专利名称：照明装置及投射型图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明装置及投射型图像显示装置。
背景技术：
提出一种照明装置，其中具备多个光源，将各光源射出的光分散地导向照射面，可用多个光源全体对照明对象物整体进行照明。(参照专利文献1)专利文献1特开2001-21996号公报但是，在上述现有的装置中，尽管可由用多个光源全体对照明对象物的整体进行照明，但不能将各光源的射出光导向照明对象物整体。因此，在切断多个光源中的任何一个时，仅存在亮度不均匀这一问题。
发明内容
该发明鉴于上述情况，其目的在于提供一种可将各光源的射出光导向照明对象物整体的照明装置及应用该照明装置的投射型图像显示装置。
本发明的照明装置为解决上述课题，其特征在于，构成为组合反射入射的大致平行光的一半、透射剩余一半的光分离部件和光反射部件而成的光路变更部件，在对向设置的两个光源间设置多个，各光路变更部件通过将来自所述两个光源的位置性对应区域的光束分别射入并合成，同时形成比该区域宽广的区域的光束并射出到一个方向，从而将各个光源的射出光导向照明对象物的整体。
根据上述构成，光源中央区域的光被导向照明对象物的中央，光源周边区域的光被导向照明对象物的周边，同时，可将各个光源的射出光导向照明对象物的整体。
所述光路变更部件也可以构成为通过由所述光分离部件将来自一方光源的所定区域的光束的一半反射到所述一个方向，从而形成第1光束，通过由第1光束反射部件将剩余一半的透射光束反射到所述一个方向，从而形成与上述第1光束相邻的第2光束；通过由所述光分离部件透过从其他光源射出并由第2光反射部件导向与所述第1光束相同方向的光束的一半，并重叠于所述第1光束上，将剩余一半的反射光束由上述第1光反射部件反射到所述一个方向，从而重叠于第2光束上。
也可以构成为将如此构成的照明装置作为构成要素照明装置而具有多个，同时，组合将入射的大致平行光的一半反射、透射剩余一半的光分离部件和光反射部件而成的光路变更部件在对向设置的两个构成要素照明装置间设置多个，各光路变更部件通过将来自所述两个构成要素照明装置的位置性对应区域的光束分别射入并合成，同时形成比该区域还宽广的区域的光束射出到一个方向，从而将各个构成要素照明装置的射出光导向照明对象物的整体。
在这些照明装置中，邻接的光路变更部件中的光反射部件相邻，该相邻的光反射部件可以合成其边缘而形成山型。而且，邻接的光路变更部件中的光反射部件相邻，该相邻的光反射部件也可以由三角棱柱部件的相互邻接的二面镜面形成。再者，可以使所述光分离部件及光反射部件的边缘位于对应作为照明对象物的复眼透镜(fly eye lens)的透镜元件间的谷部。
所述光分离部件可以是半反射镜。而且，所述光分离部件也可以是偏振光束分离器。
再者，本发明的投射型图像显示装置，其中由光阀对从照明装置射出的光进行光调制，以投射由该光调制而得到的图像光，其特征在于，作为所述照明装置，具有所述任何一个照明装置。
如上所说明的，根据本发明的照明装置，可以将各个光源的射出光导向照明对象物的全体。因此，如果是应用该照明装置的投射型图像显示装置，则可得到如下效果即使在多个光源中的任何一个被切断或为了节能而切断的情况下，也几乎不会产生亮度不均匀。
图1是表示本发明的照明装置的说明图。
图2是光路变更的说明图。
图3是表示本发明的照明装置的另一示例的说明图。
图4是应用图3的照明装置的投射型图像显示装置的说明图。
图中1(1A，1B)-光源，2(2A，2B，2C)-光路变更部件，2′(2A′，2B′，2C′)-光路变更部件，20-偏振光束分离器，21-第1反射镜，22-第2反射镜，3-复眼透镜。
具体实施例方式
(实施方式1)以下根据图1～图3说明本发明的实施方式。图1是表示该实施方式的照明装置的说明图，图2是光路变更说明图。图3是表示组合两个图1的照明装置而成的照明装置的说明图。
图1所示的照明装置由对向配置的两个光源1、1和配置在这两个光源1、1之间的3组光路变更部件2(2A，2B，2C)组成。光源1、1将其射出光中心相互错开地配置。各光源1具备由超高压水银灯和金属卤化物灯等构成的发光部11；和将从该发光部11射出的光变成大致平行光射出的抛物面凹面镜12。光路变更部件2B设置成可接收来自光源1的中央区域的光束，光路变更部件2A和光路变更部件2C设置成可接收来自光源1的周边区域的光束。
各光路变更部件2是组合将入射的大致平行光的一半反射、透射剩余一半的偏振光束分离器20、第1反射镜21和第2反射镜22而成的。偏振光束分离器20的分离膜相对光源1的光轴倾斜45°配置，第1反射镜21与所述分离膜平行(相对于所述光轴倾斜45°)配置，第2反射镜22相对于第1反射镜21配置在正交方向上。各光路变更部件2通过将来自两个光源1A，1B的位置性对应区域的光束分别射入并合成，形成该区域的2倍的区域的光束，并射出到一个方向(配置复眼透镜3的方向)，从而将各个光源1的射出光导向作为照明对象物的复眼透镜3的全体。
具体是，各光路变更部件2，通过由偏振光束分离器20将来自-方光源1A的规定区域(中央区域或端部区域)的光束的一半反射到所述一个方向，从而形成第1光束，通过由第1反射镜21将剩余的一半透过光束反射到所述一个方向，从而形成与所述第1光束相邻的第2光束。于是，通过将由其他光源1B射出且由第2反射镜22导向与所述第1光束相同方向的光束的一半由上述偏振光束分离器20透过并重叠于第1光束上，将剩余一半的反射光束由上述第1反射镜21反射到所述一个方向，从而重叠于第2光束上。
所述偏振光束分离器20透过来自光源1的光中的P偏振光，反射S偏振光。因此，如图2所示，来自光源1A规定区域的光束中的S偏振光成为第1光束，P偏振光成为第2光束。另一方面，来自光源1B规定区域光束中的P偏振光成为第1光束，S偏振光成为第2光束。
这样，来自光源1A、1B的光由3个光路变更部件2A，2B，2C重叠后导向复眼透镜3，而且，可将来自光源1A，1B的射出光分别导向复眼透镜3的全体。再者，光路变更部件2B重叠从光源1A，1B的中央区域分别射出的光束并导向复眼透镜3的中央区域，光路变更部件2A，2C重叠从光源1A，1B的周边区域分别射出的光束并导向复眼透镜3的周边区域。
在邻接的光路变更部件2A和光路变更部件2B中，第2反射镜22和第1反射镜21相邻，该相邻的反射镜22、21可以合成其边缘而配置为山型。而且，在相邻的光路变更部件2B和光路变更部件2C中，第2反射镜22和第1反射镜21相邻，该相邻的反射镜22、21可以合成其边缘而配置成山型。这样，通过配置为山型，从而反射镜22、21的一体化成为可能，这样通过一体化，从而可以实现部件件数的削减。而且，可以使所述偏振光束分离器20及反射镜22，21的边缘对应于复眼透镜3的透镜元件间的谷部而定位，避免了该边缘对应复眼透镜3的凸透镜而定位时产生的不适。
图3所示的照明装置具备两个图1的照明装置(以下称构成要素照明装置)，在这两个构成要素照明装置间配置3个光路变更部件2A′、2B′、2C′而成。两个构成要素照明装置将经其光路变更部件2…进行光路变更后的光轴相互错开地配置，所述复眼透镜3以使该光入射面的法线与所述光路变更后的光轴正交的方式进行配置。该图3所示的照明装置成为以图1的照明装置作为光源，由所述光路变更部件2A′、2B′、2C′重叠各光源(构成要素照明装置)的光束的照明装置，成为实现了4灯类型的装置。即使在该图3的照明装置中，在邻接的光路变更部件2A′和光路变更部件2B′中，第2反射镜22′和第1反射镜21′也相邻，该相邻的反射镜22′、21′可以合成其边缘而配置为山型。而且，在邻接的光路变更部件2B′和光路变更部件2C′中，第2反射镜22′和第1反射镜21′相邻，该相邻的反射镜22′、21′可以合成其边缘而配置成山型。再有，可以使上述偏振光束分离器20′及反射镜22′，21′的边缘对应于复眼透镜3的透镜元件间的谷部而定位。
(实施方式2)以下根据图4说明本发明的实施方式的投射型图像显示装置。图4表示应用图3的照明装置的液晶投影仪。从照明装置射出的白色光照射到一对复眼透镜3上，经过该复眼透镜3的光到达偏振光转换装置71。一对复眼透镜3设计为使对应的各个透镜部分照射后述的液晶面板的全面，将存在于从照射装置射出的光的部分亮度不均匀平均化，减小在画面中央和周边部的光量差。
偏振光转换装置71由偏振光束分离器阵列(以下称PBS阵列)构成。PBS阵列具有偏振光分离膜和相位差板(1/2λ板)。PBS阵列的各偏振光分离膜使来自复眼透镜3的光中的例如P偏振光通过，将S偏振光进行90°光路变更。经光路变更后的S偏振光由邻接的偏振光分离膜反射并直接射出。另一方面，透过偏振光分离膜的P偏光由设置在其前侧(光射出侧)的所述相位差板转换成S偏振光并射出。即，在该情况下，几乎所有光都变换成S偏振光。
经过偏振光装置71而转换成单一偏振光的光透过聚光透镜72，由全反射镜73将光路进行90°变更并导向第1分色镜74。第1分色镜74透过红色波段的光，反射青绿色(绿+蓝)波段的光。透过第1分色镜74的红色波段的光由全反射镜75反射，并导向红色光用的透过型液晶面板81，并通过透射其而进行光调制。另一方面，由第1分色镜74反射的青绿色波段的光被导向第2分色镜76。
第2分色镜76透过蓝色波段的光而反射绿色波段的光。由第2分色镜76反射的绿色波段的光被导向绿色光用的透射型液晶面板82，并通过透射其而进行光调制。而且，透过第2分色镜76的蓝色波段的光经全反射镜77、78被导向青色光用的透射型液晶面板83，并通过透射其而进行光调制。
经液晶面板81、82、83得到的调制光(各色图像光)由二向棱镜79合成，以形成彩色图像光。该彩色图像光由投射透镜80放大投射，投影显示在未图示的屏幕上。
而且，不限于将图1或图3的照明装置中的反射镜的边缘合成配置成山型的情况，即使具有三角棱柱部件、将该三角棱柱部件相邻的二面做成镜面的情况也可以。与组合两个反射镜的边缘而配置成山型相比，应用三角棱柱部件更具有制作容易、组装容易的优点。而且，所述液晶投影仪应用图3的照明装置制作成4灯式，但也可以应用图1的照明装置构成2灯式的液晶投影仪。无论对于图1的照明装置及图3的照明装置的任何一个，均可将来自各光源的光导向照明对象物复眼透镜3的全面，与原来的条纹状导向构成相比，切断多个光源中的任何一个时的亮度不均匀变得很小，可以良好地进行图像投射的继续进行。另外，还可有意识地熄灭几个光源，以实现节约。
再者，在以上说明的例子中，示出了光源数是2个及4个的情况，只要是多个就可以，并未限定这些数量。示出了在对向配置的光源间具备3个光路变更部件的构成，但不限于这3个。示出了对象配置的光源都为白色光源的情况，但不限于此，也可以将一方作为白色光源，将用于补充该光源的特定波长的光的辅助光源(可以是应用灯光源或发光二极管等的固体元件光源)作为另一方的光源也可以。作为光分离部件，示出了偏振光束分离器，但也可以使用半反射镜。作为投射型图像显示装置，示出了3板式液晶投影仪，但也可以是单板式液晶投影仪。而且，也可以是采用了液晶面板以外的光阀的构成。
权利要求
1.一种照明装置，其特征在于，构成为组合反射入射的大致平行光的一半、透射剩余一半的光分离部件和光反射部件而成的光路变更部件，在对向设置的两个光源间设置多个，各光路变更部件通过将来自所述两个光源的位置性对应区域的光束分别射入并合成，同时形成比该区域宽广的区域的光束并射出到一个方向，从而将各个光源的射出光导向照明对象物的整体。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，所述光路变更部件构成为通过由所述光分离部件将来自一方光源的所定区域的光束的一半反射到所述一个方向，从而形成第1光束，通过由第1光束反射部件将剩余一半的透射光束反射到所述一个方向，从而形成与上述第1光束相邻的第2光束；通过由所述光分离部件透过从其他光源射出并由第2光反射部件导向与所述第1光束相同方向的光束的一半，并重叠于所述第1光束上，将剩余一半的反射光束由上述第1光反射部件反射到所述一个方向，从而重叠于第2光束上。
3.一种照明装置，其特征在于，构成为将权利要求1或权利要求2所述的照明装置作为构成要素照明装置而具有多个，同时，组合将入射的大致平行光的一半反射、透射剩余一半的光分离部件和光反射部件而成的光路变更部件在对向设置的两个构成要素照明装置间设置多个，各光路变更部件通过将来自所述两个构成要素照明装置的位置性对应区域的光束分别射入并合成，同时形成比该区域还宽广的区域的光束射出到一个方向，从而将各个构成要素照明装置的射出光导向照明对象物的整体。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的照明装置，其特征在于，邻接的光路变更部件中的光反射部件相邻，该相邻的光反射部件合成其边缘而形成为山型。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的照明装置，其特征在于，邻接的光路变更部件中的光反射部件相邻，该相邻的光反射部件由三角棱柱部件的相邻二面的镜面形成。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的照明装置，其特征在于，使所述光分离部件及光反射部件的边缘对应于作为照明对象物的复眼透镜的透镜元件间的谷部而定位。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述光分离部件是半反射镜。
8.根据权利要求1～6中任一项所述的照明装置，其特征在于，所述光分离部件是偏振光束分离器。
9.一种投射型图像显示装置，其中由光阀将从照明装置射出的光进行光调制，以投射通过该光调制而得到的图像光，其特征在于，作为所述照明装置，具备权利要求1～8中任一项所述的照明装置。
全文摘要
本发明提供一种可以将各个光源的射出光导向照明对象物全体的照明装置。各光路变更部件(2)，通过由偏振光束分离器(20)将来自一方光源(1A)规定区域(中央区域或端部区域)的光束的一半反射到一个方向，从而形成第1光束，通过由第1反射镜(21)将剩余的一半透过光束反射到所述一个方向，从而形成与上述第1光束相邻的第2光束。另外，通过使由其他光源(1B)射出、且由第2反射镜(22)导向与上述第1光束相同方向的光束的一半由所述偏振光束分离器(20)透过，并重叠于第1光束上，将剩余一半的反射光束由上述第1反射镜(21)反射到所述一个方向，从而重叠于第2光束上。
文档编号G03B21/00GK1624575SQ20041010001
公开日2005年6月8日 申请日期2004年11月30日 优先权日2003年12月1日
发明者石井孝治, 木场弘树 申请人:三洋电机株式会社