專利名稱：照明裝置及投射型影像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及基于影像信號對來自光源的光進行調(diào)制并輸出的照明裝置及投射型影像顯示裝置，尤其涉及適合在使用多個光源實現(xiàn)了高亮度化的照明裝置及投射型影像顯示裝置中使用。
背景技術(shù)：
以往，已知有基于影像信號對來自光源的光進行調(diào)制，并將由此生成的光(以下稱為“影像光”)向被投射面投射的投射型影像顯示裝置(以下稱為“投影儀”)。在此種投影儀中，伴隨近些年的大畫面化而要求影像光的高亮度化，因此，需要實現(xiàn)照明光的高亮度化。與此相對，通過對多個光源進行一維或二維排列而形成陣列化，從而能夠?qū)崿F(xiàn)光的集聚化。另外，作為用于實現(xiàn)照明光的高亮度化的結(jié)構(gòu)，例如，使來自多個光源的光與多根光纖耦合，并將上述的光纖捆束而對從光纖射出的光進行合成。但是，當這樣使用多個光源時，無論如何也使設(shè)備的消耗電力變大。并且，在以大的電流連續(xù)驅(qū)動時，光源的壽命會變短。因此，在這樣的投影儀中，當進行低消耗電力模式(長壽命模式)的設(shè)定時，能夠減少全部光源或一部分光源的輸出(例如，專利文獻1)。若這樣，則能夠?qū)崿F(xiàn)光源的長壽命化，并且，能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的低消耗電力化。專利文獻1 日本特開平2004-279943號公報然而，在上述結(jié)構(gòu)的投影儀中，當光源的輸出下降時，投射圖像整體的明亮度也下降。因此，為了設(shè)備的低消耗電力化、光源的長壽命化，可能會導致影像品質(zhì)的下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決這樣的問題而提出，其目的在于提供一種能夠抑制影像品質(zhì)的下降并同時實現(xiàn)設(shè)備的低消耗電力化、光源的長壽命化的照明裝置及投射型影像顯示裝置。本發(fā)明的第一方式涉及的照明裝置的特征在于，具有光調(diào)制部，其對光進行調(diào)制；多個光源部，它們與分割所述光調(diào)制部的光調(diào)制區(qū)域而成的多個分割區(qū)域分別對應(yīng)配置；導光光學系統(tǒng)，其將來自所述多個光源部的光分別向?qū)?yīng)的所述多個分割區(qū)域引導； 輸出調(diào)整部，其基于適用于分割區(qū)域的影像信號，對與所述分割區(qū)域?qū)?yīng)的光源部的輸出進行調(diào)整；調(diào)制控制部，其基于所述光源部的輸出和所述影像信號，對所述光調(diào)制部進行控制。根據(jù)第一方式涉及的照明裝置，基于適用于光調(diào)制部的各分割區(qū)域的影像信號， 分別調(diào)整對應(yīng)的各光源部的輸出，因此能夠減少多個光源部整體的消耗電力。并且，基于調(diào)整后的各光源部的輸出和影像信號來控制光調(diào)制部，因此能夠抑制因調(diào)整各光源部的輸出所引起的各分割區(qū)域的圖像的明亮度的下降，并能夠確保畫面整體的明亮度。因此，能夠抑制影像品質(zhì)的下降。
本發(fā)明的第一方式涉及的照明裝中，所述導光光學系統(tǒng)可以形成為具有與所述多個分割區(qū)域?qū)?yīng)配置的多個積分棒的結(jié)構(gòu)。若形成這樣的結(jié)構(gòu)，則能夠?qū)碜愿鞴庠床康墓夥謩e向?qū)?yīng)的分割區(qū)域有效地引導。另外，在這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，所述導光光學系統(tǒng)可以形成為具有將從所述多個積分棒射出的光分別向?qū)?yīng)的所述分割區(qū)域引導的中繼光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。此時，所述光調(diào)制部可以形成為配置在與所述中繼光學系統(tǒng)產(chǎn)生的成像面不同的位置的結(jié)構(gòu)?；蛘撸鰧Ч夤鈱W系統(tǒng)可以形成為具有將從所述多個積分棒射出的光分別向?qū)?yīng)的所述分割區(qū)域引導的中繼光學系統(tǒng)和間插于所述中繼光學系統(tǒng)的擴散板的結(jié)構(gòu)。若形成這樣的結(jié)構(gòu)，則能夠使分割區(qū)域的邊界難以出現(xiàn)在投射圖像上。在本發(fā)明的第一方式涉及的照明裝置中，所述導光光學系統(tǒng)可以形成為具有從所述多個光源部射出的光所入射的復眼透鏡和透過所述復眼透鏡后的光所入射的、與所述多個分割區(qū)域?qū)?yīng)配置的多個聚光透鏡的結(jié)構(gòu)。若形成這樣的結(jié)構(gòu)，則能夠?qū)碜愿鞴庠床康墓夥謩e向?qū)?yīng)的分割區(qū)域有效地引導。另外，在形成為這樣的結(jié)構(gòu)的情況下，以使在所述各分割區(qū)域成像的光的尺寸大于該各分割區(qū)域的方式設(shè)定所述復眼透鏡的倍率。或者，所述導光光學系統(tǒng)可以形成為具有擴散板的結(jié)構(gòu)。若形成這樣的結(jié)構(gòu)，則能夠使分割區(qū)域的邊界難以出現(xiàn)在投射圖像上。本發(fā)明的第二方式涉及的投射型影像顯示裝置具備照明裝置和對來自所述照明裝置的影像光進行放大投射的投射光學系統(tǒng)。在此，所述照明裝置具有光調(diào)制部，其對光進行調(diào)制；多個光源部，它們與分割所述光調(diào)制部的光調(diào)制區(qū)域而成的多個分割區(qū)域分別對應(yīng)配置；導光光學系統(tǒng)，其將來自所述多個光源部的光分別向?qū)?yīng)的所述多個分割區(qū)域引導；輸出調(diào)整部，其基于適用于分割區(qū)域的影像信號，對與所述分割區(qū)域?qū)?yīng)的光源部的輸出進行調(diào)整；調(diào)制控制部，其基于所述光源部的輸出和所述影像信號，對所述光調(diào)制部進行控制。根據(jù)第二方式涉及的投射型影像顯示裝置，與第一方式涉及的照明裝置同樣地， 能夠減少多個光源部整體的消耗電力，并且能夠抑制影像品質(zhì)的下降。根據(jù)如以所述的本發(fā)明，能夠抑制影像品質(zhì)的下降，并同時實現(xiàn)設(shè)備的低消耗電力化、光源的長壽命化。本發(fā)明的特征通過以下所示的實施方式變得更加清楚。但是，以下所示的實施方式只是實施本發(fā)明時的一個例示，本發(fā)明絲毫不受以下的實施方式中記載的內(nèi)容的限制。


圖1是表示實施方式涉及的投影儀的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是表示實施方式涉及的照明裝置及積分器的結(jié)構(gòu)的圖。圖3是用于說明實施方式涉及的積分器中的積分棒的固定結(jié)構(gòu)的圖。圖4是表示從實施方式涉及積分器射出的激光向光調(diào)制器照射的照射狀態(tài)的圖。圖5是表示實施方式涉及的投影儀中的用于對各光調(diào)制器及各激光光源進行驅(qū)動控制的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖6是表示實施方式涉及的向屏幕投射的投射圖像與各光源部的輸出的關(guān)系的圖。圖7是變更例涉及的從照明裝置到光調(diào)制器的光學系統(tǒng)的示意圖。圖8是表示變更例涉及的投影儀的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖9是表示另一變更例涉及的投影儀的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。圖10是用于說明另一變更例涉及的光源裝置、復眼透鏡及聚光器陣列的結(jié)構(gòu)的圖。圖11是用于說明另一變更例涉及的投影儀的光學系統(tǒng)的其它結(jié)構(gòu)的圖。但是，附圖專用于說明，并不限定本發(fā)明的范圍。
具體實施例方式以下，參照附圖，說明本發(fā)明的實施方式涉及的投影儀。圖1是表示投影儀的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。需要說明的是，圖1中，利用除投射透鏡90之外的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成搭載于本實施方式涉及的投影儀的照明裝置1的光學系統(tǒng)。圖1中， R光用光調(diào)制器80R、G光用光調(diào)制器80G以及B光用光調(diào)制器80B相當于本發(fā)明涉及的光調(diào)制部，構(gòu)成光源裝置10的光源部11相當于本發(fā)明涉及的光源部，介于光源裝置10與R 光用光調(diào)制器80R、G光用光調(diào)制器80G及B光用光調(diào)制器80B之間的結(jié)構(gòu)部相當于本發(fā)明的導光光學系統(tǒng)。從光源裝置10射出紅色波長帶的激光(以下，稱為“R光”)、綠色波長帶的激光 (以下，稱為“G光”)和藍色波長帶的激光(以下，稱為“B光”)合成后的白色的照明光。 光源裝置10具有利用光纖將從多個激光光源射出的R光、G光及B光集聚在一起的結(jié)構(gòu)。 需要說明的是，關(guān)于光源裝置10的詳細結(jié)構(gòu)，在后面進行敘述。從光源裝置10射出的照明光通過積分器20使照度分布均勻化后，經(jīng)由中繼透鏡 30、40、反射鏡50、中繼透鏡60向3DMD(Digital Micro-mirror Device)用顏色分離合成棱鏡70的TIR(Total Internal Reflection)棱鏡71入射。需要說明的是，3DMD用顏色分離合成棱鏡70的詳細結(jié)構(gòu)例如在日本特開2006-79080號公報中有記載。向3DMD用顏色分離合成棱鏡70入射的照明光被構(gòu)成3DMD用顏色分離合成棱鏡 70的分色膜72、73分離，并向由DMD構(gòu)成的反射型的R光用光調(diào)制器80R、G光用光調(diào)制器 80G及B光用光調(diào)制器80B的各自的調(diào)制區(qū)域入射。由所述光調(diào)制器80R、80G、80B調(diào)制后的R光、G光、B光通過3DMD用顏色分離合成棱鏡70合并光路，對各色光進行顏色合成后的光(影像光)從IlR棱鏡71向投射透鏡90(相當于本發(fā)明的投射光學系統(tǒng))入射。向投射透鏡90入射后的影像光被放大而投射到屏幕(被投射面)上。這樣，在屏幕上顯示基于影像信號的規(guī)定的影像。圖2是表示光源裝置10及積分器20的結(jié)構(gòu)的圖。圖2(a)是光源裝置10及積分器20的立體圖。另外，圖2(b)是表示光源裝置10中的光源部11周邊的結(jié)構(gòu)的圖。并且， 圖2(c)是表示光源裝置10中的基于光纖束13的多個光纖組12的捆束結(jié)構(gòu)的圖(主視圖)。如圖2(a)所示，光源裝置10具備9個光源部11、與所述光源部11對應(yīng)配置的9個光纖組12、對所述光纖組12進行捆束而成的光纖束13。如圖2(b)所示，各光源部11由發(fā)出R光的紅色激光光源11R、發(fā)出G光的綠色激光光源11G、發(fā)出B光的藍色激光光源IlB構(gòu)成。并且，各光纖組12由R光用的光纖12R、 G光用的光纖12G、B光用的光纖12B構(gòu)成。上述三根光纖12R、12G、12B彼此通過粘結(jié)劑粘結(jié)而一體化。需要說明的是，作為一體化的方法，也可以采用通過帶進行捆束和裝入管等的方法。從各激光光源11R、IlGUlB發(fā)出的R光、G光及B光分別經(jīng)由光纖耦合器15向各光纖12R、12G、12B入射，在光纖內(nèi)傳播并從它們的前端部射出。9個光纖組12在前端部被光纖束13捆束。如圖2(c)所示，各光纖組12在光纖束13內(nèi)以規(guī)定間距配置成橫向三列縱向三列。在光纖束13內(nèi)填充有環(huán)氧樹脂等填充材料 14，由此，將各光纖組12固定在光纖束13內(nèi)。如圖2(a)所示，積分器20由9根積分棒21構(gòu)成。9根積分棒21被捆扎成橫向三列縱向三層，且界面彼此通過粘結(jié)而一體化。圖3是用于說明積分棒21的固定結(jié)構(gòu)的圖。圖3(a)、(b)及(c)分別是從側(cè)方、 入射面?zhèn)燃俺錾涿鎮(zhèn)扔^察到的積分器20的圖。圖3(d)是表示積分棒21的出射端部側(cè)未被粘結(jié)的結(jié)構(gòu)例的圖。如圖3(a)至(c)所示，各積分棒21的入射端側(cè)和出射端側(cè)通過粘結(jié)劑粘結(jié)。此時，若在棒的界面(側(cè)面)涂敷粘結(jié)劑，則被涂敷的部分的激光的反射率下降。因此，如圖 3(a)、(b)所示，在積分棒21的入射端側(cè)，在入射的激光照射不到的入射端面21a附近涂敷粘結(jié)劑。另外，如圖3(c)所示，由于在出射端側(cè)涂敷粘結(jié)劑的部分極少，因此在最小限度的部位以散布的方式涂敷粘結(jié)劑。粘結(jié)劑的厚度例如為幾Pm ΙΟμπι左右，在相鄰的積分棒21之間形成粘結(jié)劑的厚度量的空氣間隙G。需要說明的是，若僅通過入射端側(cè)的粘結(jié)就能夠進行積分棒21的充分的固定，則未必需要出射端側(cè)的棒的粘結(jié)，如圖3(d)所示，僅將出射端側(cè)捆扎。這種情況下，不會產(chǎn)生出射端側(cè)的粘結(jié)劑引起的反射率的下降。返回圖2，光纖組12的間距與積分棒21的間距大致相等。并且，光源裝置10和積分器20以各光纖組12的前端面與各積分棒21的入射面21a對置的方式配置。這樣，從各光纖組12射出的RGB三色的激光向?qū)?yīng)的各積分棒21入射。如上所述，在相鄰的積分棒21之間形成有空氣間隙G。因此，向各積分棒21入射的激光因棒與空氣之間的折射率的不同而在各棒內(nèi)進行全反射并同時傳播，在照度分布均勻化后從其出射面21b射出。圖4是表示從積分器20射出后的激光向光調(diào)制器80R、80G、80B照射的照射狀態(tài)的圖。圖4(a)是從光源裝置10到光調(diào)制器80R、80G、80B的光學系統(tǒng)的示意圖，圖4(b) 是示意性表示從各積分棒21射出的激光所照射的光調(diào)制器80R、80G、80B的調(diào)制區(qū)域81上的區(qū)域的圖。需要說明的是，在圖4(a)中，為了方便，通過一個透鏡描繪了由中繼透鏡30、 40、60、反射鏡50及3DMD用顏色分離合成棱鏡70構(gòu)成的中繼光學系統(tǒng)。另外，在圖4(b) 中，為了方便，對各積分棒21標注A I的符號，同樣在調(diào)制區(qū)域81中，對來自各積分棒21 的激光所照射的分割區(qū)域標注A I的符號。
如圖1說明的那樣，從積分器20射出的激光在中繼光學系統(tǒng)中被分離成R光、G光及B光，分離后的R光、G光及B光分別向?qū)?yīng)的光調(diào)制器80R、80G、80B的調(diào)制區(qū)域81整體照射。此時，從各積分棒21射出的各激光(R光、G光、B光)向調(diào)制區(qū)域81中的對應(yīng)的各區(qū)域照射。即，調(diào)制區(qū)域81成為被分割成與積分棒21的個數(shù)相同的9個區(qū)域的狀態(tài)，來自一個光源部11的激光向一個分割區(qū)域照射。需要說明的是，如圖4(b)所示，各激光在中繼光學系統(tǒng)的透鏡作用下，向調(diào)制區(qū)域81的上下左右顛倒的位置照射。例如，從位于左上的符號A的積分棒21射出的激光向調(diào)制區(qū)域81的最右下的位置、即向符號A的分割區(qū)域照射。對于來自其它符號B I的積分棒21的激光，也如圖4(b)所示向相同符號的分割區(qū)域照射。在此，如圖4(a)所示，光調(diào)制器80R、80G、80B的反射面的位置相對于中繼光學系統(tǒng)的成像面稍向后方錯開。其結(jié)果是，照射到調(diào)制區(qū)域81的各激光的照射尺寸比成像面略大，因此如圖4(b)所示，向相鄰的分割區(qū)域照射的激光在其邊界產(chǎn)生稍重合的狀態(tài)(以下， 將激光重合的區(qū)域稱為“重合區(qū)域”)。由此，即使在棒狀積分器20產(chǎn)生上述空氣間隙G，也不會發(fā)生由其引起而在投射圖像上出現(xiàn)邊界線的情況。需要說明的是，當光調(diào)制器80R、80G、80B的反射面的位置從成像面錯開時，會形成影像模糊的狀態(tài)。因此，對反射面與成像面的錯開量進行調(diào)整，以使模糊情況在實用上不會成為問題，并且使上述邊界線不顯眼。圖5是表示投影儀中的用于對各光調(diào)制器80R、80G、80B及各激光光源11R、11G、 IlB進行驅(qū)動控制的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。需要說明的是，該圖的控制部100包含于搭載在投影儀上的照明裝置1的電路系統(tǒng)中。光調(diào)制器80R、80G、80B及光源部11的各激光光源11R、11G、11B通過控制部100 進行驅(qū)動控制?？刂撇?00根據(jù)輸入的影像信號，求出光調(diào)制器80R、80G、80B的各分割區(qū)域所需的亮度，并決定為了得到需要的亮度而向各分割區(qū)域照射的光量。之后，基于決定的光量，控制與各分割區(qū)域?qū)?yīng)的各光源部11、即控制各激光光源11R、11G、11B的輸出。并且，控制部100根據(jù)向各分割區(qū)域照射的光量、即根據(jù)各光源部的輸出，而設(shè)定該分割區(qū)域內(nèi)的各像素的灰度，并對光調(diào)制器80R、80G、80B進行控制。為了進行這樣的控制，控制部100具備輸入接收部101、最高亮度算出部102、光量調(diào)整部103 (相當于本發(fā)明的輸出調(diào)整部)、重合光量算出部104、灰度設(shè)定部105 (相當于本發(fā)明的調(diào)制控制部)、面板驅(qū)動部106、光源驅(qū)動部107。當輸入信號接收部101被輸入一幀(一影像畫面)量的影像信號(例如，RGB輸入信號)時，將所述影像信號向最高亮度算出部102及灰度設(shè)定部105輸出。最高亮度算出部102基于輸入的影像信號，對各分割區(qū)域算出各光調(diào)制器80R、 80G、80B各自的各分割區(qū)域所要求的最高亮度。例如，依次對分割區(qū)域中的各像素所要求的亮度進行比較，將最大的亮度作為最高亮度。通過分割區(qū)域的調(diào)制而生成的影像越為明亮的顏色(接近白色的顏色)，最高亮度越高。最高亮度算出部102將算出的各分割區(qū)域的最高亮度向光量調(diào)整部103輸出。光量調(diào)整部103基于輸入的最高亮度，分別確定各分割區(qū)域所需的光量，即分別確定光調(diào)制器80R中的各分割區(qū)域的R光的光量、光調(diào)制器80G中的各分割區(qū)域的G光的光量及光調(diào)制器80B中的各分割區(qū)域的B光的光量。之后，以能得到?jīng)Q定的光量的方式來
8決定9個光源部11各自的各激光光源11R、11G、1IB的輸出值。此時，對于最高亮度比較高的分割區(qū)域，增大與該分割區(qū)域?qū)?yīng)的各激光光源11R、11G、11B的輸出值，對于最高亮度比較低的分割區(qū)域，減小與該分割區(qū)域?qū)?yīng)的各激光光源11R、11G、11B的輸出值。光量調(diào)整部103將如此決定的輸出值向光源驅(qū)動部107輸出。并且，光量調(diào)整部 103將與決定的各分割區(qū)域的光量(R光、B光、G光的各光量)相關(guān)的信息(以下，稱為“主光量信息”)向重合光量算出部104及灰度設(shè)定部105輸出。重合光量算出部104基于輸入的主光量信息，對各光調(diào)制器80R、80G、80B分別算出向上述的重合區(qū)域(參照圖4(b))照射的光量。之后，將與算出的光量相關(guān)的信息(以下，稱為“重合光量信息”)向灰度設(shè)定部105輸出。灰度設(shè)定部105基于從輸入信號接收部101輸入的影像信號和主光量信息，對各光調(diào)制器80R、80G、80B分別設(shè)定各分割區(qū)域內(nèi)的各像素的灰度，并且基于影像信號和重合光量信息，設(shè)定重合區(qū)域內(nèi)的各像素的灰度。S卩，例如，在光調(diào)制器80R中通過對與其分割區(qū)域?qū)?yīng)的激光光源IlR的輸出進行調(diào)整，而使向其分割區(qū)域照射的R光的光量(以下，稱為“當前光量”)少于激光光源IlR的輸出為最大時的R光的光量(以下，稱為“最大光量”)的情況下，灰度設(shè)定部105基于當前光量相對于最大光量的比率，而提高各像素的灰度，以得到與最大光量時的亮度同等的亮度。并且，灰度設(shè)定部105基于重合區(qū)域的光量相對于最大光量的比率，對重合區(qū)域的各像素的灰度進行調(diào)整，以得到與最大光量時的亮度同等的亮度。此時，若重合區(qū)域的光量多于最大光量，則降低重合區(qū)域的各像素的灰度，若少于最大光量，則提高重合區(qū)域的各像素的灰度。對于其它光調(diào)制器80G、80B，也與光調(diào)制器80a的情況同樣地，灰度設(shè)定部105對各像素的灰度進行調(diào)整，以能夠得到與最大光量時的亮度同等的亮度?；叶仍O(shè)定部105將用于使各光調(diào)制部80R、80G、80B動作的面板控制信號向面板驅(qū)動部106輸出，以使各像素成為設(shè)定的灰度。面板驅(qū)動部106基于來自面板驅(qū)動部106的面板控制信號，向各光調(diào)制器80R、80G、80B輸出驅(qū)動信號。此時，與面板控制信號的輸出同步地，光量調(diào)整部103將用于使各激光光源11R、 IlGUlB動作的激光控制信號向光源驅(qū)動部107輸出，以形成決定的輸出值。光源驅(qū)動部 107基于來自光量調(diào)整部103的激光控制信號，向各激光光源11R、IlGUlB輸出驅(qū)動信號。這樣，從9個光源部11各自的各激光光源11R、11G、11B向各光調(diào)制器80R、80G、 80B的對應(yīng)的分割區(qū)域分別照射必要的光量的激光(R光、G光及B光)。分別照射到各光調(diào)制器80R、80G、80B的R光、G光及B光由各光調(diào)制器80R、80G、80B進行調(diào)制，如圖1中說明那樣，被3DMD用顏色分離合成棱鏡70進行顏色合成而成為影像光，并經(jīng)由投射透鏡90向屏幕投射。圖6是表示向屏幕投射的投射圖像與各光源部11的輸出的關(guān)系的圖。圖6(a)是表示投射圖像的一例的圖，圖6(b)是顯示圖6 (a)的投射圖像時的表示各光源部11的輸出的圖。需要說明的是，圖6(a)中表示的區(qū)域A I是與圖4(b)所示的光調(diào)制器80R、80G、 80B的分割區(qū)域A I對應(yīng)的區(qū)域。另外，圖6(b)所示的各光源部11的輸出表示各激光光源11R、11G、11B的輸出。在圖6(a)中，向屏幕投射有在草原和湖中存在雪山的景色的圖像。在該投射圖像中，在映照有雪山的區(qū)域(D、E、F)、映照有藍天的區(qū)域(A、B、C)、描繪出草原的區(qū)域(G)、描繪出草原和湖的區(qū)域(H)、描繪出湖的區(qū)域⑴中，需要的R光、G光以及B光的光量不同。此時，各光源部11的輸出、即激光光源11R、IlGUlB的各輸出根據(jù)生成區(qū)域A I 的圖像的影像信號而進行調(diào)整。即，如圖6(b)所示，激光光源11R、11G、11B的各輸出成為與各自的顏色顯示的亮度對應(yīng)的輸出。因此，與圖6(b)的虛線所示那樣的所有的光源部11 (激光光源)的輸出固定的情況相比，光源裝置10整體消耗的電力下降。以上，根據(jù)本實施方式，基于適用于光調(diào)制器80R、80G、80B的各分割區(qū)域的影像信號，分別調(diào)整對應(yīng)的各光源部11的輸出，因此能夠減少多個光源部整體的消耗電力。并且，基于調(diào)整的各光源部11的輸出和影像信號，在各分割區(qū)域的光量比最大光量少時，提高各分割區(qū)域內(nèi)的各像素的灰度，因此能夠使各分割區(qū)域的投射圖像的明亮度與各分割區(qū)域的光量為最大光量時的投射圖像的明亮度同等。因此，通過調(diào)整各光源部11的輸出，能夠抑制投射圖像整體的明亮度下降，因此能夠抑制影像品質(zhì)的下降。另外，根據(jù)本實施方式，由于光調(diào)制器80R、80G、80B的調(diào)制區(qū)域81相對于中繼光學系統(tǒng)的成像面錯開，因此在相鄰的分割區(qū)域的邊界，激光成為稍重合的狀態(tài)。由此，能夠使分割區(qū)域的邊界線難以出現(xiàn)在投射圖像中。并且，根據(jù)本實施方式，由于根據(jù)向重合區(qū)域照射的光量來設(shè)定與該重合區(qū)域?qū)?yīng)的影像的灰度，因此能夠抑制因重合區(qū)域的影響而在投射圖像上產(chǎn)生明亮度不均的情況，從而能夠抑制影像品質(zhì)的下降?！垂鈱W系統(tǒng)的變更例〉圖7是變更例涉及的從光源裝置10到光調(diào)制器80R、80G、80B的光學系統(tǒng)的示意圖。在本變更例中，取代使光調(diào)制器80R、80G、80B的調(diào)制區(qū)域81相對于中繼光學系統(tǒng)的成像面錯開的情況，而在積分器20的出射端部附近配置擴散板25。當這樣配置擴散板 25時，激光未恰好在光調(diào)制器80R、80G、80B上成像，而與上述實施方式同樣，激光在相鄰的分割區(qū)域的邊界成為稍重合的狀態(tài)。因此，通過本變更例的結(jié)構(gòu)，與上述實施方式同樣地，也能夠使分割區(qū)域的邊界線難以出現(xiàn)在投射圖像上。需要說明的是，因擴散板25而未進行恰好的成像時，影像變得模糊。因此，優(yōu)選使用具有使模糊情況在實用上不會成為問題的程度的擴散程度的擴散板25。并且，擴散板25 配置在中繼光學系統(tǒng)的任意位置均可，但為了盡可能減少擴散程度，優(yōu)選如圖7那樣配置在積分器20的附近或光調(diào)制器80R、80G、80B的附近。以上，說明了本發(fā)明的實施方式，但本發(fā)明不受上述實施方式絲毫限制，并且，本發(fā)明的實施方式除上述以外還能夠進行各種變更。例如，在上述實施方式中，示出了使用3DMD用顏色分離合成棱鏡70的照明光學系統(tǒng)，但也能夠適用其它照明光學系統(tǒng)。例如，可以是將由多個分色鏡分離后的顏色光從三個方向向三個液晶面板入射，并將由各液晶面板調(diào)制后的顏色光通過分色棱鏡進行合成的類型的光學系統(tǒng)。另外，在上述實施方式中，光源部11由各種顏色各為一個的激光光源11R、11G、IlB構(gòu)成，但不局限于此，也可以由各種顏色各為多個的激光光源11R、11G、11B構(gòu)成。這種情況下，也可以基于適當?shù)臈l件來決定各激光光源11R、11G、11B的個數(shù)的比率。例如，在使用波長為642nm且輸出功率為7W的紅色激光光源11R、波長為532nm且輸出功率為5. Iff的綠色激光光源11G、波長為465nm且輸出功率為5. Iff的藍色激光光源IlB來制作顏色溫度 6500°C (D65)的白色的情況下，可以使個數(shù)比率為紅色激光光源綠色激光光源藍色激光光源N 3:2:2。并且，在上述實施方式中，積分棒21排列成縱向三列橫向三列，由此，光調(diào)制器 80R、80G、80B的調(diào)制區(qū)域81成為被分割成縱向三列橫向三列的狀態(tài)。然而，積分棒21的排列、即調(diào)制區(qū)域81的分割的方法不局限于上述縱向三列橫向三列，可以形成適當?shù)呐帕?(分割)。例如，可以形成為縱向兩列橫向兩列、縱向四列橫向四列、縱向八列橫向八列、縱向三列橫向四列等。并且，在上述實施方式中，形成配置有一個發(fā)出RGB三色的激光的光源裝置10的結(jié)構(gòu)，但照明裝置1的光學系統(tǒng)不局限于這樣的結(jié)構(gòu)，例如，如圖8所示，可以按每種顏色配置光源裝置。S卩，在圖8的結(jié)構(gòu)中，配置有僅由紅色激光光源部IlR構(gòu)成的光源裝置10R、僅由綠色激光光源部IlG構(gòu)成的光源裝置IOG以及由藍色激光光源部IlB構(gòu)成的光源裝置IOB這三個光源裝置。紅色激光光源部11R、綠色激光光源部IlG及藍色激光光源部IlB分別具有多個紅色激光光源、綠色激光光源、藍色激光光源和使來自上述的激光光源的激光向?qū)?yīng)的光纖入射的光纖耦合器。在圖8中，20R、20G、20B分別是與光源裝置10R、光源裝置10G、光源裝置IOB相對的積分器。另外，30R及40R是與光源裝置IOR相對的中繼透鏡，30G及40G是與光源裝置 IOG相對的中繼透鏡，30B及40B是與光源裝置IOB相對的中繼透鏡。在RGB各色用的中繼透鏡40R、40G、40B的后段分別配置有分色鏡51、52及反射鏡 53。即，從積分器20R射出的R光被分色鏡51反射。另外，從積分器20G射出的G光被分色鏡52反射后，透過分色鏡51。并且，從積分器20B射出的B光被反射鏡53反射后，透過分色鏡52、51。這樣，來自三個光源裝置10R、10G、10B的各激光被合成而向3DMD用顏色分離合成棱鏡70入射。需要說明的是，在圖8的結(jié)構(gòu)中，可以使構(gòu)成積分器20R、20G、20B的積分棒21R、 21G、21B的根數(shù)相同。這種情況下，在全部光調(diào)制器80R、80G、80B中，分割區(qū)域的個數(shù)相同。 或者也可以使與各光源裝置10R、10G、10B相對的積分棒21R、21G、21B的根數(shù)不同。這種情況下，因各光調(diào)制器80R、80G、80B而分割區(qū)域的個數(shù)不同。另外，在圖8的結(jié)構(gòu)中，也可以使與一根積分棒21R、21G、21B相對的各色的激光光源的分配個數(shù)相同，或者也可以使分配個數(shù)彼此不同。例如，在G光的發(fā)光量比R光、B光的發(fā)光量少的情況下，可以使與一根積分棒21G對應(yīng)的綠色激光光源的分配個數(shù)比紅色激光光源、藍色激光光源的分配個數(shù)多。<光學系統(tǒng)的另一變更例>圖9至圖11是用于說明照明裝置1的光學系統(tǒng)的另一變更例的圖。圖9是表示投影儀的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的圖。在圖9中，除投射透鏡90以外的結(jié)構(gòu)成為照明裝置1的光學系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。需要說明的是，在圖9中，R光用光調(diào)制器270R、G光用光調(diào)制器270G及B光用光調(diào)制器270B相當于本發(fā)明涉及的光調(diào)制部，構(gòu)成光源裝置210 的光源部211相當于本發(fā)明涉及的光源部，介于光源裝置210與R光用光調(diào)制器270R、G光用光調(diào)制器270G及B光用光調(diào)制器270B之間的結(jié)構(gòu)部相當于本發(fā)明的導光光學系統(tǒng)。本變更例涉及的照明裝置1具備光源裝置210、復眼透鏡220、聚光透鏡陣列230、 反射鏡M0、聚光透鏡250、3DMD用顏色分離合成棱鏡沈0。R光、G光及B光合成后的白色的照明光從光源裝置210射出。從光源裝置10射出的照明光經(jīng)由復眼透鏡220、聚光透鏡陣列230、反射鏡240及聚光透鏡250向3DMD用顏色分離合成棱鏡260的IlR棱鏡261入射。需要說明的是，3DMD用顏色分離合成棱鏡260 的結(jié)構(gòu)與上述實施方式的3DMD用顏色分離合成棱鏡70相同。入射到3DMD用顏色分離合成棱鏡沈0的照明光被分色膜沈2、263分離，并向由 DMD構(gòu)成的反射型的R光用光調(diào)制器270R、G光用光調(diào)制器270G及B光用光調(diào)制器270B 的各自的調(diào)制區(qū)域入射。由所述光調(diào)制器270R、270G、270B調(diào)制后的R光、G光、B光通過 3DMD用顏色分離合成棱鏡260合成光路，且各色光被顏色合成后的光(影像光)從IlR棱鏡261向投射透鏡90入射。圖10是用于說明光源裝置210、復眼透鏡220及聚光器陣列230的結(jié)構(gòu)的圖。圖 10(a)是示意性表示從光源裝置210到光調(diào)制器270R、270G、270B的光學系統(tǒng)的圖。在該圖中，為了方便，省略了反射鏡M0、聚光透鏡250、3DMD用顏色分離合成棱鏡沈0的圖示。圖10(b)是從光源裝置210的后方觀察到的光學系統(tǒng)的主要部分的圖。在該圖中， 為了方便，由單點劃線表示光源部211。并且，對來自各光源部211的激光所照射的復眼透鏡220的照射區(qū)域標注A I的符號。圖10 (c)是示意性表示光調(diào)制器270R、270G、270B中從聚光透鏡陣列230的各聚光透鏡231a 231i射出的激光所照射的調(diào)制區(qū)域271上的區(qū)域的圖。在該圖中，對來自各聚光透鏡231a 231i的激光所照射的光調(diào)制器270R、270G、270B的各區(qū)域標注A I 的符號。參照圖10，光源裝置210由縱向排列三個、橫向排列三個的光源部211 (211a 211 )構(gòu)成。各光源部211包括發(fā)出R光的紅色激光光源、發(fā)出G光的綠色激光光源和發(fā)出 B光的藍色激光光源。從所述激光光源發(fā)出的R光、G光及B光在光源部211內(nèi)部被合成而向外部射出。從光源裝置210射出的激光向復眼透鏡220入射。復眼透鏡220由第一復眼透鏡 221和第二復眼透鏡222構(gòu)成。第一、第二復眼透鏡221、222分別具有橫向排列9個、縱向排列12個的單元221S、222S。各單元221S、222S具有與光調(diào)制器270R、270G、270B的調(diào)制區(qū)域271的縱橫尺寸比相等的縱橫尺寸比(例如，4 3)。如圖10(a)、(b)所示，從各光源部211a 211i射出的激光分別向與各光源部 211a 211i對應(yīng)的第一復眼透鏡221的各照射區(qū)域A I照射。各照射區(qū)域A I分別由橫向三個、縱向四個合計12個的單元221S構(gòu)成。從第一復眼透鏡221的各照射區(qū)域A I內(nèi)的各單元221S射出的激光通過第二復眼透鏡222對應(yīng)的單元222S，向聚光透鏡陣列230射出。聚光透鏡陣列230由與各光源部211a 211i對應(yīng)的9個聚光透鏡231a 231i 構(gòu)成。如圖10(a)、(b)所示，從第二復眼透鏡222中的照射區(qū)域A的各單元222S射出的激光全部向?qū)?yīng)的聚光透鏡231a入射。同樣地，從第二復眼透鏡222中的另一照射區(qū)域B I的各單元222S射出的激光也全部分別向?qū)?yīng)的聚光透鏡231b 231i入射。光調(diào)制器270R、270G、270B的調(diào)制區(qū)域271與各光源部211a 211i對應(yīng)而被分割成9個區(qū)域A 1(參照圖10(())，各聚光透鏡2313 2311以其曲率中心(圖10(a)的單點劃線)分別與光調(diào)制器270R、270G、270B的各分割區(qū)域A I的中心一致的方式設(shè)計成規(guī)定的曲面形狀。從第二復眼透鏡222中的照射區(qū)域A的各單元222S向聚光透鏡231a入射的激光在聚光透鏡231a和聚光透鏡250的透鏡作用下，如圖10(a)所示，與光調(diào)制器270R、270G、 270B的對應(yīng)的分割區(qū)域A重疊。同樣地，從第二復眼透鏡222中的另一照射區(qū)域B I的各單元222S向聚光透鏡231b 231i入射的激光也在聚光透鏡231b 231i和聚光透鏡 250的透鏡作用下，與光調(diào)制器270R、270G、270B的對應(yīng)的分割區(qū)域B I重疊。如此，在本變更例中，也與上述實施方式同樣地，光調(diào)制器270R、270G、270B的調(diào)制區(qū)域271被分割成與光源部211相同個數(shù)的區(qū)域，使來自一個光源部211的激光向一個分割區(qū)域照射。在此，復眼透鏡220 (第二復眼透鏡222)以使向各分割區(qū)域A I成像的激光的成像尺寸稍大于各分割區(qū)域A I的方式設(shè)定其倍率。因此，如圖10(c)所示，在相鄰的分割區(qū)域的邊界形成激光的重合區(qū)域。由此，能夠防止邊界線出現(xiàn)在投射圖像上的情況。需要說明的是，作為用于防止邊界線出現(xiàn)在投射圖像上的結(jié)構(gòu)，也可以取代調(diào)整復眼透鏡220的倍率的情況，而在導光光學系統(tǒng)配置擴散板。例如，如圖11所示，可以在聚光透鏡250與3DMD用顏色分離合成棱鏡260之間配置擴散板觀0。若這樣，激光未恰好在光調(diào)制器270R、270G、270B成像，而激光成為在相鄰的分割區(qū)域的邊界稍重合的狀態(tài)。如此，因擴散板25的擴散作用而未恰好成像時，影像變得模糊。因此，優(yōu)選使用具有使模糊情況在實用上不會成為問題的程度的擴散程度的擴散板觀0。擴散板觀0除了圖11所示的位置以外，還可以配置在導光光學系統(tǒng)的任意位置。 例如，可以在第一復眼透鏡221與第二復眼透鏡222之間配置擴散板觀0。這種情況下，由于能夠使擴散板觀0接近作為物面的第一復眼透鏡221的入射面，因此能夠抑制擴散板觀0 引起的影像的模糊。需要說明的是，如圖11所示，在將擴散板280配置在聚光透鏡250與 3DMD用顏色分離合成棱鏡260之間的情況下，由于擴散板280離開物面和像面(光調(diào)制器 270R、270G、270B的入射面)的任一方，因此在擴散板280的擴散作用下，影像容易模糊。因此，這種情況下，為了抑制影像的模糊，需要使擴散板280的擴散程度盡可能小。另外，在本變更例中，使用縱向及橫向的單元221S、222S的個數(shù)分別為縱向及橫向的光源部211的個數(shù)的整數(shù)倍那樣的復眼透鏡220。并且，對各光源部211均勻地分配成為其照射區(qū)域的單元221S、222S，形成為在一個單元221S，222S的中途不會形成兩個照射區(qū)域的邊界的結(jié)構(gòu)。然而，未必需要使用縱向及橫向的單元221S、222S的個數(shù)分別為縱向及橫向的光源部211的個數(shù)的整數(shù)倍那樣的復眼透鏡220。S卩，也可以形成為在一個單元221S、222S的中途產(chǎn)生兩個照射區(qū)域的邊界的狀態(tài)?？傊灰獜母鞴庠床?11射出的激光在復眼透鏡 220和聚光透鏡陣列230的作用下，使照度均勻化并同時向光調(diào)制器270R、270G、270B的對應(yīng)的分割區(qū)域照射即可。
需要說明的是，在上述實施方式及變更例中，光源部使用激光光源，但不局限于此，例如，也可以使用LED光源。此外，本發(fā)明的實施方式在權(quán)利要求書所示的技術(shù)思想的范圍內(nèi)能夠適當進行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種照明裝置，其特征在于，具有 光調(diào)制部，其對光進行調(diào)制；多個光源部，它們與分割所述光調(diào)制部的光調(diào)制區(qū)域而成的多個分割區(qū)域分別對應(yīng)配置；導光光學系統(tǒng)，其將來自所述多個光源部的光分別向?qū)?yīng)的所述多個分割區(qū)域引導； 輸出調(diào)整部，其基于適用于分割區(qū)域的影像信號，對與所述分割區(qū)域?qū)?yīng)的光源部的輸出進行調(diào)整；調(diào)制控制部，其基于所述光源部的輸出和所述影像信號，對所述光調(diào)制部進行控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于，所述導光光學系統(tǒng)具有與所述多個分割區(qū)域?qū)?yīng)配置的多個積分棒。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于，所述導光光學系統(tǒng)具有將從所述多個積分棒射出的光分別向?qū)?yīng)的所述分割區(qū)域引導的中繼光學系統(tǒng)，所述光調(diào)制部配置在與所述中繼光學系統(tǒng)產(chǎn)生的成像面不同的位置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的照明裝置，其特征在于， 所述導光光學系統(tǒng)具有將從所述多個積分棒射出的光分別向?qū)?yīng)的所述分割區(qū)域引導的中繼光學系統(tǒng)； 間插于所述中繼光學系統(tǒng)的擴散板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的照明裝置，其特征在于， 所述導光光學系統(tǒng)具有從所述多個光源部射出的光所入射的復眼透鏡；透過所述復眼透鏡后的光所入射的、與所述多個分割區(qū)域?qū)?yīng)配置的多個聚光透鏡。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明裝置，其特征在于，以使在所述各分割區(qū)域成像的光的尺寸大于該各分割區(qū)域的方式設(shè)定所述復眼透鏡的倍率。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的照明裝置，其特征在于， 所述導光光學系統(tǒng)具有擴散板。
8.一種投射型影像顯示裝置，其特征在于，具備 照明裝置；對來自所述照明裝置的影像光進行放大投射的投射光學系統(tǒng)， 所述照明裝置具有 光調(diào)制部，其對光進行調(diào)制；多個光源部，它們與分割所述光調(diào)制部的光調(diào)制區(qū)域而成的多個分割區(qū)域分別對應(yīng)配置；導光光學系統(tǒng)，其將來自所述多個光源部的光分別向?qū)?yīng)的所述多個分割區(qū)域引導； 輸出調(diào)整部，其基于適用于分割區(qū)域的影像信號，對與所述分割區(qū)域?qū)?yīng)的光源部的輸出進行調(diào)整；調(diào)制控制部，其基于所述光源部的輸出和所述影像信號，對所述光調(diào)制部進行控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于，所述導光光學系統(tǒng)具有與所述多個分割區(qū)域?qū)?yīng)配置的多個積分棒。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的投射型影像顯示裝置，其特征在于， 所述導光光學系統(tǒng)具有 從所述多個光源部射出的光所入射的復眼透鏡；透過所述復眼透鏡后的光所入射的、與所述多個分割區(qū)域?qū)?yīng)配置的多個聚光透鏡。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠抑制影像品質(zhì)的下降并同時實現(xiàn)設(shè)備的低消耗電力化、光源的長壽命化的照明裝置。照明裝置具有光調(diào)制器(80R、80G、80B)，其對光進行調(diào)制；多個光源部(11)，它們與將光調(diào)制器的調(diào)制區(qū)域(81)分割成多個而成的各分割區(qū)域分別對應(yīng)配置；導光光學系統(tǒng)，其將來自各光源部(11)的光分別向?qū)?yīng)的分割區(qū)域引導；光量調(diào)整部(103)，其基于適用于各分割區(qū)域的影像信號來調(diào)整與各分割區(qū)域?qū)?yīng)的各光源部(11)的輸出；灰度設(shè)定部(105)，其基于各光源部(11)的輸出和影像信號對光調(diào)制器(80R、80G、80B)進行控制。導光光學系統(tǒng)具有多個光纖組(12)、多個積分棒(21)及中繼光學系統(tǒng)。
文檔編號G03B21/00GK102239445SQ200980148730
公開日2011年11月9日 申請日期2009年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月5日
發(fā)明者奧田倫弘 申請人:三洋電機株式會社