(57)【要約】【課題】小型の照明光学系を提供する。【解決手段】第１の光源４と、第２の光源５と、第３の光源６と、第１の光学面１２ａ、第２の光学面１２ｂ、第３の光学面１２ｃ、第４の光学面１２ｄを有する光学部材１２とを備え、前記第１の光源から前記光学部材に対して射出された光束は、前記第１の光学面から入射して前記第４の光学面から射出し、前記第２の光源から前記光学部材に対して射出された光束は、前記第２の光学面から入射して前記第１の光学面及び前記第３の光学面の少なくとも一つで反射された後に前記第４の光学面から射出し、前記第３の光源から前記光学部材に対して射出された光束は、前記第３の光学面から入射して前記第１の光学面及び前記第２の光学面の少なくとも一つで反射された後に前記第４の光学面から射出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の光源と、
第２の光源と、
第３の光源と、
第１の光学面、第２の光学面、第３の光学面、第４の光学面を有する光学部材とを備え、
前記第１の光源から前記光学部材に対して射出された光束は、前記第１の光学面から入射して前記第４の光学面から射出し、
前記第２の光源から前記光学部材に対して射出された光束は、前記第２の光学面から入射して前記第１の光学面及び前記第３の光学面の少なくとも一つで反射された後に前記第４の光学面から射出し、
前記第３の光源から前記光学部材に対して射出された光束は、前記第３の光学面から入射して前記第１の光学面及び前記第２の光学面の少なくとも一つで反射された後に前記第４の光学面から射出することを特徴とする照明光学系。
【請求項２】
前記第１の光源、前記第２の光源及び前記第３の光源は、それぞれ異なる波長の光を射出し、
前記第１の光学面は、前記第１の光源から射出される波長の光を透過し、かつ、前記第２の光源及び前記第３の光源から射出される波長の光を反射する第１の光学膜を備え、
前記第２の光学面は、前記第２の光源から射出される波長の光を透過し、かつ、前記第３の光源から射出される波長の光を反射する第２の光学膜を備え、
前記第３の光学面は、前記第３の光源から射出される波長の光を透過し、かつ、前記第２の光源から射出される波長の光を反射する第３の光学膜を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明光学系。
【請求項３】
前記第１の光源、前記第２の光源、前記第３の光源は、それぞれ緑色光源、赤色光源、青色光源のうちのいずれか一つであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の照明光学系。
【請求項４】
前記第１の光学面、前記第２の光学面、前記第３の光学面、前記第４の光学面のうちの少なくとも一つは、レンズ面であ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光学系。
【請求項５】
前記第１の光源、前記第２の光源、前記第３の光源は、ＬＥＤ光源であ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光学系。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一項に記載の照明光学系を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、照明光学系及びプロジェクタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
３色の光源を備えた照明光学系が知られている（例えば、特許文献１参照）。この照明光学系によれば、それぞれの光源から射出された光束は、集光レンズにおいて集光された後ダイクロイックミラー及びダイクロイックプリズムで合成されＬＣＯＳに照射される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−１０７４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上述の照明光学系においては、ダイクロイックプリズムの他にダイクロイックミラーが必要になるため照明光学系が大型化するという問題があった。
【０００５】
本発明の目的は、小型の照明光学系を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の照明光学系は、第１の光源と、第２の光源と、第３の光源と、第１の光学面、第２の光学面、第３の光学面、第４の光学面を有する光学部材とを備え、前記第１の光源から前記光学部材に対して射出された光束は、前記第１の光学面から入射して前記第４の光学面から射出し、前記第２の光源から前記光学部材に対して射出された光束は、前記第２の光学面から入射して前記第１の光学面及び前記第３の光学面の少なくとも一つで反射された後に前記第４の光学面から射出し、前記第３の光源から前記光学部材に対して射出された光束は、前記第３の光学面から入射して前記第１の光学面及び前記第２の光学面の少なくとも一つで反射された後に前記第４の光学面から射出することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明のプロジェクタは、本発明の照明光学系を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、小型の照明光学系を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施の形態に係る照明光学系を備えるプロジェクタの内部の構成を示す図である。
【図２】第２の実施の形態に係る照明光学系を備えるプロジェクタの内部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態に係る照明光学系を備えるプロジェクタについて説明する。図１は、第１の実施の形態に係る照明光学系を備えるプロジェクタの内部の構成を示す図である。プロジェクタ２は、緑色の光束を射出する緑色ＬＥＤ４、青色の光束を射出する青色ＬＥＤ５、赤色の光束を射出する赤色ＬＥＤ６と、緑色ＬＥＤ４、青色ＬＥＤ５、赤色ＬＥＤ６から射出された光束を画像表示部としてのＬＣＯＳ（反射型液晶素子）７に照射する照明光学系８と、このＬＣＯＳ７に表示された画像の光学像を投映面（スクリーン等）に拡大投映する投映光学系１０を備えている。
【００１１】
照明光学系８は、緑色ＬＥＤ４、青色ＬＥＤ５、赤色ＬＥＤ６、光学部材１２及び偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）１８を備え、光軸を含む同一の平面内に配置されている。また、投映光学系１０は、ＰＢＳ１８の下面１８ｂに対向して設置されたＬＣＯＳ７、第１投映レンズ２０及び第２投映レンズ２２を備え、この順に並んで光軸上に配置されている。
【００１２】
緑色ＬＥＤ４は、緑色の光束を射出するＬＥＤチップ４ａ、ＬＥＤチップ４ａを覆って保護するＬＥＤカバー４ｂ及びＬＥＤチップ４ａとＬＥＤカバー４ｂが取付けられる基板４ｃを備えている。なお、青色ＬＥＤ５、赤色ＬＥＤ６についても同様に青色の光束を射出するＬＥＤチップ５ａ、赤色の光束を射出するＬＥＤチップ６ａ、ＬＥＤカバー５ｂ、６ｂ、基板５ｃ、６ｃを備えている。
【００１３】
光学部材１２は、緑色ＬＥＤ４から射出された光束が入射する第１の光学面１２ａ、青色ＬＥＤ５から射出された光束が入射する第２の光学面１２ｂ、赤色ＬＥＤ６から射出された光束が入射する第３の光学面１２ｃ、光学部材１２に入射した光束を射出する第４の光学面１２ｄを有する。ここで光学部材１２は、樹脂により一体成形されている。
【００１４】
また、第１の光学面１２ａの表面には、緑色の光束を透過し、青色及び赤色の光束を反射する第１の光学膜２４ａが成膜されている。同様に第２の光学面１２ｂの表面には、青色の光束を透過し、赤色及び緑色の光束を反射する第２の光学膜２４ｂが、第３の光学面１２ｃの表面には、赤色の光束を透過し、緑色及び青色の光束を反射する第３の光学膜２４ｃが成膜されている。
【００１５】
緑色ＬＥＤ４から射出された緑色の光束は、第１の光学膜２４ａを透過して第１の光学面１２ａから光学部材１２に入射し、光学部材１２内を透過して第４の光学面１２ｄから射出する。また、青色ＬＥＤ５から射出された青色の光束のうち緑色ＬＥＤ４方向に進行する光束２６ａは、第２の光学膜２４ｂを透過して第２の光学面１２ｂから光学部材１２に入射し、光学部材１２内を透過して第１の光学面１２ａに成膜されている第１の光学膜２４ａにより第１の光学面１２ａで反射された後、再び光学部材１２内を透過して第４の光学面１２ｄから射出する。
【００１６】
一方、青色ＬＥＤ５から射出された青色の光束のうち赤色ＬＥＤ６方向に進行する光束２６ｂは、光学部材１２に入射し、光学部材１２内を透過して第３の光学面１２ｃに成膜されている第３の光学膜２４ｃにより第３の光学面１２ｃで反射され、更に光学部材１２内を透過して第１の光学面１２ａに成膜されている第１の光学膜２４ａにより第１の光学面１２ａで反射された後、第４の光学面１２ｄから射出する。
【００１７】
同様に、赤色ＬＥＤ６から射出された赤色の光束のうち緑色ＬＥＤ４方向に進行する光束２８ａは、第３の光学膜２４ｃを透過して第３の光学面１２ｃから光学部材１２に入射し、光学部材１２内を透過して第１の光学面１２ａに成膜されている第１の光学膜２４ａにより第１の光学面１２ａで反射された後、再び光学部材１２内を透過して第４の光学面１２ｄから射出する。
【００１８】
一方、赤色ＬＥＤ６から射出された赤色の光束のうち青色ＬＥＤ５方向に進行する光束２８ｂは、光学部材１２に入射し、光学部材１２内を透過して第２の光学面１２ｂに成膜されている第２の光学膜２４ｂにより第２の光学面１２ｂで反射され、更に光学部材１２内を透過して第１の光学面１２ａに成膜されている第１の光学膜２４ａにより第１の光学面１２ａで反射された後、第４の光学面１２ｄから射出する。即ち、緑色ＬＥＤ４、青色ＬＥＤ５、赤色ＬＥＤ６からそれぞれ同時に射出た光束は、光学部材１２において合成され、第４の光学面１２ｄから射出する。
【００１９】
次に、第４の光学面１２ｄから射出した各々の光束は、ＰＢＳ１８へ入射し、ＰＢＳ１８内に光束の進行方向に対して４５°の角度で設けられた偏光分離膜１８ａへ入射する。ＰＢＳ１８に入射した光束のうち、Ｐ偏光成分の光は、偏光分離膜１８ａを透過してＰＢＳ１８から外部に射出する。また、Ｓ偏光成分の光は、偏光分離膜１８ａで反射されＰＢＳ１８の下面１８ｂから下方に向かって射出した後に、ＰＢＳ１８の下方に設置されたＬＣＯＳ７を照射する。
【００２０】
ＬＣＯＳ７を照射した光は、ＬＣＯＳ７により反射されＰＢＳ１８に再度入射する。ここで、ＬＣＯＳ７を構成する図示しない液晶層は、電圧が印加されると入射光に対して位相板として機能する。従って、ＬＣＯＳ７から射出される光のうち、液晶層により電圧が印加された画素領域を透過した光はＳ偏光からＰ偏光に変換される。一方、ＬＣＯＳ７から射出される光のうち、液晶層により電圧が印加されていない画素領域を透過した光はＳ偏光のまま進行する。
【００２１】
Ｐ偏光とＳ偏光との混合光としてＰＢＳ１８に再度入射した光のうち、ＬＣＯＳ７の電圧が印加された画素領域を透過したＰ偏光の光のみが偏光分離膜１８ａを透過し、Ｓ偏光の光と分離される。Ｐ偏光の光は、ＰＢＳ１８から上方へ向かって射出した後に、第１投映レンズ２０及び第２投映レンズ２２により、ＬＣＯＳ７に表示された画像の光学像が投映面に拡大投映される。
【００２２】
この第１の実施の形態に係るプロジェクタ２によれば、光学部材１２を用いることにより照明光学系を小型化することができる。また、単一の光学部材１２で緑色ＬＥＤ４、青色ＬＥＤ５、赤色ＬＥＤ６のそれぞれから射出された光束を集光することができる。ここで、光学部材１２は、光学面に光学膜を備えることにより入射した光束以外の光束を反射するため、内面反射を利用して３色を合成することができる。また、光学部材１２は、ダイクロイックプリズムのように複数の接合面を有しておらず、樹脂により一体成形されているため製造工程において容易に、かつ安価に製造することができる。また、照明光学系８及び投映光学系１０を光軸上に配置することにより薄型のプロジェクタ２を実現することができる。
【００２３】
次に、本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタ２００について説明する。なお、第２の実施の形態に係るプロジェクタの構成は、図１に示すプロジェクタ２と異なる部分について説明する。また、第２の実施の形態に係るプロジェクタ２００においては、第１の実施の形態に係るプロジェクタ２の構成と同一の構成には同一の符号を用いて説明を行う。
【００２４】
図２は、第２の実施の形態に係る照明光学系を備えるプロジェクタの内部の構成を示す図である。プロジェクタ２００は、緑色ＬＥＤ４、青色ＬＥＤ５、赤色ＬＥＤ６と、緑色ＬＥＤ４、青色ＬＥＤ５、赤色ＬＥＤ６から射出された光束をＬＣＯＳ７に照射する照明光学系８を備えている。
【００２５】
照明光学系８は、緑色ＬＥＤ４、青色ＬＥＤ５、赤色ＬＥＤ６、光学部材１２、集光レンズ３０及びＰＢＳ１８を備え、光軸上に配置されている。
【００２６】
集光レンズ３０は、光学部材１２の第４の光学面１２ｄから射出された各々の光束を集光するレンズであり、光学部材１２と同様に樹脂により一体成形されている。また、集光レンズ３０は、光学部材１２側に平面状の光学面３０ａを有し、ＰＢＳ１８側に光学面３０ａから入射し集光レンズ３０内を透過した光束を集光する凸状の光学面３０ｂを有している。
【００２７】
緑色ＬＥＤ４、青色ＬＥＤ５、赤色ＬＥＤ６から射出され、光学部材１２を透過し、光学部材１２の第４の光学面１２ｄから射出された各々の光束は、光学面３０ａから集光レンズ３０に入射し、集光レンズ３０においてＬＣＯＳ７の表示領域内を照射するように集光されて光学面３０ｂから射出し、ＰＢＳ１８へ入射する。
【００２８】
この第２の実施の形態に係るプロジェクタ２００によれば、集光レンズ３０を設けることにより、光学部材１２から射出された各々の光束を適確に集光してＬＣＯＳ７の表示領域内に照射することができる。
【００２９】
また、上述の実施の形態においては、光学部材１２及び集光レンズ３０が樹脂により一体成形されているが、光学部材１２及び集光レンズ３０と同様に光束を入射、反射、射出させることができればガラス等の他の材質により成形してもよい。
【００３０】
また、上述の実施の形態においては、緑色ＬＥＤ４、青色ＬＥＤ５、赤色ＬＥＤ６は、それぞれ同時に光束を射出しているが、時間をずらして射出してもよい。
【００３１】
また、上述の実施の形態において、青色ＬＥＤ５と赤色ＬＥＤ６の位置を入れ替えてもよい。
【符号の説明】
【００３２】
２、２００…プロジェクタ、４…緑色ＬＥＤ、５…青色ＬＥＤ、６…赤色ＬＥＤ、７…ＬＣＯＳ、８…照明光学系、１０…投映光学系、１２…光学部材、１２ａ…第１の光学面、１２ｂ…第２の光学面、１２ｃ…第３の光学面、１２ｄ…第４の光学面、１８…ＰＢＳ、２４ａ…第１の光学膜、２４ｂ…第２の光学膜、２４ｃ…第３の光学膜、３０…集光レンズ。
【図１】
2011248081.tif 000003
【図２】
2011248081.tif 000004