照明装置和投影机的制作方法

专利名称：照明装置和投影机的制作方法
技术领域：
本发明涉及照明装置和投影机。
背景技术：
图9是为了说明现有的投影机1000a和照明装置100a而示出的图。图9(a)示出了现有的投影机1000a的光学系统，图9(b)示出了在现有的投影机1000a中使用的照明装置100a的主要部分。
图10是为了说明现有的投影机1000a的显示阴影而示出的图。
现有的投影机1000a，如图9(a)所示，具备照明装置100a；将来自照明装置100a的照明光束分离成红色光、绿色光和蓝色光这3种色光并导往被照明区域的色分离导光光学系统200；调制来自色分离导光光学系统200的各个照明光束的3个液晶装置400R、400G、400B；对用3个液晶装置400R、400G、400B调制后的每一个色光进行合成的十字分色棱镜500；将用十字分色棱镜500合成后的照明光束投影到屏幕SCR(参看图10)等的投影面上的投影光学系统600。
照明装置100a具有向被照明区域侧射出大致平行的照明光束的光源装置110a；具有用来将来自光源装置110a的照明光束分割成多个部分光束的多个第1小透镜的第1透镜阵列130a；具有与第1透镜阵列130a的多个第1小透镜对应的多个第2小透镜的第2透镜阵列140a；将从第2透镜阵列140a的多个第2小透镜射出的各个部分光束变换成线偏振光的偏振变换元件150a；用来使来自偏振变换元件150a的各个部分光束在被照明区域上重叠的重叠透镜160a。光源装置110a具有未示出的发光管112和使来自发光管112的光朝向被照明区域反射的抛物面反射器114a。这样的照明装置100a被设定为使得第1透镜阵列130a的第1小透镜的轮廓形状与被照明区域的形状形成相似形，第1透镜阵列130a的各个第1小透镜的像借助于第2透镜阵列140a和重叠透镜160a在被照明区域上重叠起来。即，第1透镜阵列130a的第1小透镜与被照明区域共轭。
在现有的投影机1000a中，第1透镜阵列130a的第1小透镜，如图9(b)所述，被偏心为使得来自第1透镜阵列130a的各个照明光束仅仅向偏振变换元件150a的有效入射部153a入射(就是说，使得向偏振分离层152a入射而不向反射层154a入射)，提高了投影机的光利用效率(例如参看专利文献1)。
但是，在现有的投影机1000a中，在第1透镜阵列130a的偏心的各个第1小透镜间存在着高低差S(参看图9(b))。由于第1小透镜与被照明区域是共轭的，故这样的高低差S所产生的阴影或漫反射等就显著地给被照明区域造成了影响。此外，由于存在着高低差S，被照明区域的周边部分，常常会因在第1透镜阵列130a的制造时产生面下垂(透镜周缘的角部形成为曲面状而不形成规定的角度)而变暗。其结果是如图10所示，存在着在显示区域的外周部分上发生显示阴影的问题。
为此，人们(例如，参看专利文献1)提出了在第1透镜阵列上没有高低差的另一照明装置100b(未示出)。
图11示出了另一照明装置100b的主要部分。另一照明装置100b，如图11所示，由于在第1透镜阵列130b上不存在高低差，故可以抑制在显示区域的外周部分上产生显示阴影的问题。
专利文献1特开2002-23108号公报但是，在投影机中，要求光利用效率的进一步提高和进一步低成本化。

发明内容
于是，本发明的目的在于提供可以实现投影机的光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的照明装置。此外，目的还在于提供具备这样的照明装置的投影机。
本发明的照明装置其特征在于，具有向被照明区域侧射出照明光束的光源装置；具有用来将从上述光源装置射出的照明光束分割成多个部分光束的多个第1小透镜的第1透镜阵列；具有与上述第1透镜阵列的上述多个第1小透镜对应的多个第2小透镜的第2透镜阵列；和用来使从上述第2透镜阵列的上述多个第2小透镜射出的各个部分光束在被照明区域上重叠的重叠透镜；其中，上述多个第1小透镜沿着一定方向偏心，上述多个第2小透镜沿着上述一定方向或与上述一定方向垂直的方向偏心，上述第1透镜阵列和上述第2透镜阵列一体化地形成在一个透光性构件上。
因此，倘采用本发明的照明装置，通过在一个透光性构件上一体化地形成第1透镜阵列和第2透镜阵列，可以消除空气、光学构件间的2个界面(第1透镜阵列的光射出面和第2透镜阵列的光入射面)，故可以减少不必要的反射，可以实现光的利用效率的提高。此外，由于可以减少光学构件的个数(从2个(第1透镜阵列和第2透镜阵列)减少到1个(透光性构件))，故还可以进一步实现低成本化。
作为透光性构件的材料，例如，可以优选应用石英玻璃、硬质玻璃、结晶化玻璃、蓝宝石、水晶和塑料等。
在本发明的照明装置中，理想的是，上述第1透镜阵列是将各个第1小透镜的厚度调整为使得上述各个第1小透镜间的边界部分上的高低差减小的第1透镜阵列，上述第2透镜阵列是将各个第2小透镜的厚度调整为使得上述各个第2小透镜间的边界部分上的高低差减小的第2透镜阵列。
如本发明那样，在作为透光性构件一体成形第1透镜阵列和第2透镜阵列的情况下，与通常的透镜等比厚度将变大。在要用例如冲压法形成一体地成形本发明的第1透镜阵列和第2透镜阵列的透光性构件的情况下，如果第1透镜阵列的各个第1小透镜间的边界部分和第2透镜阵列的各个第2小透镜间的边界部分上的高低差大则脱模就将变得困难。其结果是存在着易于产生面下垂和崩碎，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列不能制造所希望的形状的透镜阵列的问题。
相对于此，倘采用本发明的照明装置，由于第1透镜阵列是将各个第1小透镜的厚度调整为使得减小各个第1小透镜间的边界部分上的高低差的第1透镜阵列，第2透镜阵列是将各个第2小透镜的厚度调整为使得减小各个第2小透镜间的边界部分上的高低差的第2透镜阵列，故作为第1透镜阵列和第2透镜阵列不能制造所希望的形状的透镜阵列的这样的问题也可以被消除。
然而，在多个第1小透镜或多个第2小透镜未偏心的情况下，理所当然地在第1透镜阵列和第2透镜阵列的整个面上减轻高低差是容易的，而在使多个第1透小镜和多个第2小透镜沿着纵向和横向都偏心的情况下，要在第1透镜阵列和第2透镜阵列的整个面上减轻高低差是不容易的，所以，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列要想制造理想的形状的透镜阵列是不容易的。
相对于此，倘采用本发明的照明装置，如上所述，多个第1小透镜和多个第2小透镜都仅仅沿着纵横方向之中任何一个方向进行了偏心，故在第1透镜阵列和第2透镜阵列的整个面上减轻高低差就成为可能，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列就可以制造理想的形状的透镜阵列。
另外，在该说明书中，所谓“小透镜的厚度”，意味着小透镜的光入射面和光出射面之间的最大距离。
在本发明的照明装置中，理想的是，在上述第2透镜阵列与上述重叠透镜之间还具备将入射光束变换成1种线偏振光后射出的偏振变换元件，上述偏振变换元件具有有效入射部，上述第1小透镜的至少一部分以及上述第2小透镜的至少一部分偏心成使得上述部分光束向上述偏振变换元件的上述有效入射部入射。
通过像这样地构成，则本发明的照明装置就成为适合于具备像液晶装置那样调制偏振光的类型的电光调制装置的投影机的照明装置。
在本发明的照明装置中，理想的是，上述光源装置是向被照明区域侧射出大致平行的照明光束的光源装置，上述多个第1小透镜的偏心方向和上述多个第2小透镜的偏心方向是同一方向。
在具有偏振变换元件的照明装置的情况下，要想做成为使得光利用效率不降低，就必须做成为使得仅仅向偏振变换元件的有效入射部入射第1小透镜的像。为此，与不具有偏振变换元件的情况下比较，重要的是沿着第1透镜阵列的一定方向，例如，沿着横向方向良好地分离第1小透镜的像。
于是，在本发明的照明装置中，在沿着第1透镜阵列的一定方向(例如，横向方向)使多个第1小透镜偏心的情况下，来自第1透镜阵列的各个部分光束，在与第1透镜阵列的偏心方向平行而且与照明光轴方向平行的面内就将变成为朝向第2透镜阵列而且朝向外方前进的光。
其结果是，倘采用本发明的照明装置，则可以沿着第1透镜阵列的偏心方向(例如横向方向)良好地分离第1小透镜的像，可以使具有偏振变换元件的照明装置的情况下的光利用效率的降低成为最小限度。
另外，在本发明的照明装置中，来自第1透镜阵列的部分光束将成为在与第1透镜阵列的偏心方向(例如横向方向)平行而且与照明光轴方向平行的面内朝向外方前进的光，但是由于第2透镜阵列必须要使之成为与照明光轴平行的光，故第2透镜阵列使多个第2小透镜沿着与第1透镜阵列的偏心方向平行而且相反的方向(例如横向方向)进行了偏心。
此外，在本发明的照明装置中，为了减轻在各个第1小透镜间的边界部分的高低差，未使多个第1小透镜沿着第1透镜阵列的一定方向以外的方向(例如纵向方向)偏心。此外，为了减轻在各个第2小透镜间的边界部分的高低差，未使多个第2小透镜沿着第2透镜阵列的一定方向以外的方(例如纵向方向)偏心。
其结果是，在本发明的照明装置中，在多个第1小透镜的偏心方向和多个第2小透镜的偏心方向是同一方向的情况下，第2透镜阵列的偏心方向的尺寸(例如横向方向尺寸)比第1透镜阵列的偏心方向的尺寸(例如横向方向尺寸)大，与第2透镜阵列的偏心方向垂直的方向的尺寸(例如纵向方向尺寸)则和与第1透镜阵列的偏心方向垂直的方向的尺寸(例如纵向方向尺寸)大致相同。
在本发明的照明装置中，理想的是，上述多个第1小透镜中的每一者的外形形状是具有长边和短边的大致矩形形状，上述多个第1小透镜的偏心方向与上述多个第2小透镜的偏心方向是与各个第1小透镜的长边方向垂直的方向。
例如，在本发明的照明装置的被照明区域具有横向较长的形状的情况下，则第1小透镜也具有横向较长的外形形状。为此，在照明装置中，沿着第1透镜阵列的纵向方向良好地分离第1小透镜的像也是重要的。
于是，在本发明的照明装置中，使多个第1小透镜沿着与第1透镜阵列的第1小透镜的长边方向垂直的方向(例如，若第1小透镜的外形形状是横向较长的形状则是纵向方向)进行偏心。因此，来自第1透镜阵列的各个部分光束，在与第1透镜阵列的第1小透镜的长边方向垂直的方向(例如，若第1小透镜的外形形状是横向较长的形状则是纵向方向)平行而且与照明光轴平行的面内就要变成为朝向第2透镜阵列而且朝向外方前进的光。
其结果是，可以沿着与第1透镜阵列的第1小透镜的长边方向垂直的方向(例如，若第1小透镜的外形形状是横向较长的形状则是纵向方向)良好地分离第1小透镜的像，本发明的照明装置，就将变成为各个部分光束良好地向第2透镜阵列的各个第2小透镜入射、更为适合于被照明区域(例如，电光调制装置的被照明区域)的形状的照明装置。
在本发明的照明装置中，理想的是，上述光源装置是向被照明区域侧射出发散的照明光束的光源装置，上述多个第1小透镜的偏心方向与上述多个第2小透镜的偏心方向是垂直的方向。
通过像这样地构成，由于从光源装置向被照明区域侧射出发散的照明光束，而第1透镜阵列的偏心方向仅仅沿着一定方向(例如，横向方向)进行了偏心，故虽然来自第1透镜阵列的各个部分光束在与第1透镜阵列的偏心方向(例如横向方向)平行而且与照明光轴平行的面内将变成为与照明光轴平行的平行光，但是，在与第1透镜阵列的偏心方向垂直的方向(例如纵向方向)平行而且与照明光轴平行的面内则将变成为朝向第2透镜阵列而且朝向外方前进的光。
虽然来自第1透镜阵列的部分光束将变成为在与第1透镜阵列的偏心方向垂直的方向(例如纵向方向)平行而且与照明光轴方向平行的面内朝向外方前进的光，但是，由于第2透镜阵列必须要使之成为与照明光轴平行的光，故对于第2透镜阵列的偏心方向，使多个第2小透镜沿着与第1透镜阵列的偏心方向垂直的方向(例如纵向方向)进行了偏心。
因此，倘采用本发明的照明装置，则可以沿着照明装置的垂直的2个方向良好地分离第1小透镜的像，可以使具有偏振变换元件的照明装置的情况下的光利用效率的降低变成为最小限度。
此外，在本发明的照明装置中，为了减轻各个小透镜间的边界部分的高低差，第1透镜阵列的第1小透镜仅仅向一定方向进行了偏心，此外，第2透镜阵列的第2小透镜也仅仅向一定方向进行了偏心。但是，由于从光源装置向被照明区域侧射出发散的照明光束，并使第1小透镜的偏心方向和第2小透镜的偏心方向为垂直的方向，故在可以使第1小透镜的像在照明装置的垂直的2个方向分离的同时，还可以使从透光性构件射出的光束变成为与照明光轴平行的平行光。
其结果是，在本发明的照明装置中，如果设多个第1小透镜的偏心方向沿着透光性构件的横向方向，多个第2小透镜的偏心方向沿着透光性构件的纵向方向，则第2透镜阵列的偏心方向的尺寸(例如纵向方向尺寸)就比与第1透镜阵列的偏心方向垂直的方向的尺寸(例如纵向方向尺寸)大，与第2透镜阵列的偏心方向垂直的方向的尺寸(例如横向方向尺寸)与第1透镜阵列的偏心方向的尺寸(例如横向方向尺寸)大致相同。此外，如果设多个第1小透镜的偏心方向沿着透光性构件的纵向方向，多个第2小透镜的偏心方向沿着透光性构件的横向方向，则第2透镜阵列的偏心方向的尺寸(例如横向方向尺寸)就比与第1透镜阵列的偏心方向垂直的方向的尺寸(例如横向方向尺寸)大，与第2透镜阵列的偏心方向垂直的方向的尺寸(例如纵向方向尺寸)则与第1透镜阵列的偏心方向的尺寸(例如纵向方向尺寸)大致相同。
此外，在本发明的照明装置中，理想的是，向被照明区域侧射出大致平行的照明光束的上述光源装置是具有发光管、反射来自上述发光管的光的椭圆面反射器和将上述椭圆面反射器所反射的光变成为大致平行光的凹透镜的光源装置。
在本发明的照明装置中，理想的是，向被照明区域侧射出发散的照明光束的上述光源装置是具有发光管、反射来自上述发光管的光的椭圆面反射器和将上述椭圆面反射器所反射的光变成为以照明光轴为中心轴的发散光的凹透镜的光源装置。
通过像这样地构成，与使用抛物面反射器的光源装置比较，可以实现更为紧凑的光源装置。
在本发明的照明装置中，理想的是，在上述发光管上设置有朝向上述发光管反射从上述发光管向被照明区域侧射出的光的辅助反射镜。
通过像这样地构成，由于朝向发光管反射从发光管向被照明区域侧发射的光，故就没有必要将椭圆面反射器的大小设定为将发光管的被照明区域一侧端部覆盖起来这样的大小尺寸，就可以实现椭圆面反射器的小型化，可以实现投影机的小型化。此外，这还意味着可以进一步减小第1透镜阵列的大小、第2透镜阵列的大小、偏振变换元件的大小和重叠透镜的大小等，可以实现投影机的进一步的小型化。
本发明的投影机，是具备照明装置、根据图像信息调制来自上述照明装置的照明光束的电光调制装置、投影由上述电光调制装置调制后的照明光束的投影光学系统的投影机，其特征在于上述照明装置是本发明的照明装置。
为此，本发明的投影机就成为可以实现光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的投影机。
在本发明的投影机中，理想的是，在作为上述电光调制装置具备根据图像信息调制多个色光中的每一者的多个电光调制装置的同时，还具备将来自上述照明装置的照明光束分离成多个色光并导往上述多个电光调制装置中的每一者的色分离导光光学系统，和对用上述多个电光调制装置调制后的每一个色光进行合成的十字分色棱镜。
通过像这样地构成，可以使可以实现光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的投影机成为图像品质优良的(例如3板式的)全彩色投影机。


图1是为了说明实施例1的照明装置100和投影机1000而示出的图；图2是为了说明偏振变换元件150而示出的图；图3是为了说明实施例1的照明装置100的效果而示出的图；图4是为了说明实施例2的照明装置100A和投影机1000A而示出的图；图5是为了说明实施例3的照明装置100B和投影机1000B而示出的图；图6是为了说明实施例4的照明装置100C和投影机1000C而示出的图；图7是为了说明实施例4的照明装置100C的效果而示出的图；图8是为了说明实施例5的照明装置100D和投影机1000D而示出的图；图9是为了说明现有的投影机1000a而示出的图；图10是为了说明现有的投影机1000a的显示阴影而示出的图；图11是示出另一照明装置100b的图。
标号的说明100、100A、100B、100C、100D、100a照明装置，100ax、100Aax、100Bax、100Cax、100Dax、100aax、100bax照明光轴，110、110A、110B、110a光源装置，112、112A发光管，114、114a抛物面反射器，114A椭圆面反射器，116A辅助反射镜，118A、118B凹透镜，120、120B、120C、120D透光性构件，130、130B、130C、130D、130a、130b第1透镜阵列，132、132B、132C、132D第1小透镜，140、140B、140C、140D、140a、140b第2透镜阵列，142、142B、142C、142D第2小透镜，150、150A、150B、150C、150D、150a、150b、150c偏振变换元件，152、152a、152b偏振分离层，153、153a、153b有效入射部，154、154a、154b反射层，156、156a、156b相位差板，157遮光板，158开口部，159遮光部，160、160a重叠透镜，170、230、240、250反射镜，200色分离导光光学系统，210、220分色镜，260入射一侧透镜，270中继透镜，280R、280G、280B聚光透镜，400R、400G、400B液晶装置，500十字分色棱镜，600投影光学系统，1000、1000A、1000B、1000C、1000D、1000a、1000b投影机，A1第1透镜阵列的横向方向尺寸，A2第2透镜阵列的横向方向尺寸，B1第1透镜阵列的纵向方向尺寸，B2第2透镜阵列的纵向方向尺寸，SR屏幕，S高低差具体实施方式
以下，根据图中所示的实施例对本发明的照明装置和投影机进行说明。
图1是为了说明实施例1的照明装置100和投影机1000而示出的图。图1(a)是示出了投影机1000的光学系统的图，图1(b)是从上面看在投影机1000中使用的透光性构件120的图，图1(c)是从侧面看在投影机1000中使用的透光性构件120的图。
图2是为了说明偏振变换元件150而示出的图。图2(a)是从上面看偏振变换元件150的一部分的图，图2(b)是偏振变换元件150的透视图。
图3是为了说明实施例1的照明装置100的效果而示出的图。图3(a)示出了在实施例1的偏振变换元件150的光入射面上的第1小透镜132的像，图3(b)示出了在比较例中的偏振变换元件150c的光入射面上的第1小透镜的像。比较例的照明装置100c(未示出)，是具有第1透镜阵列和第2透镜阵列都未进行偏心的小透镜的照明装置。
另外，在以下的说明中，将彼此垂直的3个方向分别定为z轴方向(图1(a)中的照明光轴100ax的方向)、x轴方向(图1(a)中的与纸面平行而且与z轴垂直的方向)和y轴方向(图1(a)中的与纸面垂直而且与z轴垂直的方向)。
实施例1的投影机1000，如图1(a)所示，是具备照明装置100；将来自照明装置100的照明光束分离成红、绿和蓝这3种色光并导往被照明区域的色分离导光光学系统200；作为根据图像信息对用色分离导光光学系统200分离开来的3个色光中的每一者进行调制的电光调制装置的3个液晶装置400R、400G、400B；对用这3个液晶装置400R、400G、400B调制后的色光进行合成的十字分色棱镜500；将用十字分色棱镜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学系统600的投影机。
实施例1的照明装置100，如图1(a)～图1(c)所示，具有向被照明区域一侧射出大致平行的照明光束的光源装置110；一体地形成有具备用来将从光源装置110射出的照明光束分割成多个部分光束的多个第1小透镜132的第1透镜阵列130和具备与第1透镜阵列130的多个第1小透镜132对应的多个第2小透镜142的第2透镜阵列140的透光性构件120；将从光源装置110射出的偏振方向未一致化的照明光束一致化为1个种类的线偏振光的偏振变换元件150；用来使从偏振变换元件150射出的各个部分光束在被照明区域上进行重叠的重叠透镜160。
光源装置110具有抛物面反射器114和在抛物面反射器114的焦点附近具有发光中心的发光管112。
发光管112具有管球部和向管球部的两侧延伸的一对封装部。
抛物面反射器114，反射从发光管112的发光中心发射出来的光作为与照明光轴110ax平行的照明光束而射出。
从抛物面反射器114射出的照明光束向透光性构件120入射。透光性构件120的构成为使得照明光束从第1透镜阵列130的各个第1小透镜132入射，并被分割成与第1小透镜132的个数对应的多个部分光束。从第1透镜阵列130射出的各个部分光束，在透光性构件120内透过后，从具有分别与各个第1小透镜132对应的各个第2小透镜142的第2透镜阵列140射出。
另外，关于透光性构件120的详细情况将在后边讲述。
从第2透镜阵列140射出的各个部分光束，被聚光到使随机的偏振方向的光一致化为1个种类的线偏振光的偏振变换元件150的偏振分离层152附近。
偏振变换元件150，如图2(a)所示，具有交互地将相对照明光轴100ax倾斜配置的偏振分离层152和反射层154排列起来的构成。偏振分离层152，透过在包含于各个部分光束的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。被偏振分离层152反射的另一方的偏振光束，可借助于反射层154而被折弯，向一方的偏振光束的射出方向，就是说，向沿着照明光轴100ax的方向射出。在偏振变换元件150的光射出面上配设有相位差板156，所射出的偏振光束中的任何一者都借助于该相位差板156进行偏振变换，大体上所有的偏振光束的偏振方向都被一致化。
此外，在偏振变换元件150的光入射面一侧，如图2(b)所示，将在矩形的板状体上设置有开口部158和遮光部159的遮光板157配设为使得光仅仅向与偏振分离层152对应的有效入射部153的区域上入射。
由于通过使用这样的偏振变换元件150使得可以将从光源装置110射出的照明光束一致化为大致1个方向的线偏振光，故可以提高在液晶装置400R、400G、400B中使用的光的光利用效率。
在偏振变换元件150处偏振方向被一致化的多个部分光束，向重叠透镜160入射，并被重叠为使得在后述的液晶装置400R、400G、400B的各自的被照明区域上彼此重叠。
从重叠透镜160射出的光束，在反射镜170处被折弯后向色分离导光光学系统200入射。
色分离导光光学系统200具有分色镜210、220，反射镜230、240、250，入射一侧透镜260和中继透镜270。
分色镜210、220是在基板上形成有反射规定的波长区域的光束、透过其它的波长区域的光束的波长选择膜的光学元件。配置在光路前级上的分色镜210是透过红色光成分、反射其它的色光成分的镜子。配置在光路后级上的分色镜220是反射绿色光成分、透过蓝色光成分的镜子。
透过了分色镜210后的红色光成分，被反射镜230折弯，通过聚光透镜280R向红色光用液晶装置400R入射。另一方面，在分色镜210处被反射的绿色光成分和蓝色光成分之中，绿色光成分在分色镜220处被反射，通过聚光透镜280G向绿色光用液晶装置400G入射。此外，透过了分色镜220后的蓝色光成分，则在被入射一侧透镜260、中继透镜270和反射镜240、250进行聚光、折弯后通过聚光透镜280B向蓝色光用液晶装置400B入射。入射一侧透镜260、中继透镜270和反射镜240、250具有将透过了分色镜220后的蓝色光引导到蓝色光用的液晶装置400B的功能。另外，配设在液晶装置400R、400G、400B的各个色光的光路前级上的聚光透镜280R、280G、280B，是为了使从透光性构件120的第2透镜阵列140射出的各个部分光束变换成相对于各个部分光束的主光线大致平行的光而设置的。
另外，之所以要在蓝色光的光路中设置有这样的入射一侧透镜260、中继透镜270和反射镜240、250，是因为蓝色光的光路的长度比别的色光的光路的长度更长，要防止因光的发散等引起的光的利用效率的降低的缘故。在实施例1的投影机1000中，虽然由于蓝色光的光路的长度长而做成为这样的构成，但是，也可以考虑加长红色光的光路的长度而在红色光的光路中使用入射一侧透镜260、中继透镜270和反射镜240、250的构成。
液晶装置400R、400G、400B，是根据图像信息调制入射进来的照明光束以形成彩色图像的装置，是照明装置100的照明对象。另外，虽然省略未示出，在聚光透镜280R、280G、280B与各个液晶装置400R、400G、400B之间，分别配设有入射一侧偏振片，在各个液晶装置400R、400G、400B与十字分色棱镜500之间，分别配设有射出一侧偏振片。可借助于这些入射一侧偏振片，液晶装置400R、400G、400B以及射出一侧偏振片进行入射进来的各个色光的光调制。
液晶装置400R、400G、400B，是将本身为电光物质的液晶密闭封入到一对透明的玻璃基板内的装置，例如，将多晶硅TFT当作开关元件，根据所提供的图像信号，调制从入射一侧偏振片射出的1个种类的线偏振光的偏振方向。
作为液晶装置400R、400G、400B，使用的是具备具有“沿着y轴方向的纵向方向尺寸∶沿着x轴方向的横向方向尺寸＝3∶4的长方形”的平面形状的图像形成区域的液晶装置。
十字分色棱镜500是合成对从射出一侧偏振片射出的各个色光中的每一种色光都进行了调制的光学像、形成彩色图像的光学元件。该十字分色棱镜500形成将4个直角棱镜粘接起来的平面视图大致为正方形形状，在将直角棱镜彼此粘接起来的大致X字状的界面上，形成有电介质多层膜。在X字状的一个界面上形成的电介质多层膜反射红色光，在另一个界面上形成的电介质多层膜反射蓝色光。借助于红色光和蓝色光被这些电介质多层膜折弯，与绿色光的行进方向一致化，就可以对3个色光进行合成。
从十字分色棱镜500射出的彩色图像，借助于投影光学系统600进行扩大投影，在屏幕上形成大画面图像。
实施例1的照明装置100具备一体地形成了第1透镜阵列130和第2透镜阵列140的透光性构件120。
以下，详细地对实施例1的照明装置100的透光性构件120进行说明。
透光性构件120，如上所述，是将具有矩形形状的轮廓的第1小透镜132在纵向方向(y轴方向)和横向方向(x轴方向)上矩阵状地排列起来的第1透镜阵列130，和与第1小透镜132对应的第2小透镜142在纵向方向(y轴方向)和横向方向(x轴方向)上矩阵状地排列起来的第2透镜阵列140配置成彼此相向，而且借助于例如冲压法一体成型的光学元件。另外，在以后的各个实施例中，以纵向方向(y轴方向)为列，以横向方向(x轴方向)为行进行说明。
作为透光性构件120的材料，例如，可以优选地使用石英玻璃、硬质玻璃、结晶化玻璃、蓝宝石、水晶和塑料等。
透光性构件120的构成为将来自光源装置110的照明光束分割成多个部分光束，使各个部分光束在偏振变换元件150的偏振分离层152(参看图2(a))的位置附近聚光。因此，结果就变成为可在偏振分离层152的附近形成由各个部分光束形成的聚光像。这些聚光像就是发光管112的发光部的像。
在这里，如果发光管的发光部是理想的点光源，而且，照明装置是没有设计误差或组装误差等的理想的光学系统，则在偏振变换元件的偏振分离层的位置附近形成的聚光像就将成为点。但是，由于实际上发光管112的发光部具有一定的大小，所以结果就变成为在偏振分离层152的位置附近形成的聚光像也具有一定的大小。于是，要将用来使光有效地向偏振分离层152入射的有效入射部153的大小设定为使得这些聚光像可以有效地向偏振分离层152入射。就是说，有效地入射到有效入射部153上的部分光束，可以变成为1个种类的线偏振光，从偏振变换元件150射出。
在实施例1的照明装置100的透光性构件120中，第1透镜阵列130的多个第1小透镜132和第2透镜阵列140的多个第2小透镜142用部分光束向有效入射部153入射而在偏振分离层152的位置附近形成聚光像的那样的偏心透镜(透镜光轴和透镜的几何学上的中心位置偏移开来的偏心透镜)构成。
在实施例1的照明装置100中，如图1(b)和图1(c)所示，多个第1小透镜132在第1透镜阵列130的纵横方向之中沿着横向方向(x轴方向)进行了偏心，多个第2小透镜142在第2透镜阵列140的纵横方向之中沿着横向方向(x轴方向)进行了偏心。
另外，在实施例1在照明装置100中，来自第1透镜阵列130的部分光束将变成为在与第1透镜阵列130的横向方向(x轴方向)平行而且与照明光轴100ax(z轴方向)平行的面内(xz平面内)朝外前进的光，第2透镜阵列140必须要使之变成为与照明光轴100ax平行的光，所以使多个第2小透镜142沿着与第2透镜阵列140的横向方向(x轴方向)进行了偏心。
此外，在本实施例的照明装置100中，为了减轻在各个第1小透镜132间的边界部分的高低差，未使多个第1小透镜132沿着第1透镜阵列130的纵向方向(y轴方向)进行偏心。此外，为了减轻在各个第2小透镜142间的边界部分的高低差，未使多个第2小透镜142沿着第2透镜阵列140的纵向方向(y轴方向)进行偏心。如上所述，第1小透镜132与第2小透镜142的偏心方向(透镜光轴和透镜的几何学上的中心位置的偏移方向)就变成为沿着一定方向的轴彼此相向的方向。
其结果是，在实施例1的照明装置100中，如图1(b)和图1(c)所示，第2透镜阵列140的横向方向尺寸A2比第1透镜阵列130的横向方向尺寸A1大，第2透镜阵列140的纵向方向尺寸B2比第1透镜阵列130的纵向方向尺寸B1大致相同。
第1透镜阵列130的第1小透镜132各列中的每一列都一致地向同一方向进行了偏心。就是说，构成同一列的第1小透镜132中的每一者的透镜光轴的位置，在x轴方向上都是同一位置，此外，透镜的几何学上的中心位置，在x轴方向上也位于同一位置。另一方面，第1小透镜132在y轴方向上未进行偏心。如此，由于第1透镜阵列130如上所述仅对各列中的每一列一致地进行偏心，各列中的每一列第1小透镜的表面形状都不相同，故为了减轻在列的边界部分上的高低差，对于这些各列中的每一列将第1小透镜132的厚度进行了调整。
在第2透镜阵列140的第2小透镜142中，和第1透镜阵列130同样，由于各列中的每一列仅仅在同一方向(x轴方向)上一致地进行了偏心，故为了减轻在列的边界部分上的高低差，对这些各列中的每一列也都将第2小透镜142的厚度进行了调整。
另外，在实施例1的照明装置100中，将沿照明光轴100ax(z轴方向)看各个第1小透镜132时的外形形状设定为与各个液晶装置400R、400G、400B的被照明区域的形状形成大致相似形。例如，由于液晶装置400R、400G、400B的图像形成区域的纵横比(纵向与横向的尺寸的比率)为3∶4，故各个第1小透镜132的纵横比也被设定为3∶4。
因此，倘采用实施例1的照明装置100，则可以在第1透镜阵列130和第2透镜阵列140的整个面上减轻高低差。当然，也可以在第1透镜阵列130和第2透镜阵列140的整个面上消除高低差。
在实施例1的照明装置100中，光源装置110是向被照明区域侧射出与照明光轴100ax大致平行的照明光束的光源装置。
为此，倘采用实施例1的照明装置100，则从光源装置110射出的与照明光轴100ax平行的照明光束，借助于各列中的每一列仅仅在横向方向(x轴方向)上偏心的第1透镜阵列130，在与第1透镜阵列130的横向方向(x轴方向)平行而且与照明光轴100ax(z轴方向)平行的面内(xz平面内)就变成为朝向第2透镜阵列140而朝外前进的部分光束，在与第1透镜阵列130的纵向方向(y轴方向)平行而且与照明光轴100ax(z轴方向)平行的面内(yz平面内)保持原状不变地成为相对于照明光轴100ax平行地朝向第2透镜阵列140前进的部分光束。
从第1透镜阵列130入射透过了透光性构件120后的部分光束，借助于各列中的每一列仅仅在横向方向(x轴方向)上进行了偏心的第2透镜阵列140，在与第1透镜阵列130的横向方向(x轴方向)平行而且与照明光轴100ax(z轴方向)平行的面内(xz平面内)，再次作为与照明光轴100ax平行的部分光束从第2透镜阵列140射出，在与第1透镜阵列130的纵向方向(y轴方向)平行而且与照明光轴100ax(z轴方向)平行的面内(yz平面内)保持原状不变地作为与照明光轴100ax平行的部分光束从第2透镜阵列140射出。
其结果是，倘采用实施例1的照明装置100，则如图3(a)所示，可以沿着第1透镜阵列130的横向方向(x轴方向)良好地分离第1小透镜132的像，即便是在部分光束的聚光像具有一定的大小的情况下，也可以可靠地向偏振变换元件150的有效入射部153(参看图2(a))的区域上入射部分光束，使聚光像在偏振分离层152的位置附近形成，提高照明装置100的光利用效率。
实施例1的照明装置100，如图1(a)～图1(c)所示，在一个透光性构件120上一体化地形成了第1透镜阵列130和第2透镜阵列140。
为此，倘采用实施例1的照明装置100，由于在一个透光性构件120上一体化地形成了第1透镜阵列130和第2透镜阵列140，而使得可以消除像现有技术那样的分开构成第1透镜阵列和第2透镜阵列的情况下的空气、光学构件间的2个界面(第1透镜阵列的光射出面和第2透镜阵列的光入射面)，故可以减少不必要的反射，可以实现光利用效率的提高。此外，由于一体化地形成了第1透镜阵列130和第2透镜阵列140，故不再需要像现有技术那样的调整第1透镜阵列与第2透镜阵列的相对位置，此外也不会发生组装后的偏移。为此，与照明装置100的别的光学部件之间的位置对准就变得容易起来。再有，由于可以减少光学构件的个数(从2个(第1透镜阵列和第2透镜阵列)减少到1个(透光性构件))，故还可以进一步实现低成本化。
此外，在实施例1的照明装置100中，第1透镜阵列130是已将各个第1小透镜132的厚度调整为使得减小各个第1小透镜132间的边界部分上的高低差的第1透镜阵列，第2透镜阵列140是已将各个第2小透镜142的厚度调整为使得减小各个第2小透镜142间的边界部分上的高低差的第2透镜阵列。
如实施例1的照明装置100那样，在作为透光性构件一体地成形第1透镜阵列和第2透镜阵列的情况下，由于与通常的透镜等相比较厚度变大，故如果第1透镜阵列的各个第1小透镜间的边界部分和第2透镜阵列的各个第2小透镜间的边界部分上的高低差大，则脱模就将变得困难。其结果是存在着易于产生面下垂及崩碎，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列不能制造所希望的形状的透镜阵列的问题。
相对于此，倘采用实施例1的照明装置100，由于第1透镜阵列130是已将各个第1小透镜132的厚度调整为使得减小各个第1小透镜132间的边界部分上的高低差的第1透镜阵列，第2透镜阵列140是已将各个第2小透镜142的厚度调整为使得减小各个第2小透镜142间的边界部分上的高低差的第2透镜阵列，故可以消除作为第1透镜阵列和第2透镜阵列不能制造所希望的形状的透镜阵列这样的问题。
此外，实施例1的照明装置100中，多个第1小透镜132沿着横向方向(x轴方向)进行了偏心，多个第2小透镜142沿着横向方向(x轴方向)进行了偏心。
虽然在多个第1小透镜或多个第2小透镜未偏心的情况下，理所当然地在第1透镜阵列和第2透镜阵列的整个面上减轻高低差是容易的，但是，由于在使多个第1透小镜或多个第2小透镜沿着纵向和横向都进行了偏心的情况下，要在第1透镜阵列和第2透镜阵列的整个面上减轻高低差是不容易的，所以，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列要制造理想的形状的透镜阵列是不容易的。
相对于此，倘采用本发明的照明装置100，如上所述，多个第1小透镜132和多个第2小透镜142都仅仅沿着横向方向(x轴方向)进行了偏心，故在第1透镜阵列130和第2透镜阵列140的整个面上减轻高低差就成为可能，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列就可以制造理想的形状的透镜阵列。
如上所述，实施例1的投影机1000，由于是具备上述的照明装置100，根据图像信息调制来自照明装置100的照明光束的液晶装置400R、400G、400B，投影被液晶装置400R、400G、400B调制后的照明光束的投影光学系统600的投影机，故成为可以实现光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的投影机。
图4是为了说明实施例2的照明装置100A和投影机1000A而示出的图。图4(a)是示出了投影机1000A的光学系统的图，图4(b)是从上面看在投影机1000A中使用的透光性构件120的图，图4(c)是从侧面看在投影机1000A中使用的透光性构件120的图。
实施例2的照明装置100A，虽然具有基本上与实施例1的照明装置100很相似的构成，但是，如图4(a)所示，光源装置的构成与实施例1的照明装置100不同。
就是说，实施例2的照明装置100A，作为光源装置，使用的是光源装置110A，该光源装置110A具有椭圆面反射器114A，配置在椭圆面反射器114A的第1焦点附近的发光管112A，配置在发光管112A的被照明区域侧、朝向椭圆面反射器114A反射从发光管112A向被照明区域侧放射的光的辅助反射镜116A，使在椭圆面反射器114A处反射的会聚光变成为与照明光轴100Aax大致平行的平行光的凹透镜118A。
发光管112A具有管球部和向管球部的两侧延伸的一对封装部。
椭圆面反射器114A，将从配置在第1焦点位置附近的发光管112A的发光部的发光中心发射出来的光作为会聚于第2焦点位置上的会聚光射出。椭圆面反射器114A贯通、固定到一方的封装部上。
辅助反射镜116A，如图4(a)所示，是将发光管112A的管球部的大致一半覆盖起来，与椭圆面反射器114A的反射凹面相向地配置的反射构件，贯通、固定到发光管112A的另一方的封装部上。
通过使用这样的辅助反射镜116A，从发光管112A的发光部朝向与椭圆面反射器114A相反的一侧(被照明区域侧)发射的光，就可以借助于辅助反射镜116A朝向发光管112A的发光部进行反射。被辅助反射镜116A反射后的光，从发光管112A的发光部再次朝向椭圆面反射器114A放射，然后，再在椭圆面反射器114A的反射凹面处反射而被会聚到第2焦点位置上。因此，通过使用辅助反射镜116A，从发光管112A的发光部朝向与椭圆面反射器114A相反的一侧(被照明区域侧)发射的光，也与从发光管112A朝向椭圆面反射器114A直接发射的光同样，可以会聚到椭圆面反射器114A的第2焦点位置上。
来自椭圆面反射器114A的光，在凹透镜118A处被变换成与照明光轴100Aax大致平行的平行光，向透光性构件120的第1透镜阵列130射出。
如上所述，实施例2的照明装置100A与实施例1的照明装置100虽然光源装置的构成不同，但是，如图4(a)～图4(c)所示，由于在一个透光性构件120上一体地形成了第1透镜阵列130和第2透镜阵列140，故与实施例1的照明装置100的情况下同样，可以消除空气、光学构件间的2个界面，为此，就可以减少不必要的反射，可以实现光利用效率的提高。此外，由于可以减少光学构件的个数，故还可以实现进一步的低成本化。
此外，倘采用实施例2的照明装置100A，由于第1透镜阵列130是将各个第1小透镜132的厚度调整为使得减小各个第1小透镜132间的边界部分上的高低差的第1透镜阵列，第2透镜阵列140是将各个第2小透镜142的厚度调整为使得减小各个第2小透镜142间的边界部分上的高低差的第2透镜阵列，故与实施例1的照明装置100的情况下同样，也可以消除作为第1透镜阵列和第2透镜阵列不能制造所希望的形状的透镜阵列这样的问题。
此外，倘采用实施例2的照明装置100A，由于多个第1小透镜132和多个第2小透镜142都仅仅沿着横向方向(x轴方向)进行了偏心，故与实施例1的照明装置100的情况下同样，在第1透镜阵列130和第2透镜阵列140的整个面上减轻高低差就成为可能，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列就可以制造理想的形状的透镜阵列。
因此，实施例2的照明装置100A，与实施例1的照明装置100的情况下同样将成为可以实现投影机的光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的照明装置。
实施例2的投影机1000A，由于是具备上述的照明装置100A，根据图像信息调制来自照明装置100A的照明光束的液晶装置400R、400G、400B，投影被液晶装置400R、400G、400B调制后的照明光束的投影光学系统600的投影机，故将成为可以实现光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的投影机。
图5是为了说明实施例3的照明装置100B和投影机1000B而示出的图。图5(a)是示出了投影机1000B的光学系统的图，图5(b)是从上面看在投影机1000B中使用的透光性构件120B的图，图5(c)是从侧面看在投影机1000B中使用的透光性构件120B的图。
实施例3的照明装置100B，如图5(a)～图5(c)所示，光源装置、偏振变换元件以及透光性构件的构成与实施例2的照明装置100A不同。
就是说，实施例3的照明装置100B中，作为光源装置，使用的是向被照明区域侧射出发散的照明光束的光源装置110B，作为偏振变换元件，使用的是有效入射部的范围与实施例2的照明装置100A的偏振变换元件150A不同的偏振变换元件150B，作为透光性构件，使用的是多个第1小透镜132B沿着第1透镜阵列130B的纵向方向(y轴方向)进行了偏心、多个第2小透镜142B沿着第2透镜阵列140B的横向方向(x轴方向)进行了偏心的透光性构件120B。
实施例3的照明装置100B，仅仅是设置在椭圆面反射器的被照明区域侧的透镜的作用与实施例2的照明装置100A不同。
就是说，在实施例2的照明装置100A中，如图4(a)所示，其构成为在椭圆面反射器114A的被照明区域一侧设置凹透镜118A，从椭圆面反射器114A射出的会聚光，借助于凹透镜118A变成为与照明光轴100Aax大致平行的平行光后从光源装置110A射出。
相对于此，在实施例3的照明装置100B中，如图5(a)所示，其构成为在椭圆面反射器114A的被照明区域侧设置凹透镜118B，从椭圆面反射器114A射出的会聚光，借助于凹透镜118B变成为以照明光轴100Bax为中心轴向外侧发散的发散光从光源装置110B射出。
在实施例3的照明装置100B中，如图5(b)所示，来自第1透镜阵列130B的部分光束，将变成为在与第1透镜阵列130B的横向方向(x轴方向)平行而且与照明光轴100Bax(z轴方向)平行的面内(xz平面内)朝外前进的光，而第2透镜阵列140B必须要使之变成为与照明光轴100Bax平行的光，故使多个第2小透镜142B沿着与第2透镜阵列140B的横向方向(x轴方向)进行了偏心。
此外，在实施例3的照明装置100B中，为了减轻在各个第2小透镜142B间的边界部分的高低差，如图5(c)所示，未使多个第12透镜142B沿着第2透镜阵列140B的纵向方向(y轴方向)进行偏心。此外，伴随于此，由于必须使从光源装置110B向被照明区域侧进行发散的照明光束变成为与照明光轴100Bax大致平行的平行光，使多个第1小透镜132B沿着第1透镜阵列130B的纵向方向(y轴方向)进行了偏心。如上所述，第1小透镜132B与第2小透镜142B的偏心方向(透镜光轴和透镜的几何学上的中心位置的偏移方向)就沿着彼此垂直的轴。
其结果是，在实施例3的照明装置100B中，第2透镜阵列140B的横向方向尺寸A2比第1透镜阵列130B的横向方向尺寸A1大，第2透镜阵列140B的纵向方向尺寸B2与第1透镜阵列130B的纵向方向尺寸B1大致相同。
第1透镜阵列130B的第1小透镜132B各行中的每一行都一致地向同一方向(y轴方向)进行了偏心。就是说，构成同一行的第1小透镜132B中的每一者的透镜光轴的位置在y轴方向上都是同一位置，此外，透镜的几何学上的中心位置在y轴方向上也位于同一位置。另一方面，第1小透镜132B在x轴方向上未进行偏心。如上所述，由于第1透镜阵列130B如上所述仅仅各行中的每一行一致地进行了偏心，各行中的每一行第1小透镜的表面形状都不相同，故这些各行中的每一行都将第1小透镜132B的厚度调整为使得减轻在行的边界部分上的高低差。
第2透镜阵列140B的第2小透镜142B各列中的每一列都在同一方向(x轴方向)上一致地进行了偏心。就是说，在构成同一列的第2小透镜142B中的每一者的透镜光轴的位置在x轴方向上都是同一位置，此外，透镜的几何学上的中心位置在x轴方向上也位于同一位置。另一方面，第2小透镜142B在y轴方向上则未进行偏心。如上所述，由于第2小透镜140B如上所述仅仅各列中的每一列一致地进行了偏心，各列中的每一列第2小透镜的表面形状都不同，故对于这些各列中的每一列也将第2小透镜142B的厚度调整为使得减轻在列的边界部分上的高低差。
为此，倘采用实施例3的照明装置100B，则可以在第1透镜阵列130B和第2透镜阵列140B的整个面上减轻高低差。当然，也可以在第1透镜阵列130B和第2透镜阵列140B的整个面上消除高低差。
倘采用这样的实施例3的照明装置100B，则如图5(b)和图5(c)所示，从光源装置110B射出的以照明光轴100Bax为中心轴向外侧发散的照明光束，借助于各行中的每一行仅仅在纵向方向(y轴方向)上进行了偏心的第1透镜阵列130B，在与第1透镜阵列130B的横向方向(x轴方向)平行而且与照明光轴100Bax(z轴方向)平行的面内(xz平面内)就保持原状不变地成为朝向第2透镜阵列140B的朝向外方前进的部分光束，在与第1透镜阵列130B的纵向方向(y轴方向)平行而且与照明光轴100Bax(z轴方向)平行的面内(yz平面内)则成为相对于照明光轴100Bax平行地朝向第2透镜阵列140B前进的部分光束。
从第1透镜阵列130B入射而透过透光性构件120B的部分光束，借助于各列中的每一列仅仅在横向方向(x轴方向)上进行了偏心的第2透镜阵列140B，在与第1透镜阵列130B的横向方向(x轴方向)平行而且与照明光轴100Bax(z轴方向)平行的面内(xz平面内)，作为与照明光轴100Bax平行的部分光束从第2透镜阵列140B射出，在与第1透镜阵列130B的纵向方向(y轴方向)平行而且与照明光轴100Bax(z轴方向)平行的面内(yz平面内)保持原状不变地作为与照明光轴100Bax平行的部分光束从第2透镜阵列140B射出。
如上所述，实施例3的照明装置100B，虽然光源装置、偏振变换元件和透光性构件的构成与实施例2的照明装置100A不同，但是，由于在一个透光性构件120B上一体化地形成了第1透镜阵列130B和第2透镜阵列140B，而可以与实施例2的照明装置100A的情况下同样消除空气、光学构件间的2个界面。故可以减少不必要的反射，可以实现光的利用效率的提高。此外，由于可以减少光学构件的个数，故还可以进一步实现低成本化。
此外，倘采用实施例3的照明装置100B，由于第1透镜阵列130B是已将各个第1小透镜132B的厚度调整为使得减小各个第1小透镜132B间的边界部分上的高低差的第1透镜阵列，第2透镜阵列140B是已将各个第2小透镜142B的厚度调整为使得减小各个第2小透镜142B间的边界部分上的高低差的第2透镜阵列，故与实施例2的照明装置100A的情况下同样，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列不能制造所希望的形状的透镜阵列的这样的问题也可以被消除。
此外，倘采用实施例3的照明装置100B，由于使多个第1小透镜132B仅仅沿着纵向方向(y轴方向)进行了偏心，使多个第2小透镜142B仅仅沿着横向方向(x轴方向)进行了偏心，故与实施例2的照明装置100A的情况下同样，在第1透镜阵列130B和第2透镜阵列140B的整个面上减轻高低差就成为可能，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列就可以制造理想的形状的透镜阵列。
因此，实施例3的照明装置100B，与实施例2的照明装置100A的情况下同样将成为可以实现投影机的光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的照明装置。
此外，在实施例3的照明装置100B中，如上所述，由于从光源装置110B射出以照明光轴100Bax为中心轴向外侧发散的照明光束，第1透镜阵列130B仅仅在纵向方向(y轴方向)上偏心，第2透镜阵列140B仅仅在横向方向(x轴方向)上偏心，故从照明装置100B射出的照明光束，可以在横向方向(x轴方向)和纵向方向(y轴方向)这两个方向上扩展，而且，可以作为与照明光轴100Bax平行的部分光束射出。
为此，倘采用实施例3的照明装置100B，则可以沿着第1透镜阵列130B的横向方向(x轴方向)和纵向方向(y轴方向)更为良好地分离第1小透镜132B的像，而且，可以射出与照明光轴100Bax平行的平行光。其结果是，即便是在部分光束的聚光像具有一定的大小的情况下，也可以可靠地向偏振变换元件150B的有效入射部的区域上入射部分光束，使聚光像在偏振分离层的位置附近形成，提高照明装置100B的光利用效率。
实施例3的投影机1000B，由于是具备上述的照明装置100B，根据图像信息调制来自照明装置100B的照明光束的液晶装置400R、400G、400B，投影被液晶装置400R、400G、400B调制后的照明光束的投影光学系统600的投影机，故将成为可以实现光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的投影机。
图6是为了说明实施例4的照明装置100C和投影机1000C而示出的图。图6(a)是示出了投影机1000C的光学系统的图，图6(b)是从上面看在投影机1000C中使用的透光性构件120C的图，图6(c)是从侧面看在投影机1000C中使用的透光性构件120C的图。
图7是为了说明实施例4的照明装置100C的效果而示出的图。图7(a)示出了在实施例4的偏振变换元件150C的光入射面上的第1小透镜132C的像，图7(b)示出了在比较例的偏振变换元件150c的光入射面上的第1小透镜的像。
实施例4的照明装置100C，如图6(a)～图6(c)所示，偏振变换元件和透光性构件的构成与实施例2的照明装置100A不同。
就是说，实施例4的照明装置100C中，作为偏振变换元件，使用的是有效入射部的范围与实施例2的照明装置100A的偏振变换元件150A不同的偏振变换元件150C，作为透光性构件，使用的是多个第1小透镜132C沿着第1透镜阵列130C的纵向方向(y轴方向)进行了偏心、多个第2小透镜142C沿着第2透镜阵列140C的纵向方向(y轴方向)进行了偏心的透光性构件120C。
在实施例4的照明装置100C中，如图6(c)所示，来自第1透镜阵列130C的部分光束，将成为在与第1透镜阵列130C的纵向方向(y轴方向)平行而且与照明光轴100Cax(z轴方向)平行的面内(yz平面内)朝向外方前进的光，而第2透镜阵列140C必须要使之成为与照明光轴100Cax平行的光，所以使多个第2小透镜142C沿着与第2透镜阵列140C的纵向方向(y轴方向)偏心。
此外，在实施例4的照明装置100C中，为了减轻在各个第1小透镜132C间的边界部分的高低差，如图6(b)所示，未使多个第1小透镜132C沿着第1透镜阵列130C的横向方向(x轴方向)进行偏心。此外，为了减轻在各个第2小透镜142C间的边界部分的高低差，未使多个第2小透镜142C沿着第2透镜阵列140C的横向方向(x轴方向)进行偏心。如此，第1小透镜132C与第2小透镜142C的偏心方向(透镜光轴和透镜的几何学上的中心位置的偏移方向)就成为沿着一定方向的轴彼此相向的方向。
其结果是，在实施例4的照明装置100C中，第2透镜阵列140C的纵向方向尺寸B2比第1透镜阵列130C的纵向方向尺寸B1大，第2透镜阵列140C的横向方向尺寸A2与第1透镜阵列130C的横向方向尺寸A1大致相同。
第1透镜阵列130C的第1小透镜132C各行中的每一行都一致地向同一方向(y轴方向)进行了偏心。就是说，构成同一行的第1小透镜132C中的每一者的透镜光轴的位置，在y轴方向上都是同一位置，此外，透镜的几何学上的中心位置在y轴方向上也位于同一位置。另一方面，第1小透镜132C在x轴方向上未进行偏心。如此，由于第1小透镜130C如上所述仅仅各行的每一行一致地进行了偏心，各行的每一行第1小透镜的表面形状不相同，故这些各行的每一行都已将第1小透镜132C的厚度调整为使得减轻在行的边界部分上的高低差。
在第2透镜阵列140C的第2小透镜142C中，和第1透镜阵列130C同样，由于各行的每一行仅仅在同一方向(y轴方向)上一致地进行了偏心，故这些各行的每一行也都将第2小透镜142C的厚度调整为使得减轻在行的边界部分上的高低差。
为此，倘采用实施例4的照明装置100C，则可以在第1透镜阵列130C和第2透镜阵列140C的整个面上减轻高低差。当然，也可以在第1透镜阵列130C和第2透镜阵列140C的整个面上消除高低差。
倘采用这样的实施例4的照明装置100C，则如图6(b)和图6(c)所示，从光源装置110A射出的与照明光轴100Cax平行的照明光束，借助于各行中的每一行仅仅在纵向方向(y轴方向)上进行了偏心的第1透镜阵列130C，在与第1透镜阵列130C的横向方向(x轴方向)平行而且与照明光轴100Cax(z轴方向)平行的面内(xz平面内)就保持原状不变地成为相对于照明光轴100Cax平行地朝向第2透镜阵列140C前进的部分光束，在与第1透镜阵列130C的纵向方向(y轴方向)平行而且与照明光轴100Cax(z轴方向)平行的面内(yz平面内)成为朝向第2透镜阵列140C的朝外前进的部分光束。
从第1透镜阵列130C入射而透过透光性构件120C后的部分光束，借助于各行中的每一行仅仅在纵向方向(y轴方向)上进行了偏心的第2透镜阵列140C，在与第1透镜阵列130C的横向方向(x轴方向)平行而且与照明光轴100Cax(z轴方向)平行的面内(xz平面内)，保持原状不变地作为与照明光轴100Cax平行的部分光束从第2透镜阵列140C射出，在与第1透镜阵列130C的纵向方向(y轴方向)平行而且与照明光轴100Cax(z轴方向)平行的面内(yz平面内)再次作为与照明光轴100Cax平行的部分光束从第2透镜阵列140射出。
如上所述，实施例4的照明装置100C，虽然偏振变换元件和透光性构件的构成与实施例2的照明装置100A不同，但是，由于在一个透光性构件120C上一体化地形成了第1透镜阵列130C和第2透镜阵列140C，而可以与实施例2的照明装置100A的情况下同样消除空气、光学构件间的2个界面，故可以减少不必要的反射，可以实现光的利用效率的提高。此外，由于可以减少光学构件的个数，故还可以进一步实现低成本化。
此外，倘采用实施例4的照明装置100C，由于第1透镜阵列130C是将各个第1小透镜132C的厚度调整为使得减小各个第1小透镜132C间的边界部分上的高低差的第1透镜阵列，第2透镜阵列140C是将各个第2小透镜142C的厚度调整为使得减小各个第2小透镜142C间的边界部分上的高低差的第2透镜阵列，故与实施例2的照明装置100A的情况下同样，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列不能制造所希望的形状的透镜阵列的这样的问题也可以被消除。
此外，倘采用实施例4的照明装置100C，由于多个第1小透镜132C和多个第2小透镜142C都仅仅沿着纵向方向(y轴方向)进行了偏心，故与实施例2的照明装置100A的情况下同样，在第1透镜阵列130C和第2透镜阵列140C的整个面上减轻高低差就变成为可能，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列就可以制造理想的形状的透镜阵列。
因此，实施例4的照明装置100C，与实施例2的照明装置100A的情况下同样，成为可以实现投影机的光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的照明装置。
此外，在实施例4的照明装置100C中，由于使多个第1小透镜132C沿着第1透镜阵列130C的纵向方向(y轴方向)进行了偏心，故来自第1透镜阵列130C的各个部分光束，在与第1透镜阵列130C的纵向方向(y轴方向)平行而且与照明光轴100Cax(z轴方向)平行的面内(yz平面内)成为朝向第2透镜阵列140C而且朝向外方前进的光。
为此，倘采用实施例4的照明装置100C，则如图7(a)所示，可以沿着第1透镜阵列130C的纵向方向(y轴方向)良好地分离第1小透镜132C的像。其结果是，即便是在部分光束的聚光像具有一定的大小的情况下，也可以可靠地向偏振变换元件150C的有效入射部的区域上入射部分光束，使聚光像在偏振分离层的位置附近形成，可提高照明装置100C的光利用效率。此外，实施例4的照明装置100C，就成为作为使液晶装置400R、400G、400B等的电光调制装置的被照明区域的面内照度分布变成为均一而且以高辉度进行照明的照明装置的合适的照明装置。
实施例4的投影机1000C，由于是具备上述的照明装置100C，根据图像信息调制来自照明装置100C的照明光束的液晶装置400R、400G、400B，投影被液晶装置400R、400G、400B调制后的照明光束的投影光学系统600的投影机，所以成为可以实现光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的投影机。
图8是为了说明实施例5的照明装置100D和投影机1000D而示出的图。图8(a)是示出了投影机1000D的光学系统的图，图8(b)是从上面看在投影机1000D中使用的透光性构件120D的图，图8(c)是从侧面看在投影机1000D中使用的透光性构件120D的图。
实施例5的照明装置100D，如图8(a)～图8(c)所示，偏振变换元件和透光性构件的构成与实施例3的照明装置100B不同。
就是说，实施例5的照明装置100D中，作为偏振变换元件，使用的是有效入射部的范围与实施例3的照明装置100B的偏振变换元件150B不同的偏振变换元件150D，作为透光性构件，使用的是多个第1小透镜132D沿着第1透镜阵列130D的横向方向(x轴方向)进行了偏心、多个第2小透镜142D沿着第2透镜阵列140D的纵向方向(y轴方向)进行了偏心的透光性构件120D。另外，作为光源装置与实施例3的照明装置100B的情况下同样，使用的是向被照明区域侧射出发散的照明光束的光源装置110B。
在实施例5的照明装置100D中，如图8(c)所示，来自第1透镜阵列130D的部分光束，将成为在与第1透镜阵列130D的纵向方向(y轴方向)平行而且与照明光轴100Dax(z轴方向)平行的面内(yz平面内)朝外的光，而第2透镜阵列140D必须要使之成为与照明光轴100Dax平行的光，所以使多个第2小透镜142D沿着与第2透镜阵列140D的纵向方向(y轴方向)进行了偏心。
此外，在实施例5的照明装置100D中，为了减轻在各个第2小透镜142D间的边界部分的高低差，如图8(b)所示，未使多个第2小透镜142D沿着第2透镜阵列140D的横向方向(x轴方向)进行偏心。此外，伴随于此，由于必须使从光源装置110B向被照明区域侧进行发散的照明光束成为与照明光轴100Dax大致平行的平行光，使多个第1小透镜132D沿着第1透镜阵列130D的横向方向(x轴方向)进行了偏心。如上所述，第1小透镜132D与第2小透镜142D的偏心方向(透镜光轴和透镜的几何学上的中心位置的偏移方向)就沿着彼此垂直的轴。
为此，在实施例5的照明装置100D中，第2透镜阵列140D的纵向方向尺寸B2比第1透镜阵列130D的横向方向尺寸B1大，第2透镜阵列140D的横向方向尺寸A2与第1透镜阵列130D的横向方向尺寸A1大致相同。
第1透镜阵列130D的第1小透镜132D各列中的每一列都一致地向同一方向(x轴方向)进行了偏心。就是说，构成同一列的第1小透镜132D中的每一者的透镜光轴的位置，在x轴方向上都是同一位置，此外，透镜的几何学上的中心位置在x轴方向上也成为同一位置。另一方面，第1小透镜132D在y轴方向上未进行偏心。如此，第1透镜阵列130D如上所述在各列的每一列都一致地进行了偏心，而各列中的每一列第1小透镜的表面形状都不相同，所以这些各列的每一列都将第1小透镜132D的厚度调整为使得减轻在列的边界部分上的高低差。
第2透镜阵列140D的第2小透镜142D各行的每一行在同一方向(y轴方向)上一致地进行了偏心。就是说，构成同一行的第2小透镜142D中的每一者的透镜光轴的位置在y轴方向上是同一位置，此外，透镜的几何学上的中心位置在y轴方向上也成为同一位置。另一方面，第2小透镜142D在x轴方向上则未进行偏心。如此，第2透镜阵列140D如上所述仅仅各行中的每一行一致地进行了偏心，而各行中的每一行第2小透镜的表面形状不相同，所以这些各行中的每一行都将第2小透镜142D的厚度调整为使得减轻在行的边界部分上的高低差。
为此，倘采用实施例5的照明装置100D，则可以在第1透镜阵列130D和第2透镜阵列140D的整个面上减轻高低差。当然，也可以在第1透镜阵列130D和第2透镜阵列140D的整个面上消除高低差。
倘采用这样的实施例5的照明装置100D，则如图8(b)和图8(c)所示，从光源装置110B射出的以照明光轴100Dax为中心轴向外侧发散的照明光束，借助于各列中的每一列仅仅在横向方向(x轴方向)上进行了偏心的第1透镜阵列130D，在与第1透镜阵列130D的横向方向(x轴方向)平行而且与照明光轴100Dax(z轴方向)平行的面内(xz平面内)就变成为相对于照明光轴100Dax平行地朝向第2透镜阵列140D前进的部分光束，在与第1透镜阵列130D的纵向方向(y轴方向)平行而且与照明光轴100Dax(z轴方向)平行的面内(yz平面内)则保持原状不变地成为朝向第2透镜阵列140D地朝向外方前进的部分光束。
从第1透镜阵列130D入射而透过透光性构件120D后的部分光束，借助于各行中的每一行仅仅在纵向方向(y轴方向)上进行了偏心的第2透镜阵列140D，在与第1透镜阵列130D的横向方向(x轴方向)平行而且与照明光轴100Dax(z轴方向)平行的面内(xz平面内)，保持原状不变地作为与照明光轴100Dax平行的部分光束从第2透镜阵列140D射出，在与第1透镜阵列130D的纵向方向(y轴方向)平行而且与照明光轴100Dax(z轴方向)平行的面内(yz平面内)作为与照明光轴100Dax平行的部分光束从第2透镜阵列140D射出。
如上所述，实施例5的照明装置100D，虽然偏振变换元件和透光性构件的构成与实施例3的照明装置100B不同，但是，由于在一个透光性构件120D上一体地形成了第1透镜阵列130D和第2透镜阵列140D，故与实施例3的照明装置100B的情况下同样，可以消除空气、光学构件间的2个界面，为此，就可以减少不必要的反射，就可以实现光利用效率的提高。此外，由于可以减少光学构件的个数，故还可以实现进一步的低成本化。
此外，倘采用实施例5的照明装置100D，由于第1透镜阵列130D是将各个第1小透镜132D的厚度调整为使得减小各个第1小透镜132D间的边界部分上的高低差的第1透镜阵列，第2透镜阵列140D是将各个第2小透镜142D的厚度调整为使得减小各个第2小透镜142D间的边界部分上的高低差的第2透镜阵列，故与实施例3的照明装置100B的情况下同样，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列不能制造所希望的形状的透镜阵列的这样的问题也可以被消除。
此外，倘采用实施例5的照明装置100D，由于使多个第1小透镜132D仅仅沿着横向方向(x轴方向)进行了偏心，使多个第2小透镜142D仅仅沿着纵向方向(y轴方向)进行了偏心，故与实施例3的照明装置100B的情况下同样，在第1透镜阵列130D和第2透镜阵列140D的整个面上减轻高低差就成为可能，作为第1透镜阵列和第2透镜阵列就可以制造理想的形状的透镜阵列。
因此，实施例5的照明装置100D，与实施例3的照明装置100B的情况下同样，成为可以实现投影机的光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的照明装置。
此外，在实施例5的照明装置100D中，如上所述，由于从光源装置110B射出以照明光轴100Dax为中心轴向外侧发散的照明光束，第1透镜阵列130D仅仅在横向方向(x轴方向)上进行了偏心，第2透镜阵列140D仅仅在纵向方向(y轴方向)上进行了偏心，故从照明装置100D射出的照明光束，可以在横向方向(x轴方向)和纵向方向(y轴方向)这两个方向上扩展，而且，可以作为与照明光轴100Dax平行的部分光束射出。
为此，倘采用实施例5的照明装置100D，则可以沿着第1透镜阵列130D的横向方向(x轴方向)和纵向方向(y轴方向)更为良好地分离第1小透镜132D的像，而且，可以射出与照明光轴100Dax平行的平行光。其结果是，即便是在部分光束的聚光像具有一定的大小的情况下，也可以可靠地向偏振变换元件150D的有效入射部的区域上入射部分光束，使聚光像在偏振分离层的位置附近形成，提高照明装置100D的光利用效率。此外，实施例5的照明装置100D，就成为作为使液晶装置400R、400G、400B等的电光调制装置的被照明区域的面内照度分布变成为均一而且以高辉度进行照明的照明装置的合适的照明装置。
实施例5的投影机1000D，由于是具备上述的照明装置100D，根据图像信息调制来自照明装置100D的照明光束的液晶装置400R、400G、400B，投影被液晶装置400R、400G、400B调制后的照明光束的投影光学系统600的投影机，所以成为可以实现光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的投影机。
以上根据上述各个实施例对本发明的投影机进行了说明，但是，本发明并不受限于上述的各个实施例，在不偏离其要旨的范围内可在种种的形态中实施，例如，如下那样的变形也是可能的。
(1)上述各个实施例的投影机1000～1000D中，虽然作为第1小透镜132、132B、132C、132D的平面形状，使用的是“纵向尺寸∶横向尺寸＝3∶4的长方形”的平面形状，但是，本发明并不受限于此，例如，在要想将被照明区域的纵横比做成为9∶16的情况下，也可以优选地使用“纵向尺寸∶横向尺寸＝9∶16的长方形”的平面形状等。
(2)上述各个实施例的投影机1000～1000D，虽然是透过式的投影机，但是，本发明并不受限于此。在反射式的投影机中也可以应用本发明。在这里，所谓“透过式”，意味着作为光调制装置的电光调制装置像透过式的液晶装置等那样是透过光的类型，所谓“反射式”意味着像反射式的液晶装置等那样，作为光调制装置的电光调制装置是反射光的类型。在将本发明应用于发射式的投影机的情况下，也可以得到与透过式的投影机同样的效果。
(3)上述各个实施例的投影机1000～1000D，虽然作为电光调制装置使用的是液晶装置，但是，本发明并不受限于此。作为电光调制装置，一般地说，只要是根据图像信息对入射光进行调制的电光调制装置即可，也可以利用微反射镜式光调制装置等。作为微反射镜式光调制装置来说，例如可以使用DMD(数字微反射镜器件)(TI公司的商标)。
(4)在上述各个实施例中，虽然例示说明的是使用3个液晶装置400R、400G、400B的投影机，但是，本发明并不受限于此。在使用1个、2个或4个或以上的液晶装置的投影机中也可以应用。
(5)本发明在应用于从观察投影画面的一侧进行投影的前投式投影机的情况以及应用于从与观察投影画面的一侧相反的一侧进行投影的背投式投影机的情况下都是可能的。
权利要求
1.一种照明装置，其特征在于，具有向被照明区域侧射出照明光束的光源装置；具有用来将从上述光源装置射出的照明光束分割成多个部分光束的多个第1小透镜的第1透镜阵列；具有与上述第1透镜阵列的上述多个第1小透镜对应的多个第2小透镜的第2透镜阵列；和用来使从上述第2透镜阵列的上述多个第2小透镜射出的各个部分光束在被照明区域上重叠的重叠透镜；其中，上述多个第1小透镜沿着一定方向偏心，上述多个第2小透镜沿着上述一定方向或与上述一定方向垂直的方向偏心，上述第1透镜阵列和上述第2透镜阵列一体化地形成在一个透光性构件上。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于上述第1透镜阵列是将各个第1小透镜的厚度调整为使得上述各个第1小透镜间的边界部分上的高低差减小的第1透镜阵列，上述第2透镜阵列是将各个第2小透镜的厚度调整为使得上述各个第2小透镜间的边界部分上的高低差减小的第2透镜阵列。
3.根据权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于在上述第2透镜阵列与上述重叠透镜之间还具备将入射光束变换成1种线偏振光后射出的偏振变换元件，上述偏振变换元件具有有效入射部，上述第1小透镜的至少一部分以及上述第2小透镜的至少一部分偏心成使得上述部分光束向上述偏振变换元件的上述有效入射部入射。
4.据权利要求1～3中的任一项所述的照明装置，其特征在于上述光源装置是向被照明区域侧射出大致平行的照明光束的光源装置，上述多个第1小透镜的偏心方向和上述多个第2小透镜的偏心方向是同一方向。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于上述多个第1小透镜中的每一者的外形形状是具有长边和短边的大致矩形形状，上述多个第1小透镜的偏心方向与上述多个第2小透镜的偏心方向是与各个第1小透镜的长边方向垂直的方向。
6.据权利要求1～3中的任一项所述的照明装置，其特征在于上述光源装置是向被照明区域侧射出发散的照明光束的光源装置，上述多个第1小透镜的偏心方向与上述多个第2小透镜的偏心方向是垂直的方向。
7.根据权利要求4或5所述的照明装置，其特征在于上述光源装置是具有发光管、反射来自上述发光管的光的椭圆面反射器和将上述椭圆面反射器所反射的光变成为大致平行光的凹透镜的光源装置。
8.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于上述光源装置是具有发光管、反射来自上述发光管的光的椭圆面反射器和将上述椭圆面反射器所反射的光变成为以照明光轴为中心轴的发散光的凹透镜的光源装置。
9.根据权利要求7或8所述的照明装置，其特征在于在上述发光管上设置有朝向上述发光管反射从上述发光管向被照明区域侧射出的光的辅助反射镜。
10.一种投影机，是具备照明装置、根据图像信息调制来自上述照明装置的照明光束的电光调制装置、投影由上述电光调制装置调制后的照明光束的投影光学系统的投影机，其特征在于上述照明装置是权利要求1～9中的任一项所述的照明装置。
11.根据权利要求10所述的投影机，其特征在于在作为上述电光调制装置具备根据图像信息调制多个色光中的每一者的多个电光调制装置的同时，还具备将来自上述照明装置的照明光束分离成多个色光并导往上述多个电光调制装置中的每一者的色分离导光光学系统，和对用上述多个电光调制装置调制后的每一个色光进行合成的十字分色棱镜。
全文摘要
本发明提供可以实现投影机的光利用效率的进一步提高和进一步低成本化的照明装置。该照明装置的特征在于，具有光源装置(110)，具有多个第1小透镜(132)的第1透镜阵列(130)，具有与多个第1小透镜(132)对应的多个第2小透镜(142)的第2透镜阵列(140)和重叠透镜(160)，其中，多个第1小透镜(132)沿着横向方向(x轴方向)偏心，多个第2小透镜(142)沿着横向方向(x轴方向)偏心，在一个透光性构件(120)上一体地形成第1透镜阵列(130)和第2透镜阵列(140)。
文档编号G02B27/18GK1818775SQ20061000733
公开日2006年8月16日 申请日期2006年2月9日 优先权日2005年2月9日
发明者秋山光一 申请人:精工爱普生株式会社