(57)【要約】【課題】光束の広がりを低減でき、高い効率で光を供給することが可能な照明装置等を提供すること。【解決手段】ＬＥＤ１０１、１０２と、ｐ偏光光を透過し、ｓ偏光光を反射することにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を分離する偏光分離部１０８とを有し、さらにＬＥＤ１０１は反射部１０３を有し、偏光分離部１０８は、ＬＥＤ１０１から供給され偏光分離部１０８へ直接入射したｐ偏光光と、反射部１０３で反射した後偏光分離部１０８へ入射したｐ偏光光とを合成して被照射面Ｉの方向へ進行させる。さらに、ＬＥＤ１０１からの光束の強度分布を略均一化し、かつ光束の外形形状を被照射面Ｉに略相似する形状に整形するロッドインテグレータ１１１、１１２を有する。【選択図】      図１
2006220911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を供給する少なくとも２つの発光部と、
前記発光部からの光のうち第１の振動方向の偏光光を透過し、前記第１の振動方向と略直交する第２の振動方向の偏光光を反射することにより、前記発光部からの光を前記第１の振動方向の偏光光と前記第２の振動方向の偏光光とに分離する偏光分離部と、
前記偏光分離部から前記発光部の方向へ進行する光を前記偏光分離部の方向へ反射する反射部と、を有し、
前記偏光分離部は、前記発光部から供給され前記偏光分離部へ直接入射した前記第１の振動方向の偏光光と、前記反射部で反射した後前記偏光分離部へ入射した前記第１の振動方向の偏光光とを合成して、被照射面の方向へ進行させ、
さらに、前記発光部からの光束の強度分布を略均一化し、かつ前記光束の外形形状を前記被照射面に略相似する形状に整形する均一化部を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記均一化部は、前記発光部からの光の強度分布を略均一にするロッドインテグレータであり、
前記ロッドインテグレータの前記発光部から遠い側の端面の形状は、前記被照射面の形状と略相似形であ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】
前記均一化部は、前記発光部からの光の強度分布を略均一にするために前記偏光分離部と前記被照射面との間に設けられているフライアイレンズであり、
前記フライアイレンズを構成する複数のレンズ素子の形状は、前記被照射面の形状と略相似形であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記ロッドインテグレータは、前記発光部の方向へ次第に細くなるテーパ形状を有し、
前記ロッドインテグレータの前記発光部側の端面は、前記発光部と略同一の大きさであることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項５】
前記ロッドインテグレータは、前記発光部側の端面の周辺部分に開口反射ミラーが形成されていることを特徴とする請求項２に記載の照明装置。
【請求項６】
前記発光部と前記偏光分離部との間に前記発光部からの光を略平行にするコリメータレンズをさらに有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記発光部と前記偏光分離部との間にさらにロッドインテグレータを有し、
前記ロッドインテグレータは、前記発光部側の端面の周辺部分に開口反射ミラーが形成されていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１〜７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、を有することを特徴とする画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明装置及び画像表示装置、特に、空間光変調装置と組み合わせて用いられる照明装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクタの照明装置に固体発光素子を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、大出力のＬＥＤの開発、改良は著しい進展が見られ、ＬＥＤの照明用途への利用が拡大している。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】
プロジェクタに用いられる液晶型空間光変調装置は、入射光の偏光状態を変換することで変調を行う。液晶型空間光変調装置を用いる場合、光源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及び特許文献２に提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２２１４９９号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
現在開発されているＬＥＤをプロジェクタに用いる場合、明るい画像を得るためには、複数のＬＥＤを用いる必要がある。複数のＬＥＤを用いる場合、特許文献１及び特許文献２の技術によると、ＬＥＤをアレイ状に配置することになる。複数のＬＥＤをアレイ状に配置する場合、ＬＥＤの数を多くするほどＬＥＤを配置する領域が大きくなる。また、プロジェクタでは、照明装置と空間光変調装置とを含めた光学系において、有効に扱える光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角の積（エテンデュー、Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃａｌ  Ｅｘｔｅｎｔ）として表すことができる。この面積と立体角の積は、光学系において保存される。このことから、複数のＬＥＤをアレイ状に配置する場合、ＬＥＤの数を多くするほど、空間光変調装置に入射する光束の空間的な広がりが増大すると考えられる。
【０００６】
これに対して、空間光変調装置が有効に変調可能な光の取り込み角度には限りがある。このため、空間光変調装置へ入射する光束の空間的な広がりが増大するほど、照明装置からの光を有効に用いることが困難となる。このため、特許文献１及び特許文献２に開示されている技術を用いても、光を効率良く利用できない場合がある。特に、発光部からの光を効率良く利用できなければ、複数の発光部を用いても明るい画像を得られない場合が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、光束の広がりを低減でき、高い効率で光を供給することが可能な照明装置、及びその照明装置を用いて明るい画像を表示可能な画像表示装置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】
【０００７】
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、光を供給する少なくとも２つの発光部と、発光部からの光のうち第１の振動方向の偏光光を透過し、第１の振動方向と略直交する第２の振動方向の偏光光を反射することにより、発光部からの光を第１の振動方向の偏光光と第２の振動方向の偏光光とに分離する偏光分離部と、偏光分離部から発光部の方向へ進行する光を偏光分離部の方向へ反射する反射部と、を有し、偏光分離部は、発光部から供給され偏光分離部へ直接入射した第１の振動方向の偏光光と、反射部で反射した後偏光分離部へ入射した第１の振動方向の偏光光とを合成して、被照射面の方向へ進行させ、さらに、発光部からの光束の強度分布を略均一化し、かつ光束の外形形状を被照射面に略相似する形状に整形する均一化部を有することを特徴とする照明装置を提供できる。
【０００８】
発光部から偏光分離部へ入射した第１の振動方向の偏光光は、偏光分離部を透過する。発光部から偏光分離部へ入射した第２の振動方向の偏光光は、偏光分離部で反射する。偏光分離部で反射した第２の振動方向の偏光光は、反射部で反射することにより再び偏光分離部の方向へ進行する。このとき、第２の振動方向の偏光光は、例えば位相板を用いて第１の振動方向の偏光光に変換される。このようにして、発光部からの第２の振動方向の偏光光を、第１の振動方向の偏光光に変換して供給することができる。照明装置は、偏光分離部における透過及び反射と、偏光変換とにより、発光部からの第２の振動方向の偏光光を、第１の振動方向の偏光光に変換して、所定方向へ進行させることができる。このため、照明装置は、発光部からの光を効率良く供給することができる。発光部から偏光分離部へ直接入射した第１の振動方向の偏光光と、反射部で反射した後偏光分離部へ入射した第１の振動方向の偏光光とは、偏光分離部で合成され、所定の照明対象の方向へ進行する。照明装置は、各発光部からの光を偏光分離部で合成することで、複数の発光部を用いる場合であっても、照明装置から出射する光束の広がりを低減できる。さらに、均一化部は、発光部からの光束の強度分布を略均一化する。同時に、均一化部は、光束の外形形状を被照射面に略相似する形状に整形する。これにより、発光部からの光を有効に被照射面へ導くことができる。この結果、光束の広がりを低減でき、かつ高い効率で光を供給することが可能な照明装置を得られる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、均一化部は、発光部からの光の強度分布を略均一にするロッドインテグレータであり、ロッドインテグレータの発光部から遠い側の端面の形状は、被照射面の形状と略相似形であることが望ましい。ロッドインテグレータを用いることにより、発光部からの光を偏光分離部へ効率良く導くことができる上、光を均一化することができる。また、被照射面と相似形状に整形された光束により、被照射面の領域を効率良く照明できる。これにより、発光部からの光を効率良く、かつ均一化して被照射面へ導くことができる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、均一化部は、発光部からの光の強度分布を略均一にするために偏光分離部と被照射面との間に設けられているフライアイレンズであり、フライアイレンズを構成する複数のレンズ素子の形状は、被照射面の形状と略相似形であることが望ましい。フライアイレンズを用いることにより、光を均一化することができる。また、被照射面と相似形状に整形された光束により、被照射面の領域を効率良く照明できる。これにより、発光部からの光を効率良く、かつ均一化して被照射面へ導くことができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、ロッドインテグレータは、発光部の方向へ次第に細くなるテーパ形状を有し、ロッドインテグレータの発光部側の端面は、発光部と略同一の大きさであることが望ましい。これにより、ロッドインテグレータ内部の繰り返し反射による強度の均一化と光束の整形とを同時に行うことができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様によれば、ロッドインテグレータは、発光部側の端面の周辺部分に開口反射ミラーが形成されていることが望ましい。これにより、発光部側へ戻ってしまう光をさらに効率良く反射できる。従って、光を有効に利用できる。
【００１３】
また、本発明の好ましい態様によれば、発光部と偏光分離部との間に発光部からの光を略平行にするコリメータレンズをさらに有することが望ましい。コリメータレンズを用いることにより、発光部からの光を偏光分離部へ効率良く導くことができる。また、コリメータレンズを用いることにより、偏光分離部から発光部の方向へ進行する光は、発光部から偏光分離部の方向へ進行するときと略同一の光路を進行する。偏光分離部から発光部の方向へ進行する光は、発光部から偏光分離部の方向へ進行するときと略同一の光路を進行し、反射部へ効率良く入射する。反射部で反射した光は再び偏光分離部の方向へ進行するため、コリメータレンズを用いることで、効率良く光を再利用することができる。これにより、発光部からの光を効率良く利用することができる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様によれば、発光部と偏光分離部との間にさらにロッドインテグレータを有し、ロッドインテグレータは、発光部側の端面の周辺部分に開口反射ミラーが形成されていることが望ましい。これにより、発光部側へ戻ってしまう光をさらに効率良く反射できる。従って、光を有効に利用できる。
【００１５】
また、本発明によれば、上述の照明装置と、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、を有することを特徴とする画像表示装置を提供できる。上記の照明装置を備えることにより、照明対象である空間光変調装置へ高い効率で光を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可能な画像表示装置を得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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】
【００１７】
図１は、本発明の実施例１に係る照明装置１００の概略構成を示す。照明装置１００は、第１の発光部であるＬＥＤ１０１、及び第２の発光部であるＬＥＤ１０２を有する。ＬＥＤ１０１、１０２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。ＬＥＤ１０１、１０２は、ロッドインテグレータ１１１、１１２へ光を供給する。
【００１８】
ロッドインテグレータ１１１は、ＬＥＤ１０１とλ／４位相板１０５との間の光路中に設けられている。ロッドインテグレータ１１２は、ＬＥＤ１０２とλ／４位相板１０６との間の光路中に設けられている。ロッドインテグレータ１１１、１１２は、テーパ形状の透明な硝子部材からなる。ロッドインテグレータ１１１、１１２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１１１、１１２の内部を進行する。
【００１９】
ロッドインテグレータ１１１、１１２は、ＬＥＤ１０１、１０２からの光の強度分布を略均一にする。ロッドインテグレータ１１１、１１２は、ＬＥＤ１０１、１０２の方向へ次第に細くなるテーパ形状を有している。ロッドインテグレータ１１１、１１２のＬＥＤ１０１、１０２側の一方の端面は、ＬＥＤ１０１、１０２と略同一の大きさである。また、ロッドインテグレータ１１１、１１２のＬＥＤ１０１、１０２から遠い側の他方の端面の形状は、被照射面Ｉの形状と略相似形である。具体的には、被照射面Ｉの縦横比と、他方の端面の縦横比とが同一である。これにより、ロッドインテグレータ１１１、１１２内部の繰り返し反射による強度分布の均一化と光束の整形とを同時に行うことができる。なお、射出光束の強度分布の均一性を高めるために、ロッドインテグレータ１１１、１１２は十分な長さを有していることが望ましい。
【００２０】
ロッドインテグレータ１１１、１１２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、反射面において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。
【００２１】
ロッドインテグレータ１１１、１１２を用いることにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を後述する反射型偏光板１０８へ効率良く導くことができる。また、ロッドインテグレータ１１１、１１２は、それぞれＬＥＤ１０１、１０２からの光の強度分布を略均一にする。ロッドインテグレータ１１１、１１２を用いることで、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を効率良く、かつ均一化して反射型偏光板１０８へ導くことができる。
【００２２】
また、ロッドインテグレータ１１１、１１２は、ＬＥＤ１０１、１０２からの光の外形形状を被照射面Ｉに略相似する形状に整形する。これにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を有効に被照射面Ｉへ導くことができる。この結果、光束の広がりを低減でき、かつ高い効率で光を供給することが可能な照明装置を得られる。
【００２３】
さらに、ロッドインテグレータ１１１、１１２のＬＥＤ１０１、１０２とは反対側の端面の近傍には、それぞれλ／４位相板１０５、１０６が配置されている。ＬＥＤ、ロッドインテグレータ、λ／４位相板をいずれも接合するように配置すること、互いに間隔を置いて配置することのいずれの構成でも良い。
【００２４】
λ／４位相板１０５、１０６を透過した光は、コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２で略平行光に変換される。平行光に変換された光は、反射型偏光板１０８に入射する。コリメータレンズＣＬ１は、λ／４位相板１０５と反射型偏光板１０８との間の光路中に設けられている。コリメータレンズＣＬ２は、λ／４位相板１０６と反射型偏光板１０８との間の光路中に設けられている。
【００２５】
コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２は、それぞれＬＥＤ１０１、１０２からの光を反射型偏光板１０８へ導く光学素子である。また、コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２は、それぞれＬＥＤ１０１、１０２からの光を略平行にする。コリメータレンズＣＬ１は、コリメータレンズＣＬ１から出射する光の主光線が光軸ＡＸに対して略平行となるようにして、反射型偏光板１０８をテレセントリックに照明する。コリメータレンズＣＬ２は、コリメータレンズＣＬ２から出射する光の主光線が軸ＢＸに対して略平行となるようにして、反射型偏光板１０８をテレセントリックに照明する。コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２によってＬＥＤ１０１、１０２からの光を反射型偏光板１０８へ効率良く導くことができる。
【００２６】
また、コリメータレンズＣＬ１を設けることにより、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１の方向へ進行する光は、ＬＥＤ１０１から反射型偏光板１０８の方向へ進行するときと略同一の光路を進行する。反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１の方向へ進行する光は、ＬＥＤ１０１から反射型偏光板１０８の方向へ進行するときと略同一の光路を進行することにより、効率良くＬＥＤ１０１に入射する。コリメータレンズＣＬ２も、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０２の方向へ進行する光を効率良くＬＥＤ１０２に入射させる。反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１、１０２に入射した光はそれぞれ反射部１０３、１０４で反射して再び反射型偏光板１０８の方向へ進行する。コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２を用いることで、効率良く光を再利用し、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を効率良く利用することができる。
【００２７】
次に、反射型偏光板１０８について説明する。反射型偏光板１０８は、ＬＥＤ１０１、１０２からの光のうち第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ことにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を第１の振動方向の偏光光と第２の振動方向の偏光光とに分離する偏光分離部である。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。
【００２８】
反射型偏光板１０８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。ワイヤグリッド型偏光板を、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。ワイヤグリッド型偏光板は偏光分離素子として用いられる部材の中では比較的安価であることから、偏光分離部としてワイヤグリッド型偏光板を用いることにより、照明装置１００を安価にすることができる。
【００２９】
反射型偏光板１０８は、ｓ偏光光を透過しｐ偏光光を反射するものであっても良い。この場合、反射型偏光板１０８は、ＬＥＤ１０１から供給され反射型偏光板１０８へ直接入射したｓ偏光光と、反射部１０３で反射した後反射型偏光板１０８へ入射したｓ偏光光とを合成して、照明方向Ｌへ進行させる。また、照明装置１００は、反射型偏光板１０８を透過したｓ偏光光を、照明光として出射する。偏光分離部は、反射型偏光板１０８を用いる場合に限らず、偏光分離膜を用いることとしても良い。
【００３０】
上述のように、ロッドインテグレータ１１１と反射型偏光板１０８との間、ロッドインテグレータ１１２と反射型偏光板１０８との間には、それぞれ位相板であるλ／４位相板１０５、１０６が設けられている。反射型偏光板１０８の、ＬＥＤ１０２が設けられている側とは反対側には、ミラー１０９が設けられている。ミラー１０９は、反射型偏光板１０８を透過し、反射型偏光板１０８から所定の照明方向Ｌとは異なる方向へ進行した光を反射型偏光板１０８の方向へ反射する。
【００３１】
ＬＥＤ１０１、１０２は、それぞれ反射部１０３、１０４を有する。反射部１０３、１０４は、高反射性の金属部材で形成された金属電極である。反射部１０３は、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１の方向へ進行する光を反射型偏光板１０８の方向へ反射する。反射部１０４は、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０２の方向へ進行する光を反射型偏光板１０８の方向へ反射する。
【００３２】
ＬＥＤ１０１は、照明方向Ｌに沿った光軸ＡＸを中心として配置されている。ＬＥＤ１０２及びミラー１０９は、光軸ＡＸに略垂直な軸ＢＸを中心として配置されている。反射型偏光板１０８は、光軸ＡＸ及び軸ＢＸのいずれに対しても略４５度傾くように配置されている。また、反射型偏光板１０８は、光軸ＡＸ及び軸ＢＸが反射型偏光板１０８の略中心で交わるように設けられている。
【００３３】
ＬＥＤ１０１及びＬＥＤ１０２は、ｐ偏光光及びｓ偏光光を含む光を供給する。ＬＥＤ１０１からの光は、ロッドインテグレータ１１１とλ／４位相板１０５とコリメータレンズＣＬ１を透過した後反射型偏光板１０８に入射する。反射型偏光板１０８に入射した光のうちｐ偏光光は、反射型偏光板１０８を透過した後、矢印で示す所定の照明方向Ｌへ進行する。これに対して、反射型偏光板１０８に入射した光のうちｓ偏光光は、反射型偏光板１０８を反射した後、ＬＥＤ１０２の方向へ進行する。
【００３４】
ＬＥＤ１０２の方向へ進行したｓ偏光光は、コリメータレンズＣＬ２とλ／４位相板１０６とロッドインテグレータ１１２を透過した後、ＬＥＤ１０２に入射する。このときｓ偏光光は、λ／４位相板１０６を透過することで円偏光に変換される。ＬＥＤ１０２に入射した円偏光は、反射部１０４で反射した後再びロッドインテグレータ１１２とλ／４位相板１０６に入射する。λ／４位相板１０６は、円偏光をｐ偏光光に変換して反射型偏光板１０８に入射させる。このように、λ／４位相板１０６に２回光を通過させることにより、光の振動方向を９０度回転させることができる。
【００３５】
反射型偏光板１０８に入射したｐ偏光光は、反射型偏光板１０８を透過して、ミラー１０９に入射する。ミラー１０９に入射したｐ偏光光は、ミラー１０９で反射して反射型偏光板１０８に入射する。反射型偏光板１０８を透過したｐ偏光光は、再びロッドインテグレータ１１２とＬＥＤ１０２の方向へ進行する。ＬＥＤ１０２の方向に進行したｐ偏光光は、反射部１０４で反射して反射型偏光板１０８に入射するまでにλ／４位相板１０６を２回通過することにより、ｓ偏光光に変換される。
【００３６】
反射型偏光板１０８に入射したｓ偏光光は、反射型偏光板１０８で反射した後、ロッドインテグレータ１１１とＬＥＤ１０１の方向へ進行する。ロッドインテグレータ１１１とＬＥＤ１０１の方向に進行したｓ偏光光は、反射部１０３で反射して反射型偏光板１０８に入射するまでにλ／４位相板１０６を２回通過することにより、ｐ偏光光に変換される。反射型偏光板１０８に入射したｐ偏光光は、反射型偏光板１０８を透過した後照明方向Ｌへ進行する。ＬＥＤ１０１からのｓ偏光光は、反射部１０３、１０４での反射３回、反射型偏光板１０８での反射２回、ミラー１０９での反射１回、及び反射型偏光板１０８の透過３回を経て照明装置１００から出射する。
【００３７】
ＬＥＤ１０２からの光は、ロッドインテグレータ１１２とλ／４位相板１０６とコリメータレンズＣＬ２を透過した後反射型偏光板１０８に入射する。λ／４位相板１０６を透過して反射型偏光板１０８に入射した光のうちｐ偏光光は、反射型偏光板１０８を透過した後、ミラー１０９に入射する。ミラー１０９に入射したｐ偏光光は、ＬＥＤ１０１から供給されたｓ偏光光がｐ偏光光に変換された後ミラー１０９に入射する場合と同様に振る舞う。ＬＥＤ１０２からのｐ偏光光は、反射部１０３、１０４での反射２回、反射型偏光板１０８での反射１回、ミラー１０９での反射１回、及び反射型偏光板１０８の透過３回を経て照明装置１００から出射する。
【００３８】
λ／４位相板１０６を透過して反射型偏光板１０８に入射した光のうちｓ偏光光は、反射型偏光板１０８を反射した後、ロッドインテグレータ１１１とＬＥＤ１０１の方向へ進行する。ロッドインテグレータ１１１とＬＥＤ１０１の方向へ進行したｓ偏光光は、ＬＥＤ１０２から供給されたｐ偏光光がｓ偏光光に変換された後ＬＥＤ１０１に入射する場合と同様に振る舞う。ＬＥＤ１０２からのｓ偏光光は、反射部１０３での反射１回、反射型偏光板１０８での反射１回、及び反射型偏光板１０８の透過１回を経て照明装置１００から出射する。反射型偏光板１０８は、ＬＥＤ１０１から供給され反射型偏光板１０８へ直接入射したｐ偏光光と、反射部１０３で反射した後反射型偏光板１０８へ入射したｐ偏光光とを合成する。コリメータレンズＣＬ３は、照明方向Ｌへ進行する合成された光を被照射面Ｉへ導く。
【００３９】
照明装置１００は、反射型偏光板１０８における透過及び反射と、偏光変換とにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの第２の振動方向の偏光光を、第１の振動方向の偏光光に変換して、照明方向Ｌへ進行させることができる。このため、照明装置１００は、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を効率良く供給することができる。照明装置１００は、各ＬＥＤ１０１、１０２からの光を反射型偏光板１０８で合成することで、各ＬＥＤ１０１、１０２からの光を略同一の被照射面Ｉに進行させる。このため、２つのＬＥＤ１０１、１０２を用いる場合であっても、照明装置１００から出射する光束の広がりを低減できる。これにより、光束の広がりを低減でき、かつ高い効率で光を供給することができるという効果を奏する。例えば、照明装置１００をプロジェクタに用いる場合、空間光変調装置へ入射する光束の広がりを低減できることから、照明装置１００からの照明光を空間光変調装置で効率良く変調することが可能となる。
【００４０】
さらに、ロッドインテグレータ１１１、１１２のＬＥＤ１０１、１０２から遠い側の他方の端面の形状は、被照射面Ｉの形状と略相似形である。ロッドインテグレータ１１１、１１２を用いることにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を反射型偏光板１０８へ効率良く導くことができる上、光を均一化することができる。また、被照射面Ｉと相似形状に整形された光束により、被照射面Ｉの領域を効率良く照明できる。これにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を効率良く、かつ均一化して被照射面Ｉへ導くことができる。このように、照明装置１００からの光は、被照射面Ｉの形状と相似形状に整形されている。従って、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を無駄なく有効に被照射面Ｉへ導くことができる。
【実施例２】
【００４１】
図２は、本発明の実施例２に係る照明装置２００の概略構成を示す。上記実施例１と同一の部分には同一の符号を付す。照明装置２００は、第１の発光部であるＬＥＤ１０１、及び第２の発光部であるＬＥＤ１０２を有する。ＬＥＤ１０１、１０２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。ＬＥＤ１０１、１０２は、ロッドインテグレータ２１１、２１２へ光を供給する。
【００４２】
ロッドインテグレータ２１１は、ＬＥＤ１０１とλ／４位相板１０５との間の光路中に設けられている。ロッドインテグレータ２１２は、ＬＥＤ１０２とλ／４位相板１０６との間の光路中に設けられている。ロッドインテグレータ２１１、２１２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２１１、２１２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２１１、２１２の内部を進行する。
【００４３】
ロッドインテグレータ２１１、２１２のＬＥＤ１０１、１０２から遠い側の端面の形状は、被照射面Ｉの形状と略相似形である。ロッドインテグレータ２１１、２１２を用いることにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を反射型偏光板１０８へ効率良く導くことができる上、光の強度分布を均一化することができる。また、被照射面Ｉと相似形状に整形された光束により、被照射面Ｉの領域を効率良く照明できる。これにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を効率良く、かつ均一化して被照射面Ｉへ導くことができる。なお、本実施例においても、射出光束の強度分布の均一性を高めるために、ロッドインテグレータ２１１、２１２は十分な長さを有していることが望ましい。
【００４４】
また、ロッドインテグレータ２１１、２１２は、ＬＥＤ１０１、１０２側の端面の周辺部分に開口反射ミラーＭ１、Ｍ２が形成されている。さらに、ロッドインテグレータ２１１、２１２の開口反射ミラーＭ１、Ｍ２が形成されている端面の形状は、ＬＥＤ１０１、１０２の形状に対して拡大倍率の相似形である。即ち、ロッドインテグレータ２１１、２１２の端面の方が、ＬＥＤ１０１、１０２よりも大きくなるように構成されている。そして、例えば、ＬＥＤ１０１、１０２とロッドインテグレータ２１１、２１２とを密着させた構成のとき、ＬＥＤ１０１、１０２の周辺の領域に開口反射ミラーＭ１、Ｍ２が形成されている。
【００４５】
開口反射ミラーＭ１、Ｍ２は、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１、１０２の方向へ進行する光を反射型偏光板１０８の方向へ反射する反射部である。これにより、ＬＥＤ１０１、１０２が低反射率であるときでも、ＬＥＤ１０１、１０２側へ戻ってしまう光を開口反射ミラーＭ１、Ｍ２によりさらに反射できる。従って、光を有効に利用できる。なお、ロッドインテグレータ２１１、２１２は、直方体形状に限られない。上記実施例１と同様に、テーパ形状を有する構成としても良い。
【００４６】
ロッドインテグレータ２１１、２１２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、反射面において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。
【００４７】
さらに、ロッドインテグレータ２１１、２１２のＬＥＤ１０１、１０２とは反対側の端面の近傍には、それぞれλ／４位相板１０５、１０６が配置されている。ＬＥＤ、ロッドインテグレータ、λ／４位相板をいずれも接合するように配置すること、互いに間隔を置いて配置することのいずれの構成でも良い。
【００４８】
λ／４位相板１０５、１０６を透過した光は、コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２で略平行光に変換される。平行光に変換された光は、反射型偏光板１０８に入射する。コリメータレンズＣＬ１は、λ／４位相板１０５と反射型偏光板１０８との間の光路中に設けられている。コリメータレンズＣＬ２は、λ／４位相板１０６と反射型偏光板１０８との間の光路中に設けられている。コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２は、それぞれＬＥＤ１０１、１０２からの光を略平行にする。これにより、反射型偏光板１０８をテレセントリックに照明する。コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２によってＬＥＤ１０１、１０２からの光を反射型偏光板１０８へ効率良く導くことができる。
【００４９】
また、コリメータレンズＣＬ１を設けることにより、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１の方向へ進行する光は、ＬＥＤ１０１から反射型偏光板１０８の方向へ進行するときと略同一の光路を進行する。反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１の方向へ進行する光は、ＬＥＤ１０１から反射型偏光板１０８の方向へ進行するときと略同一の光路を進行することにより、効率良くＬＥＤ１０１に入射する。コリメータレンズＣＬ２も、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０２の方向へ進行する光を効率良くＬＥＤ１０２に入射させる。反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１、１０２の方向に入射した光はそれぞれ開口反射ミラーＭ１、Ｍ２で反射して再び反射型偏光板１０８の方向へ進行する。コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２を用いることで、効率良く光を再利用し、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を効率良く利用することができる。
【００５０】
反射型偏光板１０８は、ＬＥＤ１０１、１０２からの光のうち第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ことにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を第１の振動方向の偏光光と第２の振動方向の偏光光とに分離する偏光分離部である。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。上述のように、ロッドインテグレータ２１１と反射型偏光板１０８との間、ロッドインテグレータ２１２と反射型偏光板１０８との間には、それぞれ位相板であるλ／４位相板１０５、１０６が設けられている。
【００５１】
反射型偏光板１０８の、ＬＥＤ１０２が設けられている側とは反対側には、ミラー１０９が設けられている。ミラー１０９は、反射型偏光板１０８を透過し、反射型偏光板１０８から所定の照明方向Ｌとは異なる方向へ進行した光を反射型偏光板１０８の方向へ反射する。また、開口反射ミラーＭ１は、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１の方向へ進行する光を反射型偏光板１０８の方向へ反射する。開口反射ミラーＭ２は、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０２の方向へ進行する光を反射型偏光板１０８の方向へ反射する。
【００５２】
ＬＥＤ１０１は、照明方向Ｌに沿った光軸ＡＸを中心として配置されている。ＬＥＤ１０２及びミラー１０９は、光軸ＡＸに略垂直な軸ＢＸを中心として配置されている。反射型偏光板１０８は、反射型偏光板１０８が光軸ＡＸ及び軸ＢＸのいずれに対しても略４５度傾くように配置されている。また、反射型偏光板１０８は、光軸ＡＸ及び軸ＢＸが反射型偏光板１０８の略中心で交わるように設けられている。
【００５３】
ＬＥＤ１０１及びＬＥＤ１０２は、ｐ偏光光及びｓ偏光光を含む光を供給する。ＬＥＤ１０１からの光は、λ／４位相板１０５を透過した後反射型偏光板１０８に入射する。λ／４位相板１０５を透過して反射型偏光板１０８に入射した光のうちｐ偏光光は、反射型偏光板１０８を透過した後、矢印で示す所定の照明方向Ｌへ進行する。これに対して、λ／４位相板１０５を透過して反射型偏光板１０８に入射した光のうちｓ偏光光は、反射型偏光板１０８を反射した後、ＬＥＤ１０２の方向へ進行する。
【００５４】
ＬＥＤ１０２の方向へ進行したｓ偏光光は、コリメータレンズＣＬ２及びλ／４位相板１０６を透過した後、ロッドインテグレータ２１２とＬＥＤ１０２に入射する。このときｓ偏光光は、λ／４位相板１０６を透過することで円偏光に変換される。ＬＥＤ１０２の方向に入射した円偏光は、開口反射ミラーＭ２で反射した後再びロッドインテグレータ２１２とλ／４位相板１０６に入射する。λ／４位相板１０６は、円偏光をｐ偏光光に変換して反射型偏光板１０８に入射させる。このように、λ／４位相板１０６に２回光を通過させることにより、光の振動方向を９０度回転させることができる。
【００５５】
反射型偏光板１０８に入射したｐ偏光光は、反射型偏光板１０８を透過して、ミラー１０９に入射する。ミラー１０９に入射したｐ偏光光は、ミラー１０９で反射して反射型偏光板１０８に入射する。反射型偏光板１０８を透過したｐ偏光光は、再びロッドインテグレータ２１２とＬＥＤ１０２の方向へ進行する。ＬＥＤ１０２の方向に進行したｐ偏光光は、ＬＥＤ１０２や開口反射ミラーＭ２で反射して反射型偏光板１０８に入射するまでにλ／４位相板１０６を２回通過することにより、ｓ偏光光に変換される。
【００５６】
反射型偏光板１０８に入射したｓ偏光光は、反射型偏光板１０８で反射した後、ロッドインテグレータ２１１とＬＥＤ１０１の方向へ進行する。ロッドインテグレータ２１１とＬＥＤ１０１の方向に進行したｓ偏光光は、ＬＥＤ１０１や開口反射ミラーＭ１で反射して反射型偏光板１０８に入射するまでにλ／４位相板１０６を２回通過することにより、ｐ偏光光に変換される。反射型偏光板１０８に入射したｐ偏光光は、反射型偏光板１０８を透過した後照明方向Ｌへ進行する。ＬＥＤ１０１からのｓ偏光光は、開口反射ミラーＭ１、Ｍ２での反射３回、反射型偏光板１０８での反射２回、ミラー１０９での反射１回、及び反射型偏光板１０８の透過３回を経て照明装置２００から出射する。
【００５７】
ＬＥＤ１０２からの光は、λ／４位相板１０６を透過した後反射型偏光板１０８に入射する。λ／４位相板１０６を透過して反射型偏光板１０８に入射した光のうちｐ偏光光は、反射型偏光板１０８を透過した後、ミラー１０９に入射する。ミラー１０９に入射したｐ偏光光は、ＬＥＤ１０１から供給されたｓ偏光光がｐ偏光光に変換された後ミラー１０９に入射する場合と同様に振る舞う。ＬＥＤ１０２からのｐ偏光光は、開口反射ミラーＭ１、Ｍ２での反射２回、反射型偏光板１０８での反射１回、ミラー１０９での反射１回、及び反射型偏光板１０８の透過３回を経て照明装置２００から出射する。
【００５８】
λ／４位相板１０６を透過して反射型偏光板１０８に入射した光のうちｓ偏光光は、反射型偏光板１０８を反射した後、ロッドインテグレータ２１１とＬＥＤ１０１の方向へ進行する。ロッドインテグレータ２１１とＬＥＤ１０１の方向へ進行したｓ偏光光は、ＬＥＤ１０２から供給されたｐ偏光光がｓ偏光光に変換された後ＬＥＤ１０１に入射する場合と同様に振る舞う。ＬＥＤ１０２からのｓ偏光光は、開口反射ミラーＭ１での反射１回、反射型偏光板１０８での反射１回、及び反射型偏光板１０８の透過１回を経て照明装置２００から出射する。反射型偏光板１０８は、ＬＥＤ１０１から供給され反射型偏光板１０８へ直接入射したｐ偏光光と、反射部１０３で反射した後反射型偏光板１０８へ入射したｐ偏光光とを合成する。コリメータレンズＣＬ３は、照明方向Ｌへ進行する合成された光を被照射面Ｉへ導く。
【００５９】
照明装置２００は、反射型偏光板１０８における透過及び反射と、偏光変換とにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの第２の振動方向の偏光光を、第１の振動方向の偏光光に変換して、照明方向Ｌへ進行させることができる。このため、照明装置２００は、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を効率良く供給することができる。照明装置２００は、各ＬＥＤ１０１、１０２からの光を反射型偏光板１０８で合成することで、各ＬＥＤ１０１、１０２からの光を略同一の被照射面Ｉに進行させる。このため、２つのＬＥＤ１０１、１０２を用いる場合であっても、照明装置２００から出射する光束の広がりを低減できる。これにより、光束の広がりを低減でき、かつ高い効率で光を供給することができるという効果を奏する。例えば、照明装置２００をプロジェクタに用いる場合、空間光変調装置へ入射する光束の広がりを低減できることから、照明装置２００からの照明光を空間光変調装置で効率良く変調することが可能となる。
【００６０】
開口反射ミラーＭ１、Ｍ２は、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１、１０２の方向へ進行する光を反射型偏光板１０８の方向へ反射する反射部である。ＬＥＤ１０１、１０２が低反射率であるときでも、ＬＥＤ１０１、１０２側へ戻ってしまう光をロッドインテグレータ２１１、２１２の開口反射ミラーＭ１、Ｍ２によりさらに反射できる。従って、光をさらに有効に利用できる。
【実施例３】
【００６１】
図３は、本発明の実施例３に係る照明装置３００の概略構成を示す。上記実施例１と同一の部分には、同一の符号を付す。照明装置３００は、第１の発光部であるＬＥＤ１０１、及び第２の発光部であるＬＥＤ１０２を有する。ＬＥＤ１０１、１０２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。ＬＥＤ１０１、１０２は、コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２へ光を供給する。
【００６２】
ＬＥＤ１０１、１０２を出射した光は、コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２で略平行光に変換される。平行光に変換された光は、λ／４位相板１０５、１０６に入射する。コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２は、それぞれＬＥＤ１０１、１０２からの光を反射型偏光板１０８の方向へ導く光学素子である。
【００６３】
また、コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２は、それぞれＬＥＤ１０１、１０２からの光を略平行にする。コリメータレンズＣＬ１は、コリメータレンズＣＬ１から出射する光の主光線が光軸ＡＸに対して略平行となるようにして、反射型偏光板１０８をテレセントリックに照明する。コリメータレンズＣＬ２は、コリメータレンズＣＬ２から出射する光の主光線が軸ＢＸに対して略平行となるようにして、反射型偏光板１０８をテレセントリックに照明する。コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２によってＬＥＤ１０１、１０２からの光を反射型偏光板１０８へ効率良く導くことができる。
【００６４】
また、コリメータレンズＣＬ１を設けることにより、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１の方向へ進行する光は、ＬＥＤ１０１から反射型偏光板１０８の方向へ進行するときと略同一の光路を進行する。反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１の方向へ進行する光は、ＬＥＤ１０１から反射型偏光板１０８の方向へ進行するときと略同一の光路を進行することにより、効率良くＬＥＤ１０１に入射する。コリメータレンズＣＬ２も、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０２の方向へ進行する光を効率良くＬＥＤ１０２に入射させる。反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１、１０２に入射した光はそれぞれ反射部１０３、１０４で反射して再び反射型偏光板１０８の方向へ進行する。コリメータレンズＣＬ１、ＣＬ２を用いることで、効率良く光を再利用し、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を効率良く利用することができる。
【００６５】
反射型偏光板１０８は、ＬＥＤ１０１、１０２からの光のうち第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ことにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を第１の振動方向の偏光光と第２の振動方向の偏光光とに分離する偏光分離部である。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。
【００６６】
上述のように、コリメータレンズＣＬ１と反射型偏光板１０８との間、コリメータレンズＣＬ２と反射型偏光板１０８との間には、それぞれ位相板であるλ／４位相板１０５、１０６が設けられている。
【００６７】
反射型偏光板１０８の、ＬＥＤ１０２が設けられている側とは反対側には、ミラー１０９が設けられている。ミラー１０９は、反射型偏光板１０８を透過し、反射型偏光板１０８から所定の照明方向Ｌとは異なる方向へ進行した光を反射型偏光板１０８の方向へ反射する。また、ＬＥＤ１０１、１０２は、それぞれ反射部１０３、１０４を有する。反射部１０３、１０４は、高反射性の金属部材で形成された金属電極である。反射部１０３は、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１の方向へ進行する光を反射型偏光板１０８の方向へ反射する。反射部１０４は、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０２の方向へ進行する光を反射型偏光板１０８の方向へ反射する。
【００６８】
ＬＥＤ１０１は、照明方向Ｌに沿った光軸ＡＸを中心として配置されている。ＬＥＤ１０２及びミラー１０９は、光軸ＡＸに略垂直な軸ＢＸを中心として配置されている。反射型偏光板１０８は、光軸ＡＸ及び軸ＢＸのいずれに対しても略４５度傾くように配置されている。また、反射型偏光板１０８は、光軸ＡＸ及び軸ＢＸが反射型偏光板１０８の略中心で交わるように設けられている。
【００６９】
ＬＥＤ１０１及びＬＥＤ１０２は、ｐ偏光光及びｓ偏光光を含む光を供給する。ＬＥＤ１０１からの光は、コリメータレンズＣＬ１とλ／４位相板１０５を透過した後反射型偏光板１０８に入射する。λ／４位相板１０５を透過して反射型偏光板１０８に入射した光のうちｐ偏光光は、反射型偏光板１０８を透過した後、矢印で示す所定の照明方向Ｌへ進行する。これに対して、λ／４位相板１０５を透過して反射型偏光板１０８に入射した光のうちｓ偏光光は、反射型偏光板１０８を反射した後、ＬＥＤ１０２の方向へ進行する。
【００７０】
ＬＥＤ１０２の方向へ進行したｓ偏光光は、λ／４位相板１０６を透過した後、コリメータレンズＣＬ２とＬＥＤ１０２に入射する。このときｓ偏光光は、λ／４位相板１０６を透過することで円偏光に変換される。ＬＥＤ１０２に入射した円偏光は、反射部１０４で反射した後再びコリメータレンズＣＬ２とλ／４位相板１０６に入射する。λ／４位相板１０６は、円偏光をｐ偏光光に変換して反射型偏光板１０８に入射させる。このように、λ／４位相板１０６に２回光を通過させることにより、光の振動方向を９０度回転させることができる。
【００７１】
反射型偏光板１０８に入射したｐ偏光光は、反射型偏光板１０８を透過して、ミラー１０９に入射する。ミラー１０９に入射したｐ偏光光は、ミラー１０９で反射して反射型偏光板１０８に入射する。反射型偏光板１０８を透過したｐ偏光光は、再びコリメータレンズＣＬ２とＬＥＤ１０２の方向へ進行する。ＬＥＤ１０２の方向に進行したｐ偏光光は、反射部１０４で反射して反射型偏光板１０８に入射するまでにλ／４位相板１０６を２回通過することにより、ｓ偏光光に変換される。
【００７２】
反射型偏光板１０８に入射したｓ偏光光は、反射型偏光板１０８で反射した後、コリメータレンズＣＬ１とＬＥＤ１０１の方向へ進行する。コリメータレンズＣＬ１とＬＥＤ１０１の方向に進行したｓ偏光光は、反射部１０３で反射して反射型偏光板１０８に入射するまでにλ／４位相板１０５を２回通過することにより、ｐ偏光光に変換される。反射型偏光板１０８に入射したｐ偏光光は、反射型偏光板１０８を透過した後照明方向Ｌへ進行する。ＬＥＤ１０１からのｓ偏光光は、反射部１０３、１０４での反射３回、反射型偏光板１０８での反射２回、ミラー１０９での反射１回、及び反射型偏光板１０８の透過３回を経て照明装置３００から出射する。
【００７３】
ＬＥＤ１０２からの光は、λ／４位相板１０６を透過した後反射型偏光板１０８に入射する。λ／４位相板１０６を透過して反射型偏光板１０８に入射した光のうちｐ偏光光は、反射型偏光板１０８を透過した後、ミラー１０９に入射する。ミラー１０９に入射したｐ偏光光は、ＬＥＤ１０１から供給されたｓ偏光光がｐ偏光光に変換された後ミラー１０９に入射する場合と同様に振る舞う。ＬＥＤ１０２からのｐ偏光光は、反射部１０３、１０４での反射２回、反射型偏光板１０８での反射１回、ミラー１０９での反射１回、及び反射型偏光板１０８の透過３回を経て照明装置３００から出射する。
【００７４】
λ／４位相板１０６を透過して反射型偏光板１０８に入射した光のうちｓ偏光光は、反射型偏光板１０８を反射した後、コリメータレンズＣＬ１とＬＥＤ１０１の方向へ進行する。コリメータレンズＣＬ１とＬＥＤ１０１の方向へ進行したｓ偏光光は、ＬＥＤ１０２から供給されたｐ偏光光がｓ偏光光に変換された後ＬＥＤ１０１に入射する場合と同様に振る舞う。ＬＥＤ１０２からのｓ偏光光は、反射部１０３での反射１回、反射型偏光板１０８での反射１回、及び反射型偏光板１０８の透過１回を経て照明装置３００から出射する。反射型偏光板１０８は、ＬＥＤ１０１から供給され反射型偏光板１０８へ直接入射したｐ偏光光と、反射部１０３で反射した後反射型偏光板１０８へ入射したｐ偏光光とを合成する。
【００７５】
反射型偏光板１０８で合成された光は、フライアイレンズ３０１、３０２に入射する。フライアイレンズ３０１、３０２を構成する複数のレンズ素子の形状は、被照射面Ｉの形状と略相似形である。即ち、各レンズ素子の縦横比と、被照射面の縦横比とは同一である。フライアイレンズ３０１、３０２を用いることにより、光の強度分布を均一化することができる。また、被照射面Ｉと相似形状に整形された光束により、被照射面Ｉの領域を効率良く照明できる。そして、コリメータレンズＣＬ３、ＣＬ４は、照明方向Ｌへ進行する合成された光を被照射面Ｉへ導く。これにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を効率良く、かつ均一化して被照射面Ｉへ導くことができる。
【００７６】
照明装置３００は、反射型偏光板１０８における透過及び反射と、偏光変換とにより、ＬＥＤ１０１、１０２からの第２の振動方向の偏光光を、第１の振動方向の偏光光に変換して、照明方向Ｌへ進行させることができる。このため、照明装置３００は、ＬＥＤ１０１、１０２からの光を効率良く供給することができる。照明装置３００は、各ＬＥＤ１０１、１０２からの光を反射型偏光板１０８で合成することで、各ＬＥＤ１０１、１０２からの光を略同一の被照射面Ｉに進行させる。このため、２つのＬＥＤ１０１、１０２を用いる場合であっても、照明装置３００から出射する光束の広がりを低減できる。これにより、光束の広がりを低減でき、かつ高い効率で光を供給することができるという効果を奏する。例えば、照明装置３００をプロジェクタに用いる場合、空間光変調装置へ入射する光束の広がりを低減できることから、照明装置３００からの照明光を空間光変調装置で効率良く変調することが可能となる。
【実施例４】
【００７７】
図４は、本発明の実施例４に係る照明装置４００の概略構成を示す。本実施例は、ＬＥＤ１０１、１０２の反射率が低いときに好適である。上記実施例３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。本実施例では、ＬＥＤ１０１、１０２と反射型偏光板１０８との間に、それぞれロッドインテグレータ４１１、４１２が設けられている。
【００７８】
ロッドインテグレータ４１１、４１２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４１１、４１２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４１１、４１２の内部を進行する。また、ロッドインテグレータ４１１、４１２は、ＬＥＤ１０１、１０２側の端面の周辺部分に開口反射ミラーＭ１、Ｍ２が形成されている。開口反射ミラーＭ１、Ｍ２は、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１、１０２の方向へ進行する光を反射型偏光板１０８の方向へ反射する反射部である。
【００７９】
ロッドインテグレータ４１１、４１２の開口反射ミラーＭ１、Ｍ２が形成されている端面の形状は、ＬＥＤ１０１、１０２の形状に対して拡大倍率の相似形である。即ち、ロッドインテグレータ４１１、４１２の端面の方が、ＬＥＤ１０１、１０２よりも大きくなるように構成されている。そして、例えば、ＬＥＤ１０１、１０２とロッドインテグレータ４１１、４１２とを密着させた構成のとき、ＬＥＤ１０１、１０２の周辺の領域に開口反射ミラーＭ１、Ｍ２が形成されている。これにより、ＬＥＤ１０１、１０２が低反射率のときでも、ＬＥＤ１０１、１０２側へ戻ってしまう光を、開口反射ミラーＭ１、Ｍ２によりさらに反射できる。
【００８０】
従って、光を有効に利用できる。なお、ロッドインテグレータ４１１、４１２の機能は、光束を整形するためではなく、光の再利用効率を向上させるためのものである。従って、ロッドインテグレータ４１１、４１２のＬＥＤ１０１、１０２から遠い側の端面の形状は、被照射面Ｉと相似形である必要は無く、任意の形状で良い。また、反射型偏光板１０８からＬＥＤ１０１、１０２の方向へ進行する光を開口反射ミラーＭ１、Ｍ２で反射可能であれば、ロッドインテグレータ２１３、２１４の長さも比較的短くても良い。
【００８１】
ロッドインテグレータ４１１、４１２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、反射面において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。
【実施例５】
【００８２】
図５は、本発明の実施例５に係る画像表示装置であるプロジェクタ５００の概略構成を示す。プロジェクタ５００は、３つの液晶型空間光変調装置１７２Ｒ、１７２Ｇ、１７２Ｂを備える、いわゆる３板式のプロジェクタである。プロジェクタ５００は、Ｒ光用照明装置１７０Ｒと、Ｇ光用照明装置１７０Ｇと、Ｂ光用照明装置１７０Ｂとを有する。各照明装置１７０Ｒ、１７０Ｇ、１７０Ｂは、いずれも上記実施例１の照明装置１００と同様の構成を有する。
【００８３】
Ｒ光用照明装置１７０Ｒは、２つのＲ光用ＬＥＤ１７１Ｒを有する。Ｒ光用ＬＥＤ１７１Ｒは、Ｒ光を供給する。Ｒ光用照明装置１７０Ｒは、Ｒ光用ＬＥＤ１７１ＲからのＲ光を、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光に変換して、所定方向である液晶型空間光変調装置１７２Ｒの方向へ進行させる。液晶型空間光変調装置１７２Ｒは、Ｒ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。液晶型空間光変調装置１７２Ｒに入射したｐ偏光光は、変調によりｓ偏光光に変換される。液晶型空間光変調装置１７２Ｒでｓ偏光光に変換されたＲ光は、クロスダイクロイックプリズム１７３に入射する。
【００８４】
Ｇ光用照明装置１７０Ｇは、２つのＧ光用ＬＥＤ１７１Ｇを有する。Ｇ光用ＬＥＤ１７１Ｇは、Ｇ光を供給する。Ｇ光用照明装置１７０Ｇは、Ｇ光用ＬＥＤ１７１ＧからのＧ光を、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光に変換して、所定方向である液晶型空間光変調装置１７２Ｇの方向へ進行させる。液晶型空間光変調装置１７２Ｇは、Ｇ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。液晶型空間光変調装置１７２Ｇに入射したｐ偏光光は、変調によりｓ偏光光に変換される。液晶型空間光変調装置１７２Ｇでｓ偏光光に変換されたＧ光は、Ｒ光とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム１７３に入射する。
【００８５】
Ｂ光用照明装置１７０Ｂは、２つのＢ光用ＬＥＤ１７１Ｂを有する。Ｂ光用ＬＥＤ１７１Ｂは、Ｂ光を供給する。Ｂ光用照明装置１７０Ｂは、Ｂ光用ＬＥＤ１７１ＢからのＢ光を、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光に変換して、所定方向である液晶型空間光変調装置１７２Ｂの方向へ進行させる。液晶型空間光変調装置１７２Ｂは、Ｂ光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。液晶型空間光変調装置１７２Ｂに入射したｐ偏光光は、変調によりｓ偏光光に変換される。液晶型空間光変調装置１７２Ｂでｓ偏光光に変換されたＢ光は、Ｒ光及びＧ光とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム１７３に入射する。
【００８６】
色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム１７３は、２つのダイクロイック膜１７３ａ、１７３ｂを有する。ダイクロイック膜１７３ａ、１７３ｂは、Ｘ字型に直交して配置される。ダイクロイック膜１７３ａは、Ｒ光を反射し、Ｇ光を透過する。ダイクロイック膜１７３ｂは、Ｂ光を反射し、Ｇ光を透過する。このように、クロスダイクロイックプリズム１７３は、液晶型空間光変調装置１７２Ｒ、１７２Ｇ、１７２Ｂでそれぞれ変調されたＲ光、Ｇ光及びＢ光を合成する。投写光学系１７４は、クロスダイクロイックプリズム１７３で合成された光をスクリーン１７５に投写する。
【００８７】
ダイクロイック膜１７３ａ、１７３ｂは、通常、ｓ偏光光の反射特性に優れる。このため、ダイクロイック膜１７３ａ、１７３ｂでそれぞれ反射すべきＲ光及びＢ光は、ｓ偏光光となってクロスダイクロイックプリズム１７３に入射することが望ましい。また、ダイクロイック膜１７３ａ、１７３ｂを透過すべきＧ光は、ｐ偏光光となってクロスダイクロイックプリズム１７３に入射することが望ましい。ｓ偏光光に変換されたＧ光をクロスダイクロイックプリズム１７３に入射するために、例えば、液晶型空間光変調装置１７２Ｇとクロスダイクロイックプリズム１７３との間にλ／２位相板を設けることとしても良い。
【００８８】
各色光用照明装置１７０Ｒ、１７０Ｇ、１７０Ｂを用いることにより、プロジェクタ５００は、照明対象である液晶型空間光変調装置１７２Ｒ、１７２Ｇ、１７２Ｂへ高い効率で光を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できるという効果を奏する。なお、各色光用照明装置１７０Ｒ、１７０Ｇ、１７０Ｂは、実施例１の照明装置１００と同様の構成とするほか、実施例２、３、４の他の照明装置と同様の構成としても良い。
【００８９】
なお、上記各実施例の照明装置は、発光部としてＬＥＤを用いているが、これに限られない。ＬＥＤに代えて、例えばＥＬ素子や半導体レーザ等の他の固体発光素子を用いても良い。また、プロジェクタに用いる空間光変調装置は、透過型の液晶表示装置に限らず、反射型の液晶表示装置を用いても良い。さらに、照明装置を設ける画像表示装置はプロジェクタに限らず、例えば空間光変調装置で変調された光を直視するディスプレイであっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように、本発明に係る照明装置は、プロジェクタに用いる場合に有用であり、特に、特定の振動方向の偏光光を変調するプロジェクタに適している。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の実施例１に係る照明装置の概略構成図。
【図２】本発明の実施例２に係る照明装置の概略構成図。
【図３】本発明の実施例３に係る照明装置の概略構成図。
【図４】本発明の実施例４に係る照明装置の概略構成図。
【図５】本発明の実施例５に係るプロジェクタの概略構成図。
【符号の説明】
【００９２】
１００  照明装置、１０１、１０２  ＬＥＤ、１０３、１０４  反射部、１０５、１０６  λ／４位相板、１０８  反射型偏光板、１０９  ミラー、ＡＸ  光軸、ＢＸ  軸、Ｌ  照明方向、ＣＬ１、ＣＬ２  コリメータレンズ、Ｉ  被照射面、２００  照明装置、２１１、２１２  ロッドインテグレータ、Ｍ１、Ｍ２  開口反射ミラー、３００  照明装置、３０１、３０２  フライアイレンズ、ＣＬ４  コリメータレンズ、４００  照明装置、４１１、４１２  ロッドインテグレータ、５００  プロジェクタ、１７０Ｒ  Ｒ光用照明装置、１７０Ｇ  Ｇ光用照明装置、１７０Ｂ  Ｂ光用照明装置、１７２Ｒ、１７２Ｇ、１７２Ｂ  液晶型空間光変調装置、１７３  クロスダイクロイックプリズム、１７３ａ、１７２ｂ  ダイクロイック膜、１７４  投写光学系、１７５  スクリーン
【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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