(57)【要約】【目的】  光源から出射される光の取り込み効率の向上及び光の低分散角化が図れる照明装置及びこの照明装置を用いた投写型映像表示装置を提供する。【構成】  照明装置１００Ａは二つの光源１を備える。各光源１は白色光を出射する発光ダイオード１１と角度制御レンズ１２とから成る。前記角度制御レンズ１２は、発光ダイオード１１から出射された光の分散角を低減する。角度制御レンズ１２の光出射面側には、補助インテグレータ２が設けられている。補助インテグレータ２は例えば円柱の中心を通る二つの直交する平面にて当該円柱を四分割して得られる形状を有した透明部材であり、光入射面となる四角平面と反射面となる凹曲面と光出射面となる四角平面を有したものとなる。そして、各補助インテグレータ２における前記光出射面となる平面の全体がロッドインテグレータ３の光入射面に平行に対面する。【選択図】        図２
2007010972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面から取り入れた光を重畳して光出射面から出射するロッドインテグレータと、主光線軸が前記光入射面に対して平行又は斜めに設けられた複数の光源と、各光源ごとに設けられ、各光源から出射された光をその分散角が小さくなるように反射する分散角制御手段と、各光源から見て且つ前記光入射面から見て凹曲面形状の反射面を有し、前記分散角制御手段からの光を前記凹曲面形状の反射面にて反射して前記ロッドインテグレータの光入射面に導く補助インテグレータと、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、前記ロッドインテグレータはその光入射面よりもその光出射面が大であるテーパ形状を有することを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の照明装置において、前記補助インテグレータの光出射面はその光入射面の面積よりも小であ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、前記ロッドインテグレータの前記光入射面に平行な面と、当該面に平行で且つ前記分散角制御手段の縁に接する面と、の間に、前記補助インテグレータの凹曲面形状の反射面の一部が存在し、前記一部に対応した位置の前記補助インテグレータの光入射面には反射面が形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項４に記載の照明装置において、前記補助インテグレータの光入射面に形成された前記反射面は、前記ロッドインテグレータの光入射方向に対して広がる傾きを有す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、ロッドインテグレータの光出射側に光の偏光方向を揃える偏光変換装置を備えた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５のいずれかに記載の照明装置において、ロッドインテグレータの光入射側に光の偏光方向を揃える偏光変換装置を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項８】
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、前記ロッドインテグレータと前記補助インテグレータとが一体的に形成された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、前記補助インテグレータは透明部材から成り、この補助インテグレータの光入射面の側に前記透明部材よりも低屈折率の層が介在することで、前記光入射面が全反射面としての機能を有することを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
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、前記ロッドインテグレータと前記補助インテグレータと前記分散角制御手段とが一体的に形成されたことを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の照明装置において、前記複数の光源は、一色の色光を出射する色光源であることを特徴とする照明装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の照明装置において、前記複数の光源は白色光を出射する白色光源であることを特徴とする照明装置。
【請求項１３】
請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の照明装置において、前記複数の光源は第１色光を出射する色光源と第２色光を出射する色光源と第３色光を出射する色光源であることを特徴とする照明装置。
【請求項１４】
第１色光を出射する請求項１１に記載の照明装置と、第２色光を出射する請求項１１に記載の照明装置と、第３色光を出射する請求項１１に記載の照明装置と、各照明装置からの各色光を略同一方向に導く光学部材と、から成ることを特徴とする照明装置。
【請求項１５】
請求項１３又は請求項１４に記載の照明装置において、第１色光は赤色であり、第２色光は青色であり、第３色光は緑色であることを特徴とする照明装置。
【請求項１６】
請求項１５に記載の照明装置において、照明中は赤色光と青色光と緑色光が常時出射されるように構成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１７】
請求項１５に記載の照明装置において、照明中は赤色光と青色光と緑色光が時分割で出射されるように構成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項１８】
赤色光を出射する請求項１１に記載の照明装置と、青色光を出射する請求項１１に記載の照明装置と、緑色光を出射する請求項１１に記載の照明装置と、各照明装置からの色光をそれぞれ受けるように設けられた各色光用のライトバルブと、各ライトバルブを経た各色映像光を合成して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１９】
請求項１２又は請求項１６に記載の照明装置と、一つのフルカラーライトバルブと、前記フルカラー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２０】
請求項１２又は請求項１６に記載の照明装置と、前記照明装置から出射された白色光を赤色光と緑色光と青色光に分離する分離手段と、各色光をそれぞれ受けるように設けられたライトバルブと、各ライトバルブ経た各色映像光を合成して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２１】
請求項１７に記載の照明装置と、一つのライトバルブと、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、照明装置及び投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いることも試みられている（特許文献１参照）。図１５に従来の照明装置５００Ａを示す。この照明装置５００Ａは、二つの発光ダイオード５０１とロッドインテグレータ５０２とから成る。各発光ダイオード５０１の主光線軸はロッドインテグレータ５０２の光入射面に直交するように配置されている。図１６に従来の照明装置５００Ｂを示す。この照明装置５００Ｂは、二つの発光ダイオード５０１とロッドインテグレータ５０２と三角ミラー５０３とから成る。各発光ダイオード５０１の主光線軸はロッドインテグレータ５０２の光入射面に平行となるように配置されている。三角ミラー５０３の各ミラー面は各発光ダイオード５０１の主光線軸及びロッドインテグレータ５０２の光入射面に対してそれぞれ４５°の角度をなすように配置される。
【特許文献１】特開２００２−１８９２６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記いずれの構成においても、各の全てがロッドインテグレータ５０２の光入射面に導かれるわけではないため、単位光源当たりのロッドへの光取り込み効率は低いものとなる。また、各発光ダイオード５０１から出射される光は全方位的に出射する光となるため、たとえテーパ型のロッドインテグレータ５０２を用いることで光の低分散化を図るとしても、このような従来の照明装置を投写型映像表示装置に用いるときには、投写光学系での光利用効率は低くなってしまう。また、ロッドインテグレータ５０２の光入射面の面積を大きくして光取り込み効率を高めようとすると、ロッドインテグレータ５０２が大型化したり、或いは十分なテーパ角度をつけることができずに、低分散角化が図れないといったことが生じる。
【０００４】
この発明は、上記事情に鑑み、光源から出射される光の取り込み効率の向上及び光の低分散角化が図れる照明装置及びこの照明装置を用い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】
【０００５】
この発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、光入射面から取り入れた光を重畳して光出射面から出射するロッドインテグレータと、主光線軸が前記光入射面に対して平行又は斜めに設けられた複数の光源と、各光源ごとに設けられ、各光源から出射された光をその分散角が小さくなるように反射する分散角制御手段と、各光源から見て且つ前記光入射面から見て凹曲面形状の反射面を有し、前記分散角制御手段からの光を前記凹曲面形状の反射面にて反射して前記ロッドインテグレータの光入射面に導く補助インテグレータと、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
上記の構成であれば、各光源から出射された光がかりに全方位的に出射される光（ランバーシアン光）であるとしても、かかる光の略全ては前記分散角制御手段及び補助インテグレータによってロッドインテグレータ内へと導かれることになり、光源から出射される光のロッドインテグレータ内への取り込み効率が向上する。また、前記補助インテグレータの反射面に光が反射してロッドインテグレータ内へ導かれるため、補助的な光インテグレート効果が得られるとともに、前記反射面は凹曲面形状を有するため、光の低分散角化が図れることになる（平面形状の反射面では、前記光源の出射光の分散角分布はそのまま維持されることになり、光の低分散角化効果は得られない）。
【０００７】
上記構成において、前記ロッドインテグレータはその光入射面よりもその光出射面が大であるテーパ形状を有していてもよい。これら構成において、前記補助インテグレータの光出射面はその光入射面の面積よりも小であってもよい。
【０００８】
これら構成において、前記ロッドインテグレータの前記光入射面に平行な面と、当該面に平行で且つ前記分散角制御手段の縁に接する面と、の間に、前記補助インテグレータの凹曲面形状の反射面の一部が存在し、前記一部に対応した位置の前記補助インテグレータの光入射面には反射面が形成されていてもよい。この構成において、前記補助インテグレータの光入射面に形成された前記反射面は、前記ロッドインテグレータの光入射方向に対して広がる傾きを有していてもよい。
【０００９】
これら構成において、ロッドインテグレータの光出射側に光の偏光方向を揃える偏光変換装置を備えていてもよい。或いは、これら構成において、ロッドインテグレータの光入射側に光の偏光方向を揃える偏光変換装置を備えていてもよい。これら構成において（偏光変換装置をロッドインテグレータの光入射側に備える構成を除く）、前記ロッドインテグレータと前記補助インテグレータとが一体的に形成されていてもよい。
【００１０】
これら構成において、前記補助インテグレータは透明部材から成り、この補助インテグレータの光入射面の側に前記透明部材よりも低屈折率の層が介在することで、前記光入射面が全反射面としての機能を有するようにしてもよい。
【００１１】
これら構成において（前記偏光変換装置を備える構成を除く）前記ロッドインテグレータと前記補助インテグレータと前記分散角制御手段とが一体的に形成されていてもよい。
【００１２】
これら構成において、前記複数の光源は、一色の色光を出射する色光源であってもよい（以下、この項において第１構成という）。或いは、これら構成において、前記複数の光源は白色光を出射する白色光源であってもよい（以下、この項において第２構成という）。或いは、これら構成において、前記複数の光源は第１色光を出射する色光源と第２色光を出射する色光源と第３色光を出射する色光源であってもよい（以下、この項において第３構成という）。
【００１３】
また、この照明装置は、第１色光を出射する第１構成の照明装置と、第２色光を出射する第１構成の照明装置と、第３色光を出射する第１構成の照明装置と、各照明装置からの各色光を略同一方向に導く光学部材と、から成ることを特徴とする（以下、この項において第４構成という）。
【００１４】
前記第３構成又は前記第４構成において、第１色光は赤色であり、第２色光は青色であり、第３色光は緑色であってもよい（以下、この項において第５構成という）。前記第５構成の照明装置において、照明中は赤色光と青色光と緑色光が常時出射されるように構成されていてもよい（以下、この項において第６構成という）。或いは、前記第５構成において、照明中は赤色光と青色光と緑色光が時分割で出射されるように構成されていてもよい（以下、この項において第７構成という）。
【００１５】
また、この発明の投写型映像表示装置は、赤色光を出射する第１構成の照明装置と、青色光を出射する第１構成の照明装置と、緑色光を出射する第１構成の照明装置と、各照明装置からの色光をそれぞれ受けるように設けられた各色光用のライトバルブと、各ライトバルブを経た各色映像光を合成して投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１６】
また、この発明の投写型映像表示装置は、前記第２構成又は前記第６構成の照明装置と、一つのフルカラーライトバルブと、前記フルカラー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。
【００１７】
また、この発明の投写型映像表示装置は、前記第２構成又は前記第６構成の照明装置と、前記照明装置から出射された白色光を赤色光と緑色光と青色光に分離する分離手段と、各色光をそれぞれ受けるように設けられたライトバルブと、各ライトバルブ経た各色映像光を合成して投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１８】
また、この発明の投写型映像表示装置は、第７構成の照明装置と、一つのライトバルブと、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】
【００１９】
この発明によれば、光源から出射される光の取り込み効率の向上及び光の低分散角化が図れるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、この発明の実施例を図１乃至図１４に基づいて説明していく。
【００２１】
図１は照明装置１００Ａを用いた投写型映像表示装置を示した説明図である。この投写型映像表示装置は、反射型表示素子を３枚用いている。照明装置１００Ａから出射された白色光は、レンズ２３を介して内部全反射（total internal reflection :TIR）プリズム３０に導かれる。この内部全反射プリズム３０にて反射した白色光は、３つのプリズムから成る色分解合成プリズム３１に導かれる。そして、各色光は各色用のＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス）９Ｒ，９Ｇ，９Ｂに導かれ、これらの反射光（各色映像光）が再び色分解合成プリズム３１に入射し、フルカラー映像光となって色分解合成プリズム３１から出射される。色分解合成プリズム３１から出射されたフルカラー映像光は内部全反射プリズム３０を透過し、投写レンズ５によって拡大投写される。
【００２２】
なお、液晶表示パネルを用いる液晶プロジェクタにおいても、上記照明装置１００Ａを用いることができる。液晶プロジェクタでは前記液晶表示パネルに導かれる光の偏光方向を揃えておくことが望ましい。光の偏光方向を揃えることができる構成については、後で説明する。白色光を出射する上記照明装置１００Ａを用いる場合、カラーフィルムを備える単板液晶表示パネル型或いは三板型（ダイクロイックミラー等にて各色光に分光して各色光用の液晶表示パネルに各色光を導き、各色変調光をダイクロイックプリズム等にて合成）の液晶プロジェクタを構成することができる。これら構成については後でも説明する。
【００２３】
図２は前記照明装置１００Ａを示した斜視図である。この照明装置１００Ａは二つの光源１を備える。各光源１は白色光を出射する発光ダイオード（ＬＥＤ）１１と角度制御レンズ（分散角制御手段）１２とから成る。前記角度制御レンズ１２は、回転対称な略半球形状を有する透明部材から成り、平坦円形状の光出射面及び半球形状の周囲反射面を有する。発光ダイオード１１には半球レンズカバーが設けられている。この発光ダイオード１１は、前記角度制御レンズ１２の後端部に形成された半球形状の凹部に装着されている。発光ダイオード１１から出射された光のうち、前記周囲反射面にて反射された光は、光の出射角度制御において予定している方向（発光ダイオード１１の主光線軸に極力平行となるような方向）に出射される。発光ダイオード１１は非点タイプの光源であり、前記角度制御レンズ１２をもってしても発光ダイオード１１からの出射光を例えば平行光化することはできず、発光ダイオード１１からの出射光の分散角をある程度制御（低減）できるだけである。
【００２４】
前記角度制御レンズ１２の光出射面側には、補助インテグレータ２が設けられている。補助インテグレータ２は例えば円柱の中心を通る二つの直交する平面にて当該円柱を四分割して得られる形状を有した透明部材であり、光入射面となる四角平面と反射面となる凹曲面と光出射面となる四角平面を有したものとなる。前記反射面となる凹曲面に例えば金属を蒸着することで反射効率を高めることができる。前記光入射面となる四角平面は前記角度制御レンズ１２の円形の光出射面と平行に対面する。この対面箇所以外の領域（円の外側）については、反射面としている。そして、前記光出射面となる平面の全体がロッドインテグレータ３の光入射面に平行に対面する。前記反射面となる凹曲面は、各光源１から見て且つロッドインテグレータ３の光入射面から見て凹曲面となる。なお、前記光出射面となる平面とロッドインテグレータ３の光入射面との間に透明接着剤（その屈折率は角度制御レンズ１２及びロッドインテグレータ３の屈折率と同じとするのがよい）を介在させてもよい。
【００２５】
ロッドインテグレータ３は例えば四角柱形状の透明ガラスから成る。照明装置１００Ａにおいては、ロッドインテグレータ３として非テーパ型のロッドインテグレータを用いている。ロッドインテグレータ３の光出射面のアスペクト比は照明対象物（映像表示パネル）のアスペクト比に略一致するのがよい。
【００２６】
前記発光ダイオード１１から出射された光（全方位的に出射される光：ランバーシアン光）は、前記角度制御レンズ１２によって分散角を小さくされて補助インテグレータ２に導かれる。そして、補助インテグレータ２内に導かれた光は、補助インテグレータ２の凹曲面形状の反射面に反射してロッドインテグレータ３内へと導かれる。ここで、かりに前記反射面が凹曲面ではなくて平面であった場合、前記角度制御レンズ１２から出射された光、すなわち或る分散角分布を有した光は、この分布そのままにロッドインテグレータ３へと導かれることになる。一方、前記反射面が凹曲面形状を有すると、前記角度制御レンズ１２から出射された光の分散角は更に狭められ（ロッドインテグレータ３の光入射面に直交する軸を基準とした分散角は小さくなり）且つ補助的な光インテグレート効果を生じてロッドインテグレータ３に導かれることになる。
【００２７】
なお、上記照明装置１００Ａにおいては、角度制御レンズ１２及び補助インテグレータ２は共に透明部材から成り、且つ互いに離間するように（エアギャップを有するように）配置されている。このため、補助インテグレータ２の光入射面は全反射面として機能することが可能となり、補助インテグレータ２の凹曲面形状の反射面に反射して光入射面に戻る光は、この光入射面の全反射機能でロッドインテグレータ３へと導かれうるので、光利用効率が向上する。なお、エアギャップに限らず、低屈折率層を介して角度制御レンズ１２と補助インテグレータ２とが接続されていてもよい。
【００２８】
照明装置１００Ａにおいては、二つの光源１，１が向かい合う配置形態（各主光線軸が一致する配置形態）を採用したが、これに限るものではない。例えば、図３に示す照明装置１００Ｂは、二つの光源１，１の主光線軸がクロスする配置形態を有する。また、照明装置１００Ｂにおけるロッドインテグレータ３′は、二つの角柱パーツ３ａ，３ｂを透明接着剤（前記パーツと同じ屈折率を有する）にて接合した構造を有している。このようなパーツ構造は照明装置１００Ａにおいても採用できる。また、照明装置１００Ａや照明装置１００Ｂを二組用いることにより、４つの光源１を有する照明装置を得ることができる。４つの光源を有する場合、一つを赤色発光ダイオードとし、一つを青色発光ダイオードとし、残り二つを緑色発光ダイオードとすることで、白色光を得ることが可能になる。
【００２９】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、二つの光源を採用する場合の光源の向きを例示した説明図である。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、四つの光源を採用する場合の光源の向きを例示した説明図である。なお、図中の→は、光源から出射される光の進む方向を示している。
【００３０】
図６は補助インテグレータ２とロッドインテグレータ３とを一体化した構成を示している。一つの補助インテグレータ２と一つの角柱パーツとを一体化し、これら一体化された部材同士を透明接着剤によって接合してもよい（図６の点線参照）。
【００３１】
図７は角度制御レンズ１２と補助インテグレータ２とロッドインテグレータ３とを一体化した構成を示している。一つの角度制御レンズ１２一つの補助インテグレータ２と一つの角柱パーツとを一体化し、これら一体化された部材同士を透明接着剤によって接合してもよい（図７の点線参照）。
【００３２】
このように一体化した部材を組み合わせることで、四光源タイプを実現することもできる。また、このような一体化の構成は透明樹脂を用いる場合には比較的容易に作製できる。なお、複数の補助インテグレータ部を有する一つの光学部材を作製してもよいし、複数の補助インテグレータを接着して一つの光学部材としてもよい。
【００３３】
図８に照明装置１００Ｃを示す。この照明装置１００Ｃにおいては、ロッドインテグレータ３の光入射面に平行な面と、当該面に平行で且つ角度制御レンズ１２の縁に接する面と、の間に、補助インテグレータ２の反射面（凹曲面）の一部が存在する。ここで、照明装置１００Ａや照明装置１００Ｂにおいては、角度制御レンズ１２の縁で反射して補助インテグレータ２の曲面反射面の縁近傍（これら縁はともにロッドインテグレータ３の光入射面に近い側の縁である）に至る光は再び角度制御レンズ１２の方に戻る場合がある。一方、照明装置１００Ｃであれば、角度制御レンズ１２の方に戻る光は、補助インテグレータ２の反射面（前述の円形の外側領域の反射面のうち、補助インテグレータ２の反射面（曲面）の前記一部に対面する領域（この反射領域に符号Ａを付記している））に至り、この反射面に反射してロッドインテグレータ３に導かれる。
【００３４】
図９に照明装置１００Ｃ′を示す。この照明装置１００Ｃ′は照明装置１００Ｃにおいて、前記反射領域Ａを傾斜させたものである。傾斜の方向はロッドインテグレータ３への光入射方向に対して広がる方向である。傾斜形状の反射領域Ａにより、当該反射領域Ａに反射してロッドインテグレータ３へ導かれる光の分散角は小さくなる（ロッドインテグレータ３の光入射面に直交する軸を基準とした分散角は小さくなる）。なお、ロッドインテグレータ３としてテーパ型（光入射面よりも光出射面の方が大）を用いる場合には、図９において点線で示すテーパ形状を有してもよい。
【００３５】
図１０に照明装置１００Ｄを示す。先に説明した他の照明装置における補助インテグレータ２は、円柱の中心を通る二つの直交する平面にて当該円柱を四分割して得られる形状を有した透明部材である。これに対し、照明装置１００Ｄにおける補助インテグレータ２Ａは、円柱の中心を通る二つの直交しない平面にて当該円柱を四分割して得られる形状を有した透明部材である。光入射面となる四角平面と光出射面となる四角平面は９０°未満の角度で交差する。なお、光入射面となる四角平面と光出射面となる四角平面は９０°を超える角度で交差することとしてもよい。ロッドインテグレータ３は非テーパ型でもよいし、図１０において点線で示すように、テーパ型でもよい。図１０に示す構成では、点線は補助インテグレータ２Ａの光入射面の延長線上に位置する。
【００３６】
図１１に照明装置１００Ｅを示す。先に説明した他の照明装置における補助インテグレータ２は、円柱の中心を通る二つの直交する平面にて当該円柱を四分割して得られる形状を有した透明部材である。これに対し、照明装置１００Ｅにおける補助インテグレータ２Ｂは、楕円柱の中心を通る二つの直交する平面にて当該円柱を四分割して得られる形状を有した透明部材である。光入射面となる四角平面の面積よりも、光出射面となる四角平面の面積の方を小さくしているため、ロッドインテグレータ３の光入射面の面積を小さくすることができ、ロッドインテグレータ３にテーパ形状を持たせる上で都合がよい。或いは、後述する偏光変換装置５，６を用いる場合において、最終的な光出射面の面積を小さくすることが可能になる。
【００３７】
なお、上記楕円柱の中心を通る二つの直交しない平面にて当該円柱を四分割して得られる形状を有した透明部材も採用できる。補助インテグレータの凹曲面形状は、このような円柱や楕円柱を４分割して得られる形状に限るものではなく、他の凹曲面形状（非球面など）を採用することができる。
【００３８】
図１２に照明装置１００Ｆを示す。この照明装置１００Ｆは、補助インテグレータ２Ｂの光出射面とロッドインテグレータ３の光入射面との間に偏光変換装置５を備える。偏光変換装置５は、偏光ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成される。このＰＢＳアレイにおける各偏光分離膜は、光源１からの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路変更されたＳ偏光は隣接の偏光分離膜（或いは反射膜）にて反射され、そのまま出射される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光は、その前側（光出射側）に設けてある位相差板（１／２λ板）５ａによってＳ偏光に変換されて出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はＳ偏光に変換される。なお、偏光ビームスプリッタは、いわゆるワイヤーグリッド偏光板や偏光分離多層膜などによって構成される。
【００３９】
図１３に照明装置１００Ｇを示す。この照明装置１００Ｇは、ロッドインテグレータ３の光出射面側に偏光変換装置５を備える。このように偏光変換装置５を備えると、最終的な光出射面の大きさはロッドインテグレータ３の光出射面の２倍になる。照明装置１００Ｇのロッドインテグレータ３は照明装置１００Ｆのロッドインテグレータ３よりも細くできるので、より高い光インテグレート効果が得られる。
【００４０】
図１４は３板式の投写型映像表示装置を示した説明図である。この投写型映像表示装置は３つの照明装置１００Ｆを備える。これら３つの照明装置１００Ｆにおける一つは赤色光を出射し、他の一つは緑色光を出射し、残りの一つは青色光を出射する。すなわち、照明装置１００Ｆは各光源１として同一色光を出射する光源（ＬＥＤ）を備えたものである。各照明装置１００Ｆから出射された各色光は、液晶表示パネル６Ｒ，６Ｇ，６Ｂにそれぞれ導かれる。液晶表示パネル６Ｒ，６Ｇ，６Ｂを経ることで変調された変調光（各色映像光）は、クロスダイクロイックプリズム７によって合成されてフルカラー映像光となる。このフルカラー映像光は、投写レンズ８によって拡大投写され、スクリーン上に表示される。
【００４１】
白色光を出射する照明装置（照明装置１００Ａ等）から出射された白色光をダイクロイックミラー等にて各色光に分光し、各色光を各色光用の映像表示パネルにそれぞれ導く構成も採用できる。前記映像表示パネルを経ることで変調された変調光（各色映像光）は、クロスダイクロイックプリズムによって合成されてフルカラー映像光となる。このフルカラー映像光は、投写レンズによって拡大投写され、スクリーン上に表示される。
【００４２】
また、１枚の映像表示パネル（液晶表示パネル或いは図１に示したＤＭＤ）と照明装置とを用いた時分割フルカラーの投写型映像表示装置を構成することもできる。例えば、４光源タイプの一つ照明装置を用い、４つの光源（Ｒ，Ｇ，Ｇ，Ｂ）のうち赤色光用の発光ダイオード１１をパルス点灯させるときに、前記映像表示パネルには赤色用の映像信号を供給し、緑色光用の発光ダイオードをパルス点灯させるときに、前記映像表示パネルには緑色用の映像信号を供給し、青色光用の発光ダイオードをパルス点灯させるときに、前記映像表示パネルには青色用の映像信号を供給する。すなわち、各色の発光ダイオードのパルス点灯のタイミングに同期させて映像表示パネルの時分割駆動を行うことができる。
【００４３】
また、赤色光を出射する照明装置（例えば、照明装置１００Ａにおいて発光ダイオード１１として赤色発光ダイオードを用いる）と、緑色光を出射する照明装置（例えば、照明装置１００Ａにおいて発光ダイオード１１として緑色発光ダイオードを用いる）と、青色光を出射する照明装置（例えば、照明装置１００Ａにおいて発光ダイオード１１として青色発光ダイオードを用いる）の３つの照明装置を用い、各照明装置から出射される各色光をクロスダイクロイックプリズムによって略同一方向に導くことができる。かかる構成においても、各照明装置を時分割で発光させることもできるし、各照明装置を常時点灯させることで白色光を得ることもできる。
【００４４】
なお、以上説明した照明装置においては、角度制御レンズ１２として半球形状のもの（光出射面が円形のもの）を用いたがこれに限るものではない。例えば、角度制御レンズ１２の光出射面を方形状にし、補助インテグレータ２の四角形の光入射面に一致又は略一致させてもよい。また、角度制御レンズ１２として半球形状のもの（断面半円形のもの）を用いたが、断面が半円形でない形状の角度制御レンズを用いてもよい。また、固体発光素子は発光ダイオード（ＬＥＤ）に限るものではなく、有機／無機のエレクトロルミネッセンスなどを用いることができる。また、分散角制御手段として角度制御レンズを用いたが、中空構造のもの（例えば、凹面鏡等）を用いてもよい。また、補助インテグレータ２として透明部材から成るものを用いたが、中空部材（内面がミラー面）を採用してもよい。また、ロッドインテグレータ３も透明部材ではなく、中空部材（内面がミラー面）を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】この発明の実施形態の投写型映像表示装置の光学系を示した説明図である。
【図２】図１の照明装置を示した斜視図である。
【図３】照明装置の変形例を示した斜視図である。
【図４】二つの光源の配置例を示した説明図である。
【図５】四つの光源の配置例を示した説明図である。
【図６】照明装置の変形例を示した斜視図である。
【図７】照明装置の変形例を示した斜視図である。
【図８】照明装置の変形例を示した斜視図である。
【図９】照明装置の変形例を示した斜視図である。
【図１０】照明装置の変形例を示した斜視図である。
【図１１】照明装置の変形例を示した斜視図である。
【図１２】照明装置の変形例を示した斜視図である。
【図１３】照明装置の変形例を示した斜視図である。
【図１４】投写型映像表示装置の他の構成例を示した斜視図である。
【図１５】従来の照明装置を示した断面図である。
【図１６】従来の照明装置を示した説明図である。
【符号の説明】
【００４６】
１    光源
１１  発光ダイオード
１２  角度制御レンズ（分散角制御手段）
２    補助インテグレータ
３    ロッドインテグレータ
１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ
１００Ｆ，１００Ｇ  照明装置
【図１】
2007010972.tif 000003
【図２】
2007010972.tif 000004
【図３】
2007010972.tif 000005
【図４】
2007010972.tif 000006
【図５】
2007010972.tif 000007
【図６】
2007010972.tif 000008
【図７】
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【図８】
2007010972.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2007010972.tif 000012
【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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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成17年11月7日(2005.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
しかしながら、上記いずれの構成においても、各発光ダイオードの出射光の全てがロッドインテグレータ５０２の光入射面に導かれるわけではないため、単位光源当たりのロッドへの光取り込み効率は低いものとなる。また、各発光ダイオード５０１から出射される光は全方位的に出射する光となるため、たとえテーパ型のロッドインテグレータ５０２を用いることで光の低分散化を図るとしても、このような従来の照明装置を投写型映像表示装置に用いるときには、投写光学系での光利用効率は低くなってしまう。また、ロッドインテグレータ５０２の光入射面の面積を大きくして光取り込み効率を高めようとすると、ロッドインテグレータ５０２が大型化したり、或いは十分なテーパ角度をつけることができずに、低分散角化が図れないといったことが生じる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
なお、液晶表示パネルを用いる液晶プロジェクタにおいても、上記照明装置１００Ａを用いることができる。液晶プロジェクタでは前記液晶表示パネルに導かれる光の偏光方向を揃えておくことが望ましい。光の偏光方向を揃えることができる構成については、後で説明する。白色光を出射する上記照明装置１００Ａを用いる場合、カラーフィルタを備える単板液晶表示パネル型或いは三板型（ダイクロイックミラー等にて各色光に分光して各色光用の液晶表示パネルに各色光を導き、各色変調光をダイクロイックプリズム等にて合成）の液晶プロジェクタを構成することができる。これら構成については後でも説明する。