1透鏡陣列和第2透鏡陣列)減少到1個(gè)(透光性構(gòu)件))，故還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低成本化。
此外，在實(shí)施例1的照明裝置100中，第1透鏡陣列130是已將各個(gè)第1小透鏡132的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第1小透鏡132間的邊界部分上的高低差的第1透鏡陣列，第2透鏡陣列140是已將各個(gè)第2小透鏡142的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第2小透鏡142間的邊界部分上的高低差的第2透鏡陣列。
如實(shí)施例1的照明裝置100那樣，在作為透光性構(gòu)件一體地成形第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的情況下，由于與通常的透鏡等相比較厚度變大，故如果第1透鏡陣列的各個(gè)第1小透鏡間的邊界部分和第2透鏡陣列的各個(gè)第2小透鏡間的邊界部分上的高低差大，則脫模就將變得困難。其結(jié)果是存在著易于產(chǎn)生面下垂及崩碎，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列不能制造所希望的形狀的透鏡陣列的問(wèn)題。
相對(duì)于此，倘采用實(shí)施例1的照明裝置100，由于第1透鏡陣列130是已將各個(gè)第1小透鏡132的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第1小透鏡132間的邊界部分上的高低差的第1透鏡陣列，第2透鏡陣列140是已將各個(gè)第2小透鏡142的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第2小透鏡142間的邊界部分上的高低差的第2透鏡陣列，故可以消除作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列不能制造所希望的形狀的透鏡陣列這樣的問(wèn)題。
此外，實(shí)施例1的照明裝置100中，多個(gè)第1小透鏡132沿著橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心，多個(gè)第2小透鏡142沿著橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心。
雖然在多個(gè)第1小透鏡或多個(gè)第2小透鏡未偏心的情況下，理所當(dāng)然地在第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的整個(gè)面上減輕高低差是容易的，但是，由于在使多個(gè)第1透小鏡或多個(gè)第2小透鏡沿著縱向和橫向都進(jìn)行了偏心的情況下，要在第1透鏡陣列和第2透鏡陣列的整個(gè)面上減輕高低差是不容易的，所以，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列要制造理想的形狀的透鏡陣列是不容易的。
相對(duì)于此，倘采用本發(fā)明的照明裝置100，如上所述，多個(gè)第1小透鏡132和多個(gè)第2小透鏡142都僅僅沿著橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心，故在第1透鏡陣列130和第2透鏡陣列140的整個(gè)面上減輕高低差就成為可能，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列就可以制造理想的形狀的透鏡陣列。
如上所述，實(shí)施例1的投影機(jī)1000，由于是具備上述的照明裝置100，根據(jù)圖像信息調(diào)制來(lái)自照明裝置100的照明光束的液晶裝置400R、400G、400B，投影被液晶裝置400R、400G、400B調(diào)制后的照明光束的投影光學(xué)系統(tǒng)600的投影機(jī)，故成為可以實(shí)現(xiàn)光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的投影機(jī)。
圖4是為了說(shuō)明實(shí)施例2的照明裝置100A和投影機(jī)1000A而示出的圖。圖4(a)是示出了投影機(jī)1000A的光學(xué)系統(tǒng)的圖，圖4(b)是從上面看在投影機(jī)1000A中使用的透光性構(gòu)件120的圖，圖4(c)是從側(cè)面看在投影機(jī)1000A中使用的透光性構(gòu)件120的圖。
實(shí)施例2的照明裝置100A，雖然具有基本上與實(shí)施例1的照明裝置100很相似的構(gòu)成，但是，如圖4(a)所示，光源裝置的構(gòu)成與實(shí)施例1的照明裝置100不同。
就是說(shuō)，實(shí)施例2的照明裝置100A，作為光源裝置，使用的是光源裝置110A，該光源裝置110A具有橢圓面反射器114A，配置在橢圓面反射器114A的第1焦點(diǎn)附近的發(fā)光管112A，配置在發(fā)光管112A的被照明區(qū)域側(cè)、朝向橢圓面反射器114A反射從發(fā)光管112A向被照明區(qū)域側(cè)放射的光的輔助反射鏡116A，使在橢圓面反射器114A處反射的會(huì)聚光變成為與照明光軸100Aax大致平行的平行光的凹透鏡118A。
發(fā)光管112A具有管球部和向管球部的兩側(cè)延伸的一對(duì)封裝部。
橢圓面反射器114A，將從配置在第1焦點(diǎn)位置附近的發(fā)光管112A的發(fā)光部的發(fā)光中心發(fā)射出來(lái)的光作為會(huì)聚于第2焦點(diǎn)位置上的會(huì)聚光射出。橢圓面反射器114A貫通、固定到一方的封裝部上。
輔助反射鏡116A，如圖4(a)所示，是將發(fā)光管112A的管球部的大致一半覆蓋起來(lái)，與橢圓面反射器114A的反射凹面相向地配置的反射構(gòu)件，貫通、固定到發(fā)光管112A的另一方的封裝部上。
通過(guò)使用這樣的輔助反射鏡116A，從發(fā)光管112A的發(fā)光部朝向與橢圓面反射器114A相反的一側(cè)(被照明區(qū)域側(cè))發(fā)射的光，就可以借助于輔助反射鏡116A朝向發(fā)光管112A的發(fā)光部進(jìn)行反射。被輔助反射鏡116A反射后的光，從發(fā)光管112A的發(fā)光部再次朝向橢圓面反射器114A放射，然后，再在橢圓面反射器114A的反射凹面處反射而被會(huì)聚到第2焦點(diǎn)位置上。因此，通過(guò)使用輔助反射鏡116A，從發(fā)光管112A的發(fā)光部朝向與橢圓面反射器114A相反的一側(cè)(被照明區(qū)域側(cè))發(fā)射的光，也與從發(fā)光管112A朝向橢圓面反射器114A直接發(fā)射的光同樣，可以會(huì)聚到橢圓面反射器114A的第2焦點(diǎn)位置上。
來(lái)自橢圓面反射器114A的光，在凹透鏡118A處被變換成與照明光軸100Aax大致平行的平行光，向透光性構(gòu)件120的第1透鏡陣列130射出。
如上所述，實(shí)施例2的照明裝置100A與實(shí)施例1的照明裝置100雖然光源裝置的構(gòu)成不同，但是，如圖4(a)～圖4(c)所示，由于在一個(gè)透光性構(gòu)件120上一體地形成了第1透鏡陣列130和第2透鏡陣列140，故與實(shí)施例1的照明裝置100的情況下同樣，可以消除空氣、光學(xué)構(gòu)件間的2個(gè)界面，為此，就可以減少不必要的反射，可以實(shí)現(xiàn)光利用效率的提高。此外，由于可以減少光學(xué)構(gòu)件的個(gè)數(shù)，故還可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的低成本化。
此外，倘采用實(shí)施例2的照明裝置100A，由于第1透鏡陣列130是將各個(gè)第1小透鏡132的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第1小透鏡132間的邊界部分上的高低差的第1透鏡陣列，第2透鏡陣列140是將各個(gè)第2小透鏡142的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第2小透鏡142間的邊界部分上的高低差的第2透鏡陣列，故與實(shí)施例1的照明裝置100的情況下同樣，也可以消除作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列不能制造所希望的形狀的透鏡陣列這樣的問(wèn)題。
此外，倘采用實(shí)施例2的照明裝置100A，由于多個(gè)第1小透鏡132和多個(gè)第2小透鏡142都僅僅沿著橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心，故與實(shí)施例1的照明裝置100的情況下同樣，在第1透鏡陣列130和第2透鏡陣列140的整個(gè)面上減輕高低差就成為可能，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列就可以制造理想的形狀的透鏡陣列。
因此，實(shí)施例2的照明裝置100A，與實(shí)施例1的照明裝置100的情況下同樣將成為可以實(shí)現(xiàn)投影機(jī)的光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的照明裝置。
實(shí)施例2的投影機(jī)1000A，由于是具備上述的照明裝置100A，根據(jù)圖像信息調(diào)制來(lái)自照明裝置100A的照明光束的液晶裝置400R、400G、400B，投影被液晶裝置400R、400G、400B調(diào)制后的照明光束的投影光學(xué)系統(tǒng)600的投影機(jī)，故將成為可以實(shí)現(xiàn)光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的投影機(jī)。
圖5是為了說(shuō)明實(shí)施例3的照明裝置100B和投影機(jī)1000B而示出的圖。圖5(a)是示出了投影機(jī)1000B的光學(xué)系統(tǒng)的圖，圖5(b)是從上面看在投影機(jī)1000B中使用的透光性構(gòu)件120B的圖，圖5(c)是從側(cè)面看在投影機(jī)1000B中使用的透光性構(gòu)件120B的圖。
實(shí)施例3的照明裝置100B，如圖5(a)～圖5(c)所示，光源裝置、偏振變換元件以及透光性構(gòu)件的構(gòu)成與實(shí)施例2的照明裝置100A不同。
就是說(shuō)，實(shí)施例3的照明裝置100B中，作為光源裝置，使用的是向被照明區(qū)域側(cè)射出發(fā)散的照明光束的光源裝置110B，作為偏振變換元件，使用的是有效入射部的范圍與實(shí)施例2的照明裝置100A的偏振變換元件150A不同的偏振變換元件150B，作為透光性構(gòu)件，使用的是多個(gè)第1小透鏡132B沿著第1透鏡陣列130B的縱向方向(y軸方向)進(jìn)行了偏心、多個(gè)第2小透鏡142B沿著第2透鏡陣列140B的橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心的透光性構(gòu)件120B。
實(shí)施例3的照明裝置100B，僅僅是設(shè)置在橢圓面反射器的被照明區(qū)域側(cè)的透鏡的作用與實(shí)施例2的照明裝置100A不同。
就是說(shuō)，在實(shí)施例2的照明裝置100A中，如圖4(a)所示，其構(gòu)成為在橢圓面反射器114A的被照明區(qū)域一側(cè)設(shè)置凹透鏡118A，從橢圓面反射器114A射出的會(huì)聚光，借助于凹透鏡118A變成為與照明光軸100Aax大致平行的平行光后從光源裝置110A射出。
相對(duì)于此，在實(shí)施例3的照明裝置100B中，如圖5(a)所示，其構(gòu)成為在橢圓面反射器114A的被照明區(qū)域側(cè)設(shè)置凹透鏡118B，從橢圓面反射器114A射出的會(huì)聚光，借助于凹透鏡118B變成為以照明光軸100Bax為中心軸向外側(cè)發(fā)散的發(fā)散光從光源裝置110B射出。
在實(shí)施例3的照明裝置100B中，如圖5(b)所示，來(lái)自第1透鏡陣列130B的部分光束，將變成為在與第1透鏡陣列130B的橫向方向(x軸方向)平行而且與照明光軸100Bax(z軸方向)平行的面內(nèi)(xz平面內(nèi))朝外前進(jìn)的光，而第2透鏡陣列140B必須要使之變成為與照明光軸100Bax平行的光，故使多個(gè)第2小透鏡142B沿著與第2透鏡陣列140B的橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心。
此外，在實(shí)施例3的照明裝置100B中，為了減輕在各個(gè)第2小透鏡142B間的邊界部分的高低差，如圖5(c)所示，未使多個(gè)第12透鏡142B沿著第2透鏡陣列140B的縱向方向(y軸方向)進(jìn)行偏心。此外，伴隨于此，由于必須使從光源裝置110B向被照明區(qū)域側(cè)進(jìn)行發(fā)散的照明光束變成為與照明光軸100Bax大致平行的平行光，使多個(gè)第1小透鏡132B沿著第1透鏡陣列130B的縱向方向(y軸方向)進(jìn)行了偏心。如上所述，第1小透鏡132B與第2小透鏡142B的偏心方向(透鏡光軸和透鏡的幾何學(xué)上的中心位置的偏移方向)就沿著彼此垂直的軸。
其結(jié)果是，在實(shí)施例3的照明裝置100B中，第2透鏡陣列140B的橫向方向尺寸A2比第1透鏡陣列130B的橫向方向尺寸A1大，第2透鏡陣列140B的縱向方向尺寸B2與第1透鏡陣列130B的縱向方向尺寸B1大致相同。
第1透鏡陣列130B的第1小透鏡132B各行中的每一行都一致地向同一方向(y軸方向)進(jìn)行了偏心。就是說(shuō)，構(gòu)成同一行的第1小透鏡132B中的每一者的透鏡光軸的位置在y軸方向上都是同一位置，此外，透鏡的幾何學(xué)上的中心位置在y軸方向上也位于同一位置。另一方面，第1小透鏡132B在x軸方向上未進(jìn)行偏心。如上所述，由于第1透鏡陣列130B如上所述僅僅各行中的每一行一致地進(jìn)行了偏心，各行中的每一行第1小透鏡的表面形狀都不相同，故這些各行中的每一行都將第1小透鏡132B的厚度調(diào)整為使得減輕在行的邊界部分上的高低差。
第2透鏡陣列140B的第2小透鏡142B各列中的每一列都在同一方向(x軸方向)上一致地進(jìn)行了偏心。就是說(shuō)，在構(gòu)成同一列的第2小透鏡142B中的每一者的透鏡光軸的位置在x軸方向上都是同一位置，此外，透鏡的幾何學(xué)上的中心位置在x軸方向上也位于同一位置。另一方面，第2小透鏡142B在y軸方向上則未進(jìn)行偏心。如上所述，由于第2小透鏡140B如上所述僅僅各列中的每一列一致地進(jìn)行了偏心，各列中的每一列第2小透鏡的表面形狀都不同，故對(duì)于這些各列中的每一列也將第2小透鏡142B的厚度調(diào)整為使得減輕在列的邊界部分上的高低差。
為此，倘采用實(shí)施例3的照明裝置100B，則可以在第1透鏡陣列130B和第2透鏡陣列140B的整個(gè)面上減輕高低差。當(dāng)然，也可以在第1透鏡陣列130B和第2透鏡陣列140B的整個(gè)面上消除高低差。
倘采用這樣的實(shí)施例3的照明裝置100B，則如圖5(b)和圖5(c)所示，從光源裝置110B射出的以照明光軸100Bax為中心軸向外側(cè)發(fā)散的照明光束，借助于各行中的每一行僅僅在縱向方向(y軸方向)上進(jìn)行了偏心的第1透鏡陣列130B，在與第1透鏡陣列130B的橫向方向(x軸方向)平行而且與照明光軸100Bax(z軸方向)平行的面內(nèi)(xz平面內(nèi))就保持原狀不變地成為朝向第2透鏡陣列140B的朝向外方前進(jìn)的部分光束，在與第1透鏡陣列130B的縱向方向(y軸方向)平行而且與照明光軸100Bax(z軸方向)平行的面內(nèi)(yz平面內(nèi))則成為相對(duì)于照明光軸100Bax平行地朝向第2透鏡陣列140B前進(jìn)的部分光束。
從第1透鏡陣列130B入射而透過(guò)透光性構(gòu)件120B的部分光束，借助于各列中的每一列僅僅在橫向方向(x軸方向)上進(jìn)行了偏心的第2透鏡陣列140B，在與第1透鏡陣列130B的橫向方向(x軸方向)平行而且與照明光軸100Bax(z軸方向)平行的面內(nèi)(xz平面內(nèi))，作為與照明光軸100Bax平行的部分光束從第2透鏡陣列140B射出，在與第1透鏡陣列130B的縱向方向(y軸方向)平行而且與照明光軸100Bax(z軸方向)平行的面內(nèi)(yz平面內(nèi))保持原狀不變地作為與照明光軸100Bax平行的部分光束從第2透鏡陣列140B射出。
如上所述，實(shí)施例3的照明裝置100B，雖然光源裝置、偏振變換元件和透光性構(gòu)件的構(gòu)成與實(shí)施例2的照明裝置100A不同，但是，由于在一個(gè)透光性構(gòu)件120B上一體化地形成了第1透鏡陣列130B和第2透鏡陣列140B，而可以與實(shí)施例2的照明裝置100A的情況下同樣消除空氣、光學(xué)構(gòu)件間的2個(gè)界面。故可以減少不必要的反射，可以實(shí)現(xiàn)光的利用效率的提高。此外，由于可以減少光學(xué)構(gòu)件的個(gè)數(shù)，故還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低成本化。
此外，倘采用實(shí)施例3的照明裝置100B，由于第1透鏡陣列130B是已將各個(gè)第1小透鏡132B的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第1小透鏡132B間的邊界部分上的高低差的第1透鏡陣列，第2透鏡陣列140B是已將各個(gè)第2小透鏡142B的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第2小透鏡142B間的邊界部分上的高低差的第2透鏡陣列，故與實(shí)施例2的照明裝置100A的情況下同樣，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列不能制造所希望的形狀的透鏡陣列的這樣的問(wèn)題也可以被消除。
此外，倘采用實(shí)施例3的照明裝置100B，由于使多個(gè)第1小透鏡132B僅僅沿著縱向方向(y軸方向)進(jìn)行了偏心，使多個(gè)第2小透鏡142B僅僅沿著橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心，故與實(shí)施例2的照明裝置100A的情況下同樣，在第1透鏡陣列130B和第2透鏡陣列140B的整個(gè)面上減輕高低差就成為可能，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列就可以制造理想的形狀的透鏡陣列。
因此，實(shí)施例3的照明裝置100B，與實(shí)施例2的照明裝置100A的情況下同樣將成為可以實(shí)現(xiàn)投影機(jī)的光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的照明裝置。
此外，在實(shí)施例3的照明裝置100B中，如上所述，由于從光源裝置110B射出以照明光軸100Bax為中心軸向外側(cè)發(fā)散的照明光束，第1透鏡陣列130B僅僅在縱向方向(y軸方向)上偏心，第2透鏡陣列140B僅僅在橫向方向(x軸方向)上偏心，故從照明裝置100B射出的照明光束，可以在橫向方向(x軸方向)和縱向方向(y軸方向)這兩個(gè)方向上擴(kuò)展，而且，可以作為與照明光軸100Bax平行的部分光束射出。
為此，倘采用實(shí)施例3的照明裝置100B，則可以沿著第1透鏡陣列130B的橫向方向(x軸方向)和縱向方向(y軸方向)更為良好地分離第1小透鏡132B的像，而且，可以射出與照明光軸100Bax平行的平行光。其結(jié)果是，即便是在部分光束的聚光像具有一定的大小的情況下，也可以可靠地向偏振變換元件150B的有效入射部的區(qū)域上入射部分光束，使聚光像在偏振分離層的位置附近形成，提高照明裝置100B的光利用效率。
實(shí)施例3的投影機(jī)1000B，由于是具備上述的照明裝置100B，根據(jù)圖像信息調(diào)制來(lái)自照明裝置100B的照明光束的液晶裝置400R、400G、400B，投影被液晶裝置400R、400G、400B調(diào)制后的照明光束的投影光學(xué)系統(tǒng)600的投影機(jī)，故將成為可以實(shí)現(xiàn)光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的投影機(jī)。
圖6是為了說(shuō)明實(shí)施例4的照明裝置100C和投影機(jī)1000C而示出的圖。圖6(a)是示出了投影機(jī)1000C的光學(xué)系統(tǒng)的圖，圖6(b)是從上面看在投影機(jī)1000C中使用的透光性構(gòu)件120C的圖，圖6(c)是從側(cè)面看在投影機(jī)1000C中使用的透光性構(gòu)件120C的圖。
圖7是為了說(shuō)明實(shí)施例4的照明裝置100C的效果而示出的圖。圖7(a)示出了在實(shí)施例4的偏振變換元件150C的光入射面上的第1小透鏡132C的像，圖7(b)示出了在比較例的偏振變換元件150c的光入射面上的第1小透鏡的像。
實(shí)施例4的照明裝置100C，如圖6(a)～圖6(c)所示，偏振變換元件和透光性構(gòu)件的構(gòu)成與實(shí)施例2的照明裝置100A不同。
就是說(shuō)，實(shí)施例4的照明裝置100C中，作為偏振變換元件，使用的是有效入射部的范圍與實(shí)施例2的照明裝置100A的偏振變換元件150A不同的偏振變換元件150C，作為透光性構(gòu)件，使用的是多個(gè)第1小透鏡132C沿著第1透鏡陣列130C的縱向方向(y軸方向)進(jìn)行了偏心、多個(gè)第2小透鏡142C沿著第2透鏡陣列140C的縱向方向(y軸方向)進(jìn)行了偏心的透光性構(gòu)件120C。
在實(shí)施例4的照明裝置100C中，如圖6(c)所示，來(lái)自第1透鏡陣列130C的部分光束，將成為在與第1透鏡陣列130C的縱向方向(y軸方向)平行而且與照明光軸100Cax(z軸方向)平行的面內(nèi)(yz平面內(nèi))朝向外方前進(jìn)的光，而第2透鏡陣列140C必須要使之成為與照明光軸100Cax平行的光，所以使多個(gè)第2小透鏡142C沿著與第2透鏡陣列140C的縱向方向(y軸方向)偏心。
此外，在實(shí)施例4的照明裝置100C中，為了減輕在各個(gè)第1小透鏡132C間的邊界部分的高低差，如圖6(b)所示，未使多個(gè)第1小透鏡132C沿著第1透鏡陣列130C的橫向方向(x軸方向)進(jìn)行偏心。此外，為了減輕在各個(gè)第2小透鏡142C間的邊界部分的高低差，未使多個(gè)第2小透鏡142C沿著第2透鏡陣列140C的橫向方向(x軸方向)進(jìn)行偏心。如此，第1小透鏡132C與第2小透鏡142C的偏心方向(透鏡光軸和透鏡的幾何學(xué)上的中心位置的偏移方向)就成為沿著一定方向的軸彼此相向的方向。
其結(jié)果是，在實(shí)施例4的照明裝置100C中，第2透鏡陣列140C的縱向方向尺寸B2比第1透鏡陣列130C的縱向方向尺寸B1大，第2透鏡陣列140C的橫向方向尺寸A2與第1透鏡陣列130C的橫向方向尺寸A1大致相同。
第1透鏡陣列130C的第1小透鏡132C各行中的每一行都一致地向同一方向(y軸方向)進(jìn)行了偏心。就是說(shuō)，構(gòu)成同一行的第1小透鏡132C中的每一者的透鏡光軸的位置，在y軸方向上都是同一位置，此外，透鏡的幾何學(xué)上的中心位置在y軸方向上也位于同一位置。另一方面，第1小透鏡132C在x軸方向上未進(jìn)行偏心。如此，由于第1小透鏡130C如上所述僅僅各行的每一行一致地進(jìn)行了偏心，各行的每一行第1小透鏡的表面形狀不相同，故這些各行的每一行都已將第1小透鏡132C的厚度調(diào)整為使得減輕在行的邊界部分上的高低差。
在第2透鏡陣列140C的第2小透鏡142C中，和第1透鏡陣列130C同樣，由于各行的每一行僅僅在同一方向(y軸方向)上一致地進(jìn)行了偏心，故這些各行的每一行也都將第2小透鏡142C的厚度調(diào)整為使得減輕在行的邊界部分上的高低差。
為此，倘采用實(shí)施例4的照明裝置100C，則可以在第1透鏡陣列130C和第2透鏡陣列140C的整個(gè)面上減輕高低差。當(dāng)然，也可以在第1透鏡陣列130C和第2透鏡陣列140C的整個(gè)面上消除高低差。
倘采用這樣的實(shí)施例4的照明裝置100C，則如圖6(b)和圖6(c)所示，從光源裝置110A射出的與照明光軸100Cax平行的照明光束，借助于各行中的每一行僅僅在縱向方向(y軸方向)上進(jìn)行了偏心的第1透鏡陣列130C，在與第1透鏡陣列130C的橫向方向(x軸方向)平行而且與照明光軸100Cax(z軸方向)平行的面內(nèi)(xz平面內(nèi))就保持原狀不變地成為相對(duì)于照明光軸100Cax平行地朝向第2透鏡陣列140C前進(jìn)的部分光束，在與第1透鏡陣列130C的縱向方向(y軸方向)平行而且與照明光軸100Cax(z軸方向)平行的面內(nèi)(yz平面內(nèi))成為朝向第2透鏡陣列140C的朝外前進(jìn)的部分光束。
從第1透鏡陣列130C入射而透過(guò)透光性構(gòu)件120C后的部分光束，借助于各行中的每一行僅僅在縱向方向(y軸方向)上進(jìn)行了偏心的第2透鏡陣列140C，在與第1透鏡陣列130C的橫向方向(x軸方向)平行而且與照明光軸100Cax(z軸方向)平行的面內(nèi)(xz平面內(nèi))，保持原狀不變地作為與照明光軸100Cax平行的部分光束從第2透鏡陣列140C射出，在與第1透鏡陣列130C的縱向方向(y軸方向)平行而且與照明光軸100Cax(z軸方向)平行的面內(nèi)(yz平面內(nèi))再次作為與照明光軸100Cax平行的部分光束從第2透鏡陣列140射出。
如上所述，實(shí)施例4的照明裝置100C，雖然偏振變換元件和透光性構(gòu)件的構(gòu)成與實(shí)施例2的照明裝置100A不同，但是，由于在一個(gè)透光性構(gòu)件120C上一體化地形成了第1透鏡陣列130C和第2透鏡陣列140C，而可以與實(shí)施例2的照明裝置100A的情況下同樣消除空氣、光學(xué)構(gòu)件間的2個(gè)界面，故可以減少不必要的反射，可以實(shí)現(xiàn)光的利用效率的提高。此外，由于可以減少光學(xué)構(gòu)件的個(gè)數(shù)，故還可以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低成本化。
此外，倘采用實(shí)施例4的照明裝置100C，由于第1透鏡陣列130C是將各個(gè)第1小透鏡132C的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第1小透鏡132C間的邊界部分上的高低差的第1透鏡陣列，第2透鏡陣列140C是將各個(gè)第2小透鏡142C的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第2小透鏡142C間的邊界部分上的高低差的第2透鏡陣列，故與實(shí)施例2的照明裝置100A的情況下同樣，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列不能制造所希望的形狀的透鏡陣列的這樣的問(wèn)題也可以被消除。
此外，倘采用實(shí)施例4的照明裝置100C，由于多個(gè)第1小透鏡132C和多個(gè)第2小透鏡142C都僅僅沿著縱向方向(y軸方向)進(jìn)行了偏心，故與實(shí)施例2的照明裝置100A的情況下同樣，在第1透鏡陣列130C和第2透鏡陣列140C的整個(gè)面上減輕高低差就變成為可能，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列就可以制造理想的形狀的透鏡陣列。
因此，實(shí)施例4的照明裝置100C，與實(shí)施例2的照明裝置100A的情況下同樣，成為可以實(shí)現(xiàn)投影機(jī)的光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的照明裝置。
此外，在實(shí)施例4的照明裝置100C中，由于使多個(gè)第1小透鏡132C沿著第1透鏡陣列130C的縱向方向(y軸方向)進(jìn)行了偏心，故來(lái)自第1透鏡陣列130C的各個(gè)部分光束，在與第1透鏡陣列130C的縱向方向(y軸方向)平行而且與照明光軸100Cax(z軸方向)平行的面內(nèi)(yz平面內(nèi))成為朝向第2透鏡陣列140C而且朝向外方前進(jìn)的光。
為此，倘采用實(shí)施例4的照明裝置100C，則如圖7(a)所示，可以沿著第1透鏡陣列130C的縱向方向(y軸方向)良好地分離第1小透鏡132C的像。其結(jié)果是，即便是在部分光束的聚光像具有一定的大小的情況下，也可以可靠地向偏振變換元件150C的有效入射部的區(qū)域上入射部分光束，使聚光像在偏振分離層的位置附近形成，可提高照明裝置100C的光利用效率。此外，實(shí)施例4的照明裝置100C，就成為作為使液晶裝置400R、400G、400B等的電光調(diào)制裝置的被照明區(qū)域的面內(nèi)照度分布變成為均一而且以高輝度進(jìn)行照明的照明裝置的合適的照明裝置。
實(shí)施例4的投影機(jī)1000C，由于是具備上述的照明裝置100C，根據(jù)圖像信息調(diào)制來(lái)自照明裝置100C的照明光束的液晶裝置400R、400G、400B，投影被液晶裝置400R、400G、400B調(diào)制后的照明光束的投影光學(xué)系統(tǒng)600的投影機(jī)，所以成為可以實(shí)現(xiàn)光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的投影機(jī)。
圖8是為了說(shuō)明實(shí)施例5的照明裝置100D和投影機(jī)1000D而示出的圖。圖8(a)是示出了投影機(jī)1000D的光學(xué)系統(tǒng)的圖，圖8(b)是從上面看在投影機(jī)1000D中使用的透光性構(gòu)件120D的圖，圖8(c)是從側(cè)面看在投影機(jī)1000D中使用的透光性構(gòu)件120D的圖。
實(shí)施例5的照明裝置100D，如圖8(a)～圖8(c)所示，偏振變換元件和透光性構(gòu)件的構(gòu)成與實(shí)施例3的照明裝置100B不同。
就是說(shuō)，實(shí)施例5的照明裝置100D中，作為偏振變換元件，使用的是有效入射部的范圍與實(shí)施例3的照明裝置100B的偏振變換元件150B不同的偏振變換元件150D，作為透光性構(gòu)件，使用的是多個(gè)第1小透鏡132D沿著第1透鏡陣列130D的橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心、多個(gè)第2小透鏡142D沿著第2透鏡陣列140D的縱向方向(y軸方向)進(jìn)行了偏心的透光性構(gòu)件120D。另外，作為光源裝置與實(shí)施例3的照明裝置100B的情況下同樣，使用的是向被照明區(qū)域側(cè)射出發(fā)散的照明光束的光源裝置110B。
在實(shí)施例5的照明裝置100D中，如圖8(c)所示，來(lái)自第1透鏡陣列130D的部分光束，將成為在與第1透鏡陣列130D的縱向方向(y軸方向)平行而且與照明光軸100Dax(z軸方向)平行的面內(nèi)(yz平面內(nèi))朝外的光，而第2透鏡陣列140D必須要使之成為與照明光軸100Dax平行的光，所以使多個(gè)第2小透鏡142D沿著與第2透鏡陣列140D的縱向方向(y軸方向)進(jìn)行了偏心。
此外，在實(shí)施例5的照明裝置100D中，為了減輕在各個(gè)第2小透鏡142D間的邊界部分的高低差，如圖8(b)所示，未使多個(gè)第2小透鏡142D沿著第2透鏡陣列140D的橫向方向(x軸方向)進(jìn)行偏心。此外，伴隨于此，由于必須使從光源裝置110B向被照明區(qū)域側(cè)進(jìn)行發(fā)散的照明光束成為與照明光軸100Dax大致平行的平行光，使多個(gè)第1小透鏡132D沿著第1透鏡陣列130D的橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心。如上所述，第1小透鏡132D與第2小透鏡142D的偏心方向(透鏡光軸和透鏡的幾何學(xué)上的中心位置的偏移方向)就沿著彼此垂直的軸。
為此，在實(shí)施例5的照明裝置100D中，第2透鏡陣列140D的縱向方向尺寸B2比第1透鏡陣列130D的橫向方向尺寸B1大，第2透鏡陣列140D的橫向方向尺寸A2與第1透鏡陣列130D的橫向方向尺寸A1大致相同。
第1透鏡陣列130D的第1小透鏡132D各列中的每一列都一致地向同一方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心。就是說(shuō)，構(gòu)成同一列的第1小透鏡132D中的每一者的透鏡光軸的位置，在x軸方向上都是同一位置，此外，透鏡的幾何學(xué)上的中心位置在x軸方向上也成為同一位置。另一方面，第1小透鏡132D在y軸方向上未進(jìn)行偏心。如此，第1透鏡陣列130D如上所述在各列的每一列都一致地進(jìn)行了偏心，而各列中的每一列第1小透鏡的表面形狀都不相同，所以這些各列的每一列都將第1小透鏡132D的厚度調(diào)整為使得減輕在列的邊界部分上的高低差。
第2透鏡陣列140D的第2小透鏡142D各行的每一行在同一方向(y軸方向)上一致地進(jìn)行了偏心。就是說(shuō)，構(gòu)成同一行的第2小透鏡142D中的每一者的透鏡光軸的位置在y軸方向上是同一位置，此外，透鏡的幾何學(xué)上的中心位置在y軸方向上也成為同一位置。另一方面，第2小透鏡142D在x軸方向上則未進(jìn)行偏心。如此，第2透鏡陣列140D如上所述僅僅各行中的每一行一致地進(jìn)行了偏心，而各行中的每一行第2小透鏡的表面形狀不相同，所以這些各行中的每一行都將第2小透鏡142D的厚度調(diào)整為使得減輕在行的邊界部分上的高低差。
為此，倘采用實(shí)施例5的照明裝置100D，則可以在第1透鏡陣列130D和第2透鏡陣列140D的整個(gè)面上減輕高低差。當(dāng)然，也可以在第1透鏡陣列130D和第2透鏡陣列140D的整個(gè)面上消除高低差。
倘采用這樣的實(shí)施例5的照明裝置100D，則如圖8(b)和圖8(c)所示，從光源裝置110B射出的以照明光軸100Dax為中心軸向外側(cè)發(fā)散的照明光束，借助于各列中的每一列僅僅在橫向方向(x軸方向)上進(jìn)行了偏心的第1透鏡陣列130D，在與第1透鏡陣列130D的橫向方向(x軸方向)平行而且與照明光軸100Dax(z軸方向)平行的面內(nèi)(xz平面內(nèi))就變成為相對(duì)于照明光軸100Dax平行地朝向第2透鏡陣列140D前進(jìn)的部分光束，在與第1透鏡陣列130D的縱向方向(y軸方向)平行而且與照明光軸100Dax(z軸方向)平行的面內(nèi)(yz平面內(nèi))則保持原狀不變地成為朝向第2透鏡陣列140D地朝向外方前進(jìn)的部分光束。
從第1透鏡陣列130D入射而透過(guò)透光性構(gòu)件120D后的部分光束，借助于各行中的每一行僅僅在縱向方向(y軸方向)上進(jìn)行了偏心的第2透鏡陣列140D，在與第1透鏡陣列130D的橫向方向(x軸方向)平行而且與照明光軸100Dax(z軸方向)平行的面內(nèi)(xz平面內(nèi))，保持原狀不變地作為與照明光軸100Dax平行的部分光束從第2透鏡陣列140D射出，在與第1透鏡陣列130D的縱向方向(y軸方向)平行而且與照明光軸100Dax(z軸方向)平行的面內(nèi)(yz平面內(nèi))作為與照明光軸100Dax平行的部分光束從第2透鏡陣列140D射出。
如上所述，實(shí)施例5的照明裝置100D，雖然偏振變換元件和透光性構(gòu)件的構(gòu)成與實(shí)施例3的照明裝置100B不同，但是，由于在一個(gè)透光性構(gòu)件120D上一體地形成了第1透鏡陣列130D和第2透鏡陣列140D，故與實(shí)施例3的照明裝置100B的情況下同樣，可以消除空氣、光學(xué)構(gòu)件間的2個(gè)界面，為此，就可以減少不必要的反射，就可以實(shí)現(xiàn)光利用效率的提高。此外，由于可以減少光學(xué)構(gòu)件的個(gè)數(shù)，故還可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的低成本化。
此外，倘采用實(shí)施例5的照明裝置100D，由于第1透鏡陣列130D是將各個(gè)第1小透鏡132D的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第1小透鏡132D間的邊界部分上的高低差的第1透鏡陣列，第2透鏡陣列140D是將各個(gè)第2小透鏡142D的厚度調(diào)整為使得減小各個(gè)第2小透鏡142D間的邊界部分上的高低差的第2透鏡陣列，故與實(shí)施例3的照明裝置100B的情況下同樣，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列不能制造所希望的形狀的透鏡陣列的這樣的問(wèn)題也可以被消除。
此外，倘采用實(shí)施例5的照明裝置100D，由于使多個(gè)第1小透鏡132D僅僅沿著橫向方向(x軸方向)進(jìn)行了偏心，使多個(gè)第2小透鏡142D僅僅沿著縱向方向(y軸方向)進(jìn)行了偏心，故與實(shí)施例3的照明裝置100B的情況下同樣，在第1透鏡陣列130D和第2透鏡陣列140D的整個(gè)面上減輕高低差就成為可能，作為第1透鏡陣列和第2透鏡陣列就可以制造理想的形狀的透鏡陣列。
因此，實(shí)施例5的照明裝置100D，與實(shí)施例3的照明裝置100B的情況下同樣，成為可以實(shí)現(xiàn)投影機(jī)的光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的照明裝置。
此外，在實(shí)施例5的照明裝置100D中，如上所述，由于從光源裝置110B射出以照明光軸100Dax為中心軸向外側(cè)發(fā)散的照明光束，第1透鏡陣列130D僅僅在橫向方向(x軸方向)上進(jìn)行了偏心，第2透鏡陣列140D僅僅在縱向方向(y軸方向)上進(jìn)行了偏心，故從照明裝置100D射出的照明光束，可以在橫向方向(x軸方向)和縱向方向(y軸方向)這兩個(gè)方向上擴(kuò)展，而且，可以作為與照明光軸100Dax平行的部分光束射出。
為此，倘采用實(shí)施例5的照明裝置100D，則可以沿著第1透鏡陣列130D的橫向方向(x軸方向)和縱向方向(y軸方向)更為良好地分離第1小透鏡132D的像，而且，可以射出與照明光軸100Dax平行的平行光。其結(jié)果是，即便是在部分光束的聚光像具有一定的大小的情況下，也可以可靠地向偏振變換元件150D的有效入射部的區(qū)域上入射部分光束，使聚光像在偏振分離層的位置附近形成，提高照明裝置100D的光利用效率。此外，實(shí)施例5的照明裝置100D，就成為作為使液晶裝置400R、400G、400B等的電光調(diào)制裝置的被照明區(qū)域的面內(nèi)照度分布變成為均一而且以高輝度進(jìn)行照明的照明裝置的合適的照明裝置。
實(shí)施例5的投影機(jī)1000D，由于是具備上述的照明裝置100D，根據(jù)圖像信息調(diào)制來(lái)自照明裝置100D的照明光束的液晶裝置400R、400G、400B，投影被液晶裝置400R、400G、400B調(diào)制后的照明光束的投影光學(xué)系統(tǒng)600的投影機(jī)，所以成為可以實(shí)現(xiàn)光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的投影機(jī)。
以上根據(jù)上述各個(gè)實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的投影機(jī)進(jìn)行了說(shuō)明，但是，本發(fā)明并不受限于上述的各個(gè)實(shí)施例，在不偏離其要旨的范圍內(nèi)可在種種的形態(tài)中實(shí)施，例如，如下那樣的變形也是可能的。
(1)上述各個(gè)實(shí)施例的投影機(jī)1000～1000D中，雖然作為第1小透鏡132、132B、132C、132D的平面形狀，使用的是“縱向尺寸∶橫向尺寸＝3∶4的長(zhǎng)方形”的平面形狀，但是，本發(fā)明并不受限于此，例如，在要想將被照明區(qū)域的縱橫比做成為9∶16的情況下，也可以優(yōu)選地使用“縱向尺寸∶橫向尺寸＝9∶16的長(zhǎng)方形”的平面形狀等。
(2)上述各個(gè)實(shí)施例的投影機(jī)1000～1000D，雖然是透過(guò)式的投影機(jī)，但是，本發(fā)明并不受限于此。在反射式的投影機(jī)中也可以應(yīng)用本發(fā)明。在這里，所謂“透過(guò)式”，意味著作為光調(diào)制裝置的電光調(diào)制裝置像透過(guò)式的液晶裝置等那樣是透過(guò)光的類型，所謂“反射式”意味著像反射式的液晶裝置等那樣，作為光調(diào)制裝置的電光調(diào)制裝置是反射光的類型。在將本發(fā)明應(yīng)用于發(fā)射式的投影機(jī)的情況下，也可以得到與透過(guò)式的投影機(jī)同樣的效果。
(3)上述各個(gè)實(shí)施例的投影機(jī)1000～1000D，雖然作為電光調(diào)制裝置使用的是液晶裝置，但是，本發(fā)明并不受限于此。作為電光調(diào)制裝置，一般地說(shuō)，只要是根據(jù)圖像信息對(duì)入射光進(jìn)行調(diào)制的電光調(diào)制裝置即可，也可以利用微反射鏡式光調(diào)制裝置等。作為微反射鏡式光調(diào)制裝置來(lái)說(shuō)，例如可以使用DMD(數(shù)字微反射鏡器件)(TI公司的商標(biāo))。
(4)在上述各個(gè)實(shí)施例中，雖然例示說(shuō)明的是使用3個(gè)液晶裝置400R、400G、400B的投影機(jī)，但是，本發(fā)明并不受限于此。在使用1個(gè)、2個(gè)或4個(gè)或以上的液晶裝置的投影機(jī)中也可以應(yīng)用。
(5)本發(fā)明在應(yīng)用于從觀察投影畫(huà)面的一側(cè)進(jìn)行投影的前投式投影機(jī)的情況以及應(yīng)用于從與觀察投影畫(huà)面的一側(cè)相反的一側(cè)進(jìn)行投影的背投式投影機(jī)的情況下都是可能的。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，其特征在于，具有向被照明區(qū)域側(cè)射出照明光束的光源裝置；具有用來(lái)將從上述光源裝置射出的照明光束分割成多個(gè)部分光束的多個(gè)第1小透鏡的第1透鏡陣列；具有與上述第1透鏡陣列的上述多個(gè)第1小透鏡對(duì)應(yīng)的多個(gè)第2小透鏡的第2透鏡陣列；和用來(lái)使從上述第2透鏡陣列的上述多個(gè)第2小透鏡射出的各個(gè)部分光束在被照明區(qū)域上重疊的重疊透鏡；其中，上述多個(gè)第1小透鏡沿著一定方向偏心，上述多個(gè)第2小透鏡沿著上述一定方向或與上述一定方向垂直的方向偏心，上述第1透鏡陣列和上述第2透鏡陣列一體化地形成在一個(gè)透光性構(gòu)件上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于上述第1透鏡陣列是將各個(gè)第1小透鏡的厚度調(diào)整為使得上述各個(gè)第1小透鏡間的邊界部分上的高低差減小的第1透鏡陣列，上述第2透鏡陣列是將各個(gè)第2小透鏡的厚度調(diào)整為使得上述各個(gè)第2小透鏡間的邊界部分上的高低差減小的第2透鏡陣列。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的照明裝置，其特征在于在上述第2透鏡陣列與上述重疊透鏡之間還具備將入射光束變換成1種線偏振光后射出的偏振變換元件，上述偏振變換元件具有有效入射部，上述第1小透鏡的至少一部分以及上述第2小透鏡的至少一部分偏心成使得上述部分光束向上述偏振變換元件的上述有效入射部入射。
4.據(jù)權(quán)利要求1～3中的任一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于上述光源裝置是向被照明區(qū)域側(cè)射出大致平行的照明光束的光源裝置，上述多個(gè)第1小透鏡的偏心方向和上述多個(gè)第2小透鏡的偏心方向是同一方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的照明裝置，其特征在于上述多個(gè)第1小透鏡中的每一者的外形形狀是具有長(zhǎng)邊和短邊的大致矩形形狀，上述多個(gè)第1小透鏡的偏心方向與上述多個(gè)第2小透鏡的偏心方向是與各個(gè)第1小透鏡的長(zhǎng)邊方向垂直的方向。
6.據(jù)權(quán)利要求1～3中的任一項(xiàng)所述的照明裝置，其特征在于上述光源裝置是向被照明區(qū)域側(cè)射出發(fā)散的照明光束的光源裝置，上述多個(gè)第1小透鏡的偏心方向與上述多個(gè)第2小透鏡的偏心方向是垂直的方向。
7.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的照明裝置，其特征在于上述光源裝置是具有發(fā)光管、反射來(lái)自上述發(fā)光管的光的橢圓面反射器和將上述橢圓面反射器所反射的光變成為大致平行光的凹透鏡的光源裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的照明裝置，其特征在于上述光源裝置是具有發(fā)光管、反射來(lái)自上述發(fā)光管的光的橢圓面反射器和將上述橢圓面反射器所反射的光變成為以照明光軸為中心軸的發(fā)散光的凹透鏡的光源裝置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的照明裝置，其特征在于在上述發(fā)光管上設(shè)置有朝向上述發(fā)光管反射從上述發(fā)光管向被照明區(qū)域側(cè)射出的光的輔助反射鏡。
10.一種投影機(jī)，是具備照明裝置、根據(jù)圖像信息調(diào)制來(lái)自上述照明裝置的照明光束的電光調(diào)制裝置、投影由上述電光調(diào)制裝置調(diào)制后的照明光束的投影光學(xué)系統(tǒng)的投影機(jī)，其特征在于上述照明裝置是權(quán)利要求1～9中的任一項(xiàng)所述的照明裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的投影機(jī)，其特征在于在作為上述電光調(diào)制裝置具備根據(jù)圖像信息調(diào)制多個(gè)色光中的每一者的多個(gè)電光調(diào)制裝置的同時(shí)，還具備將來(lái)自上述照明裝置的照明光束分離成多個(gè)色光并導(dǎo)往上述多個(gè)電光調(diào)制裝置中的每一者的色分離導(dǎo)光光學(xué)系統(tǒng)，和對(duì)用上述多個(gè)電光調(diào)制裝置調(diào)制后的每一個(gè)色光進(jìn)行合成的十字分色棱鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供可以實(shí)現(xiàn)投影機(jī)的光利用效率的進(jìn)一步提高和進(jìn)一步低成本化的照明裝置。該照明裝置的特征在于，具有光源裝置(110)，具有多個(gè)第1小透鏡(132)的第1透鏡陣列(130)，具有與多個(gè)第1小透鏡(132)對(duì)應(yīng)的多個(gè)第2小透鏡(142)的第2透鏡陣列(140)和重疊透鏡(160)，其中，多個(gè)第1小透鏡(132)沿著橫向方向(x軸方向)偏心，多個(gè)第2小透鏡(142)沿著橫向方向(x軸方向)偏心，在一個(gè)透光性構(gòu)件(120)上一體地形成第1透鏡陣列(130)和第2透鏡陣列(140)。
文檔編號(hào)G02B27/18GK1818775SQ20061000733
公開(kāi)日2006年8月16日 申請(qǐng)日期2006年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月9日
發(fā)明者秋山光一 申請(qǐng)人:精工愛(ài)普生株式會(huì)社