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：
通常，投影机具有射出照明光的照明装置、根据图像信息调制该照明装置的照明光的电光调制装置和将该电光调制装置的调制光作为投影图像进行投影显示的投影光学系统。并且，在这样的投影机中，近年来，作为可以实现投影机的小型化的照明装置，提出有使用椭圆面反射器的照明装置(例如，参见特开2000-347293号公报(图15))。
图11是用于说明以往的照明装置900的图示。如图11所示，照明装置900具有椭圆面反射器930、配置在椭圆面反射器930的一方的焦点F1附近的发光管920和用于使来自椭圆面反射器930的光大致平行化的平行化透镜940。
因此，如果采用这样的照明装置900，则由于在椭圆面反射器930将来自发光管920的光会聚之后，可以由平行化透镜940将该光作为大致平行光向后级的光学系统射出，所以，可以实现后级的光学系统的小型化以及投影机的小型化。
然而，在以往的照明装置900中，在平行化透镜940的光射出面940。上形成有紫外线反射膜944。因此，由于从发光管920发射的紫外线由紫外线反射膜944反射而返回到椭圆面反射器930内部，所以，可以防止从照明装置900射出紫外线。
另一方面，通常，在平行化透镜940的光入射面940i上形成有用于降低可见光的反射率的减反射膜(图中未示出)。并且，该减反射膜以对于与照明光轴900ax平行的光使反射率最低的方式构成，从而可以实现从发光管发射而入射到平行化透镜的光作为整体的有效利用。
但是，如以往的照明装置900那样，在将椭圆面反射器的大小设定为覆盖发光管的被照明区域侧端部那样的大小时，由于向椭圆面反射器的第2焦点会聚的光束的会聚角增大，所以，入射到平行化透镜的光入射面的光的入射角度范围增大。因此，如以往情况那样，使用被构成为相对于与照明光轴平行的光反射率最低的减反射膜，并不是整体地降低平行化透镜的光入射面的反射率的适当方法，因其存在着进一步降低光利用效率，并且不容易进一步减少不需要的杂散光的问题。这些问题，不仅会在平行化透镜的光入射面上出现，而且也会在平行化透镜的光射出面上出现。
发明内容
本发明正是为解决上述问题而完成的，目的在于提供可以整体地进一步降低平行化透镜的光入射面或光射出面的反射率从而进一步提高光利用效率，并且可以进一步减少不需要的杂散光的照明装置。另外，本发明的目的还在于提供具备这样的照明装置的高亮度、高画质的投影机。
本发明的发明人们为了达到上述目的而努力研究的结果，使得通过在照明装置中使用将从发光管向被照明区域侧发射的光向椭圆面反射器反射的辅助反射镜，并且在平行化透镜的光入射面或光射出面形成指定的减反射膜，而可以达到本发明的目的，从而完成本发明。
本发明的照明装置，是具有椭圆面反射器、配置在上述椭圆面反射器的一方的焦点附近的发光管、配置在上述发光管的被照明区域侧的将从上述发光管向被照明区域侧发射的光向上述椭圆面反射器反射的辅助反射镜、以及用于使来自上述椭圆面反射器的光大致平行化的平行化透镜的照明装置，其特征在于在上述平行化透镜的光入射面上，形成有与从上述发光管的发光中心发射的光之中的以与照明光轴成60°～80°中的任意的角度向上述椭圆面反射器侧发射的光、由上述椭圆面反射器发射后入射到上述平行化透镜的光入射面上的指定角度的入射光对应地被最优化的减反射膜。
因此，如果采用本发明的照明装置，则由于具有将从发光管向被照明区域侧发射的光向椭圆面反射器反射的辅助反射镜，所以，可以减小从椭圆面反射器向椭圆面反射器的第2焦点会聚的光束的会聚角。结果，可以减小入射到平行化透镜的光入射面上的光的角度范围，从而容易以整体地降低平行化透镜的光入射面的反射率的方式实现减反射膜的最优化。
另外，虽然在后面所述的“具体实施方式
”中详细地进行了说明，但是，根据本发明的发明人们的分析得知，在使用辅助反射镜的照明装置中，从发光管的发光中心发射的光之中的与照明光轴成60°～80°的角度向椭圆面反射器侧发射的光的强度比在其他角度范围发射的光的强度要强。这表明，以上述60°～80°的角度从发光管发射而入射到平行化透镜的上述指定角度的入射光的光强度比以其他入射角度入射到平行化透镜的光入射面上的光的光强度要强。
因此，在本发明的照明装置中，采用与该指定角度的入射光对应地最优化减反射膜的结构。因此，如果采用本发明的照明装置，则通过降低光强度强的上述指定角度的入射光在平行化透镜的光入射面上的反射率，可以整体地进一步降低平行化透镜的光入射面的反射率，结果，可以进一步提高光利用效率，并且可以进一步减少不需要的杂散光。
此外，如果采用本发明的照明装置，则由于具有将从发光管向被照明区域侧发射的光向椭圆面反射器反射的辅助反射镜，所以可以得到以下的效果。即，无需将椭圆面反射器的大小设定为覆盖发光管的被照明区域侧端部那样的大小，而可以实现椭圆面反射器的小型化，结果，可以实现照明装置的小型化。另外，由于可以实现椭圆面反射器的小型化，可以减小从椭圆面反射器向椭圆面反射器的第2焦点会聚的光束的会聚角、光束点的直径等，所以，可以进一步减小平行化透镜的大小等。
在本发明的照明装置中，优选地，上述平行化透镜由光入射面为凹面的凹透镜构成，上述指定角度的入射光与上述平行化透镜的光入射面的法线所成的角度为30°～50°。
根据本发明的发明人们的分析得知，在使用辅助反射镜的照明装置中，在上述指定角度的入射光入射到平行化透镜的光入射面上时，在平行化透镜的光入射面为凹面(例如，旋转双曲面)的情况下，指定角度的入射光与上述平行化透镜的光入射面的法线构成的角度约为40°。因此，考虑指定的余量，如果将该角度定为30°～50°，则可以整体地进一步降低平行化透镜的光入射面的反射率。
另外，在本发明的照明装置中，优选地，上述平行化透镜由光入射面为平面且光射出面为凹面的凹透镜构成，上述指定角度的入射光与上述平行化透镜的光入射面的法线所成的角度为0°～20°。
根据本发明的发明人们的分析得知，在使用辅助反射镜的照明装置中，在上述指定角度的入射光入射到平行化透镜的光入射面上时，在平行化透镜的光入射面为平面并且光射出面为凹面(例如，旋转椭圆面)的情况下，指定角度的入射光与上述平行化透镜的光入射面的法线所成的角度约为10°。因此，考虑指定的余量，如果将该角度定为0°～20°，则可以整体地进一步降低平行化透镜的光入射面的反射率。
本发明的另一照明装置，其特征在于，具有椭圆面反射器、配置在上述椭圆面反射器的一方的焦点附近的发光管、配置在上述发光管的被照明区域侧的将从上述发光管向被照明区域侧发射的光向上述椭圆面反射器反射的辅助反射镜、以及用于使来自上述椭圆面反射器的光大致平行化的平行化透镜，其中，在上述平行化透镜的光射出面上，形成有与从上述发光管的发光中心发射的光之中的以与照明光轴成60°～80°中的任意的角度向上述椭圆面反射器侧发射的光、由上述椭圆面反射器发射后通过上述平行化透镜而从上述平行化透镜的光射出面射出的指定角度的射出光对应地被最优化的减反射膜。
因此，如果采用本发明的另一照明装置，则由于具有将从发光管向被照明区域侧发射的光向椭圆面反射器反射的辅助反射镜，所以，可以减小从椭圆面反射器向椭圆面反射器的第2焦点会聚的光束的会聚角。结果，可以减小入射到平行化透镜的光入射面上的光的角度范围，从而容易以整体地降低平行化透镜的光入射面的反射率的方式实现减反射膜的最优化。
另外，如上所述，在使用辅助反射镜的照明装置中，从发光管的发光中心发射的光之中的以与照明光轴成60°～80°的角度向椭圆面反射器侧发射的光的强度比在其他角度范围发射的光的强度要强。这表明，以上述60°～80°的角度从发光管发射并入射到平行化透镜而从平行化透镜的光射出面射出的上述指定角度的射出光的光强度比从平行化透镜的光射出面以其他射出角度射出的光的光强度要强。
因此，在本发明的另一照明装置中，采用与该指定角度的射出光对应地最优化减反射膜的结构。因此，如果采用本发明的另一照明装置，则通过降低光强度强的上述指定角度的射出光在平行化透镜的光射出面上的反射率，可以整体地进一步降低平行化透镜的光射出面的反射率，结果，可以进一步提高光利用效率，并且可以进一步减少不需要的杂散光。
此外，如果采用本发明的另一照明装置，则由于具有将从发光管向被照明区域侧发射的光向椭圆面反射器反射的辅助反射镜，所以可以得到以下的效果。即，无需将椭圆面反射器的大小设定为覆盖发光管的被照明区域侧端部那样的大小，而可以实现椭圆面反射器的小型化，结果，可以实现照明装置的小型化。另外，由于可以实现椭圆面反射器的小型化，可以减小从椭圆面反射器向椭圆面反射器的第2焦点会聚的光束的会聚角、光束点的直径等，所以，可以进一步减小平行化透镜的大小等。
在本发明的另一照明装置中，优选地，上述平行化透镜由光入射面为平面且光射出面为凹面的凹透镜构成，上述指定角度的射出光与上述平行化透镜的光射出面的法线所成的角度为30°～50°。
根据本发明的发明人们的分析得知，在使用辅助反射镜的照明装置中，在上述指定角度的射出光从平行化透镜的光射出面射出时，在平行化透镜的光入射面为平面并且光射出面为凹面(例如，旋转椭圆面)的情况下，指定角度的射出光与上述平行化透镜的光入射面的法线所成的角度约为40°。因此，考虑指定的余量，如果将该角度定为30°～50°，则可以整体地进一步降低平行化透镜的光射出面的反射率。
在本发明的照明装置或本发明的另一照明装置中，优选地，上述减反射膜由具有大于等于300℃的耐热性的电介质多层膜构成。
由于平行化透镜靠近发光管、椭圆面反射器等配置，所以，来自这些发光管、椭圆面反射器的热将达到接近300℃的高温。因此，作为在这样的平行化透镜上形成的减反射膜，优选地由具有300℃以上的耐热性的电介质多层膜构成。
在本发明的照明装置或本发明的另一照明装置中，优选地，上述电介质多层膜由作为低折射率膜的SiO2和作为高折射率膜的TiO2和/或Ta2O5的叠层膜构成。
通过采用这样的结构，可以实现300℃以上的耐热性。作为低折射率膜的SiO2和作为高折射率膜的TiO2和/或Ta2O5的叠层膜，可以适当地使用作为低折射率膜的SiO2和作为高折射率膜的Ta2O5的叠层膜、作为低折射率膜的SiO2和作为高折射率膜的TiO2和Ta2O5的叠层膜等。
在本发明的照明装置或本发明的另一照明装置中，优选地，上述平行化透镜的基材由硼硅酸玻璃或石英玻璃构成。
通过采用这样的结构，可以得到平行化透镜所需要的光学性能和耐热性。
本发明的投影机，其特征在于具有上述本发明的照明装置或本发明的另一照明装置、根据图像信号调制来自上述照明装置的照明光的电光调制装置以及投影由上述电光调制装置调制的光的投影光学系统。
因此，本发明的投影机，由于具有如上所述的可以进一步提高光利用效率并且可以进一步减少不需要的杂散光的照明装置，所以成为高亮度、高画质的投影机。
图1是示出实施例1的照明装置110A的图示；图2是示出从发光管120的发光中心P发射的发射光的强度分布的图示；
图3是示出以往的照明装置900的发光管920的光分布特性的图示；图4是示出减反射膜142A的结构的图示；图5是示出减反射膜142A的反射特性的图示；图6是示出另一减反射膜142A的结构的图示；图7是示出另一减反射膜142A的反射特性的图示；图8是示出实施例1的投影机1A的光学系统的图示；图9是示出实施例2的照明装置110B的图示；图10是示出实施例3的照明装置110C的图示；以及图11是示出以往的照明装置900的图示。
具体实施例方式
下面，根据附图所示的实施例说明本发明的照明装置和投影机。
首先，说明实施例1的照明装置和投影机。
图1是用于说明实施例1的照明装置110A的图示。如图1所示，实施例1的照明装置110A具备有椭圆面反射器130、配置在椭圆面反射器130的一方的焦点F1附近的发光管120、配置在发光管120的被照明区域侧而将从发光管120向被照明区域侧发射的光向椭圆面反射器130反射的辅助反射镜122和用于使来自椭圆面反射器130的光大致平行化的平行化透镜140A。
在平行化透镜140A的光入射面140Ai，形成有与从发光管120的发光中心P发射的光中的以与照明光轴110Aax成60°～80°中的任意角度向椭圆面反射器130侧发射的光L1、由椭圆面反射器130反射后入射到平行化透镜140A的光入射面140Ai的指定角度的入射光L2对应地被最优化的减反射膜142A。在平行化透镜140A的光射出面140Ao形成有紫外线反射膜144A。
图2是示出来自安装有辅助反射镜122的发光管120的发光中心P的发射光的强度分布的图示。图3是示出以往的照明装置900的未安装辅助反射镜的发光管920的光分布特性的图示。在图2和图3中，圆周方向的轴表示来自发光管120、920的发光中心P的发射光与照明光轴110Aax、910ax所成的角度中从椭圆面反射器130、930侧测量的角度。直径方向的轴表示光强度。
由图2和图3可知，如果采用实施例1的照明装置110A，则由于具有将从发光管120向被照明区域侧发射的光向椭圆面反射器130反射的辅助反射镜122，所以，几乎没有从发光中心P以与照明光轴110Aax成100°以上的角度向椭圆面反射器130发射的光。因此，可以减小从椭圆面反射器130向椭圆面反射器的第2焦点F2会聚的光束的会聚角。结果，可以减小入射到平行化透镜140A的光入射面140Ai上的光的角度范围，从而容易以整体地降低平行化透镜140A的光入射面140Ai的反射率的方式实现减反射膜142A的最优化。
另外，通过本发明的发明人们的分析得知，在使用辅助反射镜122的照明装置中，如图2所示，从发光管120的发光中心P发射的光中的与照明光轴110Aax成60°～80°的角度向椭圆面反射器130侧发射的光的强度比在其他角度范围发射的光的强度要强。这表明，上述指定角度的入射光L2的光强度比入射到平行化透镜140A的光入射面140Ai的其他部分的光的光强度要强。
因此，在实施例1的照明装置110A中，与该指定角度的入射光L2对应地最优化减反射膜142A。因此，如果采用实施例1的照明装置110A，则可以整体地进一步降低平行化透镜140A的光入射面140Ai的反射率，结果，可以进一步提高光利用效率，并且可以进一步减少不需要的杂散光。
此外，如果采用实施例1的照明装置110A，则由于具有将从发光管120向被照明区域侧发射的光向椭圆面反射器130反射的辅助反射镜122，所以，可以得到以下的效果。也就是说，无需将椭圆面反射器130的大小设定为覆盖发光管120的被照明区域侧端部的大小，可以实现椭圆面反射器130的小型化，结果，可以实现照明装置110A的小型化。另外，由于通过可以实现椭圆面反射器130的小型化，而可以减小从椭圆面反射器130向椭圆面反射器130的第2焦点F2会聚的光束的会聚角、光束点的直径等，所以，可以进一步减小平行化透镜140A的大小等。
在实施例1的照明装置110A中，平行化透镜140A由光入射面140Ai为旋转双曲面、光射出面为平面的凹透镜构成。在使用这样的平行化透镜140A时，根据本发明的发明人们的分析得知，指定角度的入射光L2入射到平行化透镜140A的光入射面140Ai上时，指定角度的入射光L2与平行化透镜140A的光入射面140Ai的法线所成的角度β约为40°。因此，在实施例1的照明装置110A中，考虑指定的余量，将该角度β定为30°～50°。因此，如果采用实施例1的照明装置110A，则可以整体地进一步降低平行化透镜140A的光入射面140Ai的反射率。
此外，作为“指定角度的入射光L2”，优选地使用例如从发光管120的发光中心P发射的光中以与照明光轴110Cax成60°～80°中的任意角度向椭圆面反射器130侧发射的光L1中的以最强的发射角度发射的光、由椭圆面反射器130反射后入射到平行化透镜140A的光入射面140Ai上的指定角度的入射光。另外，也可以使用例如从发光管120的发光中心P发射的光中以与照明光轴110Cax成60°～80°中的任意角度向椭圆面反射器130侧发射的光L1中的以中心的角度(70°)发射的光、由椭圆面反射器130反射后入射到平行化透镜140A的光入射面140Ai上的指定角度的入射光。
减反射膜142A的最优化，通过研究减反射膜的结构(例如，构成减反射膜的膜的材料、结构等)，以可以降低减反射膜142A的反射率的方式来进行。图4是示出这样最优化后的减反射膜的结构的图示。图5是示出减反射膜142A的反射特性的图示。
如图4所示，减反射膜142A是具有4层结构的电介质多层膜。从平行化透镜140A的基板侧开始，第1层由作为高折射率膜的Ta2O5(膜厚为0.05λ)形成，第2层由作为低折射率膜的SiO2(膜厚为0.1λ)形成，第3层由作为高折射率膜的Ta2O5(膜厚为0.5λ)形成，以及第4层由作为低折射率膜的SiO2(膜厚为0.25λ)形成。
如图5所示，上述结构的减反射膜142A对于上述角度β为40°的光(S偏振光和P偏振光)可以充分降低反射率。因此，实施例1的照明装置110A可以进一步提高光利用效率，并且可以进一步减少不需要的杂散光。
另外，上述结构的减反射膜142A，具有充分高的耐热性，即使平行化透镜140A的光入射面140Ai的温度接近300℃也不会劣化。
图6是示出实施例1使用的另一减反射膜的结构的图示。图7是示出另一减反射膜的反射特性的图示。
如图6所示，该另一减反射膜也是具有4层结构的电介质多层膜。从平行化透镜140A的基板侧开始，第1层由作为高折射率膜的TiO2(膜厚为0.05λ)形成，第2层由作为低折射率膜的SiO2(膜厚为0.1λ)形成，第3层由作为高折射率膜的Ta2O5(膜厚为0.5λ)形成，第4层由作为低折射率膜的SiO2(膜厚为0.25λ)形成。
如图7所示，上述结构的另一减反射膜对于上述角度β为40°的光(S偏振光和P偏振光)也可以充分降低反射率。因此，在实施例1的照明装置110A中，即使在代替减反射膜142A而使用这样的另一减反射膜时，也可以进一步提高光利用效率，并且可以进一步减少不需要的杂散光。
另外，上述结构的另一减反射膜也具有充分高的耐热性，即使平行化透镜140A的光入射面140Ai的温度接近300℃也不会劣化。
在实施例1的照明装置110A中，使用硼硅酸玻璃，作为平行化透镜140A的基材。因此，可以得到平行化透镜140A所需要的光学性能和耐热性。另外，与上述减反射膜142A的紧密接触性也是良好的。
此外，作为平行化透镜140A的基材，也可以使用石英玻璃来代替硼硅酸玻璃。这时，将进一步提高耐热性。
下面，详细说明实施例1的投影机1A。
实施例1的投影机1A是根据图像信息调制从光源射出的光束而形成光学图像并将其放大投影到屏幕SCR上的光学仪器。
如图8所示，实施例1的投影机1A具有照明光学系统100、色光分离光学系统200、中继光学系统300、光学装置500和投影光学系统600。
照明光学系统100包括照明装置110A和积分器光学系统150。
如上所述，照明装置110A具备椭圆面反射器130和在椭圆面反射器130的一方的焦点F1附近具有发光中心的发光管120。
发光管120具有管球和向该管球的两侧延伸的封闭部。管球是被形成为球状的石英玻璃制的，且其具有配置在该管球内的一对电极、封入管球内的水银、稀有气体和少量的卤素。
发光管120的管球内的一对电极用于形成弧光像。在将电压施加到一对电极上时，在电极间会产生电位差，而发生放电，从而生成弧光像。
在这里，作为发光管，可以采用高亮度发光的各种发光管，例如，可以采用金属卤化物灯、高压水银灯、超高压水银灯等。
椭圆面反射器130具有使从发光管120发射的光向规定方向对齐射出的凹面。该椭圆面反射器130的凹面是反射可见光而透过红外线的冷光镜。此外，椭圆面反射器130的光轴与作为从照明装置110A射出的光束的中心轴的照明光轴110Aax一致。
积分器光学系统150是将从照明装置110A射出的光束分割为多个部分光束而使照明区域的面内发光强度均匀化的光学系统。积分器光学系统150具备第1透镜阵列160、第2透镜阵列170、偏振变换元件180和重叠透镜190。
第1透镜阵列160具有作为将从照明装置110A射出的光束分割为多个部分光束的光束分割光学元件的功能，其在与作为从照明装置110A射出的光束的中心轴的照明光轴110Aax正交的面内具备排列成矩阵状的多个小透镜。
第2透镜阵列170是会聚由上述第1透镜阵列160分割的多个部分光束的光学元件，其与第1透镜阵列160同样，具有在与照明光轴110Aax正交的面内具备排列成矩阵状的多个小透镜的结构。
偏振变换元件180是将由第1透镜阵列160分割的各部分光束的偏振方向形成为偏振方向对齐的大致1类直线偏振光而射出的偏振变换元件。
虽然省略了图示，但是，该偏振变换元件180具有交替地排列相对于照明光轴110Aax倾斜配置的偏振光分离膜和反射膜的结构。偏振光分离膜透过各部分光束中包含的P偏振光光束和S偏振光光束中的一方的偏振光光束，而反射另一方的偏振光光束。被反射的另一方的偏振光光束被反射膜曲折，并向一方的偏振光光束的射出方向、即沿照明光轴110Aax的方向射出。被射出的偏振光光束中的任意光束由设置在偏振变换元件180的光射出面上的相位差板进行偏振变换，而使大致所有的偏振光光束的偏振方向对齐。通过使用这样的偏振变换元件180，由于可以使从照明装置110A射出的光对齐为大致1个方向的偏振光，所以，可以提高在光学装置500中利用的光源光的利用率。
重叠透镜190是将经过第1透镜阵列160、第2透镜阵列170和偏振变换元件180的多个部分光束会聚而在光学装置500的后面所述的3个液晶装置的图像形成区域进行叠加的光学元件。
从照明光学系统100射出的光向色分离光学系统200射出，并在色光分离光学系统200中分离为红(R)、绿(G)、蓝(B)的3色的色光。
色分离光学系统200具备有2个分色镜210和220以及反射镜230，其具有由分色镜210、220将从积分器光学系统150射出的多个部分光束分离为红(R)、绿(G)、蓝(B)的3色的色光的功能。
分色镜210、220是在基板上形成反射指定的波长区域的光束而透过其他波长区域的光束的波长选择膜的光学元件。并且，配置在光路前级的分色镜210是反射红色光而透过其他色光的反射镜。另外，配置在光路后级的分色镜220是反射绿色光而透过蓝色光的反射镜。
中继光学系统300具备有入射侧透镜310、中继透镜330和反射镜320及340，其具有将透过构成色分离光学系统200的分色镜220的蓝色光引导到光学装置500的功能。由于蓝色光的光路长度比其他色光的光路长度要长，所以将这样的中继光学系统300设置在蓝色光的光路中是为了防止因光的发散等引起的光的利用效率的降低。在实施例1的投影机1A中，虽然由于蓝色光的光路长度长而采用了这样的结构，但是，也可以考虑增加红色光的光路长度，而将中继光学系统300用在红色光的光路中的结构。
由上述分色镜210分离的红色光由反射镜230曲折之后，通过物镜240R供给光学装置500。另外，由分色镜220分离的绿色光通过物镜240G供给光学装置500。此外，蓝色光由构成中继光学系统300的入射侧透镜310、中继透镜330和反射镜320及340会聚、曲折后，通过物镜350供给光学装置500。此外，设置在光学装置500的各色光的光路前级的物镜240R、240G、350是为了将从照明光学系统100射出的各部分光束变换为相对于照明光轴110Aax平行的光而设置的。
分离后的各色光在作为电光调制装置的液晶装置420R、420G、420B中与图像信息对应地被调制。
光学装置500是根据图像信息调制入射的光束而形成彩色图像的装置。该光学装置500具备液晶装置420R、420G、420B(设红色光侧的液晶装置为液晶装置420R、绿色光侧的液晶装置为液晶装置420G、蓝色光侧的液晶装置为液晶装置420B)和交叉分色棱镜510。
在液晶装置420R、420G、420B的入射侧，配置有入射侧偏振板918R、918G、918B，在射出侧配置有射出侧偏振板920R、920G、920B。作为液晶装置420R、420G、420B，使用透过型的液晶面板。利用入射侧偏振板、液晶面板和射出侧偏振板进行入射的各色光的光调制。
液晶面板是将作为电光物质的液晶密闭封入到一对透明的玻璃基板间而形成的，其例如将多晶硅TFT作为开关元件，根据所供给的图像信号调制从入射侧偏振板射出的偏振光光束的偏振方向。
在液晶装置420R、420G、420B中调制后的各色光，由交叉分色棱镜510合成。
交叉分色棱镜510与液晶装置420R、420G、420B一起构成光学装置500，其具有作为将从液晶装置420R、420G、420B射出的各色光的变换光合成的色合成光学系统的功能。并且，其具有反射红色光的红色光反射分色面510R和反射蓝色光的蓝色光反射分色面510B。红色光反射分色面510R和蓝色光反射分色面510B通过将反射红色光的电介质多层膜与反射蓝色光的电介质多层膜在4个直角棱镜的界面大致X字状地形成来设置。由这2个反射分色面510R及510B将3色的变换光合成，而生成显示彩色图像的光。在交叉分色棱镜510中生成的合成光向投影光学系统600射出。
投影光学系统600以将来自交叉分色棱镜510的合成光作为显示图像投影到屏幕SCR上的方式而构成。
如上所述，实施例1的投影机1A具有照明装置110A、作为根据图像信号调制来自照明装置110A的照明光束的电光调制装置的液晶装置420R、420G、420B和投影由液晶装置420R、420G、420B调制后的光的投影光学系统600。
因此，如果采用实施例1的投影机1A，则如上所述，由于具有可以进一步提高光利用效率并且可以进一步减少不需要的杂散光的照明装置110A，所以是高亮度、高画质的投影机。
下面，说明实施例2的照明装置110B。图9是用于说明实施例2的照明装置110B的图示。
实施例2的照明装置110B与实施例1的照明装置110A的不同之处在于平行化透镜的结构。也就是说，在实施例1的照明装置110A中，平行化透镜140A由光入射面140Ai为旋转双曲面而光射出面为平面的凹透镜构成，相对于此，在实施例2的照明装置110B中，平行化透镜140B由光入射面140Bi为平面而光射出面140Bo为旋转椭圆面的凹透镜构成。在光射出面140Bo上，形成有紫外线反射膜144B。
这样，虽然实施例2的照明装置110B与实施例1的照明装置110A的平行化透镜的结构不同，但是，由于与实施例1的照明装置110A的情况同样地，减反射膜142B与上述指定角度的入射光L2对应地被最优化，所以，在实施例2的照明装置110B中，也可以整体地进一步降低平行化透镜140B的光入射面140Bi的反射率，结果，可以进一步提高光利用效率，并且可以进一步减少不需要的杂散光。
根据本发明的发明人们的分析得知，在指定角度的入射光L2入射到平行化透镜140B的光入射面140Bi上时，指定角度的入射光L2与平行化透镜140B的光入射面140Bi的法线所成的角度γ约为10°。因此，在实施例2的照明装置110B中，考虑指定的余量，将该角度γ定为0°～20°。因此，如果采用实施例2的照明装置110B，则可以整体地进一步降低平行化透镜140B的光入射面140Bi的反射率。
下面，说明实施例3的照明装置110C。图10是示出用于说明实施例3的照明装置110C的图示。
实施例3的照明装置110C与实施例2的照明装置110B的不同之处在于平行化透镜的结构。也就是说，在实施例2的照明装置110B中，在平行化透镜140B的光入射面140Bi上形成有减反射膜142B而在光射出面140Bo上形成有紫外线反射膜144B，相对于此，在实施例3的照明装置110C中，在平行化透镜140C的光入射面140Ci上形成有紫外线反射膜144C，而在光射出面142Co上形成有减反射膜142C。
这样，虽然实施例3的照明装置110C与实施例2的照明装置110B的平行化透镜的结构不同，但是，由于减反射膜142C与指定角度的射出光L3对应地被最优化，所以，在实施例3的照明装置110C中也可以整体地进一步降低平行化透镜140C的光射出面140Co的反射率，结果，可以进一步提高光利用效率，并且可以进一步减少不需要的杂散光。
在这里，所谓“指定角度的射出光L3”，是指从发光管120的发光中心P发射的光中的以与照明光轴110Cax成60°～80°中的任意角度向椭圆面反射器130侧发射的光L1、由椭圆面反射器130反射后通过平行化透镜140C而从平行化透镜140C的光射出面140Co射出的指定角度的射出光L3。
根据本发明的发明人们的分析得知，在指定角度的射出光L3从平行化透镜140C的光射出面140Co射出时，指定角度的射出光L3与平行化透镜140C的光射出面140Co的法线所成的角度δ约为40°。因此，在实施例3的照明装置110C中，考虑指定的余量，将该角度δ定为30°～50°。因此，如果采用实施例3的照明装置110C，则可以整体地进一步降低平行化透镜140C的光射出面140Co的反射率。
此外，作为“指定角度的射出光L3”，优选地使用例如从发光管120的发光中心P发射的光中以与照明光轴110Cax成60°～80°中的任意角度向椭圆面反射器130侧发射的光L1中的以最强的发射角度发射的光、由椭圆面反射器130反射后通过平行化透镜140C而从平行化透镜140C的光射出面140Co射出的指定角度的射出光。另外，也可以使用例如从发光管120的发光中心P发射的光中以与照明光轴110Cax成60°～80°中的任意角度向椭圆面反射器130侧发射的光L1中的以中心的角度(70°)发射的光、由椭圆面反射器130反射后通过平行化透镜140C而从平行化透镜140C的光射出面140Co射出的指定角度的射出光。
以上，虽然根据上述各实施例说明了本发明的照明装置和投影机，但是，本发明并不限于上述的各实施例，在不脱离本发明的主旨的范围内可以实现各种方式，例如，也可以进行以下的变形。
在上述实施例1中，虽然说明了将本发明的照明装置应用于使用3个液晶装置的投影机的例子，但是，本发明并不限于此。也可以将本发明的照明装置应用于仅使用1个液晶装置的投影机、使用2个液晶装置的投影机或使用4个或以上的液晶装置的投影机。
在上述实施例1中，虽然说明了将本发明的照明装置应用于使用光入射面和光射出面不同的透过型的液晶装置的投影机的例子，但是，本发明并不限于此。也可以将本发明的照明装置应用于使用光入射面和光射出面为相同面的透过型的液晶装置的投影机。
在上述实施例1中，虽然说明了将本发明的照明装置应用于使用液晶装置作为电光调制装置的投影机的例子，但是，本发明并不限于此。也可以将本发明的照明装置应用于使用微镜型调制装置作为电光调制装置的投影机。
在上述实施例1中，虽然说明了将本发明的照明装置应用于投影机的例子，但是，本发明并不限于此。也可以将本发明的照明装置应用于其他光学仪器。
以上虽然公开了用于实现本发明的最佳形式，但是，本发明并不限于此。也就是说，虽然本发明主要对特定的实施例进行了图示和说明，但是，在不脱离本发明的技术思想和目的的范围的情况下，本领域的技术人员对上述实施例可以进行形状、材质、数量以及其他详细的结构上的各种变形。
因此，上述限定形状、材质等的记载是为了容易理解本发明而例示的，并不是要限定本发明。对除它们的形状、材质等的限定的一部分或全部限定之外的部件的名称的记载也包含在本发明中。
权利要求
1.一种照明装置，是具有椭圆面反射器、配置在上述椭圆面反射器的一方的焦点附近的发光管、配置在上述发光管的被照明区域侧的将从上述发光管向被照明区域侧发射的光向上述椭圆面反射器反射的辅助反射镜、以及用于使来自上述椭圆面反射器的光大致平行化的平行化透镜的照明装置，其特征在于在上述平行化透镜的光入射面上，形成有与从上述发光管的发光中心发射的光之中的以与照明光轴成60°～80°中的任意的角度向上述椭圆面反射器侧发射的光、由上述椭圆面反射器发射后入射到上述平行化透镜的光入射面上的指定角度的入射光对应地被最优化的减反射膜。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于上述平行化透镜由光入射面为凹面的凹透镜构成，上述指定角度的入射光与上述平行化透镜的光入射面的法线所成的角度为30°～50°。
3.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于上述平行化透镜由光入射面为平面且光射出面为凹面的凹透镜构成，上述指定角度的入射光与上述平行化透镜的光入射面的法线所成的角度为0°～20°。
4.一种照明装置，其特征在于，具有椭圆面反射器、配置在上述椭圆面反射器的一方的焦点附近的发光管、配置在上述发光管的被照明区域侧的将从上述发光管向被照明区域侧发射的光向上述椭圆面反射器反射的辅助反射镜、以及用于使来自上述椭圆面反射器的光大致平行化的平行化透镜，其中，在上述平行化透镜的光射出面上，形成有与从上述发光管的发光中心发射的光之中的以与照明光轴成60°～80°中的任意的角度向上述椭圆面反射器侧发射的光、由上述椭圆面反射器发射后通过上述平行化透镜而从上述平行化透镜的光射出面射出的指定角度的射出光对应地被最优化的减反射膜。
5.根据权利要求4所述的照明装置，其特征在于上述平行化透镜由光入射面为平面且光射出面为凹面的凹透镜构成，上述指定角度的射出光与上述平行化透镜的光射出面的法线所成的角度为30°～50°。
6.根据权利要求1～5中的任意一项所述的照明装置，其特征在于上述减反射膜由具有大于等于300℃的耐热性的电介质多层膜构成。
7.根据权利要求6所述的照明装置，其特征在于上述电介质多层膜由作为低折射率膜的SiO2和作为高折射率膜的TiO2和/或Ta2O5的叠层膜构成。
8.根据权利要求1～7中的任意一项所述的照明装置，其特征在于上述平行化透镜的基材由硼硅酸玻璃或石英玻璃构成。
9.一种投影机，其特征在于具有权利要求1～8中的任意一项所述的照明装置、根据图像信号调制来自上述照明装置的照明光的电光调制装置、以及投影由上述电光调制装置调制的光的投影光学系统。
全文摘要
本发明的照明装置，是具有椭圆面反射器130、发光管120、辅助反射镜122、平行化透镜140A的照明装置100A，其特征在于在平行化透镜140A的光入射面140Ai上，形成有与从发光管120的发光中心P发射的光之中的以与照明光轴110Aax成60°～80°中的任意角度向椭圆面反射器侧发射的光、由椭圆面反射器130反射后入射到平行化透镜140A的光入射面140Ai上的光对应地被最优化的减反射膜142A。因此，如果采用本发明的照明装置，则可以整体地进一步降低平行化透镜的光入射面或光射出面的反射率，进一步提高光利用效率，并且可以进一步减少不需要的杂散光。另外，如果采用本发明的投影机，则由于具有如上述的可以进一步提高光利用效率并且进一步减少不需要的杂散光的照明装置，所以成为高亮度高画质的投影机。
文档编号F21V13/04GK1867862SQ20048003030
公开日2006年11月22日 申请日期2004年10月14日 优先权日2003年10月14日
发明者秋山光一, 矢野邦彦, 桥爪俊明 申请人:精工爱普生株式会社