(57)【要約】【課題】小型で安価な投射型表示装置を提供できるようにする。【解決手段】光源１１と、光源１１からの光を変調する光変調手段１７と、光変調手段１７によって変調された光を投射する投射手段１８とを備えた投射型表示装置１０であって、光源１１が異なる色の色光Ｒ、Ｇ、Ｂを射出可能な複数の光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂであり、光変調手段１７が、異なる色光Ｒ、Ｇ、Ｂを変調する画素が配列され、各色光Ｒ、Ｇ、Ｂに対応した画素ごとに駆動されるライトバルブからなり、複数の光源１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから入射される各色光Ｒ、Ｇ、Ｂの入射角度が異なる構成とされ、これら入射角度の異なる各色光Ｒ、Ｇ、Ｂをに分離して、各色光Ｒ、Ｇ、Ｂに対応するライトバルブ上の各画素に対して集光する色光分離手段１６が備えられたことを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置であって、
前記光源が異なる色の色光を射出可能な複数の光源であり、
前記光変調手段が、異なる色光をそれぞれ変調する複数の画素が配列され、各色光に対応した画素ごとに駆動されるライトバルブからなり、
前記複数の光源から入射される各色光の入射角度が異なる構成とされ、これら入射角度の異なる各色光を各色光ごとに分離して、各色光に対応する前記ライトバルブ上の各画素に対して集光する色光分離手段が備えられたことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記光源から前記色光分離手段へ入射される色光の入射角度を各色光ごとに異ならせる入射角変更手段が備えられたことを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
【請求項３】
前記光源が異なる色の色光をそれぞれ射出可能な複数の発光ダイオードであり、
該発光ダイオードから射出された色光を平行光に変換する平行光化手段が備えられたことを特徴とする請求項１または２に記載の投射型表示装置。
【請求項４】
前記入射角変更手段が、前記平行光化手段により平行光化された光が入射される１つのコンデンサレンズからなることを特徴とする請求項３記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記色光分離手段が、前記光変調手段の異なる色光に対応する一組の画素に対して１つずつ配列されているマイクロレンズからなることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の投射型表示装置。
【請求項６】
該光源から入射される各色光の輝度分布を均一化して射出する均一照明手段が備えられたことを特徴とする請求項１から５に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記均一照明手段が、透明な棒状の導光体もしくは内面が反射面とされた管状の導光体からなるロッドインテグレータであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記ロッドインテグレータが、入射側から射出側に向けて広がる形状になっていることを特徴とする請求項７記載の投射型表示装置。
【請求項９】
前記光源から入射される光の偏光状態を一方向にそろえる偏光変換手段が備えられたことを特徴とする１から８のいずれかに記載の投射型表示装置。
【請求項１０】
前記偏光変換手段が、偏光ビームスプリッタアレイからなることを特徴とする請求項９記載の投射型表示装置。
【請求項１１】
前記偏光変換手段が、互いに直交する直線偏光のうち一方を透過し、他方を反射する反射型偏光子からなり、
該反射型偏光子に反射された偏光を再び該反射型偏光子へ反射する反射手段が備えられたことを特徴とする請求項９記載の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型表示装置に関し、特に小型の投射型液晶表示装置の構成にに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ライトバルブ等の光変調装置を用いて映像光を合成し、合成された映像光を投射レンズ等からなる投射光学系を通じてスクリーンに拡大投射する投射型表示装置が従来から知られている。
図８は、投射型表示装置の一例を示す概略構成図である。図中符号１１０は光源、１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂはダイクロイックミラー（色分離光学系）、１３０はマイクロレンズアレイ、１４０は液晶ライトバルブ（光変調手段）、１５０は投射レンズを示している。
光源１１０はメタルハライドランプ１１１と、ランプの光を反射する球面鏡１１２と、ランプの光を平行光にするコンデンサーレンズ１１３とからなる。赤色光・緑色光・青色光反射用のダイクロイックミラー１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂは、赤（以後、Ｒと表記）・緑（以後、Ｇと表記）・青（以後、Ｂと表記）の各波長帯の光を選択的に反射して、光源１１０の光を３色の色光に分離する。各ダイクロイックミラー１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂは数度ずつ角度を異ならせて配置されているので、分離された色光は、３方向からマイクロレンズアレイ１３０に入射する。
【０００３】
マイクロレンズアレイ１３０に入射した色光は、液晶ライトバルブ１４０の各色光に対応した画素に分離されて変調される。
液晶ライトバルブ１４０によって変調された３つの色光は、投射光学系である投射レンズ１５０により投射スクリーン１６０上に投射され、拡大された画像が表示される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２６２２１８５号公報  （第３頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の投射型表示装置においては、光源から射出された光をダイクロイックミラーを用いて３つの色光に分離し、各色光を液晶ライトバルブの各色光に対応した画素に分離して変調した後、投射レンズでスクリーン上に投射する構成を採用していた。そのため、光学照明系が大型になると共に、多数の光学部品が必要であるため、根本的に装置の小型化を図るのが困難であり、安価にならないという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、小型で安価な投射型表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の投射型表示装置は、光源と、該光源からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置であって、前記光源が異なる色の色光を射出可能な複数の光源であり、前記光変調手段が、異なる色光をそれぞれ変調する複数の画素が配列され、各色光に対応した画素ごとに駆動されるライトバルブからなり、前記複数の光源から入射される各色光の入射角度が異なる構成とされ、これら入射角度の異なる各色光を各色光ごとに分離して、各色光に対応する前記ライトバルブ上の各画素に対して集光する色光分離手段が備えられたことを特徴とする。
【０００８】
すなわち、本発明の投射型表示装置は、異なる色の各色光が光源から射出された後、各色光ごとに異なる角度で色光分離手段に入射し、色光分離手段により各色光ごとに対応する画素へ分離されて、光変調手段をなすライトバルブが各色光に対応する画素ごとに駆動されて投射される画像を合成している。したがって、白色光からＲ、Ｇ、Ｂの色光を分離する３枚のダイクロイックミラーを用いる従来の単板式の投射型表示装置と異なり、色分離光学系が不要となり照明光学系を小型化できる。そのため、部品点数を大きく削減できるとともに装置構成を簡単にでき、コスト低減を図ることができる。
【０００９】
上記本発明の投射型表示装置においては、光源から色光分離手段へ入射される色光の入射角度を各色光ごとに異ならせる入射角変更手段が備えられていることが望ましい。
入射角変更手段が備えられていることにより、光源を、各色光ごとに異なる入射角度を持たせられないような狭い空間に配置しても、例えば平面状に配置しても、各色光を色光分離手段へ異なる入射角度で入射させることができるため、平面状に配置して小型化することができる。
【００１０】
上記光源の具体的な形態としては、異なる色の色光をそれぞれ射出可能な複数の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤと略記する）を用いることができる。また、発光ダイオードから射出される各色光の指向性は、本発明の投射型表示装置に適応するのに十分ではないので、該発光ダイオードから射出された色光を平行光に変換する平行光化手段が備えられていることが望ましい。
現在、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光について高出力のＬＥＤが提供されており、この種のＬＥＤと平行光化手段とをアレイ状に平面的に配列することによって、薄型で小型な本発明の投射型表示装置に好適な光源を得ることができる。
【００１１】
上記入射角変更手段の具体的な形態としては、平行光化手段により平行光化された光が入射される１つのコンデンサレンズからなることが望ましい。
１つのコンデンサレンズであれば、光が入射する位置により屈折して曲がる角度が変わるため、各色光ごとに入射位置を変えれば、射出される角度も各色光ごとに変えることができる。また、コンデンサレンズは安価で設置スペースも取らない部品であるので、小型化、コスト削減に有利である。
【００１２】
上記色光分離手段の具体的な形態としては、光変調手段のＲ、Ｇ、Ｂの各色光に対応する一組の画素に対してマイクロレンズが１つずつ配列されたものを用いることができる。
マイクロレンズを配列したものであればその厚さを薄く抑え、かつ色光の分離が可能な本発明の投射型表示装置に好適な色光分離手段を得ることができる。
【００１３】
上記本発明の投射型表示装置においては、均一照明手段を備えることが望ましい。
均一照明手段が備えられることにより、光変調手段に入射される光束の輝度分布が均一化され、光変調手段により変調され投射される光束の輝度分布が均一化される。つまり光束のムラがなくなるため、一番暗い部分を基準に投射される光束の輝度を規定する必要がなくなり、光源は必要最低限の輝度で光束を射出すればよく、光源の小型化、低価格化を図りやすくなる。
【００１４】
上記均一照明手段としては、透明な棒状の導光体もしくは内面が反射面とされた管状の導光体からなるロッドインテグレータを用いることが望ましい。
投射型表示装置に用いる均一照明手段としてはフライアイインテグレータも良く知られているが、フライアイインテグレータの場合、２つのフライアイレンズ間、もしくはフライアイインテグレータとライトバルブの間に空間が必要であり、これが装置の小型化の障害となる。それに比べて、ロッドインテグレータの場合、フライアイインテグレータと照度均一化の原理が異なり、入射光がロッドレンズ内で内面反射を繰り返すことにより射出面で既に照度が均一化された光が得られる。よって、フライアイインテグレータのような空間が必要なく、光源や後段のライトバルブ等に密着させることもでき、小型化に有利となる。
【００１５】
上記ロッドレンズとしては、入射側から射出側に向けて広がる形状になっていてもよい。
ロッドレンズの形状が、入射側から射出側に向けて断面が広くなるテーパ形状であるため、入射側からある角度で入射した光束がロッドレンズの外周面で一回反射すると、入射時の角度よりも小さな角度で反射されることになる。つまり、ロッドレンズから射出される時には、入射したときの角度より小さな角度で射出されることになる。すると、色光がロッドレンズからライトバルブに入射される時にライトバルブの外側に漏れる色光が減少し、ライトバルブに入射される各色光の輝度を高めることができる。その結果、光源から射出される各色光の利用効率を高めることができ、射出できる光の強度が低い小型の光源でも使用することができる。
【００１６】
また、上記光源から入射される光の偏光状態を一方向にそろえる偏光変換手段を備えることが望ましい。偏光変換手段の挿入位置は、均一照明手段よりも光源側に配置しても良いし、均一照明手段よりも液晶ライトバルブ側に配置しても良い。
偏光変換手段を備えることにより、光源からの射出光をライトバルブで表示に寄与する一偏光方向の偏光にそろえることができるので、光の利用効率を高めることができ、光の強度が低い小型の光源でも使用することができる。
【００１７】
その場合、偏光変換手段としては、偏光ビームスプリッタ（Ｐｏｌａｒｉｚｅｄ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ、以下、ＰＢＳと略記する）を用いることが望ましい。
ＰＢＳはもともと平板状の形状を有しているため、本発明の投射型表示装置に好適である。また、このＰＢＳを光源（例えばＬＥＤアレイ）、均一照明手段（例えば、ロッドインテグレータ）、液晶ライトバルブ等に密着させて使用することもできる。
【００１８】
また、偏光変換手段としては、互いに直交する直線偏光のうち一方を透過し、他方を反射する反射型偏光子を用いることができ、反射手段を同時に用いることが望ましい。反射型偏光子の挿入位置は均一照明手段と液晶ライトバルブとの間が望ましく、反射手段の配置位置は均一照明手段の入射端面が望ましい。
反射型偏光子が備えられていることにより、光源からの射出光のうちライトバルブで表示に寄与する一方の偏光のみを透過させることができる。かつ反射手段が備えられていることにより、他方の偏光の一部を一方の偏光に変換させて表示に寄与させることができるので光の利用効率を高めることができ、光の強度が低い小型の光源でも使用することができる。
【００１９】
つまり、反射型偏光子により反射された他方の偏光は、反射型偏光子と反射手段が配置された均一照明手段との間で反射を繰り返す。他方の偏光はこの反射の際に、偏光方向が回転して一部が一方の偏光に変換されて反射型偏光子を透過して表示に寄与することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態について図１から図５を参照して説明する。
図１は投射型表示装置１０を上面から見た全体構成を示す概略図であって、図２は同じく投射型表示装置１０を側面から見た全体構成を示す概略図である。
図１および図２において、符号１１はＬＥＤアレイ（光源）、１２は第一のコンデンサレンズ（平行光化手段）、１３はＰＢＳ（偏光変換手段）、１４は第二のコンデンサレンズ（入射角変更手段）、１５はロッドインテグレータ（均一照明手段）、１６はマイクロレンズアレイ（色光分離手段）、１７は液晶ライトバルブ（光変調手段）、１８は投射レンズ（投射手段）である。
【００２１】
本実施の形態の投射型表示装置１０は、図１に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光を射出可能な複数のＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂが配列されたＬＥＤアレイ１１と、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから射出される各色光を平行光にするためのマイクロコンデンサレンズ１９、１９、１９が配列された第一のコンデンサレンズ１２と、第一のコンデンサレンズ１２から入射される色光の偏光を行うＰＢＳ１３と、ＰＢＳ１３から入射される色光の射出角を変更する第二のコンデンサレンズ１４と、第二のコンデンサレンズ１４から入射される色光の照度を均一化するためのロッドインテグレータ１５と、ロッドインテグレータ１５から入射される各色光を分離して集光するマイクロレンズ２０が配列されたマイクロレンズアレイ１６と、マイクロレンズアレイ１６で分離され集光された各色光を変調して画像を合成する液晶ライトバルブ１７と、液晶ライトバルブ１７によって合成された画像をスクリーンＳに拡大投射する投射レンズ１８とから概略構成されている。
【００２２】
ＬＥＤアレイ１１を構成するＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの横方向の配列は、図１に示すように、例えば色光の射出方向に対して右から左へＬＥＤ１１ｂ、ＬＥＤ１１ｇ、ＬＥＤ１１ｒの順に配置されている。また縦方向については、図２に示すように、ＬＥＤアレイ１１が投射型表示装置１０のシステム光軸Ｃよりも上方に配置されている。
第一のコンデンサレンズ１２は、マイクロコンデンサレンズ１９、１９、１９がＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂと対向するように横方向に配列され、かつシステム光軸Ｃよりも上方に配列されて構成されている。
【００２３】
ＰＢＳ１３は、図２および図３に示すように配置され、色光投射方向の略垂直面に対して上辺が色光投射方向へ略４５°傾斜している偏光分離膜１３ａと、システム光軸Ｃよりも下方に配置され色光投射方向の略垂直面に対して下辺が色光投射方向へ略４５°傾斜している反射ミラー１３ｂと、システム光軸Ｃよりも下方に配置されている１／２波長板（位相差板）１３ｃとから構成されている。また横方向については、図１に示すようにＬＥＤアレイ１１および第一のコンデンサレンズ１２と少なくとも同じ長さだけ設けられている。
【００２４】
第二のコンデンサレンズ１４は、図１および図２に示すように、その中心軸がシステム光軸Ｃに一致するように配置された一枚の球面レンズから構成されている。
ロッドインテグレータ１５としては、透明な棒状の導光体（例えば、ガラス棒）、もしくは内面が反射面とされた管状の導光体（例えば、複数の反射ミラーを内側に向けて管状に配置した万華鏡）などが用いられる。本実施の形態の場合、ロッドインテグレータの形状としては、入射側から射出側に向けて断面が同一寸法の導光体が用いられている。
【００２５】
マイクロレンズアレイ１６は、図４に示すように、例えば略四角形で縦および横の曲率が同じ一枚のマイクロレンズ２０が、後述するＲ、Ｇ、Ｂの各色光に対応した一組の画素２３ｒ、２３ｇ、２３ｂに対応するように配列されて構成されている。
液晶ライトバルブ１７には、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。液晶セルには、図４および図５に示すように、縦長のストライプ状画素がマトリクスス状に配列され、例えば色光の射出方向に対して右から左へＲに対応した画素２３ｒ、Ｇに対応した画素２３ｇ、Ｂに対応した画素２３ｂの順に配列されている。
液晶ライトバルブ１７およびマイクロレンズアレイ１６の外面には、図１に示すように、入射側偏光板２４、射出側偏光板２５がその透過軸が互いに直交するように配置されて設けられている。
【００２６】
次に、上記の構成からなる投射型表示装置１０における作用について説明する。
ＬＥＤアレイ１１から射出されたＲ、Ｇ、Ｂの各色光は、図３に示すように、第一のコンデンサレンズ１２に入射され平行光となってＰＢＳ１３に射出される。
ＰＢＳ１３に入射された各色光は、各色光に含まれるｐ偏光Ｌｐ、ｓ偏光Ｌｓ（直線偏光）のうちの一方（例えば、ｐ偏光Ｌｐ）がそのまま直進してＰＢＳ１３を透過する。残る他方（例えば、ｓ偏光Ｌｓ）は偏光分離膜１３ａに反射されてシステム光軸Ｃよりも下方に配置されている反射ミラー１３ｂに向かい、反射ミラー１３ｂにより液晶ライトバルブ１７の方向へ反射されて、１／２波長板１３ｃによりｐ偏光Ｌｐに変換されて透過する。つまり、ＰＢＳ１３を透過することによりｐ偏光Ｌｐにそろえられ、かつシステム光軸Ｃの上方のみに入射された各色光がシステム光軸Ｃの上下にわたり射出される。
【００２７】
ＰＢＳ１３から射出された各色光は、図１に示すように、第二のコンデンサレンズ１４を通過する位置により異なる角度で屈折して、システム光軸Ｃに対して各色光ごとに異なる角度でロッドインテグレータ１５へ射出される。
図１に従って説明すると、システム光軸Ｃ上に配置されたＬＥＤ１１ｇからの色光Ｇの光軸は、システム光軸Ｃに沿ってマイクロコンデンサレンズ１９およびＰＢＳ１３を通過して、第二のコンデンサレンズ１４に入射する。第二のコンデンサレンズ１４の中心軸はシステム光軸Ｃと一致しているので、色光Ｇの光軸は屈折により曲がることなく直進する。また、ＬＥＤ１１ｂからの色光Ｂの光軸は、マイクロコンデンサレンズ１９およびＰＢＳ１３を直進して通過して、第二のコンデンサレンズ１４に入射する。色光Ｂの光軸は、第二のコンデンサレンズ１４の中心軸から離れた所に入射するので、透過する際に屈折してシステム光軸Ｃ方向に曲がる。ＬＥＤ１１ｒからの色光Ｒの光軸も同様に、第二のコンデンサレンズ１４を透過する際に屈折してシステム光軸Ｃ方向に曲がる。
【００２８】
第二のコンデンサレンズ１４から射出された各色光がロッドインテグレータ１５の入射端面に到達した時点では、ＬＥＤから射出された光束の中心部に相当する部分の輝度が高く、周縁部に相当する部分の輝度が低い照度分布を有している。
各色光がロッドインテグレータ１５内に入射されると、各色光はロッドインテグレータ１５内で内面反射を繰り返し、射出端面から射出される時点では照度が均一化される。また、内面反射する際には、システム光軸Ｃと平行なロッドインテグレータ１５の外周面に入射する角度と同じ角度で反射するので、各色光は、ロッドインテグレータ１５の入射端面に入射した時と同じ角度で射出される。
【００２９】
ロッドインテグレータ１５から射出された各色光は、入射側偏光板２４を透過してマイクロレンズ１６に入射される。
マイクロレンズ１６に入射される各色光は、図５に示すように、各々異なる角度でマイクロレンズ１６に入射されるので、各々異なる位置に分離集光される。その各色光の集光位置には、液晶ライトバルブ１７の画素２３ｒ、２３ｇ、２３ｂが配置されているので、例えば画素電極がオフ状態では液晶ライトバルブ１７に入射されたｐ偏光がｓ偏光に変換（変調）されて射出側偏光板２５を透過して射出される一方、画素電極がオン状態では色光は遮断される。
【００３０】
液晶ライトバルブ１７において、各色光を選択変調して透過させることにより画像が合成され、液晶ライトバルブ１７から射出された光は、図１に示すように、投射レンズ１８に入射されて投射スクリーンＳに向けて射出される。
【００３１】
上記の構成によれば、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂからＲ、Ｇ、Ｂの異なる色光を射出して、各色光を異なる角度でマイクロレンズアレイ１６に入射させているので、従来の投射型表示装置のように色分離光学系を必要としない。そのため、部品点数を削減できるとともに装置構成を簡単にでき、小型化とコスト低減とを図ることができる。
また、第二のコンデンサレンズ１４を用いて、ＬＥＤアレイ１１から射出した色光を異なる角度でマイクロレンズアレイ１６に入射させているので、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂを、異なる角度でマイクロレンズアレイ１６に各色光を入射させられないような狭い空間に配置することができ、小型化を図ることができる。
また、光源であるＬＥＤアレイ１１や、平行光化手段である第一のコンデンサレンズ１２や、偏光手段であるＰＢＳ１３が平板状の形状であり、均一照明手段であるロッドインテグレータ１５が狭い空間でも使用できるため、装置全体として従来のものに比べて小型化を図ることが可能となる。
【００３２】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施の形態について図６を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態では、ロッドインテグレータ１５の断面が入射側から射出側に向けて同一寸法のものを用いたのに対して、本実施の形態においては断面が入射側から射出側に向けて広くなるロッドインテグレータを用いた点が異なっている。よって、本実施の形態においては、図６を用いてロッドインテグレータ周辺のみを説明し、光源等の説明を省略する。
【００３３】
本実施の形態の投射型表示装置において、ロッドインテグレータ（均一照明手段）５１としては、第１の実施の形態と同じく、透明な棒状の導光体もしくは内面が反射面とされた管状の導光体などが用いられる。ロッドインテグレータ５１の形状としては、図６に示すように、入射端面５２から射出端面５３に向けて断面が広くなり、入射端面５２と射出端面５３との間の外周に反射面５４が配置されている導光体が用いられている。
【００３４】
上記の構成からなる投射型表示装置の作用について説明する。
各色光が入射端面５２からロッドインテグレータ５１内に入射されると、図６に示すように、各色光はロッドインテグレータ５１の反射面５２に対して、入射した角度と同じ角度で反射する。反射面５２は入射側から射出側に向けてシステム光軸Ｃに対して離れるように傾斜して配置されているので、反射面５２に反射された色光は、システム光軸Ｃに対して入射時の角度よりも小さな角度で反射される。そのため、各色光は射出端面５３から射出される時には、入射したときの角度より小さな角度で射出される。射出端面５３から射出された各色光は、システム光軸Ｃに対する角度が小さくなっているので、入射側偏向板２４とマイクロレンズアレイ１６を透過して液晶ライトバルブ１７に入射する時に液晶ライトバルブ１７よりも外側に漏れる光が少なくなる。
【００３５】
上記の構成によれば、ロッドインテグレータ５１の形状が、入射端面５２から射出端面５３に向けて断面が広くなっているので、射出端面５３から射出される各色光のシステム光軸Ｃに対する角度が小さくなり、液晶ライトバルブ１７よりも外側に漏れる光を少なくすることができる。そのため、液晶ライトバルブ１７に入射される各色光の輝度を高めることができ、ＬＥＤ１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから射出される各色光の利用効率を高めることができるので、射出できる光の強度が低い小型のＬＥＤでも使用することができる。
【００３６】
なお、ロッドインテグレータ５１を用いると、射出端面５３から射出される各色光のシステム光軸Ｃに対する角度を小さくすることができるが、これは、上述した各色光を各色光に対応した画素に分離集光させるのに支障をきたすものではない。例えば、各色光ごとに異なる角度をつける第二のコンデンサレンズを調節することで、各色光につける角度を任意に設定することができるので、射出端面５３から射出される各色光の角度を調節することができ、各色光に対応した画素に分離集光させることができる。
【００３７】
〔第３の実施の形態〕
以下、本発明の第３の実施の形態を、図７を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１、第２の実施の形態と同様であり、偏光手段およびロッドインテグレータの構成が異なる。より具体的には、偏光手段としてＰＢＳ１３の代わりに反射型偏光子を用い、ロッドインテグレータ１５に反射ミラーが設けられている。よって本実施の形態では図７を用いて偏光手段およびロッドインテグレータの構成のみを説明して、その他の構成については説明を省略する。
【００３８】
本実施の形態の投射型表示装置において、偏光変換手段としては互いに直交する直線偏光のうち一方（例えば、ｐ偏光）を透過して他方（例えば、ｓ偏光）を反射する反射型偏光子（偏光変換手段）８１が用いられ、図７に示すように、ロッドインテグレータ１５と液晶ライトバルブ１７との間に配置されている。また、ロッドインテグレータ１５の入射端面には、反射ミラー（反射手段）８２が反射面をロッドインテグレータ１５の内方を向くように配置されている。反射ミラー８２には、略中央部に第二のコンデンサレンズ１４からロッドインテグレータ１５に色光が入射できるように開口部８３が設けられている。
【００３９】
上記の構成からなる投射型表示装置の作用について説明する。
ロッドインテグレータ１５から射出された各色光は、図７に示すように、反射型偏光子８１に入射し、ｐ偏光は透過される。ｓ偏光は反射され、ロッドインテグレータ１５内を逆方向（入射端面側）に伝搬される。
反射型偏光子８１で反射されたｓ偏光は、その後ロッドインテグレータ１５の入射端面に到達するが、開口部８３以外の領域に反射ミラー８２が配置されているため、この反射ミラー８２に反射され、再度ロッドインテグレータ１５の射出側へと伝搬される。ｓ偏光は、これらロッドインテグレータ１５の内面、反射型偏光子８１、反射ミラー８２で反射される時に偏光方向が回転してその一部がｐ偏光に変換される。この変換されたｐ偏光は反射型偏光子８１を透過する。
【００４０】
上記の構成によれば、光源からの射出光のうちライトバルブで表示に寄与するｐ偏光のみを透過させることができるとともに、ｓ偏光の一部をｐ偏光に変換させて表示に寄与させることができるので光の利用効率を高めることができ、光の強度が低い小型の光源でも使用することができる。
また、反射型偏光子８１は、ＰＢＳ１３よりも構成が単純であるため、一般的にその価格が安くなり、投射型表示装置を安価にすることができる。
【００４１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、平行光化手段に第一のコンデンサレンズ１２を用いるものに適応して説明したが、この第一のコンデンサレンズ１２を用いるものに限られることなく、ＬＥＤのキャップ部の形状をレンズ形状にすることにより射出される色光を平行光にするものなど、その他各種の方法に適応することができるものである。
【００４２】
また、上記の実施の形態においては、複数の光源を直線状に配置したものに適応して説明したが、この光源を直線状に配置したものに限られることなく、さらに多くの光源を平面状に配置して面光源としたものに適応することができるものである。
【００４３】
さらに、上記の実施の形態においては、複数の光源を直線状に配置したものに適応して説明したが、複数の光源を直線状に配置したものに限られることなく、複数の光源を曲線状に配置したものや、曲面状に配置したものに適応することができるものである。
この場合、第二のコンデンサレンズ１４のような入射角偏光手段が備えられていなくても、各色光を異なる入射角で液晶ライトバルブ１７に入射させることができる。そのため、第二のコンデンサレンズ１４が不要となり、部品点数を減らすことができ、コスト低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施形態の投射型表示装置を示す上面図である。
【図２】本発明の第一の実施形態の投射型表示装置を示す側面図である。
【図３】本発明の第一の実施形態の偏光手段を示す側面図である。
【図４】本発明の第一の実施形態の色光分離手段および光変調手段を示す斜視分解面図である。
【図５】本発明の第一の実施形態の色光分離手段を示す上視断面図である。
【図６】本発明の第二の実施形態の均一照明手段を示す上視断面図である。
【図７】本発明の第三の実施形態の偏光手段および均一照明手段を示す上視断面図である。
【図８】従来の投射型表示装置の一例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１０  投射型表示装置  １１  ＬＥＤアレイ（光源）  １２  第一のコンデンサレンズ（平行光化手段）  １３  ＰＢＳ（偏光変換手段）  １４  第二のコンデンサレンズ（入射角変更手段）  １５  ロッドインテグレータ（均一照明手段）  １６  マイクロレンズアレイ（色光分離手段）  １７  液晶ライトバルブ（光変調手段）  １８  投射レンズ（投射手段）  ２３ｒ、２３ｇ、２３ｂ  画素５１  ロッドインテグレータ（均一照明手段）  ８１  反射型偏光子（偏光変換手段）  ８２  反射ミラー（反射手段）
【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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