[发明专利]照明装置和投射型影像显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及照明装置和投射型影像显示装置，特别是适合在具有多个光源的照明装置和投射型影像显示装置中使用。

背景技术

伴随着近年的大画面化，在投射型影像显示装置(以下称作投影仪)中，照明光的高亮度化成为课题。作为实现高亮度化的手法之一，考虑照明装置的多灯化。例如，在以下的专利文献1、2中，记载了作为发光源使用4个灯的4灯式的照明装置。

在4灯式的照明装置中，如图30(a)、(b)所示，与4个灯1～4一起，配置把来自各灯的光向同一方向反射的反射镜1～4。从反射镜1～4出射的光分别通过相对于灯光轴，倾斜45度配置的反射镜1～4，反射为与作为照明装置的光轴平行。另外，在同一图(b)中，各反射镜上显示的圆包围的阴影是分2阶段显示由各反射镜反射的光的光量分布，阴影越接近黑，表示光量越大。

在该结构中，为了作为照明装置，最多地出射来自各灯的光，如同一图(a)、(b)所示，有必要在垂直于照明系统的光轴的面内(同一图(b)的与纸面平行的面内)，在来自各灯的光之间彼此物理的损失小地配置各灯和反射镜。而如果考虑投射透镜的光的取入量，希望照明光集中在更低分散角，因此，如同一图(c)、(d)所示，希望以照明装置的光轴附近的光量增大的方式使来自各灯的光接近照明装置的光轴方向。

可是，如果来自各灯的光接近照明装置的光轴方向，来自各灯的光中没有由对应的反射镜反射的部分增加，产生光的利用效率下降的问题。

另外，通过增加灯的数量(多灯化)，能实现照明光的光量增加。可是，如果单纯排列多个灯而进行多灯化，伴随于此，从照明装置出射的光(照射区域)的面积增大，所以从Etendue理论，如下所述，光的利用效率下降。

Etendue理论的值(Etendue值)由光束的扩散角(立体角)和有效光束面积的积求出。在图31(a)中，光从地点A向地点B前进时，如果地点A的光束的有效面积是S，地点A的光的扩散角为θ，Etendue值(E)由以下表达式(1)计算。

E＝2θS(1-cosθ)···(1)

另外，表达式(1)中，2θ(1-cosθ)是光束的立体角。该Etendue值(E)如图31(b)所示，在光聚束时也同样计算。

在理想光学系统中，保存Etendue值，但是在实际实际光学系统中，伴随着光前进，Etendue值增大。但是在使用液晶面板的投影仪中，如果照明装置的Etendue值比面板面的Etendue值更小，就能把来自照明装置的全部光引导到面板面，而如果照明装置的Etendue值比面板面的Etendue值越大，来自照明装置的光的利用效率越下降。

面板面的面积和光的取入角一定时，如果照明装置的光束的面积增加，就与此相对应地照明装置的Etendue值增加，面板面的光的利用效率(取入量)减少。即，无法把以大于对液晶面板的有效分散角的分散角入射的光，取入到液晶面板中。

这样，如果照明装置的光束面积增加，伴随着此，面板上的光的利用效率就下降。因此，即使进一步进行多灯化，使照明光的光量增加，据此，如果照明装置的光束面积增加，就无法把光量增加的照明光有效地取入面板中，无法有效实现投射图像的亮度增加。

另外，如果照明光束的面积增大，该部分对面板入射时的照明光的聚束角增大，所以除了上述的光的利用效率的问题，还发生投射图像的对比度下降的问题。从这点出发，也有必要对照明光束的面积扩大加以一定的限制。

另外，在以下的专利文献3中记载了2灯式的照明装置。此外，在以下的引用文献4中，作为反射单元，记载使用三棱柱阵列的2灯式的照明装置。此外，在以下的引用文献5中记载使用多个固体光源(半导体激光器)的照明装置。

[专利文献1]特开2002-90877号公报

[专利文献2]特开平8-36180号公报

[专利文献3]特开平6-242397号公报

[专利文献4]特开2001-166274号公报

[专利文献5]特开2006-93586号公报

发明内容

本发明的课题在于，提供能一边维持光的高利用效率，一边能有效地实现基于多灯化的投射图像的高亮度化的照明装置和内置它的投射型影像显示装置。

鉴于所述的课题，本发明具有以下的特征。