(57)【要約】【課題】特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な照明装置を製造するための照明装置の製造方法を提供すること。【解決手段】光源部からの光束の強度分布を略均一にする均一化部であるロッドインテグレータ１５と、ロッドインテグレータ１５からの第１の振動方向の偏光光を透過し、第１の振動方向に略直交する第２の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板１６と、光源部及び反射型偏光板１６の間の光路中に設けられた１／４波長板１４と、を有する照明装置の製造方法であって、反射型偏光板１６を透過する光の光量を検出する光量検出工程と、光量検出工程において検出される光量が最大となるように、光軸ＡＸを中心として１／４波長板１４を回動させる波長板回動工程と、を含む。【選択図】図４
2007233218.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部からの光束の強度分布を略均一にする均一化部と、
前記均一化部からの第１の振動方向の偏光光を透過し、前記第１の振動方向に略直交する第２の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、
前記光源部及び前記反射型偏光板の間の光路中に設けられた波長板と、を有する照明装置の製造方法であって、
前記反射型偏光板を透過する光の光量を検出する光量検出工程と、
前記光量検出工程において検出される光量が最大となるように、光軸を中心として前記波長板を回動させる波長板回動工程と、を含むことを特徴とする照明装置の製造方法。
【請求項２】
前記光量検出工程において、積分球を用いて光量を検出することを特徴とする請求項１に記載の照明装置の製造方法。
【請求項３】
前記波長板は、前記光源部及び前記均一化部の間の光路中に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置の製造方法。
【請求項４】
前記均一化部から前記光源部の方向へ進行する光を前記均一化部の方向へ反射する反射部を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置の製造方法。
【請求項５】
前記光源部は、固体光源を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置の製造方法、特に、プロジェクタに用いられる照明装置の製造方法の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタの空間光変調装置として用いられる液晶表示装置は、入射光の偏光状態を変換することで入射光の変調を行う。液晶表示装置を用いる場合、光源部からの光を特定の振動方向の偏光光に変換して供給することで、光源部からの光を効率良く利用できる。光を特定の振動方向の偏光光に変換して供給する技術は、例えば、特許文献１に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−５７４４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
反射型偏光板で反射された偏光光、例えばｓ偏光光は、１／４波長板を２回通過することにより、特定の振動方向の偏光光であるｐ偏光光に変換することができる。しかしながら、反射型偏光板で反射した光は、ロッドインテグレータにおいて反射を繰り返すことにより、直線偏光や円偏光から楕円偏光へ変化することが考えられる。ロッドインテグレータにおいて光の偏光状態が変化することとなると、反射型偏光板で反射された光を特定の振動方向の偏光光へ高い効率で変換して反射型偏光板へ入射させることが難しくなる。このような偏光状態の変化は、光を十分に均一化させるために光軸方向へ長いロッドインテグレータを用いる場合ほど顕著となる。このため、従来の技術によると、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給することが困難な場合があるという問題を生じる。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な照明装置を製造するための照明装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光源部からの光束の強度分布を略均一にする均一化部と、均一化部からの第１の振動方向の偏光光を透過し、第１の振動方向に略直交する第２の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、光源部及び反射型偏光板の間の光路中に設けられた波長板と、を有する照明装置の製造方法であって、反射型偏光板を透過する光の光量を検出する光量検出工程と、光量検出工程において検出される光量が最大となるように、光軸を中心として波長板を回動させる波長板回動工程と、を含むことを特徴とする照明装置の製造方法を提供することができる。
【０００６】
波長板である１／４波長板は、光学軸に対して偏光軸が４５度である直線偏光を円偏光に、また円偏光を直線偏光に変換する。反射型偏光板で反射された光は、均一化部での反射により、偏光状態が変化することが考えられる。反射型偏光板を透過した光の光量が最大となるように波長板を回動させることにより、均一化部で偏光状態が変化する度合いを問わず、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な構成とすることができる。これにより、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な照明装置を製造することができる。
【０００７】
また、本発明の好ましい態様としては、光量検出工程において、積分球を用いて光量を検出することが望ましい。積分球を用いることで、反射型偏光板からの光の光量を正確に検出することができる。これにより、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な照明装置を高い精度で製造することができる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様としては、波長板は、光源部及び均一化部の間の光路中に設けられることが望ましい。光源部及び均一化部の間の光路中に波長板を設けることで、光軸に対して波長板を回転可能とし、かつ光の損失を低減可能な構成とすることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、均一化部から光源部の方向へ進行する光を均一化部の方向へ反射する反射部を有することが望ましい。これにより、反射型偏光板で反射した後均一化部を経て光源部の方向へ進行する光を均一化部の方向へ進行させ、反射型偏光板の方向へ導くことができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様としては、光源部は、固体光源を備えることが望ましい。固体光源としては、例えば、発光ダイオード素子（以下、適宜「ＬＥＤ」という。）を用いることができる。ＬＥＤは、小型かつ軽量な発光体である。照明装置にＬＥＤを用いると、照明装置を小型、かつ軽量にできる。また、ＬＥＤの電極を反射部として用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１２】
図１は、本発明の実施例１に係る照明装置の製造方法により製造される照明装置１０の概略構成を示す。固体光源であるＬＥＤ１１は、光を供給する光源部である。ＬＥＤ１１は、主にチップの表面から光を放出する面発光光源である。ＬＥＤ１１は、反射部１２を有する。反射部１２は、高反射性の金属部材で形成された金属電極である。ロッドインテグレータ１５は、光源部であるＬＥＤ１１からの光束の強度分布を略均一にする均一化部である。ＬＥＤ１１とロッドインテグレータ１５との間の光路中には、コリメータレンズ１３及び１／４波長板１４が設けられている。
【００１３】
コリメータレンズ１３は、ＬＥＤ１１からの光を略平行にする。波長板である１／４波長板１４は、光源部であるＬＥＤ１１及び均一化部であるロッドインテグレータ１５の間の光路中に設けられている。１／４波長板１４は、振動方向が互いに直交する偏光成分間に４分の１波長の位相差を与える複屈折素子である。１／４波長板１４は、複屈折結晶、例えば、雲母や水晶を用いて形成することができる。
【００１４】
ロッドインテグレータ１５は、直方体形状の透明な硝子部材からなる。ロッドインテグレータ１５に入射した光は、硝子部材と空気との界面において全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ１５の内部を進行する。これによりロッドインテグレータ１５は、ＬＥＤ１１からの光束の強度分布を略均一にする。ロッドインテグレータ１５としては、硝子部材で構成するものに限らず、内面を反射面で構成する中空構造のものを用いても良い。内面を反射面とするロッドインテグレータの場合、ロッドインテグレータに入射した光は、反射面での反射を繰り返しながらロッドインテグレータの内部を進行する。また、ロッドインテグレータは、硝子部材と反射面とを組み合わせる構成としても良い。
【００１５】
反射型偏光板１６は、ロッドインテグレータ１５のうち、ＬＥＤ１１側とは反対側の面に設けられている。反射型偏光板１６は、ロッドインテグレータ１５からの第１の振動方向の偏光光を透過し、第２の振動方向の偏光光を反射する。第１の振動方向の偏光光は、例えばｐ偏光光である。第２の振動方向の偏光光は、第１の振動方向と略直交する振動方向の偏光光であって、例えばｓ偏光光である。ＬＥＤ１１から反射型偏光板１６までの各部は、いずれも直線状の光軸ＡＸ上に配置されている。
【００１６】
反射型偏光板１６としては、例えば、ワイヤグリッド型偏光板を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光板は、光学的に透明な硝子部材からなる基板の上に、金属、例えばアルミニウムで構成されるワイヤを格子状に設けた構成を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光板は、振動方向がワイヤに略垂直である偏光光を透過し、振動方向がワイヤに略平行である偏光光を反射する。特定の振動方向の偏光光の振動方向に対してワイヤが略垂直となるようにワイヤグリッド型偏光板を配置することにより、特定の振動方向の偏光光のみを透過させることができる。反射型偏光板としては、ワイヤグリッド型偏光板の他、偏光分離膜を有する偏光ビームスプリッタを用いることとしても良い。なお、照明装置１０は、ＬＥＤ１１から反射型偏光板１６までの各部を一直線上に配置する構成に限られず、適宜変形しても良い。
【００１７】
図２は、ＬＥＤ１１からの光の振舞いについて説明するものである。ＬＥＤ１１は、ｐ偏光光及びｓ偏光光を含む光を供給する。ＬＥＤ１１からの光は、コリメータレンズ１３及び１／４波長板１４を通過した後ロッドインテグレータ１５へ入射する。ロッドインテグレータ１５内を伝播し反射型偏光板１６へ入射した光のうちｐ偏光光は、反射型偏光板１６を透過する。反射型偏光板１６へ入射した光のうちｓ偏光光は、反射型偏光板１６で反射した後、ロッドインテグレータ１５内をそれまでとは逆方向へ進行する。
【００１８】
ロッドインテグレータ１５から１／４波長板１４へ入射したｓ偏光光は、１／４波長板１４を透過することにより円偏光に変換される。１／４波長板１４からの光は、コリメータレンズ１３を透過した後、ＬＥＤ１１の方向へ進行する。反射部１２は、ロッドインテグレータ１５からＬＥＤ１１の方向へ進行する光をロッドインテグレータ１５の方向へ反射する。ＬＥＤ１１へ入射した光は、反射部１２での反射により、ロッドインテグレータ１５の方向へ進行する。
【００１９】
ＬＥＤ１１から１／４波長板１４へ入射した円偏光は、１／４波長板１４を透過することによりｐ偏光光に変換される。このように、１／４波長板１４に２回光を通過させることによって、光の振動方向を９０度回転させることができる。１／４波長板１４、ロッドインテグレータ１５を経て反射型偏光板１６へ入射したｐ偏光光は、反射型偏光板１６を透過する。このようにして、照明装置１０は、反射型偏光板１６で反射した光を特定の振動方向の偏光光に変換して反射型偏光板１６へ戻すことにより、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給することができる。
【００２０】
反射型偏光板１６で反射した光は、ロッドインテグレータ１５内で反射を繰り返すことにより、直線偏光や円偏光から楕円偏光へ変化することが考えられる。ロッドインテグレータ１５において光の偏光状態が変化することとなると、反射型偏光板１６で反射された光を特定の振動方向の偏光光へ高い効率で変換し、反射型偏光板１６へ入射させることが難しくなる。このような偏光状態の変化は、光を十分に均一化させるために光軸方向へ長いロッドインテグレータ１５を用いる場合ほど顕著となる。照明装置１０は、ロッドインテグレータ１５内での偏光状態の変化に関わらず特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能とすることが望まれる。
【００２１】
図３は、照明装置１０を製造する手順を説明するフローチャートである。ステップＳ１では、ＬＥＤ１１から反射型偏光板１６まで、照明装置１０の各光学素子を設置する。次に、ステップＳ２では、積分球、及び照度計を設置する。図４に示すように、積分球２０は、照明装置１０のうち反射型偏光板１６の出射側に配置される。積分球２０は、中空の球をなしている。積分球２０の内面全体には、光を散乱させる散乱面２１が形成されている。積分球２０は、試料用開口部に反射型偏光板１６を嵌め込むことにより設置される。
【００２２】
照度計２２は、積分球２０の検出器用開口部に設置される。照度計２２は、反射型偏光板１６からの光の光量を計測する。積分球２０は、反射型偏光板１６から直接照度計２２の方向へ進行する光を遮蔽する不図示の遮蔽部を設けることで、積分球２０内で十分散乱された光を照度計２２へ入射させる。積分球２０内での散乱により十分均一にされた光を照度計２２で検出することにより、反射型偏光板１６からの光の光量を正確に検出することができる。
【００２３】
図３に戻って、ステップＳ３では、照度計２２による光量の計測を行いながら、１／４波長板１４を回動させる。１／４波長板１４の回動は、図４に示すように、光軸ＡＸを中心として行う。ステップＳ４において照度計２２で計測される光量が最大となるときが認識できるまで、ステップＳ３における光量計測と１／４波長板１４の回動を続ける。ステップＳ４において照度計２２で計測された光量が最大となるときが認識できたとき、ステップＳ５において、照度計２２で計測された光量が最大となるときの位置で１／４波長板１４の回動を停止し、光軸ＡＸ回りについて１／４波長板１４の位置を決定する。ステップＳ３、Ｓ４は、反射型偏光板１６を透過する光の光量を検出する光量検出工程、及び、光量検出工程において検出される光量が最大となるように、光軸ＡＸを中心として１／４波長板１４を回動させる波長板回動工程である。照明装置１０は、このような手順を経て製造される。
【００２４】
図５は、１／４波長板１４の回動について説明するものである。１／４波長板１４へ直線偏光を入射させる場合、直線偏光は、１／４波長板１４の光学軸方向の偏光成分と、光学軸に直交する方向の偏光成分とに分けられる。１／４波長板１４の光学軸方向の偏光成分に対して、光学軸に直交する方向の偏光成分は、１／４波長板１４を透過することにより１／４波長の遅れを生じる。１／４波長板１４の光学軸に対して直線偏光の偏光軸が４５度をなすように１／４波長板１４を配置する場合、直線偏光は、１／４波長板１４の光学軸方向の偏光成分と、光学軸に直交する方向の偏光成分とに等分割される。このとき１／４波長板１４の光学軸方向の偏光成分に対して、光学軸に直交する方向の偏光成分が１／４波長遅れることにより、１／４波長板１４から出射される光は円偏光となる。このように、１／４波長板１４の光学軸に対して直線偏光の偏光軸が４５度をなすように１／４波長板１４を配置すると、直線偏光は円偏光に変換される。また、これと逆の作用により、円偏光を直線偏光に変換することができる。
【００２５】
ロッドインテグレータ１５での反射により直線偏光や円偏光が楕円偏光へ変化すると、１／４波長板１４を２回通過させることによりｓ偏光光をｐ偏光光へ変換する効率が低下すると考えられる。反射型偏光板１６を透過する光の光量を検出しながら１／４波長板１４の光学軸を回動させることで、ｓ偏光光をｐ偏光光へ最も高い効率で変換可能な状態となるような補正を行うことができる。反射型偏光板１６を透過した光の光量が最大となるように１／４波長板１４を回動させるため、ロッドインテグレータ１５で偏光状態が変化する度合いを問わず、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な構成とすることができる。これにより、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給可能な照明装置１０を製造することができる。
【００２６】
なお、１／４波長板１４は、ロッドインテグレータ１５のＬＥＤ１１側に配置する場合に限られず、少なくとも、ＬＥＤ１１及び反射型偏光板１６の間の光路中に設けられれば良い。例えば、図６の照明装置３０のように、１／４波長板１４は、ロッドインテグレータ１５と反射型偏光板１６との間に設けることとしても良い。なお、１／４波長板１４は、ロッドインテグレータ１５とは離して配置することで回動可能とすることを要する。また、ロッドインテグレータ１５と１／４波長板１４との間における光の損失をできるだけ低減するために、１／４波長板１４は、ロッドインテグレータ１５にできるだけ近い位置に配置することが望ましい。本実施例により製造される照明装置は、ＬＥＤ以外の他の固体発光素子、例えば、有機ＥＬ素子や半導体レーザ等を用いるものであっても良い。
【００２７】
光量検出工程では、積分球２０を用いて光量を計測する場合に限られない。反射型偏光板１６を透過する光が最大となる状態を認識できれば良い。例えば、反射型偏光板１６の出射側に直接照度計２２を配置することとしても良い。また、光量を検出する手段は、照度計２２を用いて光量を計測する場合に限られない。光量を検出可能なものを用いれば良く、例えば、光パワーメータ等を用いて光量を検出することとしても良い。
【実施例２】
【００２８】
図７は、本発明の実施例２に係るプロジェクタ４０の概略構成を示す。プロジェクタ４０は、スクリーン４４に光を供給し、スクリーン４４で反射する光を観察することで画像を鑑賞する、いわゆるフロント投写型のプロジェクタである。プロジェクタ４０は、赤色（Ｒ）光用照明装置１０Ｒと、緑色（Ｇ）光用照明装置１０Ｇと、青色（Ｂ）光用照明装置１０Ｂとを有する。
【００２９】
Ｒ光用照明装置１０Ｒに設けられたＲ光用ＬＥＤ１１Ｒは、Ｒ光を供給する光源部である。Ｒ光用照明装置１０Ｒは、照明対象であるＲ光用空間光変調装置４１ＲへＲ光を供給する。Ｒ光用空間光変調装置４１Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。Ｒ光用空間光変調装置４１Ｒで変調されたＲ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム４２に入射する。
【００３０】
Ｇ光用照明装置１０Ｇに設けられたＧ光用ＬＥＤ１１Ｇは、Ｇ光を供給する光源部である。Ｇ光用照明装置１０Ｇは、照明対象であるＧ光用空間光変調装置４１ＧへＧ光を供給する。Ｇ光用空間光変調装置４１Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。Ｇ光用空間光変調装置４１Ｇで変調されたＧ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム４２に入射する。
【００３１】
Ｂ光用照明装置１０Ｂに設けられたＢ光用ＬＥＤ１１Ｂは、Ｂ光を供給する。Ｂ光用照明装置１０Ｂは、照明対象であるＢ光用空間光変調装置４１ＢへＢ光を供給する。Ｂ光用空間光変調装置４１Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型液晶表示装置である。Ｂ光用空間光変調装置４１Ｂで変調されたＢ光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム４２に入射する。
【００３２】
クロスダイクロイックプリズム４２は、互いに略直交するように配置された２つのダイクロイック膜４２ａ、４２ｂを有する。第１ダイクロイック膜４２ａは、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過させる。第２ダイクロイック膜４２ｂは、Ｂ光を反射し、Ｒ光及びＧ光を透過させる。クロスダイクロイックプリズム４２は、それぞれ異なる方向から入射したＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成し、投写レンズ４３の方向へ出射させる。投写レンズ４３は、クロスダイクロイックプリズム４２で合成された光をスクリーン４４の方向へ投写する。
【００３３】
プロジェクタ４０は、上記実施例１に係る照明装置の製造方法により製造された各照明装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂにより、特定の振動方向の偏光光を効率良く供給することができる。これにより、高い光利用効率で明るい画像を表示することが可能なプロジェクタ４０を得られる。なお、本実施例のプロジェクタ４０は、３つの透過型液晶表示装置を設ける構成に限られず、例えば、１つの透過型液晶表示装置を設ける構成や、反射型液晶表示装置を設ける構成であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
以上のように、本発明に係る照明装置の製造方法は、プロジェクタに用いられる照明装置を製造する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】実施例１に係る製造方法により製造される照明装置の概略構成を示す図。
【図２】ＬＥＤからの光の振舞いについて説明する図。
【図３】照明装置を製造する手順を説明するフローチャート。
【図４】光量検出工程及び波長板回動工程について説明する図。
【図５】１／４波長板の回動について説明する図。
【図６】ロッドインテグレータと反射型偏光板の間に波長板を設ける構成の図。
【図７】実施例２に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【符号の説明】
【００３６】
１０  照明装置、１１  ＬＥＤ、１２  反射部、１３  コリメータレンズ、１４  １／４波長板、１５  ロッドインテグレータ、１６  反射型偏光板、ＡＸ  光軸、２０  積分球、２１  散乱面、２２  照度計、３０  照明装置、１０Ｒ  Ｒ光用照明装置、１０Ｇ  Ｇ光用照明装置、１０Ｂ  Ｂ光用照明装置、４０  プロジェクタ、４１Ｒ  Ｒ光用空間光変調装置、４１Ｇ  Ｇ光用空間光変調装置、４１Ｂ  Ｂ光用空間光変調装置、４２  クロスダイクロイックプリズム、４２ａ  第１ダイクロイック膜、４２ｂ  第２ダイクロイック膜、４３  投写レンズ、４４  スクリーン
【図１】
2007233218.tif 000003
【図２】
2007233218.tif 000004
【図３】
2007233218.tif 000005
【図４】
2007233218.tif 000006
【図５】
2007233218.tif 000007
【図６】
2007233218.tif 000008
【図７】
2007233218.tif 000009