專利名稱：照明裝置和投射式映像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及照明裝置和投射式映像顯示裝置。
背景技術(shù)：
投影用光源因?yàn)榉稚⒔堑偷墓庠诠鈱W(xué)系統(tǒng)中光利用效率高，所以使用提高LED(發(fā)光二極管)的指向性的裝置時(shí)有利。因此，使用模制透鏡或光刻結(jié)晶等，改善指向性(參照專利文獻(xiàn)1)。
特開2005-149943號(hào)公報(bào)可是，在以往的光學(xué)系統(tǒng)中，難以均勻提高各色LED的指向性。例如如圖14(a)、(b)所示，紅色LED與綠色LED或藍(lán)色LED相比，在-30°～-60°的分散角范圍以及30°～60°的分散角范圍中，光強(qiáng)度高(例如參照特開2000-25326號(hào)公報(bào))。把指向性不同的LED作為光源，通過同一照明系統(tǒng)把出射光向顯示面板引導(dǎo)時(shí)，在各色中，照度分布(照明面內(nèi)的亮度的偏移)、分散角分布(圖14(a)、(b)所示的分布狀態(tài))、分散角面內(nèi)分布(在照射面內(nèi)的各處的分散角分布)產(chǎn)生不同，所以在屏幕上產(chǎn)生顏色不均勻。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于所述事情而提出的，其目的在于，在各色照明裝置中使用指向性不同的固體光源，在各色照明裝置中，在照度分布、分散角分布、分散角面內(nèi)分布的至少一個(gè)中減輕產(chǎn)生不同的情形，在使用它的投射式映像顯示裝置中，防止顏色不均勻。
本發(fā)明的照明裝置為了解決所述的課題，是一種多色光照明裝置，為了使用多個(gè)不同顏色光而包括多個(gè)照明裝置，該照明裝置具有出射顏色光的固體光源、把來自各固體光源的顏色光向照明對(duì)象物引導(dǎo)的導(dǎo)光部件，其特征在于為了向所述照明對(duì)象物引導(dǎo)的各色光的照度分布、分散角分布、分散角面內(nèi)分布中的至少一個(gè)在各照明裝置之間近似，使一個(gè)照明裝置或幾個(gè)照明裝置的光學(xué)特性與其它照明裝置的光學(xué)特性不同(以下，在該項(xiàng)目中稱作第1結(jié)構(gòu))。
如果是所述的結(jié)構(gòu)，使一個(gè)照明裝置或幾個(gè)照明裝置的光學(xué)特性與其它照明裝置的光學(xué)特性不同，以便向所述照明對(duì)象物引導(dǎo)的各色光的照度分布、分散角分布、分散角面內(nèi)分布中的至少一個(gè)在各照明裝置之間近似，所以一邊在各色照明裝置中使用指向性不同的固體光源，一邊在各色照明裝置中，在照度分布、分散角分布、分散角面內(nèi)分布的至少一個(gè)中能減輕產(chǎn)生不同。
在所述第1結(jié)構(gòu)中，與其它照明裝置不同的照明裝置在所述固體光源和所述導(dǎo)光部件的光入射面之間具有降低從所述固體光源出射的光的分散角的透鏡部件(以下，在該項(xiàng)目中稱作第2結(jié)構(gòu))。在所述結(jié)構(gòu)中，所述透鏡部件從所述導(dǎo)光部件的光入射面離開而被配置，并且從所述光入射面到所述透鏡部件的配置位置，設(shè)置覆蓋它們的周圍的筒狀鏡部件(以下，在該項(xiàng)目中稱作第3結(jié)構(gòu))。
在所述第1結(jié)構(gòu)～第3結(jié)構(gòu)中的任意一個(gè)多色照明裝置中，各照明裝置具有光出射面比光入射面大的錐型棒積分器作為所述導(dǎo)光部件，與其它照明裝置不同的照明裝置包含具有比其他照明裝置的棒積分器的光入射面小的光入射面的棒積分器。在有關(guān)的結(jié)構(gòu)中，可在各錐型的棒積分器光出射面一側(cè)設(shè)置長方體形狀的棒積分器。
在所述第1結(jié)構(gòu)～第3結(jié)構(gòu)中的任意一個(gè)多色照明裝置中，各照明裝置具有光出射面比光入射面大的錐型棒積分器作為所述導(dǎo)光部件，與其它照明裝置不同的照明裝置中，棒積分器具有比其他棒積分器的傾斜反射面還凸的曲面反射區(qū)。在有關(guān)的結(jié)構(gòu)中，可在各錐型的棒積分器的光出射面一側(cè)設(shè)置長方體形狀的棒積分器。
在所述第1結(jié)構(gòu)～第3結(jié)構(gòu)中的任意一個(gè)多色照明裝置中，與其它照明裝置不同的照明裝置中，所述導(dǎo)光部件具有完成聚光作用的透鏡形狀部分，或者具有與其他導(dǎo)光部件具有的透鏡形狀部分不同曲率的透鏡形狀部分。在有關(guān)的結(jié)構(gòu)中，各導(dǎo)光部件由光出射面比光入射面大的錐型的棒積分器和設(shè)置在該光出射面一側(cè)的長方體形狀的棒積分器構(gòu)成，可在所述長方體形狀的棒積分器的光入射端或光出射端或所述錐型的棒積分器的光出射端具有所述透鏡形狀部分。
在所述第1結(jié)構(gòu)～第3結(jié)構(gòu)中的任意一個(gè)多色照明裝置中，各照明裝置具有由透明體構(gòu)成的棒積分器作為所述導(dǎo)光部件，與其它照明裝置不同的照明裝置包括具有比其他照明裝置的棒積分器的折射率還小的折射率的棒積分器。在有關(guān)的結(jié)構(gòu)中，各棒積分器是光出射面比光入射面大的錐型的棒積分器，在該光出射面一側(cè)設(shè)置長方體形狀的棒積分器。
在所述第1結(jié)構(gòu)～第3結(jié)構(gòu)中的任意一個(gè)多色照明裝置中，各照明裝置具有光出射面比光入射面大的錐型的棒積分器和設(shè)置在光出射面一側(cè)的長方體形狀的棒積分器作為所述導(dǎo)光部件，與其它照明裝置不同的照明裝置的長方體形狀的棒積分器的長度可與其它照明裝置的長方體形狀的棒積分器的長度不同。
在上述的多色光照明裝置中，在具有長方體形狀的棒積分器的結(jié)構(gòu)中，與其它照明裝置不同的照明裝置的長方體形狀的棒積分器的長度可與其它照明裝置的長方體形狀的棒積分器的長度不同。
在這些結(jié)構(gòu)的多色照明裝置中，可以具有紅光用的照明裝置、綠光用的照明裝置和藍(lán)光用的照明裝置。在有關(guān)的結(jié)構(gòu)中，紅光用的照明裝置的光學(xué)特性與綠光用的照明裝置以及藍(lán)光用的照明裝置的光學(xué)特性不同。
此外，本發(fā)明的多色照明裝置具有出射顏色光的固體光源、根據(jù)波長依存性把來自各固體光源的顏色光向特定方向移動(dòng)的光學(xué)元件、作為把從光學(xué)元件出射的光向照明對(duì)象物引導(dǎo)的導(dǎo)光部件的錐型的棒積分器，其特征在于在所述錐型的棒積分器形成對(duì)于特定的顏色光，作為二向色鏡起作用的錐形狀筒面，所述錐形狀筒面的入口比所述錐型的棒積分器的光入射面還小，從而向所述照明對(duì)象物引導(dǎo)的各色光的分散角分布在各色光中近似(以下，在該項(xiàng)目中，稱作第4結(jié)構(gòu))。在所述第4結(jié)構(gòu)中，可在所述所述錐型的棒積分器的光出射面一側(cè)設(shè)置長方體形狀的棒積分器。此外，在該結(jié)構(gòu)中，可在所述長方體形狀的棒積分器上形成成為所述錐型筒面的延長區(qū)的延長錐型筒面。此外，在這些結(jié)構(gòu)中，可具有紅光用的固體光源、綠光用的固體光源和藍(lán)光用的固體光源(以下，在該項(xiàng)目中，稱作第2三色結(jié)構(gòu))。在所述第2三色結(jié)構(gòu)中，所述錐型筒面可反射紅光，透過其他顏色光。
此外，本發(fā)明的多色光照明裝置具有出射顏色光的固體光源、根據(jù)波長依存性把來自各固體光源的顏色光向特定方向引導(dǎo)的光學(xué)元件、作為把從光學(xué)元件出射的光向照明對(duì)象物引導(dǎo)的導(dǎo)光部件，其特征在于在所述導(dǎo)光部件的光入射一側(cè)或光出射一側(cè)配置對(duì)特定的顏色光產(chǎn)生低分散角化的波長選擇性的衍射元件，以便向所述照明對(duì)象物引導(dǎo)的各色光的分散角分布在各色光中近似(以下，在該項(xiàng)目中，稱作第5結(jié)構(gòu))。在第5結(jié)構(gòu)中，在所述錐型的棒積分器光出射面一側(cè)設(shè)置長方體形狀的棒積分器。在這些結(jié)構(gòu)中，可具有紅光用的固體光源、綠光用的固體光源和藍(lán)光用的固體光源(以下，在該項(xiàng)目中，稱作第3三色結(jié)構(gòu))。在所述第3三色結(jié)構(gòu)中，所述衍射元件使紅光低分散角化。
此外，本發(fā)明的投射式映像顯示裝置的特征在于，包括第1三色結(jié)構(gòu)或從屬于第1三色結(jié)構(gòu)的多色照明裝置；分別把各色光調(diào)制的光閥；把經(jīng)過光閥的調(diào)制光向特定方向引導(dǎo)，生成彩色映像光的光學(xué)元件；把所述彩色映像光投射的投射部件。
此外，本發(fā)明的投射式映像顯示裝置的特征在于，包括第2三色結(jié)構(gòu)或第3三色結(jié)構(gòu)或從屬于它們的結(jié)構(gòu)的多色照明裝置；設(shè)置在所述導(dǎo)光部件的光出射一側(cè)的單一光閥；對(duì)由所述單一光閥取得的彩色映像光進(jìn)行投射的投射部件。在有關(guān)的結(jié)構(gòu)中，以分時(shí)把各色光出射，并且按照所述分時(shí)的定時(shí)由各色映像信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述光閥?；蛘呤冀K出射各色光，并且所述光閥具有濾色器。
根據(jù)本發(fā)明，一邊在各色照明裝置中使用指向性不同的固體光源，一邊在各色照明裝置中，在照度分布、分散角分布、分散角面內(nèi)分布的至少一個(gè)中能減輕產(chǎn)生不同，在使用它的投射式映像顯示裝置中，能防止產(chǎn)生顏色不均勻。


下面簡要說明附圖。
圖1是表示本發(fā)明實(shí)施例的多色照明裝置和投射式映像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)的說明圖。
圖2是表示圖1的多色照明裝置的圖，圖2(a)表示不具有菲涅耳透鏡的綠色用的照明裝置和藍(lán)色用的照明裝置的一部分，圖2(b)表示菲涅耳透鏡的作用，圖2(c)是表示紅色用的照明裝置的放大圖。
圖3是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的多色照明裝置的圖，圖3(a)是表示紅色用的照明裝置的說明圖，圖3(b)是表示綠色用的照明裝置和藍(lán)色用的照明裝置的說明圖。
圖4(a)是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的多色照明裝置和投射式映像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)的說明圖，圖4(b)是表示紅色用的照明裝置的一部分的擴(kuò)大圖。
圖5(a)是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的多色照明裝置和投射式映像顯示裝置的光學(xué)系統(tǒng)的說明圖，圖5(b)是表示紅色用的照明裝置的一部分的擴(kuò)大圖。
圖6是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的多色照明裝置的圖，圖6(a)是表示綠色用的照明裝置和藍(lán)色用的照明裝置的說明圖，圖6(b)是表示紅色用的照明裝置的說明圖。
圖7(a)、(b)是說明折射率的不同引起的折射角的不同的說明圖。
圖8是表示表示本發(fā)明其他實(shí)施例的多色照明裝置的圖，圖8(a)是表示紅色用的照明裝置的說明圖，圖8(b)、(c)是表示綠色用的照明裝置和藍(lán)色用的照明裝置的說明圖。
圖9是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的多色照明裝置和投射式映像顯示裝置的說明圖，圖10是表示圖9的投射式映像顯示裝置中的照明裝置的棒積分器的說明圖。
圖11是表示圖9的投射式映像顯示裝置的變形例的說明圖。
圖12是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的多色照明裝置和投射式映像顯示裝置的說明圖。
圖13是表示本發(fā)明其他實(shí)施例的圖，圖13(a)、(b)是表示偏振變換裝置的應(yīng)用例的說明圖。
圖14(a)是表示紅色LED的分散角分布的曲線圖，圖14(b)是表示綠色LED以及藍(lán)色LED的分散角分布的曲線圖。
圖中1-液晶顯示面板；2-交叉二向棱鏡；3-投射透鏡；4-投射式映像顯示裝置；11-LED；12-錐型棒積分器；13-長方體形狀的棒積分器；51-照明裝置。
具體實(shí)施例方式
下面，參照?qǐng)D1～圖13，說明本發(fā)明實(shí)施例。須指出的是，在以下的實(shí)施例中，是鑒于由于紅色LED、藍(lán)色LED以及綠色LED的材料的不同(紅AlInGaP，藍(lán)和綠InGaN)，難以同時(shí)提高LED出射光的取出效率和指向性，難以提高指向性的事實(shí)而表示的例子(即與其他照明裝置不同的照明裝置作為紅光用照明裝置)。當(dāng)然，在紅光以外的顏色光中，有時(shí)與其它顏色光相比，難以提高指向性，所以使出射這樣的紅光以外的顏色光的照明裝置作為與其它照明裝置不同的照明裝置。
(實(shí)施例1)圖1是表示投射式映像顯示裝置4A的光學(xué)系統(tǒng)的圖。該投射式映像顯示裝置4A具有3個(gè)照明裝置51R-1、51G、51B。各照明裝置51具有LED(發(fā)光二極管)11、錐型棒積分器12、長方體形狀的棒積分器13。
LED11由LED芯片11a和熱沉(散熱板)11b構(gòu)成。照明裝置51R-1的LED芯片11a出射紅色光，照明裝置51G的LED芯片11a出射綠色光，照明裝置51B的LED芯片11a出射藍(lán)色光。
從各照明裝置51出射的各色光透過各色用的液晶顯示面板1R、1G、1B，從而生成各色映像光。然后，各色映像光由交叉二向棱鏡2(也可以是交叉二向色鏡)合成，成為彩色映像光。該彩色映像光由投射透鏡3投射。
這里，照明裝置51R-1在錐型棒積分器12的光入射一側(cè)具有內(nèi)表面為鏡面的筒構(gòu)件(鏡粘貼棒)15和菲涅耳透鏡14。筒構(gòu)件15在從菲涅耳透鏡14的周圍到所述錐型棒積分器12的光入射面一側(cè)的范圍存在。照明裝置51G、51B可以不設(shè)置菲涅耳透鏡14或筒構(gòu)件15。
圖2(c)是照明裝置51R-1(省略長方體形狀的棒積分器13)的放大圖。此外，圖2(a)表示不具有菲涅耳透鏡時(shí)的LED(綠光LED11和藍(lán)光LED11)的光的擴(kuò)散(分散)的樣子，圖2(b)表示具有菲涅耳透鏡14時(shí)的LED(紅光LED11)的光的分散角減少的樣子。以高分散角(α°)出射的光通過菲涅耳透鏡14，從而變換為低分散角(β°)的光。當(dāng)然，對(duì)菲涅耳透鏡14的有效面以外入射的光無法有效利用，所以光利用率有可能下降，但是向錐型棒積分器12入射的光中的有效成分的指向性與其他波長區(qū)(綠色、藍(lán)色)變?yōu)榇笾戮唬阅芙档皖伾痪鶆?。此外，如圖所示，可以用所述筒構(gòu)件15包圍菲涅耳透鏡14，這時(shí)，光利用率提高。此外，菲涅耳透鏡14的波帶板可以與LED11的形狀一致而加工成橢圓形。此外，并不局限于菲涅耳透鏡14，可以使用能取得分散角的減小效果的凹凸透鏡等。
須指出的是，也能采用省略長方體形狀的棒積分器13的結(jié)構(gòu)。錐型棒積分器12和長方體形狀的棒積分器13并不局限于由玻璃等透明體構(gòu)成的棒積分器，可以使用內(nèi)表面為鏡面的中空構(gòu)造的棒積分器?？梢允狗颇哥R14接近錐型棒積分器12的光入射面，省略筒構(gòu)件15。
(實(shí)施例2)圖3(a)是表示照明裝置51R-2的一部分的放大圖(省略棒積分器13)。圖3(b)是表示照明裝置51R、51G的一部分的放大圖(省略棒積分器13)。作為投射式映像顯示裝置的全體結(jié)構(gòu)與投射式映像顯示裝置4A同樣。錐型棒積分器12的光出射面的形狀例如與液晶顯示面板1的縱橫比相同或大致相同(在圖中，橫向?qū)挾缺硎緸閏)。錐型棒積分器12A的光入射面的形狀也能與液晶顯示面板1的縱橫比相同或大致相同。
這里，如果設(shè)照明裝置51G、51B的錐型棒積分器12的光入射面的橫向?qū)挾葹閎，照明裝置51R-2的錐型棒積分器12A的光入射面的橫向?qū)挾葹閍，則a＜b的關(guān)系成立。各錐型棒積分器12A的光入射面的橫向?qū)挾认嗤?。而且，紅光用的LED11’(R)的發(fā)光面積比其他顏色光用的LED11小。錐型棒積分器12A對(duì)于紅色光源的出射端面積和入射端面積的比比錐型棒積分器12對(duì)于綠色光源的出射端面積和入射端面積的比大，所以能促進(jìn)把高分散角的光變換為低分散角的光。據(jù)此，錐型棒的指向性與其他波長區(qū)(綠色、藍(lán)色)變?yōu)榇笾戮?，所以能降低顏色不均勻。須指出的是，也能采用省略長方體形狀的棒積分器13的結(jié)構(gòu)。錐型棒積分器12、12A以及長方體形狀的棒積分器13并不局限于由玻璃等透明體構(gòu)成的棒積分器，可以使用內(nèi)表面為鏡面的中空構(gòu)造。
<實(shí)施例3>
圖4(a)是表示投射式映像顯示裝置4B的說明圖。作為投射式映像顯示裝置4B的全體的結(jié)構(gòu)與投射式映像顯示裝置4A同樣。圖4(b)是表示照明裝置51R-3以及曲面效果帶來的低分散角化效果的說明圖。照明裝置51R-3的錐型棒積分器12B具有比其他錐型棒積分器12的傾斜反射面凸的曲面反射區(qū)。該曲面反射區(qū)的曲面的接線越接近光入射面，則越對(duì)錐型棒積分器12B的光軸呈較大的角度，離光入射面越遠(yuǎn)越對(duì)所述光軸呈較小的角度。在接近所述光入射面的一側(cè)的曲面接收凸14(a)所示的-30°～-60°的分散角范圍及30°～60°的分散角范圍的光，并將該光變換為盡量與所述光軸平行的光。通過具有這樣的曲面反射區(qū)的錐型棒積分器12B，特化(分)為LED出射光的低分散角成分及高分散角成分，能進(jìn)行低分散角化，得到與其他波長區(qū)(綠色、藍(lán)色)相同的低分散角分布。由此，錐型棒出射光有效成分的指向性與其他波長區(qū)(綠色、藍(lán)色)大致均勻，可以降低顏色不均。此外，也可以采用省略長方體形狀棒積分器13的構(gòu)成。錐型棒積分器12、12B及長方體形狀棒積分器13并不局限于由玻璃等構(gòu)成的透明體的棒積分器，也可以使用內(nèi)表面為鏡面的中空構(gòu)造。
<實(shí)施例4>
圖5(a)是表示投射式映像顯示裝置4C的說明圖。作為投射式映像顯示裝置4C的全體的結(jié)構(gòu)與投射式映像顯示裝置4A同樣。圖5(b)是表示照明裝置51R-4以及透鏡效果帶來的低分散角化效果的說明圖。照明裝置51R-4的長方體形狀的棒積分器13A的光出射一端具有凸透鏡形狀。通過凸透鏡形狀，棒積分器出射端的高分散角的光變換為低分散角的光，所以錐型棒的出射光有效成分的指向性與其他波長區(qū)(綠色、藍(lán)色)大致變?yōu)榫?，所以能降低顏色不均勻。須指出的是，可以省略長方體形狀的棒積分器13A，在錐型棒積分器12的光出射面形成實(shí)現(xiàn)聚光作用的透鏡形狀。此外，如圖5(c)所示，可以在錐型棒積分器的光出射面形成透鏡形狀，在光出射一側(cè)設(shè)置長方體形狀的棒積分器。此外，如圖5(d)所示，可以在長方體形狀的棒積分器的光入射一側(cè)形成透鏡形狀。此外，在紅光用以外的棒積分器中，可以具有透鏡形狀。而且，通過使對(duì)于紅光的透鏡形狀的曲率比對(duì)于其他顏色光的透鏡形狀的曲率小，能把棒積分器出射端的高分散角的光變換為低分散角的光，所以錐型棒的出射光有效成分的指向性與其他波長區(qū)(綠色、藍(lán)色)大致變?yōu)榫?，所以能降低顏色不均勻。此外，透鏡形狀并不局限于凸透鏡形狀，可以是菲涅耳透鏡形狀。須指出的是，錐型棒積分器12并不局限于由玻璃等透明體構(gòu)成的棒積分器，可以使用內(nèi)表面為鏡面的中空構(gòu)造。
(實(shí)施例5)圖6(a)是表示照明裝置51R、51G的一部分的放大圖(省略長方體形狀的棒積分器13)，圖6(b)是表示照明裝置51R-5的一部分的放大圖(省略長方體形狀的棒積分器13)。作為投射式映像顯示裝置的全體結(jié)構(gòu)與投射式映像顯示裝置4A同樣。在本實(shí)施例中，在出射指向性不同的波長區(qū)的光(紅光)的照明裝置51R-5中，具有使用低折射率媒體的玻璃的錐型棒積分器12。如果設(shè)錐型棒積分器12的折射率為n1，錐型棒積分器12C的折射率為n2，則n2＜n1成立。圖7(a)、(b)表示具有低折射率媒體引起的效果(須指出的是，n0＜n2＜n1)。如圖7(a)、(b)所示，對(duì)折射率低的媒質(zhì)入射的光比對(duì)折射率高的媒質(zhì)入射的光，其折射角小。因此，能在錐型棒積分器12內(nèi)增加高分散角的光的反射次數(shù)，所以能促進(jìn)從高分散角的光向低分散角的光的變換。據(jù)此，錐型棒積分器有效光成分的指向性與其他波長區(qū)(綠色、藍(lán)色)變?yōu)榇笾戮唬阅芙档皖伾痪鶆?。須指出的是，也能采用省略長方體形狀的棒積分器13的結(jié)構(gòu)。此外，長方體形狀的棒積分器并不局限于由玻璃等透明體構(gòu)成的棒積分器，可以使用內(nèi)表面為鏡面的中空構(gòu)造。
<實(shí)施例6>
圖8(a)是表示照明裝置51R-6的放大圖，圖8(b)是表示照明裝置51G的放大圖，圖8(c)是表示照明裝置51B的放大圖。作為投射式映像顯示裝置的全體的結(jié)構(gòu)與投射式映像顯示裝置4A同樣。在本實(shí)施例中，從LED出射指向性不同的波長區(qū)的光(紅光)的照明裝置51R-6的長方體形狀的棒積分器13B比其他照明裝置的長方體形狀的棒積分器13短。在照明裝置51R-6中通過長方體形狀的棒積分器13B，取得與其它波長區(qū)(綠色、藍(lán)色)同等的照度分布和分散角面內(nèi)分布。須指出的是，在使用與其他長度不同(短或長)的長方體形狀的棒積分器13的結(jié)構(gòu)中，通過像實(shí)施例1那樣，使用菲涅耳透鏡14，或像實(shí)施例2那樣，采用錐型棒積分器12A，或像實(shí)施例3那樣，采用錐型棒積分器12B，或像實(shí)施例4那樣，使長方體形狀的棒積分器13A的光出射端具有透鏡形狀，這些時(shí)候，分散角分布能與其它波長區(qū)(綠色、藍(lán)色)同等變換。
<實(shí)施例7>
圖9是表示投射式映像顯示裝置4D的光學(xué)系統(tǒng)的圖。該投射式映像顯示裝置4D具有根據(jù)波長依存性，把來自出射各色光的LED30R、30G、30B的顏色光向特定方向引導(dǎo)的交叉二向棱鏡(可以是交叉二向色鏡，可以是用此外的構(gòu)造把各色光向特定方向引導(dǎo)的光學(xué)元件)31。在交叉二向棱鏡31的光出射一側(cè)配置錐型棒積分器33A。此外，在錐型棒積分器33A的光出射一側(cè)配置長方體形狀的棒積分器34。從長方體形狀的棒積分器34出射的光由透鏡35向反射型的顯示面板36引導(dǎo)。在用反射型的顯示面板36反射而取得的映像光由投射透鏡37投射。
這樣的結(jié)構(gòu)的投射式映像顯示裝置4D以分時(shí)出射各色光(紅光、綠光、藍(lán)光)，并且按照所述分時(shí)的定時(shí)用各色映像信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述顯示面板36?；蛘?，可以使用始終出射各色光(紅光、綠光、藍(lán)光)，并且具有作為所述顯示面板36的濾色器的裝置。當(dāng)然，可以不是反射型的顯示面板36，而使用透過型的顯示面板。
錐型棒積分器33A如圖10A所示，具有對(duì)于紅光，作為二向色鏡面起作用的錐型筒面33Aa。該錐型筒面33Aa的入口形成為比錐型棒積分器33A的光入射面小，錐型筒面33Aa的傾斜面(紅光反射面)比錐型棒積分器33A的傾斜面(其他顏色光反射面)的傾斜還陡。據(jù)此，能取得與使用只有紅光的入射端面積小(傾斜角陡)的錐型棒時(shí)相同的效果，所以與其它波長區(qū)(綠色、藍(lán)色)相比，更能促進(jìn)低分散角化，錐型棒出射光有效成分的指向性與其他波長區(qū)(綠色、藍(lán)色)變?yōu)榇笾戮?，能降低顏色不均勻?br> 在截面梯形的玻璃體的周圍面形成反射紅光，透過其他顏色光的二向色膜(電介質(zhì)多層膜)，插入具有與所述玻璃體對(duì)應(yīng)的空洞部的角筒狀玻璃體內(nèi)，從而取得錐型棒積分器33A?；蛘?，錐型棒積分器33A也可以作為在具有所述空洞部的角筒狀玻璃體的內(nèi)表面形成二向色膜(電介質(zhì)多層膜)的空洞構(gòu)件。
圖11是表示錐型棒積分器33B和長方體形狀的棒積分器34A的說明圖。錐型棒積分器33B具有對(duì)紅光，作為二向色鏡面起作用的錐型筒面33Ba。該錐型筒面33Ba的入口比錐型棒積分器33B的光入射面小。而且，在長方體形狀的棒積分器34A上，以把所述錐型筒面33Ba延長的形態(tài)形成錐型筒面33Aa。
<實(shí)施例8>
圖12是表示投射式映像顯示裝置4E的光學(xué)系統(tǒng)的圖。該投射式映像顯示裝置4E具有與投射式映像顯示裝置4D同樣的結(jié)構(gòu)，但是具有通常的錐型棒積分器33，并且在交叉二向棱鏡31的光出射一側(cè)和錐型棒積分器33的光入射面之間設(shè)置對(duì)紅光產(chǎn)生低分散角化的波長選擇性的衍射元件32，通過衍射元件32，使各色光的分散角分布近似。即投射式映像顯示裝置4E設(shè)置對(duì)紅光產(chǎn)生低分散角化的衍射元件32，所以只有紅光低分散角化，錐型棒出射光有效成分的指向性與其他波長區(qū)(綠色、藍(lán)色)變?yōu)榇笾戮?，能降低顏色不均勻。須指出的是，可以不是錐型棒積分器33，而是長方體形狀的棒積分器?？梢允菦]有長方體形狀的棒積分器34的結(jié)構(gòu)。錐型棒積分器33和長方體形狀的棒積分器34可以不是玻璃等透明體，可以是中空的構(gòu)造。須指出的是，作為波長選擇性的衍射元件，已知有特開2002-350625號(hào)公報(bào)中描述的衍射元件。
在以上說明的多色光照明裝置和投射式映像顯示裝置中，如圖13(a)、(b)所示，可以設(shè)置偏振光變換裝置40或偏振光變換裝置41。偏振光變換裝置40把從側(cè)面入射的光變?yōu)镾偏振光。該偏振光變換裝置40具有排列兩個(gè)偏振分光鏡的構(gòu)造、或排列一個(gè)偏振分光鏡和反射來自該偏振分光鏡的光的反射構(gòu)件的構(gòu)造。而且，在一個(gè)偏振分光鏡的光出射一側(cè)或所述反射構(gòu)件的光出射一側(cè)的任意一方設(shè)置相位差板(1/2λ板)，通過把一方的偏振光變換為另一方的偏振光，使偏振光方向一致。當(dāng)然，也能變換為P偏振光。須指出的是，可以采用在兩個(gè)偏振分光鏡之間或一個(gè)偏振分光鏡和反射構(gòu)件之間配置相位差板的構(gòu)造。此外，偏振光變換裝置41在與棒積分器12的光出射面相對(duì)的位置，具有V字形的電介質(zhì)多層膜(偏振光分離膜)。由電介質(zhì)多層膜的一方的面反射的S偏振光由相鄰的反射面(或電介質(zhì)多層膜)反射，同樣由介質(zhì)多層膜的另一方的面反射的S偏振光由相鄰的反射面(或電介質(zhì)多層膜)反射。透過介質(zhì)多層膜的P偏振光由相位差板(1/2λ板)變換為S偏振光。當(dāng)然，也能把光變換為P偏振光。
權(quán)利要求
1.一種多色光照明裝置，為了使用多個(gè)不同的顏色光而包括多個(gè)照明裝置，該照明裝置具有出射顏色光的固體光源、將來自各固體光源的顏色光向照明對(duì)象物引導(dǎo)的導(dǎo)光部件，使一個(gè)照明裝置或幾個(gè)照明裝置的光學(xué)特性與其它照明裝置的光學(xué)特性不同，以便向所述照明對(duì)象物引導(dǎo)的各色光的照度分布、分散角分布、分散角面內(nèi)分布中的至少一個(gè)在各照明裝置之間近似。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多色光照明裝置，其特征在于與其它照明裝置不同的照明裝置在所述固體光源和所述導(dǎo)光部件的光入射面之間具有降低從所述固體光源出射的光的分散角的透鏡部件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多色光照明裝置，其特征在于所述透鏡部件從所述導(dǎo)光部件的光入射面離開而被配置，并且從所述光入射面到所述透鏡部件的配置位置，設(shè)置覆蓋它們的周圍的筒狀鏡部件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的多色光照明裝置，其特征在于各照明裝置具有光出射面比光入射面大的錐型棒積分器作為所述導(dǎo)光部件，與其它照明裝置不同的照明裝置包含具有比其他照明裝置的棒積分器的光入射面小的光入射面的棒積分器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的多色光照明裝置，其特征在于在各錐型的棒積分器的光出射面一側(cè)設(shè)置長方體形狀的棒積分器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的多色光照明裝置，其特征在于各照明裝置具有光出射面比光入射面大的錐型棒積分器作為所述導(dǎo)光部件，與其它照明裝置不同的照明裝置中，其棒積分器具有比其他棒積分器的傾斜反射面還凸的曲面反射區(qū)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多色光照明裝置，其特征在于在各錐型的棒積分器的光出射面一側(cè)設(shè)置長方體形狀的棒積分器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的多色光照明裝置，其特征在于與其它照明裝置不同的照明裝置中，所述導(dǎo)光部件具有完成聚光作用的透鏡形狀部分，或者具有與其他導(dǎo)光部件具有的透鏡形狀部分不同曲率的透鏡形狀部分。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的多色光照明裝置，其特征在于各導(dǎo)光部件由光出射面比光入射面大的錐型的棒積分器和設(shè)置在該光出射面一側(cè)的長方體形狀的棒積分器構(gòu)成，在所述長方體形狀的棒積分器的光入射端或光出射端或所述錐型的棒積分器的光出射端具有所述透鏡形狀部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的多色光照明裝置，其特征在于各照明裝置具有由透明體構(gòu)成的棒積分器作為所述導(dǎo)光部件，與其它照明裝置不同的照明裝置包括具有比其他照明裝置的棒積分器的折射率還小的折射率的棒積分器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多色光照明裝置，其特征在于各棒積分器是光出射面比光入射面大的錐型的棒積分器，在該光出射面一側(cè)設(shè)置長方體形狀的棒積分器。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～3中任意一項(xiàng)所述的多色光照明裝置，其特征在于各照明裝置具有光出射面比光入射面大的錐型的棒積分器和設(shè)置在光出射一側(cè)的長方體形狀的棒積分器作為所述導(dǎo)光部件，與其它照明裝置不同的照明裝置的長方體形狀的棒積分器的長度與其它照明裝置的長方體形狀的棒積分器的長度不同。
13.根據(jù)權(quán)利要求5、7、9、或11中所述的多色光照明裝置，其特征在于與其它照明裝置不同的照明裝置的長方體形狀的棒積分器的長度與其它照明裝置的長方體形狀的棒積分器的長度不同。
14.根據(jù)權(quán)利要求1～13中任意一項(xiàng)所述的多色光照明裝置，其特征在于具有紅光用的照明裝置、綠光用的照明裝置和藍(lán)光用的照明裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的多色光照明裝置，其特征在于紅光用的照明裝置的光學(xué)特性與綠光用的照明裝置以及藍(lán)光用的照明裝置的光學(xué)特性不同。
16.一種多色光照明裝置，具有出射顏色光的固體光源、根據(jù)波長依存性將來自各固體光源的顏色光向特定方向引導(dǎo)的光學(xué)元件、和作為將從該光學(xué)元件出射的光向照明對(duì)象物引導(dǎo)的導(dǎo)光部件的錐型的棒積分器，在所述錐型的棒積分器形成對(duì)于特定的顏色光，作為二向色鏡起作用的錐形狀筒面，所述錐形狀筒面的入口形成為比所述錐型的棒積分器的光入射面還小，從而向所述照明對(duì)象物引導(dǎo)的各色光的分散角分布在各色光中近似。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的多色光照明裝置，其特征在于在所述錐型的棒積分器的光出射面一側(cè)設(shè)置長方體形狀的棒積分器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的多色光照明裝置，其特征在于在所述長方體形狀的棒積分器上形成成為所述錐形狀筒面的延長區(qū)的延長錐形狀筒面。
19.根據(jù)權(quán)利要求16～18中任意一項(xiàng)所述的多色光照明裝置，其特征在于具有紅光用的固體光源、綠光用的固體光源和藍(lán)光用的固體光源。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的多色光照明裝置，其特征在于所述錐形狀筒面反射紅光，透過其他顏色光。
21.一種多色光照明裝置，具有出射顏色光的固體光源、根據(jù)波長依存性將來自各固體光源的顏色光向特定方向引導(dǎo)的光學(xué)元件、和將從該光學(xué)元件出射的光向照明對(duì)象物引導(dǎo)的導(dǎo)光部件，在所述導(dǎo)光部件的光入射一側(cè)或光出射一側(cè)配置對(duì)特定的顏色光產(chǎn)生低分散角化的波長選擇性的衍射元件，以便向所述照明對(duì)象物引導(dǎo)的各色光的分散角分布在各色光中近似。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的多色光照明裝置，其特征在于在所述錐型的棒積分器的光出射面一側(cè)設(shè)置長方體形狀的棒積分器。
23.根據(jù)權(quán)利要求21或22所述的多色光照明裝置，其特征在于具有紅光用的固體光源、綠光用的固體光源和藍(lán)光用的固體光源。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的多色光照明裝置，其特征在于所述衍射元件使紅光低分散角化。
25.一種投射式映像顯示裝置，包括權(quán)利要求14或15所述的多色光照明裝置；分別調(diào)制各色光的光閥；將經(jīng)過各光閥的調(diào)制光向特定方向引導(dǎo)，生成彩色映像光的光學(xué)元件；和對(duì)所述彩色映像光進(jìn)行投射的投射部件。
26.一種投射式映像顯示裝置，包括權(quán)利要求19、20、23或24所述的多色光照明裝置；設(shè)置在所述導(dǎo)光部件的光出射一側(cè)的單一光閥；和對(duì)由所述單一光閥取得的彩色映像光進(jìn)行投射的投射部件。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的投射式映像顯示裝置，其特征在于以分時(shí)將各色光出射，并且按照所述分時(shí)的定時(shí)由各色映像信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述光閥。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的投射式映像顯示裝置，其特征在于始終出射各色光，并且所述光閥具有濾色器。
全文摘要
提供在各色照明裝置中使用指向性不同的固體光源，在各色照明裝置中，在照度分布、分散角分布、分散角面內(nèi)分布中減輕產(chǎn)生不同的情形，在使用它的投射式映像顯示裝置中，防止顏色不均勻的多色照明裝置和投射式映像顯示裝置。投射式映像顯示裝置(4A)具有3個(gè)照明裝置(51R－1、51G、51B)。各照明裝置(51)具有LED(11)、錐型棒積分器(12)、長方體形狀的棒積分器(13)。照明裝置(51R－1)出射紅光，照明裝置(51G)出射綠光，照明裝置(51B)出射藍(lán)光。照明裝置(51R－1)具有菲涅耳透鏡(14)。照明裝置(51G、51B)不具有菲涅耳透鏡(14)。
文檔編號(hào)G03B21/14GK1924432SQ20061012882
公開日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2006年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月31日
發(fā)明者橫手惠纮, 天野隆平, 新井一弘, 黑坂剛孝, 前田誠, 池田貴司, 村田治彥 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社