(57)【要約】【課題】  照明装置及びこれを用いる投写型映像表示装置において小型化を図ること。【解決手段】  照明装置１０Ａは、直交する第１面と第２面とから入射される光を偏光方向依存特性を用いて特定方向に導く偏光ビームスプリッタ１１を備えている。偏光変換装置１２Ａは前記第１の面に対面するように設けられており、偏光変換装置１２Ｂは前記第２の面に対面するように設けられている。第１のロッドインテグレータ１４Ａは、第１のＬＥＤ１３Ａからの光を前記第１面に平行な方向に導いて前記偏光変換装置１２Ａの側面に出射する。また、第２のロッドインテグレータ１４Ｂは、第２の固体光源としての第２のＬＥＤ１３Ｂからの光を第２の面に直交する方向に導いて前記偏光変換装置１２Ｂの正面に出射する。第１のＬＥＤ１３Ａ及び第２のＬＥＤ１３Ｂは同一色の光を出射する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直交又は略直交する第１面と第２面とから入射される光を偏光方向依存特性を用いて特定方向に導く光学素子と、前記第１の面に対面して設けられた偏光変換装置と、前記第２の面に対面して設けられた出射偏光方向制御部材と、第１の固体光源からの光を前記第１面に平行又は略平行な方向に導いて前記偏光変換装置の側面に入射させる第１の導光手段と、第２の固体光源からの光を第２の面に直交又は略直交する方向に導いて前記出射偏光方向制御部材の正面に入射させる第２の導光手段と、を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、前記特定方向と各導光手段による導光方向とが平行又は略平行であることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１に記載の照明装置において、前記特定方向と各導光手段による導光方向とが直交又は略直交することを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照明装置において、前記偏光変換装置は、一つ又は二つの偏光ビームスプリッタを備えてなることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の照明装置において、前記出射偏光方向制御部材は、偏光変換装置、反射型偏光板、又は偏光板からなることを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の照明装置において、前記導光手段はテーパ型のロッドインテグレータであることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の照明装置において、前記第１の導光手段が距離調整用導光部材を備えることにより又は前記第１の導光手段が第２の導光手段よりも長く形成されていることにより、前記第１の固体光源と第２の固体光源とが同一平面上に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項７に記載の照明装置において、前記第１の固体光源と第２の固体光源が単一の放熱板上に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の照明装置において、前記各固体光源から出射される光は同一色であることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
直交又は略直交する第１面と第２面とから入射される異色光を波長依存特性を用いて特定方向に導く光学素子と、前記第１の面に対面して設けられた偏光変換装置と、前記第２の面に対面して設けられた出射偏光方向制御部材と、第１の固体光源からの光を前記第１面に平行又は略平行な方向に導いて前記偏光変換装置の側面に入射させる第１の導光手段と、第２の固体光源からの光を第２の面に直交又は略直交する方向に導いて前記出射偏光方向制御部材の正面に入射させる第２の導光手段と、を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の照明装置において、前記特定方向と各導光手段による導光方向とが平行又は略平行であることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１０に記載の照明装置において、前記特定における方向と各導光手段による導光方向とが直交又は略直交することを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１０乃至請求項１２に記載の照明装置において、前記偏光変換装置は、一つ又は二つの偏光ビームスプリッタを備えてなることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
請求項１０乃至請求項１３に記載の照明装置において、前記出射偏光方向制御部材は、偏光変換装置、反射型偏光板、又は偏光板からなることを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項１０乃至請求項１４のいずれかに記載の照明装置において、前記導光手段はテーパ型のロッドインテグレータであることを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
請求項１０乃至請求項１５のいずれかに記載の照明装置において、前記第１の導光手段が距離調整用導光部材を備えることにより又は前記第１の導光手段が第２の導光手段よりも長く形成されていることにより、前記第１の固体光源と第２の固体光源とが同一平面上に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
請求項１６に記載の照明装置において、前記第１の固体光源と第２の固体光源が単一の放熱板上に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１８】
互いに対面する第１面と第３面及びこれらに直交又は略直交する第２面とから入射される異色光を波長依存特性を用いて特定方向に導く光学素子と、前記第１の面に対面して設けられた第１の偏光変換装置と、前記第２の面に対面して設けられた出射偏光方向制御部材と、前記第３の面に対面して設けられた第２の偏光変換装置と、第１の固体光源からの光を前記第１面に平行又は略平行な方向に導いて前記第１の偏光変換装置の側面に入射させる第１の導光手段と、第２の固体光源からの光を第２の面に直交又は略直交する方向に導いて前記出射偏光方向制御部材の正面に入射させる第２の導光手段と、第３の固体光源からの光を前記第３面に平行又は略平行な方向に導いて前記第２の偏光変換装置の側面に入射させる第３の導光手段と、を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項１９】
請求項１８に記載の照明装置において、前記第１の偏光変換装置及び第２の偏光変換装置は、一つ又は二つの偏光ビームスプリッタを備えてなることを特徴とする照明装置。
【請求項２０】
請求項１８又は請求項１９に記載の照明装置において、前記出射偏光方向制御部材は、偏光変換装置、反射型偏光板、又は偏光板からなることを特徴とする照明装置。
【請求項２１】
請求項１８乃至請求項２０のいずれかに記載の照明装置において、前記導光手段はテーパ型のロッドインテグレータであることを特徴とする照明装置。
【請求項２２】
請求項１８乃至請求項２１のいずれかに記載の照明装置において、前記第１の導光手段及び第３の導光手段が距離調整用導光部材を備えることにより又は前記第１の導光手段及び第３の導光手段が第２の導光手段よりも長く形成されていることにより、前記第１の固体光源と第２の固体光源と第３の固体光源とが同一平面上に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の照明装置において、前記第１の固体光源と第２の固体光源と第３の固体光源が単一の放熱板上に配置されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２４】
請求項１８乃至請求項２３のいずれかに記載の照明装置において、前記３つの固体光源は赤色光と緑色光と青色光をそれぞれ出射することを特徴とする照明装置。
【請求項２５】
各色光を出射する照明装置と各色光をそれぞれ変調するライトバルブと各ライトバルブを経た変調光を特定方向に導いてカラー映像光を生成する光学素子と、前記カラー映像光を投写する投写手段と、を備えた投写型映像表示装置において、少なくとも一つの照明装置は請求項９に記載の照明装置であることを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の投写型映像表示装置において、前記カラー映像光を生成する光学素子としてクロスダイクロイックプリズム又はクロスダイクロイックミラーを備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２７】
請求項２５又は請求項２６に記載の投写型映像表示装置において、各照明装置と各ライトバルブとの間に光インテグレータを備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２８】
請求項２７に記載の投写型映像表示装置において、少なくとも一つの光インテグレータは光路を９０°変更する部材を備えていることを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項２９】
請求項２４に記載の照明装置と、この照明装置における光出射側に設けられた単一のライトバルブと、前記ライトバルブからの映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項３０】
請求項２４に記載の照明装置と、この照明装置における光出射側に設けられた単一のライトバルブと、各固体光源を時分割で駆動する手段と、前記時分割駆動に同期して前記ライトバルブに各色映像信号を供給する手段と、前記ライトバルブからの映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項３１】
請求項１０乃至請求項１７のいずれかに記載の照明装置において、前記第１の固体光源又は第２の固体光源が異なる色光を出射する複数の固体光源からなることで３色の光を出射することを特徴とする照明装置。
【請求項３２】
請求項３１に記載の照明装置と、この照明装置における光出射側に設けられた単一のライトバルブと、前記ライトバルブを経ることで得られた映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項３３】
請求項３１に記載の照明装置と、この照明装置における光出射側に設けられた単一のライトバルブと、各固体光源を時分割駆動する手段と、各色光の出射タイミングに同期して前記ライトバルブに各色用の映像信号を供給する手段と、前記ライトバルブを経ることで得られた映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、照明装置及びこの照明装置を備えた投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
二つの光源から出射された光を偏光ビームスプリッタによって合成することにより光量の増大を図る照明装置が知られている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−１７７４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用い、これをロッドインテグレータによって偏光ビームスプリッタに導くとともに、各光の偏光方向を揃える偏光変換装置を設ける構造として、図１２に示す構造の照明装置が考えられる。この照明装置は、直交する第１面と第２面とから入射される光を偏光方向依存特性を用いて同一方向に導く偏光ビームスプリッタ１０１と、前記第１の面に対面して設けられた第１の偏光変換装置１０２Ａと、前記第２の面に対面して設けられた第２の偏光変換装置１０２Ｂと、第１のＬＥＤ１０３Ａからの光を前記第１面に平行な方向に導いて前記第１の偏光変換装置１０２Ａの側面に出射する第１のロッドインテグレータ１０４Ａと、第２のＬＥＤ１０３Ｂからの光を第２の面に直交する方向に導いて前記第２の偏光変換装置１０２Ｂの正面に入射する第２のロッドインテグレータ１０４Ｂと、を備えている。
【０００４】
しかしながら、上記の照明装置では、第１のロッドインテグレータ１０４Ａと第２のロッドインテグレータ１０４Ｂとが非平行に配置される構造となるため、照明装置の大型化が避けられなかった。従って、かかる照明装置を用いる投写型映像表示装置も大型化するという不満があった。
【０００５】
この発明は、上記の事情に鑑み、小型化が可能な照明装置及びこれを備えた投写型映像表示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】
【０００６】
この発明にかかる照明装置は、上記の課題を解決するために、直交又は略直交する第１面と第２面とから入射される光を偏光方向依存特性を用いて特定方向に導く光学素子と、前記第１の面に対面して設けられた偏光変換装置と、前記第２の面に対面して設けられた出射偏光方向制御部材と、第１の固体光源からの光を前記第１面に平行又は略平行な方向に導いて前記偏光変換装置の側面に入射させる第１の導光手段と、第２の固体光源からの光を第２の面に直交又は略直交する方向に導いて前記出射偏光方向制御部材の正面に入射させる第２の導光手段と、を備えたことを特徴とする（以下、この項において第１構成という）。
【０００７】
上記の構成であれば、前記第１の導光手段と前記第２の導光手段とを平行又は略平行に配置することが可能になるので、非平行な配置となる構造に比べて照明装置の小型化が図れることになる。
【０００８】
前記第１構成において、前記特定方向と各導光手段による導光方向とが平行又は略平行であってもよい。或いは、前記第１構成において、前記特定方向と各導光手段による導光方向とが直交又は略直交することとしてもよい。前記偏光変換装置は、一つ又は二つの偏光ビームスプリッタを備えてなるものでもよい。前記出射偏光方向制御部材は、偏光変換装置、反射型偏光板、又は偏光板からなっていてもよい。前記導光手段はテーパ型のロッドインテグレータであってもよい。
【０００９】
また、これら構成の照明装置において、前記第１の導光手段が距離調整用導光部材を備えることにより又は前記第１の導光手段が第２の導光手段よりも長く形成されていることにより、前記第１の固体光源と第２の固体光源とが同一平面上に配置されていてもよい。この構成において前記第１の固体光源と第２の固体光源が単一の放熱板上に配置されていてもよい。
【００１０】
また、これら構成の照明装置において、前記各固体光源から出射される光は同一色であってもよい（以下、この項において同色構成という）。
【００１１】
また、この発明の照明装置は、直交又は略直交する第１面と第２面とから入射される異色光を波長依存特性を用いて特定方向に導く光学素子と、前記第１の面に対面して設けられた偏光変換装置と、前記第２の面に対面して設けられた出射偏光方向制御部材と、第１の固体光源からの光を前記第１面に平行又は略平行な方向に導いて前記偏光変換装置の側面に入射させる第１の導光手段と、第２の固体光源からの光を第２の面に直交又は略直交する方向に導いて前記出射偏光方向制御部材の正面に入射させる第２の導光手段と、を備えたことを特徴とする（以下、この項において第２構成という）。
【００１２】
上記の構成であれば、前記第１の導光手段と前記第２の導光手段とを平行又は略平行に配置することが可能になるので、非平行な配置となる構造に比べて照明装置の小型化が図れることになる。
【００１３】
前記第２構成において、前記特定方向と各導光手段による導光方向とが平行又は略平行であってもよい。或いは、前記第２構成において、前記特定方向と各導光手段による導光方向とが直交又は略直交してもよい。前記偏光変換装置は、一つ又は二つの偏光ビームスプリッタを備えていてもよい。前記出射偏光方向制御部材は、偏光変換装置、反射型偏光板、又は偏光板からなっていてもよい。前記導光手段はテーパ型のロッドインテグレータであってもよい。
【００１４】
また、前記第２構成又はこれに従属する上記構成において、前記第１の導光手段が距離調整用導光部材を備えることにより又は前記第１の導光手段が第２の導光手段よりも長く形成されていることにより、前記第１の固体光源と第２の固体光源とが同一平面上に配置されていてもよい。かかる構成の照明装置において、前記第１の固体光源と第２の固体光源が単一の放熱板上に配置されていてもよい。
【００１５】
また、この発明の照明装置は、互いに対面する第１面と第３面及びこれらに直交又は略直交する第２面とから入射される異色光を波長依存特性を用いて特定方向に導く光学素子と、前記第１の面に対面して設けられた第１の偏光変換装置と、前記第２の面に対面して設けられた出射偏光方向制御部材と、前記第３の面に対面して設けられた第２の偏光変換装置と、第１の固体光源からの光を前記第１面に平行又は略平行な方向に導いて前記第１の偏光変換装置の側面に入射させる第１の導光手段と、第２の固体光源からの光を第２の面に直交又は略直交する方向に導いて前記出射偏光方向制御部材の正面に入射させる第２の導光手段と、第３の固体光源からの光を前記第３面に平行又は略平行な方向に導いて前記第２の偏光変換装置の側面に入射させる第３の導光手段と、を備えたことを特徴とする（以下、この項において第３構成という）。
【００１６】
上記の構成であれば、前記第１の導光手段と前記第２の導光手段とを平行又は略平行に配置することが可能になるので、非平行な配置となる構造に比べて照明装置の小型化が図れることになる。
【００１７】
前記第３構成において、前記第１の偏光変換装置及び第２の偏光変換装置は、一つ又は二つの偏光ビームスプリッタを備えてなるものでもよい。前記出射偏光方向制御部材は、偏光変換装置、反射型偏光板、又は偏光板からなっていてもよい。前記導光手段はテーパ型のロッドインテグレータであってもよい。
【００１８】
前記第３構成又はこれに従属する上記構成において、前記第１の導光手段及び第３の導光手段が距離調整用導光部材を備えることにより又は前記第１の導光手段及び第３の導光手段が第２の導光手段よりも長く形成されていることにより、前記第１の固体光源と第２の固体光源と第３の固体光源とが同一平面上に配置されていてもよい。かかる構成において、前記第１の固体光源と第２の固体光源と第３の固体光源が単一の放熱板上に配置されていてもよい。
【００１９】
前記第３構成又はこれに従属する上記構成において、前記３つの固体光源は赤色光と緑色光と青色光をそれぞれ出射することとしてもよい（以下、この項において３色構成という）。
【００２０】
また、この発明の投写型映像表示装置は、各色光を出射する照明装置と各色光をそれぞれ変調するライトバルブと各ライトバルブを経た変調光を特定方向に導いてカラー映像光を生成する光学素子と、前記カラー映像光を投写する投写手段と、を備えた投写型映像表示装置において、少なくとも一つの照明装置は前記同色構成の照明装置であることを特徴とする（以下、この項において第１投写型映像表示装置という）。
【００２１】
第１投写型映像表示装置において、前記カラー映像光を生成する光学素子としてクロスダイクロイックプリズム又はクロスダイクロイックミラーを備えていてもよい。第１投写型映像表示装置又はこれに従属する構成において、各照明装置と各ライトバルブとの間に光インテグレータを備えていてもよい。また、かかる構成において、少なくとも一つの光インテグレータは光路を９０°変更する部材を備えていてもよい。
【００２２】
また、この発明の投写型映像表示装置は、前記３色構成の照明装置と、この照明装置における光出射側に設けられた単一のライトバルブと、前記ライトバルブからの映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
また、この発明の投写型映像表示装置は、前記３色構成の照明装置と、この照明装置における光出射側に設けられた単一のライトバルブと、各固体光源を時分割で駆動する手段と、前記時分割駆動に同期して前記ライトバルブに各色映像信号を供給する手段と、前記ライトバルブからの映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２４】
また、先述した第２構成又はこれに従属する照明装置において、前記第１の固体光源又は第２の固体光源が異なる色光を出射する複数の固体光源からなることで３色の光を出射するようにしてもよい（以下、３色可能第２構成という）。そして、この発明の投写型映像表示装置は、３色可能第２構成の照明装置と、この照明装置における光出射側に設けられた単一のライトバルブと、前記ライトバルブを経ることで得られた映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする。また、この発明の投写型映像表示装置は、３色可能第２構成の照明装置と、この照明装置における光出射側に設けられた単一のライトバルブと、各固体光源を時分割駆動する手段と、各色光の出射タイミングに同期して前記ライトバルブに各色用の映像信号を供給する手段と、前記ライトバルブを経ることで得られた映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
この発明であれば、照明装置及びこれを用いる投写型映像表示装置において小型化が図れる等の諸効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、この発明の実施形態の照明装置及び投写型映像表示装置を図１乃至図１１に基づいて説明していく。
【００２７】
図１はこの実施形態の照明装置１０Ａを示した説明図である。図中の点線枠は従来項の図１２に示している点線枠と同じ大きさである。この照明装置１０Ａは、直交する第１面（図中左側の面）と第２面（図中手前側の面）とから入射される光を偏光方向依存特性を用いて特定方向に導く偏光ビームスプリッタ１１を備えている。偏光変換装置１２Ａは前記第１の面に対面するように設けられており、出射偏光方向制御部材としての偏光変換装置１２Ｂは前記第２の面に対面するように設けられている。
【００２８】
偏光変換装置１２Ａは入射された光を前記偏光ビームスプリッタ１１にとってＳ偏光光となる光に変換して出射する。また、偏光変換装置１２Ｂは、入射された光を前記偏光ビームスプリッタ１１にとってＰ偏光光となる光に変換して出射する。各偏光変換装置１２は、偏光ビームスプリッタを二つ並べた構造、或いは一つの偏光ビームスプリッタと当該偏光ビームスプリッタからの光を反射する反射部材とを並べた構造を有する。そして、一つの偏光ビームスプリッタの光出射側又は前記反射部材の光出射側のいずれかに位相差板（１／２λ板）を備えており、一方の偏光光を他方の偏光光に変換することによって偏光方向を揃える。なお、二つの偏光ビームスプリッタの間、或いは一つの偏光ビームスプリッタと反射部材との間に位相差板を配置した構造を採用してもよい。
【００２９】
第１の導光手段としての第１のロッドインテグレータ１４Ａは、第１の固体光源としての第１のＬＥＤ（一つ又は複数の発光ダイオード）１３Ａからの光を前記第１面に平行な方向に導いて前記偏光変換装置１２Ａの側面に入射させる。また、第２の導光手段としての第２のロッドインテグレータ１４Ｂは、第２の固体光源としての第２のＬＥＤ（一つ又は複数の発光ダイオード）１３Ｂからの光を第２の面に直交する方向に導いて前記偏光変換装置１２Ｂの正面に入射させる。これにより、ロッドインテグレータ１４Ａとロッドインテグレータ１４Ｂは互いに平行な配置形態を採ることができる。なお、各ロッドインテグレータ（中空構造、非中空構造のどちらでもよい）１４はテーパ形状を有しており、各ＬＥＤ１３からの出射光を低分散角化する。各ロッドインテグレータ１４はテーパ型でなくてもよい。また、導光手段はロッドインテグレータに限らず、集光手段（集光レンズ等）を用いる構成を採用できる。
【００３０】
第１のＬＥＤ１３Ａ及び第２のＬＥＤ１３Ｂは同一色の光を出射する。また、第１のＬＥＤ１３Ａは冷却板１５Ａ上に配置されており、第２のＬＥＤ１３Ｂは冷却板１５Ｂ上に配置されている。冷却板１５Ａ，１５Ｂは液冷又は空冷によってＬＥＤを冷却する。
【００３１】
上記照明装置１０Ａであれば、偏光方向が９０°直交する同色光を合成するので光量の増大が図れるとともに、第１のロッドインテグレータ１４Ａと第２のロッドインテグレータ１４Ｂとが平行に配置される構造となるため、当該照明装置の小型化が図れる。なお、上記照明装置１０Ａでは、前記偏光変換装置１２Ａと偏光変換装置１２Ｂとにおける一方の反射光（偏光分離膜に反射した光）は他方の透過光（偏光分離膜を透過した光）と合成され、他方の透過光（偏光分離膜を透過した光）は他方の反射光（偏光分離膜に反射した光）と合成されるため、反射と透過で光量に差がでるような場合でも上記相補的な関係によって全体としての光量差（面内で輝度分布に差異がでてしまうこと）は避けられることになる。
【００３２】
図２は照明装置１０Ｂを示した説明図である。説明の便宜上、同一の要素には同一の符合を付記している。照明装置１０Ａとの相違点は、この照明装置１０Ａの偏光変換装置１２Ａから出射された光（Ｓ偏光）が偏光ビームスプリッタ１１の誘電体多層膜（偏光分離膜）に反射するのに対し、照明装置１０Ｂにおいては、偏光変換装置１２Ａから出射された光（Ｐ偏光）は偏光ビームスプリッタ１１の誘電体多層膜（偏光分離膜）を透過する。従って、照明装置１０Ａがその長手方向と同方向に合成光を出射するのに対し、照明装置１０Ｂはその長手方向と直交する方向に合成光を出射する。
【００３３】
図３は照明装置１０Ｃを示した説明図である。照明装置１０Ａとの相違点の一つは、第１の導光手段が第１のロッドインテグレータ１４Ａ及び距離調整ロッド１６からなる点である。前記距離調整ロッド１６は、第１のロッドインテグレータ１４Ａの光出射面と第１の偏光変換装置１２Ａの側面との間に配置されている。距離調整ロッド１６を備えることにより、第１のＬＥＤ１３Ａと第２のＬＥＤ１３Ｂを同一平面上に配置することができる。照明装置１０Ａとの相違点の他の一つは、第１のＬＥＤ１３Ａと第２のＬＥＤ１３Ｂを単一の放熱板１７上に配置している点である。これにより、第１のＬＥＤ１３Ａと第２のＬＥＤ１３Ｂとを別々の放熱板で冷却する必要はなくなり、冷却構造の部品点数削減や配管などの簡単化が図れる。なお、照明装置１０Ｂにおいても距離調整ロッド１６及び単一の放熱板１７を用いた構成とすることができ、このような構成の照明装置を照明装置１０Ｄとして記述する場合がある。また、これら照明装置１０Ｃ，１０Ｄにおいて、前記距離調整ロッド１６を備える代わりに第１のロッドインテグレータ１４Ａを長めに形成することとしてもよい。
【００３４】
以上の例では、出射偏光方向制御部材として偏光変換装置１２Ｂを示したが、これに限らず、図４（ａ）に示す偏光変換装置２０又は図４（ｂ）に示すワイヤーグリッド（反射型偏光板）２１を用いることができる。また、単なる偏光板も用いることができる。偏光変換装置２０は、ロッドインテグレータの光出射面に対面する位置にＶ字状に誘電体多層膜（偏光分離膜）を有する。この誘電体多層膜の一方の面で反射されたＳ偏光光はその隣の反射面（或いは誘電体多層膜）によって反射され、同様に、誘電体多層膜の他方の面で反射されたＳ偏光光はその隣の反射面（或いは誘電体多層膜）によって反射される。両誘電体多層膜を透過したＰ偏光光は位相差板（１／２λ板）２０ａによってＳ偏光光に変換される。また、ワイヤーグリッド２１は、ロッドインテグレータの光出射面に配置される。ワイヤーグリッド２１は複数の金属細線を光の波長程度の間隔で形成したものである。ワイヤーグリッド２１は例えばＰ偏光光を透過してＳ偏光光を反射する。反射されたＳ偏光光はロッドインテグレータ内に戻り、この戻り光の一部は反射を繰り返すことでＰ偏光光となってワイヤーグリッドを透過することがある。また、ロッドインテグレータの光出射側（ワイヤーグリッドの手前側）に１／４λ板を設けておけば、Ｓ偏光光をＰ偏光光に変換する効率が向上する。また、ロッドインテグレータの光出射面にミラー（ＬＥＤ出射光の開口付き或いはＬＥＤが備えるミラー）及びこのミラーと光入射面との間に１／４λ板を設けておくことでも、Ｓ偏光光をＰ偏光光に変換する効率が向上する。
【００３５】
偏光変換装置２０及びワイヤーグリッド２１は偏光変換装置１２に比べて厚みを薄くすることができるので、更に照明装置のコンパクト化が可能となる。
【００３６】
図５は照明装置１０Ｃを３つ用いた投写型映像表示装置３０Ａを示した光学系説明図である。投写型映像表示装置３０Ａは、３つの照明装置１０Ｃとして、赤色光を出射する照明装置１０Ｃ（Ｒ）と緑色光を出射する照明装置１０Ｃ（Ｇ）と青色光を出射する照明装置１０Ｃ（Ｂ）とを備える。各照明装置１０Ｃから出射された色光はロッドインテグレータ３１を通ることで更に輝度ムラを低減されて液晶表示パネル３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂにそれぞれ導かれる。各色光は液晶表示パネル３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを透過することで変調される。この変調によって生成された各色映像光は、クロスダイクロイックプリズム（或いはクロスダイクロイックミラー）３３によって同一方向に導かれ、これによってカラー映像光が生成される。クロスダイクロイックプリズム３３から出射されたカラー映像光は投写レンズ３４によって図示しないスクリーンに投写される。
【００３７】
上記投写型映像表示装置３０Ａにおいては、各照明装置１０Ｃにおける二つのＬＥＤは時分割駆動されることとしている。すなわち、一方のＬＥＤが点灯するとき、他方のＬＥＤは消灯し、他方のＬＥＤが点灯するとき一方のＬＥＤは消灯する。なお、点灯期間が重なってもよい。
【００３８】
ここで、一般的なノーマリーホワイトタイプの液晶表示パネル３２Ｘの構造を図１０に示す。この液晶表示パネル３２Ｘの入射側偏光板３２Ｘａと出射側偏光板３２Ｘｂとは、その光透過軸方向が互いに９０°異なるように配置される。この液晶表示パネル３２Ｘの画素に対する通電がＯＦＦのときには、入射光はその偏光方向が９０°変換されて出射側偏光板３２Ｘｂから出射されるため、表示は白表示となる。逆に、前記画素に対する通電がＯＮのときには、入射光の偏光の回転は生じないため、入射光は出射側偏光板３２Ｘｂを透過できず、表示は黒表示となる。
【００３９】
前記液晶表示パネル３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂの構造は、前記液晶表示パネル３２Ｘにおいて入射側偏光板を取り除いた構造に相当する。そして、図示しないＬＣＤドライバは、各ＬＥＤの発光の切り替わり（偏光ビームスプリッタ１１から出射されるＰ偏光光とＳ偏光光との切り替わり）タイミングに応じ、液晶表示パネル３２がノーマリーホワイトタイプであると見做した映像信号供給と、液晶表示パネル３２がノーマリーブラックタイプであると見做した映像信号供給と、を切り替える。
【００４０】
以下、更に具体的に説明を行っていく。なお、以下の説明では、液晶表示パネル３２Ｒの出射側偏光板はＳ偏光を透過させるものとする。一方のＬＥＤ１３Ｂ（Ｒ）が点灯して偏光ビームスプリッタ１１からＰ偏光光が出射されているタイミングでは、図示しないＬＣＤドライバは、ノーマリーホワイト用の赤色用映像信号を液晶表示パネル３２Ｒに供給する。例えば赤１００％に相当する映像信号が液晶表示パネル３２Ｒに供給されるとき（すなわち、液晶表示パネル３２Ｒの画素に対する通電がＯＦＦのとき）、液晶表示パネル３２Ｒに入射したＰ偏光光はその偏光方向が９０°変換されることによってＳ偏光光となるため、前記出射側偏光板を透過することができ、表示は赤１００％表示となる。他方のＬＥＤ１３Ａ（Ｒ）が点灯してＳ偏光が出射されているタイミングでは、ＬＣＤドライバは、ノーマリーブラック用の映像信号を液晶表示パネル３２Ｒに供給する。例えば、赤１００％に相当する映像信号が液晶表示パネル３２Ｒに供給されるとき（すなわち、液晶表示パネル３２Ｒの画素に対する通電がＯＮのとき）、液晶表示パネル３２Ｒに入射したＳ偏光光の回転は生じないため、前記出射側偏光板を透過することができ、表示は赤１００％表示となる。
【００４１】
或いは、一般的な液晶表示パネルを用いるとともに、その光入射側にπセル（スイッチング偏光回転素子）を前記偏光ビームスプリッタ１１の光出射側或いはロッドインテグレータ３１の光出射側に設けてもよい。前記πセルは、例えば液晶表示パネルにおいて偏光板を除いた構造に相当する構造を有するものであり、受け取った光の偏光方向を９０度回転させる機能状態と回転させない機能状態とが通電ＯＮ／ＯＦＦによって切り替わる。例えば、一方のＬＥＤ１３Ｂが点灯している状態では、πセルに電圧は印加されない（通電ＯＦＦ）。このとき、πセルは受け取ったＰ偏光光をＳ偏光光に変換する。一方、他方のＬＥＤ１３Ａが点灯している状態では、πセルに電圧が印加される（通電ＯＮ）。このとき、πセルは受け取ったＳ偏光光をそのまま透過させる。すなわち、πセルによって、時分割駆動されるＬＥＤ１３Ａ，１３Ｂからの（偏光ビームスプリッタ１１からの）Ｐ偏光光とＳ偏光光はどちらか一方（上記の場合はＳ偏光光）に統一される。
【００４２】
なお、各照明装置１０Ｃの光出射側に偏光変換装置を設けることにより、上述の時分割駆動を常時点灯駆動とすることができ、液晶表示パネルとして通常の液晶表示パネルを用いることができる。以下に示す構成例でも同様である。
【００４３】
図６は緑色光を出射する照明装置１０Ｃ（Ｇ）と赤色光を出射する照明装置１０Ｄ（Ｒ）と青色光を出射する照明装置１０Ｄ（Ｂ）を有する投写型映像表示装置３０Ｂを示した光学系説明図である。各照明装置１０Ｃ，１０Ｄから出射された色光はロッドインテグレータ３１を通ることで更に輝度ムラを低減されて液晶表示パネル３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂにそれぞれ導かれる。各色光は液晶表示パネル３２Ｒ，３２Ｇ，３２Ｂを透過することで変調される。この変調によって生成された各色映像光は、クロスダイクロイックプリズム（或いはクロスダイクロイックミラー）３３によって一方向に導かれ、これによってカラー映像光が生成される。クロスダイクロイックプリズム３３から出射されたカラー映像光は投写レンズ３４によって図示しないスクリーンに投写される。かかる投写型映像表示装置３０Ｂにおいても、投写型映像表示装置３０Ａと同様、各照明装置において二つのＬＥＤは時分割駆動される。また、液晶表示パネルとして通常の液晶表示パネルを用いるとともに前記πセルを用いる構成を採用することができる。
【００４４】
図７は投写型映像表示装置３０Ｃを示した光学系説明図である。この投写型映像表示装置３０Ｃでは、緑色光用と青色光用に照明装置１０Ｃを用いており、赤色光用としては従来構造の照明装置１００′を用いている。照明装置１００との相違点は、導光系に偏光変換装置２０を用いている点である。このように、３つの照明装置の全てが本願発明の照明装置である必要はなく、少なくとも一つが本願発明の照明装置であればよい。また、投写型映像表示装置３０Ｃにおいては、光路を９０°変換する光路変更光学素子３５を設けることで、照明装置１０Ｃ（Ｇ）と照明装置１０Ｃ（Ｂ）の平行配置を可能にし、光学系のコンパクト化を実現している。なお、光路変更光学素子３５と液晶表示パネル３２Ｇとの間に距離調整用ロッド３６を配置している。かかる投写型映像表示装置３０Ｃにおいても、投写型映像表示装置３０Ａと同様、各照明装置において二つのＬＥＤは時分割駆動される。また、液晶表示パネルとして通常の液晶表示パネルを用いるとともに前記πセルを用いる構成を採用することができる。勿論、上記光路変更光学素子３５を用いる構成において、全ての照明装置を本願発明の照明装置とする構成を採用できる。
【００４５】
以上説明した投写型映像表示装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃにおいては、透過型のライトバルブを用いたが、反射型のライトバルブ（例えば、反射型液晶表示パネル、多数配置された微小ミラーを個々に駆動するミラーデバイスなど）を用いることができる。例えば、各ライトバルブをクロスダイクロイックプリズム３３の光入射面に４５°傾けて対面させ、このような配置のライトバルブに光が導かれるように各照明装置を配置すればよい。なお、光の偏光方向に関係なく映像表示が行えるライトバルブにおいては、各照明装置の二つの固体光源を時分割駆動しなくてもよい。
【００４６】
なお、照明装置１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃにおいて、ＬＥＤ１３ＡとＬＥＤ１３Ｂが出射する光の色が異なる色となる構成を採用できる。かかる構成は前述した投写型映像表示装置３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃには用いることはできないが、色合成光を出射する照明装置として用いることができる。偏光ビームスプリッタ１１の光出射側に狭帯域偏光回転素子を設ければ、異色で偏光方向が揃った色合成光を生成できる。また、例えばＬＥＤ１３Ｂの配置位置に、これに加えて他の色光を出射するＬＥＤを設けて３色ＬＥＤ構成とすることで白色光（３原色光）を出射する照明装置を実現できる。この白色光（３原色光）を出射する照明装置を用いて単板式（一つのライトバルブを用いる方式）の投写型映像表示装置を実現することができる。かかる投写型映像表示装置は、各ＬＥＤを時分割で点灯させるとともに各色用の映像信号を前記時分割のタイミングに応じて前記ライトバルブに供給する方式、或いは、各ＬＥＤを常時点灯させるとともにフルカラーフィルタを備えるライトバルブを用いる方式となる。
【００４７】
図８は照明装置１０Ｅを示した説明図である。この照明装置１０Ｅは、互いに対面する第１面と第３面及びこれらに直交する第２面とから入射される異色光を波長依存特性を用いて特定方向に導くクロスダイクロイックプリズム（又は、クロスダイクロイックミラー）１８を備える。第１の偏光変換装置としての偏光変換装置１２Ａは前記第１の面に対面して設けられている。出射偏光方向制御部材としての偏光変換装置２０′は前記第２の面に対面して設けられている。第２の偏光変換装置としての偏光変換装置１２Ｃは、前記第３の面に対面して設けられている。偏光変換装置２０′は偏光変換装置２０においてその位相差板の配置を異ならせたものである。
【００４８】
第１の導光手段としての第１のロッドインテグレータ１４Ａは、第１の固体光源としての第１のＬＥＤ１３Ａからの光を前記第１面に平行な方向に導いて前記偏光変換装置１２Ａの側面に入射させる。第２の導光手段としての第２のロッドインテグレータ１４Ｂは、第２の固体光源としての第２のＬＥＤ１３Ｂからの光を第２の面に直交する方向に導いて前記偏光変換装置２０′の正面に入射させる。第３の導光手段としての第３のロッドインテグレータ１４Ｃは、第３の固体光源としての第３のＬＥＤ１３Ｃからの光を前記第３面に平行な方向に導いて前記第２の偏光変換装置１２Ｃの側面に入射させる。
【００４９】
前記偏光変換装置１２Ａの前記側面位置と、前記クロスダイクロイックプリズム１８の第２面と、前記偏光変換装置１２Ｃの前記側面位置は略面一となっている。そして、前記偏光変換装置１２Ａの前記側面の近傍及び前記第３の偏光変換装置１２Ｃの前記側面の近傍には、前記偏光変換装置２０′の厚みに対応した厚みを有する距離調整ロッド１９備えており、これによって、第１のＬＥＤ１３Ａと第２のＬＥＤ１３Ｂと第３のＬＥＤ１３Ｃを同一平面上に配置することができ、単一の冷却板１７を用いることができる。なお、ロッドインテグレータ１４Ａ，１４Ｃをロッドインテグレータ１４Ｂに比べて長めに形成することでも、単一の冷却板１７を用いることができる。勿論、第１のＬＥＤ１３Ａと第２のＬＥＤ１３Ｂと第３のＬＥＤ１３Ｃとが異なる平面上に配置され、単一の冷却板１７を用いることができない構成も本願発明に含まれる。なお、２つの色光を合成するべく、２つの色光照射系を備える照明装置としてもよい。例えば、照明装置１０Ｅにおいて、偏光変換装置１２Ｃとロッドインテグレータ１４ＣとＬＥＤ１３Ｃとを省いた構造である。この場合、クロスダイクロイックプリズムを用いる必要はない。かかる構造では、２つの色光が合成された色光を出射するカラー照明装置となる。勿論、例えば、ＬＥＤ１３Ｂの箇所にＬＥＤ１３Ｃを配置してこれらを時分割駆動することにより、白色照明装置とすることができる。
【００５０】
照明装置１０Ｅにおいては各方向からの色光を特定方向に導く光学素子としてクロスダイクロイックプリズム１８を用いており、例えば前記第１のＬＥＤ１３Ａは赤色光（Ｒ）を、第２のＬＥＤ１３Ｂは緑色光（Ｇ）を、第３のＬＥＤ１３Ｃは青色光（Ｂ）をそれぞれ出射するようにしている。また、クロスダイクロイックプリズム１８は、各偏光変換装置によってクロスダイクロイックプリズム１８から出射される各色光の偏光方向がどのような方向に揃えられているかを問わない。なお、クロスダイクロイックプリズム１８の光出射側に狭帯域偏光回転素子を設けることで、特定の色光に対してのみ偏光方向を回転させ、全ての色光の偏光方向を同一方向に揃えることも可能である。
【００５１】
なお、参考として、偏光変換装置への側面光入射の概念が存在しないとして考えられる照明装置２００（本願発明に包含されない）を図１１に示す。この照明装置２００は、クロスダイクロイックプリズム２０１の二つの対面する側面の側に偏光ビームスプリッタ２０２，２０３を配置している。また、偏光変換はワイヤーグリッド２０４で行っている。かかる照明装置２００に比べ、本願発明の照明装置１０Ｅは比較的大きなクロスダイクロイックプリズムを用いつつ全体の小型化が可能な構造になっている。
【００５２】
図９は照明装置１０Ｅを用いた投写型映像表示装置３０Ｄを示した説明図である。時分割点灯回路４２は、第１のＬＥＤ１３Ａと第２のＬＥＤ１３Ｂと第３のＬＥＤ１３Ｃを時分割で点灯させる。例えば、第１のＬＥＤ１３Ａ（赤色光）を点灯させ、その消灯後又は消灯の少し前に第２のＬＥＤ１３Ｂ（緑色光）を点灯させ、その消灯後又は消灯の少し前に第３のＬＥＤ１３Ｃ（青色光）を点灯させ、その消灯後又は消灯の少し前に第１のＬＥＤ１３Ａ（赤色光）を点灯させるといった駆動制御を繰り返す。前記時分割点灯回路４２は制御部４０によって制御される。また、この制御部４０は前記時分割点灯のタイミングに応じて液晶表示パネル３７に各色映像信号が供給されるように表示パネル駆動部４１を制御する。すなわち、表示パネル駆動部４１からは、第１のＬＥＤ１３Ａ（赤色光）が点灯するときには液晶表示パネル３７に赤色映像信号が供給され、第２のＬＥＤ１３Ｂ（緑色光）が点灯するときには液晶表示パネル３７に緑色映像信号が供給され、第３のＬＥＤ１３Ｃ（緑色光）が点灯するときには液晶表示パネル３７に青色映像信号が供給される。
【００５３】
なお、前記３つのＬＥＤを常時点灯させ、前記液晶表示パネル３７としてカラーフィルタを備えるものを用いてもよい。また、光の偏光方向に関係なく映像表示が行える反射型のライトバルブを用いる構成においては、各色光照射系が出射する偏光方向を特に揃えなくてもよい。また、以上説明した各構成において、直交又は平行の関係は略直交又は略平行の関係であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】この発明の実施形態の照明装置を示した説明図である。
【図２】この発明の他の実施形態の照明装置を示した説明図である。
【図３】この発明の他の実施形態の照明装置を示した説明図である。
【図４】出射偏光方向制御部材を示した説明図である。
【図５】この発明の実施形態の投写型映像表示装置を示した説明図である。
【図６】この発明の他の実施形態の投写型映像表示装置を示した説明図である。
【図７】この発明の他の実施形態の投写型映像表示装置を示した説明図である。
【図８】この発明の他の実施形態の照明装置を示した説明図である。
【図９】この発明の他の実施形態の投写型映像表示装置を示した説明図である。
【図１０】一般的な液晶表示パネルを示した説明図である。
【図１１】図８の照明装置に関連付けられる参考図である。
【図１２】この発明の技術背景を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０    照明装置
１１    偏光ビームスプリッタ
１２    偏光変換装置
１４    ロッドインテグレータ
１３    ＬＥＤ
【図１】
2007065408.tif 000003
【図２】
2007065408.tif 000004
【図３】
2007065408.tif 000005
【図４】
2007065408.tif 000006
【図５】
2007065408.tif 000007
【図６】
2007065408.tif 000008
【図７】
2007065408.tif 000009
【図８】
2007065408.tif 000010
【図９】
2007065408.tif 000011
【図１０】
2007065408.tif 000012
【図１１】
2007065408.tif 000013
【図１２】
2007065408.tif 000014