CN1782860A - 光源装置和图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
供给能够减小光束的广度而能够高效率地供给光的光源装置等。该光源装置，具有：供给光的至少2个发光部(101)、(102)；以及通过透过来自发光部(101)、(102)的光之中的第1振动方向的偏振光并且反射与第1振动方向大致正交的第2振动方向的偏振光，而将来自发光部(101)、(102)的光分离为第1振动方向的偏振光和第2振动方向的偏振光的偏振分离部(107)；其中，发光部(101)、(102)，具有将从偏振分离部(107)向发光部(101)、(102)的方向行进的光向偏振分离部(107)的方向反射的反射部(103)、(104)；偏振分离部(107)，将透过偏振分离部(107)的第1振动方向的偏振光与由偏振分离部(107)反射的第2振动方向的偏振光合成并使其向指定方向(L)行进。
Description
技术领域
本发明涉及光源装置和图像显示装置，特别是涉及与空间光调制装置组合使用的光源装置的技术。
背景技术
近年来，已提出了在投影机的光源装置上使用固体发光元件的技术。作为固体发光元件的发光二极管(以下称为“LED”。)具有超小型、超轻量和长寿命的特点。此外，大输出的LED的开发、改进已获得了显著的进步，利用LED用于照明用途正在扩大。因此，作为投影机、特别是小型而明亮的投影机的光源，正期待使用LED。越是能够有效地利用来自发光部的光就越能够得到明亮的图像。用于有效地利用来自发光部的光的技术，已在例如专利文献1和专利文献2中提出了。
专利文献1：特开2000-221499号公报。
专利文献2：特开2003-57445号公报。
专利文献1和专利文献2所提出的技术，都是对于空间光调制装置供给特定的振动方向的偏振光的技术。作为调制特定的振动方向的偏振光的空间光调制装置，有液晶型空间光调制装置。除了液晶型空间光调制装置外，作为投影机的空间光调制装置而使用的倾斜反射镜器件(tilt mirrordevice)，与偏振状态无关地进行入射光的调制。因此，当代替液晶型空间光调制装置而使用倾斜反射镜器件时，可以考虑从专利文献1和专利文献2所公开的结构中省略用于偏振转换的结构而进行应用。
当在投影机上使用现在已开发出的LED时，为了获得明亮的图像而需要使用多个LED。当使用多个LED时，按照专利文献1和专利文献2的技术，要将LED配置成阵列状。当将多个LED配置成阵列状时，越增加LED的数量则配置LED的区域就越大。此外，在投影机中，在包含光源装置和空间光调制装置的光学系统中，可以将有效地使用的光束所存在的空间的广度表示为面积与立体角的积(聚光本领，Geometrical Extent)。该面积与立体角的积被保有在光学系统中。因此，可以认为当使用多个LED时，入射到空间光调制装置上的光束的空间的广度将增大。
与此相对，空间光调制装置能够有效地进行调制的光的取入角度是有限的。因此，向空间光调制装置入射的光束的空间的广度越增大，就越难以有效地使用来自光源装置的光。因此，即使使用专利文献1和专利文献2所公开的技术，往往也无法有效地利用光。特别是，如果无法有效地利用来自发光部的光，则存在即使使用多个发光部也无法得到明亮的图像的问题。本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供能够减小光束的广度而能够高效率地供给光的光源装置和使用该光源装置能够显示明亮的图像的图像显示装置。
发明内容
为了解决上述问题而达到上述目的，按照本发明，提供一种光源装置，其特征在于，具有：供给光的至少2个发光部；以及通过透过来自发光部的光之中的第1振动方向的偏振光并且反射与第1振动方向大致正交的第2振动方向的偏振光，而将来自发光部的光分离为第1振动方向的偏振光和第2振动方向的偏振光的偏振分离部；其中，上述发光部，具有将从偏振分离部向发光部的方向行进的光向偏振分离部的方向反射的反射部；偏振分离部，将透过偏振分离部的第1振动方向的偏振光与由偏振分离部反射的第2振动方向的偏振光合成并使其向指定方向行进。
从发光部向偏振分离部入射的第1振动方向的偏振光透过偏振分离部。从发光部向偏振分离部入射的第2振动方向的偏振光被偏振分离部反射。偏振分离部将透过偏振分离部向指定方向行进的第1振动方向的偏振光和由偏振分离部反射而向指定方向行进的第2振动方向的偏振光合成。光源装置，通过用偏振分离部将来自各发光部的光合成，即使在使用多个发光部的情况下也能够减小从光源装置出射的光束的广度。此外，通过设置反射部，使向发光部的方向行进的光由反射部反射而向偏振分离部的方向行进。这时，通过使用例如相位板进行偏振转换，能够使向偏振分离部的方向行进的光向指定方向行进。这样，利用偏振分离部中的透过和反射以及偏振转换，能够使来自发光部的光有效地向指定方向行进。由此，能够减小光束的广度而能够得到高效率地供给光的光源装置。
此外，按照本发明的优选的方式，优选地具有在发光部与偏振分离部之间的至少1处设置的相位板。例如，当作为相位板使用λ/4相位板时，入射到相位板上的线偏振光被相位板转换为圆偏振光。通过由相位板转换为圆偏振光的光由例如反射部反射后再次入射到相位板上来转换振动方向。通过使光2次通过λ/4相位板，能够使光的振动方向旋转90度。利用2次通过λ/4相位板，能够将第1振动方向的偏振光和第2振动方向的偏振光相互转换。由此，能够再次利用特定的振动方向以外的其它振动方向的光，从而能够使来自发光部的光有效地向指定方向行进。
此外，按照本发明的优选的方式，优选地具有设置在发光部与偏振分离部之间的将来自发光部的光向偏振分离部导引的光学元件。由此，能够有效地将来自发光部的光向偏振分离部导引。
此外，作为本发明的优选的方式，优选地光学元件是使来自发光部的光大致均匀的棒式积分器。通过使用棒式积分器，在能够将来自发光部的光有效地向偏振分离部导引的基础上，能够使光均匀化。由此，能够将来自发光部的光有效地并且使其均匀化地向偏振分离部导引。
此外，作为本发明的优选的方式，优选地光学元件是使来自发光部的光成为大致平行的准直透镜。通过使用准直透镜，能够将来自发光部的光有效地向偏振分离部导引。此外，通过使用准直透镜，使从偏振分离部向发光部的方向行进的光在从发光部向偏振分离部的方向行进时在大致相同的光路中行进。通过使从偏振分离部向发光部的方向行进的光在从发光部向偏振分离部的方向行进时在大致相同的光路中行进，使其有效地向发光部入射。由于入射到发光部的光由反射部反射后再次向偏振分离部的方向行进，所以通过使用准直透镜能够再次有效地利用光。由此，能够有效地利用来自发光部的光。
此外，作为本发明的优选的方式，优选地光学元件是将来自发光部的光聚光的聚光透镜。通过使用聚光透镜，能够将来自发光部的光有效地向偏振分离部导引。此外，在使用聚光透镜使来自发光部的光会聚时，不需要对偏振分离部远心地(telecentrically)进行照明。因此，能够提高光源装置的结构的自由度。由此，利用自由度高的结构能够将来自发光部的光有效地向偏振分离部导引。
此外，作为本发明的优选的方式，优选地具有将从偏振分离部向与指定方向不同的方向行进的光向偏振分离部的方向反射的反射镜。通过使用反射镜，能够使向与指定的照明对象的方向不同的方向行进的光返回偏振分离部的方向。由此，能够再次利用向指定方向以外的方向行进的光，从而能够有效地利用来自发光部的光。
此外，作为本发明的优选的方式，优选地至少具有第1发光部和第2发光部；其中，第1发光部，设置在使从第1发光部向偏振分离部入射的第1振动方向的偏振光在透过偏振分离之后向指定方向行进的位置上；第2发光部，设置使从第2发光部向偏振分离部入射的第2振动方向的偏振光在偏振分离部反射之后向指定方向行进的位置上。由此，能够将来自第1发光部的第1振动方向的偏振光和来自第2发部的第2振动方向的偏振光合成而使其向指定方向行进。
此外，作为本发明的优选的方式，优选地还具有第3发光部；其中，上述第3发光部，设置在使从第3部向偏振分离部入射的第1振动方向的偏振光在透过偏振分离部之后向第2发光部的方向行进，并且使从第3发光部向偏振分离部入射的第2振动方向的偏振光在偏振分离部反射之后向第1发光部的方向行进的位置上。
从第3发光部向偏振分离部入射的第1振动方向的偏振光在透过偏振分离部之后向第2发光部的方向行进。向第2发光部的方向行进的光由反射部反射而向偏振分离部的方向行进。从第3发光部向偏振分离部入射的第2振动方向的偏振光在由偏振分离部反射后向第1发光部的方向行进。向第1发光部的方向行进的光由反射部反射而向偏振分离部的方向行进。来自第3发光部的光利用偏振分离部中的透过和反射以及偏振转换，向指定方向行进。由此，能够使来自第3发光部的光向指定方向行进，从而能够供给更明亮的照明光。
此外，作为本发明的优选的方式，优选地具有第1偏振分离部和第2偏振分离部；其中，第1偏振分离部，将来自与第1偏振分离部对应地设置的发光部的光合成并使其向第2偏振分离部的方向行进；第2偏振分离部，将来自第1偏振分离部的光和来自与第2偏振分离部对应地设置的发光部的光合成并使其向指定方向行进。通过与第1偏振分离部、第2偏振分离部的各自对应地设置发光部，能够比使用单独的偏振分离部时配置更多的发光部。此外，通过来自第1偏振分离部的光、来自与第2偏振分离部对应地设置的发光部的光合成，能够减小光束的广度。由此，能够减小光束的广度而得到更明亮的照明光。
此外，按照本发明，能够供给具有上述的光源装置和根据图像信号调制来自光源装置的光的空间光调制装置的图像显示装置。通过具有上述的光源装置，能够高效率地向作为照明对象的空间光调制装置供给光。由此，能够得到能够以高的光利用效率显示明亮的图像的图像显示装置。
附图说明
图1是本发明的实施例1的光源装置的概要结构图。
图2是使用准直透镜的光源装置的结构图。
图3是使用聚光透镜的光源装置的结构图。
图4是使用棒式积分器的光源装置的结构图。
图5是说明光源装置的变形例的图。
图6是本发明的实施例2的光源装置的概要结构图。
图7是说明光源装置的变形例的图。
图8是本发明的实施例3的光源装置的概要结构图。
图9是说明光源装置的变形例的图。
图10是本发明的实施例4的投影机的概要结构图。
图11是说明投影机的变形例的图。
图12是说明投影机的变形例的图。
标号说明
100-光源装置，101、102-LED，103、104-反射部，105、106-λ/4相位板，107-偏振膜，108-偏振光束分离器，109-反射镜，AX-光轴，BX-轴，L-照明方向，200-光源装置，211、212-准直透镜，300-光源装置，311、312-聚光透镜，400-光源装置，411、412-棒式积分器，500-光源装置，505-λ/4相位板，600-光源装置，603-LED，604-反射部，700-光源装置，705-λ/4相位板，800-光源装置，802、803-LED，804、809-反射部，805、806-λ/4相位板，807-偏振膜，808-偏振光束分离器，900-光源装置，1000-投影机，1001R、1001G、1001B-LED，1003R、1003G、1003B-TIR棱镜，1004、1005-棱镜，1006R、1006G、1006B-空间光调制装置，1007a、1007b-分色膜，1008-十字分色棱镜，1010R-R光用光源装置，1010G-G光用光源装置，1010B-B光用光源装置，1011-投影光学系统，1013-屏幕，1100-投影机，1103-TIR棱镜，1106-空间光调制装置，1200-投影机，1203-TIR棱镜，1206-空间光调制装置，1207-分色膜，1208-分色棱镜，1217-分色膜，1218-分色棱镜。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本发明的实施例。
图1表示本发明的实施例1的光源装置100的概要结构。光源装置100具有作为第1发光部的LED101、以及作为第2发光部的LED102。LED101、102是主要从芯片的表面发射光的面发光光源。LED101、102向偏振光束分离器108的方向供给光。偏振光束分离器108是将2个棱镜粘合而构成的长方体形状的构造物。在偏振光束分离器108的2个棱镜彼此之间形成有偏振膜107。
偏振膜107是通过使来自LED101、102的光中的第1振动方向的偏振光透过并反射第2振动方向的偏振光，而将来自LED101、102的光分离为第1振动方向的偏振光和第2振动方向的偏振光的偏振分离部。第1振动方向的偏振光是例如p偏振光。第2振动方向的偏振光是与第1振动方向大致正交的振动方向的偏振光，例如是s偏振光。
在LED101与偏振光束分离器108之间、以及LED102与偏振光束108之间分别设置了作为相位板的λ/4相位板105、106。LED101和λ/4相位板105与偏振光束分离器108的出射面相反侧的面对应地配置。LED102和λ/4相位板106与偏振光束分离器108的与出射面相邻的面对应地配置。
在偏振光束分离器108的设置有LED102的一侧的相反侧设置了反射镜109。反射镜109将透过偏振膜107而从偏振膜107向与指定照明方向L不同的方向行进的光向偏振光束分离器108的方向反射。此外，LED101、102分别具有反射部103、104。反射部103、104是由高反射性的金属部件形成的金属电极。反射部103将从偏振膜107向LED101的方向行进的光向偏振膜107的方向反射。反射部104将从偏振膜107向LED102的方向行进的光向偏振膜107的方向反射。
LED101以沿照明方向L的光轴AX为中心配置。LED102和反射镜109以与光轴AX大致垂直的光轴BX为中心配置。偏振光束分离器108配置成使偏振膜107相对于光轴AX和光轴BX都倾斜大致45度。此外，偏振光束分离器108设置成使光轴AX和光轴BX在偏振膜107的大致中心相交。
LED101和LED102供给包含p偏振光和s偏振光的光。来自LED101的光在通过λ/4相位板105之后入射到偏振光束分离器108上。通过λ/4相位板105而入射到偏振光束分离器108上的光中的p偏振光在透过偏振膜107之后，向由箭头所示的指定的照明方向L行进。与此相对，通过λ/4相位板105而入射到偏振光束分离器108上的光中的s偏振光在偏振膜107反射后向反射镜109的方向行进。
向反射镜109的方向行进的s偏振光由反射镜109反射之后，再次向偏振光束分离器108的方向行进。向偏振光束分离器108的方向行进的s偏振光由偏振膜107反射而向LED101的方向行进。向LED101的方向行进的s偏振光通过λ/4相位板105后被转换为圆偏振光。入射到LED101上的圆偏振光由反射部103反射后再次入射到λ/4相位板105上。λ/4相位板105将圆偏振光转换为p偏振光后使其入射到偏振光束分离器108上。这样，通过使光2次通过λ/4相位板105，能够使光的振动方向旋转90度。入射到偏振光束分离器108上的p偏振光透过偏振膜107后向照明方向L行进。来自LED101的s偏振光经过反射部103的1次反射、偏振膜107的2次反射、反射镜109的1次反射和偏振膜107的1次透过而从光源装置100出射。
来自LED102的光通过λ/4相位板106之后入射到偏振光束分离器108上。通过λ/4相位板入射到偏振光束分离器108上的光中的s偏振光由偏振膜107反射后向照明方向L行进。通过λ/4相位板106入射到偏振光束分离器108上的光中的p偏振光在透过偏振膜107之后向反射镜109的方向行进。向反射镜109的方向行进的p偏振光由反射镜109反射后再次入射到偏振光束分离器108上。入射到偏振光束分离器108上的p偏振光透过偏振膜107后向LED102的方向行进。
向LED102的方向行进的p偏振光，通过从由反射部104反射直到入射到偏振光束分离器108上为止2次通过λ/4相位板106而被转换为s偏振光。入射到偏振光束分离器108上的s偏振光由偏振膜107反射后向照明方向L行进。来自LED102的p偏振光经过反射部104的1次反射、偏振膜107的1次反射、反射镜109的1次反射和偏振膜107的2次透过而从光源装置100出射。如上所述，作为偏振分离部的偏振膜107将透过偏振膜107的p偏振光与由偏振膜107反射的s偏振光合成后使其向照明方向L行进。
设反射部103、104的反射率、偏振膜107的反射率、反射镜109的反射率分别为60％、90％、85％，设偏振膜107的透过率为90％。当设将来自1个LED的p偏振光原样地取出而进行照明时的照明光的强度为0.5时，则从本实施例的光源装置100出射的照明光的总功率约为1.272。LED101、102的发出光的利用效率每1个LED约为63.6％。此外，当以取出来自1个LED的p偏振光进行照明的光源装置为基准时，本实施例的光源装置100能够供给约2.54倍的强度的照明光。
光源装置100通过用偏振膜107将来自LED101、102的光合成，而使来自各LED101、102的光向大致相同的照明区域行进。因此，即使在使用多个发光部时，也能够减小从光源装置100出射的光束的广度。此外，通过设置反射部103、104而使向LED101、102的方向行进的光由反射部103、104反射而向偏振膜107的方向行进。这时，通过使用λ/4相位板105、106进行偏振转换，能够使向偏振膜107的方向行进的光向照明方向L行进。
这样，利用偏振膜107的透过和反射以及偏振转换，能够使来自LED101、102的光有效地向照明方向L行进。由此，具有能够减小光束的广度并且能够高效率地供给光效果。例如，当将光源装置100用于投影机时，由于能够减小向空间光调制装置入射的光束的广度，所以能够由空间光调制装置有效地调制来自光源装置100的照明光。
偏振膜107也可以是透过s偏振光而反射p偏振光的偏振膜。这时，偏振膜107将透过偏振膜107的s偏振光与由偏振膜107反射的p偏振光合成而使其向照明方向L行进。此外，偏振分离部不限于使用偏振膜107的情况，也可以使用线栅型偏振板。当代替偏膜107而使用线栅型偏振板时，能够使光源装置100廉价。关于线栅型偏振板后面说明。
图2是光源装置100的变形例，表示使用准直透镜211、212的光源装置200的结构。在本实施例和后面所述的实施例中，对于与光源装置100相同的部分标以相同的符号并省略重复的说明。准直透镜211设置在作为第1发光部的LED101与λ/4相位板105之间的光路中。准直透镜212设置在作为第2发光部的LED102与λ/4相位板106之间的光路中。
准直透镜211、212分别是将来自LED211、212的光向偏膜107导引的光学元件。此外，准直透镜211、212分别使来自LED101、102的光成为大致平行。准直透镜211，使从准直透镜211出射的光的主光线相对于光轴AX成为大致平行地对偏振膜107远心地进行照明。准直透镜212，使从准直透镜212出射的光的主光线相对于光轴BX成为大致平行地对偏振膜107远心地进行照明。利用准直透镜211、212，能够将来自LED101、102的光有效地向偏振膜107导引。
图3表示作为光学元件使用聚光透镜311、312的光源装置300的结构。聚光透镜311设置在LED101与λ/4相位板105之间的光路中。聚光透镜312设置在LED102与λ/4相位板106之间的光路中。聚光透镜311、312分别将来自LED101、102的光聚光。利用聚光透镜311、312，能够有效地将来自LED101、102的光向偏振膜107导引。
此外，当使用聚光透镜311、312使来自LED101、102的光收敛时，不需要对偏振膜107远心地进行照明。因此，能够提高光源装置300的结构的自由度。通过使用聚光透镜311、312，能够以自由度高的结构有效地将来自LED101、102的光向偏振膜107导引。
图4表示作为光学元件使用棒式积分器411、412的光源装置400的结构。棒式积分器411设置在LED101与λ/4相位板105之间的光路中。棒式积分器412设置在LED102与λ/4相位板106之间的光路中。棒式积分器411、412由长方体形状的透明的玻璃部件构成。入射到棒式积分器411、412上的光，一边在玻璃部件与空气的界面上反复进行全反射一边在棒式积分器411、412的内部行进。
作为棒式积分器411、412，不限于用玻璃部件构成，也可以使用将内表面由反射面构成的中空结构的部件。在是将内表面作为反射面的棒式积分器的情况下，入射到棒式积分器上的光一边在反射面上反复反射一边在棒式积分器的内部行进。此外，棒式积分器也可以采用将玻璃部件与反射面组合的结构。
通过使用棒式积分器411、412，能够将来自LED101、102的光有效地向偏振膜107导引。此外，棒式积分器411、412使分别来自LED101、102的光的强度分布大致均匀。通过使用棒式积分器411、412，能够有效地并且均匀地将来自LED101、102的光向偏振膜107导引。光源装置400，不限于将LED、λ/4相位板、棒式积分器和偏振光束分离器都配置成接合的结构，也可以相互拉开间隔地配置。
另外，光学元件不限于设置在LED101、102与λ/4相位板105、106之间的结构，也可以是设置在λ/4相位板105、106与偏振光束分离器108之间的结构。此外，光源装置可以将使用图2～图4说明的光学元件组合使用，进而也可以与其它光学元件组合使用。
图5表示本实施例的变形例的光源装置500的结构。光源装置500是由上述的光源装置100的结构调换了LED101和反射镜109的装置。如光源装置500所示，能够以光源装置100的结构为基础适当地变更LED101、102或反射镜109的配置。此外，光源装置500在反射镜109与偏振光束分离器108之间设置了λ/4相位板505。这样，λ/4相位板不限于LED101、102与偏振光束分离器108之间，也可以设置在反射镜109与偏振光束分离器108之间。
实施例2.
图6表示本发明的实施例2的光源装置600的概要结构。光源装置600的特征在于，除了作为第1发光部LED101和作为第2发光部的LED102外，还具有作为第3发光部的LED603。LED603设置在偏振光束分离器108的设置有LED102一侧的相反侧。LED603与LED102一样，以轴BX为中心配置。LED601具有作为金属电极的反射部604。另外，在LED603与偏振光束分离器108之间没有设置λ/4相位板。
LED603供给包含p偏振光和s偏振光的光。从LED603入射到偏振光束分离器108上的光中的p偏振光在透过偏振膜107之后向LED102的方向行进。向LED102的方向行进的p偏振光，通过从由反射部104反射直到入射到偏振光束分离器108上为止2次通过λ/4相位板而被转换为s偏振光。入射到偏振光束分离器108上的s偏振光由偏振膜107反射而向照明方向L行进。
从LED603向偏振光束分离器108入射的光中的s偏振光由偏振膜107反射后向LED101的方向行进。向LED101的方向行进的s偏振光，通过从由反射部103反射直到入射到偏振光束分离器108上为止2次通过λ/4相位板105而被转换为p偏振光。入射到偏振光束分离器108上的p偏振光透过偏振膜107后向照明方向L行进。
当设从1个LED原样地取出p偏振光进行照明时的照明光的强度为0.5时，则从本实施例的光源装置600出射的照明光的总功率约为1.648。LED101、102、603的发出光的利用效率每1个LED约为54.9％。此外，当以取出1个LED的p偏振光进行照明的光源装置为基准时，本实施例的光源装置600能够供给约3.30倍的强度的照明光。另外，反射部604的反射率是与反射部103、104的反射率相同的60％。按照本实施例，能够使来自作为第3发光部的LED603的光也向照明方向L行进。由此，能够供给更明亮的照明光。
图7表示本实施例的变形例的光源装置700的结构。光源装置700在作为第3发光部的LED603与偏振光束分离器108之间设置了λ/4相位板705。此外，在作为第1发光部的LED101与偏振光束分离器108之间没有设置λ/4相位板。λ/4相位板只要设置在LED与偏振膜之间的至少1处即可，并且可以适当地变更λ/4相位板的配置位置。此外，也可以采用在各LED101、102、603与偏振光束分离器108之间都不设置λ/4相位板的结构。
实施例3.
图8表示本发明的实施例3的光源装置800的概要结构。光源装置800的特征在于，具备：具有作为第1偏振分离部的偏振膜107的偏振光束分离器108、以及具有作为第2偏振分离部的偏振膜807的偏振光束分离器808。偏振膜107透过p偏振光而反射s偏振光，与此相对，偏振膜808透过作为第2振动方向的偏振光的s偏振光而反射作为第1振动方向的偏振光的p偏振光。
LED101、102、603与偏振光束分离器108对应地设置在偏振光束分离器108的周边。偏振光束分离器108的周边的结构与图6所示的光源装置600相同。光源装置800构成为在光源装置600的结构上增加了偏振光束分离器808。
偏振光束分离器808设置在偏振光束分离器108的出射侧。同与偏振光束分离器108对应地设置LED102、603一样，与偏振光束分离器808对应地设置了LED802、803。LED802、803分别具有作为金属电极的反射部804、809。在LED802与偏振光束分离器108之间、以及LED803与偏振光束分离器108之间分别设置了作为相位板的λ/4相位板806、805。
LED802、803以与光轴AX大致垂直的轴BX′为中心配置。偏振光束分离器808配置成使偏振膜807相对于光轴AX和光轴BX′都大致倾斜45度。此外，偏振光束分离器808设置成使光轴AX与轴BX′在偏振膜807的中心相交。。
作为第1偏振分离部的偏振膜107将来自与偏振光束分离器108对应地设置的作为发光部的LED102、LED103和LED603的光合成，而使其向作为第2偏振分离部的偏振膜807的方向行进。来自偏振光束分离器108的p偏振光和s偏振光入射到偏振光束分离器808上。来自偏振光束分离器108的s偏振光在透过偏振膜807之后向由箭头所示的指定的照明方向L行进。来自偏振光束分离器108的p偏振光在偏振膜807反射后向LED803的方向行进。向LED803的方向行进的p偏振光，通过从由反射部809反射直到入射到偏振光束分离器808上为止2次通过λ/4相位板805而被转换为s偏振光。
入射到偏振光束分离器808上的s偏振光透过偏振膜807而向LED802的方向行进。向LED802的方向行进的s偏振光，通过从由反射部804反射直到入射到偏振光束分离器808上为止2次通过λ/4相位板806而被转换为p偏振光。入射到偏振光束分离器808上的p偏振光由偏振膜807反射后向照明方向L行进。
LED802和LED803供给包含p偏振光和s偏振光的光。来自LED803的光在通过λ/4相位板805之后入射到偏振光束分离器808上。通过λ/4相位板805入射到偏振光束分离器808上的光中的s偏振光，透过偏振膜807后向LED802的方向行进。向LED802的方向行进的s偏振光，通过从由反射部804反射直到入射到偏振光束分离器808上为止2次通过λ/4相位板806而被转换为p偏振光。入射到偏振光束分离器808上的p偏振光由偏振膜807反射后向照明方向L行进。来自LED803的s偏振光经过反射部的1次反射、偏振膜的1次反射和偏振膜的1次透过而从光源装置800出射。
通过λ/4相位板805入射到偏振光束分离器808上的光中的p偏振光由偏振膜807反射后向偏振光束分离器108的方向行进。入射到偏振光束分离器108上的p偏振光透过偏振膜107后向LED101的方向行进。向LED101的方向行进的p偏振光，通过从由反射部103反射直到入射到偏振光束分离器108上为止2次通过λ/4相位板105而被转换为s偏振光。入射到偏振光束分离器108上的s偏振光与来自LED101的s偏振光同样地同样地进行传播动作(振る舞う)。来自LED803的p偏振光经过反射部的5次反射、偏振膜的5反射和偏振膜的3次透过而从光源装置800出射。
来自LED802的光通过λ/4相位板806之后入射到偏振光束分离器808上。通过λ/4相位板806之后入射到偏振光束分离器808上的光中的p偏振光由偏振膜807反射后向照明方向L行进。通过λ/4相位板806而入射到偏振光束分离器808上的光中的s偏振光透过偏振膜807向LED803的方向行进。向LED803的方向行进的s偏振光，通过从由反射部809反射直到再次入射到偏振光束分离器808上为止2次通过λ/4相位板805而被转换为p偏振光。入射到偏振光束分离器808上的p偏振光，与来自LED803的p偏振光同样地进行传播动作。来自LED802的s偏振光经过反射部的6次反射、偏振膜的5次反射和偏振膜的4次透过而从光源装置800出射。如上所述，作为第2偏振分离部的偏振膜807，将来自作为第1偏振分离部的偏振膜107的光和来自与偏振光束分离器808对应地设置的作为发光部的LED802和LED803的光合成而使其向照明方向L行进。
当设将来自1个LED的p偏振光原样地取出而作为照明光时的照明光的强度为0.5时，则从本实施例的光源装置800出射的照明光的总功率约为1.690。各LED的发出光的利用效率，每1个LED约为33.8％。此外，当以将来自1个LED的p偏振光取出进行照明的光源装置为基准时，则本实施例的光源装置800能够供给约3.38倍的强度的照明。另外，反射部804、809的反射率与反射部103、104、603的反射率相同，为60％。此外，偏振膜807的反射率和透过率与偏振膜107的反射率和透过率相同，都是90％。
通过与各偏振光束分离器108、808对应地设置LED，能够比使用单独的偏振光束分离器时配置更多的LED。此外，通过将来自作为第1偏振分离部的偏振膜107的光和来自与偏振膜807对应地设置的LED802、803的光合成而能够减小光束的广度。由此，具有减小光束的广度而得到更明亮的照明光的效果。
图9表示本实施例的变形例的光源装置900的结构。光源装置900，除了光源装置800的结构外，还在LED603与偏振光束分离器108之间设置了λ/4相位板705。当设置λ/4相位板705时，减少了从LED101向偏振光束分离器108行进的s偏振光直到从光源装置900出射为止的由偏振膜107和反射部的反射次数。因此，能够降低从LED101向偏振光束分离器108行进的s偏振光的强度的衰减。从光源装置900出射的照明光的总功率比光源装置800大，约为1.739。此外，各LED的发出光的利用效率，每1个LED约为34.8％。此外，与照明光的强度为0.5的光源装置比较，光源装置900能够供给约3.48倍的强度的照明光。
另外，本实施例的光源装置可以采用在偏振光束分离器808的出射侧进而设置其它偏振光束分离器的结构。此外，通过设置更多的偏振光束分离器，能够配置更多的LED。此外，由于即使增加LED的数量，从光源装置出射的光束所存在的空间的大小也大致相同，所以能够减小光束的广度。此外，本实施例和上述实施例2的光源装置与上述实施例1同样地可以设置光学元件。
实施例4.
图10表示本发明的实施例4的作为图像显示装置的投影机1000的概要结构。投影机1000是具有3个空间光调制装置1006R、1006G、1006B的所谓的3板式的投影机。投影机1000具有R光用光源装置1010R、G光用光源装置1010G和B光用光源装置1010B。各光源装置1010R、1010G、1010B都具有与上述实施例1的光源装置100相同的结构。
R光用光源装置1010R具有2个R光用LED1001R。R光用LED1001R供给R光。R光用光源装置1010R使来自R光用LED1001R的R光向作为指定方向的TIR(全反射)棱镜1003R的方向行进。TIR棱镜1003R是将2个棱镜1004、1005隔着空气层粘合而构成的。TIR棱镜1003R配置成使入射到棱镜1004上的R光在棱镜1004与空气的界面上进行全反射而向空间光调制装置1006R的方向行进。此外，TIR棱镜1003R配置成使由空间光调制装置006R调制的光透过棱镜1004与空气的界面和棱镜1005。
空间光调制装置1006R是根据图像信号调制来自R光用光源装置1010R的R光的倾斜反射镜器件。倾斜反射镜器件的一例是得克萨斯仪器公司的DMD(注册商标)。空间光调制装置1006R与偏振状态无关地进行R光的调制。由空间光调制装置1006R调制的光透过TIR棱镜1003R后入射到十字分色棱镜1008上。
G光用光源装置1010G具有2个G光用LED1001G。G光用LED1001G供给G光。G光用光源装置1010G使来自G光用LED1001G的G光向作为指定方向的TIR棱镜1003G的方向行进。TIR棱镜1003G使来自G光用光源装置1010G的G光向空间光调制装置1006G的方向行进。空间光调制装置1006G是根据图像信号调制来自G光用光源装置1010G的G光的倾斜反射镜器件。由空间光调制装置1006G调制的光透过TIR棱镜1003G而入射到十字分色棱镜1008上。
B光用光源装置1010B具有2个B光用LED1001B。B光用LED1001B供给B光。B光用光源装置1010B使来自B光用LED1001B的B光向作为指定的方向的TIR棱镜1003G的方向行进。TIR棱镜1003B使来自B光用光源装置1010B的B光向空间光调制装置1006B的方向行进。空间光调制装置1006B是根据图像信号调制来自B光用光源装置1010B的B光的倾斜反射镜器件。由空间光调制装置1006B调制的光透过TIR棱镜1003B而入射到十字分色棱镜1008上。
作为色合成光学系统的十字分色棱镜1008具有2个分色膜1007a、1007b。分色膜1007a、1007b交叉配置成X形。分色膜1007a反射R光而透过G光。分色膜1007b反射B光而透过G光。这样，十字分色棱镜1008将由空间光调制装置1006R、1006G、1006B分别调制的R光、G光和B光合成。投影光学系统1011将由十字分色棱镜1008合成的光投影到屏幕1013上。
通过使用各色光用光源装置1010R、1010G、1010B，投影机1000能够以高的功率向作为照明对象的空间光调制装置1006R、1006G、1006B供给光。由此，具有能够以高的光利用效率显示明亮的图像的效果。另外，各色光用光源装置1010R、1010G、1010B除了采用与实施例1的光源装置100相同的结构外，也可以采用与实施例1～实施例3的其它光源装置相同的结构。
图11表示本实施例的变形例的作为图像显示装置的投影机1100的结构。对于与投影机1000相同的结构标以相同的符号并省略重复的说明。投影机1100是具有1个空间光调制装置1106的所谓的单板式的投影机。来自R光用光源装置1010R的R光、来自G光用光源装置1010G的G光、来自B光用光源装置1010B的B光被十字分色棱镜1008合成而入射到TIR棱镜1103上。TIR棱镜1103使来自十字分色棱镜1008的光向空间光调制装置1106入射。R光用光源装置1010R、G光用光源装置1010G、B光用光源装置1010B，按照使用1个空间光调制装置1106依次调制R光、G光、B光的方式，依次供给R光、G光、B光。
空间光调制装置1106是根据图像信号调制来自R光用光源装置1010R的R光、来自G光用光源装置1010G的G光、来自B光用光源装置1010B的B光的倾斜反射镜器件。由空间光调制装置1106调制的光透过TIR棱镜1103而入射到投影光学系统1011上。本变形例的投影机1100也与投影机1000一样，能够以高的光利用效率显示明亮的图像。
图12表示本实施例的变形例的作为图像显示装置的投影机1200的结构。对于与投影机1000相同的结构标以相同的符号并省略重复的说明。投影机1200具有2个空间光调制装置1206、1006B。来自R光用光源装置1010R的R光、来自G光用光源装置1010G的G光由分色棱镜1208合成而入射到TIR棱镜1203上。分色棱镜1208的分色膜1207反射R光而透过G光。
TIR棱镜1203使来自分色棱镜1208的光向空间光调制装置1206入射。空间光调制装置1206是根据图像信号调制来自R光用光源装置1010R的R光和来自G光用光源装置1010G的G光的倾斜反射镜器件。R光用光源装置1010R、G光用光源装置1010G，按照使用1个空间光调制装置1206依次调制R光和G光的方式依次供给R光和G光。由空间光调制装置1206调制的光透过TIR棱镜1203而入射到分色棱镜1218上。
来自B光用光源装置1010B的B光由空间光调制装置1006B调制后入射到分色棱镜1218上。分色棱镜1218的分色膜1217透过R光和G光而反射B光。分色棱镜1218将R光、G光和B光合成而入射到投影光学系统1011上。本变形例的投影机1200也与投影机1000一样，能够以高的光利用效率显示明亮的图像。
另外，虽然上述各实施例的光源装置作为发光部使用了LED，但不限于此。也可以代替LED而使用例如EL元件或半导体激光器等其它固体发光元件。此外，投影机所使用的空间光调制装置只要是与偏振状态无关地进行入射光的调制的装置即可，不限于倾斜反射镜器件。进而，设置光源装置的图像显示装置不限于投影机，也可以是例如直接观看由空间光调制装置调制的光的显示器。
如上所述，本发明的光源装置在用于投影机时是有用的，特别是适用于作为空间光调制装置使用倾斜反射镜器件的投影机。
Claims (11)
1.一种光源装置，其特征在于，
具有：供给光的至少2个发光部；以及
通过透过来自上述发光部的光之中的第1振动方向的偏振光并且反射与上述第1振动方向大致正交的第2振动方向的偏振光，而将来自上述发光部的光分离为上述第1振动方向的偏振光和上述第2振动方向的偏振光的偏振分离部；
其中，上述发光部，具有将从上述偏振分离部向上述发光部的方向行进的光向上述偏振分离部的方向反射的反射部；
上述偏振分离部，将透过上述偏振分离部的上述第1振动方向的偏振光与由上述偏振分离部反射的上述第2振动方向的偏振光合成并使其向指定方向行进。
2.按权利要求1所述的光源装置，其特征在于：具有在上述发光部与上述偏振分离部之间的至少1处设置的相位板。
3.按权利要求1或2所述的光源装置，其特征在于：具有设置在上述发光部与上述偏振分离部之间的将来自上述发光部的光向上述偏振分离部导引的光学元件。
4.按权利要求3所述的光源装置，其特征在于：上述光学元件是使来自上述发光部的光大致均匀的棒式积分器。
5.按权利要求3所述的光源装置，其特征在于：上述光学元件是使来自上述发光部的光大致平行的准直透镜。
6.按权利要求3所述的光源装置，其特征在于：上述光学元件是使来自上述发光部的光聚光的聚光透镜。
7.按权利要求1～6中的任意一项所述的光源装置，其特征在于：具有将从上述偏振分离部向与上述指定方向不同的方向行进的光向上述偏振分离部的方向反射的反射镜。
8.按权利要求1～7中的任意一项所述的光源装置，其特征在于：至少具有第1发光部和第2发光部；
其中，上述第1发光部，设置在使从上述第1发光部向上述偏振分离部入射的上述第1振动方向的偏振光在透过上述偏振分离之后向上述指定方向行进的位置上；
上述第2发光部，设置在使从上述第2发光部向上述偏振分离部入射的上述第2振动方向的偏振光在上述偏振分离部反射之后向上述指定方向行进的位置上。
9.按权利要求8所述的光源装置，其特征在于：还具有第3发光部；
其中，上述第3发光部，设置在使从上述第3部向上述偏振分离部入射的上述第1振动方向的偏振光在透过上述偏振分离部之后向上述第2发光部的方向行进，并且使从上述第3发光部向上述偏振分离部入射的上述第2振动方向的偏振光在上述偏振分离部反射之后向上述第1发光部的方向行进的位置上。
10.按权利要求1～9中的任意一项所述的光源装置，其特征在于，
具有：第1偏振分离部和第2偏振分离部；
其中，上述第1偏振分离部，将来自与上述第1偏振分离部对应地设置的上述发光部的光合成并使其向上述第2偏振分离部的方向行进；
上述第2偏振分离部，将来自上述第1偏振分离部的光和来自与上述第2偏振分离部对应地设置的上述发光部的光合成并使其向上述指定方向行进。
11.一种图像显示装置，其特征在于，具有：
权利要求1～10中的任意一项所述的光源装置；以及
根据图像信号调制来自上述光源装置的光的空间光调制装置。
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