CN112445055B - 照明光学装置以及投影仪 - Google Patents
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Abstract
提供照明光学装置以及投影仪,难以产生照度不均。照明光学装置具有光源装置和均匀化装置。光源装置具有射出第1色光~第4色光的第1射出部~第4射出部,均匀化装置具有相对于照明光轴配置在第2方向且第3方向上并且入射有第1色光的第1阵列组、配置在第2方向且与第3方向相反的方向上并且入射有第2色光的第2阵列组、配置在与第2方向相反的方向且第3方向上并且入射有第3色光的第3阵列组、配置在与第2方向相反的方向且与第3方向相反的方向上并且入射有第4色光的第4阵列组以及重叠透镜。各阵列组包含一对透镜阵列,至少一个阵列组以第1区域比与照明光轴的距离较长的第2区域靠第1方向的方式相对于与照明光轴垂直的假想面倾斜。
Description
技术领域
本发明涉及照明光学装置以及投影仪。
背景技术
以往,已知对从光源射出的光进行调制而形成与图像信息对应的图像并对形成的图像进行投射的投影仪。作为这样的投影仪,已知有将从白色光源射出的光分离为多种色光,并使所分离的各色光入射到分别对应的子像素从而进行彩色显示的单板式的投影仪(例如,参照专利文献1)。
在专利文献1所记载的投影仪中,沿着从光源射出的光的入射光轴,红色反射分色镜、绿色反射分色镜以及蓝色反射分色镜以相互不平行的状态配置。由此,从光源射出的光被分离为在同一平面上行进方向相互稍微不同的红色光、绿色光以及蓝色光。分离后的红色光、绿色光以及蓝色光通过设置在光调制元件的入射侧的微透镜而分别聚光,并分别入射到光调制元件的红色子像素、绿色子像素以及蓝色子像素。
专利文献1:日本特开平4-60538号公报
在专利文献1所记载的投影仪中,被各分色镜反射的红色光、绿色光以及蓝色光经由微透镜入射到光调制元件。作为这样的光调制装置,在采用具有调制区域的液晶显示元件的情况下,若在通过各色光照明的调制区域产生照度不均,则存在所投射的图像产生颜色不均的问题,其中,在该调制区域排列有分别对入射的光进行调制的多个像素。
因此,期望在被照明区域难以产生照度不均的照明光学装置。
发明内容
本发明的第1方式的照明光学装置的特征在于,该照明光学装置具有:光源装置,其向沿着照明光轴的第1方向射出光;以及均匀化装置,其将从所述光源装置射出的光大致均匀地照射到被照明区域,所述光源装置具有:第1射出部,其射出第1色光;第2射出部,其射出第2色光;第3射出部,其射出第3色光;以及第4射出部,其射出第4色光,所述第1射出部、所述第2射出部、所述第3射出部以及所述第4射出部分别设置在不同的位置,在将分别与所述第1方向交叉且相互垂直的两个方向设为第2方向和第3方向的情况下,所述均匀化装置具有:第1阵列组,该第1阵列组包含相对于所述照明光轴配置在所述第2方向上且相对于所述照明光轴配置在所述第3方向上的一对透镜阵列,所述第1色光入射到该第1阵列组;第2阵列组,其包含相对于所述照明光轴配置在所述第2方向上且相对于所述照明光轴配置在与所述第3方向相反的方向上的一对透镜阵列,所述第2色光入射到该第2阵列组;第3阵列组,其包含相对于所述照明光轴配置在与所述第2方向相反的方向上并且相对于所述照明光轴配置在所述第3方向上的一对透镜阵列,所述第3色光入射到该第3阵列组;第4阵列组,其包含相对于所述照明光轴配置在与所述第2方向相反的方向上且相对于所述照明光轴配置在与所述第3方向相反的方向上的一对透镜阵列,所述第4色光入射到该第4阵列组;以及重叠透镜,其使通过了所述第1阵列组的所述第1色光、通过了所述第2阵列组的所述第2色光、通过了所述第3阵列组的所述第3色光以及通过了所述第4阵列组的所述第4色光重叠在所述被照明区域,所述第1阵列组、所述第2阵列组、所述第3阵列组以及所述第4阵列组分别具有:第1区域;以及第2区域,其与所述照明光轴的距离比所述第1区域与所述照明光轴的距离长,所述第1阵列组、所述第2阵列组、所述第3阵列组以及所述第4阵列组中的至少一个阵列组以所述第1区域比所述第2区域靠所述第1方向的方式相对于与所述照明光轴垂直的假想面倾斜。
在上述第1方式中,优选的是,所述第1射出部相对于所述照明光轴位于所述第2方向并且相对于所述照明光轴位于所述第3方向上,所述第2射出部相对于所述照明光轴位于所述第2方向并且相对于所述照明光轴位于与所述第3方向相反的方向上,所述第3射出部相对于所述照明光轴位于与所述第2方向相反的方向并且相对于所述照明光轴位于所述第3方向上,所述第4射出部相对于所述照明光轴位于与所述第2方向相反的方向并且相对于所述照明光轴位于与所述第3方向相反的方向上。
在上述第1方式中,优选的是,所述第1色光、所述第2色光、所述第3色光以及所述第4色光分别是不同波段的色光,所述第1阵列组、所述第2阵列组、所述第3阵列组以及所述第4阵列组分别以所述第1区域比所述第2区域靠所述第1方向的方式相对于所述假想面倾斜。
在上述第1方式中,优选的是,所述第1色光是绿色光,所述第2色光是红色光,所述第3色光是蓝色光,所述第4色光是黄色光。
在上述第1方式中,优选的是,所述光源装置具有:光源部,其射出光源光;第1偏振分离元件,其使向所述第2方向入射的所述光源光中的、所述光源光的第1偏振成分向所述第2方向透过,使所述光源光的第2偏振成分向与所述第1方向相反的方向反射;第2偏振分离元件,其相对于所述第1偏振分离元件位于所述第2方向,将向所述第2方向入射的所述光源光的第1偏振成分向与所述第1方向相反的方向反射;第1反射元件,其相对于所述第1偏振分离元件位于与所述第1方向相反的方向,将入射的所述光源光向所述第1方向反射;第1相位差元件,其在所述第1方向上位于所述第1偏振分离元件与所述第1反射元件之间,对所述光源光的偏振状态进行转换;波长转换元件,其相对于所述第2偏振分离元件位于与所述第1方向相反的方向,向所述第1方向射出对向与所述第1方向相反的方向入射的所述光源光的第1偏振成分进行了波长转换后的非偏振的转换光;作为1/2波长板的第2相位差元件,其相对于所述第2偏振分离元件位于所述第1方向,透过所述第2偏振分离元件后的所述转换光入射到该第2相位差元件;第1颜色分离元件,其相对于所述第2相位差元件位于所述第1方向,将从所述第2相位差元件入射的所述转换光分离为所述第1色光和所述第2色光;第2颜色分离元件,其相对于所述第1偏振分离元件位于所述第1方向,将从所述第1偏振分离元件向所述第1方向入射的光分离为所述第3色光和所述第4色光;以及第3相位差元件,其是位于由所述第2颜色分离元件分离出的所述第3色光的光路中的1/2波长板,射出偏振方向被转换后的所述第3色光,所述第2偏振分离元件使向所述第1方向入射的所述转换光中的、所述转换光的第1偏振成分向所述第1方向透过而入射到所述第2相位差元件,将所述转换光的第2偏振成分向与所述第2方向相反的方向反射,所述第1偏振分离元件使向所述第1方向入射的所述光源光的第1偏振成分向所述第1方向透过而入射到所述第2颜色分离元件,使向与所述第2方向相反的方向入射的所述转换光的第2偏振成分向所述第1方向反射而入射到所述第2颜色分离元件。
在上述第1方式中,优选的是,所述光源装置具有部分反射元件,该部分反射元件设置在从所述第2颜色分离元件射出的所述第4色光的光路中,使入射的所述第4色光中的一部分所述第4色光透过并且使其他的所述第4色光反射。
在上述第1方式中,优选的是,所述第1色光和所述第4色光是相同波段的色光,所述第2色光和所述第3色光分别是不同波段的色光,所述第2阵列组和所述第3阵列组以所述第1区域比所述第2区域靠所述第1方向的方式相对于所述假想面倾斜。
在上述第1方式中,优选的是,所述第1色光和所述第4色光是绿色光,所述第2色光是红色光,所述第3色光是蓝色光。
在上述第1方式中,优选的是,所述光源装置具有:光源部,其射出光源光;第1偏振分离元件,其使向所述第2方向入射的所述光源光中的、所述光源光的第1偏振成分向所述第2方向透过,使所述光源光的第2偏振成分向与所述第1方向相反的方向反射;第2偏振分离元件,其相对于所述第1偏振分离元件位于所述第2方向,将向所述第2方向入射的所述光源光的第1偏振成分向与所述第1方向相反的方向反射;第1反射元件,其相对于所述第1偏振分离元件位于与所述第1方向相反的方向,将入射的所述光源光向所述第1方向反射;第1相位差元件,其在所述第1方向上位于所述第1偏振分离元件与所述第1反射元件之间,对所述光源光的偏振状态进行转换;波长转换元件,其相对于所述第2偏振分离元件位于与所述第1方向相反的方向,向所述第1方向射出对向与所述第1方向相反的方向入射的所述光源光的第1偏振成分进行了波长转换后的非偏振的转换光;作为1/2波长板的第2相位差元件,其相对于所述第2偏振分离元件位于所述第1方向,透过所述第2偏振分离元件后的所述转换光入射到该第2相位差元件;第1颜色分离元件,其相对于所述第2相位差元件位于所述第1方向,将从所述第2相位差元件入射的所述转换光分离为所述第1色光和所述第2色光;第2颜色分离元件,其相对于所述第1偏振分离元件位于所述第1方向,将从所述第1偏振分离元件向所述第1方向入射的光分离为所述光源光的第1偏振成分和所述转换光的第2偏振成分;第3相位差元件,其是位于由所述第2颜色分离元件分离出的所述光源光的第1偏振成分的光路中的1/2波长板,将偏振方向被转换后的所述光源光的第2偏振成分作为所述第3色光射出;以及第3颜色分离元件,其位于由所述第2颜色分离元件分离出的所述转换光的第2偏振成分的光路中,将入射的所述转换光的第2偏振成分中的与所述第1色光相同波段的色光作为所述第4色光射出,并将其他色光反射,所述第2偏振分离元件使向所述第1方向入射的所述转换光中的所述转换光的第1偏振成分向所述第1方向透过而入射到所述第2相位差元件,将所述转换光的第2偏振成分向与所述第2方向相反的方向反射,所述第1偏振分离元件使向所述第1方向入射的所述光源光的第1偏振成分向所述第1方向透过而入射到所述第2颜色分离元件,使向与所述第2方向相反的方向入射的所述转换光的第2偏振成分向所述第1方向反射而入射到所述第2颜色分离元件。
在上述第1方式中,优选的是,所述至少一个阵列组以与所述第2方向平行的转动轴和与所述第3方向平行的转动轴中的至少一个转动轴为中心转动而相对于所述假想面倾斜。
在上述第1方式中,优选的是,所述被照明区域是具有从光入射侧观察时与所述第2方向平行的长边和从光入射侧观察时与所述第3方向平行的短边的长方形状的区域,所述至少一个阵列组至少以沿着所述第3方向的转动轴为中心转动,而相对于所述假想面倾斜。
本发明的第2方式的投影仪的特征在于,该投影仪具有:上述照明光学装置;光调制装置,其具有对从所述照明光学装置入射的光进行调制的调制区域;以及投射光学装置,其投射由所述光调制装置调制后的光,所述调制区域位于所述被照明区域。
附图说明
图1是示出第1实施方式的投影仪的内部结构的示意图。
图2是示出从第1实施方式的光源装置射出的各色光的射出部的图。
图3是示出第1实施方式的光源装置的结构的示意图。
图4是从+X方向观察第1实施方式的光源装置的示意图。
图5是从-X方向观察第1实施方式的光源装置的示意图。
图6是从光入射侧观察第1实施方式的阵列组的示意图。
图7是放大示出第1实施方式的光调制装置的一部分的示意图。
图8是示出第1实施方式的倾斜的阵列组的示意图。
图9是示出第1实施方式的倾斜的阵列组的示意图。
图10是示出在第1实施方式的第3阵列组不倾斜的情况下照射到被照明区域的第3色光的照度分布的图。
图11是示出在第1实施方式的第3阵列组不倾斜的情况下照射到被照明区域的第3色光的照度的曲线图。
图12是示出第1实施方式的以Y转动轴为中心使第3阵列组转动的情况下照射到被照明区域的第3色光的照度分布的图。
图13是示出第1实施方式的以Y转动轴为中心使第3阵列组转动的情况下照射到被照明区域的第3色光的照度的曲线图。
图14是示出第1实施方式的以X转动轴为中心使第3阵列组转动的情况下照射到被照明区域的第3色光的照度分布的图。
图15是示出第1实施方式的以X转动轴为中心使第3阵列组转动的情况下照射到被照明区域的第3色光的照度的曲线图。
图16是示出第1实施方式的以X转动轴和Y转动轴为中心使第3阵列组转动的情况下照射到被照明区域的第3色光的照度分布的图。
图17是示出第1实施方式的以X转动轴和Y转动轴为中心使第3阵列组转动的情况下照射到被照明区域的第3色光的照度的曲线图。
图18是从-X方向观察第2实施方式的投影仪所具有的光源装置的示意图。
图19是示出第2实施方式的从光源装置射出的各色光的射出部的图。
图20是从+X方向观察第3实施方式的投影仪的示意图。
图21是从-X方向观察第3实施方式的投影仪的示意图。
图22是示出第3实施方式的从光源装置射出的各色光的射出部的图。
标号说明
1A、1B、1C:投影仪;10A、10B、10C:照明光学装置;2A、2B、8:光源装置;21、81(811~814):光源部;211、82(82B、82G、82R):光源;22:第1偏振分离元件;23:第2偏振分离元件;24:第1相位差元件;26:第1反射元件;28:波长转换元件;29:第2相位差元件;30:第1颜色分离元件;31:第2颜色分离元件;32:第3相位差元件;33:第2反射元件(部分反射元件);34:第3颜色分离元件;4:均匀化装置;41:阵列组;411:第1阵列组;412:第2阵列组;413:第3阵列组;414:第4阵列组;41A:第1区域;41B:第2区域;42:入射侧透镜阵列(透镜阵列);43:射出侧透镜阵列(透镜阵列);44:重叠透镜;6:光调制装置;61:液晶面板;7:投射光学装置;AR:被照明区域;Ax:照明光轴;CA:框体;ES:射出面;L1:第1色光;L2:第2色光;L3:第3色光;L4:第4色光;MA:调制区域;S1:第1射出部;S2:第2射出部;S3:第3射出部;S4:第4射出部;VS:假想面。
具体实施方式
[第1实施方式]
以下,根据附图说明本发明的第1实施方式。
[投影仪的概略结构]
图1是示出本实施方式的投影仪1A的内部结构的示意图。
本实施方式的投影仪1A对从光源装置2A射出的光进行调制而形成与图像信息对应的图像,并将所形成的图像放大投射到屏幕等被投射面上。详细叙述的话,投影仪1A是所谓的单板式投影仪,通过具有1个液晶面板61的1个光调制装置6对从光源装置2A射出的光进行调制而形成图像,并对所形成的图像进行投射。
如图1所示,投影仪1A包含具有光源装置2A和均匀化装置4的照明光学装置10A、场透镜5、光调制装置6以及投射光学装置7,它们配置于在投影仪1A中设定的照明光轴Ax上的规定的位置。
其中,照明光学装置10A对在光调制装置6中配置于被照明区域的作为图像形成区域的调制区域MA进行照明。即,照明光学装置10A对作为被照明区域的调制区域MA进行照明。
在以下的说明中,将光源装置2A沿照明光轴Ax射出光的方向设为+Z方向,将分别与+Z方向垂直且相互垂直的两个方向设为+X方向以及+Y方向。其中,将+Y方向设为投影仪1A的上方向。另外,将+X方向设为以+Y方向朝向上方的方式观察沿着+Z方向入射有光的对象物时的右方向。虽然省略了图示,但将与+X方向相反的方向设为-X方向,将与+Y方向相反的方向设为-Y方向,将与+Z方向相反的方向设为-Z方向。
另外,+Z方向相当于沿着照明光轴Ax的第1方向,+X方向相当于第2方向,+Y方向相当于第3方向。虽然省略了图示,但为了便于说明,将与+X方向平行的轴设为X轴,将与+Y方向平行的轴设为Y轴。
[光源装置的结构]
光源装置2A射出作为一种线偏振光的光束。详细叙述的话,光源装置2A将相互在空间上分离的多个色光分别从不同的射出位置向+Z方向射出,该多个色光是分别向相同的偏振方向偏振的线偏振光。
光源装置2A具有框体CA,该框体CA是在内部收纳构成光源装置2A的光学部件的光源装置用框体。从光源装置2A射出的各色光从射出面ES射出,该射出面ES在框体CA中位于+Z方向并且与均匀化装置4对置。
图2是示出光源装置2A中的多个色光L1~L4的射出部的图。换言之,图2是从+Z方向观察光源装置2A的射出面ES的图。
具体而言,如图2所示,光源装置2A具有射出第1色光L1的第1射出部S1、射出第2色光L2的第2射出部S2、射出第3色光L3的第3射出部S3以及射出第4色光L4的第4射出部S4。
第1射出部S1在射出面ES中位于+X方向且+Y方向。第2射出部S2在射出面ES中位于+X方向且-Y方向。第3射出部S3在射出面ES中位于-X方向且+Y方向。第4射出部S4在射出面ES中位于-X方向且-Y方向。即,第2射出部S2相对于第1射出部S1位于-Y方向,第3射出部S3相对于第1射出部S1位于-X方向,第4射出部S4相对于第3射出部S3位于-Y方向。
在本实施方式中,第1色光L1是绿色光,第2色光L2是红色光,第3色光是蓝色光,第4色光是黄色光。
图3是示出光源装置2A的结构的示意图。换言之,图3是从+Y方向观察光源装置2A的俯视图。
如图3所示,光源装置2A具有光源部21、第1偏振分离元件22、第2偏振分离元件23、第1相位差元件24、第1聚光元件25、第1反射元件26、第2聚光元件27、波长转换元件28、第2相位差元件29、第1颜色分离元件30、第2颜色分离元件31、第3相位差元件32以及第2反射元件33。
[光源部的结构]
光源部21向+X方向射出光源光。光源部21具有光源211、准直透镜212以及旋转相位差装置213。
光源211是射出蓝色光的固体光源。详细而言,光源211是激光二极管(LD),该激光二极管(LD)是对第1偏振分离元件22的偏振光分离层221以及第2偏振分离元件23的偏振光分离层231射出S偏振的蓝色光BLs的半导体激光器。光源211射出的蓝色光BLs例如是峰值波长为450nm~460nm的激光。
准直透镜212使从光源211射出的光平行化。
旋转相位差装置213具有相位差元件2131和使相位差元件2131以与+X方向平行的旋转轴为中心旋转的旋转部2132。
相位差元件2131相当于第4相位差元件,是1/2波长板或1/4波长板。经由准直透镜212入射到相位差元件2131的蓝色光BLs的一部分在通过相位差元件2131时被转换为P偏振的蓝色光BLp。因此,透过相位差元件2131的蓝色光成为原来的蓝色光BLs和蓝色光BLp以规定的比例混合存在的光。
而且,通过旋转部2132调整相位差元件2131的旋转角,由此调整透过相位差元件2131的蓝色光中包含的蓝色光BLs和蓝色光BLp的比例。另外,也可以没有旋转部2132。
这样,光源部21射出包含蓝色光BLp和蓝色光BLs的光源光,该蓝色光BLp是第1偏振成分并且是相对于第1偏振分离元件22的偏振光分离层221以及第2偏振分离元件23的偏振光分离层231的P偏振光,该蓝色光BLs是第2偏振成分并且是相对于第1偏振分离元件22的偏振光分离层221以及第2偏振分离元件23的偏振光分离层231的S偏振光。
另外,光源211是射出蓝色光BLs的结构,但也可以是射出蓝色光BLp的结构。另外,光源211也可以是射出蓝色光BLs和蓝色光BLp的结构。在这种情况下,可以省略旋转相位差装置213。此外,光源211也可以具有LED(Light Emitting Diode:发光二极管)等其他的固体光源来代替半导体激光器。
在本实施方式中,在所谓S偏振光的情况下,表示相对于第1偏振分离元件22的偏振光分离层221以及第2偏振分离元件23的偏振光分离层231为S偏振光。同样,在所谓P偏振光的情况下,表示相对于第1偏振分离元件22的偏振光分离层221以及第2偏振分离元件23的偏振光分离层231是P偏振光。
在本实施方式中,P偏振光相当于第1偏振成分,S偏振光相当于第2偏振成分。
[第1偏振分离元件的结构]
作为光源光的蓝色光BLs、BLp从光源部21沿着+X方向入射到第1偏振分离元件22。
第1偏振分离元件22是将大致直角等腰三棱柱状的两个棱镜片组合而形成为大致长方体形状的棱镜型的偏振分离元件,在两个棱镜片的界面设置有偏振光分离层221。
偏振光分离层221相对于+X方向和+Z方向倾斜45°。详细而言,偏振光分离层221相对于XY平面和YZ平面倾斜45°。
偏振光分离层221具有使入射的光中的P偏振光透过并且使S偏振光反射的偏振光分离特性。或者,偏振光分离层221具有如下波长选择性的偏振光分离特性:在入射的光为蓝色光的情况下,使P偏振光透过并且使S偏振光反射,另一方面,在入射的光是具有比蓝色光的波长长的波长的光的情况下,无论偏振状态如何,都使入射的光反射。
因此,第1偏振分离元件22使向+X方向入射的光源光中的作为第1偏振成分的蓝色光BLp向+X方向透过,并且使作为第2偏振成分的蓝色光BLs向-Z方向反射。
另外,第1偏振分离元件22不限于棱镜型的偏振分离元件,也可以是具有偏振光分离层221的板型的偏振分离元件。
[第2偏振分离元件的结构]
第2偏振分离元件23相对于第1偏振分离元件22位于+X方向。通过了第1偏振分离元件22的蓝色光BLp入射到第2偏振分离元件23。
第2偏振分离元件23与第1偏振分离元件22同样,是棱镜型的偏振分离元件,具有设置在2个棱镜片的界面上的偏振光分离层231。
偏振光分离层231相对于+X方向和+Z方向倾斜45°。详细而言,偏振光分离层231相对于XY平面和YZ平面倾斜45°。而且,偏振光分离层231和偏振光分离层221彼此平行。
偏振光分离层231具有如下波长选择性的偏振光分离特性:使蓝色光反射,另一方面,对于具有比蓝色光的波长长的波长的光,使S偏振光反射并且使P偏振光透过。因此,第2偏振分离元件23将从第1偏振分离元件22向+X方向入射的蓝色光BLp向-Z方向反射。
另外,第2偏振分离元件23不限于棱镜型的偏振分离元件,也可以是具有偏振光分离层231的板型的偏振分离元件。
[第1相位差元件的结构]
第1相位差元件24相对于第1偏振分离元件22位于-Z方向。即,第1相位差元件24在+Z方向上位于第1偏振分离元件22与第1反射元件26之间。
第1相位差元件24是1/4波长板,作为由第1偏振分离元件22反射的光源光的一部分的蓝色光BLs被第1相位差元件24转换为圆偏振的蓝色光BLc1后,入射到第1聚光元件25。即,第1相位差元件24对入射的光源光的偏振状态进行转换。
[第1聚光元件的结构]
第1聚光元件25在+Z方向上位于第1相位差元件24与第1反射元件26之间。
第1聚光元件25将从第1相位差元件24入射的蓝色光BLc1聚光到第1反射元件26。第1聚光元件25使从第1反射元件26入射的蓝色光BLc2平行化。另外,在图3的例子中,第1聚光元件25是具有透镜251、252的2个透镜的结构,但构成第1聚光元件25的透镜的数量没有限制。
[第1反射元件的结构]
第1反射元件26相对于第1聚光元件25位于-Z方向。即,第1反射元件26相对于第1偏振分离元件22位于-Z方向。
第1反射元件26将从第1聚光元件25向-Z方向入射的蓝色光BLc1向+Z方向反射。第1反射元件26具有:反射板261,其使入射的光反射并扩散;以及旋转部262,其使反射板261以与+Z方向平行的旋转轴Rx为中心旋转。
入射到反射板261的蓝色光BLc1在被反射板261反射而作为扩散光射出时,被转换为作为旋转方向为相反方向的圆偏振光的蓝色光BLc2。
从第1反射元件26射出的蓝色光BLc2在沿+Z方向通过第1聚光元件25而被平行化后,再次入射到第1相位差元件24。从第1聚光元件25入射到第1相位差元件24的蓝色光BLc2被第1相位差元件24转换为蓝色光BLp,而非从第1偏振分离元件22入射到第1相位差元件24的蓝色光BLs。转换后的蓝色光BLp沿+Z方向透过第1偏振分离元件22,并入射到第2颜色分离元件31。
[第2聚光元件的结构]
第2聚光元件27在+Z方向上位于第2偏振分离元件23与波长转换元件28之间。
第2聚光元件27将被第2偏振分离元件23向-Z方向反射的蓝色光BLp聚光到波长转换元件28。第2聚光元件27使从波长转换元件28向+Z方向入射的黄色光YLn平行化。另外,在图3的例子中,第2聚光元件27是具有透镜271、272的2个透镜的结构,但构成第2聚光元件27的透镜的数量没有限制。
[波长转换元件的结构]
波长转换元件28相对于第2聚光元件27位于-Z方向。即,波长转换元件28相对于第2偏振分离元件23位于-Z方向。
波长转换元件28被入射的光激励,而射出作为具有与入射的光的波长不同的波长的光的转换光。详细而言,波长转换元件28是向与光的入射方向相反的方向射出转换光的反射型的波长转换元件。换言之,波长转换元件28将对入射的光的波长进行转换后的转换光向与光的入射方向相反的方向射出。
在本实施方式中,波长转换元件28含有被蓝色光激励而射出黄色光的黄色荧光体,波长转换元件28将具有比向-Z方向入射的蓝色光BLp的波长长的波长的黄色光YLn作为转换光向+Z方向扩散射出。
黄色光YLn例如是峰值波长为500nm~700nm的光,是非偏振的光。即,黄色光YLn是包含作为第1颜色成分的绿色光成分和作为第2颜色成分的红色光成分并且在各个成分中S偏振光和P偏振光混合存在的光。
另外,光源装置2A也可以具有使波长转换元件28以与+Z方向平行的旋转轴为中心旋转的旋转装置。在这种情况下,能够提高波长转换元件28的散热效率。
从波长转换元件28向+Z方向扩散并射出的黄色光YLn被第2聚光元件27平行化,而入射到第2偏振分离元件23。
第2偏振分离元件23的偏振光分离层231具有上述波长选择性的偏振光分离特性。因此,入射到偏振光分离层231的黄色光YLn中的S偏振光的黄色光YLs被偏振光分离层231向-X方向反射,而入射到第1偏振分离元件22。如上所述,第1偏振分离元件22的偏振光分离层221具有反射黄色光YLs的偏振光分离特性。因此,沿-X方向入射到偏振光分离层221的黄色光YLs被第1偏振分离元件22向+Z方向反射,而入射到第2颜色分离元件31。
另一方面,入射到偏振光分离层231的黄色光YLn中的P偏振光的黄色光YLp沿+Z方向透过偏振光分离层231,而入射到第2相位差元件29。
[第2相位差元件的结构]
第2相位差元件29相对于第2偏振分离元件23位于+Z方向。沿+Z方向透过第2偏振分离元件23的黄色光YLp入射到第2相位差元件29。第2相位差元件29是将入射的黄色光YLp转换为黄色光YLs的1/2波长板。转换后的黄色光YLs入射到第1颜色分离元件30。
[第1颜色分离元件的结构]
图4是从+X方向观察光源装置2A的示意图。换言之,图4是从+X方向观察第1颜色分离元件30的示意图。另外,在图4中,省略了光源装置2A中的一部分的结构的图示。
如图3和图4所示,第1颜色分离元件30相对于第2相位差元件29位于+Z方向。第1颜色分离元件30从自第2相位差元件29入射的黄色光YLs中分离出作为第1颜色成分的绿色光GLs和作为第2颜色成分的红色光RLs。如图4所示,第1颜色分离元件30具有分色棱镜301和反射棱镜302。
分色棱镜301是将大致直角等腰三棱柱状的两个棱镜片组合而形成为大致长方体形状的棱镜型的颜色分离元件,在两个棱镜片的界面设置有颜色分离层3011。
颜色分离层3011相对于+Y方向和+Z方向倾斜45°。详细而言,颜色分离层3011相对于XY平面和XZ平面倾斜45°。
颜色分离层3011具有使入射的光中的绿色光成分向+Z方向透过并且使红色光成分向-Y方向反射的特性。因此,入射到分色棱镜301的黄色光YLs中的绿色光GLs沿+Z方向透过颜色分离层3011,并射出到分色棱镜301外。然后,绿色光GLs作为第1色光L1从第1射出部S1向+Z方向射出,入射到均匀化装置4。
另一方面,入射到分色棱镜301的黄色光YLs中的红色光RLs被颜色分离层3011向-Y方向反射。
另外,也可以采用具有颜色分离层3011的分色镜代替分色棱镜301。
反射棱镜302是将大致直角等腰三棱柱状的两个棱镜片组合而形成为大致长方体形状的棱镜型的反射元件,在两个棱镜片的界面设置有与颜色分离层3011平行的反射层3021。
反射层3021将从颜色分离层3011向-Y方向入射的红色光RLs向+Z方向反射。被反射层3021反射的红色光RLs向反射棱镜302外射出。然后,红色光RLs作为第2色光L2从第2射出部S2向+Z方向射出,入射到均匀化装置4。
另外,也可以采用具有反射层3021的反射镜代替反射棱镜302。
[第2颜色分离元件的结构]
图5是从-X方向观察光源装置2A的示意图。换言之,图5是从-X方向观察第2颜色分离元件31、第3相位差元件32以及第2反射元件33的示意图。另外,在图5中,省略了光源装置2A中的一部分的结构的图示。
第2颜色分离元件31相对于第1偏振分离元件22位于+Z方向,从自第1偏振分离元件22入射的光中分离蓝色光BLp和黄色光YLs。如图5所示,第2颜色分离元件31具有分色棱镜311和反射棱镜312。
从第1偏振分离元件22射出的蓝色光BLp和黄色光YLs入射到分色棱镜311。分色棱镜311是与分色棱镜301同样的棱镜型的颜色分离元件,在两个棱镜片的界面设置有颜色分离层3111。
颜色分离层3111相对于+Y方向和+Z方向倾斜45°。详细而言,颜色分离层3111相对于XY平面和XZ平面倾斜45°。
颜色分离层3111具有使入射的光中的蓝色光向+Z方向透过并且使具有比蓝色光的波长大的波长的色光向-Y方向反射的特性。因此,从第1偏振分离元件22入射到分色棱镜311的光中的蓝色光BLp沿+Z方向透过颜色分离层3111,并射出到分色棱镜311外。该蓝色光BLp入射到第3相位差元件32。
另一方面,从第1偏振分离元件22入射到分色棱镜311的光中的黄色光YLs被颜色分离层3111向-Y方向反射。
另外,也可以采用具有颜色分离层3111的分色镜来代替分色棱镜311。另外,也可以采用具有使P偏振光透过并且使S偏振光反射的偏振光分离层的偏振分离元件来代替分色棱镜311。
反射棱镜312相对于分色棱镜311位于-Y方向。被颜色分离层3111反射的黄色光YLs入射到反射棱镜312。
反射棱镜312具有与反射棱镜302相同的结构,在两个棱镜片的界面设置有反射层3121。反射层3121与颜色分离层3011、3111以及反射层3021平行。
反射层3121使从分色棱镜311向-Y方向入射的黄色光YLs向+Z方向反射并入射到第2反射元件33。
另外,也可以采用具有反射层3121的反射镜来代替反射棱镜312。
[第3相位差元件的结构]
第3相位差元件32相对于分色棱镜311配置在+Z方向上,位于从分色棱镜311向+Z方向射出的蓝色光BLp的光路中。第3相位差元件32是对入射的光的偏振方向进行转换的1/2波长板,将从分色棱镜311入射的蓝色光BLp转换为蓝色光BLs。
通过了第3相位差元件32的蓝色光BLs作为第3色光L3从第3射出部S3向+Z方向射出,并入射到均匀化装置4。
另外,第3相位差元件32也可以设置于分色棱镜311中的射出蓝色光BLp的面。
[第2反射元件的结构]
第2反射元件33设置在从反射棱镜312向+Z方向射出的第4色光L4的光路中。第2反射元件33是使入射的光中的一部分的光透过并且使其他光反射的部分反射元件。详细而言,第2反射元件33按照规定的比例使入射光透过并且使其他光反射。
从反射棱镜312入射到第2反射元件33的黄色光YLs中的一部分的黄色光YLs透过第2反射元件33而作为第4色光L4从第4射出部S4向+Z方向射出,并入射到均匀化装置4。
另一方面,入射到第2反射元件33的黄色光YLs中的其他黄色光YLs被第2反射元件33反射,再次入射到反射棱镜312。然后,入射到反射棱镜312的其他黄色光YLs被反射层3121向+Y方向反射,并经由分色棱镜311、第1偏振分离元件22、第2偏振分离元件23、第2聚光元件27入射到波长转换元件28。
在此,波长转换元件28中含有的黄色荧光体几乎不吸收从外部入射的黄色光。因此,入射到波长转换元件28的黄色光YLs通过在波长转换元件28内反复反射而成为非偏振的黄色光YLn,并与由黄色荧光体产生的黄色光YLn一起射出到波长转换元件28的外部。并且,如上所述,从波长转换元件28射出的黄色光YLn经由第2聚光元件27入射到第2偏振分离元件23。
在本实施方式中,第2反射元件33由半反射镜构成。透过第2反射元件33的黄色光YLs的光量与被第2反射元件33反射的黄色光YLs的光量的比例能够预先设定。
[均匀化装置的结构]
均匀化装置4将从光源装置射出的光大致均匀地照射到被照明区域。即,均匀化装置4将从光源装置2A射出的各色光L1~L4大致均匀地照射到位于被照明区域的光调制装置6。换言之,均匀化装置4使被从光源装置2A射出的光照明的光调制装置6中的照度均匀化。如图1所示,均匀化装置4具有4个阵列组41(411~414)和重叠透镜44。
[阵列组的结构]
图6是从作为光入射侧的-Z方向观察各阵列组41的入射侧透镜阵列42的示意图。
4个阵列组41(411~414)分别设置在从光源装置2A射出的色光L1~L4的光路中,将入射的色光分割为多个部分光束。具体而言,如图1以及图6所示,第1阵列组411包含相对于照明光轴Ax配置在+X方向且相对于照明光轴Ax配置在+Y方向的一对透镜阵列42、43。第1阵列组411设置在第1色光L1的光路中,第1色光L1入射到第1阵列组411中。
第2阵列组412包含相对于照明光轴Ax配置在+X方向且相对于照明光轴Ax配置在-Y方向上的一对透镜阵列42、43。第2阵列组412设置在第2色光L2的光路中,第2色光L2入射到第2阵列组412。
第3阵列组413包含相对于照明光轴配置在-X方向且相对于照明光轴Ax配置在+Y方向上的一对透镜阵列42、43。第3阵列组413设置在第3色光L3的光路中,第3色光L3入射到第3阵列组413。
第4阵列组414包含相对于照明光轴配置在-X方向且相对于照明光轴Ax配置在-Y方向上的一对透镜阵列42、43。第4阵列组414设置在第4色光L4的光路中,第4色光L4入射到第4阵列组414。
各个阵列组41所具有的一对透镜阵列42、43中的入射侧透镜阵列42位于来自光源装置2A的光入射侧,射出侧透镜阵列43位于相对于入射侧透镜阵列42的光射出侧。入射侧透镜阵列42和射出侧透镜阵列43被一体化。
如图6所示,入射侧透镜阵列42具有沿着与照明光轴Ax垂直的面排列成矩阵状的多个小透镜42A。各入射侧透镜阵列42通过各小透镜42A将入射的色光分割为多个部分光束。
从第1射出部S1射出的作为第1色光L1的绿色光GLs入射到在+Z方向上与第1射出部S1对置的第1阵列组411的入射侧透镜阵列42(421)。从第2射出部S2射出的作为第2色光L2的红色光RLs入射到在+Z方向上与第2射出部S2对置的第2阵列组412的入射侧透镜阵列42(422)。从第3射出部S3射出的作为第3色光L3的蓝色光BLs入射到在+Z方向上与第3射出部S3对置的第3阵列组413的入射侧透镜阵列42(423)。从第4射出部S4射出的作为第4色光L4的黄色光YLs入射到在+Z方向上与第4射出部S4对置的第4阵列组414的入射侧透镜阵列42(424)。
入射到各入射侧透镜阵列421~424的各色光L1~L4被各入射侧透镜阵列421~424具有的多个小透镜42A分割为多个部分光束,分割后的多个部分光束入射到对应的射出侧透镜阵列43。
如图1所示,各阵列组411、412的射出侧透镜阵列43具有与相同的阵列组411的入射侧透镜阵列42所具有的多个小透镜42A对应的多个小透镜43A。各阵列组413、414的射出侧透镜阵列43也具有同样的结构。各小透镜43A入射有从对应的小透镜42A射出的部分光束。各小透镜43A使入射的部分光束入射到重叠透镜44。
阵列组411~414的至少一个阵列组相对于与照明光轴Ax垂直的假想面VS倾斜配置,在后文叙述详细。
[重叠透镜的结构]
重叠透镜44将从各阵列组41的射出侧透镜阵列43入射的多个部分光束重叠在光调制装置6上。即,重叠透镜44使多个部分光束重叠的规定位置是光调制装置6的配置在被照明区域的调制区域MA。换言之,重叠透镜44使入射的各色光L1~L4的部分光束重叠在作为被照明区域的调制区域MA上。
分别通过重叠透镜44的第1色光L1、第2色光L2、第3色光L3以及第4色光L4的多个部分光束经由场透镜5分别以不同的角度入射到光调制装置6的构成后述的微透镜阵列62的多个微透镜621。
[场透镜的结构]
场透镜5在+Z方向上配置在均匀化装置4和光调制装置6之间。场透镜5使经由均匀化装置4从光源装置2A入射到光调制装置6的光成为远心。
[光调制装置的结构]
光调制装置6对从光源装置2A射出的光进行调制,形成与图像信息对应的图像,该光调制装置6在投影仪1A中设置有一个。详细而言,光调制装置6分别对从照明光学装置10A射出并经由场透镜5入射的各色光进行调制,形成与图像信息对应的图像。
光调制装置6具有液晶面板61和微透镜阵列62。
[液晶面板的结构]
图7是放大示出从作为光入射侧的-Z方向观察的光调制装置6的一部分的示意图。换言之,图7是示出液晶面板61所具有的像素PX与微透镜阵列62所具有的微透镜621的对应关系的示意图。
如图7所示,液晶面板61具有在相对于照明光轴Ax的垂直面内排列成矩阵状的多个像素PX。在液晶面板61中排列有多个像素PX的区域是在光调制装置6中形成图像的图像形成区域。
各像素PX分别具有对所对应的色光进行调制的多个子像素SX。在本实施方式中,各像素PX具有4个子像素SX1、SX2、SX3、SX4。
具体而言,在1个像素PX中,在-X方向且-Y方向的位置配置子像素SX1,在-X方向且+Y方向的位置配置子像素SX2。另外,在1个像素PX中,在+X方向且-Y方向的位置配置子像素SX3,在+X方向且+Y方向的位置配置子像素SX4。
[微透镜阵列的结构]
微透镜阵列62相对于液晶面板61设置在光入射侧,将入射的色光L1~L4引导至对应的子像素SX。微透镜阵列62具有在相对于照明光轴Ax的垂直面内排列成矩阵状并且与多个像素PX对应的多个微透镜621。详细而言,一个微透镜621对应于一个像素PX而设置。即,被照明光学装置10A照明的被照明区域是光调制装置6中的对入射的光进行调制的调制区域MA,是在从光入射侧观察光调制装置6时微透镜阵列62和液晶面板61的图像形成区域重叠的区域。从光入射侧观察时,调制区域MA是具有沿着+X方向的长边和沿着+Y方向的短边的长方形状。
如上所述,色光L1~L4分别以不同的角度入射到各微透镜。
各微透镜621使入射的各色光L1~L4入射到对应的子像素SX。具体而言,微透镜621将第1色光L1引导至对应的像素PX的子像素SX中的子像素SX1,将第2色光L2引导至子像素SX2。另外,微透镜621将第3色光L3引导至子像素SX3,将第4色光L4引导至子像素SX4。
由此,入射有与各子像素SX1~SX4对应的色光L1~L4,通过各子像素SX1~SX4对所对应的色光L1~L4进行调制。这样的子像素SX1~SX4对入射色光的调制在液晶面板61的各像素PX中进行。
[投射光学装置的结构]
投射光学装置7对由光调制装置6调制后的光进行投射。具体而言,投射光学装置7将入射的各色光被液晶面板61调制而形成的图像投射到未图示的被投射面上。作为这样的投射光学装置7,可以采用具有镜筒和设置在镜筒内的至少一个透镜的组透镜。
[阵列组的倾斜]
各阵列组411~414相对于与照明光轴Ax垂直的假想面倾斜配置。具体而言,各阵列组411~414以第1区域比第2区域靠+Z方向的方式相对于与照明光轴Ax垂直的假想面倾斜配置,该第1区域与照明光轴Ax的距离较短,该第2区域与照明光轴Ax的距离比第1区域与照明光轴Ax的距离长。换言之,各阵列组411~414以第1区域比第2区域靠+Z方向的方式相对于与照明光轴Ax垂直的假想面倾斜配置,该第1区域在对应的阵列组41中位于照明光轴Ax侧,该第2区域在对应的阵列组41中位于与照明光轴Ax相反的一侧。
图8以及图9是示出相对于与照明光轴Ax垂直的假想面VS倾斜的阵列组41的示意图。详细而言,图8是从+Y方向观察以Y转动轴为中心转动的阵列组411、413的示意图,图9是从-X方向观察以X转动轴为中心转动的阵列组413、414的示意图。
在本实施方式中,如图8以及图9所示,阵列组41通过未图示的转动机构实施以与Y轴平行的Y转动轴以及与X轴平行的X转动轴中的至少一个转动轴为中心的转动,从而相对于与照明光轴Ax垂直的假想面VS倾斜。详细而言,各阵列组41以Y转动轴以及X转动轴中的至少一个转动轴为中心转动,由此,以第1区域41A比第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜配置,该第1区域41A在阵列组41中与照明光轴Ax的距离较短,该第2区域41B在阵列组41中与照明光轴Ax的距离比第1区域41A与照明光轴Ax的距离长。
例如,如图8所示,各阵列组411、413配置成以与调制区域MA的短边方向平行的Y转动轴为中心转动,第1区域41A位于比第2区域41B靠+Z方向的位置。该状态的第1阵列组411以沿着Y轴的2个端部、即+X方向的端部和-X方向的端部中的-X方向的端部比+X方向的端部靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜配置,该-X方向的端部与照明光轴Ax的距离较短,该+X方向的端部与照明光轴Ax的距离比照明光轴Ax与-X方向的端部的距离长。同样地,第3阵列组413以沿着Y轴的2个端部、即+X方向的端部和-X方向的端部中的+X方向的端部比-X方向的端部靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜配置,该+X方向的端部与照明光轴Ax的距离较短,该-X方向的端部与照明光轴Ax的距离比照明光轴Ax与+X方向的端部的距离长。
虽然省略了图示,但配置在第2色光L2的光路中的第2阵列组412以及配置在第4色光L4的光路中的第4阵列组414也与阵列组411、413同样,配置成以Y转动轴为中心转动,第1区域41A位于比第2区域41B靠+Z方向的位置。
这样,各阵列组411~414相对于假想面VS倾斜配置。
此外,例如,如图9所示,各阵列组413、414配置成以与调制区域MA的长度方向平行的X转动轴为中心转动,第1区域41A位于比第2区域41B靠+Z方向的位置。该状态的第3阵列组413以沿着X轴的2个端部、即+Y方向的端部和-Y方向的端部中的-Y方向的端部比+Y方向的端部靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜配置,该-Y方向的端部与照明光轴Ax的距离较短,该+Y方向的端部与照明光轴Ax的距离比照明光轴Ax与-Y方向的端部的距离长。同样地,第4阵列组414以沿着X轴的2个端部、即+Y方向的端部和-Y方向的端部中的+Y方向的端部比-Y方向的端部靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜配置,该+Y方向的端部与照明光轴Ax的距离较短,该-Y方向的端部与照明光轴Ax的距离比照明光轴Ax与+Y方向的端部的距离长。
虽然省略了图示,但阵列组411、412也与阵列组413、414同样,配置成以X转动轴为中心转动,第1区域41A位于比第2区域41B靠+Z方向的位置。
这样,各阵列组411~414相对于假想面VS倾斜配置。
另外,例如,虽然省略了图示,但各阵列组411~414以Y转动轴以及X转动轴各自的转动轴为中心转动等,而如下配置。
第1阵列组411以第1阵列组411中的第1区域41A所包含的-X方向且-Y方向的端部比第1阵列组411中的第2区域41B所包含的+X方向且+Y方向的端部靠+Z方向
的方式相对于假想面VS倾斜配置。
第2阵列组412以第2阵列组412中的第1区域41A所包含的-X方向且+Y方向的端部比第2阵列组412中的第2区域41B所包含的+X方向且-Y方向的端部靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜配置。
第3阵列组413以第3阵列组413中的第1区域41A所包含的+X方向且-Y方向的端部比第3阵列组413中的第2区域41B所包含的-X方向且+Y方向的端部靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜配置。
第4阵列组414以第4阵列组414的第1区域41A所包含的+X方向且+Y方向的端部比第4阵列组414的第2区域41B所包含的-X方向且-Y方向的端部靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜配置。
以下,将以第1区域41A比第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜的阵列组41的姿势称为抑制姿势。
[通过第3阵列组的倾斜抑制照度不均]
图10是示出在第3阵列组413相对于假想面VS不倾斜的情况下照射到被照明区域AR的第3色光L3的照度分布的图。图11是示出在图10的情况下照射到被照明区域AR的第3色光L3的照度的曲线图。
在第3阵列组413相对于假想面VS不倾斜的情况下,如图10以及图11所示,在被照明区域AR中,+Y方向的区域中的第3色光L3的照度与-Y方向的区域中的第3色光L3的照度之差不大。但是,在该情况下,在被照明区域AR中,+X方向的区域中的第3色光L3的照度与-X方向的区域中的第3色光L3的照度之差较大。特别是,被照明区域AR中的-X方向且+Y方向的区域被第3色光L3照明成比被照明区域AR中的+X方向且-Y方向的区域暗。即,在第3阵列组413不倾斜的状态下,产生第3色光L3的照度随着从被照明区域AR中的-X方向且+Y方向的端部朝向+X方向且-Y方向的端部而变高的照度不均。
图12是示出在使第3阵列组413以Y转动轴为中心转动而相对于假想面VS倾斜的情况下照射到被照明区域AR的第3色光L3的照度分布的图。图13是示出在图12的情况下照射到被照明区域AR的第3色光L3的照度的曲线图。
与此相对,当使第3阵列组413以Y转动轴为中心转动,而以第1区域41A比第2区域41B靠+Z方向的方式使第3阵列组413相对于假想面VS倾斜时,如图12和图13所示,被照明区域AR中的第3色光L3的照度不均得到改善。
具体而言,当通过第3阵列组413以Y转动轴为中心转动而使第3阵列组413的姿势成为上述抑制姿势时,在被照明区域AR中,-X方向的区域中的第3色光L3的照度与+X方向的区域中的第3色光L3的照度之差与第3阵列组413不倾斜的情况相比变小。在该情况下,在被照明区域AR中,-Y方向的区域中的第3色光L3的照度与+Y方向的区域中的第3色光L3的照度之差与第3阵列组413不倾斜的情况同样地小。这样,通过以Y转动轴为中心使第3阵列组413转动,使第3阵列组413的姿势成为上述抑制姿势,能够改善被照明区域AR中的第3色光L3的照度不均。
但是,在该情况下,如图12所示,照射到被照明区域AR的第3色光L3的光束形状成为稍微变形的长方形状。因此,在对长方形状的调制区域MA进行照明的情况下,需要增大第3色光L3的照明范围。
图14是示出在使第3阵列组413以X转动轴为中心转动而相对于假想面VS倾斜的情况下照射到被照明区域AR的第3色光L3的照度分布的图。图15是示出在图14的情况下照射到被照明区域AR的第3色光L3的照度的曲线图。
另外,即使在使第3阵列组413以X转动轴为中心转动,而以第1区域41A比第2区域41B靠+Z方向的方式使第3阵列组413相对于假想面VS倾斜的情况下,如图14以及图15所示,也能够改善被照明区域AR中的第3色光L3的照度不均。
具体而言,当第3阵列组413以X转动轴为中心转动从而使第3阵列组413的姿势成为上述抑制姿势时,在被照明区域AR中,-X方向的区域中的第3色光L3的照度与+X方向的区域中的第3色光L3的照度之差与第3阵列组413不倾斜的情况相比变小。在该情况下,在被照明区域AR中,-Y方向的区域中的第3色光L3的照度与+Y方向的区域中的第3色光L3的照度之差也与第3阵列组413不倾斜的情况同样地小。这样,通过使第3阵列组413以X转动轴为中心转动而使第3阵列组413的姿势成为上述抑制姿势,能够改善被照明区域AR中的第3色光L3的照度不均。
但是,在被照明区域AR中,-X方向的区域中的第3色光L3的照度与+X方向的区域中的第3色光L3的照度之差相比于第3阵列组413以Y转动轴为中心转动而倾斜的情况并未变小。因此,在改善照度不均的方面,使第3阵列组413以Y转动轴为中心转动而倾斜是有利的。
另一方面,如图14所示,照射到被照明区域AR的第3色光L3的光束形状的变形比使第3阵列组413以Y转动轴为中心转动时照射的第3色光L3的光束形状的变形小。因此,在对长方形状的调制区域MA进行照明的情况下,能够减小第3色光L3的照明范围。
图16是示出在使第3阵列组413以X转动轴以及Y转动轴为中心转动而相对于假想面VS倾斜的情况下照射到被照明区域AR的第3色光L3的照度分布的图。图17是示出在图16的情况下照射到被照明区域AR的第3色光L3的照度的曲线图。
此外,当使第3阵列组413以X转动轴和Y转动轴为中心转动而以第1区域41A比第2区域41B靠+Z方向的方式使第3阵列组413相对于假想面VS倾斜时,如图16和图17所示,被照明区域AR中的第3色光L3的照度不均进一步得到改善。
具体而言,当通过第3阵列组413以X转动轴以及Y转动轴为中心转动而使第3阵列组413的姿势成为上述抑制姿势时,在被照明区域AR的整个面上,第3色光L3的照度变得大致均匀,被照明区域AR中的第3色光L3的照度不均得到进一步改善。
但是,由于第3阵列组413以Y转动轴为中心转动,因此如图16所示,入射到被照明区域AR的第3色光L3的光束形状产生变形。因此,在对矩形形状的调制区域MA进行照明的情况下,需要增大第3色光L3的照明范围。
另外,虽然省略了图示,但即使在使第3阵列组413以Y转动轴和X转动轴中的至少一个转动轴为中心转动的情况下,当以第1区域41A比第2区域41B靠-Z方向的方式使第3阵列组413相对于假想面VS倾斜时,被照明区域AR中的第3色光L3的照度不均也不会得到改善。换言之,在以第2区域41B比第1区域41A靠+Z方向的方式使第3阵列组413相对于假想面VS倾斜的情况下,被照明区域AR中的第3色光L3的照度不均不会得到改善。
例如,在使第3阵列组413以Y转动轴为中心转动而以第1区域41A比第2区域41B靠-Z方向的方式使第3阵列组413相对于假想面VS倾斜的情况下,与第3阵列组413不倾斜的情况相比,在被照明区域AR中,-X方向的区域中的第3色光L3的照度与+X方向的区域中的第3色光L3的照度之差变大。即,在该情况下,不能改善被照明区域AR中的第3色光L3的照度不均。
另外,例如,在使第3阵列组413以X转动轴为中心转动而以第1区域41A比第2区域41B靠-Z方向的方式使第3阵列组413相对于假想面VS倾斜的情况下,与第3阵列组413不倾斜的情况相比,在被照明区域AR中-X方向的区域中的第3色光L3的照度与+X方向的区域中的第3色光L3的照度之差并不大。但是,在该情况下,在被照明区域AR中-Y方向的区域中的第3色光L3的照度与+Y方向的区域中的第3色光L3的照度之差变大。即,在该情况下,被照明区域AR中的第3色光L3的照度不均不会得到改善。
这样,为了抑制被照明区域AR中的第3色光L3的照度不均的产生,需要以第3阵列组413中的第1区域41A比第3阵列组413中的第2区域41B靠+Z方向的方式使第3阵列组413相对于假想面VS倾斜。
[其他阵列组的倾斜]
通过使阵列组411~414中的除上述第3阵列组413以外的其他阵列组411、412、414与第3阵列组413同样地相对于假想面VS倾斜,能够改善被照明区域AR中的各色光L1、L2、L4的照度不均。
在本实施方式中,第1阵列组411以X转动轴和Y转动轴中的至少1个转动轴为中心转动,而以第1阵列组411中的第1区域41A比第1阵列组411中的第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜。由此,能够抑制在被照明区域AR中产生第1色光L1的照度不均。
另外,第2阵列组412以X转动轴和Y转动轴中的至少一个转动轴为中心转动,而以第2阵列组412中的第1区域41A比第2阵列组412中的第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜。由此,能够抑制在被照明区域AR中产生第2色光L2的照度不均。
同样地,第4阵列组414以X转动轴和Y转动轴中的至少一个转动轴为中心转动,而以第4阵列组414中的第1区域41A比第4阵列组414中的第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜。由此,能够抑制在被照明区域AR中产生第4色光L4的照度不均。
[第1实施方式的效果]
根据以上说明的本实施方式的投影仪1A,能够起到以下的效果。
照明光学装置10A具有:光源装置2A,其向沿着照明光轴Ax的第1方向即+Z方向射出光;以及均匀化装置4,其将从光源装置2A射出的光大致均匀地照射到被照明区域AR。
光源装置2A具有射出第1色光L1的第1射出部S1、射出第2色光L2的第2射出部S2、射出第3色光L3的第3射出部S3以及射出第4色光L4的第4射出部S4。第1射出部S1、第2射出部S2、第3射出部S3以及第4射出部S4分别设置在不同的位置。
均匀化装置4包含第1阵列组411、第2阵列组412、第3阵列组413、第4阵列组414和重叠透镜44。
在将与+Z方向分别垂直且相互垂直的两个方向设为+X方向以及+Y方向的情况下,第1阵列组411包含相对于照明光轴Ax配置于+X方向且相对于照明光轴Ax配置于+Y方向的一对透镜阵列42、43。第1色光L1入射到第1阵列组411。第2阵列组412包含相对于照明光轴Ax配置于+X方向且相对于照明光轴Ax配置于-Y方向上的一对透镜阵列42、43。第2色光L2入射到第2阵列组412。第3阵列组413包含相对于照明光轴Ax配置于-X方向且相对于照明光轴Ax配置于+Y方向上的一对透镜阵列42、43。第3色光L3入射到第3阵列组413。第4阵列组414包含相对于照明光轴Ax配置于-X方向且相对于照明光轴Ax配置于-Y方向上的一对透镜阵列42、43。第4色光L4入射到第4阵列组414。
重叠透镜44使通过了第1阵列组411的第1色光L1、通过了第2阵列组412的第2色光L2、通过了第3阵列组413的第3色光L3以及通过了第4阵列组414的第4色光L4重叠在被照明区域。
第1阵列组411、第2阵列组412、第3阵列组413以及第4阵列组414具有第1区域41A以及与照明光轴Ax的距离比第1区域41A与照明光轴Ax的距离长的第2区域41B。
并且,第1阵列组411、第2阵列组412、第3阵列组413以及第4阵列组414中的至少一个阵列组以第1区域41A比第2区域41B靠+Z方向的方式相对于与照明光轴Ax垂直的假想面VS倾斜。
根据这样的结构,能够抑制在被照明区域AR中产生通过上述至少一个阵列组的色光的照度不均。
第1射出部S1相对于照明光轴Ax位于+X方向且相对于照明光轴Ax位于+Y方向。第2射出部S2相对于照明光轴Ax位于+X方向且相对于照明光轴Ax位于-Y方向。第3射出部S3相对于照明光轴Ax位于-X方向且相对于照明光轴Ax位于+Y方向。第4射出部S4相对于照明光轴Ax位于-X方向且相对于照明光轴Ax位于-Y方向。
根据这样的结构,能够容易地使第1射出部S1与第1阵列组411对置,能够容易地使第2射出部S2与第2阵列组412对置。另外,能够容易地使第3射出部S3与第3阵列组413对置,能够容易地使第4射出部S4与第4阵列组414对置。因此,能够容易地向各阵列组411~414入射对应的色光L1~L4。
光源装置2A射出的第1色光L1、第2色光L2、第3色光L3以及第4色光L4分别是不同波段的色光。第1阵列组411、第2阵列组412、第3阵列组413以及第4阵列组414分别以第1区域41A比第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜。即,以4个阵列组411~414的全部姿势成为上述抑制姿势的方式使4个阵列组411~414相对于假想面VS倾斜。
根据这样的结构,能够抑制在被照明区域AR中产生各色光L1~L4的照度不均。由此,能够利用各色光L1~L4均匀地对被照明区域AR进行照明,进而能够均匀地对调制区域MA进行照明。因此,能够利用各色光L1~L4均匀地对调制区域MA进行照明,因此能够抑制在投射的图像中产生颜色不均。
光源装置2A射出的色光L1~L4中的第1色光L1是绿色光,第2色光L2是红色光,第3色光L3是蓝色光,第4色光L4是黄色光。
根据这样的结构,通过在照明光学装置10A的被照明区域AR设置上述的光调制装置6,能够通过光调制装置6形成亮度高且颜色不均减少的图像。
光源装置2A具有光源部21、第1偏振分离元件22、第2偏振分离元件23、第1相位差元件24、第1反射元件26、波长转换元件28、第2相位差元件29、第1颜色分离元件30、第2颜色分离元件31以及第3相位差元件32。
光源部21射出光源光。第1偏振分离元件22使向+X方向入射的光源光中的作为第1偏振成分的蓝色光BLp向+X方向透过,使作为第2偏振成分的蓝色光BLs向-Z方向反射。第2偏振分离元件23相对于第1偏振分离元件22位于+X方向,将向+X方向入射的蓝色光BLp向-Z方向反射。第1反射元件26相对于第1偏振分离元件22位于-Z方向,将作为入射的光源光的蓝色光向+Z方向反射。第1相位差元件24在+Z方向上位于第1偏振分离元件22和第1反射元件26之间,对作为光源光的蓝色光的偏振状态进行转换。波长转换元件28相对于第2偏振分离元件23位于-Z方向,将对向-Z方向入射的蓝色光BLp进行波长转换后的作为非偏振的转换光的黄色光YLn向+Z方向射出。第2相位差元件29是相对于第2偏振分离元件23位于+Z方向,并且入射有透过第2偏振分离元件23后的黄色光YLp的1/2波长板。第1颜色分离元件30相对于第2相位差元件29位于+Z方向,将从第2相位差元件29入射的黄色光YLs分离为作为第1色光L1的绿色光GLs和作为第2色光L2的红色光RLs。第2颜色分离元件31相对于第1偏振分离元件22位于+Z方向,将从第1偏振分离元件22向+Z方向入射的光分离为第3色光L3和第4色光L4。第3相位差元件32是位于由第2颜色分离元件31分离出的第3色光L3的光路中的1/2波长板,射出偏振方向被转换后而成的第3色光L3。
第2偏振分离元件23使向+Z方向入射的黄色光YLn中的作为第1偏振成分的黄色光YLp向+Z方向透过而向第2相位差元件29入射,将作为第2偏振成分的黄色光YLs向-X方向反射。第1偏振分离元件22使向+Z方向入射的蓝色光BLp向+Z方向透过而入射到第2颜色分离元件31,使向-X方向入射的黄色光YLs向+Z方向反射而入射到第2颜色分离元件31。
根据这样的结构,能够构成将分别在空间上分离的绿色光、红色光、蓝色光以及黄色光作为第1色光L1、第2色光L2、第3色光L3以及第4色光L4射出的光源装置2A,该绿色光、红色光、蓝色光以及黄色光是分别向相同的偏振方向偏振的线偏振光。
光源装置2A具有作为部分反射元件的第2反射元件33,该第2反射元件33设置在从第2颜色分离元件31射出的第4色光L4的光路中并且使入射的第4色光L4中的一部分的第4色光L4透过而使其他第4色光L4反射。
根据这样的结构,能够降低作为第4色光L4射出的黄色光YLs的光量,并且能够增大作为第1色光L1射出的绿色光GLs的光量以及作为第2色光L2射出的红色光RLs的光量。因此,在投影仪1A中采用了照明光学装置10A的情况下,除了能够抑制投射的图像的亮度变得过高之外,还能够提高投射的图像的颜色再现性。
阵列组411~414以与X轴平行的X转动轴以及与Y轴平行的Y转动轴中的至少一个转动轴为中心转动,相对于假想面VS倾斜。
根据这样的结构,如上所述,能够容易地以第1区域41A比第2区域41B靠+Z方向的方式使阵列组411~414相对于假想面VS倾斜。而且,通过这样使阵列组411~414倾斜,能够有效地抑制在被照明区域AR中产生通过倾斜的阵列组的色光的照度不均。
基于照明光学装置10A的被照明区域AR是从光入射侧即-Z方向观察时具有与+X方向平行的长边和与+Y方向平行的短边的长方形状的区域。阵列组411~414至少以Y转动轴为中心转动,相对于假想面VS倾斜。
换言之,被照明区域AR是具有与X轴和Y轴中的一个轴平行的长边和与另一个轴平行的短边的长方形状的区域。而且,阵列组411~414以沿着与短边平行的Y轴的两个端部、即与长边平行的X轴上的一个端部和另一个端部中的一个端部比另一个端部靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜地配置,其中,一个端部与照明光轴Ax的距离短,另一个端部与照明光轴Ax的距离大于照明光轴Ax与一个端部的距离。
根据这样的结构,相比于阵列组411~414以X转动轴为中心转动而以第1区域41A比第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜的情况,能够有效地抑制在具有与X转动轴平行的长边以及与Y转动轴平行的短边的被照明区域AR中产生照度不均。
投影仪1A包含照明光学装置10A、具有对从照明光学装置10A入射的光进行调制的调制区域MA的光调制装置6以及对由光调制装置6调制后的光进行投射的投射光学装置7。调制区域MA位于被照明区域AR。即,基于照明光学装置10A的被照明区域AR是调制区域MA。
根据这样的结构,如上所述,能够抑制在被投射的图像中产生颜色不均。另外,照明光学装置10A射出的各色光L1~L4分别为相同的线偏振光,因此不需要设置使入射的光的偏振方向一致而射出的偏振光转换元件。因此,能够使照明光学装置10A进而使投影仪1A小型化。
[第2实施方式]
以下,对本发明的第2实施方式进行说明。
本实施方式的投影仪具有与第1实施方式的投影仪1A相同的结构,但除了作为第4色光L4射出的色光不同以外,在倾斜的阵列组是4个阵列组中的一部分这一点上与投影仪1A不同。另外,在以下的说明中,对与已经说明的部分相同或大致相同的部分,标注相同的标号并省略说明。
图18是从-X方向观察本实施方式的投影仪1B所具有的光源装置2B的结构的一部分的示意图。详细而言,图18是从-X方向观察光源装置2B所具有的第3颜色分离元件34的示意图。
本实施方式的投影仪1B除了具有照明光学装置10B来代替照明光学装置10A以外,具有与投影仪1A相同的结构以及功能。照明光学装置10B具有光源装置2B来代替光源装置2A。
如图18所示,光源装置2B除了具有第3颜色分离元件34来代替第2反射元件33以外,具有与光源装置2A同样的结构以及功能。
第3颜色分离元件34设置在由第2颜色分离元件31分离的第4色光L4的光路中。第3颜色分离元件34使入射的光中的作为第1颜色成分的绿色光成分透过并且使作为第2颜色成分的红色光成分反射。即,第3颜色分离元件34使从第2颜色分离元件31入射的黄色光YLs中的作为与第1色光L1相同波段的光的绿色光GLs向+Z方向透过,使作为与第2色光L2相同波段的光的红色光RLs向-Z方向反射。第3颜色分离元件34例如可以由分色镜构成。
透过第3颜色分离元件34的绿色光GLs从第4射出部S4作为第4色光L4向均匀化装置4射出。
另一方面,由第3颜色分离元件34向-Z方向反射的红色光RLs入射到反射棱镜312。然后,红色光RLs与在光源装置2A中由第2反射元件33反射的黄色光YLs同样,经由第2颜色分离元件31、第1偏振分离元件22、第2偏振分离元件23以及第2聚光元件27入射到波长转换元件28。
如上所述,波长转换元件28中含有的黄色荧光体几乎不吸收从外部入射的黄色光,因此黄色荧光体不吸收红色光RLs。因此,入射到波长转换元件28的红色光RLs通过在波长转换元件28内反复反射而成为非偏振的红色光,与由黄色荧光体产生的黄色光YLn一起射出到波长转换元件28的外部。
从波长转换元件28射出的红色光中的S偏振的红色光RLs被第3颜色分离元件反射而返回到波长转换元件28,但P偏振的红色光沿+Z方向透过第2偏振分离元件23而入射到第2相位差元件29,进而,作为第2色光L2从第2射出部S2射出并入射到均匀化装置4。
图19是示出光源装置2B中的各色光L1~L4的射出部的图。
通过上述的结构,如图19所示,光源装置2B从第1射出部S1射出作为第1色光L1的绿色光GLs,从第2射出部S2射出作为第2色光L2的红色光RLs。光源装置2B从第3射出部S3射出作为第3色光L3的蓝色光BLs,从第4射出部S4射出作为第4色光L4的绿色光GLs。
在投影仪1B中,构成光调制装置6的多个像素PX的子像素SX4对作为第4色光L4的绿色光GLs进行调制。即,各像素PX具有的子像素SX1~SX4中的子像素SX1、SX4调制绿色光GLs,子像素SX2调制红色光RLs,子像素SX3调制蓝色光BLs。由此,能够提高由光调制装置6形成的图像的颜色再现性。
如上所述,在阵列组411~414相对于假想面VS不倾斜的状态下,在被照明区域AR中产生各色光L1~L4的照度不均。因此,在本实施方式中,照明光学装置10B所具有的未图示的转动机构也使阵列组411~414中的位于对角的第2阵列组412以及第3阵列组413转动,而使各阵列组412、413的姿势成为上述抑制姿势。由此,抑制在被照明区域AR中产生作为第2色光L2的红色光RLs的照度不均以及作为第3色光L3的蓝色光BLs的照度不均。
另一方面,光源装置2B从成为对角的第1射出部S1以及第4射出部S4射出绿色光GLs。另外,在第1阵列组411相对于假想面VS不倾斜的状态下,被照明区域AR中的第1色光L1的照度随着从被照明区域AR中的+X方向且+Y方向的端部朝向被照明区域AR中的-X方向且-Y方向的端部而变高。另一方面,在第4阵列组414相对于假想面VS不倾斜的状态下,被照明区域AR中的第4色光L4的照度随着从被照明区域AR中的-X方向且-Y方向的端部朝向被照明区域AR中的+X方向且+Y方向的端部而变大。
因此,在被照明区域AR中,作为第1色光L1的绿色光GLs的照度不均和作为第4色光L4的绿色光GLs的照度不均相互抵消。由此,在照明光学装置10B中,阵列组411、414不需要相对于假想面VS倾斜。
因此,在本实施方式的照明光学装置10B中,位于彼此不同波段的色光的光路中的阵列组412、413以成为上述抑制姿势的方式以相对于假想面VS倾斜的姿势配置,该光路是位于对角的光路。另一方面,位于彼此相同波段的色光的光路中的阵列组411、414以与假想面VS平行的状态配置,该光路是位于其他对角的光路。即,阵列组412、413以相对于假想面VS倾斜的抑制姿势配置,但阵列组411、414以相对于假想面VS不倾斜的姿势配置。由此,能够简化照明光学装置10B的结构。
但是,不限于此,阵列组411、414也可以以相对于假想面VS倾斜的抑制姿势配置。
[第2实施方式的效果]
根据以上说明的本实施方式的投影仪1B,除了能够起到与投影仪1A同样的效果之外,还能够起到以下的效果。
照明光学装置10B的光源装置2B射出的第1色光L1以及第4色光L4是相同波段的色光,第2色光L2以及第3色光L3分别是不同波段的色光。并且,分别入射有不同波段的色光的第2阵列组412和第3阵列组413以第1区域41A比第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜。另一方面,分别入射有相同波段的色光的第1阵列组411和第4阵列组414相对于假想面VS不倾斜。
由此,第1阵列组411以及第4阵列组414相对于假想面VS不倾斜,能够将在被照明区域AR中产生的第1色光L1的照度不均和第4色光L4的照度不均相互抵消。另外,通过使阵列组412、413倾斜,能够抑制在被照明区域AR中产生第2色光L2的照度不均以及第3色光L3的照度不均。因此,除了能够抑制在被照明区域AR中产生各色光L1~L4的照度不均之外,还能够简化照明光学装置10B的结构。
第1色光L1以及第4色光L4是绿色光GLs。第2色光L2是红色光RLs,第3色光L3是蓝色光BLs。
根据这样的结构,作为对对于人眼而言灵敏度高的绿色光进行调制的子像素SX,能够利用子像素SX1、SX4。因此,能够提高由光调制装置6形成的图像的颜色再现性。
光源装置2B与光源装置2A同样,除了具有光源部21、第1偏振分离元件22、第2偏振分离元件23、第1相位差元件24、第1反射元件26、波长转换元件28、第2相位差元件29、第1颜色分离元件30、第2颜色分离元件31以及第3相位差元件32之外,还具有第3颜色分离元件34。
第3颜色分离元件34位于由第2颜色分离元件31分离的转换光的第2偏振成分即黄色光YLs的光路中,将入射的黄色光YLs中的作为与第1色光L1相同波段的色光的绿色光GLs作为第4色光L4射出,将作为其他色光的红色光RLs反射。
根据这样的结构,能够构成射出作为第1色光L1以及第4色光L4的绿色光GLs、射出作为第2色光L2的红色光RLs、射出作为第3色光L3的蓝色光BLs的光源装置2B。
[第3实施方式]
接着,对本发明的第3实施方式进行说明。
本实施方式的投影仪具有与第2实施方式的投影仪1B相同的结构,但光源装置的结构不同。另外,在以下的说明中,对与已经说明的部分相同或大致相同的部分,标注相同的标号并省略说明。
图20以及图21是示出本实施方式的投影仪1C的结构的示意图。详细而言,图20是从+X方向观察投影仪1C的示意图,图21是从-X方向观察投影仪1C的示意图。
如图20以及图21所示,本实施方式的投影仪1C除了具有照明光学装置10C来代替照明光学装置10B以外,具有与投影仪1B同样的结构以及功能。照明光学装置10C除了具有光源装置8来代替光源装置2B以外,具有与照明光学装置10B同样的结构以及功能。即,照明光学装置10C具有光源装置8以及均匀化装置4。
[光源装置的结构]
图22是示出光源装置8中的各色光L1~L4的射出部S1~S4的图。换言之,图22是从+Z方向观察光源装置8的射出面ES的图。
光源装置8具有作为光源装置用框体的框体CA和设置在框体CA内的4个光源部81。光源装置8将分别在空间上分离的色光L1~L4向+Z方向射出,该色光L1~L4是从位于框体CA的射出面ES的射出部S1~S4分别向相同的偏振方向偏振的线偏振光。
如图20以及图22所示,4个光源部81中的位于+X方向且+Y方向的第1光源部811从第1射出部S1射出作为第1色光L1的绿色光GLs。位于+X方向且-Y方向的第2光源部812从第2射出部S2射出作为第2色光L2的红色光RLs。
如图21以及图22所示,4个光源部81中的位于-X方向且+Y方向的第3光源部813从第3射出部S3射出作为第3色光L3的蓝色光BLs。位于-X方向且-Y方向的第4光源部814从第4射出部S4射出作为第4色光L4的绿色光GLs。
如图20以及图21所示,各个光源部81具有光源82、准直透镜83、聚光透镜84、扩散元件85以及平行化透镜86。
光源82中的第1光源部811以及第4光源部814所具有的光源82G向+Z方向射出绿色光GLs。光源82中的第2光源部812具有的光源82R向+Z方向射出红色光RLs,第3光源部813具有的光源82B向+Z方向射出蓝色光BLs。各个光源82构成为具有作为射出对应的色光的半导体激光器的LD。然而,4个光源82中的至少1个光源也可以构成为具有射出对应的色光的LED等其他固体光源。进而,各光源82射出的色光可以相对于光调制装置6不是S偏振的色光,可以相对于光调制装置6是P偏振的色光。
准直透镜83与准直透镜212同样地使从对应的光源82射出的色光平行化。
聚光透镜84将从对应的准直透镜83射出的色光聚光到扩散元件85。
扩散元件85使入射的色光在向+Z方向透过的过程中扩散。即,扩散元件85将从-Z方向入射的色光向+Z方向扩散而射出。扩散元件85可以是固定的,也可以以与+Z方向平行的旋转轴为中心旋转。
平行化透镜86使由扩散元件85扩散的色光平行化并向+Z方向射出。由平行化透镜86平行化后的各色光中的第1色光L1从第1射出部S1向+Z方向射出,第2色光L2从第2射出部S2向+Z方向射出,第3色光L3从第3射出部S3向+Z方向射出,第4色光L4从第4射出部S4向+Z方向射出。
从光源装置8射出的各色光L1~L4通过均匀化装置4,经由场透镜5入射到光调制装置6。由光调制装置6对各色光L1~L4进行调制而形成的图像从投射光学装置7投射到被投射面上。
另外,均匀化装置4的阵列组411~414中的位于对角的阵列组412、413与照明光学装置10B的情况相同,以第1区域41A比第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜配置。由于位于其他对角的阵列组411、414分别入射有作为相同波段的光的绿色光GLs,因此阵列组411、414可以与照明光学装置10B的情况同样地相对于假想面VS不倾斜,也可以与照明光学装置10A的情况同样地相对于假想面VS倾斜。
根据以上说明的本实施方式的投影仪1C,能够起到与投影仪1A、1B同样的效果。
另外,第4光源部814所具有的光源82是射出绿色光GLs的光源82G。但是,不限于此,第4光源部814所具有的光源82也可以是射出黄色光YLs的固体光源。在这种情况下,通过将第1阵列组411和第4阵列组414以各自的第1区域41A比各自的第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜地配置,除了能够抑制在被照明区域AR中产生第1色光L1的照度不均之外,还能够抑制在被照明区域AR中产生第4色光L4的照度不均。
[实施方式的变形]
本发明并不限定于上述各实施方式,能够达成本发明的目的的范围内的变形、改良等也包含在本发明中。
在上述各实施方式中,光源装置2A、2B、8射出作为第1色光L1的绿色光GLs、射出作为第2色光L2的红色光RLs、射出作为第3色光L3的蓝色光BLs。光源装置2A射出作为第4色光L4的黄色光YLs,光源装置2B、8射出作为第4色光L4的绿色光GLs。但是,色光L1~L4不限于这些色光。例如,第1色光L1可以是蓝色光,第2色光L2和第3色光L3可以是绿色光,第4色光L4可以是红色光。即,第1色光L1也可以不是绿色光,第2色光L2也可以不是红色光,第3色光L3也可以不是蓝色光。另外,第4色光L4也可以不是黄色光和绿色光。另外,在上述第2实施方式和上述第3实施方式中,相同波段的色光也可以是第2色光L2和第3色光L3。在这种情况下,设置在第2色光L2的光路中的第2阵列组412和设置在第3色光L3的光路中的第3阵列组413也可以相对于假想面VS不倾斜。
在上述各实施方式中,光源装置2A、2B、8射出的多个色光L1~L4为S偏振的色光。但是,不限于此,光源装置射出的光也可以是P偏振的色光。进而,本发明的照明光学装置中的光源装置射出的光可以不是偏振状态一致的一种偏振光,也可以是S偏振光和P偏振光混合存在的光,还可以是包含圆偏振光的光。
在上述各实施方式中,将光源装置2A、2B、8射出光的方向设为+Z方向,将作为与+Z方向垂直且相互垂直的两个方向的+X方向以及+Y方向中的+Y方向设为投影仪1A、1B、1C中的上方向。并且,将+Z方向设为第1方向,将+X方向设为第2方向,将+Y方向设为第3方向。但是,不限于此,例如第2方向也可以是-X方向、+Y方向以及-Y方向中的任意一个方向,第3方向只要分别与第1方向以及第2方向垂直即可。进而,第2方向以及第3方向也可以不一定与第1方向垂直,只要是与第1方向交叉的方向并且是相互垂直的方向即可。
在上述各实施方式中,在射出面ES中,射出第1色光L1的第1射出部S1相对于照明光轴Ax位于第2方向即+X方向,且相对于照明光轴Ax位于第3方向即+Y方向。射出第2色光L2的第2射出部S2相对于照明光轴Ax位于+X方向且相对于照明光轴Ax位于-Y方向。射出第3色光L3的第3射出部S3相对于照明光轴Ax位于-X方向且相对于照明光轴Ax位于+Y方向。射出第4色光L4的第4射出部S4相对于照明光轴Ax位于-X方向且相对于照明光轴Ax位于-Y方向。即,在+Z方向上,第1射出部S1与第1阵列组411对置,第2射出部S2与第2阵列组412对置,第3射出部S3与第3阵列组413对置,第4射出部S4与第4阵列组414对置。但是,不限于此,将入射到第1阵列组411的第1色光L1射出的第1射出部S1也可以不一定与第1阵列组411对置。其他射出部S2~S4也同样。
在上述各实施方式中,各阵列组41以与光调制装置6中的调制区域MA的短边方向平行的Y转动轴和与调制区域MA的长边方向平行的X转动轴为中心转动,相对于与照明光轴Ax垂直的假想面VS倾斜。但是,不限于此,各阵列组41只要以Y转动轴以及X转动轴中的至少一个转动轴为中心转动,而以靠近照明光轴Ax的第1区域41A比远离照明光轴Ax的第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜即可。
在上述各实施方式中,各阵列组41具有使入射侧透镜阵列42和射出侧透镜阵列43一体化的结构。但是,不限于此,只要射出侧透镜阵列43与入射侧透镜阵列42一起相对于假想面VS如上述那样倾斜即可,入射侧透镜阵列42和射出侧透镜阵列43也可以不一定一体化。
在上述各实施方式中,各阵列组41通过未图示的转动机构以Y转动轴以及X转动轴中的至少一个转动轴为中心转动,而以靠近照明光轴Ax的第1区域41A比远离照明光轴Ax的第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜。但是,不限于此,只要在以靠近照明光轴Ax的第1区域41A比远离照明光轴Ax的第2区域41B靠+Z方向的方式相对于假想面VS倾斜的状态下配置作为对象的阵列组41即可,转动机构不是必须的结构。
在上述第1实施方式中,4个阵列组41全部相对于假想面VS倾斜。在上述第2实施方式以及上述第3实施方式中,2个阵列组412、413相对于假想面VS倾斜。但是,并不限于此,只要至少一个阵列组41相对于假想面VS倾斜即可。
在上述第1实施方式中,光源装置2A、2B的结构参照上述图3~图5以及图18,在上述第3实施方式中,光源装置8的结构参照上述图20以及图21,但能够应用本发明的光源装置的结构不限于上述结构。即,只要是射出分别在空间上分离的多个色光的光源装置,就能够应用本发明。
例如,光源部21向+X方向射出蓝色光BLs、BLp。但是,并不限于此,也可以是,光源211向与+X方向交叉的方向射出蓝色光BLs、BLp,并且通过反射部件向+X方向反射蓝色光BLs、BLp以使其向+X方向入射到第1偏振分离元件22。
另外,例如,光源装置2A、2B也可以不具有第1聚光元件25以及第2聚光元件27中的至少1个。
在上述各实施方式中,光源装置2A、2B、8具有作为光源装置用框体的框体CA。但是,不限于此,光源装置2A、2B、8也可以不具有框体CA。在该情况下,只要将在相对于照明光轴Ax的垂直面上供色光L1~L4分别通过的位置作为射出部S1~S4即可。
在上述各实施方式中,光源装置2A、2B、8将入射到具有液晶面板61以及微透镜阵列62的光调制装置6的光射出。但是,并不限定于此,由本发明的光源装置照明的光调制装置的结构并不限定于上述情况。对于照明光学装置10A、10B、10C也同样。
另外,本发明的照明光学装置不限于投影仪所采用的光源装置,也可以用于其他用途。
Claims (12)
1.一种照明光学装置,其特征在于,该照明光学装置具有:
光源装置,其向沿着照明光轴的第1方向射出光;以及
均匀化装置,其将从所述光源装置射出的光均匀地照射到被照明区域,
所述光源装置具有:
第1射出部,其射出第1色光;
第2射出部,其射出第2色光;
第3射出部,其射出第3色光;以及
第4射出部,其射出第4色光;
所述第1射出部、所述第2射出部、所述第3射出部以及所述第4射出部分别设置在不同的位置,
在将分别与所述第1方向交叉且相互垂直的两个方向设为第2方向和第3方向的情况下,
所述均匀化装置具有:
第1阵列组,其包含相对于所述照明光轴配置在所述第2方向上且相对于所述照明光轴配置在所述第3方向上的一对透镜阵列,所述第1色光入射到该第1阵列组;
第2阵列组,其包含相对于所述照明光轴配置在所述第2方向上且相对于所述照明光轴配置在与所述第3方向相反的方向上的一对透镜阵列,所述第2色光入射到该第2阵列组;
第3阵列组,其包含相对于所述照明光轴配置在与所述第2方向相反的方向上并且相对于所述照明光轴配置在所述第3方向上的一对透镜阵列,所述第3色光入射到该第3阵列组;
第4阵列组,其包含相对于所述照明光轴配置在与所述第2方向相反的方向上且相对于所述照明光轴配置在与所述第3方向相反的方向上的一对透镜阵列,所述第4色光入射到该第4阵列组;以及
重叠透镜,其使通过了所述第1阵列组的所述第1色光、通过了所述第2阵列组的所述第2色光、通过了所述第3阵列组的所述第3色光以及通过了所述第4阵列组的所述第4色光重叠在所述被照明区域,
所述第1阵列组、所述第2阵列组、所述第3阵列组以及所述第4阵列组具有:
第1区域;以及
第2区域,其与所述照明光轴的距离比所述第1区域与所述照明光轴的距离长,
所述第1阵列组、所述第2阵列组、所述第3阵列组以及所述第4阵列组中的至少一个阵列组相对于与所述照明光轴垂直的假想面倾斜,使所述至少一个阵列组的所述第1区域比所述第2区域靠所述第1方向。
2.根据权利要求1所述的照明光学装置,其特征在于,
所述第1射出部相对于所述照明光轴位于所述第2方向并且相对于所述照明光轴位于所述第3方向,
所述第2射出部相对于所述照明光轴位于所述第2方向并且相对于所述照明光轴位于与所述第3方向相反的方向,
所述第3射出部相对于所述照明光轴位于与所述第2方向相反的方向并且相对于所述照明光轴位于所述第3方向,
所述第4射出部相对于所述照明光轴位于与所述第2方向相反的方向并且相对于所述照明光轴位于与所述第3方向相反的方向。
3.根据权利要求1或2所述的照明光学装置,其特征在于,
所述第1色光、所述第2色光、所述第3色光以及所述第4色光分别是不同波段的色光,
所述第1阵列组、所述第2阵列组、所述第3阵列组以及所述第4阵列组分别相对于所述假想面倾斜,使所述第1阵列组、所述第2阵列组、所述第3阵列组以及所述第4阵列组各自的所述第1区域比所述第2区域靠所述第1方向。
4.根据权利要求1所述的照明光学装置,其特征在于,
所述第1色光是绿色光,
所述第2色光是红色光,
所述第3色光是蓝色光,
所述第4色光是黄色光。
5.根据权利要求4所述的照明光学装置,其特征在于,
所述光源装置具有:
光源部,其射出光源光;
第1偏振分离元件,其使向所述第2方向入射的所述光源光中的、所述光源光的第1偏振成分向所述第2方向透过,使所述光源光的第2偏振成分向与所述第1方向相反的方向反射;
第2偏振分离元件,其相对于所述第1偏振分离元件位于所述第2方向,将向所述第2方向入射的所述光源光的第1偏振成分向与所述第1方向相反的方向反射;
第1反射元件,其相对于所述第1偏振分离元件位于与所述第1方向相反的方向,将入射的所述光源光向所述第1方向反射;
第1相位差元件,其在所述第1方向上位于所述第1偏振分离元件与所述第1反射元件之间,对所述光源光的偏振状态进行转换;
波长转换元件,其相对于所述第2偏振分离元件位于与所述第1方向相反的方向,向所述第1方向射出对向与所述第1方向相反的方向入射的所述光源光的第1偏振成分进行了波长转换后的非偏振的转换光;
作为1/2波长板的第2相位差元件,其相对于所述第2偏振分离元件位于所述第1方向,透过所述第2偏振分离元件后的所述转换光入射到该第2相位差元件;
第1颜色分离元件,其相对于所述第2相位差元件位于所述第1方向,将从所述第2相位差元件入射的所述转换光分离为所述第1色光和所述第2色光;
第2颜色分离元件,其相对于所述第1偏振分离元件位于所述第1方向,将从所述第1偏振分离元件向所述第1方向入射的光分离为所述第3色光和所述第4色光;以及
第3相位差元件,其是位于由所述第2颜色分离元件分离出的所述第3色光的光路中的1/2波长板,射出偏振方向被转换后的所述第3色光,
所述第2偏振分离元件使向所述第1方向入射的所述转换光中的、所述转换光的第1偏振成分向所述第1方向透过而入射到所述第2相位差元件,将所述转换光的第2偏振成分向与所述第2方向相反的方向反射,
所述第1偏振分离元件使向所述第1方向入射的所述光源光的从第2偏振成分转换得到的第1偏振成分向所述第1方向透过而入射到所述第2颜色分离元件,使向与所述第2方向相反的方向入射的所述转换光的第2偏振成分向所述第1方向反射而入射到所述第2颜色分离元件。
6.根据权利要求5所述的照明光学装置,其特征在于,
所述光源装置具有部分反射元件,该部分反射元件设置在从所述第2颜色分离元件射出的所述第4色光的光路中,使入射的所述第4色光中的一部分所述第4色光透过并且使其他的所述第4色光反射。
7.根据权利要求1或2所述的照明光学装置,其特征在于,
所述第1色光和所述第4色光是相同波段的色光,
所述第2色光和所述第3色光分别是不同波段的色光,
所述第2阵列组和所述第3阵列组相对于所述假想面倾斜,使所述第2阵列组和所述第3阵列组的所述第1区域比所述第2区域靠所述第1方向。
8.根据权利要求7所述的照明光学装置,其特征在于,
所述第1色光和所述第4色光是绿色光,
所述第2色光是红色光,
所述第3色光是蓝色光。
9.根据权利要求8所述的照明光学装置,其特征在于,
所述光源装置具有:
光源部,其射出光源光;
第1偏振分离元件,其使向所述第2方向入射的所述光源光中的、所述光源光的第1偏振成分向所述第2方向透过,使所述光源光的第2偏振成分向与所述第1方向相反的方向反射;
第2偏振分离元件,其相对于所述第1偏振分离元件位于所述第2方向,将向所述第2方向入射的所述光源光的第1偏振成分向与所述第1方向相反的方向反射;
第1反射元件,其相对于所述第1偏振分离元件位于与所述第1方向相反的方向,将入射的所述光源光向所述第1方向反射;
第1相位差元件,其在所述第1方向上位于所述第1偏振分离元件与所述第1反射元件之间,对所述光源光的偏振状态进行转换;
波长转换元件,其相对于所述第2偏振分离元件位于与所述第1方向相反的方向,向所述第1方向射出对向与所述第1方向相反的方向入射的所述光源光的第1偏振成分进行了波长转换后的非偏振的转换光;
作为1/2波长板的第2相位差元件,其相对于所述第2偏振分离元件位于所述第1方向,透过所述第2偏振分离元件后的所述转换光入射到该第2相位差元件;
第1颜色分离元件,其相对于所述第2相位差元件位于所述第1方向,将从所述第2相位差元件入射的所述转换光分离为所述第1色光和所述第2色光;
第2颜色分离元件,其相对于所述第1偏振分离元件位于所述第1方向,将从所述第1偏振分离元件向所述第1方向入射的光分离为所述光源光的第1偏振成分和所述转换光的第2偏振成分;
第3相位差元件,其是位于由所述第2颜色分离元件分离出的所述光源光的第1偏振成分的光路中的1/2波长板,将偏振方向被转换后的所述光源光的第2偏振成分作为所述第3色光射出;以及
第3颜色分离元件,其位于由所述第2颜色分离元件分离出的所述转换光的第2偏振成分的光路中,将入射的所述转换光的第2偏振成分中的与所述第1色光相同波段的色光作为所述第4色光射出,并将其他色光反射,
所述第2偏振分离元件使向所述第1方向入射的所述转换光中的、所述转换光的第1偏振成分向所述第1方向透过而入射到所述第2相位差元件,将所述转换光的第2偏振成分向与所述第2方向相反的方向反射,
所述第1偏振分离元件使向所述第1方向入射的所述光源光的从第2偏振成分转换得到的第1偏振成分向所述第1方向透过而入射到所述第2颜色分离元件,使向与所述第2方向相反的方向入射的所述转换光的第2偏振成分向所述第1方向反射而入射到所述第2颜色分离元件。
10.根据权利要求1所述的照明光学装置,其特征在于,
所述至少一个阵列组以与所述第2方向平行的转动轴以及与所述第3方向平行的转动轴中的至少一个转动轴为中心转动而相对于所述假想面倾斜。
11.根据权利要求1所述的照明光学装置,其特征在于,
所述被照明区域是具有从光入射侧观察时与所述第2方向平行的长边和从光入射侧观察时与所述第3方向平行的短边的长方形状的区域,
所述至少一个阵列组至少以沿着所述第3方向的转动轴为中心转动而相对于所述假想面倾斜。
12.一种投影仪,其特征在于,所述投影仪具有:
权利要求1至11中的任意一项所述的照明光学装置;
光调制装置,其具有对从所述照明光学装置入射的光进行调制的调制区域;以及
投射光学装置,其投射由所述光调制装置调制后的光,
所述调制区域位于所述被照明区域。
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