(57)【要約】【課題】小型でかつ明るい照明光を供給可能な照明装置等を提供すること。【解決手段】光を供給する光源部１０１と、反射性部材を有する立体形状の反射体１０４と、所定方向へ光源部１０１からの光を出射させる開口部１１３が設けられ、光源部１０１及び反射体１０４を収納する収納部１０２と、を有し、光源部１０１は、収納部１０２の内壁面に設けられ、反射体１０４は、開口部１１３に対向する内壁面に設けられ、内壁面のうち、光源部１０１又は反射体１０４が設けられる部分以外の部分に、光源部１０１からの光を反射する反射膜１０８が設けられ、反射体１０４及び反射膜１０８は、光源部１０１からの光の反射を繰り返すことで、光源部１０１からの光を収納部１０２の内部で拡散させる。【選択図】      図５
2006091232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を供給する光源部と、
反射性部材を有する立体形状の反射体と、
所定方向へ前記光源部からの光を出射させる開口部が設けられ、前記光源部及び前記反射体を収納する収納部と、を有し、
前記光源部は、前記収納部の内壁面に設けられ、
前記反射体は、前記開口部に対向する前記内壁面に設けられ、
前記内壁面のうち、前記光源部又は前記反射体が設けられる部分以外の部分に、前記光源部からの光を反射する反射膜が設けられ、
前記反射体及び前記反射膜は、前記光源部からの光の反射を繰り返すことで、前記光源部からの光を前記収納部の内部で拡散させることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記反射体は、前記光源部が設けられる前記内壁面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記開口部に、透明部材で構成される立体形状の透過体を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記開口部に、特定の振動方向の偏光光を透過し、前記特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、
前記反射型偏光板の前記光源部側に、前記光源部からの光の偏光状態を変換する位相板と、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。
【請求項５】
前記開口部の出射側に、前記開口部からの光を略平行な光に変換する平行化光学系を有す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。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置で変調された光を投写する投写レンズと、を有するプロジェクタ。
【請求項７】
単独の前記空間光変調装置を有し、
前記空間光変調装置の入射側に、第１色光を透過し、第２色光及び第３色光を反射する第１色光透過カラーフィルタと、前記第２色光を透過し、前記第１色光及び前記第３色光を反射する第２色光透過カラーフィルタと、前記第３色光を透過し、前記第１色光及び前記第２色光を反射する第３色光透過カラーフィルタと、を有することを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
単独の前記空間光変調装置を有し、
前記照明装置は、第１色光を供給する第１色光用光源部と、第２色光を供給する第２色光用光源部と、第３色光を供給する第３色光用光源部と、を有し、前記第１色光用光源部と、前記第２色光用光源部と、前記第３色光用光源部とを順次点灯して前記空間光変調装置を照明することを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及びプロジェクタ、特に、プロジェクタに用いられる照明装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、固体発光素子を用いる照明装置をプロジェクタに用いることが提案されている。固体発光素子である発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」という。）は、超小型、超軽量、長寿命であるという特徴を有する。また、照明用として用いる大出力のＬＥＤの開発、改良の進展は著しい。このため、プロジェクタ、特に小型で明るいプロジェクタの光源として、ＬＥＤを用いることが期待されている。
【０００３】
現状において、ＬＥＤの発光効率は、従来プロジェクタに使用される超高圧水銀ランプの発光効率の１／２〜１／３程度である。プロジェクタの光源にＬＥＤを用いる場合、ＬＥＤの数を増加することにより照明光の光量を増やすことが考えられる。プロジェクタに複数の固体発光素子を用いる技術としては、例えば特許文献１に提案されているものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１３１７６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示されている技術では、固体発光素子の数を増加するほど、固体発光素子を配置する領域が大きくなってしまう。固体発光素子を配置する領域が大きくなると、照明光学系の光軸に対して垂直な方向へのサイズが大きくなる。また、照明光学系において所定の焦点距離を確保する必要から、照明光学系の光軸方向へのサイズを小さくすることも難しいと考えられる。明るい投写像を得るためには、照明装置は、固体発光素子の数を増加するほか、固体発光素子からの光を有効に利用可能な構成とする必要もある。従来の技術では、照明装置は、小型でかつ明るい投写像を得られる構成とすることが困難であるため問題である。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、小型でかつ明るい照明光を供給可能な照明装置、及び小型でかつ明るい投写像を得られるプロジェクタ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】
【０００６】
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、光を供給する光源部と、反射性部材を有する立体形状の反射体と、所定方向へ光源部からの光を出射させる開口部が設けられ、光源部及び反射体を収納する収納部と、を有し、光源部は、収納部の内壁面に設けられ、反射体は、開口部に対向する内壁面に設けられ、内壁面のうち、光源部又は反射体が設けられる部分以外の部分に、光源部からの光を反射する反射膜が設けられ、反射体及び反射膜は、光源部からの光の反射を繰り返すことで、光源部からの光を収納部の内部で拡散させることを特徴とする照明装置を提供することができる。
【０００７】
照明装置は、収納部の内壁面に光源部を配置する。照明装置は、光軸に対して略平行な内壁面に光源部を配置すると、光源部の数が増加しても光軸に対して垂直な方向へのサイズを小さくすることができる。収納部の内壁面に光源部を配置する場合、光源部を単にアレイ状に配置する場合と比較して、照明装置を小型にすることが可能となる。光源部からの光は、収納部の内壁面に反射体と反射膜とを設けることで、収納部内において反射を繰り返す。光源部からの光は、反射を繰り返すことにより収納部内で拡散する。収納部内で拡散するうち開口部を通過した光は、照明対象の方向へ出射する。反射体は、開口部に対向する内壁面に設けることにより、開口部とは逆の方向へ進行する光を開口部の方向へ進行させる。反射体を立体形状とすることにより、反射体は、光の進行方向を開口部の方向へ効率良く反射できる。照明装置は、反射体を設けることで、光源部からの光を効率良く照明対象の方向へ出射することができる。
【０００８】
プロジェクタは、空間光変調装置で変調可能な光束の角度範囲、及び投写レンズで取り込める光束の角度範囲に限りがある。照明装置は、収納部の内壁面に光源部を配置することで、光軸に対して垂直な方向への光束の広がりを低減できる。光軸に対して垂直な方向への光束の広がりを低減すると、光学系でけられる光を減少できる。また、反射体は、光軸に沿う方向へ光の進行方向を揃える役割を果たす。照明装置において光軸に沿う方向へ光を揃えることが可能であると、プロジェクタにおいて有効に扱える光が増加する。このため、照明装置は、収納部の内壁面に光源部を配置すること、反射体を設けることにより、照明効率が高い構成とすることができる。これにより、小型でかつ明るい照明光を供給可能な照明装置を得られる。さらに、光源部からの光は、収納部内で拡散するうちに強度が均一化される。これにより、略均一な光を供給することができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、反射体は、光源部が設けられる内壁面に設けられることが望ましい。開口部に対向する内壁面に反射体を配置すると、光源部は、主に、光源部同士が対向するように設けることとなる。光源部が正面方向へ強く光を供給する場合、光源部は、対向する位置の光源部の方向へ強く光を供給する。光源部が設けられる内壁面に反射面を設けることにより、光源部は、対向する位置の光源部からの強い光を、開口部の方向と、開口部に対向する内壁面の方向とに反射する。開口部に対向する内壁面の方向に進行した光は、開口部に対向する内壁面に設けられた反射体によって、開口部の方向へ反射する。これにより、開口部の方向へ進行する光を増加し、明るい照明光を供給することができる。また、光源部からの光をさらに拡散させ、さらに均一な光を供給することができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、開口部に、透明部材で構成される立体形状の透過体を有することが望ましい。例えば、偏光板等の光学素子を開口部に設ける場合、光学素子の出射側界面で光が全反射してしまうことが考えられる。光学素子の界面で光が全反射すると、照明光の光量が減少してしまう。開口部に立体形状の透明部材により構成される透過体を設けることで、照明光の出射を促すことができる。また、透過体は、光軸に沿う方向へ光の進行方向を揃える役割を果たす。照明装置において光軸に沿う方向へ光を揃えることが可能であると、プロジェクタで有効に扱える光を増加することができる。これにより、さらに明るい照明光を供給することができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、開口部に、特定の振動方向の偏光光を透過し、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、反射型偏光板の光源部側に、光源部からの光の偏光状態を変換する位相板と、を有することが望ましい。収納部内で拡散するうちに開口部の方向へ進行した光のうち、特定の振動方向の偏光光は、反射型偏光板を透過する。開口部に反射型偏光板を設けることにより、照明装置は、照明光として、特定の振動方向の偏光光を供給できる。特定の振動方向とは異なる振動方向の偏光光は、反射型偏光板で反射する。反射型偏光板で反射した光は、位相板を透過して再び収納部内で反射を繰り返す。
【００１２】
収納部内へ戻った光は、反射を繰り返すうちに再び反射型偏光板に入射する。位相板は、反射型偏光板で反射した光の一部を特定の振動方向の偏光光に変換させる。反射型偏光板に入射した光のうち特定の振動方向の偏光光は、反射型偏光板を透過する。このようにして、照明装置は、特定の振動方向の偏光光を次々と出射することができる。これにより、高い光利用効率で特定の振動方向の偏光光を供給できる照明装置を得られる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様としては、開口部の出射側に、開口部からの光を略平行な光に変換する平行化光学系を有することが望ましい。平行化光学系を設けることにより、開口部からの光をさらに光軸に沿う方向へ揃えることができる。これにより、さらに照明効率を向上することができる。
【００１４】
さらに、本発明によれば、上記の照明装置と、照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、空間光変調装置で変調された光を投写する投写レンズと、を有するプロジェクタを提供することができる。上記の照明装置は、小型で明るい照明光を供給することができる。これにより、小型でかつ明るい投写像のプロジェクタを得られる。上記の照明装置は均一な照明光を供給可能であるから、光量ムラが少ない投写像が得られる。さらに、上記の照明装置は進行方向の揃った照明光を供給可能であるから、迷光の発生を低減し、フレアやゴーストを軽減することができる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、単独の空間光変調装置を有し、空間光変調装置の入射側に、第１色光を透過し、第２色光及び第３色光を反射する第１色光透過カラーフィルタと、第２色光を透過し、第１色光及び第３色光を反射する第２色光透過カラーフィルタと、第３色光を透過し、第１色光及び第２色光を反射する第３色光透過カラーフィルタと、を有することが望ましい。各カラーフィルタを透過した光は、空間光変調装置において画像信号に応じて変調される。各カラーフィルタで反射した光は、開口部を通過して、再び収納部内で反射を繰り返す。収納部内へ戻った光は、反射を繰り返すうちに再びいずれかのカラーフィルタに入射する。このようにして、照明装置とカラーフィルタとの間の光路を光が循環（リサイクル）する過程において、カラーフィルタで各色光を次々と取り出すことができる。上記の照明装置は、進行方向が光軸方向に揃った照明光を供給可能である。このため、カラーフィルタで反射した光は、カラーフィルタに入射するときと略同じ光路を逆に進行して効率良く開口部に戻ることができる。これにより、高い光利用効率で特定の色光を空間光変調装置に供給でき、明るいカラー画像を得られる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、単独の空間光変調装置を有し、照明装置は、第１色光を供給する第１色光用光源部と、第２色光を供給する第２色光用光源部と、第３色光を供給する第３色光用光源部と、を有し、第１色光用光源部と、第２色光用光源部と、第３色光用光源部とを順次点灯して空間光変調装置を照明することが望ましい。プロジェクタは、照明装置に各色光用光源部を設けることにより、色分離のための構成が不要となる。これにより、簡易な構成で明るいカラー画像を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
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】
【００１８】
図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクタ１００の概略構成を示す。プロジェクタ１００は、照明装置１２０と、空間光変調装置である液晶型空間光変調装置１４０と、投写レンズ１５０とを有する。照明装置１２０からの光は、カラーフィルタ１３０を透過した後、液晶型空間光変調装置１４０に入射する。液晶型空間光変調装置１４０は、照明装置１２０からの光を画像信号に応じて変調する。プロジェクタ１００は、単独の液晶型空間光変調装置１４０によって、Ｒ光、Ｇ光及びＢ光を変調する。液晶型空間光変調装置１４０で変調された光は、投写レンズ１５０によりスクリーン１６０に投写される。
【００１９】
次に、照明装置１２０について詳細に説明する。照明装置１２０は、収納部１０２、平行化光学系１１５を有する。収納部１０２は、ＬＥＤ１０１及び反射体１０４を収納する。収納部１０２は、板状部材を直方体形状に配置して構成されている。直方体形状の収納部１０２のうち、液晶型空間光変調装置１４０側の面に、開口部１１３が形成されている。開口部１１３は、所定方向である液晶型空間光変調装置１４０の方向へＬＥＤ１０１からの光を出射するために設けられている。
【００２０】
ＬＥＤ１０１は、収納部１０２の内壁面であって、プロジェクタ１００の光学系の光軸ＡＸに略平行な面に設けられている。反射体１０４は、開口部１１３に対向する内壁面に設けられている。また、内壁面のうちＬＥＤ１０１又は反射体１０４が設けられている部分以外の部分には、反射性部材で構成される反射膜１０８が設けられている。反射膜１０８は、ＬＥＤ１０１からの光を反射する。反射膜１０８は、誘電体やアルミニウム等の高反射性部材をコーティングすることにより形成できる。なお、ＬＥＤ１０１は、光軸ＡＸに略平行な内壁面のほか、開口部１１３に対向する内壁面に、反射体１０４とともに配置しても良い。
【００２１】
図２は、液晶型空間光変調装置１４０側から見た収納部１０２の概略構成を示す。ここでは収納部１０２内のＬＥＤ１０１の配置を図示するため、開口部１１３に設けられているλ／４位相板１１０、反射型偏光板１１２を省略している。開口部１１３は、液晶型空間光変調装置１４０の被照射領域に対応する矩形形状を有する。光源部であるＬＥＤ１０１は、白色光を供給する。ＬＥＤ１０１は、光軸ＡＸを囲むように、開口部１１３に隣接する４つの内壁面に設けられている。ＬＥＤ１０１は、小型かつ軽量な発光体である。照明装置１２０にＬＥＤ１０１を用いると、照明装置１２０を小型かつ軽量にできる。
【００２２】
図３は、反射体１０４の斜視構成を示す。反射体１０４は、反射性部材を表面に有する四角錐形状の微小光学素子である。反射体１０４は、開口部１１３に対向する内壁面に隙間無く配置されている。反射体１０４は、開口部１１３の方向であるＺ方向へ頂点を向けて設けられている。反射体１０４は、例えば四角錐形状の構造物の表面に誘電体やアルミニウム等の高反射性部材をコーティングして形成できる。反射体１０４は、反射体１０４を構成する面のうち互いに対向する面同士が、例えば略９０度をなすような四角錐形状を有する。反射体１０４の方向へ進行した光Ｌは、反射体１０４で反射することにより進行方向を変換する。照明装置１２０は、反射体１０４及び反射膜１０８によってＬＥＤ１０１からの光の反射を繰り返すことで、ＬＥＤ１０１からの光を収納部１０２の内部で拡散させる。なお、反射体１０４の方向へ進行する光Ｌを効率良く反射するために、反射体１０４は、開口部１１３に対向する内壁面に隙間無く設けることが望ましい。
【００２３】
図１に戻って、開口部１１３には、λ／４位相板１１０、反射型偏光板１１２及び透過体１０６が設けられている。λ／４位相板１１０及び反射型偏光板１１２は、いずれも開口部１１３を覆うように設けられている。反射型偏光板１１２は、特定の振動方向の偏光光を透過し、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する。λ／４位相板１１０は、反射型偏光板１１２のＬＥＤ１０１側の面に設けられている。λ／４位相板１１０は、ＬＥＤ１０１からの光の偏光状態を変換する。λ／４位相板１１０は、例えば有機化合物のフィルム状部材や、水晶、雲母等の無機化合物の板状部材で構成することができる。
【００２４】
反射型偏光板１１２としては、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ワイヤグリッド型偏光子を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光子は、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子を設けることにより、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。
【００２５】
また、ワイヤグリッド型偏光子は、さびによるワイヤの劣化を低減するために、カバー硝子で保護されている。基板とカバー硝子との間には、例えば不活性ガスが充填されている。また、ワイヤを透明な樹脂部材で封止する構成としても良い。反射型偏光板１１２は、ワイヤグリッド型偏光子のほかに、波型に成膜された偏光膜を用いても良い。この偏光膜は、スパッタにより直線状の凸部を略等間隔に形成した後、その上に膜状物を自己成長させることで形成できる。そして、成膜された偏光膜は、直接λ／４位相板１１０に貼り付けることができる。
【００２６】
図４は、透過体１０６の斜視構成を示す。透過体１０６は、反射型偏光板１１２の出射面上に設けられている。透過体１０６は、硝子や透明樹脂などの透明部材で構成された四角錐形状の微小なプリズム素子である。透過体１０６は、反射型偏光板１１２の出射面に隙間無く配置されている。透過体１０６は、液晶型空間光変調装置１４０の方向であるＺ方向へ頂点を向けて設けられている。透過体１０６は、反射型偏光板１１２を透過した光Ｌを屈折により角度変換する。
【００２７】
図１に戻って、開口部１１３の出射側の位置であって、透過体１０６とカラーフィルタ１３０との間の光路中に、平行化光学系１１５が設けられている。平行化光学系１１５は、コリメータレンズ１１６を有する。平行化光学系１１５は、開口部１１３からの光を略平行な光に変換する。なお、平行化光学系１１５として２枚のコリメータレンズ１１６を図示しているが、平行化光学系１１５は２枚のコリメータレンズ１１６により構成する場合に限られない。例えば、平行化光学系１１５は、コリメータレンズ１１６以外の他のレンズを有する構成としても良い。なお、照明装置１２０は、液晶型空間光変調装置１４０に効率良く光を供給することが可能であれば、透過体１０６及び平行化光学系１１５の双方、又は少なくとも一方を省略しても良い。
【００２８】
図５は、ＬＥＤ１０１からの光が開口部１１３から出射するまでの振る舞いを説明するものである。ＬＥＤ１０１は、収納部１０２内のすべての方向へ光を供給する。ＬＥＤ１０１からの光のうちの一部の光は、ＬＥＤ１０１から直接開口部１１３の方向へ進行する。ＬＥＤ１０１から、ＬＥＤ１０１に対向する内壁面へ進行した光Ｌ１は、反射膜１０８で反射する。ＬＥＤ１０１から、開口部１１３に対向する内壁面へ進行した光Ｌ２は、反射体１０４で反射する。反射膜１０８や反射体１０４で反射した光は進行方向が変換され、開口部１１３の方向へ進行するか、反射膜１０８や反射体１０４で再び反射する。
【００２９】
ＬＥＤ１０１は、反射体１０４が設けられた内壁面に隣接する４つの内壁面に設けられている。ＬＥＤ１０１から反射体１０４へ入射する光は、反射体１０４に対して４方向から入射する。そのため、反射体１０４を四角錐形状とすることで、各ＬＥＤ１０１からの光Ｌを効率良く開口部１１３の方向へ反射させることができる。また、反射体１０４は、光軸ＡＸに対して大きく傾いて進行する光の進行方向を、光軸ＡＸに沿う方向へ揃える役割を果たす。
【００３０】
開口部１１３の方向へ進行した光は、λ／４位相板１１０を透過して反射型偏光板１１２に入射する。反射型偏光板１１２に入射する光のうち特定の振動方向の偏光光であるｐ偏光光Ｌ４は、反射型偏光板１１２を透過する。反射型偏光板１１２へ入射する光のうち特定の振動方向以外の振動方向の偏光光Ｌ３は、反射型偏光板１１２で反射して、ＬＥＤ１０１の方向へ戻る。このとき反射型偏光板１１２で反射された光Ｌ３のうち、例えばｓ偏光光は、λ／４位相板１１０で直線偏光から円偏光に変換される。ＬＥＤ１０１の方向へ戻った光Ｌ３は、反射膜１０８や反射体１０４での反射を繰り返すことで再びλ／４位相板１１０に入射する。
【００３１】
ここで、ｓ偏光光から円偏光光に変換されていた光は、λ／４位相板１１０を透過することで、今度はｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光となって反射型偏光板１１２に入射した光は、反射型偏光板１１２を透過する。これに対して、再度、λ／４位相板１１０を透過することにより特定の振動方向とは異なる他の振動方向に変換された偏光光は、反射型偏光板１１２で反射し、上述の循環を繰り返す。なお、反射型偏光板１１２で反射した後ＬＥＤ１０１の方向へ進行する光は、反射膜１０８や反射体１０４で反射することによって、偏光面が回転する。照明装置１２０は、λ／４位相板１１０を設けず、反射膜１０８や反射体１０４での反射による偏光面の回転のみを用いて、反射型偏光板１１２へ入射する偏光光の振動方向を変換することとしても良い。
【００３２】
反射型偏光板１１２を透過した光は、透過体１０６に入射する。例えば、反射型偏光板１１２の出射面に設けたカバー硝子と透過体１０６とを略同一の屈折率の部材で構成する場合を考える。透過体１０６は、反射型偏光板１１２の出射面に対して斜めに進行する光をそのまま透過体１０６内に進行させる。透過体１０６を透過した光は、透過体１０６と空気との界面で屈折して、平行化光学系１１５の方向へ進行する。このようにして、透過体１０６は、反射型偏光板１１２の出射面で光が全反射することを防ぎ、平行化光学系１１５の方向への光の出射を促す。また、透過体１０６は、光軸ＡＸに対して大きく傾いて進行する光の進行方向を、光軸ＡＸに沿う方向へ揃える役割を果たす。
【００３３】
図６は、開口部１１３を出射した光が液晶型空間光変調装置１４０に入射するまでの振る舞いを説明するものである。透過体１０６から出射した光は、平行化光学系１１５で略平行な光に変換された後、カラーフィルタ１３０に入射する。照明装置１２０は、平行化光学系１１５を設けることにより、開口部１１３からの光をさらに光軸ＡＸに沿う方向へ揃えることができる。
【００３４】
カラーフィルタ１３０は、Ｒ光透過カラーフィルタ１３０Ｒと、Ｇ光透過カラーフィルタ１３０Ｇと、Ｂ光透過カラーフィルタ１３０Ｂとをアレイ状に配置している。第１色光透過カラーフィルタ１３０Ｒは、第１色光であるＲ光を透過し、第２色光であるＧ光、及び第３色光であるＢ光を反射する。第２色光透過カラーフィルタであるＧ光透過カラーフィルタ１３０Ｇは、第２色光であるＧ光を透過し、第１色光であるＲ光、及び第３色光であるＢ光を反射する。第３色光透過カラーフィルタであるＢ光透過カラーフィルタ１３０Ｂは、第３色光であるＢ光を透過し、第１色光であるＲ光、及び第２色光であるＧ光を反射する。なお、カラーフィルタ１３０は、ＬＥＤ１０１からの光の一部をそのまま透過する透明部材を設ける構成としても良い。カラーフィルタ１３０でＬＥＤ１０１からの光の一部を透過することで、投写像の輝度を向上させることができる。
【００３５】
各色光透過カラーフィルタ１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂに対応して、液晶型空間光変調装置１４０には、Ｒ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とが設けられている。ＬＥＤ１０１は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を含む白色光を供給する。Ｒ光透過カラーフィルタ１３０Ｒに入射した光Ｌ５のうちＲ成分の光は、Ｒ光透過カラーフィルタ１３０Ｒを透過して、液晶型空間光変調装置１４０のＲ光用画素に入射する。ここで、Ｒ光用画素へ供給されるＲ光は、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光である。Ｒ光用画素に入射したＲ成分のｐ偏光光は、画像信号に応じた変調によりｓ偏光光に変換される。変調によりｓ偏光光に変換されたＲ光は、液晶型空間光変調装置１４０から出射する。
【００３６】
これに対して、Ｒ光透過カラーフィルタ１３０Ｒに入射した光Ｌ５のうちＲ成分以外の光、例えば、Ｇ成分、Ｂ成分の光は、Ｒ光透過カラーフィルタ１３０Ｒで反射する。Ｒ光透過カラーフィルタ１３０Ｒで反射した光は、それまでとは逆向きに進行して透過体１０６に入射する。透過体１０６に入射した光は、透過体１０６、反射型偏光板１１２及びλ／４位相板１１０を透過した後、開口部１１３を透過して収納部１０２内に戻る。このときλ／４位相板１１０に入射した光は、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光である。λ／４位相板１１０を透過することで、ｐ偏光光は円偏光に変換される。
【００３７】
収納部１０２内に戻った光は、反射膜１０８や反射体１０４での反射を繰り返した後再びλ／４位相板１１０に入射する。このときλ／４位相板１１０に入射した光は、今度はｐ偏光光以外の直線偏光、例えばｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光は、反射型偏光板１１２で反射して収納部１０２へ戻る。そして、反射膜１０８や反射体１０４での反射を繰り返した後再度λ／４位相板１１０を透過することでｐ偏光光に変換された光は、反射型偏光板１１２を透過する。
【００３８】
このようにして反射型偏光板１１２を透過した光は、再びカラーフィルタ１３０に入射する。このときカラーフィルタ１３０に入射するのは、Ｒ成分以外の光、例えばＧ成分及びＢ成分の光である。例えば、Ｒ成分以外の光がＧ光透過カラーフィルタ１３０Ｇに入射したとすると、Ｇ成分の光は、Ｇ光透過カラーフィルタ１３０Ｇを透過する。Ｇ光透過カラーフィルタ１３０Ｇに入射した光のうちＧ成分以外の光、例えばＢ光は、Ｇ光透過カラーフィルタ１３０Ｇで反射して、上述の循環を繰り返す。循環する光は各色光透過カラーフィルタ１３０Ｒ、１３０Ｇ、１３０Ｂに入射する。このようにして、収納部１０２とカラーフィルタ１３０との間の光路を光が循環（リサイクル）する過程において、液晶型空間光変調装置１４０へ各色光を次々と供給することができる。
【００３９】
照明装置１２０は、反射体１０４、透過体１０６、平行化光学系１１５を設けることにより、進行方向が光軸の方向に揃った光をカラーフィルタ１３０へ供給できる。このため、カラーフィルタ１３０で反射した光は、カラーフィルタ１３０に入射するときと略同じ光路を逆に進行して効率良く開口部１１３に戻ることができる。
【００４０】
照明装置１２０は、光軸ＡＸに対して略平行な内壁面にＬＥＤ１０１を配置すると、ＬＥＤ１０１の数が増加しても光軸ＡＸに対して垂直な方向へのサイズを小さくすることができる。収納部１０２の内壁面にＬＥＤ１０１を配置する場合、ＬＥＤ１０１を単にアレイ状に配置する場合と比較して、照明装置１２０を小型にすることが可能となる。また、プロジェクタ１００は、液晶型空間光変調装置１４０で変調可能な光束の角度範囲、及び投写レンズ１５０で取り込める光束の角度範囲に限りがある。照明装置１２０は、収納部１０２の内壁面にＬＥＤ１０１を配置することで、光軸ＡＸに対して垂直な方向への光束の広がりを低減できる。光軸ＡＸに対して垂直な方向への光束の広がりを低減すると、光学系でけられる光を減少できる。
【００４１】
反射体１０４、透過体１０６及び平行化光学系１１５は、光軸ＡＸに沿う方向へ光の進行方向を揃える役割を果たす。照明装置１２０において光軸ＡＸに沿う方向へ光を揃えることが可能であると、プロジェクタ１００において有効に扱える光が増加する。また、光軸ＡＸに沿う方向へ光の進行方向を揃えることが可能であると、反射型偏光板１１２やカラーフィルタ１３０で反射した光を効率良く収納部１０２へ戻し、ＬＥＤ１０１からの光の有効利用を図ることができる。このため、照明装置１２０は、収納部１０２の内壁面にＬＥＤ１０１を配置すること、反射体１０４、透過体１０６及び平行化光学系１１５を設けることにより、照明効率が高い構成とすることができる。これにより、小型な照明装置１２０によって明るい照明光を供給できるという効果を奏する。さらに、ＬＥＤ１０１からの光は、収納部１０２内で拡散するうちに強度が均一化される。これにより、略均一な光を供給することができる。
【００４２】
小型で明るい照明光を供給可能な照明装置１２０を用いるため、プロジェクタ１００は、小型でかつ明るい投写像を得ることができる。また、照明装置１２０によって光軸ＡＸに沿う方向へ揃えられた照明光を供給可能であると、迷光の発生を低減し、フレアやゴーストを軽減することができる。さらに、照明装置１２０から略均一な光を供給可能であることから、光量ムラが少ない投写像を得られる。
【００４３】
なお、反射体１０４は、四角錐形状に限らず、三角錐、五角錐以上の多角錐形状や、円錐形状としても良い。また、反射体１０４は錐体に限らず、球面又は非球面の曲面を有する形状や、平坦面を有する台形形状など、光を効率良く開口部１１３の方向へ反射させることが可能なあらゆる形状を取り得る。また、反射体１０４は、略同一形状の光学素子とする場合に限らず、例えばランダムな形状としても良い。透過体１０６も、反射体１０４と同様に、四角錐形状に限らず、多角錐形状、円錐形状、台形形状のプリズムとするほか、曲面を有するマイクロレンズ等、光を効率良く出射させることが可能なあらゆる形状を取り得る。また、透過体１０６も、透明部材上にランダムに形成した凹凸などを用いることとしても良い。反射体１０４、透過体１０６のサイズは図示するものに限られず、収納部１０２に収納可能なあらゆるサイズを取り得る。例えば、反射体１０４は、ナノオーダサイズで設けることとしても良い。
【００４４】
（変形例）
図７は、本実施例の変形例に係る照明装置７２０の特徴的部分を説明するものである。本変形例の照明装置７２０は、開口部１１３に対向する内壁面のほか、ＬＥＤ１０１が設けられる内壁面にも反射体１０４が設けられていることを特徴とする。通常、ＬＥＤ１０１は、キャップの中心方向へ強く光を供給する。ＬＥＤ１０１は、光軸ＡＸを囲むようにして設けられているため、対向する位置のＬＥＤ１０１の方向へ強く光を供給する。
【００４５】
ＬＥＤ１０１が設けられる内壁面に反射体１０４を設けることにより、対向する位置のＬＥＤ１０１からの強い光を、開口部１１３の方向と、開口部１１３に対向する内壁面の方向とに進行させる。開口部１１３に対向する内壁面の方向に進行した光は、開口部１１３に対向する内壁面に設けられた反射体１０４によって、開口部１１３の方向へ反射する。これにより、開口部１１３の方向へ進行する光を増加し、明るい照明光を供給できるという効果を奏する。また、ＬＥＤ１０１からの光をさらに拡散させ、さらに均一な光を供給することができる。
【実施例２】
【００４６】
図８は、本発明の実施例２に係るプロジェクタ８００の概略構成を示す。上記実施例１のプロジェクタ１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例のプロジェクタ８００の照明装置８２０は、Ｒ光用ＬＥＤ８０１Ｒと、Ｇ光用ＬＥＤ８０１Ｇと、Ｂ光用ＬＥＤ８０１Ｂとを有する。Ｒ光用ＬＥＤ８０１Ｒは、第１色光であるＲ光を供給する第１色光用光源部である。Ｇ光用ＬＥＤ８０１Ｇは、第２色光であるＧ光を供給する第２色光用光源部である。Ｂ光用ＬＥＤ８０１Ｂは、第３色光であるＢ光を供給する第３色光用光源部である。ＬＥＤは、小型であるほか、色純度が高いという特長も有する。このため、各色光用ＬＥＤ８０１Ｒ、８０１Ｇ、８０１Ｂを用いることで、色再現性の良好な投写像を得ることができる。
【００４７】
本実施例のプロジェクタ８００も、上記実施例１と同様に、照明装置８２０からの光を変調するのは、単独の液晶型空間光変調装置８４０である。本実施例のプロジェクタ８００は、各色光用ＬＥＤ８０１Ｒ、８０１Ｇ、８０１Ｂを順次点灯して液晶型空間光変調装置８４０を照明することが、上記実施例１とは異なる。また、液晶型空間光変調装置８４０は、画像の１フレーム中に各色光の変調を行う。
【００４８】
Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を順次投写し、全体として白色の投写像を得るためには、Ｇ光の光束量が全体の光束量のうち６０〜８０％であることを要する。各色光用ＬＥＤ８０１Ｒ、８０１Ｇ、８０１Ｂの出力量と数量とが同一である場合、Ｇ光の光束量が不足することとなる。Ｇ光の光束量の不足を補うために、Ｇ光用ＬＥＤ８０１Ｇの点灯時間を、Ｒ光用ＬＥＤ８０１Ｒの点灯時間、及びＢ光用ＬＥＤ８０１Ｂの点灯時間のいずれよりも長くすることとしても良い。また、Ｇ光用ＬＥＤ８０１Ｇの数量を、Ｒ光用ＬＥＤ８０１Ｒの数量、及びＢ光用ＬＥＤ８０１Ｂの数量のいずれよりも多くすることによりＧ光の光束量を増加させることとしても良い。
【００４９】
プロジェクタ８００は、照明装置８２０に各色光用ＬＥＤ８０１Ｒ、８０１Ｇ、８０１Ｂを設けることにより、色分離のための構成が不要となる。これにより、簡易な構成で明るいカラー画像を得られる。なお、各色光用ＬＥＤ８０１Ｒ、８０１Ｇ、８０１Ｂを用いる場合であっても、上記実施例１と同様に、カラーフィルタを用いる構成としても良い。この場合も、本実施例と同様に、色再現性の高い投写像を得られるという利点を有する。
【００５０】
なお、上記各実施例のプロジェクタは、単独の液晶型空間光変調装置を用いる構成に限られない。例えば、プロジェクタは、３つの液晶型空間光変調装置を用いるいわゆる３板式のプロジェクタであっても良い。３つの液晶型空間光変調装置を用いる場合、色光ごとに照明装置を設ける構成とすることができる。また、空間光変調装置としては透過型液晶表示装置に限らず、反射型液晶表示装置や、ティルトミラーデバイスを用いても良い。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上のように、本発明に係る照明装置は、プロジェクタの照明装置として使用する場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成図。
【図２】収納部の概略構成図。
【図３】反射体の斜視構成図。
【図４】透過体の斜視構成図。
【図５】ＬＥＤからの光が開口部から出射するまでの振る舞いの説明図。
【図６】開口部を出射した光の振る舞いの説明図。
【図７】実施例１の変形例に係る照明装置の特徴的部分の説明図。
【図８】本発明の実施例２に係るプロジェクタの概略構成図。
【符号の説明】
【００５３】
１００  プロジェクタ、１０１  ＬＥＤ、１０２  収納部、１０４  反射体、１０６  透過体、１０８  反射膜、１１０  λ／４位相板、１１２  反射型偏光板、１１３  開口部、１１５  平行化光学系、１１６  コリメータレンズ、１２０  照明装置、１３０  カラーフィルタ、１４０  液晶型空間光変調装置、１５０  投写レンズ、１６０  スクリーン、ＡＸ  光軸、１３０Ｒ  Ｒ光透過カラーフィルタ、１３０Ｇ  Ｇ光透過カラーフィルタ、１３０Ｂ  Ｂ光透過カラーフィルタ、７２０  照明装置、８００  プロジェクタ、８０１Ｒ  Ｒ光用ＬＥＤ、８０１Ｇ  Ｇ光用ＬＥＤ、８０１Ｂ  Ｂ光用ＬＥＤ、８２０  照明装置、８４０  液晶型空間光変調装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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