(57)【要約】【課題】  複数の半導体発光素子から出射された各光の強度分布を均一化する。【解決手段】貫通した孔１１ａが穿設されたプリント配線基板１１と、プリント配線基板１１の一方の面１１ｂに孔１１ａを中心にして取り付けられた複数の半導体発光素子１２と、プリント配線基板１１の孔１１ａ内に嵌め込まれ、且つ、光入射端部１１ｃをプリント配線基板１１の一方の面１１ｂ側に突出させると共に、光出射端部１１ｄをプリント配線基板１１の他方の面１１ｃ側に突出させた光インテグレータ１５と、複数の半導体発光素子１２とそれぞれ対向して複数の半導体発光素子１２から出射した各光を平行光に変換する複数の集光レンズ１６と、複数の集光レンズ１６と対向して設けられ、且つ、複数の集光レンズ１６からの各平行光を反射して光インテグレータ１５の光入射端部１５ｃの近傍に集光させる反射集光ミラー１７とを備えた光源装置１０Ａを提供する。【選択図】図１
2005292642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
投射型表示装置に適用される光源装置において、
貫通した孔が穿設された配線基板と、
前記配線基板の一方の面に前記孔を中心にして取り付けられた複数の半導体発光素子と、
前記配線基板の前記孔内に嵌め込まれ、且つ、光入射端部を前記配線基板の前記一方の面側に突出させると共に、光出射端部を前記配線基板の他方の面側に突出させた光インテグレータと、
前記複数の半導体発光素子とそれぞれ対向して設けられ、且つ、前記複数の半導体発光素子から出射された各光を平行光に変換する複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズと対向して設けられ、且つ、前記複数の集光レンズからの各平行光を反射して前記光インテグレータの前記光入射端部の近傍に集光させる反射集光ミラーとを備え、
前記光インテグレータは、枠部内部に前記光入射端部から前記光出射端部に向かって貫通孔が穿設され、且つ、前記反射集光ミラーで集光して前記光入射端部から入射させた光の強度分布を均一化して前記光出射端部から出射させるために前記貫通孔の内壁面に沿って反射面を形成したことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
投射型表示装置に適用される光源装置において、
貫通した孔が穿設された配線基板と、
前記配線基板の一方の面に前記孔を中心にして取り付けられた複数の半導体発光素子と、
前記配線基板の前記孔内に嵌め込まれ、且つ、光入射端部を前記配線基板の前記一方の面側に突出させると共に、光出射端部を前記配線基板の他方の面側に突出させた光インテグレータと、
前記複数の半導体発光素子とそれぞれ対向して設けられ、且つ、前記複数の半導体発光素子から出射された各光を平行光に変換する複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズと対向して設けられ、且つ、前記複数の集光レンズからの各平行光を反射して前記光インテグレータの前記光入射端部の近傍に集光させる反射集光ミラーとを備え、
前記光インテグレータは、枠部内部に前記光入射端部から前記光出射端部に向かって貫通孔が穿設され、且つ、前記反射集光ミラーで集光して前記光入射端部から入射させた光の強度分布を均一化して前記光出射端部から出射させるために前記貫通孔内にリレーレンズと２つのマイクロレンズアレイとをそれぞれ間隔を離して収納したことを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の光源装置において、
前記光インテグレータの前記光出射端部に密着又は接近して偏光変換板を設けたことを特徴とする光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に適用され、複数の半導体発光素子から出射された各光の強度分布（面内輝度）を均一化できる光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、ハイビジョン放送規格やコンピュータ・グラフィクスのＵＸＧＡ（Ultra eXtended Graphics Array ）規格などに代表される高精細カラー画像を大画面に表示するための投射型表示装置が盛んに利用されている。
【０００３】
上記した投射型表示装置は、カラー画像を表示する画像表示デバイスとして透過型又は反射型の空間光変調素子（例えば液晶パネル）を適用したものとか、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device：ディジタル  マイクロミラー  デバイス）を適用したものなどがあり、更に、投射型表示装置内で使用する画像表示デバイスの個数によりＲＧＢ３色を時分割で表示する単板方式と、ＲＧＢ３色を分離して表示する３板方式などがあり、これらの組み合わせにより投射型表示装置として各種の構造形態が適用されているものの、上記のうちで最近注目を集めている単板のＤＭＤを適用した投射型表示装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、投射型表示装置に用いられる光源装置として、消費電力が少なく、発熱量も小さく、長寿命なＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）アレイを用いたものもある（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２０００−７８６０２号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献２】特許第３３１９４３８号公報（第４−５頁、第２図）。
【０００５】
図１４は従来例１の画像表示装置を示したブロック図である。                        図１４に示した従来例１の画像表示装置１００は、上記した特許文献１（特開２０００−７８６０２号公報）に開示されているものであり、ここでは特許文献１を参照して簡略に説明する。
【０００６】
図１４に示した如く、従来例１の画像表示装置１００では、光源となるランプ１０１から出射された白色光が、色抽出手段となる回転自在なカラーホイール１０２によって赤色（Ｒ）光，緑色（Ｇ）光，青色（Ｂ）光に分離され、分離された各色光が微小可動ミラー（図示せず）を多数個取り付けたＤＭＤ（Digital Micromirror Device）１０３に入射されている。ここで、ＤＭＤ１０３は、多数の微小可動ミラーが１チップ上に集積され、チップに入射した各色光に対して一つの微小可動ミラーごとに傾きを変化させることで、各色光を投射レンズ側に入射させるＯＮ状態と、各色光を投射レンズ側に入射させないＯＦＦ状態とを選択的に制御しているものである。
【０００７】
一方、Ｒ，Ｇ，Ｂの色信号が時分割多重回路１０４に入力され、この時分割多重回路１０４内でカラーシーケンス制御回路１０５からのカラーシーケンス信号に従って、カラーホイール１０２で発生させる色の順序と同じ色順にＧ，Ｒ，Ｂ信号を時分割してＤＭＤ１０３に供給している。この際、カラーホイール１０２は３分割された１２０°の各ブロックに対して各４０°ごとにＲ，Ｇ，Ｂのフィルターを有したものである。
【０００８】
この後、Ｇ，Ｒ，Ｂの各色光は、Ｇ，Ｒ，Ｂの各信号で制御されたＤＭＤ１０３によって対応した期間でそれぞれ反射され、出射されたＧ，Ｒ，Ｂの各画像光はスクリーンＳ上に順番に照射されてカラー画像として表示される。この際、人間の視覚反応時間より短い時間で各色の信号を高速に繰り返しながら時分割でＤＭＤ１０３に供給しているので、ＤＭＤ１０３から出射される各色の画像光は人間の視覚により各色の像光が時間積分され、白色を含むカラー画像として認識される。
【０００９】
上記した従来例１による画像表示装置１００は、光学系の構成が簡単なことや小型化に適していることから、多くの投射型表示装置に採用されつつある。
【００１０】
一方、このようなカラー画像を出力するための投射型表示装置に適用される光源装置として、ＬＥＤなどの半導体発光素子を用いることが検討されている。
【００１１】
図１５（ａ），（ｂ）は従来例２の光源装置を説明するための図である。              図１５（ａ），（ｂ）に示した従来例２の光源装置２００は、上記した特許文献２（特許第３３１９４３８号公報）に開示されているものであり、ここでは特許文献２を参照して簡略に説明する。
【００１２】
図１５（ａ）に示したように、従来例２の光源装置２００では、ダイクロイックプリズム２０１のうちで互いに直交する３つの側面にそれぞれ対向して、Ｒ用基板２０２Ｒ上に複数の赤色ＬＥＤを２次元的に配列させた赤色ＬＥＤアレイ２０３Ｒ及びこの赤色ＬＥＤアレイ２０３Ｒと対向したレンズアレイ２０４Ｒと、Ｇ用基板２０２Ｇ上に複数の緑色ＬＥＤを２次元的に配列させた緑色ＬＥＤアレイ２０３Ｇ及びこの緑色ＬＥＤアレイ２０３Ｇと対向したレンズアレイ２０４Ｇと、Ｂ用基板２０２Ｂ上に複数の青色ＬＥＤを２次元的に配列させた青色ＬＥＤアレイ２０３Ｂ及びこの青色ＬＥＤアレイ２０３Ｂと対向したレンズアレイ２０４Ｂとが配置されている。
【００１３】
この際、図１５（ｂ）に示したように、例えば赤色ＬＥＤアレイ２０３Ｒは、赤色ＬＥＤが５×４列にマトリクス状に集積されると共に、各赤色ＬＥＤが同一タイミングで発光されている。そして、赤色ＬＥＤアレイ２０３Ｒから出射された赤色光は、レンズアレイ２０４Ｒによって、平行性の高い光に変換された後、ダイクロイックプリズム２０１に入射されている。
【００１４】
そして、赤色ＬＥＤアレイ２０３Ｒから出射した赤色光はダイクロイックプリズム２０１の赤反射ミラーで反射される。また、緑色ＬＥＤアレイ２０３Ｇから出射した緑色光はダイクロイックプリズム１０１を透過する。更に、青色ＬＥＤアレイ２０３Ｂから出射した青色光は青反射ミラーで反射される。このようにして、ダイクロイックプリズム１０１において、各色のＬＥＤアレイ２０３Ｒ，２０３Ｇ，２０３Ｂが配置されていない側面から赤色光，緑色光及び青色光が合成されて白色光として射出されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
ところで、上記した従来例１の画像表示装置１００において、白色光を出射するランプ１０１として超高圧水銀ランプ，メタルハライドランプ，キセノンランプ等があるが、これらの各ランプは消費電力が大きく、各ランプから出射される白色光のうち、赤外線や紫外線を取り除くためのＩＲ−ＵＶカットフィルターなどを取り付ける必要がある。
【００１６】
そこで、白色光を出射するランプ１０１に代えて、上記した従来例２の光源装置２００に用いたような赤色ＬＥＤアレイ２０３Ｒ，緑色ＬＥＤアレイ２０３Ｇ，青色ＬＥＤアレイ２０３Ｂを適用すれば、低消費電力化，低発熱化，長寿命化などが図れるものの、下記するような新たな問題点が発生してしまう。
【００１７】
即ち、ＲＧＢ各色のＬＥＤアレイ２０３Ｒ，２０３Ｇ，２０３Ｂ内の個々のＬＥＤ間の発光バラツキにより、各色光の発光輝度は面内で必ずしも同一にはならず、これが、Ｒ，Ｇ，Ｂで異なると、白色光を表示した時、色むらとなって現われ、画像表示品質を著しく落とすことになる。
【００１８】
そこで、投射型表示装置に適用され、複数の半導体発光素子から出射された光の強度分布（面内輝度）を均一化できる光源装置が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、投射型表示装置に適用される光源装置において、
貫通した孔が穿設された配線基板と、
前記配線基板の一方の面に前記孔を中心にして取り付けられた複数の半導体発光素子と、
前記配線基板の前記孔内に嵌め込まれ、且つ、光入射端部を前記配線基板の前記一方の面側に突出させると共に、光出射端部を前記配線基板の他方の面側に突出させた光インテグレータと、
前記複数の半導体発光素子とそれぞれ対向して設けられ、且つ、前記複数の半導体発光素子から出射された各光を平行光に変換する複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズと対向して設けられ、且つ、前記複数の集光レンズからの各平行光を反射して前記光インテグレータの前記光入射端部の近傍に集光させる反射集光ミラーとを備え、
前記光インテグレータは、枠部内部に前記光入射端部から前記光出射端部に向かって貫通孔が穿設され、且つ、前記反射集光ミラーで集光して前記光入射端部から入射させた光の強度分布を均一化して前記光出射端部から出射させるために前記貫通孔の内壁面に沿って反射面を形成したことを特徴とする光源装置である。
【００２０】
また、請求項２の発明は、投射型表示装置に適用される光源装置において、
貫通した孔が穿設された配線基板と、
前記配線基板の一方の面に前記孔を中心にして取り付けられた複数の半導体発光素子と、
前記配線基板の前記孔内に嵌め込まれ、且つ、光入射端部を前記配線基板の前記一方の面側に突出させると共に、光出射端部を前記配線基板の他方の面側に突出させた光インテグレータと、
前記複数の半導体発光素子とそれぞれ対向して設けられ、且つ、前記複数の半導体発光素子から出射された各光を平行光に変換する複数の集光レンズと、
前記複数の集光レンズと対向して設けられ、且つ、前記複数の集光レンズからの各平行光を反射して前記光インテグレータの前記光入射端部の近傍に集光させる反射集光ミラーとを備え、
前記光インテグレータは、枠部内部に前記光入射端部から前記光出射端部に向かって貫通孔が穿設され、且つ、前記反射集光ミラーで集光して前記光入射端部から入射させた光の強度分布を均一化して前記光出射端部から出射させるために前記貫通孔内にリレーレンズと２つのマイクロレンズアレイとをそれぞれ間隔を離して収納したことを特徴とする光源装置である。
【００２１】
更に、請求項３記載の発明は、上記した請求項１又は請求項２記載の発明の光源装置において、
前記光インテグレータの前記光出射端部に密着又は接近して偏光変換板を設けたことを特徴とする光源装置である。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１記載の発明によると、とくに、複数の半導体発光素子から出射された各光を複数の集光レンズで平行光に変換して、各平行光を反射集光ミラーで反射させて光インテグレータの光入射端部の近傍に集光した光を光入射端部から入射させた後に、光入射端部に入射させた光を光インテグレータの枠部内部に穿設した貫通孔内の内壁面に沿って形成した反射面で多重反射させているので、光インテグレータの光出射端部から出射される光は均一な強度分布を持つことができ、投射型表示装置に適用するための良好な照明光が得られる。
【００２３】
また、請求項２記載の発明によると、とくに、複数の半導体発光素子から出射された各光を複数の集光レンズで平行光に変換して、各平行光を反射集光ミラーで反射させて光インテグレータの光入射端部の近傍に集光した光を光入射端部から入射させた後に、光入射端部に入射させた光を光インテグレータの枠部内部に穿設した貫通孔内に収納したリレーレンズと２つのマイクロレンズアレイとを通過させているので、光インテグレータの光出射端部から出射される光は均一な強度分布を持つことができ、投射型表示装置に適用するための良好な照明光が得られる。
【００２４】
また、請求項３記載の発明によると、とくに、光インテグレータの光出射端部に密着又は接近して偏光変換板を設けたために、光インテグレータの光出射端部から強度分布を均一化された光に対して位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で偏光変換板から出射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明に係る光源装置の一実施例を図１乃至図１３を参照して実施例１〜実施例６の順に詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１は本発明に係る実施例１の光源装置を実施例１の投射型表示装置に適用した例を示した構成図、
図２は本発明に係る実施例１の光源装置において、複数の半導体発光素子として白色光を出射する複数の白色ＬＥＤと光インテグレータとをプリント配線基板に取り付けた状態を示した斜視図、
図３は本発明に係る実施例１の光源装置において、複数の半導体発光素子として赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ出射する複数の赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤと光インテグレータとをプリント配線基板に取り付けた状態を示した斜視図、
図４は本発明に係る実施例１の光源装置において、複数の半導体発光素子からの光を光インテグレータの四角柱状枠部内に形成した反射面で繰り返し反射させて均一化する状態状態を模式的に示した図、
図５は本発明に係る実施例１の光源装置において、複数の半導体発光素子からの光を光インテグレータの四角柱状枠部内に収納したリレーレンズ及び２個のマイクロレンズアレイで均一化する状態を模式的に示した図である。
【００２７】
図１に示した如く、本発明に係る実施例１の光源装置１０Ａは、単板方式で光透過型の液晶パネル４５を用いて画像を拡大投射できる実施例１の投射型表示装置１Ａに適用されている。この際、実施例１の投射型表示装置１Ａは、光源装置１０Ａと、画像表示光学系３０Ａと、投射光学系となる投射レンズ５０とで概略構成されている。
【００２８】
まず、実施例１の光源装置１０Ａでは、配線基板（以下、プリント配線基板と記す）１１の略中央部位に水平方向が長く、且つ、垂直方向が短い長方形孔１１ａが貫通して穿設されており、この長方形孔１１ａを中心にして一方の面１１ｂ上に複数の半導体発光素子１２が例えば放射状に半田付けにより取り付けられている。上記した複数の半導体発光素子１２としては、周知のＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）とか、周知の半導体レーザーやエレクトロルミネッセンスなどがあるものの、この実施例１では周知のＬＥＤを用いているために、以下、複数の半導体発光素子１２を複数のＬＥＤと呼称して説明する。
【００２９】
ここで、複数のＬＥＤ１２をプリント配線基板１１の一方の面１１ｂ上に配置する場合に、図２に示した如く、複数のＬＥＤ１２として白色光を出射する白色ＬＥＤ１２Ｗを複数配置する場合と、図３に示した如く、複数のＬＥＤ１２として赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ出射する赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂを所定の配列で複数配置する場合とのいずれか一方を用いている。
【００３０】
この際、図３に示したように、赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂをプリント配線基板１１の一方の面１１ｂ上に複数配置する場合に、プリント配線基板１１の長方形孔１１ａを中心にして赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２ＢをＲＧＢ順に繰り返して配置するか、又は、赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂの発光輝度の割合に応じて配置するなどの方法が取られている。尚、図２及び図３にはプリント配線基板１１の一方の面１１ｂ上の左側面側に配線用のコネクタ１３が半田付けされている。
【００３１】
また、プリント配線基板１１の一方の面１１ｂと反対側の他方の面１１ｃには必要に応じて放熱板（ヒートシンク）１４が取り付けられており、この放熱板１４は複数のＬＥＤ１２からの発熱量が大きい場合に取り付けられている。
【００３２】
また、プリント配線基板１１の略中央部位に貫通して穿設した長方形孔１１ａ内には、実施例１の要部となる光インテグレータ１５がプリント配線基板１１に対して略直角な角度で嵌め込まれている。
【００３３】
上記した光インテグレータ１５は、図２及び図３に示した如く、後述するロッドインテグレータ方式による光インテグレータ１５Ａ（図４）が図示されているが、長尺な四角柱状枠部１５ａの内部に四角柱状貫通孔１５ｂが貫通して穿設されており、且つ、光入射端部１５ｃが複数のＬＥＤ１２を半田付けしたプリント配線基板１１の一方の面１１ｂ側に突出し、且つ、光出射端部１５ｄがプリント配線基板１１の他方の面１１ｃ側に突出している。この光インテグレータ１５は、複数のＬＥＤ１２から出射された各光を入射させた時に、各光の強度分布（面内輝度）を均一化した照明光を出射させる機能を備えており、この機能については後述する。
【００３４】
また、プリント配線基板１１の一方の面１１ｂに半田付けした複数のＬＥＤ１２の前方には、各ＬＥＤ１２とそれぞれ対向して複数の集光レンズ１６が配置されている。また、光インテグレータ１５の光入射端部１５ｃの前方には、複数の集光レンズ１６と対向して凹球面状又は凹非球面状の反射面１７ａを形成した反射集光ミラー１７が配置されている。この際、光インテグレータ１５と反射集光ミラー１７とは光軸を揃えて配置されている。
【００３５】
そして、複数のＬＥＤ１２から出射された各光は、複数の集光レンズ１６で平行光に整形された後に各平行光が反射集光ミラー１７の反射面１７ａに入射され、且つ、この反射面１７ａで反射されて光インテグレータ１５の光入射端部１５ｃの近傍の略中央部位に集光される。
【００３６】
この際、光インテグレータ１５は、図４に示したようなロッドインテグレータ方式１５Ａと、図５に示したようなレンズアレイ方式１５Ｂのいずれか一方の方式１５Ａ又は１５Ｂを採用している。
【００３７】
即ち、図４に示したようなロッドインテグレータ方式による光インテグレータ１５Ａ（１５）では、長尺な四角柱状枠部１５ａが後述する液晶パネル４５の画像表示面と略相似な長方形状の断面を有しており、この断面は例えばアスペクト比が４：３もしくは１６：９に略対応して設定されている。また、光インテグレータ１５Ａの四角柱状枠部１５ａの光入射端部１５ｃから光出射端部１５ｄに向かって四角柱状貫通孔１５ｂが貫通して穿設されており、この四角柱状貫通孔１５ｂ内の内壁面に沿って４面が平行な反射面１５ｂ１がアルミや銀などを用いて鏡面加工されている。
【００３８】
そして、複数のＬＥＤ１２から出射された各光を複数の集光レンズ１６を介して反射集光ミラー１７の反射面１７ａにより集光された光が、光インテグレータ１５の光入射端部１５ｃから入射され、この光入射端部１５ｃに入射された光が四角柱状貫通孔１５ｂ内の反射面１５ｂ１で多重反射を繰り返し、光出射端部１５ｄ側の光出射口付近では、出射光の強度分布（面内輝度）が均一な照明光となって出射される。
【００３９】
より具体的に説明すると、光インテグレータ１５の光入射端部１５ｃの光入射口近傍に集光された光は、四角柱状貫通孔１５ｂ内の反射面１５ｂ１で全反射を繰返しながら進み、光出射端部１５ｄ側に設けた後述する画像表示光学系３０Ａ内に設けた出射レンズ３１の作用により、リレーレンズ３２の近傍に反射面１５ｂ１での反射回数に対応した複数の像が形成される。これにより複数の光源による重畳照明となり、不均一分布を持つ光源像も、積分平均化され、結果として、光インテグレータ１５の光出射端部１５ｃから出射される照明光は均一な強度分布（均一な面内輝度）を得ることができる。
【００４０】
一方、図５に示したようなレンズアレイ方式による光インテグレータ１５Ｂ（１５）では、長尺な四角柱状枠部１５ａが後述する液晶パネル４５の画像表示面と略相似な長方形状の断面を有しており、この断面も例えばアスペクト比が４：３もしくは１６：９に略対応して設定されている。また、光インテグレータ１５Ｂの四角柱状枠部１５ａの光入射端部１５ｃから光出射端部１５ｄに向かって四角柱状貫通孔１５ｂが貫通して穿設されており、この四角柱状貫通孔１５ｂ内で光入射端部１５ｃから光出射端部１５ｄ側に向かって、リレーレンズ１８と、２個の第１，第２マイクロレンズアレイ１９Ａ，１９Ｂとがそれぞれ間隔を離して収納されている。
【００４１】
この際、２個の第１，第２マイクロレンズアレイ１９Ａ，１９Ｂのうちで光入射側に配置した第１マイクロレンズアレイ１９Ａは光入射側に複数のマイクロレンズ１９ａ１が互いに光軸を平行に設定して２次元的に長方形状に配置され、且つ、この反対側が平坦面１９ａ２に形成されている。一方、光出射側に配置した第２マイクロレンズアレイ１９Ｂは、上記した第１マイクロレンズアレイ１９Ａと同様な形状で且つ前後が対称に配置されており、第１マイクロレンズアレイ１９Ａの平坦面１９ａ２と対向して平坦面１９ｂ２が形成され、且つ、この反対側で光出射側に複数のマイクロレンズ１９ｂ１が互いに光軸を平行に設定して２次元的に長方形状に配置されている。
【００４２】
そして、複数のＬＥＤ１２から出射された各光を複数の集光レンズ１６を介して反射集光ミラー１７の反射面１７ａにより集光された光が、光インテグレータ１５の光入射端部１５ｃから入射され、この光入射端部１５ｃに入射された光が四角柱状貫通孔１５ｂ内でリレーレンズ１８を介して第１マイクロレンズアレイ１９Ａに入射され、この第１マイクロレンズアレイ１９Ａに入射した光束は、複数のマイクロレンズレンズ１９ａ１の集光作用により光軸と垂直な面内に、複数のマイクロレンズレンズ１９ａ１と同数の２次光源像を形成する。一方、第２マイクロレンズアレイ１９Ｂは、第１マイクロレンズアレイ１９Ａによる２次光源像近傍に光軸に垂直な面内に配置されているので、第２マイクロレンズ１９Ｂからの照明光の主光線は互いに平行の状態で強度分布（面内輝度）が均一化されて出射される。
【００４３】
ここで、再び図１に戻り、光インテグレータ１５（１５Ａ又は１５Ｂ）の光出射端部１５ｄからは、複数のＬＥＤ１２から出射された光の出射方向に対して１８０°方向を転換した均一な光が出射され、この後、光出射端部１５ｄに設置した画像表示光学系３０Ａに入射されている。
【００４４】
上記した画像表示光学系３０Ａは、光インテグレータ１５の光出射端部１５ｄ側から順に、出射レンズ３１と、リレーレンズ３２と、コンデンサーレンズ３３と、光透過型の液晶パネル４５とが光インテグレータ１５に対して光軸を合せて設けられている。更に、液晶パネル４５の光出射側には投射光学系となる投射レンズ５０が設置されている。
【００４５】
そして、光インテグレータ１５の光出射端部１５ｄ側から出射された強度分布が均一な照明光は、出射レンズ３１と、リレーレンズ３２と、コンデンサーレンズ３３を順に通過して均一な平行光になり光透過型の液晶パネル４５の裏面に入射され、ここで画像信号に応じて変調された画像光が液晶パネル４５の表面から投射レンズ５０によりスクリーンＳ上に投射されている。
【００４６】
上記したように実施例１の光源装置１０Ａから出射される照明光は、光インテグレータ１５により強度分布が均一化されているので、複数のＬＥＤ１２として白色ＬＥＤ１２Ｗを用いた場合に、白色の照明光により液晶パネル４５から投射レンズ５０を介して投射した白色画像光はスクリーンＳ上で照度ムラ及び輝度ムラなく良好に表示され、一方、複数のＬＥＤ１２として赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂを用いた場合に３原色の照明光により液晶パネル４５から投射レンズ５０を介して投射した３原色画像光はスクリーンＳ上で色ムラなく良好に表示される。
【実施例２】
【００４７】
図６は本発明に係る実施例２の光源装置を実施例２の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。
【００４８】
図６に示した如く、本発明に係る実施例２の光源装置１０Ｂを適用した実施例２の投射型表示装置１Ｂは、先に説明した実施例１の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付し、且つ、先に示した構成部材は必要に応じて適宜説明し、実施例１に対して異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点を中心にして説明する。
【００４９】
即ち、本発明に係る実施例２の光源装置１０Ｂも、単板方式で光透過型の液晶パネル４５を用いて画像を拡大投射できる実施例２の投射型表示装置１Ｂに適用されている。この際、実施例２の投射型表示装置１Ｂは、光源装置１０Ｂと、画像表示光学系３０Ｂと、投射光学系となる投射レンズ５０とで概略構成されている。
【００５０】
上記した光源装置１０Ｂでは、プリント配線基板１１に穿設した長方形孔１１ａ内に先に説明したロッドインテグレータ方式による光インテグレータ１５Ａ（１５）が嵌め込まれている。また、プリント配線基板１１に穿設した長方形孔１１ａを中心にして一方の面１１ｂ上に複数の半導体発光素子１２が例えば放射状に半田付けにより取り付けら、これら複数の半導体発光素子１２から出射した光を、複数の集光レンズ１６と、凹球面状又は凹非球面状の反射面１７ａを形成した反射集光ミラー１７とにより集光して、光インテグレータ１５Ａの四角柱状枠部１５ａの光入射端部１５ｃから入射させ、この入射光を四角柱状枠部１５ａに貫通して穿設した四角柱状貫通孔１５ｂ内の反射面１５ｂ１で多重反射させて光出射端部１５ｄから均一な強度分布の照明光を出射させる技術的思想は実施例１と同じである。
【００５１】
ここで実施例１と異なる点は、光インテグレータ１５Ａの光出射端部１５ｄに蜜着又は接近して偏光変換板２０が設けられている。
【００５２】
上記した偏光変換板２０は、光インテグレータ１５Ａの光出射端部１５ｄから出射される照明光に対して偏光方向を９０°異なる方向に変換する機能を備えており、即ち、光インテグレータ１５Ａの光出射端部１５ｄから出射された照明光が偏光変換板２０を通過することで、偏光変換板２０からｐ偏光光又はｓ偏光光として位相を揃えた光が利用効率を高めた状態で後述する画像表示光学系３０Ｂ側に出射される。
【００５３】
この際、複数のＬＥＤ１２として白色ＬＥＤ１２Ｗを用いた場合には、図示を省略するものの偏光変換板２０からｐ偏光光又はｓ偏光光に対応したＷｐ光又はＷｓ光が出射される。一方、複数のＬＥＤ１２として赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂを用いた場合には、図示を省略するものの偏光変換板２０からｐ偏光光又はｓ偏光光に対応したＲｐ光，Ｇｐ光，Ｂｐ光又はＲｓ光，Ｇｓ光，Ｂｓ光がそれぞれ出射される。
【００５４】
また、偏光変換板２０の光出射側には、画像表示光学系３０Ｂが設置されている。
【００５５】
上記した画像表示光学系３０Ｂは、偏光変換板２０の光出射側から順に、リレーレンズ３２と、コンデンサーレンズ３３と、光透過型の液晶パネル４５とが光インテグレータ１５Ａに対して光軸を合せて設けられている。更に、液晶パネル４５の光出射側には投射光学系となる投射レンズ５０が設置されている。
【００５６】
そして、光インテグレータ１５Ａの光出射端部１５ｄ側から偏光変換板２０を通して出射されたｐ偏光又はｓ偏光の照明光は、強度分布が均一で且つ位相を揃えて光の利用効率を高めた状態でリレーレンズ３２と、コンデンサーレンズ３３を順に通過して均一な平行光になり光透過型の液晶パネル４５の裏面に入射され、ここで画像信号に応じて変調された画像光が液晶パネル４５の表面から投射レンズ５０によりスクリーンＳ上に投射されている。
【００５７】
上記したように実施例２の光源装置１０Ｂから出射されるｐ偏光又はｓ偏光の照明光は、光インテグレータ１５Ａにより強度分布が均一化され、且つ、偏光変換板２０で位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で出射されるので、複数のＬＥＤ１２として白色ＬＥＤ１２Ｗを用いた場合に、白色の照明光により液晶パネル４５から投射レンズ５０を介して投射した白色画像光はスクリーンＳ上で照度ムラ及び輝度ムラなく実施例１より一層良好に表示され、一方、複数のＬＥＤ１２として赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂを用いた場合に３原色の照明光により液晶パネル４５から投射レンズ５０を介して投射した３原色画像光はスクリーンＳ上で色ムラなく実施例１より一層良好に表示される。
【実施例３】
【００５８】
図７は本発明に係る実施例３の光源装置を実施例３の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。
【００５９】
図７に示した如く、本発明に係る実施例３の光源装置１０Ｃを適用した実施例３の投射型表示装置１Ｃは、先に説明した実施例１の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付し、且つ、先に示した構成部材は必要に応じて適宜説明し、実施例１に対して異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点を中心にして説明する。
【００６０】
即ち、本発明に係る実施例３の光源装置１０Ｃも、単板方式で光透過型の液晶パネル４５を用いて画像を拡大投射できる実施例３の投射型表示装置１Ｃに適用されている。この際、実施例３の投射型表示装置１Ｃは、光源装置１０Ｃと、画像表示光学系３０Ｃと、投射光学系となる投射レンズ５０とで概略構成されている。
【００６１】
上記した光源装置１０Ｃでは、プリント配線基板１１に穿設した長方形孔１１ａ内に先に説明したレンズアレイ方式による光インテグレータ１５Ｂ（１５）が嵌め込まれている。また、プリント配線基板１１に穿設した長方形孔１１ａを中心にして一方の面１１ｂ上に複数の半導体発光素子１２が例えば放射状に半田付けにより取り付けら、これら複数の半導体発光素子１２から出射した光を、複数の集光レンズ１６と、凹球面状又は凹非球面状の反射面１７ａを形成した反射集光ミラー１７とにより集光して、光インテグレータ１５Ｂの四角柱状枠部１５ａの光入射端部１５ｃから入射させ、この入射光を四角柱状枠部１５ａに貫通して穿設した四角柱状貫通孔１５ｂ内に収納したリレーレンズ１８と、２個の第１，第２マイクロレンズアレイ１９Ａ，１９Ｂとにより光出射端部１５ｄから均一な強度分布の照明光を出射させる技術的思想は実施例１と同じである。
【００６２】
ここで実施例１と異なる点は、光インテグレータ１５Ｂの光出射端部１５ｄに蜜着又は接近して偏光変換板２０が設けられている。
【００６３】
上記した偏光変換板２０は、光インテグレータ１５Ｂの光出射端部１５ｄから出射される照明光に対して偏光方向を９０°異なる方向に変換する機能を備えており、即ち、照明光が偏光変換板２０を通過することで、偏光変換板２０からｐ偏光光又はｓ偏光光として位相を揃えた光が利用効率を高めた状態で後述する画像表示光学系３０Ｃ側に出射される。
【００６４】
この際、複数のＬＥＤ１２として白色ＬＥＤ１２Ｗを用いた場合には、図示を省略するものの偏光変換板２０からｐ偏光光又はｓ偏光光に対応したＷｐ光又はＷｓ光が出射される。一方、複数のＬＥＤ１２として赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂを用いた場合には、図示を省略するものの偏光変換板２０からｐ偏光光又はｓ偏光光に対応したＲｐ光，Ｇｐ光，Ｂｐ光又はＲｓ光，Ｇｓ光，Ｂｓ光がそれぞれ出射される。  また、偏光変換板２０の光出射側には、画像表示光学系３０Ｃが設置されている。
【００６５】
上記した画像表示光学系３０Ｃは、偏光変換板２０の光出射側から順に、重ね合せレンズ３４と、コンデンサーレンズ３５と、光透過型の液晶パネル４５とが光インテグレータ１５Ｂに対して光軸を合せて設けられている。更に、液晶パネル４５の光出射側には投射光学系となる投射レンズ５０が設置されている。
【００６６】
そして、光インテグレータ１５Ｂの光出射端部１５ｄ側から偏光変換板２０を通して出射されたｐ偏光又はｓ偏光の照明光は、強度分布が均一で且つ位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で重ね合せレンズ３４，コンデンサーレンズ３５を順に通過して均一な平行光になり光透過型の液晶パネル４５の裏面に入射され、ここで画像信号に応じて変調された画像光が液晶パネル４５の表面から投射レンズ５０によりスクリーンＳ上に投射されている。
【００６７】
上記したように実施例３の光源装置１０Ｃから出射されるｐ偏光又はｓ偏光の照明光は、光インテグレータ１５Ｂにより強度分布が均一化され、且つ、偏光変換板２０で位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で出射されるので、複数のＬＥＤ１２として白色ＬＥＤ１２Ｗを用いた場合に、白色の照明光により液晶パネル４５から投射レンズ５０を介して投射した白色画像光はスクリーンＳ上で照度ムラ及び輝度ムラなく実施例１より一層良好に表示され、一方、複数のＬＥＤ１２として赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂを用いた場合に３原色の照明光により液晶パネル４５から投射レンズ５０を介して投射した３原色画像光はスクリーンＳ上で色ムラなく実施例１より一層良好に表示される。
【実施例４】
【００６８】
図８は本発明に係る実施例１の光源装置を実施例４の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。
【００６９】
図８に示した如く、本発明に係る実施例１の光源装置１０Ａを適用した実施例４の投射型表示装置１Ｄは、先に説明した実施例１の構成と一部を除いて同様の構成であり、ここでは説明の便宜上、先に示した構成部材に対しては同一の符号を付し、且つ、先に示した構成部材は必要に応じて適宜説明し、実施例１に対して異なる構成部材に新たな符号を付して異なる点を中心にして説明する。
【００７０】
即ち、本発明に係る実施例１の光源装置１０Ａは、単板方式で光透過型の液晶パネル４５を用いて画像を拡大投射できる実施例４の投射型表示装置１Ｄに適用されている。この際、実施例４の投射型表示装置１Ｄは、光源装置１０Ａと、画像表示光学系３０Ｄと、投射光学系となる投射レンズ５０とで概略構成されている。
【００７１】
この実施例４では、先に説明した実施例１の光源装置１０Ａを適用しており、且つ、光源装置１０Ａ内の光インテグレータ１５はロッドインテグレータ方式による光インテグレータ１５Ａを用いているので、光インテグレータ１５Ａの光出射端部１５ｄに密着又は接近して偏光変換板は設けられていない。
【００７２】
ここで、実施例１と異なる点は、光インテグレータ１５Ａの光出射端部１５ｄ側に設置した画像表示光学系３０Ｄ中に偏光変換板３８が設けられている。
【００７３】
即ち、上記した画像表示光学系３０Ｄは、光インテグレータ１５Ａの光出射端部１５ｄ側から順に、出射レンズ３６と、リレーレンズ３７と、偏光変換板３８と、重ね合せレンズ３９と、コンデンサーレンズ４０と、光透過型の液晶パネル４５とが光インテグレータ１５Ａに対して光軸を合せて設けられている。更に、液晶パネル４５の光出射側には投射光学系となる投射レンズ５０が設置されている。
【００７４】
上記した画像表示光学系３０Ｄ中に設けられた偏光変換板３８も、光インテグレータ１５Ａの光出射端部１５ｄから出射される照明光に対して偏光方向を９０°異なる方向に変換する機能を備えており、即ち、光インテグレータ１５Ａからの照明光が画像表示光学系３０Ｄ中に設けられた偏光変換板２０を通過することでｐ偏光光又はｓ偏光光として位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で投射レンズ５０側に出射される。
【００７５】
上記したように実施例１の光源装置１０Ａから出射される照明光は、光インテグレータ１５Ａにより強度分布が均一化され、且つ、この照明光が画像表示光学系３０Ｄ中に設けられた偏光変換板３８を通過することで位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で出射されるので、複数のＬＥＤ１２として白色ＬＥＤ１２Ｗを用いた場合に、白色の照明光により液晶パネル４５から投射レンズ５０を介して投射した白色画像光はスクリーンＳ上で照度ムラ及び輝度ムラなく実施例１より一層良好に表示され、一方、複数のＬＥＤ１２として赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂを用いた場合に３原色の照明光により液晶パネル４５から投射レンズ５０を介して投射した３原色画像光はスクリーンＳ上で色ムラなく実施例１より一層良好に表示される。
【００７６】
次に、例えば、前記した実施例２又は実施例３の投射型表示装置１Ｂ又は１Ｃを適用した時に、投射型表示装置１Ｂ又は１Ｃ内の回路動作について図９〜図１１を用いて説明する。
【００７７】
図９は実施例２又は実施例３の投射型表示装置において、光源装置内で複数のＬＥＤとして白色ＬＥＤを用いた場合に、ＬＥＤ駆動回路及び液晶パネル駆動回路の動作を説明するための図、
図１０は実施例２又は実施例３の投射型表示装置において、光源装置内で複数のＬＥＤとして赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを用いた場合に、ＲＧＢ−ＬＥＤ駆動回路及び液晶パネル駆動回路の動作を説明するための図、
図１１は実施例２又は実施例３の投射型表示装置において、光源装置内で複数のＬＥＤとして赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを用いた場合に、カラーシーケンス制御回路及びＲＧＢ−ＬＥＤ時分割駆動回路及び液晶パネル時分割駆動回路の動作を説明するの図である。
【００７８】
まず、図９に示した如く、実施例２又は実施例３の投射型表示装置１０Ｂ又は１０Ｃでは、複数のＬＥＤ１２として複数の白色ＬＥＤ１２ＷがＬＥＤ駆動回路６１により駆動されている。そして、複数の白色ＬＥＤ１２Ｗから出射された各白色光は、ロッドインテグレータ方式による光インテグレータ１５Ａ又はレンズアレイ方式による光インテグレータ１５Ｂにより強度分布が均一化され、且つ、偏光変換板２０を通過した後に位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で画像表示光学系３０Ｂ又は３０Ｃ側に出射され、この画像表示光学系３０Ｂ又は３０Ｃ内でＲ，Ｇ，Ｂ色フィルター４６を有する光透過型の液晶パネル４５に照明され、ここでＲＧＢ用映像信号が液晶パネル駆動回路６２に供給されて液晶パネル４５を駆動することで、カラー画像に光変調されて投射レンズ５０によりスクリーンＳ上に投射される。
【００７９】
次に、図１０に示した如く、実施例２又は実施例３の投射型表示装置１０Ｂ又は１０Ｃでは、複数のＬＥＤ１２として複数の赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２ＢがＲＧＢ−ＬＥＤ駆動回路６３により駆動されている。そして、複数の赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂから出射された赤色光，緑色光，青色光は、ロッドインテグレータ方式による光インテグレータ１５Ａ又はレンズアレイ方式による光インテグレータ１５Ｂにより強度分布が均一化され、且つ、偏光変換板２０を通過した後に位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で色合成された白色均一照明光となって画像表示光学系３０Ｂ又は３０Ｃ側に出射され、この画像表示光学系３０Ｂ又は３０Ｃ内でＲ，Ｇ，Ｂ色フィルター４６を有する光透過型の液晶パネル４５に照明され、ここでＲＧＢ用映像信号が液晶パネル駆動回路６２に供給されて液晶パネル４５を駆動することで、カラー画像に光変調されて投射レンズ５０によりスクリーンＳ上に投射される。この際、複数の赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂを用いることで、複雑なカラー画像の色制御が可能となる。
【００８０】
次に、図１１に示した如く、実施例２又は実施例３の投射型表示装置１０Ｂ又は１０Ｃでは、複数のＬＥＤ１２として複数の赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂがカラーシーケンス制御回路６５の指令に基づいてＲＧＢ−時分割ＬＥＤ駆動回路６５により時分割駆動されている。そして、複数の赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂから時分割で出射された赤色光，緑色光，青色光は、ロッドインテグレータ方式による光インテグレータ１５Ａ又はレンズアレイ方式による光インテグレータ１５Ｂにより強度分布が均一化され、且つ、偏光変換板２０を通過した後に位相を揃えて光の利用効率を高めた状態で画像表示光学系３０Ｂ又は３０Ｃ側に時分割で出射され、この画像表示光学系３０Ｂ又は３０Ｃ内で光透過型の液晶パネル４５に照明される。ここで、カラーシーケンス制御回路６５の指令に基づいて複数の赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂからの赤色光，緑色光，青色光と同期を取りながらＲ用映像信号，Ｇ用映像信号，Ｂ用映像信号が液晶パネル時分割駆動回路６２に時分割で供給されて液晶パネル４５を時分割駆動することで、ＲＧＢ３色の画像に光変調される。そして、上記液晶パネル４５から投射レンズ５０により投射された画像は、スクリーンＳ上にＲ，Ｇ，Ｂ色が順番に投射され、人間の視覚においては時間積分されたカラー画像として認識される。
【実施例５】
【００８１】
図１２は本発明に係る実施例１の光源装置を実施例５の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。
【００８２】
図１２に示した如く、本発明に係る実施例１の光源装置１０Ａは、単板方式で光反射型のＤＭＤ（Digital Micromirror Device：ディジタル  マイクロミラー  デバイス）７７を用いて画像を拡大投射できる実施例５の投射型表示装置１Ｅに適用されている。この際、実施例５の投射型表示装置１Ｅは、光源装置１０Ａと、画像表示光学系７０と、投射光学系となる投射レンズ５０とで概略構成されている。
【００８３】
この実施例５では、先に説明した実施例１の光源装置１０Ａを適用しており、且つ、プリント配線基板１１には複数のＬＥＤ１２として複数の赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂがプリント配線基板１１の長方形孔１１ａを中心にして発光輝度の割合に応じて配置されている。そして、これらの赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂは、配線用のコネクタ１３を介してＲＧＢ−ＬＥＤ時分割駆動回路６５により時分割駆動されており、赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂから時分割で出射された赤色光，緑色光，青色光は複数の集光レンズ１６を介して凹球面状の反射面１７ａを有する反射集光ミラー１７により光インテグレータ１５の光入射端部に集光されている。また、光源装置１０Ａ内の光インテグレータ１５はロッドインテグレータ方式による光インテグレータ１５Ａを用いているので、光インテグレータ１５Ａの光出射端部１５ｄに密着又は接近して偏光変換板は設けられていない。
【００８４】
ここで、光インテグレータ１５Ａの光出射端部１５ｄ側には、実施例１と異なる形態の画像表示光学系７０が設置されている。
【００８５】
即ち、上記した画像表示光学系７０は、光インテグレータ１５Ａの光出射端部１５ｄ側から順に、出射レンズ７１と、リレーレンズ７２と、コンデンサーレンズ７３と、反射ミラー７４，７５と、レンズ７６と、多数の微小可動ミラーを１チップ上に集積させたＤＭＤ（Digital Micromirror Device：ディジタル  マイクロミラー  デバイス）７７とが設けられている。更に、ＤＭＤ７７の光出射側には投射光学系となる投射レンズ５０が設置されている。
【００８６】
この際、プリント配線基板１１上に発光輝度の割合に応じて配列させた赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂは、まだら模様に配置されているため、単色発光した場合には、不均一強度分布であり、三色同時点灯時には、分布度合いの異なりにより、色むらの多いまだら模様の照明光となってしまうが、ＲＧＢ−ＬＥＤ時分割駆動回路６５により時分割駆動された赤色ＬＥＤ１２Ｒ，緑色ＬＥＤ１２Ｇ，青色ＬＥＤ１２Ｂからの各色光を光インテグレータ１５Ａの四角柱状枠部１５ａの四角柱状貫通孔１５ｂ内に形成した反射面１５ｂ１で多重反射させて均一な強度分布を有する照明光を得ている。
【００８７】
そして、光インテグレータ１５Ａの光出射端部１５ｄから出射させた均一な強度分布を有する照明光は、出射レンズ７１，リレーレンズ７２，コンデンサーレンズ７３を順に通過し、投射レンズ５の手前側に立体交差して取り付けた反射ミラー７４，７５，レンズ７６を通ってＤＭＤ７７に斜め方向から入射され、このＤＭＤ７７で反射されて時分割駆動によりＲ，Ｇ，Ｂごとに変調された画像光が投射レンズ５０によってスクリーン（図示せず）上に投射され、スクリーン上に投射された画像光は、時分割駆動による高速繰り返しにより人間の視覚内で積分され、フルカラーの画像として認識されるため、３原色画像光はスクリーン（図示せず）上で色ムラなく良好に表示される。
【実施例６】
【００８８】
図１３は本発明に係る実施例２又は実施例３の光源装置を実施例６の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。
【００８９】
図１３に示した如く、本発明に係る実施例２又は実施例３の光源装置１０Ｂ又は１０Ｃは、ＲＧＢに対応して３板方式で光反射型の液晶パネル９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｇを用いて画像を拡大投射できる実施例６の投射型表示装置１Ｆに適用されている。この際、実施例６の投射型表示装置１Ｆは、光源装置１０Ｂ又は１０Ｃと、色分解及び色合成光学系８０と、投射光学系となる投射レンズ（図示せず）とで概略構成されている。
【００９０】
この実施例６では、先に説明した実施例２又は実施例３の光源装置１０Ｂ又は１０Ｃを適用しており、且つ、プリント配線基板１１には複数のＬＥＤ１２として複数の白色ＬＥＤ１２Ｗがプリント配線基板１１の長方形孔１１ａを中心にして配置されている。また、光源装置１０Ｂ又は１０Ｃ内の光インテグレータ１５はロッドインテグレータ方式による光インテグレータ１５Ａ又はレンズアレイ方式による光インテグレータ１５Ｂを用いているので、光インテグレータ１５Ａ又は１５Ｂの光出射端部１５ｄに密着又は接近して偏光変換板２０が設けられている。
【００９１】
この際、複数の白色ＬＥＤ１２Ｗから出射された各白色光は、ロッドインテグレータ方式による光インテグレータ１５Ａ又はレンズアレイ方式による光インテグレータ１５Ｂにより強度分布が均一化され、且つ、偏光変換板２０を通過した後に位相を揃えたＲｓ光，Ｇｓ光，Ｂｓ光からなるｓ偏光の白色光として下記する色分解及び色合成光学系８０側に出射されるようになっている。
【００９２】
ここで、光インテグレータ１５Ａ又は１５Ｂの光出射端部１５ｄ側には、実施例１と異なって、色分解及び色合成光学系８０が設置されている。
【００９３】
上記した画像表示光学系８０は、光源装置１０Ｂ又は１０Ｃからの白色光をＲＧＢ３原色に色分解する機能と、色分解された赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ対応する各色の光反射型の液晶パネル９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｇで反射させた後に色合成する機能を備えている。
【００９４】
即ち、画像表示光学系８０内には、４個の第１〜第４偏光ビームスプリッタ８１〜８４が上面側から見て平面的に示した時に各偏光ビームスプリッタの偏光分離面８１ａ〜８４ａがＸ字状になるように配置されている。この際、第１偏光ビームスプリッタ８１の右方に第２偏光ビームスプリッタ８２が配置され、且つ、第１偏光ビームスプリッタ８１の上方に第３偏光ビームスプリッタ８３が配置されていると共に、第２偏光ビームスプリッタ８２の上方で且つ第３偏光ビームスプリッタ８３の右方に第４偏光ビームスプリッタ８４が配置されている。そして、第１偏光ビームスプリッタ８１側が後述するＧ光用偏光変換板８５を介して光インテグレータ１５Ａ又は１５Ｂの光出射端部１５ｄに密着させた偏光変換板２０と対向し、一方、第４偏光ビームスプリッタ８４側が投射レンズ（図示せず）と対向している。この際、上記した第１〜第４偏光ビームスプリッ８１〜８４の各偏光分離面８１ａ〜８４ａは、ｐ偏光光を透過し、且つ、ｓ偏光光を反射する半透過・反射偏光膜が直方形状の対角線に沿って形成されている。
【００９５】
また、光源装置１０Ｂ又は１０Ｃからの白色光が入射する光源部側の第１偏光ビームスプリッタ８１と、色合成光を出射する投射レンズ側の第４偏光ビームスプリッタ８４とが大型サイズに形成されており、且つ、第２，第３偏光ビームスプリッタ８２，８３は、第１，第４偏光ビームスプリッタ８１，８４よりも一回り小型サイズに形成されている。
【００９６】
また、小型サイズの第２偏光ビームスプリッタ８２の右側面に対向してＧ光用の光反射型液晶パネル９０Ｇが配置され、且つ、小型サイズの第３偏光ビームスプリッタ８３の上面及び左側面に対向してＲ光用の光反射型液晶パネル９０ＲとＢ光用の光反射型液晶パネル９０Ｂとが互いに直交してそれぞれ配置され、各光反射型液晶パネル９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂは第２，第３偏光ビームスプリッタ８２，８３のサイズに合わせて小型化されている。
【００９７】
また、光源部側の第１偏光ビームスプリッタ８１の光入射面には、Ｇ光の偏波面を９０°回転させる機能を有するＧ光用偏光変換板８５が設置されている。また、第１偏光ビームスプリッタ８１と第３偏光ビームスプリッタ８３との間には、Ｒ光の偏波面を９０°回転させる機能を有するＲ光用偏光変換板８６が設置されている。また、第３偏光ビームスプリッタ８３と第４偏光ビームスプリッタ８４との間には、Ｒ光の偏波面を９０°回転させる機能を有するＲ光用偏光変換板８７が設置されている。また、第４偏光ビームスプリッタ８４の光出射面には、Ｇ光の偏波面を９０°回転させる機能を有するＧ光用偏光変換板８８が設置されている。
【００９８】
そして、光源部１０Ｂ又は１０Ｃから得られたｓ偏光光のＲｓ光，Ｇｓ光，Ｂｓ光からなる白色光を、第１偏光ビームスプリッタ８１の光入射面側から入射させると、図示の各光路を経た後に第４偏光ビームスプリッタ８４の光出射面側からｐ偏光光のＲｐ及びＧｐ光並びにＢｐ光を合成した色合成光が投射レンズ側に出射されるので、色ムラのない色合成光を不図示のスクリーン上に投射することができる。
【００９９】
尚、実施例１〜実施例３の光源装置１０Ａ〜１０Ｃを、ＲＧＢに対応して３板方式で光透過型の液晶パネルを用いて画像を拡大投射できる投射型表示装置に適用する場合には、図示を省略するものの、Ｒ光用プリント配線基板に取り付けた複数の赤色ＬＥＤ１２Ｒからの赤色光を複数の集光レンズ１６，反射集光ミラー１７，光インテグレータ１５（１５Ａ又は１５Ｂ）を順に介してＲ光用の光透過型液晶パネルに、Ｇ光用プリント配線基板に取り付けた複数の緑色ＬＥＤ１２Ｇからの緑色光を複数の集光レンズ１６，反射集光ミラー１７，光インテグレータ１５（１５Ａ又は１５Ｂ）を順に介してＧ光用の光透過型液晶パネルに、Ｂ光用プリント配線基板に取り付けた複数の青色ＬＥＤ１２Ｂからの青色光を複数の集光レンズ１６，反射集光ミラー１７，光インテグレータ１５（１５Ａ又は１５Ｂ）を順に介してＢ光用の光透過型液晶パネルにそれぞれ照射させ、この後、各色の光透過型液晶パネルから出射されたＲ光，Ｇ光，Ｂ光を合成プリズム（図示せず）により色合成して色合成光を投射レンズによりスクリーン上に投射させれば良いものである。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明に係る実施例１の光源装置を実施例１の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。
【図２】本発明に係る実施例１の光源装置において、複数の半導体発光素子として白色光を出射する複数の白色ＬＥＤと光インテグレータとをプリント配線基板に取り付けた状態を示した斜視図である。
【図３】本発明に係る実施例１の光源装置において、複数の半導体発光素子として赤色光，緑色光，青色光をそれぞれ出射する複数の赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤと光インテグレータとをプリント配線基板に取り付けた状態を示した斜視図である。
【図４】本発明に係る実施例１の光源装置において、複数の半導体発光素子からの光を光インテグレータの四角柱状枠部内に形成した反射面で繰り返し反射させて均一化する状態状態を模式的に示した図である。
【図５】本発明に係る実施例１の光源装置において、複数の半導体発光素子からの光を光インテグレータの四角柱状枠部内に収納したリレーレンズ及び２個のマイクロレンズアレイで均一化する状態を模式的に示した図である。
【図６】本発明に係る実施例２の光源装置を実施例２の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。
【図７】本発明に係る実施例３の光源装置を実施例３の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。
【図８】本発明に係る実施例１の光源装置を実施例４の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。
【図９】実施例２又は実施例３の投射型表示装置において、光源装置内で複数のＬＥＤとして白色ＬＥＤを用いた場合に、ＬＥＤ駆動回路及び液晶パネル駆動回路の動作を説明するための図である。
【図１０】実施例２又は実施例３の投射型表示装置において、光源装置内で複数のＬＥＤとして赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを用いた場合に、ＲＧＢ−ＬＥＤ駆動回路及び液晶パネル駆動回路の動作を説明するための図である。
【図１１】実施例２又は実施例３の投射型表示装置において、光源装置内で複数のＬＥＤとして赤色ＬＥＤ，緑色ＬＥＤ，青色ＬＥＤを用いた場合に、カラーシーケンス制御回路及びＲＧＢ−ＬＥＤ時分割駆動回路及び液晶パネル時分割駆動回路の動作を説明するの図である。
【図１２】本発明に係る実施例１の光源装置を実施例５の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。
【図１３】本発明に係る実施例２又は実施例３の光源装置を実施例６の投射型表示装置に適用した例を示した構成図である。
【図１４】従来例１の画像表示装置を示したブロック図である。
【図１５】（ａ），（ｂ）は従来例２の光源装置を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１Ａ〜１Ｆ…実施例１〜実施例６の投射型表示装置、
１０Ａ〜１０Ｃ…実施例１〜実施例３の光源装置、
１１…プリント配線基板、１１ａ…長方形孔、１１ｂ…一方の面、１１ｃ…他方の面、  １２…複数の半導体発光素子（複数のＬＥＤ）、
１２Ｒ…赤色ＬＥＤ、１２Ｇ…緑色ＬＥＤ、１２Ｂ…青色ＬＥＤ、１２Ｗ…白色ＬＥＤ、
１３…配線用のコネクタ、１４…放熱板（ヒートシンク）、
１５（１５Ａ又は１５Ｂ）…光インテグレータ、
１５ａ…四角柱状枠部、１５ｂ…四角柱状貫通孔、１５ｂ１…反射面、
１５ｃ…光入射端部、１５ｄ…光出射端部、
１６…集光レンズ、１７…反射集光ミラー、１７ａ…反射面、
１８…リレーレンズ、
１９Ａ，１９Ｂ…第１，第２マイクロレンズアレイ、
２０…偏光変換板、
３０Ａ〜３０Ｄ…実施例１〜実施例４の画像表示光学系、
４５…液晶パネル、
５０…投射レンズ、
７０…実施例５の画像表示光学系、
７７…ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）、
８０…実施例６の色分解及び色合成光学系、
８１〜８４…第１〜第４偏光ビームスプリッタ、
９０Ｒ，９０Ｇ，９０Ｂ…光反射型液晶パネル、
Ｓ…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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【図１５】
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