CN101000455A - 照明装置及投影仪 - Google Patents

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Abstract

提供一种能够减少由于使照明光的偏振方向一致而造成的照明效率的降低的照明装置等。照明装置具备：提供光的光源部(11R)；作为偏振分离部的反射型偏振板(15)，将来自光源部(11R)的光分离为第1振动方向的偏振光、和与第1振动方向大致正交的第2振动方向的偏振光；和偏振转换部(16)，将在反射型偏振板(15)分离的第2振动方向的偏振光转换为第1振动方向的偏振光，在反射型偏振板(15)分离的第1振动方向的偏振光与来自偏振转换部(16)的第1振动方向的偏振光，从彼此不同的方向射入作为照明对象的空间光调制装置(18R)的入射面。

Description

照明装置及投影仪
技术领域
本发明涉及照明装置及投影仪，特别涉及与空间光调制装置组合使用的照明装置的技术。
背景技术
被作为投影仪的空间光调制装置使用的液晶显示装置，通过转换入射光的偏振状态来进行调制。在使用液晶显示装置时，通过把来自光源部的光转换为特定振动方向的偏振光并提供，能够有效利用来自光源部的光。把光转换为特定振动方向的偏振光并提供的技术，例如曾在专利文献1中提出。
专利文献1日本专利特开2002-244211号公报
根据专利文献1中提出的技术，为了对来自光源部的光进行高效的偏振转换，需要使来自光源部的光聚光于偏振分光器的入射面上。光源部的发光区域越小，射入偏振分光器的入射面的光的入射角度范围就越大，来自光源部的光就更能高效地射入偏振分光器。另外，为了利用投影仪显示明亮的图像，考虑使用具有较大的发光区域的光源部。在现有技术中，光源部的发光区域越大，越难以使来自光源部的光高效地射入偏振分光器。因此，根据现有技术，产生有时难以减少由于使照明光的偏振方向一致而造成的照明效率的降低的问题。本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的是提供一种可以减少由于使照明光的偏振方向一致而造成的照明效率的降低的照明装置，以及通过使用该照明装置能够显示明亮图像的投影仪。
发明内容
为了解决上述问题并且达到上述目的，根据本发明可以提供一种照明装置，其特征在于，具备：提供光的光源部；偏振分离部，将来自光源部的光分离为第1振动方向的偏振光、和与第1振动方向大致正交的第2振动方向的偏振光；和偏振转换部，将在偏振分离部分离的第2振动方向的偏振光转换为第1振动方向的偏振光。在偏振分离部分离的第1振动方向的偏振光与来自偏振转换部的第1振动方向的偏振光，从彼此不同的方向射入照明对象的入射面。
通过形成使在偏振分离部分离的偏振光与来自偏振转换部的偏振光，从彼此不同的方向例如斜向的两个方向射入照明对象的结构，可以向作为照明对象的空间光调制装置提供第1振动方向的偏振光。根据本发明，不需要在偏振分离部的入射侧使光聚光，所以在使用具有较大的发光区域的光源部时，可以减少由于使照明光的偏振方向一致而造成的照明效率的降低。由此，可以获得能够减少由于使照明光的偏振方向一致而造成的照明效率的降低的照明装置。
并且，作为本发明的优选方式，优选偏振分离部具备反射型偏振板，使第1振动方向的偏振光透过，使第2振动方向的偏振光反射。并具有使透过反射型偏振板的第1振动方向的偏振光反射的反射部。透过反射型偏振板的第1振动方向的偏振光在反射部反射，从而向照明对象的方向前进。在反射型偏振板反射后的第2振动方向的偏振光，在偏振转换部被转换为第1振动方向的偏振光，然后向照明对象的方向前进。由此，可以使在反射型偏振板分离的第1振动方向的偏振光和来自偏振转换部的第1振动方向的偏振光射入照明对象。
并且，作为本发明的优选方式，优选反射型偏振板和反射部被配置成为在包含反射型偏振板的法线和反射部的法线的平面上具有彼此不同的斜度。通过将反射型偏振板和反射部配置成为使它们具有彼此不同的斜度，可以使在反射型偏振板分离的第1振动方向的偏振光和来自偏振转换部的第1振动方向的偏振光，从彼此不同的方向射入照明对象。
并且，作为本发明的优选方式，优选反射型偏振板被配置成为使沿着光源部的光轴前进的光的入射角大于45度，反射部被配置成为使沿着光源部的光轴前进的光的入射角小于45度。由此，可以形成使在反射型偏振板分离的第1振动方向的偏振光和来自偏振转换部的第1振动方向的偏振光射入照明对象的结构。
另外，根据本发明提供一种投影仪，其特征在于，具备照明装置和空间光调制装置，照明装置具有：提供光的光源部；偏振分离部，将来自光源部的光分离为第1振动方向的偏振光、和与第1振动方向大致正交的第2振动方向的偏振光；和偏振转换部，将在偏振分离部分离的第2振动方向的偏振光转换为第1振动方向的偏振光。空间光调制装置根据图像信号调制来自照明装置的第1振动方向的偏振光。在偏振分离部分离的第1振动方向的偏振光与来自偏振转换部的第1振动方向的偏振光，从彼此不同的方向射入空间光调制装置的入射面。通过减少由于使照明光的偏振方向一致而造成的照明效率的降低，能够显示明亮的图像。由此，能够获得能够显示明亮的图像的投影仪。
并且，作为本发明的优选方式，优选空间光调制装置根据图像信号把第1振动方向的偏振光转换为第2振动方向的偏振光，朝向特定方向引导从空间光调制装置射出的第2振动方向的偏振光，朝向与特定方向不同的其他方向引导从空间光调制装置射出的第1振动方向的偏振光。来自空间光调制装置的第2振动方向的偏振光作为在图像显示中使用的光，被朝向特定方向、例如投影透镜的方向引导。来自空间光调制装置的第1振动方向的偏振光作为在图像显示中使用的光之外的光，被朝向与投影透镜的方向不同的其他方向引导。由此，能够显示对应图像信号的图像。
并且，作为本发明的优选方式，优选偏振分离部具备第1反射型偏振板，使第1振动方向的偏振光透过，使第2振动方向的偏振光反射。照明装置具备使透过第1反射型偏振板的第1振动方向的偏振光反射的反射部。具有：第2反射型偏振板，设置在经过了偏振转换部和空间光调制装置的光要入射的位置，使第1振动方向的偏振光透过，使第2振动方向的偏振光反射；和第3反射型偏振板，设置在经过了反射部和空间光调制装置的光要入射的位置，使第1振动方向的偏振光透过，使第2振动方向的偏振光反射。从空间光调制装置射入第2反射型偏振板的第2振动方向的偏振光，在第2反射型偏振板反射并向特定方向前进。已透过第2反射型偏振板的第1振动方向的偏振光，透过第2反射型偏振板并向其他方向前进。从空间光调制装置射入第3反射型偏振板的第2振动方向的偏振光，在第3反射型偏振板反射并向特定方向前进。已透过第3反射型偏振板的第1振动方向的偏振光，透过第3反射型偏振板并向其他方向前进。由此，可以朝向特定方向引导从空间光调制装置射出的第2振动方向的偏振光，朝向与特定方向不同的其他方向引导从空间光调制装置射出的第1振动方向的偏振光。
并且，作为本发明的优选方式，优选照明装置具有：第1偏振转换部，将在第1反射型偏振板分离的第2振动方向的偏振光转换为第1振动方向的偏振光；第2偏振转换部，将在第2反射型偏振板反射的第2振动方向的偏振光转换为第1振动方向的偏振光，并使其射入第3反射型偏振板。在第2反射型偏振板反射的第2振动方向的偏振光，在第2偏振转换部被转换为第1振动方向的偏振光，然后射入第3反射型偏振板。射入第3反射型偏振板的第1振动方向的偏振光，与在第3反射型偏振板反射的第2振动方向的偏振光一起朝向特定方向前进。由此，可以使来自第2反射型偏振板的光和来自第3反射型偏振板的光朝向特定方向前进。
附图说明
图1是表示本发明的实施例涉及的投影仪的概要结构的图。
图2是表示R用照明装置和对R光设置的各个单元的概要结构的图。
图3是详细说明R用照明装置的图。
图4是说明提供给R光用空间光调制装置的光的动作状态等的图。
图5是说明从R光用空间光调制装置射出的p偏振光的动作状态的图。
符号说明
100投影仪；10R R光用照明装置；10G G光用照明装置；10B B光用照明装置；11R R光用LED；11G G光用LED；11B B光用LED；12聚光透镜；13棒状积分器；14准直透镜；15第1反射型偏振板；16第1偏振转换部；17反射部；18R R光用空间光调制装置；18G G光用空间光调制装置；18B B光用空间光调制装置；19第2反射型偏振板；20第2偏振转换部；21第3反射型偏振板；22交叉分色棱镜；22a第1分色膜；22b第2分色膜；23投影透镜；24屏幕；AX光轴；N1、N2、N3法线
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
[实施例]
图1表示本发明的实施例涉及的投影仪100的概要结构。投影仪100是向设于观察者侧的屏幕24提供光，通过观察在屏幕24反射的光来欣赏图像的所谓前面投影式投影仪。投影仪100具有红色(R)光用照明装置10R、绿色(G)光用照明装置10G和兰色(B)光用照明装置10B。
图2表示R光用照明装置10R和对R光设置的各个单元的概要结构。R光用照明装置10R的R光用LED11R是提供R光的光源部。R光用LED11R是主要从芯片表面放出光的面发光光源。聚光透镜12使来自R光用LED11R的R光聚光于棒状积分器13的入射面附近。棒状积分器13具有长方体形状的透明玻璃部件。射入棒状积分器13的R光一边在玻璃部件与空气的界面处反复全反射，一边在棒状积分器13内部前进。由此，棒状积分器13使来自R光用LED11R的R光的强度分布变均匀。准直透镜14使通过棒状积分器13大致变均匀的R光变平行，并射入第1反射型偏振板15。
第1反射型偏振板15是偏振分离部，使来自R光用LED11R的R光中第1振动方向的偏振光透过，使第2振动方向的偏振光反射，由此将来自R光用LED11R的R光分离为第1振动方向的偏振光和第2振动方向的偏振光。第1振动方向的偏振光例如是p偏振光。第2振动方向的偏振光是与第1振动方向大致正交的振动方向的偏振光，例如是s偏振光。作为第1反射型偏振板15，例如可以使用线栅偏振板。
线栅偏振板可以采用在由光学透明玻璃部件构成的基板上，将利用金属例如铝构成的金属丝设置成为格子状的结构。线栅偏振板使振动方向与金属丝大致垂直的偏振光透过，使振动方向与金属丝大致平行的偏振光反射。通过将线栅偏振板设置成为使金属丝与特定振动方向的偏振光的振动方向大致垂直，可以只使特定振动方向的偏振光透过。偏振分离部不限于使用反射型偏振板，例如也可以使用具有偏振分离膜的偏振分光器。
在第1反射型偏振板15和R光用空间光调制装置18R之间的光路中设有第1偏振转换部16。第1偏振转换部16把来自第1反射型偏振板15的第2振动方向的偏振光即s偏振光，转换为第1振动方向的偏振光即p偏振光。作为第1偏振转换部16，例如可以使用λ/2相位板。λ/2相位板使入射光的偏振方向旋转90度。反射部17被设置在已透过第1反射型偏振板15的光要入射的位置。反射部17使已透过第1反射型偏振板15的第1振动方向的偏振光即p偏振光向R光用空间光调制装置18R的方向反射。
在图2中，第1反射型偏振板15被配置在从R光用空间光调制装置18R的中心位置观看时的左侧。已经过第1反射型偏振板15和第1偏振转换部16的光，从相对R光用空间光调制装置18R向左倾斜的方向射入。并且，反射部17被配置在从R光用空间光调制装置18R的中心位置观看时的右侧。已经过反射部17的光从相对R光用空间光调制装置18R向右倾斜的方向射入。这样，R光用照明装置10R使从第1反射型偏振板15经过反射部17的光、和从第1反射型偏振板15经过第1偏振转换部16的光，从彼此不同的方向射入R光用空间光调制装置18R的入射面。
图3用于详细说明R光用照明装置10R。第1反射型偏振板15被配置成为使沿着R光用LED11R的光轴AX前进的光L的入射角θ1大于45度。入射角θ1是第1反射型偏振板15的法线N1和光L形成的夹角。并且，反射部17被配置成为使沿着R光用LED11R的光轴AX前进的光L的入射角θ2小于45度。入射角θ2是反射部17的法线N2和光L形成的夹角。这样，第1反射型偏振板15和反射部17被配置成为在包含第1反射型偏振板15的法线N1和反射部17的法线N2的平面上、即与图3的纸面大致平行的平面上，具有彼此不同的斜度。
通过使第1反射型偏振板15的入射角θ1大于等于45度，在第1反射型偏振板15反射的光L，在第1反射型偏振板15接受大于等于90度的角度转换。通过使反射部17的入射角θ2小于45度，在反射部17反射的光L，在反射部17接受小于90度的角度转换。这样，能够形成使已经过第1反射型偏振板15和反射部17的光、与已经过第1偏振转换部16的光射入R光用空间光调制装置18R的结构。
返回图2，R光用空间光调制装置18R是R光用照明装置10R的照明对象，是根据图像信号调制R光的透射型液晶显示装置。R光用空间光调制装置18R根据图像信号，把第1振动方向的偏振光即p偏振光转换为第2振动方向的偏振光即s偏振光。第2反射型偏振板19被设置在已经过第1偏振转换部16和R光用空间光调制装置18R的光要入射的位置。第3反射型偏振板21被设置在已经过反射部17和R光用空间光调制装置18R的光要入射的位置。第2反射型偏振板19、第3反射型偏振板21均使第1振动方向的偏振光即p偏振光透过，使第2振动方向的偏振光即s偏振光反射。
在第2反射型偏振板19和第3反射型偏振板21之间的光路中设有第2偏振转换部20。第2偏振转换部20把在第2反射型偏振板19反射的第2振动方向的偏振光即s偏振光转换为第1振动方向的偏振光即p偏振光，并使其射入第3反射型偏振板21。作为第2偏振转换部20，例如可以使用λ/2相位板。返回图1，来自第3反射型偏振板21的光射入交叉分色棱镜22。
G光用照明装置10G的G光用LED11G是提供G光的光源部。G光用空间光调制装置18G是G光用照明装置10G的照明对象，是根据图像信号调制G光的透过型液晶显示装置。G光用空间光调制装置18G根据图像信号，把第1振动方向的偏振光即p偏振光转换为第2振动方向的偏振光即s偏振光。从G光用LED11G到交叉分色棱镜22的各个单元，其结构与从R光用LED11R到交叉分色棱镜22的各个单元相同。
B光用照明装置10B的B光用LED11B是提供B光的光源部。B光用空间光调制装置18B是B光用照明装置10B的照明对象，是根据图像信号调制B光的透过型液晶显示装置。B光用空间光调制装置18B根据图像信号，把第1振动方向的偏振光即p偏振光转换为第2振动方向的偏振光即s偏振光。从B光用LED11B到交叉分色棱镜22的各个单元，其结构与从B光用LED11B到交叉分色棱镜22的各个单元相同。
交叉分色棱镜22具有被配置成为彼此大致正交的两个分色膜22a、22b。第1分色膜22a使R光反射，使G光和B光透过。第2分色膜22b使B光反射，使G光和R光透过。这样，交叉分色棱镜22将在各个空间光调制装置18R、18G、18B分别调制的R光、G光、B光合成。投影透镜23将通过交叉分色棱镜22合成的光投影在屏幕24上。另外，在本发明中，所说照明装置指在利用来自光源部的光到照明空间光调制装置为止的光路中设置的各个单元。
图4用于说明从R光用照明装置10R提供给R光用空间光调制装置18R的光、和从R光用空间光调制装置18R射出的光的动作状态。射入第1反射型偏振板15的光中的p偏振光，在透过第1反射型偏振板15后射入反射部17。射入反射部17的p偏振光在反射部17反射，向R光用空间光调制装置18R的方向前进。射入第1反射型偏振板15的光中的s偏振光，在第1反射型偏振板15反射后射入第1偏振转换部16。射入第1偏振转换部16的s偏振光，在第1偏振转换部16被转换为p偏振光，然后射入R光用空间光调制装置18R。
R光用空间光调制装置18R根据图像信号把p偏振光转换为s偏振光。经过反射部17和R光用空间光调制装置18R射入第3反射型偏振板21的光中的s偏振光，在第3反射型偏振板21反射。在第3反射型偏振板21反射的s偏振光，经过交叉分色棱镜22向特定方向即投影透镜23(参照图1)的方向前进。经过第1偏振转换部16和R光用空间光调制装置18R射入第2反射型偏振板19的光中的s偏振光，在第2反射型偏振板19反射。在第2反射型偏振板19反射的s偏振光射入第2偏振转换部20。射入第2偏振转换部20的s偏振光被转换为p偏振光后，射入第3反射型偏振板21。射入第3反射型偏振板21的p偏振光，在透过第3反射型偏振板21后，经过交叉分色棱镜22向投影透镜23的方向前进。这样，来自R光用空间光调制装置18R的s偏振光，作为在图像显示中使用的光被朝向投影透镜23的方向引导。
图5用于说明从R光用空间光调制装置18R射出的p偏振光的动作状态。经过反射部17和R光用空间光调制装置18R射入第3反射型偏振板21的光中的p偏振光，透过第3反射型偏振板21。透过第3反射型偏振板21的p偏振光向与投影透镜23的方向不同的其他方向前进。经过第1偏振转换部16和R光用空间光调制装置18R射入第2反射型偏振板19的光中的p偏振光，透过第2反射型偏振板19。透过第2反射型偏振板19的p偏振光向与投影透镜23的方向不同的其他方向前进。
这样，来自R光用空间光调制装置18R的p偏振光，作为在图像显示中使用的光之外的光被朝向与投影透镜23的方向不同的其他方向引导。由此，投影仪100可以形成对应于图像信号的图像。另外，投影仪100也可以形成为能够吸收透过第2反射型偏振板19的p偏振光和透过第3反射型偏振板21的p偏振光的结构。由此，可以减少眩晕光的产生。
根据本发明，不需要在偏振分离部的入射侧使光聚光，所以在即使使用具有较大的发光区域的光源部时，也可以减少由于使照明光的偏振方向一致而造成的照明效率的降低。由此，可以达到能够减少由于使照明光的偏振方向一致而造成的照明效率的降低的效果。通过减少由于使照明光的偏振方向一致而造成的照明效率的降低，能够显示明亮的图像。因此，达到能够显示明亮的图像的效果。另外，投影仪100也可以使用根据图像信号把s偏振光转换为p偏振光的空间光调制装置。该情况时，照明装置可以形成为向空间光调制装置提供s偏振光的结构。并且，投影仪100可以形成向投影透镜的方向引导来自空间光调制装置的p偏振光，向其他方向引导s偏振光的结构。
另外，在实施例中，作为光源部使用了LED，但不限于此。作为光源部，也可以使用例如EL元件、半导体激光器等其他固体发光元件代替LED。并且，光源部不限于固体发光元件，也可以使用固体发光元件以外的发光体，例如超高压水银灯等灯。投影仪不限于使用三个透射型液晶显示装置的结构，例如也可以是使用一个透射型液晶显示装置和反射型液晶显示装置的结构，还可以是使用微镜阵列装置的结构。投影仪不限于前面投影式投影仪，也可以是向屏幕的一面提供激光光束，观察从屏幕的另一面射出的光，从而欣赏图像的所谓后面投影仪。
如上所述，本发明涉及的照明装置，在用作投影仪的照明装置时很有用，特别适合于调制特定振动方向的偏振光的投影仪。

Claims (8)

1.一种照明装置，其特征在于，具备：
提供光的光源部；
将来自所述光源部的光分离为第1振动方向的偏振光、和与所述第1振动方向大致正交的第2振动方向的偏振光的偏振分离部；和
将在所述偏振分离部分离的所述第2振动方向的偏振光转换为所述第1振动方向的偏振光的偏振转换部；
其中，在所述偏振分离部分离的所述第1振动方向的偏振光与来自所述偏振转换部的所述第1振动方向的偏振光，从彼此不同的方向射入照明对象的入射面。
2.根据权利要求1所述的照明装置，其特征在于，
所述偏振分离部具备使所述第1振动方向的偏振光透过并且使所述第2振动方向的偏振光反射的反射型偏振板；
具有反射透过所述反射型偏振板的所述第1振动方向的偏振光的反射部。
3.根据权利要求2所述的照明装置，其特征在于，
所述反射型偏振板和所述反射部被配置成为在包含所述反射型偏振板的法线和所述反射部的法线的平面上具有彼此不同的斜度。
4.根据权利要求3所述的照明装置，其特征在于，
所述反射型偏振板被配置成为使沿着所述光源部的光轴前进的光的入射角大于45度，
所述反射部被配置成为使沿着所述光源部的光轴前进的光的入射角小于45度。
5.一种投影仪，其特征在于，
具备照明装置和空间光调制装置，
所述照明装置具有：
提供光的光源部；
偏振分离部，将来自所述光源部的光分离为第1振动方向的偏振光、和与所述第1振动方向大致正交的第2振动方向的偏振光；和
偏振转换部，将在所述偏振分离部分离的所述第2振动方向的偏振光转换为所述第1振动方向的偏振光；
所述空间光调制装置根据图像信号调制来自所述照明装置的所述第1振动方向的偏振光；
在所述偏振分离部分离的所述第1振动方向的偏振光与来自所述偏振转换部的所述第1振动方向的偏振光，从彼此不同的方向射入所述空间光调制装置的入射面。
6.根据权利要求5所述的投影仪，其特征在于，
所述空间光调制装置根据所述图像信号把所述第1振动方向的偏振光转换为所述第2振动方向的偏振光，以及
朝向特定方向引导从所述空间光调制装置射出的所述第2振动方向的偏振光，朝向与所述特定方向不同的其他方向引导从所述空间光调制装置射出的所述第1振动方向的偏振光。
7.根据权利要求5或6所述的投影仪，其特征在于，
所述偏振分离部具备使所述第1振动方向的偏振光透过、使所述第2振动方向的偏振光反射的第1反射型偏振板；
所述照明装置具备使透过了所述第1反射型偏振板的所述第1振动方向的偏振光反射的反射部；
所述投影仪具有：
设置在经过了所述偏振转换部和所述空间光调制装置的光射入的位置，并且使所述第1振动方向的偏振光透过、使所述第2振动方向的偏振光反射的第2反射型偏振板；和
设置在经过了所述反射部和所述空间光调制装置的光射入的位置，并且使所述第1振动方向的偏振光透过、使所述第2振动方向的偏振光反射的第3反射型偏振板。
8.根据权利要求7所述的投影仪，其特征在于，
所述照明装置具有将在所述第1反射型偏振板分离的所述第2振动方向的偏振光转换为所述第1振动方向的偏振光的第1偏振转换部；
具有将在所述第2反射型偏振板反射的所述第2振动方向的偏振光转换为所述第1振动方向的偏振光，并使其向所述第3反射型偏振板射入的第2偏振转换部。
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