专利名称：照明装置及使用该装置的投影型映像显示装置的制作方法
技术领域：
0001
本发明涉及照明装置以及使用该照明装置的投影型映像显示装置。
背景技术：
0002
作为显示大画面映像的装置，公知的是将照明装置的强光照射在 液晶面板上，使液晶面板上显示的画像放大投影在屏幕上的液晶投影 机等投影型映像显示装置。
0003
作为用于这种投影型映像显示装置的照明装置，有专利文献l中 的照明装置。图5是表示专利文献1中已^Hf的照明装置的说明图， 其中光源灯省略而未示出(下同)。此照明装置是使用多个低功耗的小 光源，从而得到更接近点光源的光源，因此，可使光的利用效率提高 而低功耗化。
0004
以下，简单说明这样的照明装置。从并排配置的光源la、 lb沿同 一方向出射的略平行光通过凸透镜101会聚而一次聚焦，然后通过准 直透镜102变为平行光，照射在积分透镜71上。此时，从各光源la、 lb出射的光线照射在积分透镜71的一半区i或，互不重叠。
0005
另外，作为另一例的是专利文献2中公开的照明装置。图6是表 示专利文献2中公开的照明装置的说明图。在具有凹面反射镜，且出射略平行光的两个光源la、 lb之间，设有光路改变部件111-113。各 光路改变部件111 ~ 113具有一个光源la用的分割反射面llla~ 113a 和另一光源lb用的分割反射面111b 113b。 一个光源la用的分割反 射面111a-113a互相平行地配置在不同的平面内。另一光源lb用的 分割反射面111b-113b也同样配置。由各分割反射面111a-113a、 lllb~ 113b形成的反射光互不重叠且无间隙，交替地分散照射在积分 透镜71的光入射面上。另外，各光源la、 lb中心附近的光照射在积 分透镜71的中心附近，外围附近的光照射在外围附近。
专利文献l:特开2002-258212号公报(G02B 27/18, G03B 21/00) 专利文献2:特开2001-21996号公报(G03B 21/14， G03B 21/00)
发明内容
0006
但是，对于上述照明装置，因为来自一个光源的略平行光仅照射 在积分透镜的一半区域，所以一个光源因寿命等而停止发光(灯坏)时， 即便采用使每个透镜部分都照射液晶面板的整个面而设计的积分透 镜，也会产生亮度不匀，而不能充分发挥积分透镜的作用。另外，在 来自各光源的略平行光未正确地照射在积分透镜上的该区域时也会亮 度不匀，所以，分割反射面等的位置及角度等必须高精度调整。
0007
本发明是为了解决这一课题而提出，其目的在于提供一种能够减 少亮度不匀，同时不需要高精度调整的照明装置及使用其的投影型映 像显示装置。
0008
为了实现上述目的，本发明权利要求1的照明装置(100)的特征在 于设有出射略平行光的多个光源(la、 lb);以及具有反射各光源出射 的略平行光的一半并透过剩余一半的光分离部件(3a、 3b)，同时使来自 各光源的光在同 一方向会聚，并照射在同 一照射面的整个区域内的光路改变部件(2)。
0009
权利要求2的照明装置(100)的特征在于具有如下结构由两个光 源(la、 lb)作为上述多个光源相向配置，并通过使对应于各光源的光分 离部件(3a、 3b)的光分离面(31a、 31b)朝向上述照射面，并配置成由各 自的边缘拼成的山形或谷形。
0010
权利要求3的照明装置(100)的特征在于上述光分离部件由偏振 光分束器(3a、 3b)构成，
0011
权利要求4的照明装置(100)的特征在于设有 相向配置的、出射略平行光的第l、第2光源(la、 lb); 在上述第l、第2光源(la、 lb)之间保持倾斜且大致对称地配置， 使从上述第1 、第2光源(la、 lb)分别出射的略平行光的P偏振光透过， 并使S偏振光在第1面侧(71侧)反射的第1、第2PBS(分束器)镀层(31a、 31b);
将透过上述第1、第2PBS镀层(31a、 31b)的P偏振光变换成S偏 振光的第l相差板(4);
将由上述第l相差板(4)变换，且在上述第2、第lPBS镀层(31b, 31a)的第2面侧(5侧)反射的S偏振光变换成P偏振光，并反射的第2 相差板及反射镜(5， 6);以及
被入射上述第1、第2PBS镀层(31a、 31b)的第1面侧(71側)上反 射的S偏振光和由上述第2相差板及反射镜(5， 6)反射并从上述第2、 第1 PBS镀层(31b, 31a)的第2面侧(5侧)透过第1面侧(71侧)的P偏 振光，然后出射光量大致均匀的平行光的积分透镜(71)。
0012
权利要求5的照明装置的特征在于设有
相向配置、出射略平行光的第1、第2光源(la、 lb);
6在上述第l、第2光源(la、 lb)之间配置，使从上述第l、第2光 源(la、 lb)分别出射的略平行光的P偏振光透过，并4吏S偏振光在第1 面侧(5侧)上反射的第1、第2PBS(分束器)镀层(31a、 31b);
将透过上述第1、第2PBS镀层(31a、 31b)的P偏振光变换成S偏 振光的第l相差板(4);
将上述第1、第2PBS镀层(31a、 31b)的第1面侧(5侧)上反射的S 偏振光变换成P偏振光，并反射的第2相差板及反射4竟(5, 6);以及
被入射由上述第1相差板(4)变换并分别在上述第2、第1 PBS镀 层(31b， 31a)的第2面侧(71侧)反射的S偏振光和由上述第2相差板及 反射镜(5， 6)反射并从上述第1、第2PBS镀层(31a、 31b)的第1面侧 (5侧)透过第2面侧(71侧)的P偏振光入射，然后出射光量大致均匀的 平行光的积分透镜(71)。
0013
权利要求6的照明装置，其特征在于在权利要求4或5中记栽 的照明装置中，在上述第l、第2光源(la、 lb)之间保持倾斜，并大致 对称地配置上述第l、第2PBS镀层(31a、 31b)。
0014
权利要求7的投影型映像显示装置，其特征在于设有权利要求 1至权利要求6中任何一项记载的照明装置(100);基于映像信号调制 从照明装置(100)照射的光的光调制器件(76);以及将该光调制器件(76) 调制后的光进行放大投影的投影镜头(81)。
0015
权利要求8的投影型映像显示装置，其特征在于具有如下结构 使来自上述照明装置的光分成3基色，分别导入各色光用的光调
制器件(76R、 76G、 76B),并将各色光用的光调制器件(76R、 76G、 76B)
调制后的光合成并^:影。
0016
本发明的照明装置，即使在各光源的任何一个光源因寿命等而停
7于来自各光源的略平 行光分别照射在照射面的整个区域，因此，与传统技术的分别仅照射 在一半区域的情况相比，不需要使照射范围与该区域正确重合，所以 能够省略高精度的调整，安装简单，能够实现照明装置的低成本化。
0017
另外，根据使用这种照明装置而构成的本发明的投影型映像显示 装置，通过将来自上述照明装置的光分成3基色，分别导入各色光用 的光调制器件，并将各色光用的光调制器件调制后的光合成后投影， 从而不仅获得上述效果，而且能够减少颜色不勻。
0018
图1是本发明的照明装置的一实施例的要部结构图。 图2是表示图1的作用的说明图。
图3是表示本发明的照明装置的另一实施例的结构及作用的说明图。
图4是表示使用图1、图2的照明装置的液晶投影机的一实施例 的结构及作用的说明图。
图5是表示传统的照明装置之一例的说明图。 图6是表示传统的照明装置之另 一例的说明图。 附图标记说明
0019
la、 lb 光源
2 光路改变部件
3a、 3b 偏振光分束器(PBS)
31a、 31b 光分离面
4 A/2相差板
5 X/4相差板
86 反射镜
71 积分透4免
74、 77 分色镜
75、 78、 79 全反射镜 76R、 76G、 76B 液晶面板
80 分色棱镜
81 投影镜头 100 照明装置
具体实施例方式
0020
以下，参照附图详细地说明本发明的实施例。
0021
图1是本发明的照明装置的一实施例的要部结构图，图2是表示 其作用的说明图，与上述图5、图6相同的标记表示的是同一或相当部分。
0022
如图1所示，本实施例的照明装置IOO是将两个光源la、 lb以相 对的状态配置，并在两个光源之间配置光路改变部件2而构成。光路 改变部件2由作为对应于各光源la、 lb的光分离部件的立方体形状的 偏振光分束器(以下略为PBS)3a、 3b、 X/2相差板4、 X/4相差板5及反 射镜6构成。
0023
在本实施例中使对应于各光源la、 lb的PBS 3a、 3b的光分离面 (PBS镀层涂覆对于S偏振光、P偏振光，反射率按照入射角度而分 别不同的特性的薄膜)31a、 31b朝向积分透镜71的光入射面(照射面)， 配置成拼合各自的边缘而构成的山形。在PBS3a、 3b之间配置A72相 差板4，同时在与PBS3a、 3b的与积分透镜71相对一侧的面上，在 其内侧配置V4相差板5，在其外侧配置反射镜6，并将其反射面朝内侧配置。
0024
如图2所示，在以上的结构中，从一个光源la出射的略平行光首 先入射到PBS 3a，入射的略平行光中的S偏振光分量从PBS 3a的光 分离面31a上反射，而P偏振光分量透过PBS3a。然后，反射的S偏 振光分量照射在积分透镜71的光入射面的一半区域。另外，透过的P 偏振光分量由A/2相差板4调制成S偏振光后，在另一 PBS 3b的光分 离面31b上被反射，并由A/4相差板5及反射镜6再调制成P偏振光， 并向与上述S偏振光分量相同的方向反射，然后通过PBS3b，与S偏 振光分量并排地照射在积分透镜71的光入射面的剩余一半区域上。
0025
另外，从另一光源lb出射的略平行光首先入射到PBS 3b，入射 的略平行光中的S偏振光分量从PBS 3b的光分离面31b上反射，而P 偏振光分量透过PBS3b。然后，反射的S偏振光分量照射在积分透镜 71的光入射面的一半区域。另外，透过的P偏振光分量由A72相差板 4调制成S偏振光后，在另一PBS3a的光分离面31a上^^Jt，由X/4 相差板5及反射镜6再调制成P偏振光，同时沿与上述S偏振光分量 同一方向反射，然后，通过PBS3a,与S偏振光分量并排地照射在积 分透镜71的光入射面的剩余一半区域上。
0026
如此，根据本实施例的照明装置100，来自各光源la、 lb的略平 行光可分别照射在积分透镜71的整个区域。所以，即使在光源la、 lb的任何一个光源因寿命等而停止发光(灯坏)，而另一光源单独发亮， 也能够充分发挥积分透镜71的作用而降低亮度不匀。另外，如上述传 统技术(专利文献2)那样，不必使分离后的略平行光与积分透镜71的 区域正确地重合，所以能够省略高精度的调整，部件的安装简单。
0027
另外，作为多个光源，使两个光源la、 lb相向而配置，使对应于各光源la、 lb的偏振光分束器3a、 3b的光分离面31a、 31b朝向积分 透镜71的光入射面(照射面)，并拼合各自的边缘而配置成山形，因此 能够廉价地制作光路改变部件2，实现照明装置的低成本化。
0028
另外，由于光分离部件由偏振光分束器3a、 3b构成，各光源la、 lb出射的略平行光^L分离为S偏振光分量和P偏振光分量，使其中一 个反射，而另一个透过，从而能够筒单地实现使各光源la、 lb出射的 略平行光的一半反射，而使剩余一半透过的结构。
0029
再有，在上述实施例中是使各PBS3a、 3b的光分离面31a朝向组 合透镜71组合成山形而构成，但如图3所示，也可使光分离面31a、 31b组合成谷形而构成。其它结构与上述实施例相同。
0030
如图3所示，在这样的结构中，从一个光源la出射的略平行光首 先入射到PBS 3a，入射的略平行光中的S偏振光分量也会从PBS 3a 的光分离面31a反射，而P偏振光分量也会透过PBS3a。然后，透过 的P偏振光分量由相差板4调制成S偏振光后，在另一 PBS 3b的 光分离面31b上^皮反射，照射在积分透镜71的光入射面的一半区域。 另外，反射的S偏振光分量由X/4相差板5和反射镜6调制成P偏振 光，同时沿与上述S偏振光分量同一方向反射，然后通过PBS3a,与 S偏振光分量并排地照射在积分透镜71的光入射面的剩余一半区域 上。
0031
另外，从另一光源lb出射的略平行光首先入射到PBS 3b,入射 的略平行光中的S偏振光分量从PBS 3b的光分离面31b反射，而P 偏振光分量透过PBS 3b。然后，透过的P偏振光分量由A72相差板4 调制成S偏振光后，在另一PBS3a的光分离面31a上净皮反射，照射在 积分透镜71的光入射面的一半区域。另外，反射的S偏振光分量由A/4相差板5和反射镜6调制成P偏振光，同时沿与上述S偏振光分量同 一方向反射，然后通过PBS3b,与S偏振光分量并排地照射在积分透 镜71的光入射面的剩余一半区域上。
0032
所以，采用这种结构，来自各光源la、 lb的略平行光也能够分别 照射在积分透镜71的整个区域，因此，可获得与上述实施例相同的作 用与效果。
0033
再有，在上述各实施例中使用立方体形状的PBS3a、 3b,但也能 用平板状的PBS同样地构成。
0034
图4表示使用上述图1、图2的照明装置的液晶投影机的一实施例。
0035
图4中，从照明装置100出射的白色光照射在积分透镜71上，通 过积分透镜71的光到达偏振光变换装置72。积分透镜71由一对透镜 群构成，设计成使每个透镜部分照射在后述的液晶面板的整个面上， 使照明装置100出射的光中存在的部分亮度不匀平均化，降低画面中 央与外围部的光量差。而且，如上所述，照明装置100自身具有降低 亮度不匀的作用，因此，通过与积分透镜71的相乘效果，能够实现亮 度不匀的进一步降低。
0036
经偏振光变换装置72变换成单一偏振光的光，透过聚光透镜73, 导向第1分色镜74。第1分色镜74透过红色波长区域的光R，反射青 色(绿色+蓝色)波长区域的光。透过第l分色镜74后的红色波长区域 的光由全反射镜75反射，导向红光用透过型液晶面板76R而透过，从 而4皮光调制。
0037
另一方面，由第l分色镜74反射的青色波长区域的光，被导入第
122分色镜77。第2分色镜77透过蓝色波长区域的光B,反射绿色波长 区域的光G。由第2分色镜77反射的绿色波长区域的光G被导入绿光 用透过型液晶面板76G而透过，从而被光调制。
0038
另外，透过第2分色镜77的蓝色波长区域的光B，经过全反射镜 78、 79并导入蓝光用透过型液晶面斧反76B而透过，^^人而一皮光调制。
0039
经过各液晶面板76R、 76G、 76B而得到的调制光(各色映像光)， 由分色棱镜80合成为彩色映像光。此彩色映像光由投影镜头81放大 并投影，在屏幕(未图示)上显示。
0040
在此液晶投影机中，来自照明装置100的各光源la、 lb的略平行 光也分别照射在积分透镜71上的整个区域，所以，即使在光源la、 lb的任何一个光源因寿命等而停止发光(灯坏)而另一光源单独亮灯， 也能充分发挥积分透镜71的作用，可减少亮度不匀及颜色不匀。另夕卜， 不再需要如上述传统技术(专利文献2)那样，使分离后的略平行光与积 分透镜71的区域正确地重合，因此能够省略高精度的调整，并使得部
件安装简单。
0041
再有，在上述各实施例中说明了配置两个光源la、 lb作为多个光 源的情况，但如果以具备例如上述两个光源la、 lb的照明装置100作 为一个光源，将它们组合，与上述同样地构成，就能够增加光源的数量。
0042
另外，上述实施例中描述的投影型映像显示装置是用液晶面板作 为光调制器件的液晶投影机，但本发明也适用于具有其它映像光生成 系统的投影型映像显示装置。例如，也能将本发明用于DLP(Digital Light Processing; Texas Instruments (TI)公司的注册商标)方式的投影 机中。
权利要求
1. 一种照明装置，其特征在于设有出射略平行光的多个光源和反射各光源出射的略平行光的一半并透过剩余一半的光分离部件，同时设有使来自各光源的光在同一方向聚齐并照射到同一照射面的整个区域内的光路改变部件。
2. 如权利要求l所述的照明装置，其特征在于具有如下结构 由两个光源作为所述多个光源相向而配置，使对应于各光源的光分离部件的光分离面朝向所述照射面，并配置成由各自的边缘拼合成 的山形或谷形。
3. 如权利要求1或2所述的照明装置，其特征在于 所述光分离部件由偏振光分束器构成。
4. 一种照明装置，其特征在于设有 出射略平行光的相向配置的第1、第2光源；在所述第1、第2光源之间倾斜且大致对称地配置的、使分别从 所述第1、第2光源出射的略平行光的P偏振光透过并使S偏振光在 其第1面侧反射的第1、第2PBS(分束器)镀层；将透过所述第1 、第2 PBS镀层的P偏振光变换成S偏振光的第1 相差板；将经所述第l相差板变换的、在所述第2、第1 PBS镀层的第2面 侧反射的S偏振光变换成P偏振光并反射的第2相差板及反射镜；以 及积分透镜，被入射在所述第1、第2PBS镀层的第1面侧反射的S 偏振光和由所述第2相差板及反射镜反射并从所述第2、第1 PBS镀 层的第2面侧透过第1面侧的P偏振光，然后出射光量大致均匀的平 行光。
5. —种照明装置，其特征在于设有 出射略平行光的相向配置的第1、第2光源；在所述第1、第2光源之间倾斜且大致对称地配置的、使分别从 所述第1、第2光源出射的略平行光的P偏振光透过并使S偏振光在 其第1面侧反射的第1、第2PBS(分束器)镀层；将透过所述第1 、第2 PBS镀层的P偏振光变换成S偏振光的第1 相差板；将在所述第1、第2 PBS镀层的第1面侧反射的S偏振光变换成P 偏振光并反射的第2相差板及反射镜；以及积分透镜，被入射由所述第1相差板变换并分别由所述第2、第1 PBS镀层的第2面侧反射的S偏振光和由所述第2相差板及反射镜反 射并从所述第1、第2PBS镀层的第1面側透过第2面侧的P偏振光， 然后出射光量大致均匀的平行光。
6. 如权利要求4或5所述的照明装置，其特征在于所述第1、第2PBS镀层在所述第1、第2光源之间大致对称地配置。
7. —种^:影型映像显示装置，其特征在于设有权利要求1至权利要求6中任何一项记载的照明装置；基于映像 信号来调制由该照明装置照射的光的光调制器件；以及将经该光调制 器件调制的光放大投影的投影镜头。
8. 如权利要求7所述的投影型映像显示装置，其特征在于具有如 下结构将来自所述照明装置的光分成3基色而分别导入各色光用的光调 制器件，并将经各色光用的光调制器件调制的光合成并投影。
全文摘要
提供一种能够减少亮度不匀且不需要高精度调整的照明装置及使用该照明装置的投影型映像显示装置，其中设有出射略平行光的多个光源1a、1b以及反射各光源1a、1b出射的略平行光的一半并透过剩余的一半的光分离部件(偏振光分束器3a、3b)，同时设有使来自各光源1a、1b的光在同一方向聚齐并照射在同一照射面(积分透镜71的光入射面)的整个区域上的光路改变部件2。
文档编号G02B27/18GK101454718SQ20078001940
公开日2009年6月10日 申请日期2007年4月4日 优先权日2006年5月31日
发明者石井孝治 申请人:三洋电机株式会社