专利名称：投影机的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用液晶光阀或其它的光调制装置投射图像的投影机。
背景技术：
作为以往的投影机，有用凹面镜聚光来自光源的白色光使其入射到棒状积分器(ロシドインテグレ一タ)的一端，使来自该棒状积分器的另一端的射出光经由透镜入射到3块1组的分色镜，以3个不同的入射角照明单一的液晶面板的方式(参照专利文献1等)。
另外，作为别的投影机，有与方柱状的导光体一侧相对地配置光源阵列，同时与该导光体的另一端相对地配置液晶面板，使来自光源阵列的光源光直接入射到导光体的一端，使来自导光体另一端的照明光直接入射到液晶面板的方式(参照专利文献2)。
特开2002-323670号公报[专利文献2]特开2000-112031号公报的图6、7但是，在前者的投影机中，因为使来自棒状积分器的射出光经由透镜入射到液晶面板，所以暂时被匀化的照明光因透镜的成像精度等原因再次被不均匀化。另外，因为来自棒状积分器的射出光一部分还泄露到液晶面板外，所以产生照明光的浪费。
另外，在后者的投影机中，因为使来自光源阵列的光源光直接入射到导光体一端，所以当光源阵列的尺寸超过导光体断面尺寸时，产生光源光的浪费。即，当单位光源的尺寸大时，因为装入到光源阵列中困难，所以光源的尺寸任意性下降，不能确保充分的光量。
发明内容
因而，本发明的目的在于提供一种可以用均匀的照明光照明液晶面板，而且在照明时没有照明光损失的投影机。
另外，本发明的目的在于提供一种可以用来自各种尺寸光源的照明光以充分的光量照明液晶面板的投影机。
为了解决上述问题，本发明的第1投影机包含(a)聚光来自光源的光源光使其入射到规定位置的光源光学系统；(b)具有被配置在规定位置上的输入端并且将入射到该入射端的光源光均匀化并作为照明光从射出端射出的棒状积分器；(c)具有和棒状积分器的射出端大致相同的形状以及大致相同的尺寸的有效像素区域并且将该有效像素区域相对射出端配置的光透过型的光调制装置。进而，这种情况下的“棒状积分器”并不限于实心的棒，而设为包含由中空的棒构成的积分器。另外，所谓“大致相同的形状以及大致相同的尺寸”意味着棒状积分器的射出端和光调制装置的有效像素区域在形状上大致一致的状态，但为了全部地照明光调制装置的有效像素区域，希望上述射出端的形状和有效像素区域的形状大致相同，射出端的尺寸比有效像素区域的尺寸稍大。
在上述投影机中，因为用光源光学系统聚光来自光源的光源光，使其入射到与棒状积分器的入射端对应的规定位置上，所以可以与光源的尺寸和个数等没有关系地使足够亮度的光源光没有损失地入射到棒状积分器的入射端，在棒状积分器内传输。另外，在上述投影机中，因为光透过型的光调制装置的有效像素区域是和棒状积分器的射出端大致相同的形状以及大致相同的尺寸，相对射出端配置，所以可以使来自棒状积分器的射出端的均匀的照明光没有损失并且不会损害均匀性地入射到光调制装置的有效像素区域。因而，可以用具有充分亮度以及均匀性的照明光没有损失地照明光调制装置，可以投射高亮度的图像。
另外，在本发明的具体形态中，光源光学系统聚光来自多个光源的光源光使其分别入射到入射端。这种情况下，由于没有损失地把来自多个光源的光源光导入棒状积分器，因而可以投射更高亮度的图像。
另外，在本发明的另一具体形态中，多个光源是排列有多个固体光源的光源，另外，光源光学系统包含具有与多个光源的排列对应地排列的透镜要素的透镜阵列。这种情况下，不仅可以通过固定光源的集成实现光源的小型化以及高效率，而且可以提高光源的控制性以及使用性。作为固体光源例如可以使用发光二极管。
另外，在本发明的再一具体形态中，棒状积分器的射出端是矩形。这种情况下，可以均匀并且高效率地照明矩形的有效像素区域。
进而，棒状积分器通过被设定为与来自光源光学系统的光射出特性相对应的长度，可以在照明分布不均匀性极小的状态下进行照明。
另外，棒状积分器通过具有变换光源光的光路的光路变换部件，可以进行光路方向的调整。
另外，在本发明的再一具体形态中，进一步具备投射由光调制装置调制后的图像光的投射光学系统。这种情况下，可以经由投影光学系统把由光调制装置形成的像投射到屏幕等上。
另外，在本发明的再一具体形态中，进一步具备使光调制装置根据图像信号动作的元件驱动装置；控制元件驱动装置的动作的控制装置。由此，可以进行投影时的图像的处理和修正。
另外，在本发明的再一具体形态中，进一步具备反射经由投影光学系统射出的图像光的反射部件；投影被反射的图像光的屏幕。这种情况下，是通过背面投射显示图像的所谓的背投投影机。
另外，本发明的第2投影机包含(a)分别聚光来自各颜色光源的各颜色光源光并使其入射到为每个颜色设置的规定位置的各颜色的光源光学系统；(b)具有分别配置在每个颜色的规定位置上的各颜色的入射端、并且分别独立地对入射到该各颜色的入射端的各颜色的光源光进行均匀化并作为照明光从射出端分别独立地射出的各颜色的棒状积分器；(c)分别具有和各颜色的棒状积分器的射出端大致相同形状以及大致相同尺寸的有效像素区域并且把该有效像素区域相对于各颜色的射出端分别配置的各颜色的光透过型的光调制装置；(d)合成由各颜色的光调制装置分别调制的各颜色的图像光并射出的光合成光学系统；(e)投射经由光合成光学系统合成的图像光的投射光学系统。
在上述投影机中，因为用光源光学系统分别聚光来自各颜色的光源的各颜色的光源光，分别使其入射到与各颜色的棒状积分器的入射端对应的规定位置上，所以可以与光源的尺寸和个数等没有关系地使充分亮度的光源光没有损失地入射到各颜色的棒状积分器的入射端。另外，在上述投影机中，因为各颜色的光调制装置的有效像素区域被形成为和各颜色的棒状积分器的射出端大致相同形状以及大致相同尺寸，并相对于这些射出端分别配置，所以可以使来自各颜色的棒状积分器的射出端的均匀的各颜色的照射光没有损失且不会损害均匀性地分别入射到各颜色的光调制装置的有效像素区域。因而，可以用具有充分亮度以及均匀性的照明光没有损失地照明各颜色的光调制装置，通过经由光合成光学系统以及投射光学系统，可以适宜地投射高亮度的彩色图像。
另外，在本发明的具体形态中，各颜色的光源分别具有多个发光部件，各颜色的光源光学系统分别对来自多个发光部件的光源光聚光并使其入射到入射端。由此，可以增加光源光的光量。作为更具体的一形态，例如各颜色的光源中的至少1个颜色的光源具有和其他颜色的光源不同的个数的发光部件。这种情况下，可以对每种颜色适宜地调整作为发光源的发光部件的个数，可以取得光量的平衡。
进而，各颜色的光源光学系统分别包含透镜阵列，透镜阵列由于包含根据多个发光部件的个数以及配置排列的透镜要素，因而不仅可以实现各颜色的光源的小型化以及高效率化，而且可以对每个颜色的光源提高光源的控制性和使用性。
另外，在本发明的再一具体形态中，各颜色的棒状积分器中至少1个具有和其他棒状积分器不同的长度。由此，可以分别独立调整各颜色的照度分布。作为更具体的一形态，例如该长度根据来自各颜色的光源光学系统的各颜色的光射出特性进行设定。这种情况下，可以照明各光调制装置使得各颜色的照度分布的不均匀性成为最小。进一步作为具体的一形态，该各颜色的棒状积分器具有根据各颜色的光射出特性和在各颜色光源之间的亮度平衡而设定的固有长度。这种情况下，可以进行既得到各颜色的照度分布的均匀性又得到各颜色间的亮度平衡的均匀性的照明。
另外，在本发明的再一具体形态中，各颜色的棒状积分器中至少1个具有和其他棒状积分器不同的形状。由此，对于每个颜色可以把照明光设定为适宜的光。作为更具体的一形态，例如在该各颜色的棒状积分器中的至少1个具有变换各颜色的光源光的光路的光路变换部件。这种情况下，在各颜色的棒状积分器的任意一个中，由该光路变换部件变更光路的方向，还可以进行光路的距离调整，可以提高把光学系统收纳在机壳中的自由度。
另外，在本发明的另一具体形态中，进一步具备反射经由投射光学系统射出的图像光的反射部件；投影被反射的上述图像光的屏幕。这种情况下，是由背面投射显示图像的所谓的背投投影机。
图1是概念性说明实施方式1的投影机的构造的方框图。
图2(a)、(b)是投影机的主体部分的平面图以及侧面图。
图3(a)、(b)是投影机的平面图以及侧面图。
图4是液晶光阀的正面图。
图5是说明液晶光阀和棒状积分器的配置关系的图。
图6(a)、(b)是说明实施方式2的投影机的图。
图7是说明实施方式3的图。
图8是展示实施方式4的投影机的构造的图。
图9(a)、(b)是展示光源单元的构造的平面图。
符号说明10…投影机、20…照明装置、21…B光照明装置、23…G光照明装置、25…R光照明装置、21a…B光用光源单元、23a…G光用光源单元、25a…R光用光源单元、21b，23b，25b…聚光透镜阵列、21c，23c，25c…棒状积分器、21f，23，25f…LED、26a，26b，26c…第1偏振滤光器、27…光源驱动装置、30…光调制装置、31，33，35…液晶光阀、31a…主体部分、31b…框体、31f…有效像素区域、36a，36b，36c…第2偏振滤光器、37…交叉分色棱镜、38…元件驱动装置、40…投射透镜、50…控制装置具体实施方式
[实施方式1]图1是概念性地说明本发明的实施方式1的投影机的构造的方框图。该投影机10包含照明装置20、光调制装置30、投影透镜40、控制装置50。在此，照明装置20具有B光照明装置21、G光照明装置23、R光照明装置25、光源驱动装置27。另外，光调制装置30包含根据图像信息进行照明光的调制的3个液晶光阀31、33、35；作为光合成光学系统的交叉分色棱镜37；向各液晶光阀31、33、35输出驱动信号的元件驱动装置38。
图2(a)是展示把图1所示的投影机10组装到机箱61上状态的平面图，图2(b)是其侧面图。各颜色光的照明装置21、23、25和液晶光阀31、33、35被固定在机箱61中的适宜位置上，投射透镜40被固定为埋入机箱61的一侧面中。另外，图1所示的光源驱动装置27、元件驱动装置38，以及控制装置50被安装在与机箱61的上面相对设置的电路基板62上。进而，图3(a)是说明图1所示的投影机10的外观的平面图，图3(b)是其侧面图。从图中可以看出，投影机10是把图2(a)以及(b)所示的机箱61以及电路基板62收纳在适当的壳体63中的结构。
返回图1，B光照明装置21包含B光用光源单元21a、棒状积分器21c。其中，B光用光源单元21a由把被称为固体光源的多个LED21f以适宜的2维排列(例如矩阵状排列)安装在电路基板21g上的方式构成，在各LED21f的正面具有独立地配置光束整形用的透镜元件的聚光透镜阵列21b。各LED21f是尺寸被标准化(规格化)的制成产品，分别发出包含在3原色中蓝色(B)范畴中的B光。从LED21f取出的B光，即第1光源光LB经过聚光透镜阵列21b后，入射到作为光均匀化装置的棒状积分器21c的入射端，即入射端口IP。此时，来自各LED21f的B光由构成聚光透镜阵列21b的各透镜元件被分别适宜地发散，并且，成为被聚集在规定位置上的圆形断面的光束。即，来自各LED21f的B光全部被聚光在被设置在规定位置上的棒状积分器21c上的矩形入射端口IP上，在与此入射端口IP重叠的状态下分别没有泄露地入射。经由棒状积分器21c从作为射出端的射出端口OP射出的第1照明光LB经由与该射出端口OP相对配置的第1偏振滤光器26a入射到光调制装置30中的B光用的液晶光阀31。由此，液晶光阀31上的被照射区域(形成图像信息的有效像素区域)被由B光均匀地照明。以上，LED21f的顶部透镜和聚光透镜阵列21b构成对第1光源光LB进行集光并使其入射到棒状积分器21c的光源光学系统。
G光照明装置23具备G光用光源单元23a和棒状积分器23c。其中，G光用光源单元23a具有和B光用光源单元21a同样的构造，但是电路基板23a上的各LED23f分别发生包含在3原色中的绿色(G)范畴中的G光，由该G光构成的第2光源光LG经由聚光透镜阵列23b没有泄露地与棒状积分器23c的入射端口IP重叠并入射。经过此棒状积分器23c的第2照明光LG通过波面分割以及重叠而没有损失地被均匀化，经由与其射出端口OP相对配置的第1偏振滤光器26b入射到光调制装置30中的G光用的液晶光阀33。由此，液晶光阀33上的被照射区域(形成图像信息的有效像素区域)被由G光均匀地照明。
R光照明装置25具备R光用光源单元25a和棒状积分器25c。其中，R光用光源单元25a具有和B光用光源单元21a同样的构造，而电路基板25a上的各LED25f分别发生包含在3原色中红色(R)范畴中的R光，由该R光构成的第3光源光LR经由聚光透镜阵列25b没有泄露地与棒状积分器25c的入射端口IP重叠地入射。经过该此棒状积分器25c的第3照明光LR通过波面分割以及重叠没有损失地被均匀化，经由与其射出端口OP相对配置的第1偏振滤光器26c入射到光调制装置30中的R光用的液晶光阀35。由此，液晶光阀35上的被照射区域(形成图像信息的有效像素区域)被R光均匀地照明。
各液晶光阀31、33、35是光透过型的光调制元件，通过根据从外部输入的图像信号以像素单位切换照明光的偏振方向，把入射到各液晶光阀31、33、35的来自各颜色光照明装置21、23、25的照明光分别2维地调制。在各液晶光阀31、33、35的入射侧与其入射面相对配置第1偏振滤光器26a、26b、26c，可以用特定方向的偏振光成分照明各液晶光阀31、33、35。另外，在各液晶光阀31、33、35的射出侧与其射出面相对配置第2偏振滤光器36a、36b、36c，可以只读出与通过各液晶光阀31、33、35的上述特定方向正交的方向的偏振光成分。分别入射到各液晶光阀31、33、35上的来自各颜色光照明装置21、23、25的照明光由这些液晶光阀31、33、35分别2维地调制。通过各液晶光阀31、33、35的各颜色光的图像光由交叉分色棱镜37合成，从其一侧面射出。从交叉分色棱镜37射出的合成光的像入射到作为投射光学系统的投射透镜40以适宜的放大率投影在屏幕(未图示)上。即，由投影机10把合成了在各液晶光阀31、33、35上形成的各颜色R、G、B的图像的彩色图像作为运动图像或者静止图像投射在屏幕上。
控制装置50与光源驱动装置27、元件驱动装置38的每一个连接，经由光源驱动装置27控制各颜色光照明装置21、23、25的动作。另外，控制装置50把在控制装置50中处理的图像信号经由元件驱动装置38发送到各液晶光阀31、33、35，但此时对图像信号进行梯形修正等各种图像处理。
图4是B光用的液晶光阀31的正面图。液晶光阀31把主体部分31a嵌入到框体31b中固定，从框体31b的上部，用于把图像信号传送到主体部分31a的电缆CA延伸。在正面露出的主体部分31a的周围设置有突起的边缘部分31c，可以用粘接剂或黏着剂等固定第1偏振滤光器26a。另外，虽然省略图示，但在液晶光阀31的背面一侧同样可以粘贴第2偏振滤光器36a(参照图1)。进而，第1偏振滤光器26a、第2偏振滤光器36a等还可以直接粘贴在主体部分31a的表面。进而，虽然在此省略说明，但其他颜色的液晶光阀33、35也具有和该B光用液晶光阀31同样的构造。
图5是说明图1等所示的液晶光阀31和棒状积分器21c的配置关系的图。在液晶光阀31的主体部分31a中，应该露出的部分不是显示区域，例如除去纵向尺寸的约1成的边缘部分的中央部分是有效像素区域31f。即，因为只调制入射到中央的有效像素区域31f上的照明光，所以入射到其外侧的照明光成为浪费。另一方面，只向有效像素区域31f入射照明光是困难的，相对于液晶光阀31的棒状积分器21c的校准作业的负担也会增大。因而，在把棒状积分器21c的射出端口OP的形状设置成和有效像素区域31f大致相同的相似形状的同时，使棒状积分器21c的射出端口OP的尺寸比有效像素区域31f还稍微大一些。但是，要尽量减少照明光的浪费，使射出端口OP的尺寸比主体部分31a的露出部分的尺寸还小，把输出口OP和有效像素区域31f的尺寸设置成大致相同。进而，棒状积分器21c的前端的射出端口OP虽然经过第1偏振滤光器26a但因为相对于主体部分31a以极其接近的状态配置，所以从射出端口OP射出的照明光几乎没有扩散地入射到主体部分31a，可以高效率并且均匀地照明有效像素区域31。在具体的制作例子中，把主体部分31a的露出部分的纵横尺寸设置为12.8mm×16.4mm，把有效像素区域31f的尺寸设置为10.8mm×14.4mm，把棒状积分器21c的射出端口OP的尺寸设置为10.83mm×14.43mm。另外，将棒状积分器21c的射出端口OP和主体部分31a的表面的间隔设置为0.5mm。以上说明了相对于液晶光阀31的棒状积分器21c的尺寸以及配置，但相对于其它液晶光阀33、35的棒状积分器23c、25c的尺寸以及配置也和上述一样，可以使从两棒状积分器23c、25c射出的照明光几乎没有浪费地入射到两液晶光阀33、35的有效像素区域，可以将它们均匀地照明。
以下，说明图1所示的投影机10的动作。来自设置在照明装置20上的BGR光照明装置21、23、25的各颜色的照明光分别入射到对应的液晶光阀31、33、35。各液晶光阀31、33、35由根据来自外部的图像信号动作的元件驱动装置38驱动，具有2维的折射率分布，在2维空间上以像素单位调制各颜色的照明光。这样，用各液晶光阀31、33、35调制的照明光即图像光，由交叉分色棱镜37合成后入射到作为投射光学系统的投射透镜40并投影在屏幕上。这种情况下，在把各颜色用的棒状积分器21c、23c、25c的断面形状即其射出端口OP的形状设置成和分别相对的液晶光阀31、33、35的有效像素区域的形状大致相同的同时，使各颜色用的棒状积分器21c、23c、25c的射出端口OP的尺寸比分别相对的有效像素区域31f的尺寸还稍微大一些。其结果，可以使从棒状积分器21c、23c、25c的射出端口OP射出的均匀的照明光没有损失并且不损害均匀性地入射到各颜色的液晶光阀31、33、35的有效像素区域31f。即，可以用具有充分亮度以及均匀性的照明光没有损失地照明液晶光阀31、33、35，可以投射高亮度的图像。
以下，说明本发明的实施方式2的投影机。实施方式2的投影机因为是实施方式1的投影机的变形，所以对省略共同部分的说明。只说明不同的部分。
图6(a)以及(b)是说明实施方式2的投影机的构造的局部剖开正面图以及侧面图。该投影机110是通过背面投射显示图像的背投影型的装置，在作为机箱的壳体12的底部具备投影机主体14，在壳体12内的背面一侧上部具备反射镜16，在壳体12的正面具备透过型的屏幕部件18。从投影机主体14射出的图像光以光轴OA1为中心向后方斜上行进，在反射镜16中以光轴OA2为中心折弯到正面一侧入射到透过型屏幕部件18。进而，这些投影机主体14、反射镜16以及透过型屏幕部件18用未图示的手段在壳体12内定位固定。
在此，投影机主体14相当于图1以及图2所示的投影机10，具备内置各颜色光照明装置21～25和液晶光阀31～35等并且埋入有投射透镜的机箱61；安装有图1所示的光源驱动装置27、元件驱动装置38以及控制装置50的电路基板62。
实施方式2的情况也一样，把各颜色用的棒状积分器21c、23c、25c的断面形状即其射出端口OP的形状设置成和分别相对的液晶光阀31、33、35的有效像素区域的形状大致相同，并且，使各颜色用的棒状积分器21c、23c、25c的射出端口OP的尺寸比分别相对的液晶光阀31、33、35的有效像素区域的尺寸还稍微大些。其结果，使从棒状积分器21c、23c、25c的射出端口OP射出的均匀的照明光可以没有损失并且不会损害均匀性地入射到各颜色的液晶光阀31、33、35的有效像素区域31f。
以下，说明本发明实施方式3的投影机。实施方式3的投影机是实施方式1的投影机的变形。
图7是说明被装入实施方式3的投影机的B光照明装置221的图。该B光照明装置221除了B光用光源单元21a、棒状积分器21c等外，具备作为光路变换部件的光路折弯用的反射镜271；把照明光变换成特定方向的偏振光的偏振变换元件272。这种情况下，从设置在B光用光源单元21a上的各LED21f射出的B光经由反射镜271重叠地入射到偏振变换元件272。该偏振变换元件272被粘贴在棒状积分器21c的入射端口IP，将入射到棒状积分器21c之前的B光变换为特定方向的偏振光。由此，可以没有浪费地照明第1偏振滤光器26a，可以防止第1偏振滤光器26a的加热。
进而，在以上说明中，只说明了B光照明装置221，但G光照明装置和R光照明装置也具有同样的构造，对于G光和R光也可以没有浪费地照明第1偏振滤光器并防止其加热。
以下，说明本发明实施方式4的投影机。实施方式4的投影机是实施方式1的投影机的变形。
图8展示本发明实施方式4的投影机的构造。此投影机310和图1的投影机10一样，包括照明装置320、光调制装置330、投影透镜340、控制装置(未图示)。在此，照明装置320具有B光照明装置321、G光照明装置323、R光照明装置325、光源驱动装置(未图示)。另外，光调制装置330具有根据图像信息进行照明光的调制的3个液晶光阀331、333、335；作为光合成光学系统的交叉分色棱镜337；向各液晶光阀331、333、335输出驱动信号的元件驱动装置(未图示)。
进而，因为本实施方式中的光源和元件驱动装置以及控制装置的动作和实施方式1的投影机10一样所以未图示，并省略说明。
B光照明装置321包含空气冷却风扇321i、冷却散热片321h、B光用光源单元321a、反射镜RM、棒状积分器321c。其中，B光用光源单元321a具有安装了多个(在图示的例子中是4个)LED321f的电路基板321g和聚光透镜阵列321b。
各LED321f分别发生B光。从LED321f取出的B光在经过聚光透镜阵列321b后，由作为光路变换部件的光路转弯用的反射镜RM变换为特定方向的偏振光，入射到棒状积分器321c的入射端口IP。经过棒状积分器321c从射出端口OP射出的B光，经由与该射出端口OP相对配置的第1偏振滤光器326a入射到光调制装置330中的B光用的液晶光阀331。由此，可以用B光均匀地照明和液晶光阀331上的射出端口OP端面大致一致的被照射区域。此时，用空气冷却风扇321i以及冷却散热片321h进行伴随各LED321f中的B光的发生而产生的热的冷却。该热首先传导到冷却散热片321h，进而通过空气冷却风扇321i冷却该热传导的冷却散热片321h，把该热释放到外部，把各LED321f的温度保持为一定。
G光照明装置323具有和B光照明装置321一样的构造，具备空气冷却风扇323i、冷却散热片323h、G光用光源单元323a、棒状积分器323c。但是，棒状积分器323c和B光用棒状积分器321c形状和长度不同，在入射部具有棱形的部分，在该棱形部分的斜面上进一步具备作为光路变换部件的电介质多层膜ML。另外，G光用光源单元323a也具有和B光用光源单元321a同样的构造，但在电路基板323g上例如安装有7个LED323f，各LED323f分别产生G光。该G光经由聚光透镜阵列323b入射到被设置在棒状积分器323c的侧面上的入射端口IP。入射后，由被粘贴在棒状积分器323c的棱形部分上的电介质多层膜ML的作用光路折弯90°。经过该棒状积分器323c的G光经由与射出端口OP相对配置的第1偏振滤光器326b入射到G光用的液晶光阀333。由此，用G光均匀地照射和液晶光阀333上的射出端口OP端面大致一致的被照射区域。另外，利用空气冷却风扇323i以及冷却散热片323h，传导在各LED323f中伴随G光发生而产生的热，进行各LED323f的冷却。
R光照明装置325具备空气冷却风扇325i、冷却散热片325h、R光用光源单元325a、棒状积分器325c。其中，R光用光源单元325a具有和B光用光源单元321a同样的构造，但在电路基板325g上例如安装有7个LED325f，各LED325f分别发生R光。该R光经由聚光透镜阵列325b入射到设定得比B光用的棒状积分器321c还长的棒状积分器325c的端面的入射端口IP。经过该棒状积分器325c的R光经由与射出端口OP相对配置的第1偏振滤光器326c入射到R光用液晶光阀335。由此，和液晶光阀335上的射出端口OP端面大致一致的被照射区域被由R光均匀地照明。另外，用空气冷却风扇325i以及冷却散热片325h传导伴随在各LED325f中的R光发生而产生的热，进行各LED325f的冷却。
在各液晶光阀331、333、335的入射侧与其入射面相对地配置第1偏振滤光器326a、326b、326c。另外，在各液晶光阀331、333、335的射出侧与其射出面相对地配置第2偏振滤光器136a、136b、136c。分别入射到各液晶光阀331、333、335上的来自各颜色光照明装置321、323、325的照明光由这些液晶光阀331、333、335分别进行2维调制。通过了各液晶光阀331、333、335的各颜色的图像光，由交叉分色棱镜337合成，并从其一侧面射出。从交叉分色棱镜337射出的合成光的像，入射到作为投射光学系统的投射透镜340并以适当的放大率投影在屏幕(未图示)上。
图9(a)、(b)是用于展示作为本实施方式中的发光部件LED321f、323f、325f排列的平面图。前者图9(a)是B光用光源单元321a的平面图。在本实施方式中，如上所述4个LED321f作为B光的光源被规则地排列在电路基板321g上。后者图9(b)是G光用光源单元323a以及R光用光源单元325a的平面图。在本实施方式中，如上所述哪方都是7个LED323f、LED325f作为G光、R光的光源并被规则地排列在电路基板323g、325g上。
无论哪种情况都根据LED321f、323f、325f的排列设计图8的聚光透镜阵列321b、323b、325b，通过各颜色光没有损失地重叠因而分别均匀地入射到入射端口IP。
由此，可以抑制由各颜色的LED引起不同单位LED的发光量的差引起的照明光的偏差。另外，在各颜色光照明装置中根据各自不同的发热量，只要分别适宜地确定空气冷却风扇321i、323i、325i以及冷却散热片321h、323h、325h的长度、大小等即可。
进而，在本实施方式中，把B光用的LED321f的个数设置为4个，把G光用LED323f以及R光用的LED325f的个数都设置为7，当然，根据投影机的用途和所使用的LED的亮度等可以在设计阶段适宜地变更它们的数量。
另外，各颜色的棒状积分器321c、323c、325c根据入射的各颜色的照明光的亮度分布等的特性分别设定长度、形状。因而，可以抑制在各颜色间的亮度差，在图像光形成中可以实现作为整体的均匀化和颜色不均匀的降低。
在以上对实施方式4的说明中，对于与发光部件有关的记述并不限于本实施方式。例如，在实施方式1中，在各颜色光照明装置21、23、25中作为发光部件的LED21f、23f、25f的个数、排列、间隔等也可以根据投影机的规格适宜地变更。即，可以变更LED21f、23f、25f整体个数和相对的个数比，例如，通过增加各颜色的发光部件的个数可以实现增加整体光亮2倍这种亮度增加。这种情况下，随着发光部件的增加白平衡有可能变化，而这样的白平衡的变化通过调整与RGB各颜色有关的发光部件的个数比可以进行补偿。
另外，在各颜色光照明装置21、23、25、321、232、325中的聚光透镜阵列21b、23b、25b、321b、323b、325b的形状以及构造也可以根据投影机的规格适宜地变更。因而，可以调节入射到各颜色的棒状积分器21c、23c、25c、321c、323c、325c的照明光的入射角范围，其结果可以以某种程度自由地控制入射到各颜色的液晶光阀31、33、35、331、333、335的照明光的视野角范围。
进而，第1偏振滤光器26a、26b、26c、326a、326b、326c被配置在各颜色的棒状积分器21c、23c、25c、321c、323c、325c的射出端口OP和各颜色的液晶光阀31、33、35、331、333、335之间，但也可以把它配置在入射端口IP一侧或棒状积分器21c、23c、25c、321c、323c、325c内。
另外，代替上述实施方式那样的投影机10和310等，还可以设置成以下这样的投影机用反射镜等对来自白色光源的光源光进行聚光并使其入射到棒状积分器的入射端，在棒状积分器的射出端得到均匀的照明光，同时，用该照明光直接照明与棒状积分器的射出端相对配置的单一的彩色显示型的液晶光阀。这种情况下，也是通过使用上述实施方式那样的棒状积分器21c等，在可以高效率利用来自白色光源的光源光的同时，可以均匀并且高效率地照明液晶光阀的有效像素区域。
权利要求
1.一种投影机，具备对来自光源的光源光进行聚光并使其入射到规定位置的光源光学系统；具有配置在上述规定位置上的入射端、并且均匀化入射到该入射端的光源光并作为照明光从射出端射出的棒状积分器；以及具有和上述棒状积分器的射出端大致相同的形状以及大致相同的尺寸的有效像素区域、并且把该有效像素区域与上述射出端相对配置的光透过型的光调制装置。
2.权利要求1所述的投影机，其特征在于上述光源光学系统对来自多个光源的光源光进行聚光并使其分别入射到上述入射端。
3.权利要求2所述的投影机，其特征在于上述多个光源是排列有多个固体光源的光源。
4.权利要求3所述的投影机，其特征在于上述多个固体光源分别是发光二极管。
5.权利要求2所述的投影机，其特征在于上述光源光学系统包含具有与上述多个光源的排列对应地排列的透镜要素的透镜阵列。
6.权利要求1所述的投影机，其特征在于上述棒状积分器的上述射出端是矩形。
7.权利要求1所述的投影机，其特征在于上述棒状积分器被设定为与来自上述光源光学系统的光射出特性相对应的长度。
8.权利要求1所述的投影机，其特征在于上述棒状积分器具有变换光源光的光路的光路变换部件。
9.权利要求1所述的投影机，其特征在于进一步具备投射由上述光调制装置调制的图像光的投射光学系统。
10.权利要求1所述的投影机，其特征在于，进一步具备根据图像信号使上述光调制装置动作的元件驱动装置；以及控制上述元件驱动装置的动作的控制装置。
11.权利要求1所述的投影机，其特征在于，进一步具备反射经由上述光调制装置射出的图像光的反射镜；以及投影被反射的上述图像光的屏幕部件。
12.一种投影机，具备分别对来自各颜色的光源的各颜色的光源光进行聚光并使其入射到为每个颜色设置的规定位置的各颜色的光源光学系统；具有分别配置在上述每个颜色的规定位置上的各颜色的入射端、并且分别独立地均匀化入射到该各颜色的入射端的各颜色的光源光并作为照明光从射出端分别独立地射出的各颜色的棒状积分器；分别具有和上述各颜色的棒状积分器的射出端大致相同的形状以及大致相同的尺寸的有效像素区域、并且把该有效像素区域分别与各颜色的上述射出端相对配置的各颜色的透过型的光调制装置；合成由上述各颜色的光调制装置分别调制的各颜色的图像光并射出的光合成光学系统；以及投射经由上述光合成光学系统合成的图像光的投射光学系统。
13.权利要求12所述的投影机，其特征在于上述各颜色的光源分别具有多个发光部件，上述各颜色的光源光学系统分别对来自上述多个发光部件的光源光进行聚光并使其入射到上述入射端。
14.权利要求13所述的投影机，其特征在于上述各颜色的光源中至少1个颜色的光源具有和其他颜色的光源不同的个数的发光部件。
15.权利要求14所述的投影机，其特征在于上述各颜色的光源光学系统分别包含透镜阵列。
16.权利要求15所述的投影机，其特征在于上述透镜阵列包含与上述多个发光部件的个数以及配置相对应地排列的透镜要素。
17.权利要求12所述的投影机，其特征在于上述各颜色的棒状积分器中的至少1个具有和其他的棒状积分器不同的长度。
18.权利要求17所述的投影机，其特征在于上述个别的长度是根据来自上述各颜色的光源光学系统的各颜色的光射出特性设定的。
19.权利要求18所述的投影机，其特征在于上述各颜色的棒状积分器具有根据各颜色的光射出特性和在各颜色的光源间的亮度平衡设定的固有的长度。
20.权利要求12所述的投影机，其特征在于上述各颜色的棒状积分器中的至少1个具有和其他的棒状积分器不同的形状。
21.权利要求12所述的投影机，其特征在于上述各颜色的棒状积分器中的至少1个具有变换各颜色的光源光的光路的光路变换部件。
22.权利要求12所述的投影机，其特征在于，进一步具备反射经由上述投射光学系统射出的图像光的反射镜；以及投影被反射的上述图像光的屏幕部件。
全文摘要
本发明提供可以用均匀的照明光照明液晶面板并且在照明时没有照明光的损失的投影机。把各颜色用的棒状积分器(21c～25c)的形状即其射出端口OP形状设置成和各自的有效像素区域的形状大致相同，并且使各颜色用的棒状积分器(21c～25c)的射出端口OP的尺寸比分别相对的液晶光阀(31～35)的有效像素区域(31f)的尺寸稍微大些。其结果，可以使从棒状积分器(21c～25c)的射出端口OP射出的均匀的照明光没有损失并且不损害均匀性地入射到各颜色的液晶光阀(31～35)的有效像素区域31f。即，可以用具有充分亮度和均匀性的照明光没有损失地照明液晶光阀(31～35)，可以投射高亮度的图像。
文档编号G03B21/14GK1609696SQ20041008602
公开日2005年4月27日 申请日期2004年10月22日 优先权日2003年10月23日
发明者桥本聪 申请人:精工爱普生株式会社