(57)【要約】【課題】  均一な照明光によって液晶パネルを照明でき、しかも、照明に際して照明光のロスがないプロジェクタを提供すること。【解決手段】  各色用のロッドインテグレータ２１ｃ〜２５ｃの形状すなわちその射出ポートＯＰの形状をそれぞれの有効画素領域の形状と略同一とするとともに、各色用のロッドインテグレータ２１ｃ〜２５ｃの射出ポートＯＰのサイズをそれぞれに対向する液晶ライトバルブ３１〜３５の有効画素領域３１ｆのサイズよりもわずかに大きくする。この結果、ロッドインテグレータ２１ｃ〜２５ｃの射出ポートＯＰから射出される均一な照明光をロス無く均一性を損なうことなく各色の液晶ライトバルブ３１〜３５の有効画素領域３１ｆに入射させることができる。つまり、液晶ライトバルブ３１〜３５を十分な輝度及び均一性を有する照明光によってロス無く照明することができ、高輝度の画像を投射することができる。【選択図】  図１
2005148707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光源光を集光して所定位置に入射させる光源光学系と、
前記所定位置に配置される入射端を有するとともに、当該入射端に入射した光源光を均一化して照明光として射出端から射出するロッドインテグレータと、
前記ロッドインテグレータの射出端と略同一形状及び略同一サイズの有効画素領域を有するとともに、当該有効画素領域を前記射出端に対向して配置した光透過型の光変調装置と、
を備えるプロジェクタ。
【請求項２】
前記光源光学系は、複数の光源からの光源光を集光して前記入射端にそれぞれ入射させることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記複数の光源は、複数の固体光源を配列したものであることを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記複数の固体光源は、それぞれ発光ダイオードであることを特徴とする請求項３記載のプロジェクタ。
【請求項５】
前記光源光学系は、前記複数の光源の配列に対応して配列されたレンズ要素を有するレンズアレイを含むことを特徴とする請求項２記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記ロッドインテグレータの前記射出端は、矩形であることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記ロッドインテグレータは、前記光源光学系からの光射出特性に応じた長さに設定されていることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記ロッドインテグレータは、光源光の光路を変換する光路変換部材を有することを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記光変調装置で変調された像光を投射する投射光学系をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項１０】
前記光変調装置を画像信号に応じて動作させる素子駆動装置と、
前記素子駆動装置の動作を制御する制御装置と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項１１】
前記光変調装置を経て射出される像光を反射する反射ミラーと、
反射された前記像光が投影されるスクリーン部材と
をさらに備える背面投射型の請求項１記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
各色の光源からの各色の光源光をそれぞれ集光して各色ごとに設けた所定位置に入射させる各色の光源光学系と、
前記各色ごとの所定位置にそれぞれ配置される各色の入射端を有するとともに、当該各色の入射端に入射した各色の光源光をそれぞれ個別に均一化して照明光として射出端から個別にそれぞれ射出する各色のロッドインテグレータと、
前記各色のロッドインテグレータの射出端と略同一形状及び略同一サイズの有効画素領域をそれぞれ有するとともに、当該有効画素領域を各色の前記射出端に対向してそれぞれ配置した各色の光透過型の光変調装置と、
前記各色の光変調装置でそれぞれ変調された各色の像光を合成して射出する光合成光学系と、
前記光合成光学系を経て合成された像光を投射する投射光学系と、
を備えるプロジェクタ。
【請求項１３】
前記各色の光源は、それぞれ複数の発光部材を有し、前記各色の光源光学系は、前記複数の発光部材からの光源光をそれぞれ集光して前記入射端に入射させることを特徴とする請求項１２記載のプロジェクタ。
【請求項１４】
前記各色の光源のうち少なくとも１色の光源は、他の色の光源と異なる個数の発光部材を有することを特徴とする請求項１３記載のプロジェクタ。
【請求項１５】
前記各色の光源光学系は、それぞれレンズアレイを含むことを特徴とする請求項１４記載のプロジェクタ。
【請求項１６】
前記レンズアレイは、前記複数の発光部材の個数及び配置に応じて配列されたレンズ要素を含むことを特徴とする請求項１５記載のプロジェクタ。
【請求項１７】
前記各色のロッドインテグレータのうち少なくとも１つは、他のロッドインテグレータと異なる長さを有することを特徴とする請求項１２記載のプロジェクタ。
【請求項１８】
前記個別の長さは、前記各色の光源光学系からの各色の光射出特性に応じて設定されていることを特徴とする請求項１７記載のプロジェクタ。
【請求項１９】
前記各色のロッドインテグレータは、各色の光射出特性と、各色の光源間における輝度バランスとに応じて設定された固有の長さを有することを特徴とする請求項１８記載のプロジェクタ。
【請求項２０】
前記各色のロッドインテグレータのうち少なくとも１つは、他のロッドインテグレータと異なる形状を有することを特徴とする請求項１２記載のプロジェクタ。
【請求項２１】
前記各色のロッドインテグレータのうち少なくとも１つは、各色の光源光の光路を変換する光路変換部材を有することを特徴とする請求項１２記載のプロジェクタ。
【請求項２２】
前記投射光学系を経て射出される像光を反射する反射ミラーと、
反射された前記像光が投影されるスクリーン部材と
をさらに備える背面投射型の請求項１２記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ライトバルブその他の光変調装置を用いて画像を投射するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のプロジェクタとして、光源からの白色光を凹面鏡で集光してロッドインテグレータの一端に入射させ、このロッドインテグレータの他端からの射出光をレンズを介して３枚１組のダイクロイックミラーに入射させ、単一の液晶パネルを３つの異なる入射角で照明するものが存在する（特許文献１等参照）。
【０００３】
また、別のプロジェクタとして、角棒状の導光体の一端側に対向して光源アレイを配置するとともにこの導光体の他端側に対向して液晶パネルを配置し、光源アレイからの光源光を導光体の一端に直接入射させ、導光体の他端からの照明光を液晶パネルに直接入射させるものが存在する（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−３２３６７０号公報
【特許文献２】特開２０００−１１２０３１号公報の図６，７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前者のプロジェクタでは、ロッドインテグレータからの射出光をレンズを介して液晶パネルに入射させるので、一旦均一化した照明光が、レンズの結像精度等に起因して再度不均一化されてしまう。また、ロッドインテグレータからの射出光が一部液晶パネル外にも漏れ出すので、照明光の無駄が生じる。
【０００５】
また、後者のプロジェクタでは、光源アレイからの光源光を導光体の一端に直接入射させるので、光源アレイのサイズが導光体の断面サイズを超える場合、光源光の無駄が生じる。つまり、単位光源のサイズが大きな場合、光源アレイに組み込むことが困難になるので、光源のサイズの任意性が低くなって、十分な光量を確保することができなくなる。
【０００６】
そこで、本発明は、均一な照明光によって液晶パネルを照明でき、しかも、照明に際して照明光のロスがないプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、様々なサイズの光源からの照明光によって液晶パネルを十分な光量で照明することができるプロジェクタ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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る第１のプロジェクタは、（ａ）光源からの光源光を集光して所定位置に入射させる光源光学系と、（ｂ）所定位置に配置される入射端を有するとともに、当該入射端に入射した光源光を均一化して照明光として射出端から射出するロッドインテグレータと、（ｃ）ロッドインテグレータの射出端と略同一形状及び略同一サイズの有効画素領域を有するとともに、当該有効画素領域を射出端に対向して配置した光透過型の光変調装置とを備える。なお、この場合の「ロッドインテグレータ」は、中実のロッドに限らず、中空のロッドからなるインテグレータを含むものとする。また、「略同一形状及び略同一サイズ」とは、ロッドインテグレータの射出端と光変調装置の有効画素領域とが形状的にほぼ一致した状態を意味するが、光変調装置の有効画素領域をすべて照明するためには、上記射出端の形状が有効画素領域の形状とほぼ合同で射出端のサイズが有効画素領域のサイズよりもわずかに大きいことが望ましい。
【０００９】
上記プロジェクタでは、光源光学系によって光源からの光源光を集光してロッドインテグレータの入射端に対応する所定位置に入射させるので、光源のサイズや個数等に関係なく十分な輝度の光源光をロス無くロッドインテグレータの入射端に入射させてロッドインテグレータ内を伝搬させることができる。また、上記プロジェクタでは、光透過型の光変調装置の有効画素領域が、ロッドインテグレータの射出端と略同一形状及び略同一サイズになっており、射出端に対向して配置されているので、ロッドインテグレータの射出端からの均一な照明光をロス無く均一性を損なうことなく光変調装置の有効画素領域に入射させることができる。よって、光変調装置を十分な輝度及び均一性を有する照明光によってロス無く照明することができ、高輝度の画像を投射することができる。
【００１０】
また、本発明の具体的態様では、光源光学系が、複数の光源からの光源光を集光して入射端にそれぞれ入射させる。この場合、複数の光源からの光源光をロス無くロッドインテグレータに導入することになり、より高輝度の画像を投射することができる。
【００１１】
また、本発明の別の具体的態様では、複数の光源が複数の固体光源を配列したものであり、また、光源光学系が複数の光源の配列に対応して配列されたレンズ要素を有するレンズアレイを含む。この場合、固体光源の集積によって光源の小型化及び効率化を図ることができるだけでなく、光源の制御性や取扱性を高めることができる。固体光源としては、例えば、発光ダイオードを用いることができる。
【００１２】
また、本発明のさらに別の具体的態様では、ロッドインテグレータの射出端が矩形である。この場合、矩形の有効画素領域を均一かつ効率的に照明することができる。
【００１３】
さらに、ロッドインテグレータが、光源光学系からの光射出特性に応じた長さに設定されていることにより、照度分布の不均一性が極小となるように照明することができる。
【００１４】
また、ロッドインテグレータが、光源光の光路を変換する光路変換部材を有することで、光路方向の調整が行える。
【００１５】
また、本発明のさらに別の具体的態様では、光変調装置で変調された像光を投射する投射光学系をさらに備える。この場合、光変調装置によって形成された像が投射光学系を介してスクリーン等に投射される。
【００１６】
また、本発明のさらに別の具体的態様では、光変調装置を画像信号に応じて動作させる素子駆動装置と、素子駆動装置の動作を制御する制御装置とをさらに備える。これらにより、投影時の画像の処理や補正が行われている。
【００１７】
また、本発明のさらに別の具体的態様では、投射光学系を経て射出される像光を反射する反射部材と、反射された像光を投影するスクリーンとをさらに備える。この場合、背面投射によって画像を表示する所謂リアプロジェクタとなる。
【００１８】
また、本発明に係る第２のプロジェクタは、（ａ）各色の光源からの各色の光源光をそれぞれ集光して各色ごとに設けた所定位置に入射させる各色の光源光学系と、（ｂ）各色ごとの所定位置にそれぞれ配置される各色の入射端を有するとともに、当該各色の入射端に入射した各色の光源光をそれぞれ個別に均一化して照明光として射出端から個別にそれぞれ射出する各色のロッドインテグレータと、（ｃ）各色のロッドインテグレータの射出端と略同一形状及び略同一サイズの有効画素領域をそれぞれ有するとともに、当該有効画素領域を各色の射出端に対向してそれぞれ配置した各色の光透過型の光変調装置と、（ｄ）各色の光変調装置でそれぞれ変調された各色の像光を合成して射出する光合成光学系と、（ｅ）光合成光学系を経て合成された像光を投射する投射光学系とを備える。
【００１９】
上記プロジェクタでは、光源光学系によって各色の光源からの各色の光源光をそれぞれ集光して各色のロッドインテグレータの入射端に対応する所定位置にそれぞれ入射させるので、光源のサイズや個数等に関係なく十分な輝度の光源光をロス無く各色のロッドインテグレータの入射端に入射させることができる。また、上記プロジェクタでは、各色の光変調装置の有効画素領域が、各色のロッドインテグレータの射出端と略同一形状及び略同一サイズにそれぞれなっており、これら射出端に対向してそれぞれ配置されるので、各色のロッドインテグレータの射出端からの均一な各色の照明光をロス無く均一性を損なうことなく各色の光変調装置の有効画素領域にそれぞれ入射させることができる。よって、各色の光変調装置を十分な輝度及び均一性を有する照明光によってロス無く照明することができ、光合成光学系及び投射光学系を介することによって、高輝度のカラー画像を適宜投射することができる。
【００２０】
また、本発明の具体的態様では、各色の光源が、それぞれ複数の発光部材を有し、各色の光源光学系が、複数の発光部材からの光源光をそれぞれ集光して入射端に入射させる。これにより、光源光の光量を増加させることができる。より具体的な一態様として、例えば、各色の光源のうち少なくとも１色の光源が、他の色の光源と異なる個数の発光部材を有する。この場合、発光源である発光部材の個数を各色ごとに適宜調整することができ光量のバランスをとることができる。
【００２１】
さらに、各色の光源光学系が、それぞれレンズアレイを含み、レンズアレイが、複数の発光部材の個数及び配置に応じて配列されたレンズ要素を含むことで、各色の光源の小型化及び効率化を図ることができるだけでなく、各色の光源ごとに光源の制御性や取扱性を高めることができる。
【００２２】
また、本発明の別な具体的態様では、各色のロッドインテグレータのうち少なくとも１つが、他のロッドインテグレータと異なる長さを有する。これにより、各色の照度分布をそれぞれ個別に調整できる。より具体的な一態様として、例えば、当該長さが、各色の光源光学系からの各色の光射出特性に応じて設定されている。この場合、各色の照度分布の不均一性が極小となるように各光変調装置を照明することができる。さらに具体的な一態様として、当該各色のロッドインテグレータが、各色の光射出特性と、各色の光源間における輝度バランスとに応じて設定された固有の長さを有する。この場合、各色の照度分布の均一性とともに各色間の輝度バランスの均一性がとれた照明が可能となる。
【００２３】
また、本発明の別な具体的態様では、各色のロッドインテグレータのうち少なくとも１つが、他のロッドインテグレータと異なる形状を有する。これにより、各色ごとに照明光を適切なものとすることができる。より具体的な一態様として、例えば、当該各色のロッドインテグレータのうち少なくとも１つが、各色の光源光の光路を変換する光路変換部材を有する。この場合、各色のロッドインテグレータのいずれかにおいて、当該光路変換部材によって光路の方向が変更され、光路の距離調整も行うことができ、光学系をケース中に収納する自由度が高まる。
【００２４】
また、本発明の別な具体的態様では、さらに、投射光学系を経て射出される像光を反射する反射部材と、反射された前記像光を投影するスクリーンとを備える。この場合、背面投射によって画像を表示する所謂リアプロジェクタとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構造を概念的に説明するブロック図である。このプロジェクタ１０は、照明装置２０と、光変調装置３０と、投射レンズ４０と、制御装置５０とを備える。ここで、照明装置２０は、Ｂ光照明装置２１と、Ｇ光照明装置２３と、Ｒ光照明装置２５と、光源駆動装置２７とを有する。また、光変調装置３０は、画像情報に応じて照明光の変調を行う３つの液晶ライトバルブ３１，３３，３５と、光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム３７と、各液晶ライトバルブ３１，３３，３５に駆動信号を出力する素子駆動装置３８とを有する。
【００２６】
図２（ａ）は、図１に示すプロジェクタ１０をシャーシ６１に組み込んだ状態を示す平面図であり、図２（ｂ）は、その側面図である。各色光照明装置２１，２３，２５や液晶ライトバルブ３１，３３，３５は、シャーシ６１中の適所に固定されており、投射レンズ４０は、シャーシ６１の一側面に埋め込むように固定されている。また、図１に示す光源駆動装置２７、素子駆動装置３８、及び制御装置５０は、シャーシ６１の上面に対向して設けた回路基板６２上に実装されている。なお、図３（ａ）は、図１に示すプロジェクタ１０の外観を説明する平面図であり、図３（ｂ）は、その側面図である。図からも明らかなように、プロジェクタ１０は、図２（ａ）及び（ｂ）に示すシャーシ６１及び回路基板６２を適当なケース６３に収めたものである。
【００２７】
図１に戻って、Ｂ光照明装置２１は、Ｂ光用光源ユニット２１ａと、ロッドインテグレータ２１ｃとを備える。このうち、Ｂ光用光源ユニット２１ａは、固体光源と呼ばれる複数のＬＥＤ２１ｆを回路基板２１ｇ上に適当な２次元的配列（例えばマトリックス状配列）で取り付けたものからなり、各ＬＥＤ２１ｆの正面にビーム整形用のレンズエレメントを個別に配置した集光レンズアレイ２１ｂを有している。各ＬＥＤ２１ｆは、サイズが規格化された既製品であり、３原色のうち青（Ｂ）の範疇に含まれるＢ光をそれぞれ発生する。ＬＥＤ２１ｆから取り出されたＢ光、つまり第１光源光ＬＢは、集光レンズアレイ２１ｂを経た後、光均一化手段であるロッドインテグレータ２１ｃの入射端すなわち入射ポートＩＰに入射する。この際、各ＬＥＤ２１ｆからのＢ光は、集光レンズアレイ２１ｂを構成する各レンズエレメントによってそれぞれ適宜発散するとともに所定位置に集まる円形断面のビームにされる。つまり、各ＬＥＤ２１ｆからのＢ光は、所定位置であるロッドインテグレータ２１ｃに設けた矩形の入射ポートＩＰに全体として集められ、この入射ポートＩＰに重畳した状態でそれぞれ漏れなく入射する。ロッドインテグレータ２１ｃを経てその射出端である射出ポートＯＰから射出した第１照明光ＬＢは、この射出ポートＯＰに対向配置された第１偏光フィルタ２６ａを介して光変調装置３０のうちＢ光用の液晶ライトバルブ３１に入射する。これにより、液晶ライトバルブ３１上の被照射領域（画像情報が形成される有効画素領域）がＢ光によって均一に照明される。以上において、ＬＥＤ２１ｆの頂部レンズ、及び集光レンズアレイ２１ｂは、第１光源光ＬＢを集光してロッドインテグレータ２１ｃに入射させる光源光学系を構成する。
【００２８】
Ｇ光照明装置２３は、Ｇ光用光源ユニット２３ａと、ロッドインテグレータ２３ｃとを備える。このうち、Ｇ光用光源ユニット２３ａは、Ｂ光用光源ユニット２１ａと同様の構造を有するが、回路基板２３ｇ上の各ＬＥＤ２３ｆが、３原色のうち緑（Ｇ）の範疇に含まれるＧ光をそれぞれ発生し、このＧ光からなる第２光源光ＬＧは、集光レンズアレイ２３ｂを経てロッドインテグレータ２３ｃの入射ポートＩＰに漏れなく重畳して入射する。このロッドインテグレータ２３ｃを経た第２照明光ＬＧは、波面分割及び重畳によってロス無く均一化されており、その射出ポートＯＰに対向配置された第１偏光フィルタ２６ｂを介して光変調装置３０のうちＧ光用の液晶ライトバルブ３３に入射する。これにより、液晶ライトバルブ３３上の被照射領域（画像情報が形成される有効画素領域）がＧ光によって均一に照明される。
【００２９】
Ｒ光照明装置２５は、Ｒ光用光源ユニット２５ａと、ロッドインテグレータ２５ｃとを備える。このうち、Ｒ光用光源ユニット２５ａは、Ｂ光用光源ユニット２１ａと同様の構造を有するが、回路基板２５ｇ上の各ＬＥＤ２５ｆが、３原色のうち赤（Ｒ）の範疇に含まれるＲ光をそれぞれ発生し、このＲ光からなる第３光源光ＬＲは、集光レンズアレイ２５ｂを経てロッドインテグレータ２５ｃの入射ポートＩＰに漏れなく重畳して入射する。このロッドインテグレータ２５ｃを経た第３照明光ＬＲは、波面分割及び重畳によってロス無く均一化されており、その射出ポートＯＰに対向配置された第１偏光フィルタ２６ｃを介して光変調装置３０のうちＲ光用の液晶ライトバルブ３５に入射する。これにより、液晶ライトバルブ３５上の被照射領域（画像情報が形成される有効画素領域）がＲ光によって均一に照明される。
【００３０】
各液晶ライトバルブ３１，３３，３５は、光透過型の光変調素子であり、外部から入力された画像信号に応じて照明光の偏光方向を画素単位で切替えることにより、各液晶ライトバルブ３１，３３，３５に入射した各色光照明装置２１，２３，２５からの照明光をそれぞれ２次元的に変調する。各液晶ライトバルブ３１，３３，３５の入射側には、その入射面に対向して第１偏光フィルタ２６ａ，２６ｂ，２６ｃが配置されており、各液晶ライトバルブ３１，３３，３５を特定方向の偏光成分によって照明することができる。また、各液晶ライトバルブ３１，３３，３５の射出側には、その射出面に対向して第２偏光フィルタ３６ａ，３６ｂ，３６ｃが配置されており、各液晶ライトバルブ３１，３３，３５を通過した上記特定方向に直交する方向の偏光成分のみを読み出すことができる。各液晶ライトバルブ３１，３３，３５にそれぞれ入射した各色光照明装置２１，２３，２５からの照明光は、これら液晶ライトバルブ３１，３３，３５によってそれぞれ２次元的に変調される。各液晶ライトバルブ３１，３３，３５を通過した各色の像光は、クロスダイクロイックプリズム３７で合成されて、その一側面から射出する。クロスダイクロイックプリズム３７から射出した合成光の像は、投射光学系である投射レンズ４０に入射してスクリーン（不図示）に適当な拡大率で投影される。つまり、プロジェクタ１０によって、各液晶ライトバルブ３１，３３，３５に形成された各色Ｂ，Ｇ，Ｒの画像を合成したカラー画像が、動画又は静止画としてスクリーン上に投射される。
【００３１】
制御装置５０は、光源駆動装置２７と、素子駆動装置３８とのそれぞれに接続されており、光源駆動装置２７を介して各色光照明装置２１，２３，２５の動作を制御している。また、制御装置５０は、制御装置５０において処理された画像信号を、素子駆動装置３８を介して各液晶ライトバルブ３１，３３，３５に送信するが、この際、画像信号に対して、台形補正等の各種画像処理を行っている。
【００３２】
図４は、Ｂ光用の液晶ライトバルブ３１の正面図である。この液晶ライトバルブ３１は、本体部分３１ａを枠体３１ｂに嵌め込んで固定したものであり、枠体３１ｂの上部からは、画像信号を本体部分３１ａに送るためのケーブルＣＡが延びている。正面に露出する本体部分３１ａの周囲には、突起した縁部分３１ｃが設けられており、粘着剤や接着剤によって第１偏光フィルタ２６ａを固定することができる。また、図示を省略しているが、液晶ライトバルブ３１の裏面側にも、同様にして第２偏光フィルタ３６ａ（図１参照）を貼り付けることができる。なお、第１偏光フィルタ２６ａや第２偏光フィルタ３６ａ等は、本体部分３１ａの表面に直接貼り付けることもできる。なお、ここでは説明を省略するが、他の色用の液晶ライトバルブ３３，３５も、このＢ光用の液晶ライトバルブ３１と同様の構造を有する。
【００３３】
図５は、図１等に示す液晶ライトバルブ３１とロッドインテグレータ２１ｃとの配置関係を説明する図である。液晶ライトバルブ３１の本体部分３１ａおいては、露出するすべての部分が表示領域ではなく、例えば縦寸法の約１割程度の縁部分を除いた中央部分が有効画素領域３１ｆとなっている。つまり、中央の有効画素領域３１ｆに入射した照明光のみが変調されるので、その外側に入射した照明光は無駄になる。一方、有効画素領域３１ｆにのみ照明光を入射させることは困難であり、液晶ライトバルブ３１に対するロッドインテグレータ２１ｃのアライメント作業の負担も増大する。そこで、ロッドインテグレータ２１ｃの射出ポートＯＰの形状を有効画素領域３１ｆと略同一の相似形状とするとともに、ロッドインテグレータ２１ｃの射出ポートＯＰのサイズを有効画素領域３１ｆよりもわずかに大きくする。ただし、照明光の無駄をなるべく少なくするべく、射出ポートＯＰのサイズを本体部分３１ａの露出部分のサイズよりも小さくして、射出ポートＯＰと有効画素領域３１ｆとのサイズを略同一とする。なお、ロッドインテグレータ２１ｃ先端の射出ポートＯＰは、第１偏光フィルタ２６ａを介してであるが本体部分３１ａに対して極めて近接した状態で配置されるので、射出ポートＯＰから射出した照明光は、ほとんど拡散することなく本体部分３１ａに入射し、有効画素領域３１ｆを効率的かつ均一に照明することができる。具体的な作製例では、本体部分３１ａの露出部分の縦横寸法を１２．８ｍｍ×１６．４ｍｍとし、有効画素領域３１ｆの寸法を１０．８ｍｍ×１４．４ｍｍとし、ロッドインテグレータ２１ｃの射出ポートＯＰの寸法を１０．８３ｍｍ×１４．４３ｍｍとした。また、ロッドインテグレータ２１ｃの射出ポートＯＰと本体部分３１ａの表面との間隔は、０．５ｍｍとした。以上は、液晶ライトバルブ３１に対するロッドインテグレータ２１ｃのサイズ及び配置の説明であったが、他の液晶ライトバルブ３３，３５に対するロッドインテグレータ２３ｃ，２５ｃのサイズ及び配置も上記と同様であり、両ロッドインテグレータ２３ｃ，２５ｃから射出した照明光をほとんど無駄なく両液晶ライトバルブ３３，３５の有効画素領域に入射させることができ、これらを均一に照明することができる。
【００３４】
以下、図１に示すプロジェクタ１０の動作について説明する。照明装置２０に設けたＢＧＲ光照明装置２１，２３，２５からの各色の照明光は、対応する液晶ライトバルブ３１，３３，３５にそれぞれ入射する。各液晶ライトバルブ３１，３３，３５は、外部からの画像信号に応じて動作する素子駆動装置３８によって駆動されて２次元的屈折率分布を有しており、各色の照明光を２次元空間的に画素単位で変調する。このように、各液晶ライトバルブ３１，３３，３５で変調された照明光すなわち像光は、クロスダイクロイックプリズム３７で合成された後に投射光学系である投射レンズ４０に入射してスクリーンに投影される。この場合、各色用のロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃの断面形状すなわちその射出ポートＯＰの形状をそれぞれに対向する液晶ライトバルブ３１，３３，３５の有効画素領域の形状と略同一とするとともに、各色用のロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃの射出ポートＯＰのサイズをそれぞれに対向する有効画素領域３１ｆのサイズよりもわずかに大きくしている。この結果、ロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃの射出ポートＯＰから射出される均一な照明光をロス無く均一性を損なうことなく各色の液晶ライトバルブ３１，３３，３５の有効画素領域３１ｆに入射させることができる。つまり、液晶ライトバルブ３１，３３，３５を十分な輝度及び均一性を有する照明光によってロス無く照明することができ、高輝度の画像を投射することができる。
【００３５】
〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第２実施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタを変形したものであるので、共通部分についての説明は省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００３６】
図６（ａ）及び（ｂ）は、第２実施形態のプロジェクタの構造を説明する部分破断正面図及び側面図である。このプロジェクタ１１０は、背面投写によって画像を表示するリヤプロジェクションタイプの装置であり、筐体であるケース１２の底部にプロジェクタ本体１４を備え、ケース１２内の背面側上部に反射ミラー１６を備え、ケース１２正面に透過型スクリーン部材１８を備える。プロジェクタ本体１４から射出された像光は、光軸ＯＡ１を中心として後方斜め上に進行し、反射ミラー１６で光軸ＯＡ２を中心として正面側に折り曲げられて透過型スクリーン部材１８に入射する。なお、これらプロジェクタ本体１４、反射ミラー１６、及び透過型スクリーン部材１８は、不図示の手段によってケース１２内に位置決めして固定されている。
【００３７】
ここで、プロジェクタ本体１４は、図１及び図２に示すプロジェクタ１０に相当するものであり、各色光照明装置２１〜２５や液晶ライトバルブ３１〜３５を内蔵するとともに投射レンズ４０を埋め込んだシャーシ６１と、図１に示す光源駆動装置２７、素子駆動装置３８、及び制御装置５０を実装した回路基板６２とを備える。
【００３８】
第２実施形態の場合も、各色用のロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃの断面形状すなわちその射出ポートＯＰの形状をそれぞれに対向する液晶ライトバルブ３１，３３，３５の有効画素領域の形状と略同一とするとともに、各色用のロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃの射出ポートＯＰのサイズをそれぞれに対向する液晶ライトバルブ３１，３３，３５の有効画素領域のサイズよりもわずかに大きくする。この結果、ロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃの射出ポートＯＰから射出される均一な照明光をロス無く均一性を損なうことなく各色の液晶ライトバルブ３１，３３，３５の有効画素領域３１ｆに入射させることができる。
【００３９】
〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第３実施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタを変形したものである。
【００４０】
図７は、第３実施形態のプロジェクタに組み込まれるＢ光照明装置２２１を説明する図である。このＢ光照明装置２２１は、Ｂ光用光源ユニット２１ａ、ロッドインテグレータ２１ｃ等の他に、光路変換部材である光路折曲用のミラー２７１と、照明光を特定方向の偏光に変換する偏光変換素子２７２とを備える。この場合、Ｂ光用光源ユニット２１ａに設けた各ＬＥＤ２１ｆから射出されたＢ光は、ミラー２７１を介して偏光変換素子２７２に重畳して入射する。この偏光変換素子２７２は、ロッドインテグレータ２１ｃの入射ポートＩＰに貼り付けられており、ロッドインテグレータ２１ｃに入射する直前のＢ光を特定方向の偏光に変換する。これにより、第１偏光フィルタ２６ａを無駄なく照明することができ、第１偏光フィルタ２６ａの加熱を防止することができる。
【００４１】
なお、以上の説明では、Ｂ光照明装置２２１のみについて説明したが、Ｇ光照明装置やＲ光照明装置も同様の構造を有し、Ｇ光やＲ光についても、第１偏光フィルタを無駄なく照明してその加熱を防止することができる。
【００４２】
〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第４実施形態のプロジェクタは、第１実施形態のプロジェクタを変形したものである。
【００４３】
図８は、本発明の第４実施形態に係るプロジェクタの構造を示す。このプロジェクタ３１０は、図１のプロジェクタ１０と同様に、照明装置３２０と、光変調装置３３０と、投射レンズ３４０と、制御装置（不図示）とを備える。ここで、照明装置３２０は、Ｂ光照明装置３２１と、Ｇ光照明装置３２３と、Ｒ光照明装置３２５と、光源駆動装置（不図示）とを有する。また、光変調装置３３０は、画像情報に応じて照明光の変調を行う３つの液晶ライトバルブ３３１，３３３，３３５と、光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム３３７と、各液晶ライトバルブ３３１，３３３，３３５に駆動信号を出力する素子駆動装置（不図示）とを有する。
【００４４】
なお、本実施形態における光源及び素子駆動装置並びに制御装置の動作は第１実施形態のプロジェクタ１０と同様であるから不図示とし、説明も省略する。
【００４５】
Ｂ光照明装置３２１は、空冷ファン３２１ｉと、冷却フィン３２１ｈと、Ｂ光用光源ユニット３２１ａと、ミラーＲＭと、ロッドインテグレータ３２１ｃとを備える。このうち、Ｂ光用光源ユニット３２１ａは、複数（図示の例では４つ）のＬＥＤ３２１ｆを実装した回路基板３２１ｇと集光レンズアレイ３２１ｂとを有している。
【００４６】
各ＬＥＤ３２１ｆは、Ｂ光をそれぞれ発生する。ＬＥＤ３２１ｆから取り出されたＢ光は、集光レンズアレイ３２１ｂを経た後、光路変換部材である光路折曲用のミラーＲＭによって特定方向の偏光に変換され、ロッドインテグレータ３２１ｃの入射ポートＩＰに入射する。ロッドインテグレータ３２１ｃを経て射出ポートＯＰから射出したＢ光は、この射出ポートＯＰに対向配置された第１偏光フィルタ３２６ａを介して光変調装置３３０のうちＢ光用の液晶ライトバルブ３３１に入射する。これにより、液晶ライトバルブ３３１上の射出ポートＯＰ端面と略合同の被照射領域がＢ光によって均一に照明される。この際、空冷ファン３２１ｉ及び冷却フィン３２１ｈにより、各ＬＥＤ３２１ｆにおけるＢ光の発生に伴う熱の冷却が行われる。当該熱は、まず、冷却フィン３２１ｈに伝導し、さらに、当該熱が伝導した冷却フィン３２１ｈを空冷ファン３２１ｉが冷却することで、当該熱が外部へ放出され、各ＬＥＤ３２１ｆの温度が一定に保たれる。
【００４７】
Ｇ光照明装置３２３は、Ｂ光照明装置３２１と同様の構造を有し、空冷ファン３２３ｉと、冷却フィン３２３ｈと、Ｇ光用光源ユニット３２３ａと、ロッドインテグレータ３２３ｃとを備える。ただし、ロッドインテグレータ３２３ｃは、Ｂ光用のロッドインテグレータ３２１ｃとは形状や長さが異なるものであり、入射部にプリズム状の部分を有し、このプリズム状部分の斜面に光路変換部材である誘電体多層膜ＭＬをさらに備える。また、Ｇ光用光源ユニット３２３ａも、Ｂ光用光源ユニット３２１ａと同様の構造を有するが、回路基板３２３ｇ上に例えば、７つのＬＥＤ３２３ｆが取り付けられており、各ＬＥＤ３２３ｆが、Ｇ光をそれぞれ発生する。このＧ光は、集光レンズアレイ３２３ｂを経てロッドインテグレータ３２３ｃの側面に設けられた入射ポートＩＰに入射する。入射後、ロッドインテグレータ３２３ｃのプリズム状部分に貼付されている誘電体多層膜ＭＬによって光路が９０°折り曲げられる。このロッドインテグレータ３２３ｃを経たＧ光は射出ポートＯＰに対向配置された第１偏光フィルタ３２６ｂを介してＧ光用の液晶ライトバルブ３３３に入射する。これにより、液晶ライトバルブ３３３上の射出ポートＯＰ端面と略合同の被照射領域がＧ光によって均一に照明される。また、空冷ファン３２３ｉ及び冷却フィン３２３ｈにより、各ＬＥＤ３２３ｆにおけるＧ光の発生に伴う熱が伝導され、各ＬＥＤ３２３ｆの冷却が行われる。
【００４８】
Ｒ光照明装置３２５は、空冷ファン３２５ｉと、冷却フィン３２５ｈと、Ｒ光用光源ユニット３２５ａと、ロッドインテグレータ３２５ｃとを備える。このうち、Ｒ光用光源ユニット３２５ａは、Ｂ光用光源ユニット３２１ａと同様の構造を有するが、回路基板３２５ｇ上に例えば、７つのＬＥＤ３２５ｆが取り付けられており、各ＬＥＤ３２５ｆが、Ｒ光をそれぞれ発生する。このＲ光は、集光レンズアレイ３２５ｂを経てＢ光用のロッドインテグレータ３２１ｃよりも長く設定されたロッドインテグレータ３２５ｃ端面の入射ポートＩＰに入射する。このロッドインテグレータ３２５ｃを経たＲ光は、射出ポートＯＰに対向配置された第１偏光フィルタ３２６ｃを介してＲ光用の液晶ライトバルブ３３５に入射する。これにより、液晶ライトバルブ３３５上の射出ポートＯＰ端面と略合同の被照射領域がＲ光によって均一に照明される。また、空冷ファン３２５ｉ及び冷却フィン３２５ｈにより、各ＬＥＤ３２５ｆにおけるＲ光の発生に伴う熱が伝導され、各ＬＥＤ３２５ｆの冷却が行われる。
【００４９】
各液晶ライトバルブ３３１，３３３，３３５の入射側には、その入射面に対向して第１偏光フィルタ３２６ａ，３２６ｂ，３２６ｃが配置されている。また、各液晶ライトバルブ３３１，３３３，３３５の射出側には、その射出面に対向して第２偏光フィルタ１３６ａ，１３６ｂ，１３６ｃが配置されている。各液晶ライトバルブ３３１，３３３，３３５にそれぞれ入射した各色光照明装置３２１，３２３，３２５からの照明光は、これら液晶ライトバルブ３３１，３３３，３３５によってそれぞれ２次元的に変調される。各液晶ライトバルブ３３１，３３３，３３５を通過した各色の像光は、クロスダイクロイックプリズム３３７で合成されて、その一側面から射出する。クロスダイクロイックプリズム３３７から射出した合成光の像は、投射光学系である投射レンズ３４０に入射してスクリーン（不図示）に適当な拡大率で投影される。
【００５０】
図９（ａ）、（ｂ）は、本実施形態における発光部材であるＬＥＤ３２１ｆ，３２３ｆ，３２５ｆの配列を示すための平面図である。前者の図９（ａ）は、Ｂ光用光源ユニット３２１ａの平面図である。本実施形態においては、上述のように４つのＬＥＤ３２１ｆがＢ光の光源として回路基板３２１ｇ上に規則的に配列されている。後者の図９（ｂ）は、Ｇ光用光源ユニット３２３ａ及びＲ光用光源ユニット３２５ａの平面図である。本実施形態においては、上述のようにどちらも７つのＬＥＤ３２３ｆ，ＬＥＤ３２５ｆがＧ光，Ｒ光の光源として回路基板３２３ｇ，３２５ｇ上に規則的に配列されている。
【００５１】
いずれの場合においても、ＬＥＤ３２１ｆ，３２３ｆ，３２５ｆの配列に応じて図８の集光レンズアレイ３２１ｂ，３２３ｂ，３２５ｂが設計されており、各色光はロス無く重畳されることで均一にそれぞれ入射ポートＩＰに入射する。
【００５２】
これにより、各色のＬＥＤによって異なる単位ＬＥＤの発光量の差に起因する照明光のばらつきを抑えることができる。また、各色光照明装置においてそれぞれ異なる発熱量に応じて、それぞれ空冷ファン３２１ｉ，３２３ｉ，３２５ｉ及び冷却フィン３２１ｈ，３２３ｈ，３２５ｈの長さ・大きさ等を適宜定めればよい。
【００５３】
なお、本実施形態においては、Ｂ光用のＬＥＤ３２１ｆの個数を４つ、Ｇ光用のＬＥＤ３２３ｆ及びＲ光用のＬＥＤ３２５ｆの個数をともに７つとしたが、無論、プロジェクタの用途や用いるＬＥＤの輝度等に応じて設計の段階でこれらの数は適宜変更することができる。
【００５４】
また、各色のロッドインテグレータ３２１ｃ，３２３ｃ，３２５ｃは、入射した各色の照明光の輝度分布等の特性に応じてそれぞれ長さ・形状が設定されている。これにより、各色間における輝度の差を抑え、像光形成において全体としての均一化と色むらの低減を図ることができる。
【００５５】
以上の第４実施形態についての説明のうち、発光部材に関する記述については、本実施形態に限定されるものではない。例えば、第１実施形態において、各色光照明装置２１，２３，２５における発光部材であるＬＥＤ２１ｆ，２３ｆ，２５ｆの個数、配列、間隔等も、プロジェクタの仕様に応じて適宜変更することができる。つまり、ＬＥＤ２１ｆ，２３ｆ，２５ｆの全体的個数や相対的個数比を変更することができ、例えば、各色の発光部材の個数を増やすことで全体の光量を２倍にする、といった輝度増加を達成することができる。この場合、発光部材の増加に伴ってホワイトバランスが変化する可能性があるが、このようなホワイトバランスの変化はＲＧＢの各色に関する発光部材の個数比を調整することによって補償することができる。
【００５６】
また、各色光照明装置２１，２３，２５，３２１，３２３，３２５における集光レンズアレイ２１ｂ，２３ｂ，２５ｂ，３２１ｂ，３２３ｂ，３２５ｂの形状及び構造も、プロジェクタの仕様に応じて適宜変更することができる。これにより、各色のロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃ，３２１ｃ，３２３ｃ，３２５ｃに入射させる照明光の入射角範囲を調節することができ、結果的に、各色の液晶ライトバルブ３１，３３，３５，３３１，３３３，３３５に入射させる照明光の視野角範囲をある程度自由に制御することができる。
【００５７】
また、第１偏光フィルタ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，３２６ａ，３２６ｂ，３２６ｃは、各色のロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃ，３２１ｃ，３２３ｃ，３２５ｃの射出ポートＯＰと、各色の液晶ライトバルブ３１，３３，３５，３３１，３３３，３３５との間に配置されているが、これを、入射ポートＩＰ側やロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃ，３２１ｃ，３２３ｃ，３２５ｃ内に配置することもできる。
【００５８】
また、上記実施形態のようなプロジェクタ１０や３１０等に代えて、白色光源からの光源光をミラー等で集光してロッドインテグレータの入射端に入射させて、ロッドインテグレータの射出端で均一な照明光を得るとともに、この照明光によって、ロッドインテグレータの射出端に対面配置した単一のカラー表示型の液晶ライトバルブを直接照明するプロジェクタとすることもできる。この場合も、上記実施形態のようなロッドインテグレータ２１ｃ等を用いることで、白色光源からの光源光を効率的に利用することができるとともに、液晶ライトバルブの有効画素領域を均一かつ効率的に照明することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１実施形態のプロジェクタの構造を概念的に説明するブロック図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は、プロジェクタの本体部分の平面図及び側面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、プロジェクタの平面図及び側面図である。
【図４】液晶ライトバルブの正面図である。
【図５】液晶ライトバルブとロッドインテグレータとの配置関係を説明する図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態のプロジェクタを説明する図である。
【図７】第３実施形態を説明する図である。
【図８】第４実施形態のプロジェクタの構造を示す図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、光源ユニットの構造を示す平面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０…プロジェクタ、  ２０…照明装置、  ２１…Ｂ光照明装置、  ２３…Ｇ光照明装置、  ２５…Ｒ光照明装置、  ２１ａ…Ｂ光用光源ユニット、  ２３ａ…Ｇ光用光源ユニット、  ２５ａ…Ｒ光用光源ユニット、  ２１ｂ，２３ｂ，２５ｂ…集光レンズアレイ、  ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃ…ロッドインテグレータ、  ２１ｆ，２３ｆ，２５ｆ…ＬＥＤ、  ２６ａ，２６ｂ，２６ｃ…第１偏光フィルタ、  ２７…光源駆動装置、  ３０…光変調装置、  ３１，３３，３５…液晶ライトバルブ、  ３１ａ…本体部分、  ３１ｂ…枠体、  ３１ｆ…有効画素領域、  ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ…第２偏光フィルタ、  ３７…クロスダイクロイックプリズム、  ３８…素子駆動装置、  ４０…投射レンズ、  ５０…制御装置
【図１】
2005148707.tif 000003
【図２】
2005148707.tif 000004
【図３】
2005148707.tif 000005
【図４】
2005148707.tif 000006
【図５】
2005148707.tif 000007
【図６】
2005148707.tif 000008
【図７】
2005148707.tif 000009
【図８】
2005148707.tif 000010
【図９】
2005148707.tif 000011