CN1577049A - 照明装置和投影机 - Google Patents

Abstract

提供一种可以以高的效率供给特定的振动方向的偏振光，且特定的波长范围的光，适用于用液晶型空间光调制装置的单板式投影机的照明装置。包括：光源(101)，棒形积分器(104)，反射型偏振片(106)，以及滤色器(108)，反射部(202a)，靠反射型偏振片(106)反射，使从射出端面S2向棒形积分器(104)再度入射朝入射端面(S1)的方向行进的偏振光向射出端面(S2)的方向反射，反射部(202a)，进而，使从射出端面(S2)的第1位置(P1)射出被滤色器(108)反射向棒形积分器(104)再度入射向入射端面(S1)的方向行进的其他波长范围的光，向射出端面(S2)的方向反射，从射出端面(S2)的与第1位置(P1)不同的第2位置(P2)射出。

Description

照明装置和投影机

技术领域

本发明涉及照明装置和投影机。特别是，涉及用液晶型空间光调制装置的投影机的照明装置。

背景技术

采用顺序色再捕捉方式(以下称为“色再捕捉方式”)单板式的投影机是公知的。色再捕捉方式的投影机，包括供给光的光源部，使来自光源部的光均匀化用的棒形积分器，和设在棒形积分器的射出侧，进行色分离的色轮。色轮把来自光源部的光色分离成例如红色光(以下称为“R光”)、绿色光(以下称为(G光))、蓝色光(以下称为(B光))等三个波长范围的光。色再捕捉方式的投影机的技术，在以下的专利文献1中提出。

【专利文献1】

特开2001-242416号公报

在把来自光源部的光色分离成R光、G光、B光的场合，在色轮上形成仅透射R光的R光透射分色膜，仅透射G光的G光透射分色膜，和仅透射B光的B光透射分色膜。各自的分色膜，分别仅透射特定的波长范围的光，反射其他波长范围的光。被分色膜所反射的光朝与到达分色膜为止相反的方向行进，再次入射于棒形积分器。在棒形积分器的光源部侧的端面上，形成反射面。因此，被分色膜所反射的光被棒形积分器的反射面所反射，再次朝色轮的方向行进。再次朝色轮的方向行进的光，在与初次入射色轮的光路不同的光路上行进。因此，再次入射色轮的光，入射于与初次入射于色轮的位置不同的位置。因此，再次朝色轮的方向行进的光当中某些分量的光可以透射色轮。重复这种顺序，可以提高光利用率。

但是，现有技术的色再捕捉方式的投影机的空间光调制装置，对应于色轮的高速旋转，有必要高速地驱动。例如，色轮螺旋形地形成R光透射分色膜、G光透射分色膜和B光透射分色膜而旋转。在投影机进行的图像显示中，关于各色光需要60Hz左右的驱动速度。因此，在用R光、G光、B光等三色的场合，有必要在一帧中以180Hz(＝60Hz×3)左右的速度驱动空间光调制装置。因此，用进行高速的驱动困难的空间光调制装置，例如液晶型空间光调制装置的单板式的投影机，采用用色轮的色再捕捉方式是困难的。因此，在用液晶型空间光调制装置的场合，存在着作为单板式，而且，提高光利用率困难这样的问题。此外，液晶型空间光调制装置，为了提高光的利用效率，控制偏振光的透射率，或反射率。因此，在作为空间光调制装置用液晶型空间光调制装置的场合，其照明装置，有必要效率高地供给特定的振动方向的偏振光。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而作成的，目的在于提供一种可以效率高地供给特定的振动方向的偏振光，且特定的波长范围的光，适合于用液晶型空间光调制装置的单板式投影机的照明装置，和用该照明装置的投影机。

为了解决上述课题，实现目的，如果用第1项本发明，则提供一种照明装置，其特征在于，包括：供给光的光源，使来自前述光源的光的强度分布大致均匀化的棒形积分器，设在前述棒形积分器的射出侧，使特定的振动方向的偏振光透射，使与前述特定的振动方向不同的其他振动方向的偏振光反射的反射型偏振片，以及使透射前述反射型偏振片的光当中，特定的波长范围的光透射，使与前述特定的波长范围不同的其他波长范围的光反射的滤色器，其中前述棒形积分器，进而，包括前述光源侧的入射端面，使来自前述光源的光入射的在前述入射端面上所形成的开口部，在前述开口部的周边所形成的反射部，和前述反射型偏振片侧的射出端面，前述反射部，靠前述反射型偏振片反射，使从前述射出端面向前述棒形积分器再度入射朝前述入射端面的方向行进的偏振光向前述射出端面的方向反射，前述反射部，进而，使从前述射出端面的第1位置射出被前述滤色器反射向前述棒形积分器再度入射向前述入射端面的方向行进的前述其他波长范围的光，向前述射出端面的方向反射，从前述射出端面的与前述第1位置不同的第2位置射出。

在第1项本发明中，射出棒形积分器的光当中，特定的振动方向的偏振光射出反射型偏振片。与此相反，其他振动方向的光被反射型偏振片反射，从射出端面向棒形积分器再次入射。向棒形积分器再次入射的光，例如，在由玻璃构成的棒形积分器的场合，一边被与空气的界面反复全反射，一边朝入射端面的方向行进。再入射的光，在棒形积分器内反复反射，或者从开口部射出经由光源后再次入射于棒形积分器等，借此经过复杂的光路，成为椭圆偏振。成为椭圆偏振的光被入射端面的反射部朝射出端面的方向反射。被反射部反射的椭圆偏振光从射出端面射出。而且，反射型偏振片透射椭圆偏振光当中的，特定的振动方向的偏振光，反射其他振动方向的偏振光。因而，被反射型偏振片所反射的其他振动方向的偏振光，反复再次全反射在上述光路上行进。借此，在偏振光在入射端面的反射部与反射型偏振片之间的光路上再循环的过程中，可以靠反射型偏振片相继取出特定的振动方向的偏振光。结果，可以以高的利用效率得到特定的振动方向的偏振光。进而最好是，在棒形积分器的内部设置λ/4相位板。λ/4相位板把被反射型偏振片所反射的，例如直线偏振光变换成圆偏振光。被λ/4相位板所变换的圆偏振光，每当全反射或反射时相位移动π借此偏振方向旋转的方向变化。然后，再次透射λ/4相位板后，变换成特定的振动方向的直线偏振光透射反射型偏振片。与此相反，再次透射λ/4相位板后，变换成其他振动方向的直线偏振光被反射型偏振片所反射，重复上述再循环。这样一来，通过在棒形积分器内以圆偏振光状态被反射，可以效率更高地取出想要的直线偏振光分量。

此外，从棒形积分器的射出端面的第1位置射出，透射反射型偏振片的偏振光，入射于滤色器。滤色器使特定的波长范围的光透射，使其他波长范围的光反射。也就是说，滤色器透射透射反射型偏振片的特定的振动方向的偏振光当中，进而特定的波长范围的光。与此相反，被滤色器所反射的其他波长范围的光，透射反射型偏振片，从棒形积分器的射出端面再次入射。然后，如上所述，入射端面的反射部把在棒形积分器内反复全反射而朝入射端面的方向行进的其他波长范围的光朝射出端面的方向反射。被反射部所反射的其他波长范围的光从射出端面的与第1位置不同的第2位置射出。这样一来，透射反射型相位板的特定的振动方向的偏振光当中其他波长范围的光，从射出端面的与第1位置不同的第2位置射出。借此，第2次入射于滤色器的其他波长范围的光，入射于与第1次入射于滤色器的位置不同的滤色器的位置。因此，在由例如分别透射R光、G光、B光的三个滤色器来构成滤色器的场合，第1次入射于滤色器而被反射的光，第2次入射于滤色器的与第1次不同的位置。因此，在第2次入射的位置上有时可以透射滤色器。此外，第2次入射于滤色器，进而被反射的光，再次重复全反射而沿上述光路行进。借此，在光沿入射端面的反射部与滤色器之间的光路再循环的过程中，可以被滤色器相继取出特定的波长范围的光。结果，可以以高的利用效率得到特定的波长范围的光。这样一来，如果用上述构成，则可以以高的效率得到特定的振动方向，且特定的波长范围的光。

此外，作为第1项本发明的最佳形态，最好是在前述反射型偏振片与前述滤色器之间的光路内还有透镜系统，前述透镜系统，把前述棒形积分器的前述射出端面与前述滤色器设成共轭关系，而且，靠从前述棒形积分器的前述射出端面射出的光远心地照明前述滤色器。

为了使光在棒形积分器的入射端面的反射部与滤色器之间效率高地往复，有必要使被滤色器所反射的光效率高地向棒形积分器的射出端面入射。本形态的透镜系统，把棒形积分器的射出端面与滤色器设成共轭关系。因而，棒形积分器的射出端面与滤色器处于物像关系。因此，从棒形积分器的射出端面的特定的位置射出并被滤色器所反射的其他的波长范围的光返回射出端面的该特定的位置。借此，可以避免被滤色器所反射的光朝不能向例如射出端面的射出端面入射的方向行进。因而，可以得到高的光的利用效率。此外，透镜系统还有远心地照明滤色器的功能。例如，有时与本形态的照明装置组合使用液晶型空间光调制装置。液晶型空间光调制装置可以根据图像信号调制入射光的角度范围在液晶的特性上受限制。如果远心地照明滤色器，相对滤色器大致平行配置的液晶型空间光调制装置也被远心地照明。如远心地照明液晶型空间光调制装置，则对其调制面主光线大致垂直地入射。液晶型空间光调制装置可以最有效地调制对其调制面大致垂直地入射的光。因此，如果把本形态的照明装置运用于液晶型空间光调制装置，则可以效率高地利用光。

此外如果用第1项本发明的最佳形态，则最好是前述棒形积分器是具有前述入射端面的面积小于前述射出端面的面积的锥度的圆锥形状。

在光在具有入射端面的面积小于射出端面的面积的锥度的圆锥状的棒形积分器内往复的场合，来自射出端面的光，成为与棒形积分器的中心轴的所成角度小的方向，也就是对大致平行于中心轴的方向地射出。因此，在把滤色器对棒形积分器的中心轴大致垂直地配置的场合，从棒形积分器射出的光大致平行于光轴AX，也就是以远心的状态入射于滤色器。借此，可以避免被滤色器所反射的光朝例如不能入射于棒形积分器的射出端面的方向行进。因而，可以得到高的光的利用效率。此外，如果把本形态的照明装置运用于液晶型空间光调制装置，则因为可以远心地照明故可以效率高地利用光。

进而，如果用第2项本发明，则可以提供一种照明装置，其特征在于，包括：供给光的光源，使来自前述光源的光的强度分布大致均匀化的棒形积分器，设在前述棒形积分器的射出侧，把来自前述光源的光变换成特定的振动方向的偏振光射出的偏振变换元件，以及使从前述偏振变换元件射出的光当中，特定的波长范围的光透射，使与前述特定的波长范围不同的其他波长范围的光反射的滤色器，其中前述棒形积分器，进而，包括前述光源侧的入射端面，使来自前述光源的光入射的在前述入射端面上所形成的开口部，在前述开口部的周边所形成的反射部，和前述偏振变换元件侧的射出端面，前述反射部，进而，使从前述射出端面的第1位置射出被前述滤色器反射向前述棒形积分器再度入射向前述入射端面的方向行进的前述其他波长范围的光，向前述射出端面的方向反射，从前述射出端面的与前述第1位置不同的第2位置射出。

在第2项本发明中，偏振变换元件把来自光源的光变换成特定的振动方向的偏振光射出。然后，特定的振动方向的偏振光向滤色器入射。然后，与上述第1项发明的场合同样，在光沿入射端面的反射部与滤色器之间的光路再循环的过程中，可以靠滤色器相继取出特定的波长范围的光。结果可以以高的利用效率得到特定的波长范围的光。这样一来，在第2项发明中，可以以高的效率得到特定的振动方向，且特定的波长范围的光。

此外，作为第2项本发明的最佳形态，最好是前述偏振变换元件，包括：把大致顶点位置朝向前述光源的方向，断面大致三角形形状的偏振分离部，在前述偏振分离部的对着前述光源的斜面上所形成的偏振分离膜，以及大致平行于前述偏振分离膜而形成的反射面，前述偏振分离膜设成对来自前述光源的入射光的中心轴成规定的角度，前述偏振分离膜，使来自前述光源的光当中，具有第1振动方向的偏振光透射，使大致正交于前述第1振动方向的第2振动方向的偏振光反射，前述反射面使被前述偏振分离膜所反射的前述第2振动方向的偏振光，向与前述第1振动方向的偏振光大致同一的方向反射，进而，在来自前述反射面的前述第2振动方向的偏振光的光路内，设置使前述第2振动方向的偏振光变换成前述第1振动方向的偏振光的相位板。

在本形态中，偏振分离部大致顶点位置朝向光源方向，断面具有大致三角形形状。而且，偏振分离膜在偏振分离部的对着光源的斜面上形成。因此，偏振分离膜使来自光源的光当中，第1振动方向的偏振光透射，且使第2振动方向的光朝对斜面大致对着的第2方向反射。而且，被斜面向两个方向反射的第2振动方向的偏振光，被反射面进一步，朝与透射偏振分离膜的第1振动方向的光的行进方向大致同一的方向反射。被反射面所反射的两个第2振动方向的偏振光，分别靠相位板变换成第1振动方向的偏振光。借此，在偏振变换元件的射出端面处，可以使透射偏振分离膜的第1振动方向的偏振光的位置，与被偏振分离膜所反射后从第2振动方向变换成第1振动方向的偏振光的位置接近。进而，靠偏振分离膜朝大致对着的两个方向反射第2振动方向的光。因此，可以使从第2振动方向变换成第1振动方向的光，从对第1振动方向的光大致对称的位置射出。因而，被滤色器所反射的光，再次透射偏振变换元件之际，入射光的光轴不向不同的方向移动(变位)。因此，可以使光效率高地在入射端面的反射部与滤色器之间的光路中再循环。

此外，作为第2项本发明的最佳形态，最好是前述偏振分离膜，还有对前述入射光的前述中心轴大致垂直的入射端面，前述偏振分离膜与前述入射端面成大致45°的角度，来自前述光源的前述入射光的前述中心轴，与从前述偏振变换元件射出的射出光的中心轴大致一致。

在本形态中，偏振分离膜还有对入射光的中心轴大致垂直的入射端面，偏振分离膜与入射端面成大致45°的角度。因此，偏振变换元件使取齐于第1振动方向的光大致平行地射出。借此，可以远心地照明滤色器。此外，来自光源的入射光的中心轴，与从偏振变换元件所射出的光的中心轴大致一致。因此，被滤色器所反射的光，再次透射偏振变换元件之际，不使光轴朝不同的方向移动(变位)。因而，可以得到高的光的利用效率。这样一来，如果把本形态的照明装置运用于液晶型空间光调制装置，则因为可以远心地照明故可以效率高地利用光。

此外，作为第1、第2项本发明的最佳形态，最好是前述滤色器所透射的前述特定的波长范围的光，至少是红色光、绿色光和蓝色光。因为透射滤色器的特定的波长范围的光至少是R光、G光、B光，故可以以高的光利用效率进行明亮的彩色照明。

进而，如果用第3项本发明，则可以提供一种投影机，其特征在于，包括：上述的照明装置，设在对应于前述滤色器的位置上，根据图像信号调制入射光而射出的液晶型空间光调制装置，以及投影由前述液晶型空间光调制装置所调制的光的投影透镜。本投影机，因为用上述照明装置，故可以以高的光利用效率得到明亮的图像。进而如果用本发明，则即使用难以进行高速且复杂的驱动的其他空间光调制装置，也可以把投影机设成单板式，而且可以提高光利用效率。

附图说明

图1是根据本发明的第1实施形态的投影机的概略构成图。

图2是说明用来供给特定的振动方向的偏振光的构成的图。

图3是说明用来供给特定的波长范围的光的构成的图。

图4是说明聚光透镜的功能的图。

图5是滤色器的构成例的图。

图6是根据本发明的第2实施形态的投影机的概略构成图。

图7是根据本发明的第3实施形态的投影机的概略构成图。

图8是偏振变换元件的概略构成图。

图9是说明偏振变换元件的作用的图。

图10是说明历来的偏振变换元件的作用的图。

标号的说明

100投影机，101光源，102发光管，103反射镜，104棒形积分器，105相位板，106反射型偏振片，107聚光透镜，108滤色器，110照明装置，120液晶型空间光调制装置，130投影透镜，140屏幕，202a、202b反射镜，204开口部，600投影机，604棒形积分器，610照明装置，700投影机，702偏振变换元件，710照明装置，801偏振分离部，803相位板，805反射面，806偏振分离膜，1002偏振变换元件，1003相位板，1005反射面，1006偏振分离膜，AX光轴，S1入射端面，S2射出端面，r1、r2、r3位置，L1、L2、L3、L4、L5、L6、L7光，P1第1位置，P2第2位置，R、G、B、W区域，M焦点，f1、f2焦点位置，LG1第1透镜组，LG2第2透镜组，S3入射端面，S4射出端面，AXin入射光的中心轴，AXout射出光的中心轴，S5入射端面，S6射出端面，Lin入射光，Lout射出光

具体实施方式

以下参照附图详细地说明本发明的实施形态。

(第1实施形态)

图1示出根据本发明的第1实施形态的投影机的概略结构。投影机100，包括照明装置110，液晶型空间光调制装置120，和投影透镜130。投影机100的照明装置110靠棒形积分器104与反射型偏振片106可以以高的效率供给特定的振动方向的偏振光。此外，照明装置110靠棒形积分器104，聚光透镜107，与滤色器108可以以高的效率提供特定的波长范围的光。

照明装置110的光源101，由供给光的发光管102，与椭圆形状的反射器103来构成。作为发光管102可以用例如超高压水银灯。来自发光管102的光，直接，或者被反光镜103反射后，朝棒形积分器104的方向行进。在棒形积分器104的入射端面S1上，形成用来使来自光源101的光入射于棒形积分器104内的开口部204。在棒形积分器104的入射端面S1上设有开口部204。此时，通过使被反射器103反射的光聚光于棒形积分器104的开口部204，可以效率高地利用从光源101所供给的光。再者，光源101，只要是效率高地把光供给到开口部204，不限于由发光管102与反射器103组成的构成。

图2(a)示出包括光轴AX的断面上的棒形积分器104的概略构成。图2(b)示出从入射端面S1侧看棒形积分器104的构成。棒形积分器104使来自光源101的光的强度分布均匀化。而且，棒形积分器104成为断面大致方形的中空结构，有光源101侧的入射端面S1，与反射型偏振片106侧的射出端面S2。在开口部204的周边的，棒形积分器104的内侧的面上，形成作为反射部的反射镜202a。反射镜202a，可以通过例如蒸镀铝、银等金属来形成。进而，在棒形积分器104的内周面上也形成反射镜202b。在棒形积分器104的射出端面S2附近设有λ/4相位板105。关于λ/4相位板105的功能，下文述及。从棒形积分器104的射出端面S2所射出的光，入射于设在棒形积分器104的射出侧的反射型偏振片106。反射型偏振片106使特定的振动方向的偏振光，例如p偏振光透射，使与特定的振动方向不同的其他的振动方向的偏振光，例如s偏振光反射。透射反射型偏振片106的光，透射聚光透镜107后，入射于滤色器108。

图5示出滤色器108的构成例。在图5中，滤色器108的区域R、区域G、区域B分别是透射作为特定的波长范围的光的R光、G光、B光的区域。例如，在滤色器108上，可以用R光透射分色膜，G光透射分色膜，B光透射分色膜。区域R仅使作为特定的波长范围的光R光透射，使作为其他的波长范围的光的G光与B光反射。透射区域R的R光，朝液晶型空间光调制装置120的方向行进。被区域R所反射的G光、B光返回到棒形积分器104的方向。区域G使G光透射，使R光与B光反射。区域B使B光透射，使R光与G光反射。这样一来，滤色器108，使特定的波长范围的光透射，使与特定的波长范围的光不同的其他的波长范围的光反射。借此，滤色器108把来自光源101的光色分离。通过使滤色器108所透射的特定的波长范围的光为R光、G光、B光，可以进行彩色照明。再者，图5中所示的滤色器108的区域W，是使来自聚光透镜107的光原封不动透射的区域。例如，在区域W上，可以用无色的透明膜等。

如果设置区域W，则靠透射区域W的光，可以得到明亮的投影像。液晶型空间光调制装置120以滤色器108的区域R、区域G、区域B、区域W为一组，形成像素。再者，滤色器108也可以不设置区域W而由区域R、区域G、区域B构成。此外，滤色器108的各区域的配置，不限于图示者。回到图1，来自滤色器108的光，入射于液晶型空间光调制装置120。液晶型空间光调制装置120，根据图像信号调制入射光，朝投影透镜130的方向射出。投影透镜130把被液晶型空间光调制装置120所调制的光投影到屏幕140。

接下来，用图2，就作为本发明的特征性部分的，用来供给特定的振动方向的偏振光的构成进行说明。从光源101所供给，从开口部204入射到棒形积分器104的内部的光，被棒形积分器104的内部的反射镜202b所反射。然后，透射λ/4相位板105，从棒形积分器104的射出面S2射出的光L1，入射于反射型偏振片106。反射型偏振片106，使作为特定的振动方向的偏振光，例如p偏振光透射。与此相反，作为其他的振动方向的偏振光，例如s偏振光，被反射型偏振片106所反射，朝与直到入射于反射型偏振片106前相反的方向行进(光L2)。然后，光L2从射出端面S2入射于棒形积分器104。

从射出端面S2入射于棒形积分器104的光L2，再次透射λ/4相位板105。这里，作为s偏振光的光L2，变换成圆偏振(例如，左旋)。再入射于棒形积分器104的光L2，一边被反射镜202b重复反射，一边朝入射端面S1的方向行进。

再入射于棒形积分器104的光L2，在反射镜202b上的位置r1处最初被反射。此时，圆偏振光通过反射而偏振面旋转，成为偏振光的旋转方向朝相反方向变化的圆偏振(右旋)。接着，圆偏振光通过在开口部204附近的反射镜202a上的位置r2处被反射，再次成为左旋的圆偏振光。光L2，通过被反射镜202a所反射，再次朝射出端面S2的方向行进。在射出端面S2的方向行进的左旋的圆偏振光，在反射镜202b上的位置r3处被反射，再次成为右旋的圆偏振光。成为右旋的圆偏振朝射出端面S2的方向行进的光，入射于λ/4相位板105，变换成作为直线偏振的p偏振光。被λ/4相位板105变换成p偏振光的光，朝反射型偏振片106的方向行进，透射反射型偏振片106(光L3)。

到此为止的就光的反射的说明，针对关于被反射型偏振片106所反射的光当中的一部分的光的行为。实际上，被反射型偏振片106所反射的直线偏振光的大部分在棒形积分器104与反射型偏振片106之间复杂地重复反射。此外，被反射型偏振片106所反射的直线偏振光的一部分朝入射端面的方向行进从开口部204射出后，被光源101所反射再次入射于棒形积分器104。因此，本发明者验证确认即使未设置λ/4相位板105，被反射型偏振片106所反射在棒形积分器104内行进的直线偏振光也成为椭圆偏振光。因此，没有必要一定设置λ/4相位板105。但是，通过设置λ/4相位板105可以可靠地把直线偏振光变换成圆偏振光，可以以高的利用效率得到特定的振动方向的偏振光。

借此，偏振光在入射端面S1的反射镜202与反射型偏振片106之间的光路上再循环。在该循环过程中，靠反射型偏振片106可以相继取出特定的振动方向的偏振光。结果，可以以高的利用效率得到特定的振动方向的偏振光。再者，棒形积分器104，也可以不如上所述制成在内周面上设置反射镜202b的中空结构，而是用光学上透明的构件，例如内部全都用玻璃构件构成的方柱形状。在用玻璃构成棒形积分器104的场合，入射于棒形积分器104的光一边被玻璃构件与空气的界面重复全反射一边在棒形积分器104内行进。在该场合，在玻璃构件的入射端面S1上，粘结设置作为反射部的反射镜202a。从射出端面S2朝入射端面S1的方向行进的光，与中空结构的用反射镜202b的场合同样，通过被反射镜202a所反射，再次朝射出端面S2的方向行进。此外，不限于λ/4相位板105设在射出端面S2附近的构成。只要是能够靠反射镜202a、202b反射变换成圆偏振光的光的构成，也可以取为例如把λ/4相位板105配置在棒形积分器104的大致中央部分，或入射端面S1附近的构成。

接下来，就在本实施形态中，用来效率高地供给特定的波长范围的光的构成进行说明。从反射型偏振片106所射出的作为特定的振动方向的偏振光的p偏振光，透射聚光透镜107。而且，聚光透镜107具有使来自反射型偏振片106的光的主光线对光轴AX大致平行的功能。借此，滤色器108可以远心地照明。液晶型空间光调制装置120可以根据图像信号调制入射光的入射光的角度范围在液晶的特性上受限制。具体地说，液晶型空间光调制装置120可以效率最高地调制对其调制面大致垂直地入射的光。这里，滤色器108靠聚光透镜107远心地照明。因此，对滤色器108大致平行地配置的液晶型空间光调制装置120也被远心地照明。如果液晶型空间光调制装置120被远心地照明，则主光线对其调制面大致垂直地入射。结果，液晶型空间光调制装置120可以效率高地调制光。

如上所述，滤色器108，使特定的波长范围的光透射，使与特定的波长范围的光不同的其他的波长范围的光反射。通过使被滤色器108所反射的光再次朝滤色器108的方向行进，使之透射滤色器108，可以效率高地把特定的波长范围的光供给到液晶型空间光调制装置120。图3示出用来把特定的波长范围的光供给到液晶型空间光调制装置120的，棒形积分器104与滤色器108的构成。为了简单地进行说明，在图3中，省略了反射型偏振片106与滤色器108之间的聚光透镜107。

关于用来效率高地利用特定的波长范围的光的聚光透镜107的功能，下文用图4述及。此外，在图3中，滤色器108的记为R、G、B的各自的部分，表示用图5说明的区域R、区域G、区域B。为了简洁地进行说明，图3中所示的滤色器108，表示与图5中所示的构成不同的构成。

从棒形积分器104的开口部204入射的光，被棒形积分器104内的反射镜202b所反射，在透射λ/4相位板105后从射出端面S2的第1位置P1射出(光L4)。从第1位置P1射出的光L4入射于反射型偏振片106。反射型偏振片106，如上所述，使特定的振动方向的偏振光，例如，p偏振光透射。透射反射型偏振片106的p偏振光，入射于滤色器108。滤色器108，进一步使p偏振光当中特定的波长范围的光透射。此外，滤色器108，使特定的波长范围以外的光反射。例如，如图3中所示，光L4入射于滤色器108上的区域B。滤光镜108，使作为特定的波长范围的光的B光透射，使作为特定的波长范围以外的光的R光与G光反射。透射滤色器108的B光，被液晶型空间光调制装置120所调制。

被滤色器108所反射的R光与G光(光L5)朝与直到入射于滤色器108前相反的方向行进，透射反射型偏振片106。然后，光L5从射出端面S2再次入射于棒形积分器104。入射于棒形积分器104的光L5，一边被反射镜202b反射一边朝入射端面S1的方向行进，被反射镜202a朝射出端面S2的方向反射。被反射镜202a所反射后，进而一边被反射镜202b反射一边朝射出端面S2的方向行进的光L6，从射出端面S2的与第1位置P1不同的第2位置P2射出。光L6，与光L4同样，透射反射型偏振片106后，入射于滤色器108。这里，光L6从与光L4射出的第1位置P1不同的第2位置P2射出。因此，光L6在滤色器108上，入射于与光L4入射的位置不同的位置。例如，光L6，如图3中所示，从第2位置P2射出透射反射型偏振片106后，入射于滤色器108上的区域G。如上所述，光L4入射于区域B。因此，光L6入射于与光L4入射的位置不同的位置。光L6，因为是R光与G光，所以作为特定的波长范围的光的G光透射滤色器108。此外，作为特定的波长范围以外的光的R光，被滤色器108所反射，再次朝棒形积分器104的方向行进(光L7)。

这样一来，最初入射于滤色器108而被反射的光，在其后再次入射于滤色器108时，入射于与最初入射的位置不同的位置。因此，再次入射于滤色器108的光有时可以透射滤色器108。此外，再次入射于滤色器108，进而被反射的光，在棒形积分器104内重复反射在上述光路上行进。借此，在光在入射端面S1的反射镜202a与滤色器108之间的光路上再循环的过程中，可以靠滤色器108相继取出特定的波长范围的光。结果，可以以高的利用效率得到特定的波长范围的光。

接下来，用图4就聚光透镜107的功能进行说明。图1中所示的聚光透镜107，从光源101侧依次，由双凸透镜、双凹透镜、双凸透镜等三个透镜来构成。与此相对照，图4中所示的聚光透镜107，为方便起见，分成第1透镜组LG1，和第2透镜组LG2，说明其功能。聚光透镜107的第2透镜组LG2，从第2透镜组LG2射出的光的主光线对光轴AX成为大致平行地，远心地照明滤色器108。进而，为了以高的利用效率得到特定的波长范围的光，有必要使光效率高地在棒形积分器104的入射端面S1的反射镜202a(参照图3)，与滤色器108之间往复，故聚光透镜107还兼用使被滤色器108所反射的光效率高地入射于棒形积分器104的射出端面S2的功能。

如图4中所示，通过设置聚光透镜107，棒形积分器104的射出端面S2，与滤色器108的入射面处于共轭关系。从棒形积分器104的射出端面S2的一点射出的光，透射聚光透镜107，成像于滤色器108的入射面的一点。因为棒形积分器104的射出端面S2，与滤色器108的入射面为共轭关系，所以可以使被滤色器108所反射的光必定从棒形积分器104的射出端面S2入射于棒形积分器104。这样一来，从棒形积分器104的射出端面S2的特定的位置射出，被滤色器108所反射的光再次回到射出端面S2的该特定的位置。借此，可以避免被滤色器108所反射的光，例如朝不能向棒形积分器104的射出端面S2入射的方向行进。因而，可以得到高的利用效率。

此外，聚光透镜107设置成第1透镜组LG1的焦点与第2透镜组LG2的焦点为同一位置M。为此，第1透镜组LG1与第2透镜组LG2配置于使第1透镜组LG1的焦点位置f1与第2透镜组LG2的焦点位置f2一致的距离间隔。借此，远心地照明滤色器108，而且，可以得到高的光利用效率。

本发明的投影机100靠棒形积分器104与反射型偏振片106，可以效率高地利用特定的振动方向的光。此外，靠棒形积分器104与滤色器108，可以效率高地利用特定的波长范围的光，收到得到明亮的图像这样的效果。此外，通过设置聚光透镜107，远心地照明滤色器108，而且，收到可以效率高地利用被滤色器108所反射的光这样的效果。进而如果用本实施形态的构成，则即使用难以进行高速的驱动的其他的空间光调制装置，也可以把投影机100制成单板式，而且，可以提高光利用效率。

(第2实施形态)

图6示出根据本发明的第2实施形态的投影机600的概略构成。对与上述第1实施形态同一的部分赋予同一的标号，省略重复的说明。本实施形态的投影机600特征在于照明装置610的棒形积分器604。棒形积分器604由具有入射端面S3的面积小于射出端面S4的面积的锥度的圆锥形状组成。透射λ/4相位板105从棒形积分器604的射出端面S4射出的光，入射于反射型偏振片106。特定的振动方向的光透射反射型偏振片106，入射于滤色器108。被滤色器108所反射的特定的波长范围以外的光，从射出端面S4再次入射于棒形积分器604。

从射出端面S4入射的光，在棒形积分器604内重复反射。棒形积分器604是具有入射端面S3的面积小于射出端面S4的面积的锥度的圆锥形状。因此，从射出端面S4所射出的光，沿对棒形积分器604的中心轴的夹角小的方向，也就是大致平行于中心轴的方向射出。如果使棒形积分器604的中心轴大致平行于光轴AX，则从棒形积分器604射出的光，成为主光线大致平行于光轴AX地入射于滤色器108。因而，可以远心地照明滤色器108。此外，可以避免被滤色器108所反射的光，例如，沿不能向棒形积分器604的射出端面S4的方向行进。借此，收到可以效率高地利用特定的波长范围的光这样的效果。

本发明的棒形积分器604，通过调整对棒形积分器604的中心轴的锥度的角度，可以效率高地利用特定的波长范围的光。此外，不把棒形积分器604的射出端面S4与滤色器108的入射面设成共轭关系，可以效率高地使被滤色器108所反射的光再循环。因此，本实施形态的投影机600的照明装置610，与第1实施形态的投影机100的照明装置110不同，没有必要设置聚光透镜107。再者，棒形积分器604的形状，虽然取为具有锥度的圆锥形状，但是不限于此。只要是可以使被滤色器108所反射的光效率高地入射于棒形积分器604的形状，例如，也可以是具有锥度的棱锥形状。

(第3实施形态)

图7示出根据本发明的第3实施形态的投影机700的概略构成。对与上述第1实施形态同一的部分赋予同一的标号，省略重复的说明。本实施形态的投影机700，特征在于在照明装置710内设有偏振变换元件702。如图7中所示，偏振变换元件702设在棒形积分器104的射出侧，聚光透镜107的双凹透镜与双凸透镜之间。偏振变换元件702把来自光源101的光变换成特定的振动方向的偏振光，例如p偏振光射出。

被偏振变换元件702变换成p偏振光的光，与上述实施形态同样，入射于滤色器108。被滤色器108所反射的特定的波长范围以外的光，透射偏振变换元件702朝棒形积分器104的方向行进。如图8中所示，偏振变换元件702具有对入射光的中心轴AXin大致垂直的入射端面S5。靠从聚光透镜107到偏振变换元件702的透镜，棒形积分器104的入射端面S1与偏振变换元件702的入射端面S5处于共轭关系。进而，靠聚光透镜107，棒形积分器104的射出端面S2与滤色器108处于共轭关系。

图8示出偏振变换元件702的断面构成。在偏振变换元件702上设有偏振分离部801，反射面805和相位板803。偏振分离部801断面为大致三角形形状，把大致顶点位置朝向光源101(参照图7)的方向设置。此外，偏振分离部801是成为大致三角形状的面在对着光源101的斜面上，形成偏振分离膜806。偏振分离膜806设定成对来自光源101的入射光的中心轴AXin成规定的角度。偏振分离膜806设置成对入射端面S5成大致45°的角度。反射面805大致平行于偏振分离膜806地形成。相位板803粘接于偏振变换元件702的射出端面S6上的，偏振分离部801彼此之间的区域。

用图9，说明偏振变换元件702把入射光变换成特定的振动方向的偏振光的作用。偏振分离膜806使入射于偏振分离膜806的光当中的第1振动方向的偏振光，例如p偏振光透射。透射偏振分离膜806的p偏振光，原封不动地从偏振变换元件702的射出端面S6射出。此外，偏振分离膜806使入射于偏振分离膜806的光当中与第1振动方向大致正交的第2振动方向的偏振光，例如s偏振光反射。偏振分离膜806沿对应于偏振分离部801的斜面的方向的两个方向使s偏振光反射。这样一来，偏振分离膜806分离p偏振光与s偏振光。

被偏振分离膜806向两个方向反射的s偏振光，在对着偏振分离膜806的位置上，入射于大致平行于偏振分离膜806形成的反射面805。入射于反射面805的s偏振光，朝射出端面S6的方向反射，沿与透射偏振分离膜806的p偏振光的行进方向大致同一的方向行进。而且，朝射出端面S6的方向行进的s偏振光，入射于设在射出端面S6上的相位板803。入射于相位板803的s偏振光，变换成作为第1振动方向的偏振光的p偏振光，与透射偏振分离膜806的p偏振光同样地，从偏振变换元件702射出。这样一来，偏振变换元件702把入射光变换成p偏振光。

这里，与本实施形态的偏振变换元件702相比较，用图10，就历来的偏振变换元件1002引起的偏振光的变换进行说明。偏振变换元件1002的偏振分离膜1006与反射面1005全都设置成对入射光的中心轴AXin成规定的角度。入射于偏振分离膜1006的光当中，p偏振光原封不动地透射，s偏振光朝反射面1005的方向反射。而且，被反射面1005所反射的s偏振光，被相位板1003变换成p偏振光射出。偏振变换元件1002，关于哪个偏振分离膜1006都是，使被偏振分离膜1006反射的s偏振光朝同一方向行进后，被反射面1005反射。因此，s偏振光被相位板1003变换成p偏振光后，从对透射偏振分离膜1006的p偏振光仅向一个方向移动(变位)的位置射出。因而，偏振变换元件1002使射出光的中心轴AXout对入射光的中心轴AXin移动。如果射出光的中心轴AXout对入射光的中心轴AXin移动，则每当光在棒形积分器104的入射端面S1与滤色器108之间往复光的中心轴就移动。如果光的中心轴移动，则在棒形积分器104的射出端面S2或滤色器108处未被取入的光增加，效率高地利用光变得困难。

回到图9，就偏振变换元件702的特征进行说明。去往偏振变换元件702的入射光的中心轴AXin，与来自偏振变换元件702的射出光的中心轴AXout大致同一，是偏振变换元件702的特征。通过在偏振分离部801的斜面上设置偏振分离膜806，使被偏振分离膜806所反射的s偏振光沿两个方向行进。此外，靠反射面805，使沿两个方向行进的s偏振光入射于相位板803。借此，在射出端面S6处，可以使使透射偏振分离膜806的p偏振光射出的位置，与使被相位板803从s偏振光变换的p偏振光射出的位置更加接近。进而，如图9中所示，被偏振分离膜806所反射并沿两个方向行进的s偏振光，分别被相位板803变换成P偏振光后，可以从对透射偏振分离膜806的p偏振光大致对称的位置射出。借此，偏振变换元件702可以使入射光的中心轴AXin与射出光的中心轴AXout大致同一。

通过使入射光的中心轴AXin与射出光的中心轴AXout大致同一，可以效率高地利用被滤色器108(参照图7)所反射的光。通过使入射光的中心轴AXin与射出光的中心轴AXout大致同一，即使光几次透射偏振变换元件702，入射光的光轴也不向不同的方向移动。借此，收到可以以高的效率得到特定的波长范围的光这样的效果。此外，如果偏振分离膜806与入射端面S5成大致45°的角度，则通过大致平行于偏振分离膜806地设置反射面805，偏振变换元件702大致平行地射出在第1振动方向上取齐的光。借此，可以远心地照明滤色器108，可以收到以高的效率利用光这样的效果。

再者，虽然在本实施形态中，如图7中所示，把偏振变换元件702配置于聚光透镜107的双凹透镜与双凸透镜之间，但是偏振变换元件702的配置位置不限于此。只要是能够效率高地利用来自光源101的光，可以适当地变更偏振变换元件702的配置位置而构成照明装置710。进而，虽然本发明的投影机100取为通过使光透射液晶型空间光调制装置120来显示图像的构成，但是也可以取为通过靠液晶型空间光调制装置120反射光来显示图像的构成。

Claims (8)

1.一种照明装置，其特征在于，包括：

供给光的光源，

使来自前述光源的光的强度分布基本均匀化的棒形积分器，

设在前述棒形积分器的射出侧，使特定的振动方向的偏振光透射，使与前述特定的振动方向不同的其他振动方向的偏振光反射的反射型偏振片，以及

使透射前述反射型偏振片的光当中，特定的波长范围的光透射，使与前述特定的波长范围不同的其他波长范围的光反射的滤色器，

前述棒形积分器，进而，包括前述光源侧的入射端面，使来自前述光源的光入射的在前述入射端面上所形成的开口部，在前述开口部的周边所形成的反射部，和前述反射型偏振片侧的射出端面，

前述反射部，以前述反射型偏振片反射，使从前述射出端面向前述棒形积分器再度入射朝前述入射端面的方向行进的偏振光向前述射出端面的方向反射，

前述反射部，进而，使从前述射出端面的第1位置射出被前述滤色器反射向前述棒形积分器再度入射向前述入射端面的方向行进的前述其他波长范围的光，向前述射出端面的方向反射，从前述射出端面的与前述第1位置不同的第2位置射出。

2.如权利要求1中所述的照明装置，其特征在于，在前述反射型偏振片与前述滤色器之间的光路内还有透镜系统，

前述透镜系统，把前述棒形积分器的前述射出端面与前述滤色器设成共轭关系，而且，通过从前述棒形积分器的前述射出端面射出的光远心地照明前述滤色器。

3.如权利要求1中所述的照明装置，其特征在于，前述棒形积分器是具有前述入射端面的面积小于前述射出端面的面积的锥度的圆锥形状。

4.一种照明装置，其特征在于，包括：

供给光的光源，

使来自前述光源的光的强度分布基本均匀化的棒形积分器，

设在前述棒形积分器的射出侧，把来自前述光源的光变换成特定的振动方向的偏振光射出的偏振变换元件，以及

使从前述偏振变换元件射出的光当中，特定的波长范围的光透射，使与前述特定的波长范围不同的其他波长范围的光反射的滤色器，

前述棒形积分器，进而，包括前述光源侧的入射端面，使来自前述光源的光入射的在前述入射端面上所形成的开口部，在前述开口部的周边所形成的反射部，和前述偏振变换元件侧的射出端面，

前述反射部，进而，使被前述滤色器反射从前述射出端面的第1位置向前述棒形积分器再度入射向前述入射端面的方向行进的前述其他波长范围的光，向前述射出端面的方向反射，从前述射出端面的与前述第1位置不同的第2位置射出。

5.如权利要求4中所述的照明装置，其特征在于，

前述偏振变换元件，包括：

把基本上顶点位置朝向前述光源的方向，断面基本为三角形形状的偏振分离部，

在前述偏振分离部的与前述光源对向的斜面上所形成的偏振分离膜，以及

基本平行于前述偏振分离膜而形成的反射面，

前述偏振分离膜设成对来自前述光源的入射光的中心轴成预定的角度，

前述偏振分离膜，使来自前述光源的光当中，具有第1振动方向的偏振光透射，使基本正交于前述第1振动方向的第2振动方向的偏振光反射，

前述反射面使被前述偏振分离膜所反射的前述第2振动方向的偏振光，向与前述第1振动方向的偏振光基本同一的方向反射，

进而，在来自前述反射面的前述第2振动方向的偏振光的光路内，设置使前述第2振动方向的偏振光变换成前述第1振动方向的偏振光的相位板。

6.如权利要求5中所述的照明装置，其特征在于，前述偏振分离膜，还有对前述入射光的前述中心轴垂直的入射端面，前述偏振分离膜与前述入射端面基本成45°的角度，

来自前述光源的前述入射光的前述中心轴，与从前述偏振变换元件射出的射出光的中心轴基本一致。

7.如权利要求1～6中的任何一项中所述的照明装置，其特征在于，前述滤色器所透射的前述特定的波长范围的光，至少是红色光、绿色光和蓝色光。

8.一种投影机，其特征在于，包括：

如权利要求1～7中的任何一项中所述的照明装置，

设在对应于前述滤色器的位置上，根据图像信号调制入射光而射出的液晶型空间光调制装置，以及

投影由前述液晶型空间光调制装置所调制的光的投影透镜。

Images