(57)【要約】【課題】  カラー照明装置及びこれを採用した画像投射装置を提供する。【解決手段】  光源と、回動によって光を周期的にスクロールさせるスパイラルレンズディスクと、光源から入射された白色光を所定波長領域によって分離して光がスパイラルレンズディスクの少なくとも２つの有効領域に照射させる光学ユニットと、を含むことを特徴とする画像投射装置である。また、前記カラー照明装置と、スパイラルレンズディスクを通じて入射された光から画像を生成する画像生成ユニットと、画像生成ユニットから生成された画像をスクリーンに拡大投射させる投射レンズユニットと、を含むことを特徴とする画像投射装置である。本発明のカラー照明装置及びこれを採用した画像投射装置は、高い光効率を有するカラー光を照明すると共に光学系を小型化できる。【選択図】  図１０
2004233996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を生成投射する光源と、
回動によって光を周期的にスクロールさせるものであって、少なくとも一面に螺旋形に形成された複数のシリンドリカルレンズアレイを備えたスパイラルレンズディスクと、
前記光源から入射された白色光を所定波長領域によって分離し、光を前記スパイラルレンズディスクの少なくとも２つの有効領域に照射させる光学ユニットと、を含むことを特徴とするカラー照明装置。
【請求項２】
前記光学ユニットは、
前記光源から入射された白色光を所定波長領域によって分離させて所定方向に進ませるカラーフィルターと、
前記カラーフィルター側から入射された光が前記スパイラルレンズディスクの少なくとも２つの有効領域に向かうように入射光を分離させるビーム分離器と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のカラー照明装置。
【請求項３】
前記カラーフィルターは、
入射光軸に対して傾斜して配置されて入射光の白色光のうち第１色光は反射させ、残りの光は透過させる第１鏡面を有する第１ダイクロイックプリズムと、
入射光軸に対して傾斜して配置されて前記第１ダイクロイックプリズムを透過して入射された光のうち第２色光は反射させ、残りは透過させる第２鏡面を有する第２ダイクロイックプリズムと、
入射光軸に対して傾斜して配置されて前記第２ダイクロイックプリズムを透過して入射された光のうち第３色光を反射させる第３鏡面を有する第３ダイクロイックプリズムと、を含み、
前記第１ないし第３ダイクロイックプリズム各々は、その外形をなすものであって、内部全反射条件を満足する角度に入射する光を前記第１ないし第３ダイクロイックプリズムの内部から反射させる反射面を備えて、前記第１ないし第３色光が損失されることを減らせるように設けられていることを特徴とする請求項２に記載のカラー照明装置。
【請求項４】
前記第１ダイクロイックプリズムの光入射面に設けられるものであって、入射された無偏光の白色光のうち一偏光の第１光は透過させて前記第１ダイクロイックプリズムの方向に向かわせ、他の偏光の第２光は反射させる第１偏光ビームスプリッタと、
前記第１偏光ビームスプリッタから反射された第２光を再反射させて前記第１ダイクロイックプリズムの方向に向かわせる第２偏光ビームスプリッタと、
前記第１偏光ビームスプリッタと前記第１ダイクロイックプリズム間及び前記第２偏光ビームスプリッタと前記第１ダイクロイックプリズム間のうち何れかに配置されて、第１光と第２光の偏光方向が同じになるように偏光変換する１／２波長板と、をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のカラー照明装置。
【請求項５】
前記光源と前記カラーフィルター間の光路上に配置されるものであって、入射された無偏光の白色光を集束透過させる第１コリメーティングレンズをさらに含むことを特徴とする請求項３または４に記載のカラー照明装置。
【請求項６】
前記第１ないし第３ダイクロイックプリズムの出射面各々に対向して配置されるものであって、出射される第１ないし第３色光各々が所定発散角を持つようにする第１ないし第３リレーレンズをさらに含むことを特徴とする請求項３または４に記載のカラー照明装置。
【請求項７】
前記カラーフィルターと前記ビーム分離器間の光路上に配置され、前記カラーフィルターから出射された第１ないし第３色光を集束させる第２コリメーティングレンズをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のカラー照明装置。
【請求項８】
前記ビーム分離器と前記スパイラルレンズディスク間の光路及び前記スパイラルレンズディスクに出射された光の進行経路上に各々配置され、前記ビーム分離器から分離されて相異なる角度に入射された第１ないし第３色光それぞれの形状を整形する複数のシリンドリカルレンズをさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のカラー照明装置。
【請求項９】
前記カラーフィルターと前記ビーム分離器間の光路上に配置され、前記カラーフィルターから出射された第１ないし第３色光各々を集束させる第２コリメーティングレンズをさらに含むことを特徴とする請求項２ないし８のうち何れか一項に記載のカラー照明装置。
【請求項１０】
前記ビーム分離器は、
“＞”形状を有するものであって、入射された前記第１ないし第３色光各々を光軸から遠ざかる方向に屈折させて入射光を少なくとも２部分に分離させる入射面と、
前記入射面に平行に配置されるものであって、前記入射面から屈折された各色光を光軸方向に再屈折させて前記入射面に入射された光と平行した光を出射させる出射面と、を備えることを特徴とする請求項２ないし９のうち何れか一項に記載のカラー照明装置。
【請求項１１】
前記ビーム分離器と前記スパイラルレンズディスク間の光路及び前記スパイラルレンズディスクに出射された光の進行経路上に各々配置され、前記ビーム分離器から分離されて入射された光それぞれの形状を整形する複数のシリンドリカルレンズをさらに含むことを特徴とする請求項２ないし１０のうち何れか一項に記載のカラー照明装置。
【請求項１２】
前記スパイラルレンズディスクは、
入射光をスクロールさせる第１スパイラルレンズディスクと、
前記第１スパイラルレンズディスクに対して所定間隔に離隔配置されるものであって、前記第１スパイラルレンズディスクから出射された少なくとも２部分に分離された光それぞれの発散角を補正する第２スパイラルレンズディスクと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のカラー照明装置。
【請求項１３】
前記第１スパイラルレンズディスクと第２スパイラルレンズディスク間の光路上に配置され、前記第１スパイラルレンズディスクから出射された光の発散角を調節できるガラスロッドをさらに含むことを特徴とする請求項１２に記載のカラー照明装置。
【請求項１４】
前記スパイラルレンズディスクから出射された光の進行経路上に配置され、前記スパイラルレンズディスクでスクロールされた光が相異なる領域にカラー帯を形成するようにするフライアイレンズアレイをさらに含むことを特徴とする請求項１ないし１３のうち何れか一項に記載のカラー照明装置。
【請求項１５】
前記フライアイレンズアレイは、
前記ビーム分離器から分離された２つの光の進行経路各々に設けられるものであって、入射面及び／または出射面に２次元配列を有する多数のブロック部が形成された複数の第１フライアイレンズと、
前記第１フライアイレンズに隣接して配置されるものであって、入射面及び／または出射面に２次元配列を有する多数のブロック部が形成された複数の第２フライアイレンズと、を含むことを特徴とする請求項１４に記載のカラー照明装置。
【請求項１６】
前記フライアイレンズアレイを通過した光の経路上に配置されるものであって、前記フライアイレンズアレイによって形成されるカラー帯を所定位置に結ばせる第４リレーレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１４または１５に記載のカラー照明装置。
【請求項１７】
光を生成投射する光源と、
回動によって光を周期的にスクロールさせるものであって、少なくとも一面に螺旋形に形成された複数のシリンドリカルレンズアレイを備えたスパイラルレンズディスクと、
前記光源から入射された白色光を所定波長領域によって分離し、光が前記スパイラルレンズディスクの第１及び第２有効領域に照射させる光学ユニットと、
前記スパイラルレンズディスクを通じて入射された光から画像を生成する画像生成ユニットと、
前記画像生成ユニットで生成された画像をスクリーンに拡大投射させる投射レンズユニットと、を含むことを特徴とする画像投射装置。
【請求項１８】
前記光学ユニットは、
前記光源から入射された白色光を所定波長領域によって分離させて所定方向に進ませるカラーフィルターと、
前記カラーフィルター側から入射された光が前記スパイラルレンズディスクの第１及び第２有効領域に向かうように入射光を分離させるビーム分離器と、を含むことを特徴とする請求項１７に記載の画像投射装置。
【請求項１９】
前記カラーフィルターは、
入射光軸に対して傾斜して配置されて入射光の白色光のうち第１色光は反射させ、残りの光は透過させる第１鏡面を有する第１ダイクロイックプリズムと、
入射光軸に対して傾斜して配置されて前記第１ダイクロイックプリズムを透過して入射された光のうち第２色光は反射させ、残りは透過させる第２鏡面を有する第２ダイクロイックプリズムと、
入射光軸に対して傾斜して配置されて前記第２ダイクロイックプリズムを透過して入射された光のうち第３色光を反射させる第３鏡面を有する第３ダイクロイックプリズムと、を含み、
前記第１ないし第３ダイクロイックプリズム各々は、その外形をなすものであって、内部全反射条件を満足する角度に入射する光が前記第１ないし第３ダイクロイックプリズムの内部から反射される反射面を備えて前記第１ないし第３色光が損失されることを減らせることを特徴とする請求項１８に記載の画像投射装置。
【請求項２０】
前記第１ダイクロイックプリズムの光入射面に設けられるものであって、入射された無偏光の白色光のうち一偏光の第１光は透過させて前記第１ダイクロイックプリズムの方向に向かわせ、他の偏光の第２光は反射させる第１偏光ビームスプリッタと、
前記第１偏光ビームスプリッタから反射された第２光を再反射させて前記第１ダイクロイックプリズムの方向に向かわせる第２偏光ビームスプリッタと、
前記第１偏光ビームスプリッタと前記第１ダイクロイックプリズム間及び前記第２偏光ビームスプリッタと前記第１ダイクロイックプリズム間のうち何れか一位置に配置されて第１光及び第２光の偏光方向が同じになるように偏光変換する１／２波長板と、をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の画像投射装置。
【請求項２１】
前記光源と前記カラーフィルター間の光路上に配置されるものであって、入射された無偏光の白色光を集束透過させる第１コリメーティングレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１９または２０に記載の画像投射装置。
【請求項２２】
前記第１ないし第３ダイクロイックプリズムの出射面各々に対向して配置されるものであって、出射される第１ないし第３色光各々が所定発散角を持つようにする第１ないし第３リレーレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１９ないし２１のうち何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項２３】
前記カラーフィルターと前記ビーム分離器間の光路上に配置され、前記カラーフィルターから出射された第１ないし第３色光を集束させる第２コリメーティングレンズをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の画像投射装置。
【請求項２４】
前記ビーム分離器と前記スパイラルレンズディスク間の光路及び前記スパイラルレンズディスクに出射された光の進行経路上に各々配置され、前記ビーム分離器から分離されて相異なる角度に入射された第１ないし第３色光それぞれの形状を整形する複数のシリンドリカルレンズをさらに含むことを特徴とする請求項２２に記載の画像投射装置。
【請求項２５】
前記カラーフィルターと前記ビーム分離器間の光路上に配置され、前記カラーフィルターから出射された第１ないし第３色光各々を集束させる第２コリメーティングレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１８ないし２４のうち何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項２６】
前記ビーム分離器は、
“＞”形状を有するものであって、入射された前記第１ないし第３色光各々を光軸から遠ざかる方向に屈折させて入射光を少なくとも２部分に分離させる入射面と、
前記入射面に平行に配置されるものであって、前記入射面で屈折された各色光を光軸方向に再屈折させて前記入射面に入射された光と平行した光を出射させる出射面と、を備えることを特徴とする請求項１８ないし２５のうち何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項２７】
前記ビーム分離器と前記スパイラルレンズディスク間の光路及び前記スパイラルレンズディスクに出射された光の進行経路上に各々配置され、前記ビーム分離器から分離されて入射された光それぞれの形状を整形する複数のシリンドリカルレンズをさらに含むことを特徴とする請求項１８ないし２６のうち何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項２８】
前記スパイラルレンズディスクは、
入射光をスクロールさせる第１スパイラルレンズディスクと、
前記第１スパイラルレンズディスクに対して所定間隔に離隔配置されるものであって、前記第１スパイラルレンズディスクから出射された少なくとも２部分に分離された光それぞれの発散角を補正する第２スパイラルレンズディスクと、を含むことを特徴とする請求項１７ないし２７のうち何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項２９】
前記第１スパイラルレンズディスクと第２スパイラルレンズディスク間の光路上に配置され、前記第１スパイラルレンズディスクから出射された光の発散角を調節できるガラスロッドをさらに含むことを特徴とする請求項２８に記載の画像投射装置。
【請求項３０】
前記スパイラルレンズディスクから出射された光の進行経路上に配置され、前記スパイラルレンズディスクでスクロールされた光が相異なる領域にカラー帯を形成するようにするフライアイレンズアレイをさらに含むことを特徴とする請求項１７ないし２９のうち何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項３１】
前記フライアイレンズアレイは、
前記ビーム分離器から分離された２つの光の進行経路各々に設けられるものであって、入射面及び／または出射面に２次元配列を有する多数のブロック部が形成された複数の第１フライアイレンズと、
前記第１フライアイレンズに隣接して配置されるものであって、入射面及び／または出射面に２次元配列を有する多数のブロック部が形成された複数の第２フライアイレンズと、を含むことを特徴とする請求項３０に記載の画像投射装置。
【請求項３２】
前記光学ユニットは、
前記第１及び第２有効領域各々を透過した光のスクロール方向が相等しくなるようにスクロール方向を変換すると共に、前記第１及び第２有効領域各々を透過した光を統合する統合光学要素をさらに含むことを特徴とする請求項１７ないし３１のうち何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項３３】
前記統合光学要素は、
前記スパイラルレンズディスクの第１または第２有効領域を通過した光の経路上に配置されて前記第１及び第２有効領域各々を透過した光のスクロール方向が相等しくなるようにスクロール方向を変換するスクロール方向変換プリズムと、
前記第１及び第２有効領域を透過した光のうち少なくとも何れか一光の経路上に配置され、その光をシフトさせて分離された光を統合するビームシフターと、を含むことを特徴とする請求項３２に記載の画像投射装置。
【請求項３４】
前記スクロール方向変換プリズムは、
前記第１有効領域または第２有効領域を透過した光を一方向に反転させてスクロール方向を変換するアミチプリズムであることを特徴とする請求項３３に記載の画像投射装置。
【請求項３５】
前記ビームシフターは、
屈折率差によって入射光を屈折透過させることによって入射光をシフトさせるものであって、入射光軸に対して傾斜して配置された入射面と、この入射面に対して所定間隔に離隔されたままに平行に配置された出射面とを備えたことを特徴とする請求項３３に記載の画像投射装置。
【請求項３６】
前記ビームシフターは、
入射光を全反射させることによって入射光をシフトさせるものであって、入射光軸に対して傾斜して配置された第１及び第２反射面を備えたことを特徴とする請求項３３に記載の画像投射装置。
【請求項３７】
前記統合光学要素は、
前記スパイラルレンズディスク前の前記第１または第２有効領域を通過する光の経路上に配置され、入射光の偏光方向を変換する前記第１有効領域と前記第２有効領域各々を透過する光の偏光方向を相異ならせる偏光板と、
前記スパイラルレンズディスクの第１または第２有効領域を透過した光の経路上に配置され、前記第１及び第２有効領域各々を透過した光のスクロール方向が相等しくなるように前記第１有効領域を透過した光のスクロール方向を変換するスクロール方向変換プリズムと、
前記スクロール変換プリズムの一面に配置されるものであって、入射光の偏光方向によって選択的に透過または反射させて前記第１及び第２有効領域を透過した光が同じ経路に進んで前記画像生成ユニットに向かわせる第３偏光ビームスプリッタと、を含むことを特徴とする請求項３２に記載の画像投射装置。
【請求項３８】
前記スパイラルレンズディスクの第１及び第２有効領域を透過した光の経路上に各々配置されるものであって、前記スパイラルレンズディスクによってスクロールされる第１ないし第３色光を同じ経路に前記画像生成ユニットに入射させる複数の第４リレーレンズをさらに含むことを特徴とする請求項３７に記載の画像投射装置。
【請求項３９】
前記画像生成ユニットは、
前記スパイラルレンズディスクを経由したスクロールされる光を変調させて画像を生成し、これを再反射させる反射型液晶表示素子と、
前記光学ユニットと前記反射型液晶表示素子間の光路上に配置され、前記光学ユニット側から入射された光は反射型液晶表示素子の方向に向かわせ、前記反射型液晶表示素子側から入射された光は前記投射レンズユニットに向かうように入射光の進行経路を変換するビームスプリッタと、を含むことを特徴とする請求項１７ないし３８のうち何れか一項に記載の画像投射装置。
【請求項４０】
前記画像生成ユニットは、
前記スパイラルレンズディスクを経由したスクロールされる光を変調させて画像を生成して所定方向に反射させるマイクロミラーデバイスを含むことを特徴とする請求項１７ないし３８のうち何れか一項に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から照射された白色光を色分離してカラー光を照明できるカラー照明装置及びこれを採用した画像投射装置に係り、さらに詳細には高い光効率を有するカラー光を照明すると共に光学系全体の寸法を小型化できるカラー照明装置及びこれを採用した画像投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、画像投射装置は、液晶表示素子（Liquid Crystal Display : LCD）やマイクロミラーディスプレイ装置のようなマイクロディスプレイから生成された画像を光源を利用してスクリーンに投影することによって画像を提供する装置である。
【０００３】
この画像投射装置は、採用されたマイクロディスプレイの枚数によって、１パネル方式と、３パネル方式とに区分される。３パネル方式の画像投射装置は、分離された赤色（Ｒ）、青色（Ｂ）、緑色（Ｇ）の光路各々に配置される３枚のディスプレイを利用する方式であって、１パネル方式に比べて光効率が良いが、光学的構成が複雑で製作コストが高いという短所がある。
【０００４】
一方、通常の１パネル方式の画像投射装置は、カラーホイールを採用して、入射された白色光を周期的にＲ、Ｂ、Ｇに変換する構造であって、その構成が簡単であるという利点はあるが、カラーホイールを採用することによって３パネル方式に比べて２／３の光量損失が発生して光効率が低いという短所がある。このような１パネル方式を利用しつつも前記光効率の低下問題を考慮した従来の画像投射装置が開示されてきた。
【０００５】
図１に示されるように、開示された従来の１パネル方式の画像投射装置は、光源１１で無偏光の白色光を生成して照射する。この照射された白色光は、入射光を混合して均一光にするフライアイレンズアレイ１３を通過しつつ均一した光になって偏光変換器１５に向かう。前記偏光変換器１５は、前記光源１１から照射された無偏光の白色光を一偏光方向の光を有する白色光になるように偏光方向を変換する。この偏光変換器１５を透過した白色光は、第１及び第２ダイクロイックミラー１７，１９でＲ、Ｂ、Ｇの光に分岐される。すなわち、第１ダイクロイックミラー１７は、入射された白色光のうちＢ波長の光は反射させ、残りは透過させる。そして、透過された光は、第２ダイクロイックミラー１９でＧ光とＲ光とに分岐される。
【０００６】
このように分岐された各カラーの光路には入射光を周期的にスクローリングさせる第１ないし第３スキャニングプリズム２１，２３，２５が配置される。この第１ないし第３スキャニングプリズム２１，２３，２５各々は、四角柱形状のプリズムを有するものであって、駆動源（図示せず）によって回転駆動される。回転駆動によって光路上での光軸とプリズムの側壁とがなす角度が変わりつつ、このプリズムを透過した光の進行経路が周期的に変わる。
【０００７】
ここで、前記第１ないし第３スキャニングプリズム２１，２３，２５の回転駆動時、前記第１ないし第３スキャニングプリズム２１，２３，２５各々を透過した光がディスプレイ素子３３の有効画像領域を三分して照射するように各プリズムの初期角度が設定されている。したがって、前記第１ないし第３スキャニングプリズム２１，２３，２５の駆動状態によって図２に示されるように、ディスプレイ素子３３の有効画像領域に分岐されたカラーの光が（Ｂ，Ｒ，Ｇ）⇒（Ｇ，Ｂ，Ｒ）⇒（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の順序を反復しつつ結ばれる。
【０００８】
前記第１及び第２スキャニングプリズム２１，２３を経由した光は、第３ダイクロイックミラー２９で合成され、この合成された光と第３スキャニングプリズム２５を経由した光とは、第４ダイクロイックミラー２９で合成される。ここで、前記第１ダイクロイックミラー１７と第３ダイクロイックミラー２７間及び、前記第２ダイクロイックミラー１９と第４ダイクロイックミラー２９間各々には反射ミラー１８，２０が配置されて光の進行経路を変換する。
【０００９】
前記第４ダイクロイックミラー２９を経由したスクローリングされた光は、入射光をその偏光方向によって透過または反射させる偏光ビームスプリッタ３１に入射される。この偏光ビームスプリッタ３１から反射された光は、図２に示されたように周期的にスクローリングされつつ前記ディスプレイ素子３３に入射される。前記ディスプレイ素子３３は、入射された光から画像を生成する。ここで、画像は、画素単位に出射光の偏光方向を異ならせることによって生成されるものであって、入射光の偏光方向に対して偏光方向の変わった光だけが前記偏光ビームスプリッタ３１を透過して投射レンズユニット３５に向かう。投射レンズユニット３５は、入射された画像をスクリーン５０に拡大投射させる。
【００１０】
一方、前記画像投射装置は、光源１１から照射された光が前記ディスプレイ素子３３まで伝えられるように光路上に複数のリレーレンズ４１，…，４８を含む。
【００１１】
このように構成された従来の画像投射装置は、カラー画像を具現するために１枚のディスプレイ素子を採用するにも関わらず、光学的構成が非常に複雑であるという短所がある。また、３枚のスキャニングプリズム各々を独立的に回転させつつスクローリングするので、ディスプレイ素子の駆動と同期に難しさがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は前記問題点を勘案して案出されたものであって、色分離構造と色分離された光をスクローリングさせる構造とを改善して小型化しつつも高効率のカラー光を照明できるカラー照明装置を提供するのに一目的がある。
【００１３】
また、本発明は光学的構成が単純で、またスパイラルレンズの回動をカラーバーの直線スクロールに転換させる光学系の構造を簡略化して小型化しつつも高効率の画像を提供できる単パネル方式の画像投射装置を提供するのに他の目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
前記一目的を達成するための本発明によるカラー照明装置は、光を生成投射する光源と、回動によって光を周期的にスクロールさせるものであって、少なくとも一面に螺旋形に形成された複数のシリンドリカルレンズアレイを備えたスパイラルレンズディスクと、前記光源から入射された白色光を所定波長領域によって分離し、光がスパイラルレンズディスクの少なくとも２つの有効領域に照射させる光学ユニットと、を含むことを特徴とする。
【００１５】
前記他の目的を達成するための本発明による画像投射装置は、光を生成投射する光源と、回動によって光を周期的にスクロールさせるものであって、少なくとも一面に螺旋形に形成された複数のシリンドリカルレンズアレイを備えたスパイラルレンズディスクと、前記光源から入射された白色光を所定波長領域によって分離して光が前記スパイラルレンズディスクの第１及び第２有効領域に照射させる光学ユニットと、前記スパイラルレンズディスクを通じて入射された光から画像を生成する画像生成ユニットと、前記画像生成ユニットから生成された画像をスクリーンに拡大投射させる投射レンズユニットと、を含むことを特徴とする。
【００１６】
前記光学ユニットは、光源から入射された白色光を所定波長領域によって分離させて所定方向に進ませるカラーフィルターと、前記カラーフィルター側から入射された光が前記スパイラルレンズディスクの少なくとも２つの有効領域に向かうように入射光を分離させるビーム分離器と、を含む。
【００１７】
また、前記光学ユニットは、前記第１及び第２有効領域各々を透過した光のスクロール方向が相等しくなるようにスクロール方向を変換すると共に前記ビーム分離器から分離された光を統合する光学要素をさらに含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によるカラー照明装置は、スパイラルレンズディスクユニットの２つの領域を利用すると共に、有効光量を増大させることによって高効率のカラー光を照明できる。また、スパイラルレンズディスクユニットを利用することによって、光学的構成を単純化でき、その全体構成を小型化できる。
【００１９】
また、本発明による画像投射装置は、２つの領域に分離された光が一スパイラルレンズディスクユニットによってスクロールされるので、分離された光を同期させるための別途の構成が不要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図３を参照すれば、本発明の一実施例によるカラー照明装置は、光源６０と、回動によって光を周期的にスクロールさせるスパイラルレンズディスクユニット１００と、前記光源６０から入射された白色光から所定波長領域の光を分離し、この分離された光を、前記スパイラルレンズディスクユニット１００の少なくとも２つの有効領域に照射させる光学ユニットとを含む。
【００２１】
前記光源６０は、白色光を生成照射するものであって、光を生成するランプ６１と、このランプ６１から出射された光を反射させてその進行経路を案内する反射鏡６３とを含む。前記反射鏡６３は、楕円鏡または放物鏡を構成する。すなわち、楕円鏡は、前記ランプ６１の位置を一焦点とし、光が集束される地点を他の焦点とする。そして、放物鏡は、前記ランプ６１から出射された光を反射させて平行光にする。図３は、前記反射鏡６３として楕円鏡を採用したのを例に表したものである。
【００２２】
この光学ユニットは、前記光源６０から照射された光を所定波長領域によって分離するカラーフィルター７０と、入射光を拡張分離させるビーム分離器９３とを含んで構成される。
【００２３】
前記カラーフィルター７０は、入射光を所定波長領域によって分離し、この分離された光を相異なる角度に進ませる。またカラーフィルター７０は、所定角度に入射された光が所望の方向以外の方向に出射されることを抑制して光利用効率を高める。すなわち、光学系の光学的保存物理量を表すエタンデュ値の変化による影響を減らせる。
【００２４】
このために、前記カラーフィルター７０は、図３ないし図６に示されたように、各々特定波長領域の光は反射させ、他の波長領域の光は透過させて入射光Ｌを第１、第２及び第３色光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３に分岐させる第１、第２及び第３ダイクロイックプリズム７９，８１，８３を含む。
【００２５】
前記第１ダイクロイックプリズム７９は、入射光Ｌの光軸に対して傾斜して配置された第１鏡面８０を有する。この第１鏡面８０は、ダイクロイックフィルターであって、入射光のうち第１色光Ｌ１は反射させ、第２及び第３色光Ｌ２，Ｌ３は透過させる。例えば、Ｂは反射させ、他の波長の光は透過させる。また第１ダイクロイックプリズム７９は、外部との屈折率差によって所定傾きによって入射された光を前記第１ダイクロイックプリズム７９の内部から反射させる第１反射面７９ａ，７９ｂを備える。具体的に説明すれば、前記第１反射面７９ａ，７９ｂは、前記第１ダイクロイックプリズム７９とその外部の空気間の屈折率差によって所定角度、すなわち臨界角より大きい角度に入射された光を全反射させる。したがって、入射光Ｌの光利用効率を高めうる。
【００２６】
前記第２ダイクロイックプリズム８１は、前記第１ダイクロイックプリズム７９に隣接して配置されるものであって、入射光Ｌの光軸に対して傾斜して設けられた第２鏡面８２を含む。この第２鏡面８２は、入射光のうち第２色光Ｌ２、例えばＲは反射させ、残りは透過させる。
【００２７】
そして、前記第３ダイクロイックプリズム８３は、前記第２ダイクロイックプリズム８３に隣接して配置されるものであって、入射光軸に対して傾斜して設けられた第３鏡面８４を含む。この第３鏡面８４は、入射光のうち第３色光Ｌ３、例えばＧを反射させる。ここで、前記第３ダイクロイックプリズム８３は、入射光を全て反射させる全反射ミラーに代替されることも可能である。
【００２８】
ここで、前記第２及び第３ダイクロイックプリズム８１，８３各々は、その外形をなす前記第２及び第３反射面８１ａ，８１ｂ，８３ａ，８３ｂを含む。この第２及び第３反射面８１ａ，８１ｂ，８３ａ，８３ｂは、前述した第１反射面７９ａ，７９ｂと役割が実質上同じであるので、その詳細な説明を省略する。
【００２９】
前記のように構成される場合、前記第１ないし第３鏡面８０，８２，８４から反射された第１ないし第３光のうち図４に示されたような範囲の第１ないし第３光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３を有効光として利用し、その以外の光は使用しなくなる。
【００３０】
前記のように構成されたカラーフィルター７０は、入射光の偏光特性に関連なく画像を生成できるマイクロミラーデバイスを画像生成手段として使用する画像投射装置に適している。
【００３１】
また、前記カラーフィルター７０は、前記光源６０の前方に配置され、入射された光を集束させて平行光にする第１コリメーティングレンズ７１をさらに含むことが望ましい。
【００３２】
また、前記カラーフィルター７０は、前記第１ないし第３ダイクロイックプリズムの出射面各々に対向して配置される第１ないし第３リレーレンズ８５，８６，８７をさらに含むことが望ましい。この第１ないし第３リレーレンズ８５，８６，８７各々は、出射される第１ないし第３色光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３各々を集束させて所定発散角を持つようにする。
【００３３】
また、前記カラーフィルター７０は、前記第１コリメーティングレンズ７１と前記第１ダイクロイックプリズム７９間の光路上に第１及び第２偏光ビームスプリッタ７３，７５及び１／２波長板７７をさらに含むことが望ましい。
【００３４】
前記第１偏光ビームスプリッタ７３は、前記第１ダイクロイックプリズム７９の光入射面に設けられるものであって、入射された無偏光の白色光のうち一偏光の第１光は透過させて前記第１ダイクロイックプリズム７９の方向に向かわせ、他の偏光の第２光は反射させて前記第２偏光ビームスプリッタ７５の方向に向かわせる。このために、前記第１偏光ビームスプリッタ７３の鏡面は、第１偏光フィルター７４が形成されている。
【００３５】
図６は、Ｐ偏光とＳ偏光とが混合された白色光が光源から照射された場合において、前記第１偏光フィルター７４がＰ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射させた例を示した図面である。
【００３６】
前記第２偏光ビームスプリッタ７５は、前記第１偏光ビームスプリッタ７３から反射された第２光を再反射させて前記第１ダイクロイックプリズム７９の方向に向かわせる。図６を参照すれば、例えば入射されたＳ偏光を偏光の変化なしに経路だけを変換することによって、第１偏光ビームスプリッタ７３を透過した第１光と平行に進ませる。このために第２偏光ビームスプリッタ７５は、入射光のうち特定偏光、例えばＳ偏光の光を反射させる第２偏光フィルター７６を含む。一方、ここで、第２偏光ビームスプリッタ７５は、入射光を全反射させる全反射ミラーで構成することも可能である。
【００３７】
前記１／２波長板７７は、入射された所定偏光の光の位相を１８０°変換する。したがって、入射された所定直線偏光の光を他の直線偏光の光に変換する。図３ないし図６は、前記１／２波長板７７が前記第２偏光ビームスプリッタ７５と前記第１ダイクロイックプリズム７９間に配置されて第２光の偏光方向が第１光の偏光方向と同じになるように偏光変換する例を示した図面である。すなわち、第２偏光フィルター７６から反射されたＳ偏光を第１光の偏光方向のようなＰ偏光に変換する。一方、１／２波長板７７は、前記第１偏光ビームスプリッタ７３と前記第１ダイクロイックプリズム７９間に配置され、第１光の偏光方向を第２光の偏光方向と同じになるように変換することも可能である。
【００３８】
このように第１及び第２偏光ビームスプリッタ７３，７５をさらに備えることによって、後述する画像投射装置の画像生成手段としてＬＣＤを採用した場合に適用しうる。
【００３９】
前記カラーフィルター７０において、前記第１ないし第３ダイクロイックプリズム７９，８１，８３は、特定色光の光は透過させ、他の色光の光は反射させる特性を有するものに変え、これに適するように光学的配置を変えることも可能である。ここで、前記第１ないし第３ダイクロイックプリズム７９，８１，８３自体の製造工程は、光応用分野で広く知られているので、その詳細な説明は省略する。
【００４０】
また、図３に示されるように本発明の実施例によるカラー照明装置には、前記カラーフィルター７０と前記ビーム分離器９３間の光路上には前記カラーフィルター７０から出射された第１ないし第３色光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３各々を集束させる第２コリメーティングレンズ９１がさらに備えられていることが望ましい。
【００４１】
前記ビーム分離器９３は、前記第２コリメーティングレンズ９１と前記スパイラルレンズディスクユニット１００間の光路上に配置されるものであって、前記カラーフィルター７０で所定波長によってカラー別に区分されて他の発散角に向かう光を少なくとも二部分に分離させる。すなわち、前記ビーム分離器９３は、光軸上に位置された後述する駆動源（図９の１０５）の位置を避けてスパイラルレンズディスク１０１の少なくとも２つの有効領域に向けるように入射光を拡張分離させる。
【００４２】
図７を参照しつつさらに詳細に説明すれば、前記ビーム分離器９３は、その断面が“＞”形状を有する入射面９３ａ及び出射面９３ｂを有する。前記入射面９３ａは、入射された前記第１ないし第３色光Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３各々を光軸から遠ざかる方向に屈折させて入射光を少なくとも二部分に分離させる。そして、前記出射面９３ｂは、前記入射面９３ａで屈折された各色光を光軸方向に再屈折させて前記入射面９３ａに入射された光と平行した光を出射させる。ここで、屈折による分離は、ビーム分離器９３と空気間の屈折率の差及び幾何学的配置によるものである。
【００４３】
したがって、前記ビーム分離器９３の屈折率ｎ、入射面９３ａと出射面９３ｂとの傾斜角θ、二面９３ａ，９３ｂ間の厚さＤを設定することによって前記スパイラルレンズディスク１０１の後述する第１及び第２有効領域（図８のＡ、Ｂ）に対応する第１及び第３領域I，IIIに全ての光を通過させ、駆動源（図９の１０５）に対応する領域の第２領域IIには光を入射させないようにすることも可能である。このようにビーム分離器９３を備えて光を分離することによって有効光量を増大させ、前記スパイラルレンズディスク１０１の第１及び第２有効領域Ａ，Ｂを活用できる。
【００４４】
前記ビーム分離器９３で二領域I，IIIに分離された光の経路上には進む光の形状を整形する複数のシリンドリカルレンズ９５，９７が配置されている。
【００４５】
前記シリンドリカルレンズ９５，９７各々は、入射光のうち一方向には集束させ、他の方向には直進透過させることによってビームを整形して、図８に点線に示された第１及び第２有効領域Ａ，Ｂの形状にする。
【００４６】
図８及び図９を参照すれば、前記スパイラルレンズディスクユニット１００は、ブラケット１０７によって光路上に設けられるものであって、少なくとも一つのスパイラルレンズディスク１０１と、このスパイラルレンズディスク１０１の中央部に設けられて前記スパイラルレンズディスク１０１を回転駆動させる駆動部１０５とを含む。
【００４７】
前記スパイラルレンズディスク１０１は、少なくとも一面に螺旋形に形成された複数のシリンドリカルレンズアレイ１０１ａを備える。このように構成されたスパイラルレンズディスク１０１は、回動によって前記カラーフィルター７０から分離された光それぞれの進行経路を変換すると共に、分離された光を周期的にスクロールさせる。このようなスクロール動作を前記スパイラルレンズディスク１０１が所定速度で時計方向に回転する場合を例に挙げて説明する。
【００４８】
前記カラーフィルター７０から分離された各カラーの光は、前記シリンドリカルレンズ９５，９７を経由してビーム整形されたままに、前記第１及び第２有効領域Ａ，Ｂを通過する。この時、前記シリンドリカルレンズアレイ１０１ａ各々は、第１有効領域Ａによって画定され、あたかも直線的に互いに隣接して配置された複数のシリンドリカルレンズのように見える。したがって、第１有効領域Ａに入射されたカラー光がディスクの内周から外周側にスクロールされる。また、第２有効領域Ｂでも同じ原理によってカラー光がスクロールされる。但し、第１及び第２有効領域Ａ，Ｂ各々でのスクロール方向は互いに反対方向になる。
【００４９】
前記スパイラルレンズディスク１０１は、望ましくは２枚のディスクを含むことが望ましい。すなわち、入射光をスクロールさせる第１スパイラルレンズディスク１０２と、前記第１スパイラルレンズディスク１０２に対して所定間隔に離隔配置されて前記第１スパイラルレンズディスク１０２から出射された少なくとも二部分に分離された光それぞれの発散角を補正する第２スパイラルレンズディスク１０３とを含む。
【００５０】
ここで、前記第１スパイラルレンズディスク１０２と前記第２スパイラルレンズディスク１０３間の光路上には前記第１スパイラルレンズディスク１０２から出射された光の発散角を調節できるガラスロッド１１１がさらに含まれていることが望ましい。このように、ガラスロッド１１１を設けることによって前記第１スパイラルレンズディスク１０２で各セル別に集束された光を発散させることなしに前記第２スパイラルレンズディスク１０３に伝達できる。
【００５１】
また、本発明の実施例によるカラー照明装置は、カラー帯の形状及び焦点位置を考慮して、フライアイレンズアレイ１２０、シリンドリカルレンズ１３３及び第４リレーレンズ１３３をさらに備えていることが望ましい。
【００５２】
前記フライアイレンズアレイ１２０は、前記第２スパイラルレンズディスク１０３から出射された光路上に配置され、前記スパイラルレンズディスク１０１を経由した光を相異なる領域においてカラー帯に形成する。このために前記フライアイレンズアレイ１２０は、入射面及び／または出射面に２次元配列を有する多数のブロック部が形成された第１フライアイレンズ１２１と、この第１フライアイレンズ１２１に隣接して配置されるものであって、入射面及び／または出射面に２次元配列を有する多数のブロック部が形成された第２フライアイレンズ１２３とを含む。ここで、前記第１フライアイレンズ１２１は、前記第２スパイラルレンズディスク１０３の焦点面に配置されていることが望ましい。また、前記第１及び第２フライアイレンズ１２１，１２３それぞれのブロック部は、前記第１及び第２有効領域Ａ，Ｂ各々で前記シリンドリカルレンズアレイ１０１ａに１：１マッチングされるように形成されている。したがって、前記スパイラルレンズディスクユニット１００によってスクロールされる各カラー光は、前記第１及び第２フライアイレンズ１２１，１２３を透過しつつ、各カラー別に相異なる位置に集束されて各カラーが区分されたカラー帯を形成する。
【００５３】
前記シリンドリカルレンズ１３１は、前記第１及び第２有効領域Ａ，Ｂを通過し、前記第２フライアイレンズ１２３から出射された二つの光を、それぞれの経路上において、各カラー別に分離された第１ないし第３色光に整形する。
【００５４】
前記第４リレーレンズ１３３は、前記フライアイレンズアレイ１２０を経由した光を所定位置、例えば、画像生成手段（図１０の１６５）の位置まで伝達する機能をする。
【００５５】
前記のように構成された本発明の実施例によるカラー照明装置の動作を図３ないし図９を参照して説明する。
【００５６】
前記光源６０から照射された白色光は、第１コリメーティングレンズ７１で集束されて平行光または平行に近い発散光になる。
【００５７】
この第１コリメーティングレンズ７１を透過した光は、カラーフィルター７０から第１ないし第３色光に分離され、分離された各波長の光は、第２コリメーティングレンズ９１によって集束される。次いで、ビーム分離器９３を経由しつつ駆動源１０５が配置される領域II部分を除外した領域I、IIIにビームが分離される。この分離されたビームは、シリンドリカルレンズ９５，９７で所定形状に整形されて、前記スパイラルレンズディスク１０１の第１及び第２有効領域Ａ，Ｂに入射される。
【００５８】
一方、前記第１及び第２スパイラルレンズディスク１０２，１０３は、前記駆動源１０５によって回転されるものであって、その回転によって前記第１及び第２有効領域Ａ，Ｂに入射された光がスクロールされる。ここで、スクロールされる光は、シリンドリカルレンズアレイ１０１ａによって集束されるものであって、各カラーによっていろいろな分岐の光路に分けられる。この分けられた光は、フライアイレンズアレイ１２０、シリンドリカルレンズ１３１及び第４リレーレンズ１３３を経由して分離された所定位置にカラー帯を形成する。この時、形成されるカラー帯の例としては、上方から下方にＢ、Ｇ及びＲの順に配置されうる。この場合、前記カラー帯のスクロール方向を見れば、第１有効領域Ａを通過した光は（Ｂ、Ｇ、Ｒ）⇒（Ｇ、Ｒ、Ｂ）⇒（Ｒ、Ｂ、Ｇ）の順にスクロールされる。一方、第２有効領域Ｂを通過した光は、（Ｂ、Ｇ、Ｒ）⇒（Ｒ、Ｂ、Ｇ）⇒（Ｇ、Ｒ、Ｂ）の順にスクロールされる。すなわち、第１有効領域Ａを通過した光と第２有効領域Ｂを通過した光とは、互いに反対方向にスクロールされる。
【００５９】
以下、添付された図面を参照しつつ本発明の望ましい実施例による画像投射装置を詳細に説明する。
【００６０】
図１０を参照すれば、本発明の一実施例による画像投射装置は、カラー照明装置と、カラー照明装置のスパイラルレンズディスク１０１を通じて入射された光から画像を生成する画像生成ユニットと、前記画像生成ユニットから生成された画像をスクリーンに拡大投射させる投射レンズユニット１７０と、を含む。
【００６１】
ここで、前記カラー照明装置は、光を生成投射する光源６０と、光源６０から入射された白色光を所定波長領域によって分離する光学ユニットと、第１及び第２コリメーティングレンズ７１，９１、シリンドリカルレンズ９５，９７，１３１、スパイラルレンズディスクユニット１００と、フライアイレンズアレイ１２０と、を含む。前記光学ユニットは、入射光を所定波長領域によって分離するカラーフィルター７０とビーム分離器９３とを含む。このカラー照明装置をなす各構成要素の構造、配置及び機能は、図３ないし図９を参照して説明された本発明の実施例によるカラー照明装置と実質的に同じであるので、その詳細な説明は省略する。
【００６２】
一方、前記光学ユニットは、第１及び第２有効領域Ａ，Ｂ各々を透過した光のスクロール方向が相等しくなるようにスクロール方向を変換すると共に、ビーム分離器９３から分離された光を統合する統合光学要素をさらに含むことが望ましい。
【００６３】
図１０ないし図１２を参照すれば、前記統合光学要素は、前記第１及び第２有効領域Ａ，Ｂ各々を透過した光のスクロール方向が相等しくなるようにスクロール方向を変換するスクロール変換プリズム１４０と、ビーム分離器９３から分離された光をシフトさせて統合するビームシフター１５０とを含む。
【００６４】
前記スクロール変換プリズム１４０は、前記スパイラルレンズディスク１０１の第１または第２有効領域Ａ，Ｂを通過した光の経路上に各々配置されてスクロール方向を変換する。このために前記スクロール変換プリズム１４０は、アミチプリズム形状を有することが望ましい。
【００６５】
図１１を参照すれば、スクロール変換プリズム１４０は、入射面１４１及び出射面１４７と、相互直角に配置されて前記入射面１４１側から出射面１４７側に各θ２だけ傾斜して配置された第１反射面１４３ａ，１４３ｂと、前記第１反射面１４３ａ，１４３ｂから反射された光を再反射させて前記出射面１４７側に向かわせる第２反射面１４５と、を含む。したがって、一方向矢印で表したようなスクロール方向を有する光が前記入射面１４１を通じて入射される場合、入射光の上下方向は変えず、単に前記第１反射面１４３ａ，１４３ｂの傾斜角θ２だけ傾斜して配置されることによって第２反射面１４５側に向かう。一方、左右方向は、前記第１反射面１４３ａ，１４３ｂで入れ替わる。すなわち、１４３ａに表した第１反射面に入射された光は、反射されて１４３ｂに表した第１反射面に向かう。そして、その面から反射されて前記第２反射面１４５に向かう。同様に、１４３ｂに表した第１反射面に入射された光は、１４３ａに表した第１反射面を経由して第２反射面１４５に向かう。したがって、図面上で矢印方向に表したように、スクロール方向が入れ替わる。
【００６６】
ここで、前記スクロール変換プリズム１４０は、ペンタプリズム形状にすることも可能である。
【００６７】
図１０を参照すれば、一実施例によるビームシフター１５０は、光軸上に傾斜して配置された直方体状の屈折光学部材１５１で構成することができる。この屈折光学部材１５１は、入射光軸に対して傾斜して配置された入射面と、この入射面に対して所定間隔に離隔されたままに平行に配置された出射面とを備えるものであって、屈折率差によって入射光を屈折透過させることによって入射光を前記スクロール変換プリズム１４０側にシフトさせる。
【００６８】
また、図１２を参照すれば、他の実施例によるビームシフター１５０は、入射光を全反射させることによって入射光をシフトさせる反射光学部材１５３で構成することができる。
【００６９】
この反射光学部材１５３は、入射光軸に垂直方向をなす入射面１５３ａ及び出射面１５３ｂと、入射光軸に対して傾斜して配置された第１及び第２反射面１５５,１５７とを備える。この時、前記入射面１５３ａと第１反射面１５５の高さΔｄは、入射光幅以上に十分に高く形成され、中空の矢印で示されたようなスクロール方向を有する光をそのスクロール方向の変換なしにシフトさせることができる。
【００７０】
このように光学ユニットを構成する場合において、前記光学ユニットと画像生成ユニット間の光路上には第４リレーレンズ１６１が配置されていることが望ましい。
【００７１】
図１３を参照すれば、前記光学ユニットは、第１有効領域または第２有効領域を通過する光の偏光方向を変換する偏光板９４と、スクロール変換プリズム１４０及び第３偏光ビームスプリッタ１４６を含んでいてもよい。
【００７２】
前記偏光板９４は、ビーム分離器９３と第１スパイラルレンズディスク１０２間の前記第１または第２有効領域Ａ，Ｂを通過する光の経路上に配置される。この偏光板９４は、前記カラーフィルター７０の第１及び第２偏光ビームスプリッタ（図６の７３、７５）及び１／２波長板７７で偏光分離及び変換されて所定偏光方向を有する光の偏光方向に変換するものであって、前記第１有効領域Ａと前記第２有効領域Ｂ各々を透過する光の偏光方向を相異ならせる。
【００７３】
前記スクロール変換プリズム１４０は、前述した統合光学要素のスクロール変換プリズムとその構成及び役割が実質的に同じものであって、第２反射面（図１１の１４５）の代わりに第３偏光ビームスプリッタ１４６を設けたことにおいて区別される。
【００７４】
前記第３偏光ビームスプリッタ１４６は、前記スクロール変換プリズム１４０の一面に配置されるものであって、入射光の偏光方向によって選択的に透過または反射させて前記第１及び第２有効領域Ａ，Ｂを透過した光を同じ経路に進ませて前記画像生成ユニットに向かわせる。すなわち、前記偏光板９４を透過して偏光方向が変換された光は、第１反射面１４３ａ，１４３ｂでそのスクロール方向が変換された後で前記第３偏光ビームスプリッタ１４６に向かい、この第３偏光ビームスプリッタ１４６から反射される。一方、偏光板９４を透過せずに入射された光は、前記第３偏光ビームスプリッタ１４６を透過して前記反射光と同じ経路に進む。
【００７５】
また、本実施例による画像投射装置は、前記スパイラルレンズディスクユニット１００によってスクロールされる第１ないし第３色光を同じ経路に沿って前記画像生成ユニットに入射させる複数の第４リレーレンズ２６１，２６３をさらに含むことが望ましい。この第４リレーレンズ２６１，２６３各々は、第１及び第２有効領域Ａ，Ｂ各々を通過した光の経路上に配置されるものであって、光路差を補償するために相異なる位置に設けられる。
【００７６】
前記画像生成ユニットは、スクロールされるカラー帯が結ばれる部分に設けられるものであって、この画像生成ユニットの画像生成領域には３等分されてカラー帯を形成する赤色、青色及び緑色光がスクロールされつつ入射される。
【００７７】
図１０を参照すれば、本発明の一実施例による画像生成ユニットは、１枚の反射型ＬＣＤ１６５と、ビームスプリッタ１６３とを含む。
【００７８】
前記反射型ＬＣＤ１６５は、入射された所定偏光の光を各画素別に選択的に偏光変換有無を決定するライトバルブの一つであって、前記スパイラルレンズディスク１０１によってスクロールされる光を各画素単位に変調させて画像を生成する。
【００７９】
前記ビームスプリッタ１６３は、前記光学ユニットと前記反射型ＬＣＤ１６５間の光路上に配置されるものであって、入射光の進行経路を変換する。すなわち、前記光学ユニット側から入射された所定偏光の光は、反射型ＬＣＤ １６５側に向かわせ、前記反射型ＬＣＤ １６５から反射された偏光変換された光は反射させて前記投射レンズユニット１７０に向かわせる。図１０では、１枚の反射型ＬＣＤ１６５を例に挙げて示したが、これに限定されず、２枚以上の反射型ＬＣＤで構成することも可能である。
【００８０】
図１３を参照すれば、本発明の他の実施例による画像生成ユニットは、前記スパイラルレンズディスク１０１を経由したスクロールされる光を変調させて画像を生成して所定方向に反射させるマイクロミラーデバイス２７０を含む。このマイクロミラーデバイス２７０は、各画素単位にマイクロミラーを駆動して入射光の反射経路を異にして画像を形成するものであって、その構成自体は広く知られているので、ここでその詳細な説明は省略する。
【００８１】
前記投射レンズユニット１７０は、前記画像生成ユニットとスクリーン１８０間に配置され、入射された画像が前記スクリーン１８０に向かうように拡大投射させる。
【産業上の利用可能性】
【００８２】
本発明は、高い光効率を有するカラー光を照明すると共に光学系を小型化させうるものであって、投射方式によってカラー画像を提供するプロジェクターとプロジェクションＴＶなどの電子製品に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】従来のカラー照明装置を採用した１パネル方式の画像投射装置の光学的配置を示す概略的な図である。
【図２】図１のスキャニングプリズムの駆動による分岐されたカラーの変動位置を示す図である。
【図３】本発明の実施例によるカラー照明装置の光学的配置を示す概略的な図である。
【図４】図３の光源及びカラーフィルターの光学的配置を示す概略的な斜視図である。
【図５】図４のカラーフィルターを示す平面図である。
【図６】図４のカラーフィルターを示す正面図である。
【図７】図３のビーム分離器の光学的配置を示す図面である。
【図８】図３のスパイラルレンズディスクを示す概略的な平面図である。
【図９】図３のスパイラルレンズディスクユニットを示す概略的な斜視図である。
【図１０】本発明の第１実施例による画像投射装置の光学的配置を示す概略的な図面である。
【図１１】図１０のスクロール変換プリズムの光学的配置を概略的に示す斜視図である。
【図１２】図１０のビームシフターの光学的配置を示す概略的な図である。
【図１３】本発明の第２実施例による画像投射装置の光学的配置を示す概略的な図である。
【図１４】図１３のスクロール変換プリズムの光学的配置を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００８４】
６０・・・光源
６１・・・ランプ
６３・・・反射鏡
７０・・・カラーフィルター
７１・・・第１コリメーティングレンズ
７３・・・第１偏光ビームスプリッタ
８０，８２，８４・・・鏡面
７９，８１，８３・・・ダイクロイックプリズム
８５，８６，８７・・・リレーレンズ
９１・・・第２コリメーティングレンズ
９３・・・ビーム分離器
９５，９７・・・シリンドリカルレンズ
１００・・・スパイラルレンズディスクユニット
１０１・・・スパイラルレンズディスク
１０２・・・第１スパイラルレンズディスク
１０３・・・第２スパイラルレンズディスク
１１１・・・ガラスロッド
１２０・・・フライアイレンズアレイ
１２１・・・第１フライアイレンズアレイ
１２３・・・第２フライアイレンズアレイ
１３１・・・シリンドリカルレンズ
１４０・・・スクロール変換プリズム
１５０・・・ビームシフター
１５１・・・屈折光学部材
１６１・・・第４リレーレンズ
１６３・・・ビームスプリッタ
１６５・・・反射型液晶表示素子
１７０・・・投射レンズユニット
１８０・・・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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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