投影型顯示裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及具備多個(gè)光源的投影型顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]投影型顯示裝置具有光源系統(tǒng)、照明光學(xué)系統(tǒng)以及投影光學(xué)系統(tǒng)?！肮庠聪到y(tǒng)”是指例如光源系統(tǒng)?！跋到y(tǒng)”是指各個(gè)要素相互影響并作為整體而發(fā)揮功能的集合或者結(jié)構(gòu)。光源系統(tǒng)發(fā)出投影光。照明光學(xué)系統(tǒng)將從光源系統(tǒng)發(fā)出的光引導(dǎo)至光閥。投影光學(xué)系統(tǒng)將光閥接受影像信號(hào)而輸出的圖像光放大投影到屏幕上。這里，“圖像光”是指具有圖像信息的光。此外，“光閥”是指控制光的透射或者反射的光閘。光閥例如是液晶面板或者DMD (Digital Micro-Device ;注冊(cè)商標(biāo))等。關(guān)于以往的光源系統(tǒng)，主流是使用高壓未燈或者氙燈作為光源。但是，近年來(lái)，開發(fā)出了使用發(fā)光二極管(下面稱為L(zhǎng)ED (Light EmittingD1de。))或者激光二極管(LD(LaSer D1de))(下面稱為激光器。)等的光源的投影型顯示裝置。
[0003]使用LED或者激光器的光源系統(tǒng)由于個(gè)體的亮度比燈暗，因此，需要通過(guò)使用多個(gè)光源來(lái)實(shí)現(xiàn)高亮度化。例如，專利文獻(xiàn)I公開的投影型顯示裝置使用分光鏡使從多個(gè)LED射出的光重疊并收斂于棒狀積分器(rod integrator)(下面稱為光強(qiáng)度均勻化元件。)的入射面的同一位置。此外，專利文獻(xiàn)2中記載的投影型顯示裝置使用直角棱鏡以及合成棒狀積分器來(lái)使從多個(gè)光源射出的光重疊。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0005]專利文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn)1:W02012/108202號(hào)公報(bào)(段落0069，圖1)
[0007]專利文獻(xiàn)2:日本特開2011-248327號(hào)公報(bào)(段落0009，圖1)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明要解決的課題
[0009]但是，為了增加亮度，在專利文獻(xiàn)I以及專利文獻(xiàn)2中示出的各光源的位置上進(jìn)一步以平面的方式配置多個(gè)光源的情況下，存在光束以光強(qiáng)度均勻化元件的有效角度以上的角度入射到光強(qiáng)度均勻化元件的可能性。原因在于，在以平面的方式配置多個(gè)專利文獻(xiàn)I中示出的光源時(shí)，如果使來(lái)自多個(gè)光源的光的光束聚集在光強(qiáng)度均勻化元件的中心，則向光強(qiáng)度均勻化元件入射的光束的入射角度變大。這種情況下，存在通過(guò)投影鏡頭而到達(dá)屏幕的光的利用效率變低的問(wèn)題。
[0010]用于解決課題的手段
[0011]本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而完成的，提供一種投影型顯示裝置，該投影型顯示裝置具備:光源組，其具有發(fā)出作為投影光的第I光的多個(gè)第I光源；平行化透鏡，其使各個(gè)所述第I光成為平行光束而射出；會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)，其分別入射所述平行光束并作為會(huì)聚光束而射出；以及光強(qiáng)度均勻化元件，其從入射端面入射所述會(huì)聚光束并作為提高了光強(qiáng)度分布的均勻性的光而射出，所述平行光束對(duì)于所述會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)，在相對(duì)于所述會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)的光軸垂直的平面上向彼此不同的位置入射，所述會(huì)聚光束在所述會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)的出射面上的出射位置與該會(huì)聚光束在所述光強(qiáng)度均勻化元件的入射端面上的入射位置相對(duì)于所述會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)的光軸位于相反側(cè)。
[0012]發(fā)明效果
[0013]能夠?qū)崿F(xiàn)高亮度化且光的利用效率高的投影型顯示裝置。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是示出實(shí)施方式I的投影型顯示裝置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖2是示出實(shí)施方式I的光強(qiáng)度均勻化元件的形狀的立體圖。
[0016]圖3是示出實(shí)施方式I的投影型顯示裝置的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
[0017]圖4是說(shuō)明紅色的激光二極管的配置結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0018]圖5是說(shuō)明紅色的激光二極管的配置結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0019]圖6是說(shuō)明在被投影面150上呈現(xiàn)的影400的示意圖。
[0020]圖7是說(shuō)明實(shí)施方式I的投影光學(xué)系統(tǒng)124與被投影面150的關(guān)系的示意圖。
[0021]圖8是說(shuō)明投影型顯示裝置的使用上的問(wèn)題點(diǎn)的示意圖。
[0022]圖9是示出實(shí)施方式I的藍(lán)色光源組100B的配置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0023]圖10是從入射面113i觀察的實(shí)施方式I的光強(qiáng)度均勻化元件113的示意圖。
[0024]圖11是用于說(shuō)明向?qū)嵤┓绞絀的光強(qiáng)度均勻化元件113入射的光線的示意圖。
[0025]圖12是示出向?qū)嵤┓绞絀的光強(qiáng)度均勻化元件113的入射面113i入射的光束的入射位置的示意圖。
[0026]圖13是用于說(shuō)明向光強(qiáng)度均勻化元件1131入射的光線的示意圖。
[0027]圖14是示出實(shí)施方式I的藍(lán)色光源組100B的配置的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0028]圖15是示出向旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板入射的光束的照度分布的示意圖。
[0029]圖16是示出旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板的擴(kuò)散區(qū)域的示意圖。
[0030]圖17是示出光擴(kuò)散元件的擴(kuò)散區(qū)域的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]此外，在使用激光器作為光源的情況下，存在如下課題。使用激光器的光源系統(tǒng)由于激光的干擾性的影響，在屏幕上產(chǎn)生被稱為光斑的斑點(diǎn)狀的亮度不均。因此，例如，如果使用日本特開2012-185369號(hào)公報(bào)(段落0058?0061，圖3、6)中公開的投影型顯示裝置，則在光通道(也稱為棒狀積分器。下面稱為光強(qiáng)度均勻化元件。)的入射面上配置擴(kuò)散板輪，能夠成為無(wú)法識(shí)別出光斑的狀態(tài)，擴(kuò)散板輪在圓周方向上具備擴(kuò)散率不同的多個(gè)分段。
[0032]在后述的實(shí)施方式中，通過(guò)使用旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板100D或者光擴(kuò)散元件1600，能夠抑制光的利用效率的降低，并且減小干擾性的光導(dǎo)致的光斑。
[0033]實(shí)施方式1.
[0034]<投影型顯示裝置的結(jié)構(gòu)>
[0035]圖1是概略地示出本發(fā)明的實(shí)施方式I的投影型顯示裝置I的主要結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。如圖1所示，投影型顯示裝置I具備藍(lán)色光源組100B、平行化透鏡107、會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)112以及光強(qiáng)度均勻化元件113。此外，投影型顯示裝置I能夠具備光閥121以及投影光學(xué)系統(tǒng)124。此外，投影型顯示裝置I能夠具備旋轉(zhuǎn)擴(kuò)散板100D。此外，投影型顯示裝置I能夠具備紅色光源100R。此外，投影型顯示裝置I能夠具備激勵(lì)光源單元10E以及熒光體元件100G。此外，投影型顯示裝置I能夠具備會(huì)聚光學(xué)系統(tǒng)95、96。此外，投影型顯示裝置I能夠具備中繼透鏡組115以及彎曲鏡120。此外，投影型顯示裝置I能夠具備控制部3、以及分色濾光器94、111。
[0036]為了容易地對(duì)附圖進(jìn)行說(shuō)明，使用XYZ坐標(biāo)。圖1中的X軸、Y軸以及Z軸互相垂直。這里，X軸與投影光學(xué)系統(tǒng)124的光軸OA平行。-X軸方向是投影光學(xué)系統(tǒng)124中的光的行進(jìn)方向，相反方向是+X軸方向。Y軸與投影型顯示裝置I的高度方向平行。投影型顯示裝置I的上方向是+Y軸方向，下方向是-Y軸方向。Z軸與投影型顯示裝置I的水平方向平行。即，Z軸與投影型顯示裝置I的寬度方向平行。從投影型顯示裝置I的投影光Ro射出的方向(-X軸方向)觀察，右方向是+Z軸方向，左方向是-Z軸方向。設(shè)投影型顯示裝置I的投影光Ro射出的面為“正面”。
[0037]光閥(light valve) 121是進(jìn)行從聚光透鏡122入射的光束的空間調(diào)制的反射型的空間光調(diào)制器。光閥121進(jìn)行入射光束的特性的2維的可變控制。這里，“特性”是指例如光的相位、偏光狀態(tài)、強(qiáng)度或者傳播方向等。即，光閥控制光或者調(diào)節(jié)光。光閥是控制來(lái)自光源的光并將其作為圖像光輸出的光學(xué)元件。這里，“圖像光”是指具有圖像信息的光。
[0038]控制部3基于從外部信號(hào)源(未圖示)供給的圖像信號(hào)VS生成調(diào)制控制信號(hào)MC?？刂撇?將該調(diào)制控制信號(hào)MC提供給光閥121。光閥121根據(jù)調(diào)制控制信號(hào)MC對(duì)入射的光束進(jìn)行空間上的調(diào)制。通過(guò)該入射光束的空間調(diào)制，光閥121生成并輸出調(diào)制光。通過(guò)將該調(diào)制光投影于被投影面來(lái)顯示光學(xué)像?！罢{(diào)制光”是指轉(zhuǎn)換為用于將圖像信號(hào)投影于被投影面的光學(xué)像的光?！皥D像光”與“調(diào)制光”是以相同的意思來(lái)使用的。此外，“被投影面”是指映出影像的屏幕等。
[0039]在實(shí)施方式I中，使用數(shù)字微鏡器件(下面，稱為DMD(Digital Micro-mirrorDevice;注冊(cè)商標(biāo))。)作為光閥121。但是，不限于此。例如，也可以使用反射型液晶元件代替DMD。
[0040]投影光學(xué)系統(tǒng)124使從光閥121射出的調(diào)制光(圖像光)折射而射出投影光Ro。投影光Ro從投影光學(xué)系統(tǒng)124的前面124f向被投影面150射出。投影光學(xué)系統(tǒng)124能夠?qū)⒂烧{(diào)制光表現(xiàn)的光學(xué)像向外部屏幕等的被投影面150放大投影。被投影面150例如是設(shè)置于外部的屏幕。投影鏡頭將調(diào)制光放大并投影。這里，“投影鏡頭”是指投影光學(xué)系統(tǒng)124。
[0041]激勵(lì)光源單元100A具有排列為面狀的多個(gè)激勵(lì)光源11、12、13、21、22、23、31、32、33、41、42、43、51、52、53(下面稱為激勵(lì)光源組100E。)。此外，激勵(lì)光源單元100A具有平行化透鏡15、16、17、25、26、27、35、36、37、45、46、47、55、56、57(下面稱為平行化透鏡組210ο ) ο平行化透鏡組210配置于激勵(lì)光源組100Ε的-X軸方向側(cè)。激勵(lì)光源組100Ε向-X軸方向發(fā)射多個(gè)光束。平行化透鏡組210使從激勵(lì)光源組100Ε向-X軸方向發(fā)射的多個(gè)光束進(jìn)行平行化。
[0042]在實(shí)施方式I 中，激勵(lì)光源 11、12、13、21、22、23、31、32、33、41、42、43、51、52、53排列于Y-Z平面上。此外，在實(shí)施方式I中，激勵(lì)光源11、12、13、21、22、23、31、32、33、41、42、43、51、52、53 規(guī)則地排列。作為激勵(lì)光源 11、12、13、21、22、23、31、32、33、41、42、43、51、52、53，例如，可以使用輸出藍(lán)色的波長(zhǎng)范圍的激光的多個(gè)藍(lán)色激光二極管(藍(lán)色LD:BlueLaser D1de) ο關(guān)于藍(lán)色的波長(zhǎng)范圍，例如，峰值波長(zhǎng)為450nm。另外，也可以使用峰值波長(zhǎng)是405nm的激勵(lì)光源。
[0043]如圖3所示，激勵(lì)光源組100E在Y-Z平面上排列為3行5列的矩陣狀。激勵(lì)光源組100E以及平行化透鏡組210配置于光強(qiáng)度均勻化元件113以及中繼透鏡組115的+X軸方向上。因此，在圖3中，激勵(lì)光源組100E以及平行化透鏡組210用虛線表示。此外，由于同樣的原因，透鏡組90也用虛線表示。平行化透鏡組210使從激勵(lì)光源組100E射出的光成為平行光束而向-X軸方向射出。平行化透鏡組210配置于激勵(lì)光源組100E的-X軸方向偵1|。激勵(lì)光源單元100A具有光反射元件80。光反射元件80具有板狀的光反射鏡81、82、83、84、85 (下面，稱為光反射鏡組220。)。S卩，光反射鏡組220是光反射鏡81、82、83、84、85的概括表現(xiàn)。具有該光反射鏡組220的元件是光反射元件80。此外，在圖3中，光反射鏡81、82、83、84、85是Y軸方向較長(zhǎng)的矩形形狀。光反射鏡81、82、83、84、85將從平行化透鏡組210射出的平行光束向透鏡組90反射。光反射鏡組220具有與激勵(lì)光源組100E的光出射端相對(duì)的光反射面?！肮獬錾涠恕笔侵干涑龉獾牟糠?。
[0044]從平行化透鏡組210射出的平行光束向光反射鏡組220的光反射面以45度的入射角度b入射。此后，平行光束向-Z軸方向反射，朝向透鏡組90行進(jìn)。因而，光反射鏡組220使平行光束的光路彎曲90度。
[0045]另外，光反射鏡組220的光反射面為了高效率地反射藍(lán)色光而優(yōu)選由銀的涂層形成。另外，在實(shí)施方式I中，示出了將激勵(lì)光源排列成3行5列的矩陣狀的例子。但是，也可以是3行9列。即，矩陣狀的結(jié)構(gòu)沒有限制。“矩陣”是指具有平面上的垂直的2個(gè)方向BP “行”以及“列”。例如，將光源配置于“行”與“列”相交的位置。因此，“配置為矩陣狀”是指在平面上規(guī)則地配置。
[0046]另外，平行光束在光反射元件80上的入射角度b是45度。此外，被光反射元件80反射的平行光束朝向與透鏡組90的光軸平行的方向行進(jìn)。但是，不限于此。例如，被光反射鏡組220反射的光束集中于透鏡組90的光軸的方向。由此，能夠使向透鏡組90入射的光束組的光束的直徑變小。并且，能夠使熒光體元件100G的聚光效率提高?！肮馐闹睆健笔侵冈谂c光軸垂直的截面上切斷光束組時(shí)的截面形狀的直徑。即，是指將從各光源射出的光的光束集中的光束組的直徑。
[0047]在實(shí)施方式I的圖1中，使平行光束在光反射鏡81、82、83、84、85上的入射角度b隨著遠(yuǎn)離激勵(lì)光源組100E而變小，隨著靠近激勵(lì)光源組100E而變大。即，使平行光束在配置于透鏡組90的光軸上的光反射鏡83上的入射角度b為45度。此外，使光在光反射鏡81上的入射角度b小于45度。并且，使平行光束在光反射鏡85的入射角度b大于45度。
[0048]從激勵(lì)光源11射出的光被光反射鏡81反射。從激勵(lì)光源21射出的光被光反射鏡82反射。從激勵(lì)光源31射出的光被光反射鏡83反射。從激勵(lì)光源41射出的光被光反射鏡84反射。從激勵(lì)光源51射出的光被光反射鏡85反射。激勵(lì)光源11配置于最靠-Z軸方向側(cè)。激勵(lì)光源51配置于最靠+Z軸方向側(cè)。從-Z軸方向側(cè)朝向+Z軸方向依次配置有激勵(lì)光源11、激勵(lì)光源21、激勵(lì)光源31、激勵(lì)光源41以及激勵(lì)光源51。從激勵(lì)光源11至光反射鏡81的距離最長(zhǎng)。從激勵(lì)光源51至光反射鏡85的距離最短。從激勵(lì)光源21至光反射鏡82的距離是第二長(zhǎng)的。從激勵(lì)光源41至光反射鏡84的距離是第二短的。從激勵(lì)光源31至光反射鏡83的距離是5個(gè)當(dāng)中處于中間的長(zhǎng)度。光反射鏡83配置于透鏡組90的光軸上。
[0049]此外，向透鏡組90的周邊部入射的光束容易受到球面像差的影響。因此，通過(guò)將向透鏡組90入射的光束集中于靠近透鏡組90的光軸的區(qū)域，能夠降低球面像差的影響。此夕卜，同時(shí)，能夠提高熒光體元件100G的聚光效率。
[0050]此外，如圖1所示，光反射鏡組220配置為階梯狀。如圖1中通過(guò)與Z軸平行的虛線來(lái)示出位置關(guān)系，光反射鏡81的+X軸方向的端部與光反射鏡82的-X軸方向的端部在X坐標(biāo)上一致。同樣地，光反射鏡82的+X軸方向的端部與光反射鏡83的-X軸方向的端部在X坐標(biāo)上一致。光反射鏡83的+X軸方向的端部與光反射