(57)【要約】【課題】  ロッドインテグレータの長さ増大や断面積減少をともなうことなく均一な照明光を得ることができる照明装置及びこれを用いた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，２３ｃ，２５ｃを軸心に沿って配列された３段の部分４１，４２，４３からなるものとしている。具体的には、第１段の第１部分４１を軸心に沿って延びる１６分割した第１ロッド部材４１ａとし、第２段の中間部分４３を軸心に沿って延びる４分割した第３ロッド部材４３ａとしているので、ロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃの射出ポートＯＰから極めて均一な照明光を射出させることができるとともに、その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。【選択図】  図４
2005140837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源光を発生する光源と、
入射端側に設けられて軸心方向にそれぞれ所定長だけ延びるとともに両端を揃えて並べた複数の第１ロッド部材からなる第１部分と、射出端側に設けられた一体の第２ロッド部材からなる第２部分とを有し、前記入射端に入射した光源光を均一化して照明光として前記射出端から射出するロッドインテグレータと
を備える照明装置。
【請求項２】
前記複数の第１ロッド部材は、横方向に相互に接合されて一体の前記第１部分をなし、前記第１部分及び前記第２部分は、軸心方向に沿って配列されて一体的なロッド部材を形成することを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１部分と前記第２部分とは、ロッド状の外形を有する中間部分の両端に接合されていることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１部分と前記第２部分とは、直接接合されていることを特徴とする請求項２記載の照明装置。
【請求項５】
前記光源は、前記複数の第１ロッド部材にそれぞれ対応するとともに当該複数の第１ロッド部材のそれぞれの入射端に光源光を入射させる複数の光源部分を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載の照明装置。
【請求項６】
前記光源は、前記複数の第１ロッド部材のうち隣接する第１ロッド部材の入射端に光源光を同時に入射させる光源部分を有することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項記載の照明装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか一項記載の照明装置と、
前記ロッドインテグレータの射出端から射出する照明光によって照明される光変調装置と
を備えるプロジェクタ。
【請求項８】
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７記載のプロジェクタ。
【請求項９】
各色の光源光を発生する光源と、
入射端側に設けられて軸心方向にそれぞれ所定長だけ延びるとともに両端を揃えて並べた複数の第１ロッド部材からなる第１部分と、射出端側に設けられて一体の第２ロッド部材からなる第２部分とをそれぞれ有し、前記入射端に入射した各色の光源光を個別に均一化して照明光として前記射出端からそれぞれ個別に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に対向してそれぞれ配置され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。
【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照明するための照明装置、及びこれを組み込んだ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、ロッドインテグレータの一端側に光源ランプを配置するとともにこのロッドインテグレータの他端側に偏光分離用のプリズム部材を配置し、このプリズム部材を経た一対の偏光の偏光方向を一致させた後、レンズで合成して照明領域を重畳して照明するものが存在する（特許文献１参照）。
【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２００２−２６８００８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、上記のようなプロジェクタでは、ロッドインテグレータの長さを大きくしなければ、或いはロッドインテグレータの断面積を小さくしなければ十分に均一な照明光が得られない。ここで、ロッドインテグレータの長さを大きくした場合、照明装置のサイズが増大する。また、ロッドインテグレータの断面積を小さくした場合、表示素子を照明する前に再度照明光の光束断面を拡大させなければならなくなり、結果的に表示素子の照明不均一が発生する。
【０００５】
そこで、本発明は、ロッドインテグレータの長さ増大や断面積減少をともなうことなく均一な照明光を得ることができる照明装置及びこれを用いた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】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、（ａ）光源光を発生する光源と、（ｂ）入射端側に設けられて軸心方向にそれぞれ所定長だけ延びるとともに両端を揃えて並べた複数の第１ロッド部材からなる第１部分と、射出端側に設けられた一体の第２ロッド部材からなる第２部分とを有し、前記入射端に入射した光源光を均一化して照明光として前記射出端から射出するロッドインテグレータとを備える。ここで、「ロッドインテグレータ」は、中実のロッド部材に限らず、中空の内面にミラーを形成したロッド部材からなるインテグレータを含むものとする。また、各ロッド部材の断面積は、軸心方向に沿って増大又は減少するものとすることができる。
【０００７】
上記照明装置では、ロッドインテグレータが、入射端側に設けられて軸心方向に延びる複数の第１ロッド部材からなる第１部分を有するので、入射端側に並んだ第１ロッド部材の各々で個別かつ効率的に光源光の均一化が行われる。さらに、ロッドインテグレータが、射出端側に設けられた一体の第２ロッド部材からなる第２部分を有するので、第１部分の各第１ロッド部材で均一化された光源光を合成して均一化しつつ比較的広い射出端から照明光を射出することができる。よって、均一な照明光を比較的大きな面積の射出端から射出させることができ、例えば射出端に対向して配置された液晶ライトバルブその他の表示素子等を均一かつ効率的に照明することができる。
【０００８】
また、本発明の具体的な態様では、上記照明装置において、前記複数の第１ロッド部材が、横方向に相互に接合されて一体の前記第１部分をなし、前記第１部分及び前記第２部分が、軸心方向に沿って配列されて一体的なロッド部材を形成する。この場合、ロッドインテグレータ全体を一体のブロック状の部材とすることができ、照明装置内に簡易に組み込むことができる。
【０００９】
また、本発明の具体的な態様では、前記第１部分と前記第２部分とが、ロッド状の外形を有する中間部分の両端に接合されている。この場合、中間部分にインテグレータとしての様々な機能を持たせることができ、照明光の均一性をさらに高めることができる。
【００１０】
また、本発明の具体的な態様では、前記第１部分と前記第２部分とが、直接接合されている。この場合、ロッドインテグレータの光学的構造を簡単なもとのすることができる。
【００１１】
また、本発明の具体的な態様では、前記光源が、前記複数の第１ロッド部材にそれぞれ対応するとともに当該複数の第１ロッド部材のそれぞれの入射端に光源光を入射させる複数の光源部分を有する。この場合、例えば各第１ロッド部材に入射させる光源光の強度を等しくすることができ、照明光の均一性をさらに高めることができる。
【００１２】
また、本発明の具体的な態様では、前記光源が、前記複数の第１ロッド部材のうち隣接する第１ロッド部材の入射端に光源光を同時に入射させる光源部分を有する。この場合、少ない光源部分で各第１ロッド部材に光源光を入射させることができる。
【００１３】
また、本発明に係る第１のプロジェクタは、（ａ）上述のいずれかの照明装置と、（ｂ）前記ロッドインテグレータの射出端から射出する照明光によって照明される光変調装置とを備える。ここで、「光変調装置」とは、液晶ライトバルブ、デジタルミラーデバイス等の、入射した照明光の透過率や反射率を変調することによって空間的光分布を形成することができる表示装置を意味するものとする。
【００１４】
上記プロジェクタでは、ロッドインテグレータの射出端からの均一な照明光をそのまま光変調装置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。
【００１５】
また、本発明の具体的な態様では、上記プロジェクタにおいて、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、本発明に係る第２のプロジェクタは、（ａ）各色の光源光を発生する光源と、（ｂ）入射端側に設けられて軸心方向にそれぞれ所定長だけ延びるとともに両端を揃えて並べた複数の第１ロッド部材からなる第１部分と、射出端側に設けられて一体の第２ロッド部材からなる第２部分とをそれぞれ有し、前記入射端に入射した各色の光源光を個別に均一化して照明光として前記射出端からそれぞれ個別に射出する各色のロッドインテグレータと、（ｂ）前記各色のロッドインテグレータの射出端に対向してそれぞれ配置された各色の光透過型の光変調装置と、（ｃ）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、（ｄ）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。
【００１７】
上記プロジェクタでは、各色のロッドインテグレータの射出端からの均一な照明光をそのまま各色の光変調装置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、光合成光学系を経て合成された高輝度のカラー画像を投射光学系投射によって鮮明に投射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
〔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、光変調装置である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。
【００１９】
図２（ａ）は、図１に示すプロジェクタ１０をシャーシィ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、シャーシィ６１中の適所に配置・固定されており、投射レンズ４０は、シャーシィ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、シャーシィ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）に示すシャーシィ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。
【００２０】
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光源部分である複数の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、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楕円或いは矩形断面のビームにされる。つまり、各ＬＥＤ２１ｆからのＢ光は、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。
【００２１】
図４は、図１のＢ光照明装置２１に設けたロッドインテグレータ２１ｃの構造を説明するための斜視図である。図からも明らかなように、このロッドインテグレータ２１ｃは、全体として四角柱状の外形を有し、両端の第１部分４１と第２部分４２との間に中間部分４３を挟んだ３段構造となっている。これら部分４１，４２，４３は、各部材の屈折率とほぼ等しい接着剤によって端面で互いに接着されて軸心方向ＡＸに沿って一列に配列されている。
【００２２】
このうち、第１部分４１は、入射ポートＩＰ側に設けられてロッド状の外形を有しており、軸心方向ＡＸに延びる多数の第１ロッド部材４１ａをマトリックス状に並べて接合したものからなる。これらの第１ロッド部材４１ａは、四角柱状で互いに同一形状を有するガラス製の透明ブロックであり、４×４の配列で両端を揃えて並べられており、相互の対向する側面を比較的低屈折率の接着剤によって接合して一体化したものである。このため、各第１ロッド部材４１ａの一端に入射した光源光は、それぞれの４側面で全反射しつつ進行して他端から射出される。この際、波面の分割及び重畳によって光の均一化が達成される。なお、各第１ロッド部材４１ａの側面に予めミラー材料を蒸着した場合、これらの部材を相互に接着する接着剤の屈折率の存在の有無に関わらず各第１ロッド部材４１ａの側面に入射した光源光を全て反射することができ、側面からの漏光を防止することができる。
【００２３】
第２部分４２は、射出ポートＯＰ側に設けられて軸心方向ＡＸに延びる四角柱状の外形を有する単一の第２ロッド部材からなる。この第２部分４２の一端に入射した光源光は、その４側面で全反射しつつ進行して他端から射出される。この際、波面の分割及び重畳によって光の均一化が達成される。なお、第２部分４２の側面にミラー材料を蒸着した場合、第２部分４２の側面に入射した光源光を全て反射することができ全反射を利用することなく、側面からの漏光を防止することができる。
【００２４】
両部分４１，４２の間に挟まれた中間部分４３は、ロッド状の外形を有しており、軸心方向ＡＸに延びる４つの第３ロッド部材４３ａをマトリックス状に並べて接合したものからなる。これらの第３ロッド部材４３ａは、四角柱状で互いに同一形状を有するガラス製の透明ブロックであり、２×２の配列で両端を揃えて並べられており、相互の対向する側面を比較的低屈折率の接着剤によって接合して一体化したものである。このため、各第３ロッド部材４３ａの一端に入射した光源光は、それぞれの４側面で全反射しつつ進行して他端から射出される。この際、波面の分割及び重畳によって光の均一化が達成される。なお、各第３ロッド部材４３ａの側面に予めミラー材料を蒸着した場合、これらの部材を相互に接着する接着剤の屈折率の存在の有無に関わらず各第３ロッド部材４３ａの側面に入射した光源光を全て反射することができ、側面からの漏光を防止することができる。
【００２５】
図５（ａ）は、ロッドインテグレータ２１ｃを構成する第１部分４１の入射端の状態を示す図であり、図５（ｂ）は、中間部分４３の入射端の状態を示す図であり、図５（ｃ）は、第２部分４２の入射端の状態を示す図である。図５（ａ）に示すように、第１部分４１は、１６個の同一形状の第１ロッド部材４１ａを並べて接合したものである。また、図５（ｂ）に示すように、中間部分４３は、４個の同一形状の第３ロッド部材４３ａを並べて接合したものである。なお、図５（ａ）に示す第１部分４１の端面は、図４に示すロッドインテグレータ２１ｃの入射ポートＩＰに対応し、図５（ｃ）に示す第２部分４２の端面は、ロッドインテグレータ２１ｃの射出ポートＯＰに対応する。なお、具体的な作製例では、第１部分４１、中間部分４３、第２部分４２の軸方向の長さをそれぞれ１５ｍｍ、１５ｍｍ、１５ｍｍとし、断面の寸法をそれぞれ１０．８３×１０．８３ｍｍとした。
【００２６】
以上のようなロッドインテグレータ２１ｃにおいて、入射ポートＩＰに入射した光源光は、第１部分４１に設けた各第１ロッド部材４１ａで個別に均一化されて中間部分４３に入射する。この際、隣接する４つ一組の第１ロッド部材４１ａが１つのユニットとして単一の第３ロッド部材４３ａに接続されているので、これら４つ一組の第１ロッド部材４１ａの射出端から射出した光源光は、対向する１つの第３ロッド部材４３ａに入射してこの第３ロッド部材４３ａ内部で混合・均一化される。このようにして中間部分４３に設けた各第３ロッド部材４３ａで個別に均一化された光源光は第２部分４２に入射する。この際、４つ一組の第３ロッド部材４３ａが１つのユニットとして単一の第２部分４２すなわちロッド部材に接続されているので、これら４つ一組の第３ロッド部材４３ａの射出端から射出した光源光は、対向する第２部分４２に入射してこの第２部分４２内部で混合・均一化される。よって、結果的に第２部分４２の射出端すなわちロッドインテグレータ２１ｃの射出ポートＯＰから射出される照明光は、その軸方向の寸法の割に極めて均一で、かつ、このロッドインテグレータ２１ｃの断面に等しい比較的広い面積を照明することができる。
【００２７】
図１に戻って、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上の被照射領域がＧ光によって均一に照明される。なお、Ｇ光用のロッドインテグレータ２３ｃは、Ｂ光用のロッドインテグレータ２１ｃと同一の構造及び形状を有しており、このロッドインテグレータ２３ｃの射出ポートＯＰから射出される照明光は、その軸方向の寸法の割に極めて均一なものとなっている。
【００２８】
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、Ｒ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上の被照射領域がＲ光によって均一に照明される。なお、Ｒ光用のロッドインテグレータ２５ｃは、Ｂ光用のロッドインテグレータ２１ｃと同一の構造及び形状を有しており、このロッドインテグレータ２５ｃの射出ポートＯＰから射出される照明光は、その軸方向の寸法の割に極めて均一なものとなっている。
【００２９】
各液晶ライトバルブ３１，３３，３５は、光透過型の光変調装置であり、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。
【００３０】
図６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。
【００３１】
図７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。
【００３２】
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によって変調されて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を軸心方向ＡＸに沿って配列された３段の部分４１，４２，４３からなるものとしている。つまり、第１段の第１部分４１を軸心方向ＡＸに沿って延びる１６分割した第１ロッド部材４１ａとし、第２段の中間部分４３を軸心方向ＡＸに沿って延びる４分割した第３ロッド部材４３ａとしているので、ロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃの射出ポートＯＰから極めて均一な照明光を射出させることができるとともに、その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。
【００３３】
〔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。
【００３４】
図８（ａ）〜（ｄ）は、第２実施形態のプロジェクタに組み込まれるＢ光用のロッドインテグレータの各部を説明する図である。このロッドインテグレータは、全体として四角柱状の外形を有し、第１部分１４１及び第２部分１４２からなる第１ユニット１４０Ａと、同じく第１部分１４１及び第２部分１４２からなる第２ユニット１４０Ｂとを軸心方向に接続した構造となっている。
【００３５】
このうち、図８（ａ）に示す第１ユニット１４０Ａの第１部分１４１は、入射ポート側に設けられてロッド状の外形を有しており、軸心方向に延びる４つの第１ロッド部材１４１ａをマトリックス状に並べて接合し一体化したものである。また、図８（ｃ）に示す第１ユニット１４０Ｂの第１部分１４１も、ロッド状の外形を有しており、軸心方向に延びる４つのロッド部材１４１ａをマトリックス状に並べて接合し一体化したものである。一方、図８（ｂ）に示す第１ユニット１４０Ａの第２部分１４２は、軸心方向に延びる四角柱状の外形を有する単一の第２ロッド部材からなる。また、図８（ｄ）に示す第２ユニット１４０Ｂの第２部分１４２も、軸心方向に延びる四角柱状の外形を有する単一の第２ロッド部材からなる。
【００３６】
図示のロッドインテグレータでは、第１ユニット１４０Ａの第１部分１４１に設けた各第１ロッド部材１４１ａによって光源光が個別に均一化され、次段の第２部分１４２によって各第１ロッド部材１４１ａから射出された光源光が比較的均一に混合される。さらに、第２ユニット１４０Ｂの第１部分１４１に設けた各ロッド部材１４１ａによって光源光が個別に均一化され、次段の第２部分１４２によって各ロッド部材１４１ａから射出された光源光が極めて均一に混合される。
【００３７】
なお、以上はＢ光用のロッドインテグレータの説明であったが、他のＧ光やＲ光用のロッドインテグレータも同様の構造を有する。
【００３８】
なお、上記ロッドインテグレータにおいて、第１ユニット１４０Ａの第１部分１４１は省略することができ、この場合も、第２ユニット１４０Ｂから射出された照明光は比較的均一なものとなっている。
【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９（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態のプロジェクタに組み込まれるＢ光用のロッドインテグレータの各部を説明する図である。このロッドインテグレータは、全体として四角柱状の外形を有し、両端の第１部分２４１と第２部分２４２との間に２段の中間部分２４３を挟んだ構造となっている点で、第１実施形態の場合と基本的な構造は同じである。
【００４１】
このうち、図９（ａ）に示す第１部分２４１は、入射ポート側に設けられてロッド状の外形を有しており、軸心方向に延びる４つの第１ロッド部材２４１ａをマトリックス状に並べて接合し一体化したものである。また、図９（ｂ）に示す中間部分２４３も、ロッド状の外形を有しており、軸心方向に延びる４つの三角柱状の第３ロッド部材２４３ａを放射状に並べて接合し一体化したものである。一方、図９（ｃ）に示す第２部分２４２は、軸心方向に延びる四角柱状の外形を有する単一の第２ロッド部材からなる。
【００４２】
図示のロッドインテグレータでは、第１部分２４１に設けた各第１ロッド部材２４１ａによって光源光が個別に均一化され、次の中間部分２４３に設けた各第３ロッド部材２４１ａによって各第１ロッド部材２４１ａから射出された光源光が分割・合成されてさらに個別に均一化される。そして、次段の第２部分２４２によって各第３ロッド部材２４１ａから射出された光源光が均一に混合される。
【００４３】
なお、以上はＢ光用のロッドインテグレータの説明であったが、他のＧ光やＲ光用のロッドインテグレータも同様の構造を有する。
【００４４】
〔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。
【００４５】
図１０（ａ）〜（ｃ）は、第４実施形態のプロジェクタに組み込まれるＢ光用のロッドインテグレータの各部を説明する図である。このロッドインテグレータは、全体として四角柱状の外形を有し、両端の第１部分３４１と第２部分３４２との間に２段の中間部分３４３を挟んだ構造となっている点で、第１実施形態の場合と基本的な構造は同じである。
【００４６】
このうち、図１０（ａ）に示す第１部分３４１は、入射ポート側に設けられてロッド状の外形を有しており、軸心方向に延びる１６の第１ロッド部材３４１ａをマトリックス状に並べて接合し一体化したものである。また、図１０（ｂ）に示す中間部分３４３も、ロッド状の外形を有しており、軸心方向に延びる９つの第３ロッド部材３４３ａをマトリックス状に並べて接合し一体化したものである。一方、図１０（ｃ）に示す第２部分３４２は、軸心方向に延びる四角柱状の外形を有する単一の第２ロッド部材からなる。
【００４７】
図示のロッドインテグレータでは、第１部分３４１に設けた各第１ロッド部材３４１ａによって光源光が個別に均一化され、次の中間部分３４３に設けた各第３ロッド部材３４１ａによって各第１ロッド部材３４１ａから射出された光源光が分割・合成されてさらに個別に均一化される。そして、次段の第２部分３４２によって各第３ロッド部材３４１ａから射出された光源光が均一に混合される。
【００４８】
なお、以上はＢ光用のロッドインテグレータの説明であったが、他のＧ光やＲ光用のロッドインテグレータも同様の構造を有する。
【００４９】
〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第５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。
【００５０】
図１１は、第５実施形態に係るプロジェクタ４１０の構造を概念的に説明するブロック図である。例えばＢ光照明装置４２１は、Ｂ光用光源ユニット４２１ａ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４２１ａは、回路基板２１ｇ上に４×４のマトリックス状にＬＥＤ２１ｆを配列したものであり、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４２１ｂを有している。光源部分である各ＬＥＤ２１ｆから射出された第１光源光ＬＢは、集光レンズアレイ４２１ｂを経た後、ロッドインテグレータ２１ｃの入射ポートＩＰに入射する。
【００５１】
図１２は、各ＬＥＤ２１ｆとロッドインテグレータ２１ｃとの配置関係を概念的に説明する図である。図からも明らかなように、各ＬＥＤ２１ｆとロッドインテグレータ２１ｃの入射ポートＩＰに露出する各第１ロッド部材４１ａ（図４参照）とが一対一で対応している。
【００５２】
図１１に戻って、Ｇ光照明装置４２３は、Ｇ光用光源ユニット４２３ａ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４２３ａは、回路基板２３ｇ上に４×４のマトリックス状にＬＥＤ２３ｆを配列したものであり、各ＬＥＤ２３ｆ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４２３ｂを有している。各ＬＥＤ２３ｆから射出された第２光源光ＬＧは、集光レンズアレイ４２３ｂを経た後、ロッドインテグレータ２３ｃの入射ポートＩＰに露出する４×４のマトリックス状配列の各第１ロッド部材に個別に入射する。
【００５３】
また、Ｒ光照明装置４２５は、Ｒ光用光源ユニット４２５ａ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４２５ａは、回路基板２５ｇ上に４×４のマトリックス状にＬＥＤ２５ｆを配列したものであり、各ＬＥＤ２５ｆ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４２５ｂを有している。各ＬＥＤ２５ｆから射出された第３光源光ＬＲは、集光レンズアレイ４２５ｂを経た後、ロッドインテグレータ２５ｃの入射ポートＩＰに露出する４×４のマトリックス状配列の各第１ロッド部材に個別に入射する。
【００５４】
〔第６実施形態〕
以下、本発明の第６実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第６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。
【００５５】
図１３（ａ）及び（ｂ）は、第６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５１０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。
【００５６】
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ィ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。
【００５７】
第６実施形態の場合も、図４に示す第１部分４１と、中間部分４３と、第２部分４２とからなる各色のロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃを用いているので、これらロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃの射出ポートから極めて均一な照明光を射出させることができるとともに、その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。
【００５８】
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃは、軸心方向ＡＸに関して２段或いは３段に限る必要はなく、４段以上の構成とすることができる。
【００５９】
また、第１部分４１や中間部分４３の軸心方向ＡＸに沿っての縦割り分割数や断面形状も、ロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃに要求される性能、仕様等に応じて適宜変更することができる。
【００６０】
また、上記第５実施形態では、ロッドインテグレータ２１ｃの各第１ロッド部材４１ａに一対一で対応するように各ＬＥＤ２１ｆを配置しているが、単一のＬＥＤ２１ｆからの光源光を複数の第１ロッド部材４１ａに入射させることもできる。
【００６１】
また、上記実施形態において、ロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃを構成する第１ロッド部材４１ａ、第３ロッド部材４３ａ等は中実のプリズムに限らず、中空の筒の内面にミラーを形成したものとすることができる。
【００６２】
また、上記第１実施形態等において、各色光照明装置２１，２３，２５におけるＬＥＤ２１ｆ，２３ｆ，２５ｆの個数、配列、間隔等は、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。具体的な実施例では、Ｂ光用のＬＥＤ２１ｆを４個、Ｇ光用のＬＥＤ２３ｆを７個、Ｒ光用のＬＥＤ２５ｆを７個とした。
【００６３】
また、各色光照明装置２１，２３，２５における集光レンズアレイ２１ｂ，２３ｂ，２５ｂ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。
【００６４】
また、第１偏光フィルタ２６ａ，２６ｂ，２６ｃは、各色のロッドインテグレータ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃの射出ポートＯＰと、各色の液晶ライトバルブ３１，３３，３５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内に配置することもできる。
【００６５】
また、プロジェクタ１０として、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】
【００６６】
【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】光源装置に組み込まれるロッドインテグレータの斜視図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、ロッドインテグレータの構造を説明する図である。
【図６】液晶ライトバルブの正面図である。
【図７】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８】（ａ）〜（ｄ）は、第２実施形態のロッドインテグレータの図である。
【図９】（ａ）〜（ｃ）は、第３実施形態のロッドインテグレータの図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、第４実施形態のロッドインテグレータの図である。
【図１１】第５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１２】各ＬＥＤ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１３】（ａ）、（ｂ）は、第６実施形態のプロジェクタを説明する図である。
【符号の説明】
【００６７】
１０…プロジェクタ、  ２０…照明装置、  ２１，２３，２５…各色光照明装置、  ２１ａ…Ｂ光用光源ユニット、  ２１ｃ，２３ｃ，２５ｃ…ロッドインテグレータ、  ２３ａ…Ｇ光用光源ユニット、  ２５ａ…Ｂ光用光源ユニット、  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、  ４１…第１部分、  ４２…第２部分、  ４３…中間部分、  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、  ４１ａ…第１ロッド部材、  ４３ａ…第３ロッド部材、  ５０…制御装置
【図１】
2005140837.tif 000003
【図２】
2005140837.tif 000004
【図３】
2005140837.tif 000005
【図４】
2005140837.tif 000006
【図５】
2005140837.tif 000007
【図６】
2005140837.tif 000008
【図７】
2005140837.tif 000009
【図８】
2005140837.tif 000010
【図９】
2005140837.tif 000011
【図１０】
2005140837.tif 000012
【図１１】
2005140837.tif 000013
【図１２】
2005140837.tif 000014
【図１３】
2005140837.tif 000015