JP2007233218A - Method for manufacturing illuminator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置の製造方法、特に、プロジェクタに用いられる照明装置の製造方法の技術に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a lighting device, and more particularly to a technique for manufacturing a lighting device used in a projector.
プロジェクタの空間光変調装置として用いられる液晶表示装置は、入射光の偏光状態を変換することで入射光の変調を行う。液晶表示装置を用いる場合、光源部からの光を特定の振動方向の偏光光に変換して供給することで、光源部からの光を効率良く利用できる。光を特定の振動方向の偏光光に変換して供給する技術は、例えば、特許文献1に提案されている。 A liquid crystal display device used as a spatial light modulation device of a projector modulates incident light by converting the polarization state of incident light. When a liquid crystal display device is used, the light from the light source unit can be efficiently used by converting the light from the light source unit into polarized light having a specific vibration direction and supplying it. For example, Patent Document 1 proposes a technique for supplying light after converting it into polarized light having a specific vibration direction.
反射型偏光板で反射された偏光光、例えばs偏光光は、1/4波長板を2回通過することにより、特定の振動方向の偏光光であるp偏光光に変換することができる。しかしながら、反射型偏光板で反射した光は、ロッドインテグレータにおいて反射を繰り返すことにより、直線偏光や円偏光から楕円偏光へ変化することが考えられる。ロッドインテグレータにおいて光の偏光状態が変化することとなると、反射型偏光板で反射された光を特定の振動方向の偏光光へ高い効率で変換して反射型偏光板へ入射させることが難しくなる。このような偏光状態の変化は、光を十分に均一化させるために光軸方向へ長いロッドインテグレータを用いる場合ほど顕著となる。このため、従来の技術によると、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給することが困難な場合があるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な照明装置を製造するための照明装置の製造方法を提供することを目的とする。 Polarized light reflected by the reflective polarizing plate, for example, s-polarized light, can be converted into p-polarized light that is polarized light in a specific vibration direction by passing through the quarter-wave plate twice. However, it is conceivable that the light reflected by the reflective polarizing plate changes from linearly polarized light or circularly polarized light to elliptically polarized light by being repeatedly reflected by the rod integrator. When the polarization state of the light changes in the rod integrator, it becomes difficult to convert the light reflected by the reflective polarizing plate into polarized light having a specific vibration direction with high efficiency and to enter the reflective polarizing plate. Such a change in the polarization state becomes more prominent as a rod integrator that is long in the direction of the optical axis is used in order to make the light sufficiently uniform. For this reason, according to the conventional technique, there is a problem that it may be difficult to efficiently supply polarized light in a specific vibration direction. The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a lighting device for manufacturing a lighting device that can efficiently supply polarized light in a specific vibration direction.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光源部からの光束の強度分布を略均一にする均一化部と、均一化部からの第1の振動方向の偏光光を透過し、第1の振動方向に略直交する第2の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、光源部及び反射型偏光板の間の光路中に設けられた波長板と、を有する照明装置の製造方法であって、反射型偏光板を透過する光の光量を検出する光量検出工程と、光量検出工程において検出される光量が最大となるように、光軸を中心として波長板を回動させる波長板回動工程と、を含むことを特徴とする照明装置の製造方法を提供することができる。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, according to the present invention, a uniformizing unit that substantially uniforms the intensity distribution of the light beam from the light source unit, and polarization in the first vibration direction from the uniformizing unit. A reflective polarizing plate that transmits light and reflects polarized light in a second vibration direction substantially orthogonal to the first vibration direction; and a wave plate provided in an optical path between the light source unit and the reflective polarizing plate. A method of manufacturing an illuminating device comprising: a light amount detecting step for detecting the amount of light transmitted through a reflective polarizing plate; and a wave plate centering on the optical axis so that the amount of light detected in the light amount detecting step is maximized And a wave plate rotation step for rotating the illumination device.
波長板である1/4波長板は、光学軸に対して偏光軸が45度である直線偏光を円偏光に、また円偏光を直線偏光に変換する。反射型偏光板で反射された光は、均一化部での反射により、偏光状態が変化することが考えられる。反射型偏光板を透過した光の光量が最大となるように波長板を回動させることにより、均一化部で偏光状態が変化する度合いを問わず、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な構成とすることができる。これにより、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な照明装置を製造することができる。 The quarter wave plate, which is a wave plate, converts linearly polarized light having a polarization axis of 45 degrees with respect to the optical axis into circularly polarized light and circularly polarized light into linearly polarized light. It is conceivable that the light reflected by the reflective polarizing plate changes its polarization state due to reflection at the uniformizing portion. By rotating the wave plate so that the amount of light transmitted through the reflective polarizing plate is maximized, polarized light in a specific vibration direction can be efficiently supplied regardless of the degree of polarization change at the homogenizing section. Possible configurations can be obtained. Thereby, the illuminating device which can supply the polarized light of a specific vibration direction efficiently can be manufactured.
また、本発明の好ましい態様としては、光量検出工程において、積分球を用いて光量を検出することが望ましい。積分球を用いることで、反射型偏光板からの光の光量を正確に検出することができる。これにより、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な照明装置を高い精度で製造することができる。 As a preferred embodiment of the present invention, it is desirable to detect the light amount using an integrating sphere in the light amount detection step. By using an integrating sphere, the amount of light from the reflective polarizing plate can be accurately detected. Thereby, the illuminating device which can supply the polarized light of a specific vibration direction efficiently can be manufactured with high precision.
また、本発明の好ましい態様としては、波長板は、光源部及び均一化部の間の光路中に設けられることが望ましい。光源部及び均一化部の間の光路中に波長板を設けることで、光軸に対して波長板を回転可能とし、かつ光の損失を低減可能な構成とすることができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable that the wave plate is provided in an optical path between the light source unit and the uniformizing unit. By providing the wave plate in the optical path between the light source unit and the uniformizing unit, the wave plate can be rotated with respect to the optical axis and the loss of light can be reduced.
また、本発明の好ましい態様としては、均一化部から光源部の方向へ進行する光を均一化部の方向へ反射する反射部を有することが望ましい。これにより、反射型偏光板で反射した後均一化部を経て光源部の方向へ進行する光を均一化部の方向へ進行させ、反射型偏光板の方向へ導くことができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, it is desirable to have a reflecting portion that reflects light traveling from the homogenizing portion toward the light source portion toward the uniformizing portion. As a result, the light that has been reflected by the reflective polarizing plate and then travels toward the light source through the uniformizing portion can be advanced toward the uniformizing portion and guided toward the reflective polarizing plate.
また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、固体光源を備えることが望ましい。固体光源としては、例えば、発光ダイオード素子(以下、適宜「LED」という。)を用いることができる。LEDは、小型かつ軽量な発光体である。照明装置にLEDを用いると、照明装置を小型、かつ軽量にできる。また、LEDの電極を反射部として用いることができる。 Moreover, as a preferable aspect of the present invention, the light source unit preferably includes a solid light source. As the solid light source, for example, a light emitting diode element (hereinafter, referred to as “LED” as appropriate) can be used. The LED is a small and lightweight light emitter. When an LED is used for the lighting device, the lighting device can be reduced in size and weight. Moreover, the electrode of LED can be used as a reflection part.
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施例1に係る照明装置の製造方法により製造される照明装置10の概略構成を示す。固体光源であるLED11は、光を供給する光源部である。LED11は、主にチップの表面から光を放出する面発光光源である。LED11は、反射部12を有する。反射部12は、高反射性の金属部材で形成された金属電極である。ロッドインテグレータ15は、光源部であるLED11からの光束の強度分布を略均一にする均一化部である。LED11とロッドインテグレータ15との間の光路中には、コリメータレンズ13及び1/4波長板14が設けられている。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a
コリメータレンズ13は、LED11からの光を略平行にする。波長板である1/4波長板14は、光源部であるLED11及び均一化部であるロッドインテグレータ15の間の光路中に設けられている。1/4波長板14は、振動方向が互いに直交する偏光成分間に4分の1波長の位相差を与える複屈折素子である。1/4波長板14は、複屈折結晶、例えば、雲母や水晶を用いて形成することができる。
The
ロッドインテグレータ15は、直方体形状の透明な硝子部材からなる。ロッドインテグレータ15に入射した光は、硝子部材と空気との界面において全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ15の内部を進行する。これによりロッドインテグレータ15は、LED11からの光束の強度分布を略均一にする。ロッドインテグレータ15としては、硝子部材で構成するものに限らず、内面を反射面で構成する中空構造のものを用いても良い。内面を反射面とするロッドインテグレータの場合、ロッドインテグレータに入射した光は、反射面での反射を繰り返しながらロッドインテグレータの内部を進行する。また、ロッドインテグレータは、硝子部材と反射面とを組み合わせる構成としても良い。
The
反射型偏光板16は、ロッドインテグレータ15のうち、LED11側とは反対側の面に設けられている。反射型偏光板16は、ロッドインテグレータ15からの第1の振動方向の偏光光を透過し、第2の振動方向の偏光光を反射する。第1の振動方向の偏光光は、例えばp偏光光である。第2の振動方向の偏光光は、第1の振動方向と略直交する振動方向の偏光光であって、例えばs偏光光である。LED11から反射型偏光板16までの各部は、いずれも直線状の光軸AX上に配置されている。
The reflective polarizing
反射型偏光板16としては、例えば、ワイヤグリッド型偏光板を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光板は、光学的に透明な硝子部材からなる基板の上に、金属、例えばアルミニウムで構成されるワイヤを格子状に設けた構成を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光板は、振動方向がワイヤに略垂直である偏光光を透過し、振動方向がワイヤに略平行である偏光光を反射する。特定の振動方向の偏光光の振動方向に対してワイヤが略垂直となるようにワイヤグリッド型偏光板を配置することにより、特定の振動方向の偏光光のみを透過させることができる。反射型偏光板としては、ワイヤグリッド型偏光板の他、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタを用いることとしても良い。なお、照明装置10は、LED11から反射型偏光板16までの各部を一直線上に配置する構成に限られず、適宜変形しても良い。
As the reflective polarizing
図2は、LED11からの光の振舞いについて説明するものである。LED11は、p偏光光及びs偏光光を含む光を供給する。LED11からの光は、コリメータレンズ13及び1/4波長板14を通過した後ロッドインテグレータ15へ入射する。ロッドインテグレータ15内を伝播し反射型偏光板16へ入射した光のうちp偏光光は、反射型偏光板16を透過する。反射型偏光板16へ入射した光のうちs偏光光は、反射型偏光板16で反射した後、ロッドインテグレータ15内をそれまでとは逆方向へ進行する。
FIG. 2 explains the behavior of light from the
ロッドインテグレータ15から1/4波長板14へ入射したs偏光光は、1/4波長板14を透過することにより円偏光に変換される。1/4波長板14からの光は、コリメータレンズ13を透過した後、LED11の方向へ進行する。反射部12は、ロッドインテグレータ15からLED11の方向へ進行する光をロッドインテグレータ15の方向へ反射する。LED11へ入射した光は、反射部12での反射により、ロッドインテグレータ15の方向へ進行する。
The s-polarized light incident on the
LED11から1/4波長板14へ入射した円偏光は、1/4波長板14を透過することによりp偏光光に変換される。このように、1/4波長板14に2回光を通過させることによって、光の振動方向を90度回転させることができる。1/4波長板14、ロッドインテグレータ15を経て反射型偏光板16へ入射したp偏光光は、反射型偏光板16を透過する。このようにして、照明装置10は、反射型偏光板16で反射した光を特定の振動方向の偏光光に変換して反射型偏光板16へ戻すことにより、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給することができる。
Circularly polarized light incident on the quarter-
反射型偏光板16で反射した光は、ロッドインテグレータ15内で反射を繰り返すことにより、直線偏光や円偏光から楕円偏光へ変化することが考えられる。ロッドインテグレータ15において光の偏光状態が変化することとなると、反射型偏光板16で反射された光を特定の振動方向の偏光光へ高い効率で変換し、反射型偏光板16へ入射させることが難しくなる。このような偏光状態の変化は、光を十分に均一化させるために光軸方向へ長いロッドインテグレータ15を用いる場合ほど顕著となる。照明装置10は、ロッドインテグレータ15内での偏光状態の変化に関わらず特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能とすることが望まれる。
It is conceivable that the light reflected by the reflective
図3は、照明装置10を製造する手順を説明するフローチャートである。ステップS1では、LED11から反射型偏光板16まで、照明装置10の各光学素子を設置する。次に、ステップS2では、積分球、及び照度計を設置する。図4に示すように、積分球20は、照明装置10のうち反射型偏光板16の出射側に配置される。積分球20は、中空の球をなしている。積分球20の内面全体には、光を散乱させる散乱面21が形成されている。積分球20は、試料用開口部に反射型偏光板16を嵌め込むことにより設置される。
FIG. 3 is a flowchart illustrating a procedure for manufacturing the
照度計22は、積分球20の検出器用開口部に設置される。照度計22は、反射型偏光板16からの光の光量を計測する。積分球20は、反射型偏光板16から直接照度計22の方向へ進行する光を遮蔽する不図示の遮蔽部を設けることで、積分球20内で十分散乱された光を照度計22へ入射させる。積分球20内での散乱により十分均一にされた光を照度計22で検出することにより、反射型偏光板16からの光の光量を正確に検出することができる。
The
図3に戻って、ステップS3では、照度計22による光量の計測を行いながら、1/4波長板14を回動させる。1/4波長板14の回動は、図4に示すように、光軸AXを中心として行う。ステップS4において照度計22で計測される光量が最大となるときが認識できるまで、ステップS3における光量計測と1/4波長板14の回動を続ける。ステップS4において照度計22で計測された光量が最大となるときが認識できたとき、ステップS5において、照度計22で計測された光量が最大となるときの位置で1/4波長板14の回動を停止し、光軸AX回りについて1/4波長板14の位置を決定する。ステップS3、S4は、反射型偏光板16を透過する光の光量を検出する光量検出工程、及び、光量検出工程において検出される光量が最大となるように、光軸AXを中心として1/4波長板14を回動させる波長板回動工程である。照明装置10は、このような手順を経て製造される。
Returning to FIG. 3, in step S <b> 3, the quarter-
図5は、1/4波長板14の回動について説明するものである。1/4波長板14へ直線偏光を入射させる場合、直線偏光は、1/4波長板14の光学軸方向の偏光成分と、光学軸に直交する方向の偏光成分とに分けられる。1/4波長板14の光学軸方向の偏光成分に対して、光学軸に直交する方向の偏光成分は、1/4波長板14を透過することにより1/4波長の遅れを生じる。1/4波長板14の光学軸に対して直線偏光の偏光軸が45度をなすように1/4波長板14を配置する場合、直線偏光は、1/4波長板14の光学軸方向の偏光成分と、光学軸に直交する方向の偏光成分とに等分割される。このとき1/4波長板14の光学軸方向の偏光成分に対して、光学軸に直交する方向の偏光成分が1/4波長遅れることにより、1/4波長板14から出射される光は円偏光となる。このように、1/4波長板14の光学軸に対して直線偏光の偏光軸が45度をなすように1/4波長板14を配置すると、直線偏光は円偏光に変換される。また、これと逆の作用により、円偏光を直線偏光に変換することができる。
FIG. 5 explains the rotation of the quarter-
ロッドインテグレータ15での反射により直線偏光や円偏光が楕円偏光へ変化すると、1/4波長板14を2回通過させることによりs偏光光をp偏光光へ変換する効率が低下すると考えられる。反射型偏光板16を透過する光の光量を検出しながら1/4波長板14の光学軸を回動させることで、s偏光光をp偏光光へ最も高い効率で変換可能な状態となるような補正を行うことができる。反射型偏光板16を透過した光の光量が最大となるように1/4波長板14を回動させるため、ロッドインテグレータ15で偏光状態が変化する度合いを問わず、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な構成とすることができる。これにより、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な照明装置10を製造することができる。
When linearly polarized light or circularly polarized light changes to elliptically polarized light due to reflection at the
なお、1/4波長板14は、ロッドインテグレータ15のLED11側に配置する場合に限られず、少なくとも、LED11及び反射型偏光板16の間の光路中に設けられれば良い。例えば、図6の照明装置30のように、1/4波長板14は、ロッドインテグレータ15と反射型偏光板16との間に設けることとしても良い。なお、1/4波長板14は、ロッドインテグレータ15とは離して配置することで回動可能とすることを要する。また、ロッドインテグレータ15と1/4波長板14との間における光の損失をできるだけ低減するために、1/4波長板14は、ロッドインテグレータ15にできるだけ近い位置に配置することが望ましい。本実施例により製造される照明装置は、LED以外の他の固体発光素子、例えば、有機EL素子や半導体レーザ等を用いるものであっても良い。
The quarter-
光量検出工程では、積分球20を用いて光量を計測する場合に限られない。反射型偏光板16を透過する光が最大となる状態を認識できれば良い。例えば、反射型偏光板16の出射側に直接照度計22を配置することとしても良い。また、光量を検出する手段は、照度計22を用いて光量を計測する場合に限られない。光量を検出可能なものを用いれば良く、例えば、光パワーメータ等を用いて光量を検出することとしても良い。
The light quantity detection step is not limited to the case where the light quantity is measured using the integrating
図7は、本発明の実施例2に係るプロジェクタ40の概略構成を示す。プロジェクタ40は、スクリーン44に光を供給し、スクリーン44で反射する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ40は、赤色(R)光用照明装置10Rと、緑色(G)光用照明装置10Gと、青色(B)光用照明装置10Bとを有する。
FIG. 7 shows a schematic configuration of the
R光用照明装置10Rに設けられたR光用LED11Rは、R光を供給する光源部である。R光用照明装置10Rは、照明対象であるR光用空間光変調装置41RへR光を供給する。R光用空間光変調装置41Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。R光用空間光変調装置41Rで変調されたR光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム42に入射する。
The
G光用照明装置10Gに設けられたG光用LED11Gは、G光を供給する光源部である。G光用照明装置10Gは、照明対象であるG光用空間光変調装置41GへG光を供給する。G光用空間光変調装置41Gは、G光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。G光用空間光変調装置41Gで変調されたG光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム42に入射する。
The
B光用照明装置10Bに設けられたB光用LED11Bは、B光を供給する。B光用照明装置10Bは、照明対象であるB光用空間光変調装置41BへB光を供給する。B光用空間光変調装置41Bは、B光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。B光用空間光変調装置41Bで変調されたB光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム42に入射する。
The B light LED 11B provided in the B
クロスダイクロイックプリズム42は、互いに略直交するように配置された2つのダイクロイック膜42a、42bを有する。第1ダイクロイック膜42aは、R光を反射し、G光及びB光を透過させる。第2ダイクロイック膜42bは、B光を反射し、R光及びG光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム42は、それぞれ異なる方向から入射したR光、G光及びB光を合成し、投写レンズ43の方向へ出射させる。投写レンズ43は、クロスダイクロイックプリズム42で合成された光をスクリーン44の方向へ投写する。
The cross
プロジェクタ40は、上記実施例1に係る照明装置の製造方法により製造された各照明装置10R、10G、10Bにより、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給することができる。これにより、高い光利用効率で明るい画像を表示することが可能なプロジェクタ40を得られる。なお、本実施例のプロジェクタ40は、3つの透過型液晶表示装置を設ける構成に限られず、例えば、1つの透過型液晶表示装置を設ける構成や、反射型液晶表示装置を設ける構成であっても良い。
The
以上のように、本発明に係る照明装置の製造方法は、プロジェクタに用いられる照明装置を製造する場合に適している。 As described above, the method for manufacturing an illumination device according to the present invention is suitable for manufacturing an illumination device used for a projector.
10 照明装置、11 LED、12 反射部、13 コリメータレンズ、14 1/4波長板、15 ロッドインテグレータ、16 反射型偏光板、AX 光軸、20 積分球、21 散乱面、22 照度計、30 照明装置、10R R光用照明装置、10G G光用照明装置、10B B光用照明装置、40 プロジェクタ、41R R光用空間光変調装置、41G G光用空間光変調装置、41B B光用空間光変調装置、42 クロスダイクロイックプリズム、42a 第1ダイクロイック膜、42b 第2ダイクロイック膜、43 投写レンズ、44 スクリーン
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記均一化部からの第1の振動方向の偏光光を透過し、前記第1の振動方向に略直交する第2の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、
前記光源部及び前記反射型偏光板の間の光路中に設けられた波長板と、を有する照明装置の製造方法であって、
前記反射型偏光板を透過する光の光量を検出する光量検出工程と、
前記光量検出工程において検出される光量が最大となるように、光軸を中心として前記波長板を回動させる波長板回動工程と、を含むことを特徴とする照明装置の製造方法。 A uniformizing unit that makes the intensity distribution of the luminous flux from the light source unit substantially uniform;
A reflective polarizing plate that transmits polarized light in the first vibration direction from the uniformizing section and reflects polarized light in the second vibration direction substantially orthogonal to the first vibration direction;
A wave plate provided in an optical path between the light source unit and the reflective polarizing plate, and a manufacturing method of a lighting device,
A light amount detection step of detecting the amount of light transmitted through the reflective polarizing plate;
And a wave plate rotating step of rotating the wave plate about the optical axis so that the amount of light detected in the light amount detecting step is maximized.
The said light source part is provided with a solid light source, The manufacturing method of the illuminating device as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20090512 |