(57)【要約】【課題】小型の表示装置を提供すること。【解決手段】ＬＥＤ駆動回路（Ｒ／Ｂ）２４ＲＢにより、赤色ＬＥＤ１０Ｒと青色ＬＥＤ１０Ｂとを１画像期間に時系列に順次切り替えて発光させて、照明用導光ロッド１２Ｒ，１２Ｂ及びダイクロイックプリズム１４を介して赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢを照明し、ＬＣＤ駆動回路２６により、該赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢに照明光の色の変化に同期して、照明光の色に対応した画像データを表示させて、照明光を時系列に順次変調する。【選択図】      図１
2005189472.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される画像データに対応する画像を表示する表示装置において、
照明光を射出する複数の照明手段と、
前記複数の照明手段に対応して配置され、入射した照明光を前記画像データに応じて変調して変調光を射出する複数の空間変調素子と、
前記複数の空間変調素子からの前記変調光を合成して投影する合成投影手段と、
を具備し、
前記複数の照明手段のうち、少なくとも一つは、複数の色の光を時系列に順次切り替えて照明光として射出する順次照明手段であり、
前記複数の空間変調素子のうち、前記順次照明手段に対応する空間変調素子は、前記順次照明手段からの照明光の色の変化に同期して、照明光の色に対応した画像データに応じて照明光を時系列に順次変調する、
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記複数の照明手段のうち、少なくとも一つの、前記順次照明手段以外の照明手段は、一つの色の光を照明光として射出する連続照明手段であり、
前記複数の空間変調素子のうち、前記連続照明手段に対応する空間変調素子は、前記連続照明手段からの照明光の色に対応した画像データに応じて照明光を連続的に変調する、
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記連続照明手段からの照明光の色は、前記順次照明手段からの照明光の複数の色の何れよりも比視感度の高い色であることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記空間変調素子は、液晶表示素子であり、
前記連続照明手段からの照明光を二つの偏光成分に分離する偏光分離手段と、
前記偏光分離手段により分離された二つの偏光成分の光を、対応する二つの前記液晶表示素子に偏光面を保持したまま導光する導光手段と、
を更に具備する、
ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項５】
前記連続照明手段からの照明光の色は緑であり、
前記順次照明手段からの照明光の複数の色は青と赤である、
ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項６】
前記連続照明手段は、
緑色成分の照明光を発生する第１の連続照明手段と、
前記第１の連続照明手段の照明光よりも波長の短い青緑色成分の光を発生する第２の連続照明手段と、
からなることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項７】
前記順次照明手段は、
発光色の異なる少なくとも２種類の光源と、
それぞれの光源からの光を合成する色合成手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
前記合成投影手段は、ダイクロイック膜および／または偏光合成膜を有する合成プリズムまたはミラーを含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項９】
前記複数の照明手段は、
光源と、
その入射端から入射した前記光源からの光を導光し、光の広がり角を小さく変換して、その出射端から射出する導光手段と、
を有し、
前記導光手段は、前記出射端から射出する光の進行方向に垂直で互いに直交する第１の方向と第２の方向において、前記第１の方向の光の広がり角よりも前記第２の方向の光の広がり角の方が小さくなるように広がり角を変換すると共に、前記合成プリズムまたはミラーの合成面に対する入射面と前記第２の方向とが平行になるように配置されている、
ことを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記順次照明手段は、
発光色の異なる少なくとも二種類の光源と、
前記少なくとも二種類の光源からの光を選択的に順次取り込み、対応する一つの前記空間変調素子に対して光を導光する選択的導光手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記選択的導光手段は、前記二種類の光源に対して相対的に移動することを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
【請求項１２】
第１の色の照明光を射出する第１の照明手段と、
第２の色の照明光を射出する第２の照明手段と、
前記第１の照明手段が射出した前記第１の色の照明光と、前記第２の照明手段が射出した前記第２の色の照明光とを合成する合成プリズムと、
を具備し、
前記第１及び第２の照明手段は、それぞれ、
光源と、
その入射端から入射した前記光源からの光を導光し、光の広がり角を小さく変換して、その出射端から射出する導光手段と、
を有し、
前記それぞれの導光手段は、前記出射端から射出する光の進行方向に垂直で互いに直交する第１の方向と第２の方向において、前記第１の方向の光の広がり角よりも前記第２の方向の光の広がり角の方が小さくなるように広がり角を変換すると共に、前記合成プリズムの合成面に対する入射面と前記第２の方向とが平行になるように配置されている、
ことを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を投影表示する表示装置及びそれに使用する照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像を投影表示する表示装置としては、白色光を３つの原色成分に分解し、それぞれの光を対応する液晶パネル（ＬＣＤ）等の空間変調素子により画像データに応じて変調した後、色合成プリズム等で再び合成して空間変調素子の像を投影してカラー画像を表示するプロジェクタが一般的である。
【０００３】
また、２枚の空間変調素子によりカラー画像を表示する装置も提案されている（例えば、特許文献１及び２を参照）。これら特許文献１及び２に開示の装置では、弱い書き込み光で画像情報を書き込み、強い読出し光を変調することができる光書き込み型空間変調素子を使用している。補色関係にある原色像の画像信号に応じて強度変調された２つの書き込み光を、揺動ミラーで走査しながら２つの光書き込み型空間変調素子に画像情報を書き込んでいく。一方で、読出し光として、白色光源からの光を原色成分と補色成分に分解し、１つの光書き込み型空間変調素子には原色成分を連続的に照射するとともに、もう１つの光書き込み型空間変調素子には補色成分を時間的に２つの原色成分に分解して時分割に照射し、光書き込み型空間変調素子で変調された２つの光を合成して投影することで、カラー画像を表示している。
【特許文献１】特開平７−９２４４４号公報
【特許文献２】特開平７−９５６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の一般的な装置では、放電ランプなどの白色光源からの白色光を一旦色成分に分解して、それぞれに対応する空間変調素子を照明していたため、白色光を色成分に分解する光学系や、それぞれの空間変調素子を照明するための光学系が必要で、装置の小型化が難しかった。
【０００５】
また、上記特許文献１及び２に開示の装置においても同様に、白色光を色成分に分解する光学系が必要で、装置の小型化が難しかった。更に、これら特許文献１及び２に開示の装置では、白色光源からの光を時間的に連続的な１つの原色成分と、時間的に断続的な２つの原色成分とに分解しているため、後者の時間的に断続的な２つの原色成分の時間平均光量が少なくなり、３つの原色成分を再合成しても元の白色光にはならず、色バランスをとるためには、前者の時間的に連続な１つの原色成分を減衰させる必要がある。
【０００６】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、１つの原色成分を減衰させる必要もなく、小型な、表示装置及びそれに使用する照明装置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】
【０００７】
本発明の表示装置の一態様は、入力される画像データに対応する画像を表示する表示装置において、照明光を射出する複数の照明手段と、上記複数の照明手段に対応して配置され、入射した照明光を上記画像データに応じて変調して変調光を射出する複数の空間変調素子と、上記複数の空間変調素子からの上記変調光を合成して投影する合成投影手段とを具備し、上記複数の照明手段のうち、少なくとも一つは、複数の色の光を時系列に順次切り替えて照明光として射出する順次照明手段であり、上記複数の空間変調素子のうち、上記順次照明手段に対応する空間変調素子は、上記順次照明手段からの照明光の色の変化に同期して、照明光の色に対応した画像データに応じて照明光を時系列に順次変調することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の照明装置の一態様は、第１の色の照明光を射出する第１の照明手段と、第２の色の照明光を射出する第２の照明手段と、上記第１の照明手段が射出した上記第１の色の照明光と、上記第２の照明手段が射出した上記第２の色の照明光とを合成する合成プリズムとを具備し、上記第１及び第２の照明手段は、それぞれ、光源と、その入射端から入射した上記光源からの光を導光し、光の広がり角を小さく変換して、その出射端から射出する導光手段とを有し、上記それぞれの導光手段は、上記出射端から射出する光の進行方向に垂直で互いに直交する第１の方向と第２の方向において、上記第１の方向の光の広がり角よりも上記第２の方向の光の広がり角の方が小さくなるように広がり角を変換すると共に、上記合成プリズムの合成面に対する入射面と上記第２の方向とが平行になるように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、異なる発光色の照明光を共通の空間変調素子で時系列に順次変調するので、表示装置の空間変調素子の数を少なくすることができ且つ合成投影手段を簡素で小型に構成することができ、また、１つの原色成分を減衰させる必要もない、小型な、表示装置及びそれに使用する照明装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
【００１２】
この表示装置は、光源として、赤色ＬＥＤ１０Ｒ、緑色ＬＥＤ１０Ｇ、青色ＬＥＤ１０Ｂの３種類のＬＥＤを有している。
【００１３】
ここで、赤色ＬＥＤ１０Ｒから発光された光は、対応する中密の照明用導光ロッド１２Ｒによりダイクロイックプリズム１４の第１の入射端に入射され、また、青色ＬＥＤ１０Ｂから発光された光は、対応する中密の照明用導光ロッド１２Ｂにより上記ダイクロイックプリズム１４の第２の入射端に入射される。このダイクロイックプリズム１４は、上記第１の入射端に入射された赤色光に対応する波長の光を透過し、上記第２の入射端から入射された青色光に対応する波長の光を反射するようになっている。従って、このダイクロイックプリズム１４の出射端からは赤色光及び青色光が、照明光として射出される。このダイクロイックプリズム１４の出射端の前面には、空間変調素子である赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢが配されており、該赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢは、上記ダイクロイックプリズム１４の出射端から射出された照明光を変調して、合成プリズム１８の第１の入射端に入射させる。
【００１４】
一方、緑色ＬＥＤ１０Ｇから発光された緑色光は、対応する中密の照明用導光ロッド１２Ｇにより導光され、該照明用導光ロッド１２Ｇの出射端から緑色光が、照明光として射出される。この照明用導光ロッド１２Ｇの出射端の前面には、空間変調素子である緑表示用ＬＣＤ１６Ｇが配されており、該緑表示用ＬＣＤ１６Ｇは、上記照明用導光ロッド１２Ｇの出射端から射出された照明光を変調して、上記合成プリズム１８の第２の入射端に入射させる。
【００１５】
合成プリズム１８は、上記第１の入射端に入射した変調された赤色光及び青色光の波長の光を反射し、上記第２の入射端に入射した変調された緑色光の波長の光を透過するダイクロイック膜２０を有しており、結果的にそれらを合成して、出射端から射出する。この出射端の前面には投影レンズ２２が配置されており、該投影レンズ２２により、上記合成プリズム１８から射出された変調合成光を、投影光として図示しないスクリーン等に投影できるようになっている。
【００１６】
なお、上記赤色ＬＥＤ１０Ｒ及び青色ＬＥＤ１０ＢはＬＥＤ駆動回路（Ｒ／Ｂ）２４ＲＢにより駆動され、緑色ＬＥＤ１０ＧはＬＥＤ駆動回路（Ｇ）２４Ｇにより駆動される。また、上記赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢ及び緑表示用ＬＣＤ１６ＧはＬＣＤ駆動回路２６により駆動される。これらＬＥＤ駆動回路（Ｒ／Ｂ）２４ＲＢ、ＬＥＤ駆動回路（Ｇ）２４Ｇ、及びＬＣＤ駆動回路２６は、入力される画像データに応じて、信号処理回路２８により制御される。
【００１７】
また、照明用導光ロッド１２（１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ）と合成プリズム１８とは、図２に示すような構成になっている（実際には、照明用導光ロッド１２Ｒ及び１２Ｂはダイクロイックプリズム１４を介するが、原理的には同じである）。
【００１８】
即ち、ＬＥＤからの光は光束角（ＮＡ）が大きい等方的な拡散光であり、そのため、照明用導光ロッド１２の入射端３０は、ＬＥＤの発光面とほぼ同じ大きさの正方形の形状を持っている。また、出射端３２はＬＣＤ１６（１６ＲＢ，１６Ｇ）とほぼ同じ大きさの長方形の形状を持ったものとなっている（従って、ダイクロイックプリズム１４の各入射端及び出射端も同様の長方形の形状である）。係る形状を持つことにより、照明用導光ロッド１２では、入射端３０に入射した光が出射端３２に向かってその内面４つの壁面で全反射をしながら導光されていく過程でＮＡが変換され、出射端３２から射出される光は、入射時よりもＮＡの小さな光となる。但し、出射端３２の形状が長方形であることから、該長方形の長軸方向の方が短軸方向よりもＮＡが小さくなる。
【００１９】
このようなＮＡが変換された光は、ＬＣＤ１６（例えば緑表示用ＬＣＤ１６Ｇ）を透過する際に変調された後、他方のＬＣＤ１６（例えば赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢ）からの変調光と合成するために合成プリズム１８に入射される。この場合、ＮＡの小さい方向つまり長方形の長軸方向が上記合成プリズム１８のダイクロイック膜２０に入る入射面３４と平行な方向になり、ＮＡの大きい方向つまり長方形の短軸方向が入射面３４に垂直な方向になるようにしている。このような関係に照明用導光ロッド１２と合成プリズム１８とを配置していることにより、非常に入射角依存性が大きい膜であるダイクロイック膜２０に実効的に入る入射角の範囲を小さくできるので、ダイクロイック膜２０の特性をより良く利用することができ、ダイクロイック膜２０での光の損失を少なくできる。
【００２０】
以上のような構成において、信号処理回路２８は、図３のタイミングチャートに示すように、上記ＬＥＤ駆動回路（Ｒ／Ｂ）２４ＲＢ、ＬＥＤ駆動回路（Ｇ）２４Ｇ、及びＬＣＤ駆動回路２６を制御する。
【００２１】
即ち、信号処理回路２８は、ＬＣＤ駆動回路２６に、１画像表示期間（１フレーム）の間に、ある中間の電位に対し正方向と逆方向を切り替えながらＬＣＤを駆動させる。この切り替えのタイミングに合わせて、赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢに表示させる画像も、入力された画像データの赤色成分と青色成分とを切り替えるようにさせる。また、その切替タイミングに合わせて、ＬＥＤ駆動回路（Ｒ／Ｂ）２４ＲＢに、赤色ＬＥＤ１０Ｒの駆動と青色ＬＥＤ１０Ｂの駆動とを切り替え駆動させる。即ち、ＬＣＤ駆動の正の部分で赤色ＬＥＤ１０Ｒを、負の部分で青色ＬＥＤ１０Ｂを発光させる。従って、ダイクロイックプリズム１４の出射端からの照明光としては、赤色光と青色光とが時分割で交互に射出され、その光の色に対応する色成分の画像が赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢに表示されて、照明光を変調することになる。
【００２２】
これに対して、ＬＥＤ駆動回路（Ｇ）２４Ｇには、上記ＬＣＤ駆動の正、負の何れの部分でも緑色ＬＥＤ１０Ｇを発光させるよう制御し、また、ＬＣＤ駆動回路２６には、入力された画像データの緑色成分を緑表示用ＬＣＤ１６Ｇに表示させるよう制御する。即ち、緑表示用ＬＣＤ１６Ｇには、同じ画像が２回、表示されることとなる。従って、照明用導光ロッド１２Ｇの出射端からの照明光である緑色光を、緑表示用ＬＣＤ１６Ｇに表示した緑成分の画像により変調することになる。
【００２３】
以上のように、本第１実施形態では、２枚のＬＣＤを使用し、一方のＬＣＤである赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢには、赤色ＬＥＤ１０Ｒからの光と青色ＬＥＤ１０Ｂの光とを時系列に順次切り替えて照明光として照明し、該赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢは、その照明光の色の変化に同期して、照明光の色に対応した画像データに応じて照明光を時系列に順次変調するようにしているものである。そして、比視感度の高い緑色に関しては、上記赤色ＬＥＤ１０Ｒが発光しているときも、また青色ＬＥＤ１０Ｂが発光しているときも、緑色ＬＥＤ１０Ｇを発光させて、緑色成分の画像は投影表示されるようにしているので、輝度変化が少なく、色割れが目立ちにくい表示を行うことができる。
【００２４】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００２５】
本実施形態は、複数の色の光を時系列に順次切り替えて照明光として射出する順次照明手段として、上記第１実施形態における赤色ＬＥＤ１０Ｒ、青色ＬＥＤ１０Ｂ、照明用導光ロッド１２Ｒ，１２Ｂ、ダイクロイックプリズム１４を、図４（Ａ）及び（Ｂ）に示すような構成のものに置換したものである。
【００２６】
即ち、本実施形態における順次照明手段は、モータ３６によって回転される回転板３８上に４個の赤色ＬＥＤ１０Ｒと４個の青色ＬＥＤ１０Ｂとを配列し、また、赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢに出射端を対向させて１つの照明用導光ロッド１２ＲＢを配設して構成している。なお、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤとの間は、赤色ＬＥＤ同士または青色ＬＥＤ同士の間隔よりは若干広めに間隔を開けて配置している。そして、信号処理回路２８は、モータ３６により回転板３８を回転させると共に、その回転に伴って上記照明用導光ロッド１２ＲＢの入射端４０に対向する位置にきたＬＥＤを点灯駆動するようＬＥＤ駆動回路（Ｒ／Ｂ）２４ＲＢを制御することで、赤色の光と青色の光とで交互に赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢを照明するものである。
【００２７】
図４（Ｃ）は、そのタイミング関係を示す図である。なお、同図において、波形がハイ状態となっているときにＬＥＤが発光するものとする。
【００２８】
即ち、赤色照明期間の最初で、まず、丸数字の１で示す赤色ＬＥＤが発光し、その１番目のＬＥＤが照明用導光ロッド１２ＲＢの入射端４０の途中の位置まで移動したときに丸数字の２で示す次の赤色ＬＥＤの発光が始まるようになっている。そして、この２番目のＬＥＤが照明用導光ロッド１２ＲＢの入射端４０の中央位置まで移動したときに、上記１番目のＬＥＤが消灯すると共に、丸数字の３で示す次の赤色ＬＥＤの発光が始まる。その後、この３番目のＬＥＤが照明用導光ロッド１２ＲＢの入射端４０の中央位置まで移動したときに、上記２番目のＬＥＤが消灯すると共に、丸数字の４で示す次の赤色ＬＥＤの発光が始まる。そして、この４番目のＬＥＤが照明用導光ロッド１２ＲＢの入射端４０の中央位置に移動したときに、上記３番目のＬＥＤが消灯する。但し今度は、赤色光と青色光が混ざることは好ましくないので、丸数字の５で示す隣の青色ＬＥＤを点灯することはない。そして、５番目のＬＥＤが照明用導光ロッド１２ＲＢの入射端４０にかかる前に、この４番目のＬＥＤも消灯するものである。
【００２９】
丸数字の５乃至８で示す青色ＬＥＤ１０Ｂに関しても、この丸数字の１乃至４で示す赤色ＬＥＤ１０Ｒと同様の手順で、順次発光される。
【００３０】
なお、各ＬＥＤの駆動電流は、上記第１実施形態と同様に定格電流であっても良いが、このように順次発光するＬＥＤを切り替えるようにしている、つまり一つ一つのＬＥＤは短時間の発光を所定周期で繰り返すので、定格電流よりも大きな電流を流して、より明るい発光を得ることも可能である。
【００３１】
また、ここでは回転板３８を回転させることで照明用導光ロッド１２ＲＢの入射端４０に対向するＬＥＤを切り替えるようにしているが、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、赤色ＬＥＤ１０Ｒ及び青色ＬＥＤ１０Ｂは固定配置しておき、モータ３６の回転軸に結合された回転ホルダ４２に保持された回転導光ロッド４４の取込口４６を、各ＬＥＤの発光面に順次対向するよう回転移動させる構成としても良い。このような構成としても、同様の原理で、赤色光と青色光を交互に照明光として取り出すことができる。
【００３２】
なお、図４（Ａ）及び（Ｂ）あるいは図５（Ａ）及び（Ｂ）の構成において、赤色ＬＥＤ１０Ｒの個数と青色ＬＥＤ１０Ｂの個数とは必ずしも同数である必要はない。例えば、両ＬＥＤ間に輝度差があるならば、低い方のＬＥＤの個数を多くする等、求められる性能や用途に応じて、それぞれの個数を設定すればよい。なおその際、赤／青表示用ＬＣＤ１６ＲＢに表示する入力画像データの赤色成分と青色成分の切り替えは、その設定した個数により決まる切替タイミングに応じて変更する必要があることは言うまでもない。
【００３３】
［第３実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態に係る表示装置の光学的な構成を示す図である。なお、電気的な構成は上記第１実施形態における図１と同様であるので図示を省略してある。
【００３４】
即ち、本第３実施形態は、上記第２実施形態における図５（Ａ）及び（Ｂ）で示したような回転導光ロッド４４を利用して、複数個の緑色ＬＥＤ１０Ｇを定格電流以上の駆動電流で順次パルス発光させることで、比視感度の高い緑色について光量を稼ぐようにしたものである。
【００３５】
従って、より明るい投影画像を得ることができる。
【００３６】
［第４実施形態］
ＬＥＤから発光される光は無偏光であるのに対し、空間変調素子としてのＬＣＤは互いに直交する２つの偏光成分のうち、片方の偏光成分の光のみを利用し、他方の偏光成分は利用していない。そこで、本第４実施形態では、比視感度の高い緑色成分について、両方の偏光成分を利用しようとするものである。
【００３７】
図７は、本発明の第４実施形態に係る表示装置の光学的な構成を示す図である。なお、電気的な構成は上記第１実施形態における図１と同様であるので図示を省略してある。
【００３８】
即ち、本第４実施形態においては、緑色ＬＥＤ１０Ｇからの緑色光は照明用導光ロッド１２Ｇによりある程度ＮＡが小さく変換された後、該照明用導光ロッド１２Ｇの出射端とそれぞれ同じ大きさ・形状の入射端及び２つの出射端を持つ偏光ビームスプリッタ４８に入射する。この偏光ビームスプリッタ４８は、Ｐ偏光成分を透過し且つＳ偏光成分を反射する偏光分離膜５０を有しており、入射端から入射した緑色光をＰ偏光成分の光とＳ偏光成分の光とに分離して、それぞれの出射端から射出する。（ここでのＰ偏光成分及びＳ偏光成分は、偏光分離膜５０及び偏光合成膜５２に対する偏光方向で定義している。）
Ｐ偏光成分の光は、上記第１実施形態と同様に緑表示用ＬＣＤ１６Ｇに照明光として照射され、該緑表示用ＬＣＤ１６Ｇにより変調を受けてＳ偏光成分となった後、Ｘ字状の膜面を持った合成プリズム１８に入射する。該合成プリズム１８は上記ダイクロイック膜２０に加えて、Ｐ偏光成分を透過し且つＳ偏光成分を反射することでＰ偏光成分の光とＳ偏光成分の光とを合成する偏光合成膜５２を有している。よって、緑表示用ＬＣＤ１６Ｇにより変調を受けたＰ偏光成分の緑色光は、該偏光合成膜５２によって、投影レンズ２２の方向に反射され、画像を投影する投影光となる。
【００３９】
一方、Ｓ偏光成分の光は、上記偏光ビームスプリッタ４８の出射端つまり上記照明用導光ロッド１２Ｇの出射端と同じ断面を持った形状で全面研磨された中密のロッドである２つのリレーロッド５４と、同じく中密の２つの反射プリズム５６とによって、もう１個の緑表示用ＬＣＤ１６Ｇに照明光として照射される。そして、該緑表示用ＬＣＤ１６Ｇにより変調を受けてＰ偏光成分となった後、上記合成プリズム１８の偏光合成膜５２を透過して、上記偏光合成膜５２によって反射された変調を受けたＰ偏光成分の緑色光と共に、画像を投影する投影光となる。
【００４０】
なお、上記反射プリズム５６は、上記リレーロッド５４よりも高い屈折率を有するものであり、それによって、１つ目のリレーロッド５４から１つ目の反射プリズム５６に入射した光が２つ目のリレーロッド５４に入射する際に、リレーロッド５４外に漏れ出てしまう成分の発生を防ぐことができる。
【００４１】
このような本第４実施形態の構成によれば、比視感度の関係で非常に光量として多く必要である緑色成分の光を効率よく利用することができ、より明るい投影光が得られるという効果がある。
【００４２】
また、緑色成分の光を変調する緑表示用ＬＣＤ１６Ｇを２板使用するので、それぞれを例えば８ビット階調で表示することができるとすると、この構成によれば９ビット相当の階調表現が可能であり、よりきめ細かく緑色の表現ができることになる。
【００４３】
［第５実施形態］
図８は、本発明の第５実施形態に係る表示装置の光学的な構成を示す図である。なお、電気的な構成は上記第１実施形態における図１と同様であるので図示を省略してある。
【００４４】
即ち、本第５実施形態においては、図１の構成に対し更に青緑の照明光を射出する照明手段を備えるものである。これは、青緑色ＬＥＤ１０Ｖと、照明用導光ロッド１２Ｖと、青緑表示用ＬＣＤ１６Ｖとからなる。なお、この場合、上記合成プリズム１８は、赤色光及び青色光の波長の光を反射し且つ緑色光及び青緑光の波長の光を透過するダイクロイック膜“Ａ”２０Ａと、赤色光及び青色光の波長の光を透過し且つ緑色光及び青緑光の波長の光を反射するダイクロイック膜“Ｂ”２０Ｂとを備えている。
【００４５】
このような構成によれば、緑色ＬＥＤ１０Ｇと青緑色ＬＥＤ１０Ｖとにより、緑に近い領域の色成分の光を２つ使用するので、緑色成分付近の光量をアップしてより明るい投影光が得られる。
【００４６】
また、図９に示すように、赤、緑、青の３色混色による色再現範囲５８に対し、青緑を加えることで、４色混色による色再現範囲６０のように、色の再現範囲をより大きくすることができる。
【００４７】
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００４８】
例えば、中密の照明用導光ロッドやリレーロッドの代わりに、側面内側が高反射率の反射コートがなされている中空構造のパイプを用いても良い。
【００４９】
また、緑色の色成分は比視感度の特性から、より光量として大きなものが要求されるにもかかわらず、現状のＬＥＤの光量レベルとしては緑はそれほど高くないため、赤色成分と青色成分については面順次にするのに対し、緑色成分については何れのときにおいてもＬＥＤを発光させている。しかしながら、将来的にＬＥＤの性能が変われば、緑色以外の色成分を連続的に点灯することになるかもしれない。あるいは、表示すべき画像データが予め特定されている場合、例えば内視鏡画像のように赤色成分が多い画像の表示に特化するときなどには、緑色成分と青色成分を面順次とし、赤色ＬＥＤを連続的な点灯とするように構成しても良い。このように、一番光量の必要なものを連続的に点灯するような構成とすれば良い。
【００５０】
また、空間変調素子として、ＬＣＤを例に説明したが、上記第１乃至第３及び第５実施形態においては、ＬＣＯＳなど液晶を使った表示素子でも良いし、パルス幅変調により階調表示を行う空間変調素子、例えばデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ：米国テキサス・インスツルメンツ社の登録商標）でも良い。なお、このＤＭＤ（登録商標）の詳細については、例えばＵＳ ２００２／００２４６３７ Ａ１や特開２００２−３５０９７５号公報に開示されているので、ここではその説明を省略する。
【００５１】
また、本発明の照明装置による表示装置を写真用露光装置、カラーコピー機、カラープリンタ、リライタブル電子ペーパー記録装置などにおける画像を投影する構成部分に応用すれば、カラー調整が容易であるが故に有効な画像形成手段となり得る。
【００５２】
（付記）
前記の具体的実施形態から、以下のような構成の発明を抽出することができる。
【００５３】
（１）  入力される画像データに対応する画像を表示する表示装置において、
照明光を射出する複数の照明手段と、
上記複数の照明手段に対応して配置され、入射した照明光を上記画像データに応じて変調して変調光を射出する複数の空間変調素子と、
上記複数の空間変調素子からの上記変調光を合成して投影する合成投影手段と、
を具備し、
上記複数の照明手段のうち、少なくとも一つは、複数の色の光を時系列に順次切り替えて照明光として射出する順次照明手段であり、
上記複数の空間変調素子のうち、上記順次照明手段に対応する空間変調素子は、上記順次照明手段からの照明光の色の変化に同期して、照明光の色に対応した画像データに応じて照明光を時系列に順次変調する、
ことを特徴とする表示装置。
【００５４】
この構成は、図１乃至図９に対応するものである。
【００５５】
即ち、（１）に記載の表示装置によれば、異なる発光色の照明光を共通の空間変調素子で時系列に順次変調するので、表示装置の空間変調素子の数を少なくすることができ、かつ合成投影手段を簡素で小型に構成することができる。
【００５６】
（２）  上記複数の照明手段のうち、少なくとも一つの、上記順次照明手段以外の照明手段は、一つの色の光を照明光として射出する連続照明手段であり、
上記複数の空間変調素子のうち、上記連続照明手段に対応する空間変調素子は、上記連続照明手段からの照明光の色に対応した画像データに応じて照明光を連続的に変調する、
ことを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００５７】
この構成は、図１乃至図９に対応するものである。
【００５８】
即ち、（２）に記載の表示装置によれば、特定の色の光を時間的に連続に変調するので、光量を多く必要とする色の光を効率よく表示することができる。
【００５９】
（３）  上記連続照明手段からの照明光の色は、上記順次照明手段からの照明光の複数の色の何れよりも比視感度の高い色であることを特徴とする（２）に記載の表示装置。
【００６０】
この構成は、図１乃至図９に対応するものである。
【００６１】
即ち、（３）に記載の表示装置によれば、比視感度の低い色の画像を時分割に表示し、比視感度の高い色の画像を連続的に表示するので、色バランスが取れて明るい画像の表示が可能になる。
【００６２】
（４）  上記空間変調素子は、液晶表示素子であり、
上記連続照明手段からの照明光を二つの偏光成分に分離する偏光分離手段と、
上記偏光分離手段により分離された二つの偏光成分の光を、対応する二つの上記液晶表示素子に偏光面を保持したまま導光する導光手段と、
を更に具備する、
ことを特徴とする（２）に記載の表示装置。
【００６３】
この構成は、図７に対応するものである。
【００６４】
即ち、（４）に記載の表示装置によれば、光を二つの偏光成分に分離して、二つの液晶表示素子それぞれに対して有効な偏光成分の光を入射するので、光を効率よく利用でき、明るい画像を表示することができる。
【００６５】
（５）  上記連続照明手段からの照明光の色は緑であり、
上記順次照明手段からの照明光の複数の色は青と赤である、
ことを特徴とする（３）に記載の表示装置。
【００６６】
この構成は、図１乃至図７に対応するものである。
【００６７】
即ち、（５）に記載の表示装置によれば、緑色の光による画像を表示する時間が長くなるので、各色成分を合成して白色を表示させる際に最も多く必要な緑色成分を赤色成分や青色成分と比べて多くすることができ、色バランスの取れた明るい投影画像が得られる。
【００６８】
（６）  上記連続照明手段は、
緑色成分の照明光を発生する第１の連続照明手段と、
上記第１の連続照明手段の照明光よりも波長の短い青緑色成分の光を発生する第２の連続照明手段と、
からなることを特徴とする（３）に記載の表示装置。
【００６９】
この構成は、図８及び図９に対応するものである。
【００７０】
即ち、（６）に記載の表示装置によれば、緑色成分と青緑色成分の照明光を異なる連続照明手段から発生して、異なる空間変調素子でそれぞれ変調するので、色度図上の色再現範囲が広がり、見た目に忠実な色再現が可能になる。
【００７１】
（７）  上記順次照明手段は、
発光色の異なる少なくとも２種類の光源と、
それぞれの光源からの光を合成する色合成手段と、
を有することを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００７２】
この構成は、図１に対応するものである。
【００７３】
即ち、（７）に記載の表示装置によれば、色合成手段により発光色の異なる光を同一の出射端から射出することができる。
【００７４】
（８）  上記合成投影手段は、ダイクロイック膜および／または偏光合成膜を有する合成プリズムまたはミラーを含むことを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００７５】
この構成は、図１乃至図９に対応するものである。
【００７６】
即ち、（８）に記載の表示装置によれば、複数の変調光の色や偏光方向の違いを利用して光路を合成するので、ハーフミラー等で合成する場合に比べ効率よく光を合成することができ、迷光によるコントラスト低下を防止するとともに、明るい投影画像を得ることができる。
【００７７】
（９）  上記複数の照明手段は、
光源と、
その入射端から入射した上記光源からの光を導光し、光の広がり角を小さく変換して、その出射端から射出する導光手段と、
を有し、
上記導光手段は、上記出射端から射出する光の進行方向に垂直で互いに直交する第１の方向と第２の方向において、上記第１の方向の光の広がり角よりも上記第２の方向の光の広がり角の方が小さくなるように広がり角を変換すると共に、上記合成プリズムまたはミラーの合成面に対する入射面と上記第２の方向とが平行になるように配置されている、
ことを特徴とする（８）に記載の表示装置。
【００７８】
この構成は、図２に対応するものである。
【００７９】
即ち、（９）に記載の表示装置によれば、合成プリズムまたはミラーの入射角範囲を小さくすることができるので、合成プリズムやミラーのダイクロイック膜や偏光合成膜の設計が容易になり、合成プリズムやミラーが低コストでできるとともに、合成プリズムやミラーでの損失が少なくなり明るい投影画像を得ることができる。
【００８０】
（１０）  上記順次照明手段は、
発光色の異なる少なくとも二種類の光源と、
上記少なくとも二種類の光源からの光を選択的に順次取り込み、対応する一つの上記空間変調素子に対して光を導光する選択的導光手段と、
を有することを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００８１】
この構成は、図４及び図５に対応するものである。
【００８２】
即ち、（１０）に記載の表示装置によれば、照明光を合成するプリズムが不要であり、プリズムでの損失が無くなり明るい投影画像が得られる。
【００８３】
（１１）  上記選択的導光手段は、上記二種類の光源に対して相対的に移動することを特徴とする（１０）に記載の表示装置。
【００８４】
この構成は、図４及び図５に対応するものである。
【００８５】
即ち、（１１）に記載の表示装置によれば、照明光を合成するプリズムが不要であり、プリズムでの損失が無くなり明るい投影画像が得られる。
【００８６】
（１２）  第１の色の照明光を射出する第１の照明手段と、
第２の色の照明光を射出する第２の照明手段と、
上記第１の照明手段が射出した上記第１の色の照明光と、上記第２の照明手段が射出した上記第２の色の照明光とを合成する合成プリズムと、
を具備し、
上記第１及び第２の照明手段は、それぞれ、
光源と、
その入射端から入射した上記光源からの光を導光し、光の広がり角を小さく変換して、その出射端から射出する導光手段と、
を有し、
上記それぞれの導光手段は、上記出射端から射出する光の進行方向に垂直で互いに直交する第１の方向と第２の方向において、上記第１の方向の光の広がり角よりも上記第２の方向の光の広がり角の方が小さくなるように広がり角を変換すると共に、上記合成プリズムの合成面に対する入射面と上記第２の方向とが平行になるように配置されている、
ことを特徴とする照明装置。
【００８７】
この構成は、図２に対応するものである。
【００８８】
即ち、（１２）に記載の照明装置によれば、合成プリズムの入射角範囲を小さくすることができるので、合成プリズムのダイクロイック膜や偏光合成膜の設計が容易になり、合成プリズムが低コストでできるとともに、合成プリズムでの損失が少なくなり明るい照明光を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る表示装置の構成を示す図である。
【図２】照明用導光ロッドと合成プリズムとの関係を説明するための図である。
【図３】各色光の切り替えタイミングを説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図４】（Ａ）は本発明の第２実施形態に係る表示装置における順次照明手段の構成を示す図、（Ｂ）は回転板上のＬＥＤの配列状態を示す平面図であり、（Ｃ）は各ＬＥＤの発光タイミングを説明するためのタイミングチャートを示す図である。
【図５】（Ａ）は第２実施形態の変形例における順次照明手段の構成を示す図であり、（Ｂ）はＬＥＤの配列状態を示す平面図である。
【図６】本発明の第３実施形態に係る表示装置の光学的な構成を示す図である。
【図７】本発明の第４実施形態に係る表示装置の光学的な構成を示す図である。
【図８】本発明の第５実施形態に係る表示装置の光学的な構成を示す図である。
【図９】各ＬＥＤの発光波長に関する色度図である。
【符号の説明】
【００９０】
１０Ｒ…赤色ＬＥＤ、  １０Ｇ…緑色ＬＥＤ、  １０Ｂ…青色ＬＥＤ、  １０Ｖ…青緑色ＬＥＤ、  １２，１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ，１２ＲＢ，１２Ｖ…照明用導光ロッド、  １４…ダイクロイックプリズム、  １６…赤／青表示用ＬＣＤ、  １８…合成プリズム、  ２０…ダイクロイック膜、  ２２…投影レンズ、  ２４ＲＢ…ＬＥＤ駆動回路（Ｒ／Ｂ）、  ２４Ｇ…ＬＥＤ駆動回路（Ｇ）、  ２６…ＬＣＤ駆動回路、  ２８…信号処理回路、  ３０…照明用導光ロッドの入射端、  ３２…照明用導光ロッドの出射端、  ３４…入射面、  ３６…モータ、  ３８…回転板、  ４０…照明用導光ロッド１２ＲＢの入射端、  ４２…回転ホルダ、  ４４…回転導光ロッド、  ４６…回転導光ロッドの取込口、  ４８…偏光ビームスプリッタ、  ５０…偏光分離膜、  ５２…偏光合成膜、  ５４…リレーロッド、  ５６…反射プリズム、  ５８…３色混色による色再現範囲、  ６０…４色混色による色再現範囲。
【図１】
2005189472.tif 000003
【図２】
2005189472.tif 000004
【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】
2005189472.tif 000009
【図８】
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【図９】
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