(57)【要約】【課題】単板型の液晶プロジェクタの照明光学系において、ロッドインテグレータを用いた構成でありながら、高効率に偏光変換を実施し、光利用効率の高いプロジェクタを提供する。【解決手段】照明光学系１０の照明レンズ光軸４３に対し同じオフセットで導光部材の光軸４１と反射素子側光軸４２とが設けられ、導光部材の光軸４１からの出射光は照明レンズ１７、１８を経由して反射型偏光板１９に入射し、第１の偏光の光は透過して液晶パネル２２に投写され、第２の偏光の光は反射して照明レンズ１８、１７から反射素子側光軸４２を経由して反射素子２１で反射され、反射素子側光軸４２および照射レンズ光軸４３を戻って、１／４波長板２０で第１の偏光に偏光変換され、反射側偏光板１９を透過して液晶パネル２２に投写される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光を導光部材と照明レンズとを経由して単一の画像形成素子に入射させ、形成された画像を投射するプロジェクタであって、
前記光源および前記導光部材は前記照明レンズの光軸と所定の間隔をもって平行な導光部材の光軸上に配置され、
前記画像形成素子と前記導光部材の間に設けられ、第１の偏光の光は透過し第２の偏光の光は反射する反射型偏光板と、
前記導光部材を通り前記反射型偏光板により反射された前記第２の偏光の反射光が集光する位置に配置された反射素子と、
前記反射型偏光板からの反射光を円偏光に変換し、前記反射素子からの反射光を前記第１の偏光に変換させる位相差板と、を備えた光学系を有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
前記導光部材の出射光を前記反射型偏光板に入射させ、前記反射型偏光板からの反射光を前記反射素子に入射させ、前記反射素子からの反射光を前記反射型偏光板に入射させる、一連のレンズ群を有するプロジェクタ。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプロジェクタにおいて、
前記反射素子は、前記照射レンズ光軸から前記所定の間隔を隔てて前記導光部材の出射面と対称となる位置に配置されているプロジェクタ。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載のプロジェクタにおいて、
前記レンズ群は、前記光源側に設けられた光源用の補助レンズ、前記反射素子側に設けられた反射素子用の補助レンズ、および入射した前記光源用の補助レンズと前記反射素子用の補助レンズとからの出射光を前記反射型偏光板を経由して前記画像形成素子に出射する照明レンズとから構成されるプロジェクタ。
【請求項５】
請求項４に記載のプロジェクタにおいて、
前記光源用の補助レンズと前記反射素子用の補助レンズとは同じ構成となっているプロジェクタ。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載のプロジェクタにおいて、
前記光源用の補助レンズ、前記反射素子用の補助レンズ、および前記照明レンズは、複数のレンズから構成されるプロジェクタ。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、
前記単板型の画像形成素子が、単一の液晶パネルであるプロジェクタ。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、
前記光源は発光ダイオードであるプロジェクタ。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、
前記導光部材はロッドインテグレータであるプロジェクタ。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、
前記導光部材はライトトンネルであるプロジェクタ。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載のプロジェクタにおいて、
前記位相差板が１／４波長板であるプロジェクタ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のプロジェクタにおいて、
前記１／４波長板は前記反射型偏光板に設けられているプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプロジェクタに関し、特に単板型の液晶プロジェクタの照明光学系において、高効率で偏光変換が実施できて光利用効率を高めたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、投射型表示装置であるプロジェクタにおいて、角柱状の導光部材の入射端に光源を配置して、この導光部材の出射端側には画像形成素子である液晶パネルを配置し、導光部材から出射する光を直接液晶パネルに入射させる照明光学系を有する投射型表示装置が知られている。
【０００３】
このようなプロジェクタでは、光学系の構成が簡素であり部品点数も少ないため、小型で低コストのプロジェクタを提供できる可能性がある。特に、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの固体光源を光源に使用することで、従来の白色放電ランプを使ったプロジェクタに比べてさらに低コスト化が期待でき、小型で低消費電力、かつ、色再現範囲が広いといった性能を実現することができる。
【０００４】
特許文献１（特開２００６-１０６６８３号公報）には、表示パネルに単一のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）素子を用いた従来例のプロジェクタが開示されており、特許文献２（特開２００６-１０６６８２号公報）には、表示パネルに単一のＤＭＤ素子を用い、光源に発光ダイオードを用いた従来例のプロジェクタが開示されている。
【０００５】
また、非特許文献１にはＬＥＤ光源を有し表示素子に単一の反射型液晶デバイスであるＬＣｏＳ素子を用いた従来例のプロジェクタが開示されており、非特許文献２と非特許文献３とにはＬＥＤ光源と３枚の液晶パネルを使用した携帯型のミニプロジェクタが開示されている。
【特許文献１】特開２００６-１０６６８３号公報
【特許文献２】特開２００６-１０６６８２号公報
【非特許文献１】"Ｓｉｎｇｌｅ−Ｐａｎｅｌ−ＬＣｏＳ  Ｃｏｌｏｒ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ  ｗｉｔｈ  ＬＥＤ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅ”  ＳＩＤ  ０５  ＤＩＧＥＳＴ  ｐｐ１６９８-１７０１
【非特許文献２】"Ａ  Ｈａｎｄｈｅｌｄ  Ｍｉｎｉ−Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ  Ｕｓｉｎｇ  ＬＥＤ  Ｌｉｇｈｔ  Ｓｏｕｒｃｅｓ”  ＳＩＤ  ０５  ＤＩＧＥＳＴ  ｐｐ１７０６-１７０９
【非特許文献３】“Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｔｈｒｅｅ  Ｐａｎｅｌ  ＬＥＤ  Ｐｒｏｊｅｃｔｏｒ  Ｅｎｇｉｎｅ  ｆｏｒ  Ｐｏｒｔａｂｌｅ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”  ＳＩＤ  ０６  ＤＩＧＥＳＴ  ｐｐ２０１１-２０１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
プロジェクタの低コスト化のためには、光学系の部品点数が少ないことが望ましい。したがって非特許文献２や３に開示されている３つの表示素子を用いるプロジェクタよりも単一の表示素子を用いるプロジェクタの方が有利といえる。また、光学系が簡素な方が小型化には有利である。
【０００７】
したがって、反射光学系の構成が必要となる特許文献１、２に開示されているＤＭＤ素子を用いるよりも、単一の液晶パネルを用いることが好ましい。
【０００８】
ところで、単一の液晶パネルを用い、ＬＥＤ光源を用いてプロジェクタの光学系を実現するときに問題となるのは、液晶パネルには偏光光を照射しなければならないことである。
【０００９】
ＬＥＤからの光は非偏光光なので、偏光変換を実施する必要がある。この偏光変換がうまく行われないと、光利用効率の低下を引き起こす。例えば、非特許文献１では、光源であるＬＥＤ素子のすぐ後にＣＰＣ ｒｅｆｌｅｃｔｏｒと呼ばれる複合放物面形状を有する導光部材が配置されている。
【００１０】
光源からの光束をＣＰＣ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒの全反射を利用して略平行光に変換して出射させ、表示パネルの照明を行っている。偏光変換は、ＣＰＣ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒの出口のところに１／４波長板と反射型の偏光板を配置している。
【００１１】
反射型の偏光板で反射した成分の直線偏光光（例えばＳ偏光）を光源であるＬＥＤまで戻し、ＬＥＤ表面で再び反射させてＣＰＣ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｒから取り出すことで、１／４波長板の２回通過を利用して偏光板透過可能な直線偏光光（例えばＰ偏光）に変換している。
【００１２】
しかしながら、この手法では高い偏光変換効率を達成することはできない。反射型の偏光板で反射した成分の光は効率よくＬＥＤ光源の表面までは戻っていく。しかし、半導体であるＬＥＤ素子表面の反射率はせいぜい１７％から２０％程度しかないので、ここでの損失が大きく、反射型の偏光板を設けない場合と比較して、偏光変換の効率（ゲイン）としては１．２倍程度にとどまる。
【００１３】
偏光変換効率を高め、光利用効率の高い、すなわち明るいプロジェクタを実現するには、新規な光学系が必要とされる。
【００１４】
本発明の目的は、単板型の液晶プロジェクタの照明光学系において、ロッドインテグレータを用いた構成でありながら、高効率に偏光変換を実施し、光利用効率の高いプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のプロジェクタは、
光源からの光を導光部材と照明レンズとを経由して単一の画像形成素子に入射させ、形成された画像を投射するプロジェクタであって、光源および導光部材は照明レンズの光軸と所定の間隔をもって平行な導光部材の光軸上に配置され、画像形成素子と導光部材の間に設けられ、第１の偏光の光は透過し第２の偏光の光は反射する反射型偏光板と、導光部材を通り反射型偏光板により反射された第２の偏光の反射光が入射する位置に配置された反射素子と、反射型偏光板からの反射光を円偏光に変換し、反射素子からの反射光を第１の偏光に変換させる位相差板と、を備えた光学系を有することを特徴とする。
【００１６】
導光部材の出射光を反射型偏光板に入射させ、反射型偏光板からの反射光を反射素子に入射させ、反射素子からの反射光を反射型偏光板に入射させる、一連のレンズ群を有してもよく、反射素子は、照明レンズ光軸から所定の間隔を隔てて導光部材の出射面と対称となる位置に配置されていてもよい。
【００１７】
レンズ群は、光源側に設けられた光源用の補助レンズ、反射素子側に設けられた反射素子用の補助レンズ、および入射した光源用の補助レンズと反射素子用の補助レンズとからの出射光を反射型偏光板を経由して画像形成素子に出射する照明レンズとから構成されてもよく、光源用の補助レンズと反射素子用の補助レンズとは同じ構成となっていてもよく、光源用の補助レンズ、反射素子用の補助レンズ、および照明レンズは、複数のレンズから構成されてもよい。
【００１８】
画像形成素子が、単一の液晶パネルであってもよく、光源は発光ダイオードであってもよく、導光部材はロッドインテグレータであってもライトトンネルであってもよく、位相差板が１／４波長板であってもよい。１／４波長板は反射型偏光板に設けられていてもよい。
【００１９】
光源からの光をロッドインテグレータに入射させ、ロッドインテグレータから出射した光を照明レンズにより所定の倍率で拡大して単一の液晶パネルに照射し、液晶パネルで形成された画像を投射レンズにより拡大投射する単板型の液晶プロジェクタにおいて、液晶パネルの入射側近傍に、反射型の偏光板を備えている。
【００２０】
また、ロッドインテグレータの光軸と照明レンズの光軸とはオフセットの相対関係にある。すなわち、ロッドインテグレータの光軸と照明レンズの光軸とは所定の間隔で離れている。
【００２１】
照明レンズの光軸と液晶パネルの中心は略一致している。さらに、照明レンズの光軸を中心としてロッドインテグレータの出射面と対称な位置に反射素子を備える。光源は、ロッドインテグレータの入射側の端面に配置される。
【００２２】
ロッドインテグレータに入射した光は内面反射により輝度が均一化され、出射端面より出射する。その光束が液晶パネルを照射するように、すなわち、端面の像が所定の拡大率で液晶パネル全体に結像するように、ロッドインテグレータと液晶パネルの間に配置される照明レンズの仕様が定められている。
【００２３】
ロッドインテグレータを出射する非偏光の光は、液晶パネルの直前にある反射型偏光板で、第１の直線偏光光が選択される。例えばＰ偏光光である。この光は液晶パネルの照明に寄与する。
【００２４】
反射型偏光板で反射される成分の第２の直線偏光光、例えばＳ偏光光は、照明レンズ系を、進んできた経路とは逆方向に戻ってゆくが、ロッドインテグレータの出射面には到達せず、オフセット関係にある反射素子（反射ミラー）の置かれた位置近傍に集光する。
【００２５】
この反射素子により反射された光は液晶パネルに向かって照明レンズを再び通過して進み、再び反射型偏光板に到達する。ここで、反射素子と反射型偏光板との間に位相差板、例えば１／４波長板が配置されているので、この光は反射型偏光板を透過可能な第１の直線偏光光、すなわちＰ偏光光に偏光変換される。
【００２６】
しかも、ロッドインテグレータからの照明光と共通の照明レンズを経由しているので、反射型偏光板を透過した光も反射した光も同じ結像倍率で液晶パネルを照明することが可能になる。従って高効率な偏光変換と光利用効率の高い照明とを両立することが可能になる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明は、光源と導光部材とを結ぶ導光部材の光軸が、照明レンズ光軸と所定の間隔を隔てて平行になるように光源および導光部材が配置され、画像形成素子の入射側に反射型偏光板が設けられている。第１の偏光の光は反射型偏光板を透過して画像形成素子に入射し、第２の偏光の光は反射する。反射型偏光板から反射した反射光の入射位置に反射素子が配置され、一連のレンズ群によって導光部材の出射光を反射型偏光板に入射させるとともに、反射型偏光板からの反射光を反射素子に入射させ、反射素子からの反射光を位相差板によって第１の偏光に変換させて再び反射型偏光板に入射させる。従って、反射光が反射型偏光板を透過して画像形成素子に入射することにより、従来は利用されなかった第２の偏光の光も有効に利用されるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明のプロジェクタは、単板型の液晶プロジェクタの照明光学系において、導光部材であるロッドインテグレータを用いた構成でありながら、分離した偏光の統合が高効率で実行できることにより、光利用効率の高いプロジェクタが提供できることを特徴とする。
【００２９】
次に、本発明のプロジェクタの実施の形態について図面を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の光学系を備えたプロジェクタの模式的構成図であり、図２は本発明の第１の実施の形態の光学系の模式的構成図である。
【００３０】
本発明のプロジェクタ１は、照明光学系１０と、液晶パネル２２を含む画像形成素子と、投射レンズ２３とを有する光学系２を備える。照明光学系１０は、光源１１と、ロッドインテグレータ１２と、複数の補助レンズ１３〜１６と、２個の照明レンズ１７、１８を有し、さらに本願発明の特徴である反射素子２１を備える。画像形成素子は、液晶パネル２２と、反射型偏光板１９と、１／４波長板２０と、不図示の偏光板とを備える。投射レンズ２３は液晶パネル２２に形成された画像を投射面に投射するための複数のレンズから構成される。
【００３１】
照明光学系１０において、光源１１がロッドインテグレータ１２の入射面側に配置されている。ここでは、照明光学系１０の小型化のために、光源１１には発光ダイオードを使用するものとして説明する。しかし、光源１１は発光ダイオードに限定されるものではなく、画像形成に使用できる光源であれば例えば有機ＥＬなどの固体光源あっても、本願の照明光学系を適用することができる。
【００３２】
本実施の形態では、発光ダイオードとして、それぞれが１ｍｍ四方のダイサイズを有する赤、青、緑の色光を発する発光ダイオードが１つのパッケージに収容され、全体として約２ｍｍ四方の大きさの発光面積を有するものを想定した。即ち、赤と青が１チップずつ、緑が２チップを１パッケージにしたもので、このような発光ダイオードは独オスラム社により商用化されている。
【００３３】
光源１１から入射した光を出射面から出射する導光部材は、ここではロッドインテグレータ１２とした。ロッドインテグレータ１２は、光学ガラス製でも、樹脂製でもかまわない。大きさとしては、上述の発光ダイオードに対応させて縦×横が２ｍｍ×２．７ｍｍで長さが１５ｍｍのものを想定したが、光源１１に対応した大きさのものを使用すればよい。ロッドインテグレータの代わりにライトトンネルを使用することもできる。さらに入射端面と出射端面が異なる大きさでもよい。ただし、出射端面の形状としては、液晶パネル２２の表示画面のアスペクト比と相似としておくことが好ましい。
【００３４】
ロッドインテグレータ１２の出射面側には第１の補助レンズ１３および第３の補助レンズ１５が配置されている。これらのレンズは正の屈折力を有するレンズが使用されている。これらのレンズは必ずしも必要ではないが、光学系２を小型化するためには設けることが好ましい。それは、ロッドインテグレータ１２からの出射光束は、かなりの広がりをもった光束なので、補助レンズによりその広がりを抑制することで、次に設けられる照明レンズの大型化を抑制できるからである。
【００３５】
第３の補助レンズ１５と液晶パネル２２との間には第１の照明レンズ１７および第２の照明レンズ１８が配置されている。
【００３６】
液晶パネル２２の直前には反射型偏光板１９が配置されている。また、液晶パネル２２の出射側には不図示の偏光板を備えている。すなわち、反射型偏光板１９が偏光子、出射側の偏光板が検光子ということになる。
【００３７】
この実施の形態では、液晶パネル２２としては透過型の０．５型の大きさのパネルを想定した。液晶パネル２２は液晶の応答速度ができるだけ速いものが好ましい。それによって時分割方式の単板型のプロジェクタを構成できるからである。画像形成素子としてＬＣｏＳやＤＭＤ等を使用することもできるが、その場合には出射光路を反射光路にするための光学素子を追加する必要がある。従って装置全体の小型のためには単一の透過型の液晶を使うことが好ましい。
【００３８】
第１の照明レンズ１７、および第２の照明レンズ１８は、ロッドインテグレータ１２の出射面の照明情報を液晶パネル２２の面上に結像するように、その配置や焦点距離が決定される。
【００３９】
なお、第１の照明レンズ１７、第２の照明レンズ１８の照明レンズ光軸４３は、投射レンズ２３の光軸と一致しており、光源１１と、ロッドインテグレータ１２と、第１の補助レンズ１３と、第２の補助レンズ１５とを結ぶ導光部材の光軸４１は、照射レンズ光軸４３とは平行で、かつ距離Δｔだけ離れている。
【００４０】
また、照射レンズ光軸４３と平行で、かつ距離Δｔ’だけ離れた導光部材の光軸と対称な位置に、第２の補助レンズ１４および第４の補助レンズ１６が配置されている。第２の補助レンズ１４および第４の補助レンズ１６は、本願発明の特徴である反射素子２１の入射光及び出射光に対応する補助レンズである。ΔｔとΔｔ’とは同じ距離であることが好ましい。
【００４１】
このように、照明レンズ光軸４３に対して、対称となるように２組の補助レンズの光軸が配置されている。第１の補助レンズ１３と第２の補助レンズ１４および第３の補助レンズ１５と第４の補助レンズ１６とは同じ仕様のレンズが用いられている。
【００４２】
第２の補助レンズ１４の第４の補助レンズ１６と反対の側には反射素子２１が配置されている。この反射素子２１の反射面とロッドインテグレータ１２の出射面とは同一平面上に配置されている。反射素子２１は反射効率の高い反射ミラーであればよい。
【００４３】
第３の補助レンズ１５、第４の補助レンズ１６と液晶パネル２２との間には第１の照明レンズ１７と、第２の照明レンズ１８、および反射型偏光板１９が配置されている。
【００４４】
第１の照明レンズ１７には、第３の補助レンズ１５と第４の補助レンズ１６とを透過した出射光が入射し、第２の照明レンズ１８と反射型偏光板１９とを経由して液晶パネル２２に出射される。
【００４５】
また、第３の補助レンズ１５からの投写光の反射型偏光板１９からの反射光は、第２の照射レンズ１８と第１の照射レンズ１７とを経由して第４の補助レンズ１６に入射するように、第１の照射レンズ１７と第２の照射レンズ１８とは設計されている。
【００４６】
液晶パネル２２に近接して配置された反射型偏光板１９の入射側には１／４波長板２０が貼合されて一体化されている。反射型偏光板１９は、第２の照明レンズ１８から入射した非偏光光に対して、互いに直交する成分の直線偏光光のうち一方の直線偏光成分を透過させ、他方を反射させる特性を有するものが使用されている。このような偏光板は、周知の技術で製造可能であり、市場で入手することができる。
【００４７】
液晶パネル２２の出射側には、液晶パネル２２の画像を拡大投射するための投射レンズ２３が設けられている。
【００４８】
次に本発明のプロジェクタの光学系の動作について説明する。図３は本発明の第１の実施の形態のプロジェクタの光学系の動作を説明するための模式的構成図であり、図４は反射型偏光板の模式的側面図であり、図５は本発明の第１の実施の形態のプロジェクタの光学系の反射型偏光板で反射された光束の動作を説明するための模式的構成図である。
【００４９】
図３に示されるように、光源１１で発生した光はロッドインテグレータ１２に入射する。入射した光線は、ロッドインテグレータ１２内部の側面での多重反射により輝度が均一化されて、ロッドインテグレータ１２の出射面上には輝度の均一化された照明情報が形成される。
【００５０】
ここでは、光源１１として赤、青、緑の発光素子が１パッケージとして収容された発光ダイオードを使用しているので、発光素子の点灯を電気的に制御することによって、ロッドインテグレータ１２から出射する光の色光を時分割で制御することができる。例えば、赤→青→緑→赤→青→緑→・・・・といった色光の順番の光を出射させることができる。出射される色光に対応して液晶パネル２２を制御することでカラーの画像が形成される。
【００５１】
ロッドインテグレータ１２を出射した光束は、第１の補助レンズ１３および第２の補助レンズ１５により拡散が抑制されて第１の照明レンズ１７に入射する。さらに第１の照明レンズ１７および第２の照明レンズ１８により結像した光束が液晶パネル２２に向けて照射される。
【００５２】
即ち、入射光束３１に示すように、ロッドインテグレータ１２の出射面と液晶パネル２２とが共役関係になるように第１の照明レンズ１７および第２の照明レンズ１８の仕様、即ち、焦点距離や間隔等が設計されている。
【００５３】
光源１１の発光ダイオードから出射する光は非偏光の光である。従って、液晶パネル２２の直前に配置されている反射型偏光板１９により、直交する直線偏光成分の光のうち、例えばＰ偏光の光が反射型偏光板１９を透過して液晶パネル２２に到達する。この光は液晶パネル２２を透過後、投射レンズ２３により拡大されて不図示のスクリーンなどの投射面に到達する。ここで液晶パネル２２の出射側近傍にも偏光板が配置されているが、図面では省略している。
【００５４】
一方、反射型偏光板１９で反射された光の動作は以下の通りである。図４に示すように、反射型偏光板１９の入射側には位相差板である１／４波長板２０が貼合されている。１／４波長板はフィルムタイプの位相差板であって、このような位相差板は商用として容易に入手できる。
【００５５】
図５に示すごとく、反射型偏光板１９に向かう入射光束３０のうち反射した成分の第１の反射光束３７および第２の反射光束３８は、１／４波長板２０により直ちに円偏光の光となる。
【００５６】
第１の反射光束３７および第２の反射光束３８は、第２の照明レンズ１８および第１の照明レンズ１７、第４の補助レンズ１６および第３の補助レンズ１４を経由して、ロッドインテグレータ１２の出射面と同一平面上において、出射面近傍の異なる位置に設けられた反射素子２１上に結像する。
【００５７】
この場合、ロッドインテグレータ１２から反射素子２１までの往復の光路は同じ仕様のレンズで構成され、さらに、図２に示すように、第２の補助レンズ１４、第４の補助レンズ１６の反射素子側光軸４２は、照射レンズ光軸４３を中心として導光部材の光軸４１と同じ間隔でオフセットしている。
【００５８】
従って、この結像位置と液晶パネルとは光学的に共役となっているので、ロッドインテグレータ１２の出射面とほぼ同じ大きさの結像が形成される。この結像を液晶パネル２２に向けて反射させると、光源が新たに形成されたことになる。
【００５９】
このように反射型偏光板１９から反射した光の殆どを、一旦、ロッドインテグレータの出射面とは異なる位置に集めることが可能となる。結像位置近傍に反射素子２１を設けることにより、反射素子２１の反射作用で再び光の進行方向は液晶パネル２２側に変えられる。光の偏光成分としては円偏光のままである。
【００６０】
反射素子２１で反射した光は、再度第２の補助レンズ１４、第４の補助レンズ１６、第１の照明レンズ１７、および第２の照明レンズ１８を通過して、反射型偏光板１９に到達する。ここで反射型偏光板１９の入射側に配置されている１／４波長板２０を通過するので、このとき円偏光の光がＰ偏光へと偏光変換される。この偏光変換により、この光は反射型偏光板１９を透過可能な偏光成分の光となり、液晶パネル２２の照明に寄与することになる。
【００６１】
即ち、光源１１の発光ダイオードからの非偏光の光のうち、まず半分の直線偏光成分の光が液晶パネル２２の照明光として利用され、残りの半分に対しても高効率で偏光変換が実施され、同じ結像倍率でもって液晶パネル２２を照明するので、光利用率の高い照明光学系１０を構成することができる。
【００６２】
ここでは、１／４波長板２０を配置する位置を、反射型偏光板１９の直前としているが、反射型偏光板１９の直前には限定されない。反射型偏光板１９と反射素子２１との間であれば任意である。すなわち、第１の照明レンズ１７、または第２の照明レンズ１８に貼合されていてもよいし、反射素子２１と一体化されていてもよい。
【００６３】
また、部品点数の削減のために反射素子２１と第２の補助レンズ１４とを一体化することも可能である。例えば、第２の補助レンズ１４の平面側にアルミ蒸着等を実施すればよい。このようにすることでコスト削減が容易に実施される。
【００６４】
なお、この光利用効率の高い照明光学系１０を用い、光源１１の発光ダイオードの色光を光束に切り替えてそれに同期させて液晶パネル２２の駆動を制御することで偏光変換効率の高い、従って光源の光利用効率の高いプロジェクタ１を提供することができる。
【００６５】
次に、本発明のプロジェクタの第２の実施の形態について図面を参照して説明する。図６は、第２の実施の形態の光源とロッドインテグレータと補助レンズを示す斜視図である。
【００６６】
第１の実施の形態では、光源の発光ダイオードには、赤、青、緑の発光チップが１パッケージになった全体として１個の光源１１を用いたが、プロジェクタからの光出力向上のために複数の光源を使用することも可能である。
【００６７】
例えば図６に示すように、２個の光源５１、５２を平行に配置する。各々の光源は赤、青、緑の発光素子が１パッケージ化されたものである。ロッドインテグレータ５３、５４もそれぞれに対応して設けられている。反射素子５５も同様に光源５１、５２の双方に対応するように設ければ、第１の実施の形態に比べて約２倍の高輝度なプロジェクタを提供できる。
【００６８】
設けられる光源は２個だけでなく、もっと多く使用することもでき、３個、４個・・・と平行に配置することで、さらなる高輝度化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１の実施の形態の光学系を備えたプロジェクタの模式的構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態の光学系の模式的構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態のプロジェクタの光学系の動作を説明するための模式的構成図である。
【図４】反射型偏光板の模式的側面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態のプロジェクタの光学系の反射型偏光板で反射された光束の動作を説明するための模式的構成図である。
【図６】第２の実施の形態の光源とロッドインテグレータと補助レンズを示す斜視図である。
【符号の説明】
【００７０】
１    プロジェクタ
２    光学系
１０    照明光学系
１１、５１、５２    光源
１２、５３、５４    ロッドインテグレータ
１３    第１の補助レンズ
１４    第２の補助レンズ
１５    第３の補助レンズ
１６    第４の補助レンズ
１７    第１の照明レンズ
１８    第２の照明レンズ
１９    反射型偏光板
２０    １／４波長板
２１、５５    反射素子
２２    液晶パネル
２３    投射レンズ
３０、３１    入射光束
３７    第１の反射光束
３８    第２の反射光束
４１    導光部材の光軸
４２    反射素子側光軸
４３    照明レンズ光軸
【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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