(57)【要約】【課題】光源から照射される光を、ムラが少なく所定の範囲に効率的に集光・照明し、かつ、小型化・薄型化の可能な光源装置、光変調装置、表示装置、集光照明装置、及び投射型カラー表示装置を提供する。【解決手段】複数の発光光源を配置したアレイ光源と、アレイ光源に対応して配置され各光源の発散特性を制御する発散特性制御手段と、発光光源から発せられた光の指向性を制御する集束性光学素子とを備え、アレイ光源と、発散特性制御手段と、集束性光学素子とが、発光方向に対してこの順番に配置され、アレイ光源の有効対角長をＩ、集束性光学素子の焦点距離をｆとしたとき、０．０６７≦Ｉ／ｆ＜１．１となる光源装置であることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光光源を配置したアレイ光源と、
前記アレイ光源に対応して配置され各光源の発散特性を制御する発散特性制御手段と、
前記発光光源から発せられた光の指向性を制御する集束性光学素子と、
を有する光源装置であって、
前記アレイ光源と、前記発散特性制御手段と、前記集束性光学素子とが、発光方向に対してこの順番に配置され、
前記アレイ光源の有効対角長をＩ、前記集束性光学素子の焦点距離をｆとしたとき、
０．０６７≦Ｉ／ｆ＜１．１
であることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
複数の発光光源を配置したアレイ光源と、
前記アレイ光源に対応して配置され各光源の発散特性を制御する発散特性制御手段と、
前記発光光源から発せられた光の指向性を制御する指向性制御手段と、
集束性光学素子と、
を有する光源装置であって、
前記アレイ光源と、前記発散特性制御手段と、前記指向性制御手段と、前記集束性光学素子とが、発光方向に対してこの順番に配置され、
前記アレイ光源の有効対角長をＩ、前記集束性光学素子の焦点距離をｆとしたとき、
０．２≦Ｉ／ｆ＜２
であることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
複数の発光光源を配置したアレイ光源と、
前記アレイ光源に対応して配置され各光源の発散特性を制御する発散特性制御手段と、
前記発光光源から発せられた光の指向性を制御する指向性制御手段と、
集束性光学素子と、
を有する光源装置であって、
前記アレイ光源と、前記発散特性制御手段と、前記指向性制御手段と、前記集束性光学素子とが、発光方向に対してこの順番に配置され、
前記アレイ光源の有効対角長をＩ、前記指向性制御手段と前記集光性制御手段との合成焦点距離をｆｃとしたとき、
０．０６７≦Ｉ／ｆｃ＜１．１
であることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
前記アレイ光源は、発光ダイオードまたは半導体レーザであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記アレイ光源は、同一の発光波長を有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
前記アレイ光源のうち少なくとも一つの前記光源は、発光波長が異なる複数の発光源を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記指向性制御手段はレンズで構成され、
該レンズは、少なくとも一枚の正レンズ、または、少なくとも一枚のプラスチックレン
ズであることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記指向性制御手段と、前記集束性光学素子と、はレンズで構成され、
該レンズは、少なくとも一枚の正レンズ、または、少なくとも一枚のプラスチックレンズであることを特徴とする請求項２から６のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
複数の前記レンズは、少なくとも一枚がフレネルレンズであることを特徴とする請求項７または８に記載の光源装置。
【請求項１０】
前記発散特性制御手段は、微少プリズムの２次元アレイであることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか１項に記載の光源装置を備え、各アレイ光源の指向性における中心が交差する箇所の近傍に、光変調素子を配置したことを特徴とする光変調装置。
【請求項１２】
前記光変調素子は、前記光変調素子の有する各ピクセルと１対１に対応するマイクロレンズの２次元アレイが、前記光変調素子の近傍に、かつ、前記光源装置側に配置されたことを特徴とする請求項１１に記載の光変調装置。
【請求項１３】
前記マイクロレンズの２次元アレイは等間隔で配置され、
前記マイクロレンズの配列ピッチは、前記光変調素子の配列ピッチよりも大きいことを特徴とする請求項１１または１２に記載の光変調装置。
【請求項１４】
前記マイクロレンズの前記配列ピッチは、中心では前記光変調素子の前記配列ピッチと一致し、中止から周辺方向に向かうにつれて前記配列ピッチがずれることを特徴とする請求項１３に記載の光変調装置。
【請求項１５】
請求項１１から１４のいずれか１項に記載の光変調装置を備え、投射光学系を配置したことを特徴とする表示装置。
【請求項１６】
複数の発光光源を配置したアレイ光源と、
前記アレイ光源に対応して配置され各光源の発散特性を制御する発散特性制御手段と、
前記発光光源と、該発光光源から発せられた光が照射される被集光照明面と、が共役である縮小集光光学系と、
を有し、
前記縮小集光光学系は、前記被集光照明面に照射される光量の分布を均一化する光量分布均一化手段を有することを特徴とする集光照明装置。
【請求項１７】
前記発光光源と前記被集光照明面とのうち、縮小共役側がテレセントリックであることを特徴とする請求項１６に記載の集光照明装置。
【請求項１８】
前記発光光源は、赤色光と、緑色光と、青色光と、の発光へと切り換え可能であることを特徴とする請求項１６または１７に記載の集光照明装置。
【請求項１９】
前記発光光源は、発光ダイオードまたは半導体レーザであることを特徴とする請求項１６から１８のいずれか１項に記載の集光照明装置。
【請求項２０】
複数の前記発光光源は、非等間隔で配置されたことを特徴とする請求項１６から１９のいずれか１項に記載の集光照明装置。
【請求項２１】
複数の前記発光光源から発せられる光の指向性は、前記縮小集光光学系の入射瞳へ向かうことを特徴とする請求項１６から１９のいずれか１項に記載の集光照明装置。
【請求項２２】
複数の前記発光光源は、前記入射瞳に対して凹面を向けた曲面上に配置されたことを特徴とする請求項２１に記載の集光照明装置。
【請求項２３】
前記光量分布均一化手段はマイクロレンズアレイであり、前記マイクロレンズアレイの後段焦点が、前記縮小集光光学系内の絞りの近傍にて一致するように配置されたことを特徴とする請求項１６から２２のいずれか１項に記載の集光照明装置。
【請求項２４】
請求項１６から２３のいずれか１項に記載の集光照明装置を備え、該集光照明装置の被集光照明面の近傍に２次元空間の光変調器を配置したことを特徴とする光変調装置。
【請求項２５】
複数の光変調素子の有する各ピクセルと１対１に対応するマイクロレンズの２次元アレイが、前記光変調器の近傍に、かつ、前記アレイ光源側に配置されたことを特徴とする請求項２４に記載の光変調装置。
【請求項２６】
前記２次元空間の光変調器は透過型の液晶変調器であり、
前記縮小集光光学系に入射された入射光をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離する分離手段と、
前記分離手段にて分離された偏光成分のうち、いずれか一方を回転させて直線偏光に揃える偏光変換手段とをさらに有することを特徴とする請求項２４または２５に記載の光変調装置。
【請求項２７】
請求項２４から２６のいずれか１項に記載の光変調装置と、投射光学系とが配置され、
アレイ光源からの色の発光を所定の時間で切り換える切り換え手段を有することを特徴とする投射型カラー表示装置。
【請求項２８】
前記投射型カラー表示装置は、被集光照明面に照射される光量の分布を均一化するシリンドリカルマイクロレンズアレイをさらに有し、
前記アレイ光源は、前記シリンドリカルマイクロレンズアレイの長手方向に対して、前記所定の時間にて複数の色を発光することを特徴とする請求項２７に記載の投射型カラー表示装置。
【請求項２９】
前記投射型カラー表示装置に備えられた縮小集光光学系は、
複数枚の凸レンズと、少なくとも一枚の凹レンズとを備えてなることを特徴とする請求項２７または２８に記載の投射型カラー表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定の範囲に効率的に集光照明を行い、かつ、小型・薄型化の可能な光源装置、光変調装置、表示装置、集光照明装置、及び投射型カラー表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の投射型表示装置では、光源として、高圧水銀ランプやメタルハライドランプなどの放電ランプを用いている。このような放電ランプは大きく、そのため、光源部を含めた光学系全体のサイズも大きくなってしまう。また、光に赤外光が含まれるため大量の熱を周囲に放射することになり、フィルタ類、冷却ファン等が必須で、コスト、サイズ、騒音等問題が多い。
【０００３】
上述したようなランプは白色光であり、カラー表示を行う場合には、光を色の３原色であるＲ（赤色光），Ｇ（緑色光），Ｂ（青色光），の３色に色分解し、それぞれの色光について光変調器を設けることになる。そして、光変調器で変調された光を再度色合成して、投射レンズへと導く。そのため、色分解および色合成のためにさらに光学系が大型になってしまう。
【０００４】
また別の方法として、色分解を行わず、カラーフィルターを設けた液晶光変調器１枚で変調を行う方法も知られている。この方法は光変調器の画素数が限られるため、画素数が約１／３になり、高精細な表示を行うことができない。
【０００５】
一方、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）を光源として用いた投射型表示装置が近年提案されている。ＬＥＤはそれ自体小型であるので、変調速度が早く、フィールド・シークケンシャル方式の表示が可能である。
【０００６】
フィールド・シーケンシャル方式とは、１枚の光変調器を用いてＲ，Ｇ，Ｂ，の３色のＬＥＤを時間順次で点灯させ、それに同期させて光変調素子をオン−オフするものである。この方法では、１枚の光変調器で画素数を落とさずにカラー表示を行うことが可能となる。したがって、発光効率が大きく向上し、従来は明るさが不足であった表示装置用照明光源としての可能性が出てきた。しかし、発光効率の向上が実現することができても、より一層明るい表示装置の工夫が求められる。
【０００７】
デジタルプロジェクタ等の表示装置や、この表示装置に使われる光変調装置、照明装置等の一般的な照明光学系に関する従来技術としては、特許文献１から特許文献４、及び、非特許文献１に開示された発明が公知である。非特許文献１では、光源として、高圧水銀ランプや、キセノンランプや、メタルハライドランプ等の白色光ランプが使われるような、一般的な照明光学系装置に関する技術が開示されている。
【０００８】
また、特許文献１には、発光ダイオードを結合レンズのセットからなる光源を複数個ならべ、コンデンサレンズ、インテグレータ、２枚のコンデンサレンズを介してライトバルブを照射する発明が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、発光ダイオードを光源とし、偏光変換素子アレイを有する照明系で、偏光による光の損失を低減し、小型化と高い照明効率を両立させる発明が開示されている。
【００１０】
また、特許文献３には、反射型の光変調素子を用いた時の表示方式を提供する発明が開示されている。
【００１１】
さらに、特許文献４には、発光ダイオードを照明光源としたプロジェクタ装置の提供で、液晶空間変調器よりも大きなアレイ光源を用い、照明系に縮小光学器を用いて、明るさを向上させる発明が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−３４３７０６号公報
【特許文献２】特開２００２−２４４２１１号公報
【特許文献３】特開２００２−３０３９３２号公報
【特許文献４】特開平１０−３０１２０１号公報
【非特許文献１】「液晶プロジェクタ光学系の効率」光学技術コンタクト、３７、ｐｐ６０６−６１４（１９９９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかし、上述した発明には、以下に述べるような問題があった。
【００１３】
例えば、非特許文献１に開示された技術は、大量の赤外線、すなわち、大量の熱の放射を伴うことになる。また、ダイクロイックミラー／プリズムによる色分解／合成では、いわゆる光の３原色であるＲ，Ｇ，Ｂ，の光量バランスが困難で色再現性に限界がある。さらには、装置本体が大型になってしまい、かつ、部品点数が多くなってしまう。
【００１４】
また、ＬＥＤ，ＬＤ（Laser Diode：半導体レーザ）などを従来の照明光源の代用として用いる特許文献１に開示された発明は、光源と、光源と一体のレンズと、マイクロレンズアレイと、コンデンサレンズと、インテグレータを構成する２枚のマイクロレンズアレイとコンデンサレンズと、コンデンサレンズと、が前述したこの順番で配置されており、部品点数が多く小型化も制約されてしまう。
【００１５】
さらに、特許文献４に開示された発明は、ＬＥＤ等を照明光源としたプロジェクタ装置を提供するものであり、照明系に縮小光学器を用いて明るさを向上させている。縮小光学器には焦点を持たないアフォーカル系が示されており、入射光束が平行光であれば問題ないが、実際のＬＥＤ光は配光特性（発散特性）を有しているので、非平行光を有効に利用することが困難である。
【００１６】
このような課題を解決するため、本発明は、光源から照射される光を、ムラが少なく所定の範囲に効率的に集光・照明し、かつ、小型化・薄型化の可能な光源装置、光変調装置、表示装置、集光照明装置、及び投射型カラー表示装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、複数の発光光源を配置したアレイ光源と、アレイ光源に対応して配置され各光源の発散特性を制御する発散特性制御手段と、発光光源から発せられた光の指向性を制御する集束性光学素子と、を有する光源装置であって、アレイ光源と、発散特性制御手段と、集束性光学素子とが、発光方向に対してこの順番に配置され、アレイ光源の有効対角長をＩ、集束性光学素子の焦点距離をｆとしたとき、０．０６７≦Ｉ／ｆ＜１．１であることを特徴とする。
【００１８】
請求項２に記載の発明は、複数の発光光源を配置したアレイ光源と、アレイ光源に対応して配置され各光源の発散特性を制御する発散特性制御手段と、発光光源から発せられた光の指向性を制御する指向性制御手段と、集束性光学素子と、を有する光源装置であって、アレイ光源と、発散特性制御手段と、指向性制御手段と、集束性光学素子とが、発光方向に対してこの順番に配置され、アレイ光源の有効対角長をＩ、集束性光学素子の焦点距離をｆとしたとき、０．２≦Ｉ／ｆ＜２であることを特徴とする。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、複数の発光光源を配置したアレイ光源と、アレイ光源に対応して配置され各光源の発散特性を制御する発散特性制御手段と、発光光源から発せられた光の指向性を制御する指向性制御手段と、集束性光学素子と、を有する光源装置であって、アレイ光源と、発散特性制御手段と、指向性制御手段と、集束性光学素子とが、発光方向に対してこの順番に配置され、アレイ光源の有効対角長をＩ、指向性制御手段と集光性制御手段との合成焦点距離をｆｃとしたとき、０．０６７≦Ｉ／ｆｃ＜１．１であることを特徴とする。
【００２０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載の光源装置において、アレイ光源は、発光ダイオードまたは半導体レーザであることを特徴とする。
【００２１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置において、アレイ光源は、同一の発光波長を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項に記載の光源装置において、アレイ光源のうち少なくとも一つの光源は、発光波長が異なる複数の発光源を有することを特徴とする。
【００２３】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項に記載の光源装置において、指向性制御手段はレンズで構成され、レンズは、少なくとも一枚の正レンズ、または、少なくとも一枚のプラスチックレンズであることを特徴とする。
【００２４】
請求項８に記載の発明は、請求項２から６のいずれか１項に記載の光源装置において、指向性制御手段と、集束性光学素子と、はレンズで構成され、レンズは、少なくとも一枚の正レンズ、または、少なくとも一枚のプラスチックレンズであることを特徴とする。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の光源装置において、複数のレンズは、少なくとも一枚がフレネルレンズであることを特徴とする。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から９のいずれか１項に記載の光源装置において、発散特性制御手段は、微少プリズムの２次元アレイであることを特徴とする。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項１から１０のいずれか１項に記載の光源装置を備え、各アレイ光源の指向性における中心が交差する箇所の近傍に、光変調素子を配置した光変調装置であることを特徴とする。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１に記載の光変調装置において、光変調素子は、光変調素子の有する各ピクセルと１対１に対応するマイクロレンズの２次元アレイが、光変調素子の近傍に、かつ、光源装置側に配置されたことを特徴とする。
【００２９】
請求項１３に記載の発明は、請求項１１または１２に記載の光変調装置において、マイクロレンズの２次元アレイは等間隔で配置され、マイクロレンズの配列ピッチは、光変調素子の配列ピッチよりも大きいことを特徴とする。
【００３０】
請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の光変調装置において、マイクロレンズの配列ピッチは、中心では光変調素子の配列ピッチと一致し、中止から周辺方向に向かうにつれて配列ピッチがずれることを特徴とする。
【００３１】
請求項１５に記載の発明は、請求項１１から１４のいずれか１項に記載の光変調装置を備え、投射光学系を配置した表示装置であることを特徴とする。
【００３２】
請求項１６に記載の発明は、複数の発光光源を配置したアレイ光源と、アレイ光源に対応して配置され各光源の発散特性を制御する発散特性制御手段と、発光光源と、発光光源から発せられた光が照射される被集光照明面と、が共役である縮小集光光学系と、を有し、縮小集光光学系は、被集光照明面に照射される光量の分布を均一化する光量分布均一化手段を有する集光照明装置であることを特徴とする。
【００３３】
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の集光照明装置において、発光光源と被集光照明面とのうち、縮小共役側がテレセントリックであることを特徴とする。
【００３４】
請求項１８に記載の発明は、請求項１６または１７に記載の集光照明装置において、発光光源は、赤色光と、緑色光と、青色光と、の発光へと切り換え可能であることを特徴とする。
【００３５】
請求項１９に記載の発明は、請求項１６から１８のいずれか１項に記載の集光照明装置において、発光光源は、発光ダイオードまたは半導体レーザであることを特徴とする。
【００３６】
請求項２０に記載の発明は、請求項１６から１９のいずれか１項に記載の集光照明装置において、複数の発光光源は、非等間隔で配置されたことを特徴とする。
【００３７】
請求項２１に記載の発明は、請求項１６から１９のいずれか１項に記載の集光照明装置において、複数の発光光源から発せられる光の指向性は、縮小集光光学系の入射瞳へ向かうことを特徴とする。
【００３８】
請求項２２に記載の発明は、請求項２１に記載の集光照明装置において、複数の発光光源は、入射瞳に対して凹面を向けた曲面上に配置されたことを特徴とする。
【００３９】
請求項２３に記載の発明は、請求項１６から２２のいずれか１項に記載の集光照明装置において、光量分布均一化手段はマイクロレンズアレイであり、マイクロレンズアレイの後段焦点が、縮小集光光学系内の絞りの近傍にて一致するように配置されたことを特徴とする。
【００４０】
請求項２４に記載の発明は、請求項１６から２３のいずれか１項に記載の集光照明装置を備え、集光照明装置の被集光照明面の近傍に２次元空間の光変調器を配置した光変調装置であることを特徴とする。
【００４１】
請求項２５に記載の発明は、請求項２４に記載の光変調装置において、複数の光変調素子の有する各ピクセルと１対１に対応するマイクロレンズの２次元アレイが、光変調器の近傍に、かつ、アレイ光源側に配置されたことを特徴とする。
【００４２】
請求項２６に記載の発明は、請求項２４または２５に記載の光変調装置において、２次元空間の光変調器は透過型の液晶変調器であり、縮小集光光学系に入射された入射光をＰ偏光成分とＳ偏光成分とに分離する分離手段と、分離手段にて分離された偏光成分のうち、いずれか一方を回転させて直線偏光に揃える偏光変換手段とをさらに有することを特徴とする。
【００４３】
請求項２７に記載の発明は、請求項２４から２６のいずれか１項に記載の光変調装置と、投射光学系とが配置され、アレイ光源からの色の発光を所定の時間で切り換える切り換え手段を有する投射型カラー表示装置であることを特徴とする。
【００４４】
請求項２８に記載の発明は、請求項２７に記載の投射型カラー表示装置において、投射型カラー表示装置は、被集光照明面に照射される光量の分布を均一化するシリンドリカルマイクロレンズアレイをさらに有し、アレイ光源は、シリンドリカルマイクロレンズアレイの長手方向に対して、所定の時間にて複数の色を発光することを特徴とする。
【００４５】
請求項２９に記載の発明は、請求項２７または２８に記載の投射型カラー表示装置において、投射型カラー表示装置に備えられた縮小集光光学系は、複数枚の凸レンズと、少なくとも一枚の凹レンズとを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４６】
このように、本発明の光源装置、光変調装置、表示装置、集光照明装置、及び投射型カラー表示装置によれば、光源から照射される光を、ムラが少なく所定の範囲に効率的に集光・照明し、かつ、より一層装置本体の小型化・薄型化を計ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
上述したように、ＬＥＤやＬＤ等は、発光部では電流が流れるため発熱するが、放射される光は単色光または準単色光であり赤外線が含まれない。このため集光部でも、光源から放射される熱を考慮する必要がなく、現在のデジタルプロジェクタが抱える多くの問題が発生しない。また、１個当たりの発光量が小さいので、アレイにして少ない発光量を補うことにより利用範囲が広がる。光源１個１個は小型なので、アレイにしても小型／薄型が維持できる。単色光または準単色光の発光は色再現性を向上させ、色再現範囲を拡大できる。ＬＥＤの発光効率は大幅に改良される途上にあり、改良が実現してもより明るい照明方法や照明装置を提供することは有意義である。
【００４８】
以下に、本実施形態の光源装置、光変調装置、表示装置、集光照明装置、及び投射型カラー表示装置を、図面を用いて説明する。なお、本実施形態は以下に述べるものに限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々変更が可能である。
【００４９】
なお、本実施形態において、発散特性（配光特性）とは、発光の角度分布のことであり、例えば、ＬＥＤの場合、一般的にその発散特性はランバート分布をすることが知られている。また、本実施形態における指向性とは、発光の強度が最大になる方向のことであり、一般的には発光源と直交している。
【００５０】
［第一実施形態］
図１は、本実施形態の光源装置の一例を示す図である。
図１に示すように、本実施形態の光源装置は、アレイ光源１１と、発散特性制御手段１２と、指向性制御手段１３と、集束性光学素子１４と、被照明面１５とを備えている。
図１では、発光部分であるＬＥＤチップと一体化して製造されたレンズ部と、マイクロアレイレンズとが、光の発散特性を制御する発散特性制御手段１２を構成している。また、指向性制御手段１３と集束性光学素子１４とは、レンズによって構成されている。
【００５１】
２次元に配置されたアレイ光源１１からの光は、発散特性制御手段１２で所望の発散特性に変換される。このとき、高い利用効率が必要な場合には、平行光にするよりもやや発散光にする方が好ましい。
【００５２】
本実施形態の光源装置では、この発散特性制御手段１２に近接するようにして指向性制御手段１３が配置されている。このように配置することで、アレイ光源１１が有する発散特性への影響が少なくなり、指向性を主に制御することが可能となる。また、指向性を、光軸に平行な方向から光軸側へと制御することにより、集束性光学素子１４を小型化することができるのである。
【００５３】
さらに、本実施形態の光源装置では、指向性制御手段１３から所定の距離をおいて、集束性光学素子１４を配置する。これら、アレイ光源１１と、発散特性制御手段１２と、指向性制御手段１３と、集束性光学素子１４とを介して、被照明面１５へと照明を行うことになる。
【００５４】
配置されたアレイ光源１１の有効対角長と集束性光学素子１４の焦点距離との比は、上限では、光源装置をコンパクトに構成することができる。しかし、周辺に位置する光源から発せられる照明光において、特に、垂直に位置するアレイ光源１１からの照明光においては、ズレが大きく被照明面１５への均一な照明が困難になる。
【００５５】
したがって、上限付近では、集束性光学素子１４を、強い集束性を持つグループと、発散特性を持つグループとの２グループで構成し、両グループを所定の間隔でアレイ光源１１側からこの順序に配置する。このように、全体をいわゆるテレフォト型にして集束性を持たせることにより、周辺光源から発せられる照明光が垂直位置から照射される場合でもズレを小さくすることが可能となる。したがって、光源装置のコンパクト化と照明光の均一性とを両立することができる。
【００５６】
一方、下限では、照明光の均一性は良好に補正し易いが、集束性光学素子内のパワー配置を工夫した場合であっても、光源装置のコンパクト化が困難となってしまう。そこで、本実施形態の光源装置では、各発光源のマウント基板や背面に、熱伝導性の良い材料を使用したりヒートシンク等を用いて、発光量の安定化を計っている。
【００５７】
配置されたアレイ光源１１の有効対角長Ｉと集束性光学素子１４の焦点距離ｆとの比の範囲、及び、アレイ光源１１の有効対角長Ｉと指向性制御手段１３と集光性制御手段（本実施形態では、集光性光学素子１４）の合成焦点距離ｆｃとの比の範囲は、同様に光源装置のコンパクト化と照明光の均一性の両立を成しえる範囲を示すものである。特にこの範囲は、指向性制御手段１３を含めた三者、すなわち、アレイ光源１１と、指向性制御手段１３と、集光性光学素子１４との関係を規定するものである。
【００５８】
指向性制御手段１３は、集光性光学素子１４の役割である、各アレイ光源の出射光を被照明面に集める作用を補助する役割を担っている。したがって、Ｉとｆとの関係が下記式（１）に示す範囲内であり、Ｉとｆｃとの関係が下記式（２）の範囲であることが最も望ましい関係である。
【００５９】
０．２≦ｌ／ｆ＜２・・・（１）
０．０６７≦Ｉ／ｆｃ＜１．１・・・（２）
【００６０】
次に、図２は、本実施形態の光源装置の他の一例を示す図である。
図２では、指向性制御手段１３を用いない場合を示している。本実施形態の光源装置は、アレイ光源１１と、発散性制御手段１２と、集光性光学素子１４１と、被照明面１５とを備えている。そして、集光性光学素子１４１は、図１における指向性制御手段１３の機能、すなわち、光の指向性を制御する機能を備えている。
【００６１】
上述したように、ＬＥＤ１個当たりの発光量は小さいものではあるが、近年では、大型ディスプレイバックライト用や自動車のフロントライト用、室内照明用などとして、高輝度ＬＥＤの開発が急速に進められている。高輝度ＬＥＤの開発方針は、多数個のＬＥＤを用いて明るい光源とするのではなく、１個のＬＥＤの輝度を向上させて、少ない個数でのＬＥＤを用いて明るい光源とする方針である。少ない個数のＬＥＤをもって明るい光源となるのであれば、光学系をより一層シンプルに構成することが可能となる。
【００６２】
つまり、図１において、アレイ光源１１からの光源は、指向性制御手段１３を用いることによって発散特性制御手段１２以降の光の拡がり（発散性）を抑え、集束性光学素子１４の大口径化を防いでいた。しかし、アレイ光源１１の有効対角長Ｉが小さくなることで、集束性光学素子１４単体でも指向性を制御することができる。これにより、集束性光学素子１４を大口径化させずに照明することが可能となる。
【００６３】
なお、本実施形態の構成において、アレイ光源１１の有効対角長Ｉと集束性光学素子１４の焦点距離ｆとの比では、上限では光軸方向において光源装置をコンパクトに構成することができるが、周辺に位置する光源から発せられる照明光においてはズレが大きくなってしまう。上述した図１の場合と比較すると、有効対角長Ｉは小さくなっているが、その構成を比較すると、指向性制御手段１３による補助がなく集光性光学素子１４単体で照明を行うため、ズレに対する補正能力が低下している。また、下限においては、照明光の均一性は良好に補正し易いが、光学装置のコンパクト化が困難になってしまう。
【００６４】
したがって、本実施形態において、図２に示すような構成にて指向性を制御する場合には、アレイ光源１１の有効対角長Ｉと集束性光学素子１４の焦点距離ｆと比の範囲を、下記式（３）に示す範囲とすることが最も望ましい関係となる。
【００６５】
０．０６７≦Ｉ／ｆ＜１．１・・・（３）
【００６６】
また、本実施形態の光源装置では、アレイ光源１１にＬＥＤアレイやＬＤアレイを用いることができる。ＬＥＤの発光では、強度分布に対する半値角度が±６０°であり、発散特性制御手段１２がＬＥＤと一体化されたものが実現されている。一般的には図３に例示するように、（ａ）砲弾型（半値角度は±３０°）や、（ｂ）ＤＲ（Double Reflection）型（半値角度は±１０°）や、（ｃ）面実装型（半値角度は±７°）などが知られており、これらを用いることができる。ちなみに、図１や図２では、（ａ）の砲弾型のＬＥＤに、さらに対応するマイクロレンズを用いて、発散特性を制御している。
【００６７】
一方、ＬＤの発光では、発散特性のアジマスに方向性があるので（光の進行方向に対して平行な方向に発散）、シリンドリカルレンズやアナモフィックレンズ等を対応させることが有効である。
【００６８】
また、アレイ光源１１における各光源は、ほぼ同一の発光波長を有するので、本実施形態の光源装置を、単色光を発光するようにすることも可能である。通常、ＬＥＤはバッチやロット間のバラツキが大きいので、選別等を行って発光波長を揃えることにより、より一層単色光に近づけることも可能である。
【００６９】
また一方で、アレイ光源１１のうちの１つの光源は、発光波長の異なる複数の発光源を有するようにすることも可能である。例えば、上述したＲ，Ｇ，Ｂ，の３つの発光源を近接する容易に配置して１つの光源とすれば、Ｒ，Ｇ，Ｂ，を順次点灯させることによりカラー映像を表現するような光源装置を提供することができる。
【００７０】
また、前述したように、本実施形態の光源装置では、指向性制御手段１３と集束性光学素子１４とが、それぞれレンズで構成されている。少なくとも１枚は正レンズが配置され、また、少なくとも１枚のプラスチックレンズで構成される。前述したように、ＬＥＤやＬＤから放射される光には赤外線が含まれない。
【００７１】
したがって、光による発熱がなく、アレイ光源１１付近であってもプラスチックレンズの使用が可能となる。プラスチックレンズは、成形で容易に製造できるので低コスト化が可能となり、また、非球面や特殊面を有するレンズを比較的容易に量産でき、製造されるレンズの均一性をも向上できる。さらに、ガラスレンズに比べて軽量化を計ることも容易である。
【００７２】
また、前述した指向性制御手段１３と集束性光学素子１４とに適用されるレンズのうち、少なくとも一枚をフレネルレンズにすることもできる。特に、集束性光学素子１４にフレネルレンズを用いることは非常に有効である。一般に、集束性光学素子にレンズを用いる場合には、その中心厚が大きくなってしまう傾向が強い。これに対し、本実施形態のように集束性光学素子１４にフレネルレンズを用いることで薄型化・軽量化が可能になり、さらには、回折面を併用して、各光源からの照明光における色差を低減することも可能である。
【００７３】
また、発散特性制御手段１２に微少プリズムの２次元アレイを用いることで、前述した集束性光学素子１４と共同して、各光源の指向性が被照明面１５の中心部に一層集光するように制御することも可能である。また、光源装置の薄型化にもつながり、プラスチックで容易に成形可能である。
【００７４】
本実施形態では、前述したような光源装置を用いて、各アレイ光源による指向性の中心が交差する位置の近傍に光変調素子を配置することにより、光変調装置を実現することができる。このとき、光変調装置には、透過型・反射型のどちらでも適用可能である。
【００７５】
また、この光変調装置において、光変調素子の各ピクセルと１対１に対応したマイクロレンズの２次元アレイを、光変調素子に近接した光源装置側に配置する。これにより、光変調素子の有効部分に効果的に集光することが可能となり、照明光の利用効率が増大する。実際には、従来より用いられている偏光変換素子をマイクロレンズアレイと光変調素子との間に配置して、光利用効率をさらに向上させることになる。
【００７６】
このとき、マイクロレンズの２次元アレイにおける配列は等間隔に配置する。また、マイクロレンズの配列ピッチは、光変調素子の配列ピッチよりもやや大きく、かつ、中心部では一致して周辺ほど配列ピッチがずれてゆくように設定する。光変調素子には、透過型の光変調素子を用いることが最も好ましく、各素子を射出する変調された光束の指向性を、光変調素子の配置面に対して、垂直方向から特定の位置に集束するように変更することが可能となる。
【００７７】
さらに本実施形態では、前述した光変調装置を用いて投射光学系を配置した表示装置を提供することも可能である。
一例としては、前述した各光源の発光波長がほぼ同一な照明装置に、Ｒ，Ｇ，Ｂ，の各光源を１個ずつ用いた光変調装置を設置して、この光変調装置からの照明光をダイクロイックミラー等で合成する。すると、明るく高品質な画像の３板式のカラー表示装置を提供することができる。
【００７８】
また、他の例としては、発光波長の異なる複数の発光源を有する照明装置を用いて、光変調装置に一定時間の間隔で、順次Ｒ，Ｇ，Ｂ，の各光源から照射光を照射すると、１板式のカラー表示装置を提供することができる。したがって、表示装置を小型化・軽量化することが可能となり、持ち運びにも便利なハンディサイズにすることもできる。
さらには、一般的な投射レンズに要求されるような高いテレセントリック性を必要とせず、投射レンズの設計を有利にすることが可能となる。
【００７９】
これらの表示装置の一例を、図面を用いて説明する。
【００８０】
図４は、単板式で透過型の型光変調装置を用いた表示装置を示す図である。
ここでは、集束性光学素子として、フレネルレンズ４１を用いた場合を示している。
フレネルレンズ４１を介して、素子数に対応したマイクロレンズアレイ４２と、透過型の光変調素子４３と、投射レンズ４４と、被表示面４５とが、この順番に配置されている。アレイ光源１１の各光源には、Ｒ，Ｇ，Ｂ，を発光するチップがそれぞれ配置されており、所定の時間間隔で順次点灯している。この点灯に対応する形でＯＮ／ＯＦＦする光変調素子４３の像を、投射レンズ４４を介して被表示面４５に投射する。このようにして、被表示面４５に高画質なカラー画像が表示されることになる。
【００８１】
また、図５は、３板式で透過型の型光変調装置を用いた表示装置を示す図である。
ここでは、Ｒ，Ｇ，Ｂ，の各色に対応する発光光源を有する、単色光用の照明装置（５０Ｒ，５０Ｂ，５０Ｇ）から光照射が行われている。
ダイクロイックミラー５１と、積層型のリターデーションフィルム５２と、偏光ビームスプリッタ５３，５４と、Ｒ用の光変調素子５５と、Ｇ用の光変調素子５６と、Ｂ用の光変調素子５７とを備えている。
【００８２】
そして、Ｒ用の光変調素子５５とＧ用の光変調素子５６とＢ用の光変調素子５７とは、被照射部が各光変調素子に一致するように配置されている。各色の照明装置から光が照射されるときには、同じ偏光方向（例えば、Ｓ偏光）にする。そして、積層リターデーションフィルム５２が、Ｂの光の偏光方向のみを変換する特性を有する。このとき、投射レンズ５４に入射する光は、３色ともに同じ偏光方向となるので、光照射による光のロスを最小限にすることができる。
【００８３】
なお、本実施形態では、エリア型の光変調装置を用いて説明したが、リニア型の光変調装置を用いてその投射像に直交する方向に走査する表示装置であっても、同様に適用が可能である。
【００８４】
［第三実施形態］
次に、本実施形態の集光照明装置について、図面を用いて説明する。
【００８５】
本実施形態の集光照明装置は、発光光源を物体とし被集光照明面を像面とするような、共役関係にある縮小集光光学系を用いて縮小結像を行うことが可能である。このようにすれば、原理的には被集光照明面の明るさを、縮率の自乗の逆数倍明るくすることができる。一般のＬＥＤによる発光や、前述したような発散特性を制御するタイプの光源は、発光強度が最大になる方向の指向性が、発光面と直交する方向にある。このとき、縮小集光光学系における拡大共役側が、テレセントリックであることが好ましい。また、被集光照明面に照射される像を均一にするためには、縮小集光光学系の縮小共役側もテレセントリックであることが好ましい。
図６を参照しながら説明する。
【００８６】
図６では、被集光照明面６５（１０．８×１４．４ｍｍ）に対し、一辺が３倍の面積（３２．４×４３．２ｍｍ）になるように配置したアレイ光源６１を用いて、１／３のサイズに照射されるように縮小する。このとき、面実装型のＬＥＤ１個を５．４ｍｍ角とした場合、６×８個を配置することが可能であり、原理上では、９倍の明るさになるようにする。
【００８７】
本実施形態の縮小集光光学系は、両側がテレセントリックであり、前群６２と、絞り６３と、後群６４とを備えている。そして、前群６２の後側の焦点位置に、面実装型のＬＥＤからなるアレイ光源６１を配置する。両側をテレセントリックにするために、前群６２の前側焦点と、絞り６３と、後群６４の後側焦点とを一致させる。
【００８８】
本実施形態では、前群６２の焦点距離をｆ１、後群６４の焦点距離をｆ２、としたとき、ｆ２／ｆ１＝１／３となるように設定する。すると、対角方向の距離は、光源側が２×２７、被照射面が２×９であり、画角ω＝２５°のとき、ｆ１＝５８ｍｍ、ｆ２＝１９．３ｍｍとなる。
また、本実施形態のように面実装型の場合、半値角度は±７°であり、図６中では、θ１＝７°、θ２＝２１°となる。
【００８９】
このように、本実施形態の集光照明装置によれば、縮小集光光学系が、被集光照明面に照射される照射光の光量分布を均一化するので、ＬＥＤ等の発光量であっても、明るく鮮明な映像を照射することの可能な集光照明装置を提供することができる。
【００９０】
また、本実施形態の集光照明装置によれば、第一実施形態と同様に、ＬＥＤ等を用いて、複数の発光光源をそれぞれ、Ｒ，Ｇ，Ｂ，へと発光を切り換えるようにすることも可能である。また、被集光照明面に対して、所定の時間間隔ごとに発光色を変更したり、３色の発光時間を同一にせず、中間色を作成したりすることも可能である。
【００９１】
これら複数の発光光源は、非等間隔で配置される。通常ならば、縮小集光光学系が両側テレセントリックの場合であっても、「けられ」等により周辺部の光量が低下してしまうおそれがあるが、本実施形態のように、発光光源を周辺部ほど密になるように配置することで、被照明面の光分布を均一化することができる。逆に、発光光源の中止部を密になるように配置して、光量分布の制御を行うことも可能である。
【００９２】
また、複数の発光光源の指向性は、それぞれ、縮小集光光学系の入射瞳へと向かうように設定されている。発光光源の配置は、平面上で各光源ごとに向きを変更する。このように設定することで、例えば、後述する図７のように、光源側（拡大共役側）のテレセントリックを解消（消去）することも可能である。さらには、図６で大型にした前群を小型化したり、全く別の設計思想に基づく縮小集光光学系を用いることも可能となる。
【００９３】
図７は、縮小集光光学系を、前側に絞り７３を有する４枚のレンズのみで形成し、前群を除去して後群７４だけにした、すなわち、拡大共役側を除去した場合を示す図である。この場合では、縮小共役側がテレセントリックであり、縮率＝−１／２、ω＝２０°となる。
【００９４】
各アレイ光源７１の指向性（主光線の向き）は、前述したように入射瞳に向くように設定されているので、均一な光量分布を行うことができる。また、光源にＬＥＤ等を使用しているので、赤外光を含まず、熱線を放射することがない。したがって、プラスチックレンズを用いることが可能となり、非球面を使用してもコストアップを抑えることができる。
【００９５】
図７を用いて一例を挙げると、Ｆナンバ（レンズ系の光取り込み能力を示す指標）が２．０になるように、絞り７３の絞り径と、絞り７３から被集光照明面７５までの焦点距離とを設定する。レンズに非球面を採用した場合であっても、歪曲収差・色収差などをはじめとしていずれも良好な性能を有し、最周辺部においても開口効率は１００％であった。また、光量むら・色むら等も極小化することができる。
【００９６】
Ｆナンバ＝２．０となるように設定した場合、絞り７３から被集光照明面７５までの距離／ｆ２＝４４、最大有効径／ｆ２＝１．１となるので、両側をテレセントリックにする場合と比較しても、集光照明装置を大幅に小型化することができる。
【００９７】
さらに、各アレイ光源を縮小集光光学系の入射瞳から見て凹面を向けた曲面上に配置することにより、前述した効果をより一層得ることができる。
【００９８】
さらに、本実施形態において、被集光照明面の光量分布を均一化する手段として、マイクロレンズアレイを用いることも可能である。図８を参照しながら説明する。
【００９９】
図８は、本実施形態における光量分布の均一化手段として、マイクロレンズアレイを用いた場合を示す図である。
図８に示すように、マイクロレンズアレイ８１の後側焦点が、縮小集光光学系内の絞り８３の近傍、すなわち、縮小集光光学系の後側焦点位置と一致するように配置されている。縮小集光光学系の役割をコンデンサレンズ８４が果たすので、マイクロレンズアレイ８１の各マイクロレンズ開口部ｄを介して、被照明面８５で最終的に重ね合わされて、光量むらが低減する。
【０１００】
なお、図８においてマイクロレンズ８１は両凸型になっているが、平凸＋平凸で形成された非球面のレンズも使用可能である。マイクロレンズは薄い板状に製造できるので、装置の小型化につながる。
【０１０１】
さらに、本実施形態の集光照明装置を用いて、被照明面の近傍に２次元空間光変調器を配置する光変調装置を提供することも可能である。非自己発光型の光変調器に適用可能であり、透過型／反射型／回折型等の各種の光変調装置に使用することができる。照明部が小型なので、光変調装置を小型化することができる。
【０１０２】
また、この光変調装置に、光変調素子の各ピクセルと１対１に対応したマイクロレンズの２次元アレイを、光変調器に近接したアレイ光源側に配置することにより、光変調素子の開口率を光学的に向上させることが可能となる。図９に示すように、入射光が「けられる」ことなく画素の開口部を通過するので、利用効率が向上して明るい光変調装置を提供することができる。
【０１０３】
また、本実施形態の光変調装置においては、被照明面の近傍に配置される２次元空間光変調器は透過型の液晶変調器であり、複数の発光光源からの光を、Ｐ偏光成分とＳ偏光成分とに分離し、そのうち一方の偏光成分を回転させて直線偏光に揃える偏光変換手段を、縮小集光光学系の光路中に配置している。
図１０を用いて説明する。
【０１０４】
図１０は、本実施形態において、前述した偏光変換手段を薄型化した場合の構成を示す一例である。
図１０に示すように、本実施形態の偏光変換手段は、第１マイクロレンズアレイ１０１と、第２マイクロレンズアレイ１０２と、偏光変換素子１０３と、偏光分離膜１０４と、ミラー面１０５と、位相板１０６とを備えている。
【０１０５】
ＬＥＤから発せられる照射光は、Ｐ偏光とＳ偏光とのどちらにも偏光可能なランダムな偏光状態にあり、まず、第１マイクロレンズアレイ１０１に入射した後、第２マイクロレンズアレイ１０２へと集光されて、偏光変換素子１０３に入射される。すると、この入射光は、Ｐ偏光とＳ偏光とに分離される。
【０１０６】
ここで、Ｐ偏光は、偏光分離膜１０４をそのまま透過する。透過したＰ偏光は、さらに、位相板１０６にて偏光方向が９０°回転され、Ｓ偏光として射出される。一方、Ｓ偏光は、偏光分離膜１０４にて反射され、さらにミラー面１０５にても反射された後、Ｓ偏光のままで射出される。
なお、第１マイクロレンズアレイ１０１は、図８にて説明したマイクロレンズアレイ８１を用いることも可能である。
【０１０７】
このように偏光状態を変調する液晶変調器を用いることによって、光効率の良い光変調装置を提供することができる。
【０１０８】
また、本実施形態の光変調装置と、投射光学系と、所定の時間で発光色の切り換え可能なアレイ光源とを用いて、投射型カラー表示装置を提供することが可能となる。
従来の単板式の投射型カラー表示装置では、光の３原色であるＲ，Ｇ，Ｂの表示色に課題があったが、本実施形態の投射型カラー表示装置では、タイムシーケンシャルに発光時間を切り換えることができるので、単板式であっても明るいカラー表示を行うことが可能となる。
なお、Ｒ，Ｇ，Ｂ，の３色の発光時間は等間隔である必要はなく、カラー表示を行う表示色の再現に応じて適宜変更・決定する。
【０１０９】
この投射型カラー表示装置においては、シリンドリカルマイクロレンズアレイを用いて被集光面の光量分布を均一化する。このシリンドリカルマイクロレンズアレイの長辺方向（照射面に対して垂直な方向）で、アレイ光源が所定の時間に複数色の発光を行うので、色のちらつきが低減される。
【０１１０】
実際の動作としては、例えば、透過型の液晶変調器における表示を短辺方向（照射面に対して平行方向）に３分割（或いは３の整数倍に分割）し、所定の時間間隔でまず、Ｒ，Ｇ，Ｂ，の順番に表示する。そして、次の表示時間の際には、Ｇ，Ｂ，Ｒ，の順番に、すなわち色走査を行ってカラー表示することになる。
【０１１１】
この場合、長辺方向では色むらが少なく１色であり、かつ、短辺方向では色が分離している必要があるが、前述した本実施形態の集光照明装置や光変調装置などを用いれば、長辺方向に対して色むらの低減機能を取り除く（光量分布を均一化しない）ことによって、色走査によるカラー表示を行うことができる。液晶変調器から、長辺方向に対しては均一な光照射を行うことができ、短辺方向に対しては３原色が分離した照明を行うことができるので、色のちらつきが低減する。
【０１１２】
なお、本実施形態の投射型カラー表示装置において、縮小集光光学系は、複数枚の凸レンズと少なくとも１枚の凹レンズによって構成されることが好ましい。複数枚の凸レンズは縮小結像を行うために使用され、凹レンズは照射面に平行な方向に対して色分離を行うために使用される。凹レンズは特に、倍率の色収差を低減するために非常に重要であり、ある程度小さなアッベ数を有する凹レンズであることがより好ましい。このようすれば、レンズに非球面を使用することができるので、装置の小型化にも効果的である。
これらを、図１１を用いて説明する。
【０１１３】
図１１は、本実施形態の投射型カラー表示装置において、色走査表示の一例を示す図である。
本実施形態の投射型カラー表示装置においては、アレイ光源１１１と、シリンドリカルマイクロレンズアレイ１１２と、絞り１１３と、縮小光学系１１４と、偏光変換器１１５と、マイクロレンズアレイ１１６と、液晶変調器１１７とを備えている。
【０１１４】
アレイ光源１１１は、指向性が入射瞳に向かうように配置されており、かつ、照射面に対して平行な方向に３分割されて、Ｒ，Ｇ，Ｂ，の各色として発光する。長辺方向に対しては、各色の帯状３色に発光する。シリンドリカルマイクロレンズアレイ１１２では、アレイ光源１１１から照射光されるＲ，Ｇ，Ｂ，の各色の光量を均一化する。
【０１１５】
シリンドリカルマイクロレンズアレイ１１２のそれぞれの配置は、後側焦線の入射瞳である絞り１１３で一致するように配置される。そして、絞り１１３は前側焦点位置の近傍に配置される。これは、縮小集光光学系１１４がテレセントリックであるためである。
【０１１６】
縮小集光光学系１１４は、シリンドリカルマイクロレンズ１１２の長辺方向にアレイ光源１１１からの縮小像を被集光面に作成するが、短辺方向では、シリンドリカルマイクロレンズアレイ１１２がインテグレータのような機能を果たすので、照射面に垂直な方向には（短辺方向では）、離散的な光源による光量むら・色むらが低減された、均一な単色の光量分布を行うことができる。また、この縮小集光光学系１１４は、色収差を補正する必要上、少なくとも１枚の凹レンズが含まれることになる。
【０１１７】
アレイ光源１１１側から被照射面に向かって縮小集光光学系１１４以後の位置には、偏光変換器１１５が配置される。偏光変換器１１５はテレセントリックな光学系なので、この位置に配置することによって照明光の入射角度が大きくならない。また、プラスチックレンズを使用した場合であっても、偏光がプラスチックレンズの内部歪み等によって影響を受けずに済む。
【０１１８】
また、結像面である非照明面には、２次元のマイクロレンズアレイ１１６と液晶変調器１１７とが配置されている。この液晶変調器１１７に対して、短辺方向ではＲ，Ｇ，Ｂ，の３色に分離した光が、長辺方向では光量むら・色むらが低減された光が、それぞれ照明されることになる。最初の表示時間で、発光源からＲ，Ｇ，Ｂ，で発光された照明光が所定の時間後にＧ，Ｂ，Ｒ，に変化すると、液晶変調器の照明では、Ｂ，Ｇ，Ｒ，だった照明からＲ，Ｂ，Ｇ，へと変化することになる。
このようにして色走査が行われるので、色のちらつきが低減されたカラー表示を行うことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明の光源装置、光変調装置、表示装置、集光照明装置、及び投射型カラー表示装置は、液晶プロジェクタ、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）プロジェクタ等の投影装置や、車載ナビゲータ、各種の表示装置などに適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本実施形態の光源装置の一例を示す図である。
【図２】本実施形態の光源装置の他の一例を示す図である。
【図３】本実施形態のアレイ光源において、発散（配光）特性を制御したＬＥＤを示す図である。
【図４】本実施形態の表示装置において、単板式で透過型の型光変調装置を用いた場合を示す図である。
【図５】本実施形態の表示装置において、３板式で透過型の型光変調装置を用いた場合を示す図である。
【図６】本実施形態の集光照明装置において、両側がテレセントリックである縮小集光光学系の一例を示す図である。
【図７】本実施形態の集光照明装置において、縮小共役側がテレセントリックである縮小集光光学系の一例を示す図である。
【図８】本実施形態の集光照明装置において、マイクロレンズアレイを用いて光量分布を均一化した場合の一例を示す図である。
【図９】本実施形態の集光照明装置において、マイクロレンズアレイによる開口率の向上を模式的に示す図である。
【図１０】本実施形態の集光照明装置における偏光変換手段の一例を示す図である。
【図１１】本実施形態の集光照明装置において、色走査による表示例を示す図である。
【符号の説明】
【０１２１】
１１，６１，７１，１１１    アレイ光源
１２    発散特性制御手段
１３    指向性制御手段
１４，１４１    集束性光学素子
１５，８５    被照明面
４１    フレネルレンズ
４２，８１，１１６    マイクロアレイレンズ
４３    光変調素子
４４    投射レンズ
４５    被表示面
５０Ｒ，５０Ｇ，５０Ｂ    照明装置
５１    ダイクロイックミラー
５２    積層型リターデーションフィルム
５３，５４    偏光ビームスプリッタ
５５    Ｒ用の光変調素子
５６    Ｇ用の光変調素子
５７    Ｂ用の光変調素子
６２    前群
６３，７３，８３，１１３    絞り
６４，７４    後群
６５，７５    被集光照明面
８４    コンデンサレンズ
１０１    第１マイクロレンズアレイ
１０２    第２マイクロレンズアレイ
１０３    偏光変換素子
１０４    偏光分離膜
１０５    ミラー面
１０６    位相板
１１２    シリンドリカルマイクロレンズアレイ
１１４    縮小光学系
１１５    偏光変換器
１１７    液晶変調器
【図１】
2007058163.tif 000003
【図２】
2007058163.tif 000004
【図３】
2007058163.tif 000005
【図４】
2007058163.tif 000006
【図５】
2007058163.tif 000007
【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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