(57)【要約】【課題】  投写型表示装置において、装置の小型化及び低コスト化が可能であると共に、光源からの光の利用効率を向上させること。【解決手段】  赤色ＬＥＤ光源Ｒ、緑色ＬＥＤ光源Ｇ及び青色ＬＥＤ光源Ｂと、赤色光、緑色光及び青色光を合成して合成光として出射するクロスダイクロイックミラー１３と、合成光を透過させて偏光を揃える偏光ビームスプリッタ２と、偏光ビームスプリッタ２からの光を変調する液晶表示パネル４と、液晶表示パネル４からの光を投影する投写光学系１６と、各光をクロスダイクロイックミラー１３及び偏光ビームスプリッタ２を介して照明光として集光させて液晶表示パネル４に照明する照明光学系１４と、を備え、各光源の発光面形状が、偏光ビームスプリッタ２の入光領域形状の相似形とされ、照明光学系１４による照明光の結像位置１４ａが、液晶表示パネル４又はその近傍に設定されている。【選択図】  図１
2009086057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに波長の異なる第１から第３の色光を別々に出射する３つの光源と、
前記第１の色光を反射して前記第２及び第３の色光を透過する第１のダイクロイックミラー部と前記第２の色光を反射して前記第１及び第３の色光を透過し前記第１のダイクロイックミラー部に交差して配置された第２のダイクロイックミラー部とから構成され前記第１から第３の色光を合成して合成光として出射するクロスダイクロイックミラーと、
前記合成光を透過させて偏光を揃える偏光ビームスプリッタと、
該偏光ビームスプリッタからの光を変調する光変調パネルと、
該光変調パネルからの光を投影する投写光学系と、
前記第１から第３の色光を前記クロスダイクロイックミラー及び前記光偏光ビームスプリッタを介して照明光として集光させて前記光変調パネルに照明する照明光学系と、を備え、
前記光源の発光面形状が、前記偏光ビームスプリッタの入光領域形状の相似形とされ、
前記照明光学系による前記照明光の結像位置が、前記光変調パネル又はその近傍に設定されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の投写型表示装置において、
前記投写光学系が、投影レンズを備え、
前記結像位置が、前記光変調パネルと前記投影レンズとの間に設定されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の投写型表示装置において、
前記光源が、前記偏光ビームスプリッタの入光領域形状の相似形に配列されたチップ状の複数の発光素子を備えていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の投写型表示装置において、
前記照明光学系が、前記光源と前記クロスダイクロイックミラーとの間にそれぞれ配置された第１の集光光学系と、
前記クロスダイクロイックミラーと前記偏光ビームスプリッタとの間に配置された第２の集光光学系と、を備えていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項５】
請求項４に記載の投写型表示装置において、
前記第２の集光光学系が、前記第１の集光光学系よりも高い集光度に設定されていることを特徴とする投写型表示装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の投写型表示装置において、
前記偏光ビームスプリッタが、前記クロスダイクロイックミラー側の角部が面取りされた断面台形状に形成されていることを特徴とする投写型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示パネル等を用いたプロジェクタである投写型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＬＥＤを光源として用いた一般的なプロジェクタは、図７に示すように、赤色ＬＥＤ光源Ｒ、緑色ＬＥＤ光源Ｇ及び青色ＬＥＤ光源Ｂと、これら光源からの光をそれぞれ平行光にする集光レンズ１と、これら平行光とされた無偏光の光を偏光変換を行ってそれぞれ偏光を揃える３つの偏光ビームスプリッタ２と、偏光された各光を入射し合成して一方向から出射するダイクロイックプリズム３と、合成された光を変調する光変調手段である液晶表示パネル（ＬＣＤ）４と、変調された光（液晶表示パネルの表示画像）をスクリーン５に投影して結像させる投影レンズ６と、を備えている（特許文献１参照）。
【０００３】
また、特許文献２には、ＬＥＤ光源からの各色光を、Ｘ字状に構成された２つのダイクロイックミラー（クロスダイクロイックミラー）を経由して、一つの偏光ビームスプリッタに入射させる照明装置及びそれを備えたプロジェクタが提案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−５６４１０号公報
【特許文献２】特開２００７−１０８５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術には、以下の課題が残されている。
従来の構造として、例えば特許文献１に記載のダイクロイックプリズムを用いた投写型表示装置では、図７に示すように、集光レンズ１及び偏光ビームスプリッタ２が各色毎に必要なため、３つ搭載する必要がある。すなわち、ダイクロイックプリズム３は、光線の入射角が大きいと反射率が低下して透過してしまう特性を有しており、特定の偏光成分以外は所望の合成効果が得られないため、各色光毎に偏光ビームスプリッタ２で偏光変換してから入射させる必要がある。また、偏光ビームスプリッタ２は、垂直入射する光線に対しては所望の偏光変換を得ることができるが、斜め入射の光線に対しては十分な偏光変換を得ることができないため、集光レンズ１によって各光源からの入射光線の平行度（一般的な入射光線角度は±５°程度まで）を高める必要がある。このため、光源毎に、集光レンズ１及び偏光ビームスプリッタ２をそれぞれ設置する必要があり、部材点数及び部材コストの増大を招いていた。
【０００６】
また、特許文献２では、無偏光でも広い入射角で機能するクロスダイクロイックミラーを採用することで、偏光ビームスプリッタを一つにして部品を削減しているが、各光源からの色光は集光レンズで平行化されてクロスダイクロイックミラーに入射されるため、図８に示すように、クロスダイクロイックミラーからの合成光（照明光）が偏光ビームスプリッタの入光領域２ａに対して円形の照射領域７をもって照射される。しかしながら、偏光ビームスプリッタは、部材の構造上、矩形状（長方形状）の入光領域２ａを有しているため、光源からの光線のうち面積比で半分程度（例えば５７％）しか利用されていない。すなわち、偏光ビームスプリッタの入光領域２ａと光線の照射領域７との形状差により、利用されない領域が大きく、照明光の利用効率が低いという不都合があった。また、クロスダイクロイックミラーへ入射される光線が平行光の場合、ミラー板の厚さによりクロスダイクロイックミラーのクロス部がミラーとして機能せず、クロス部に当たる構成が影となって液晶表示パネルを照明できない不都合がある。
【０００７】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、装置の小型化及び低コスト化が可能であると共に、光源からの光の利用効率を向上させることができる投写型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】
【０００８】
本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の投写型表示装置は、互いに波長の異なる第１から第３の色光を別々に出射する３つの光源と、前記第１の色光を反射して前記第２及び第３の色光を透過する第１のダイクロイックミラー部と前記第２の色光を反射して前記第１及び第３の色光を透過し前記第１のダイクロイックミラー部に交差して配置された第２のダイクロイックミラー部とから構成され前記第１から第３の色光を合成して合成光として出射するクロスダイクロイックミラーと、前記合成光を透過させて偏光を揃える偏光ビームスプリッタと、該偏光ビームスプリッタからの光を変調する光変調パネルと、該光変調パネルからの光を投影する投写光学系と、前記第１から第３の色光を前記クロスダイクロイックミラー及び前記光偏光ビームスプリッタを介して照明光として集光させて前記光変調パネルに照明する照明光学系と、を備え、前記光源の発光面形状が、前記偏光ビームスプリッタの入光領域形状の相似形とされ、前記照明光学系による前記照明光の結像位置が、前記光変調パネル又はその近傍に設定されていることを特徴とする。
【０００９】
この投写型表示装置では、偏光ビームスプリッタをクロスダイクロイックミラーの光線出射方向にのみ配置してクロスダイクロイックミラーからの合成光を透過させて偏光を揃えるので、光源毎の偏光ビームスプリッタが不要になり、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。また、この投写型表示装置では、光源の発光面形状が偏光ビームスプリッタの入光領域形状の相似形とされ、照明光学系による照明光の結像位置が光変調パネル又はその近傍に設定されているので、入光領域形状の相似形とされた照明領域が光変調パネル又はその近傍に結像されて、無駄な照明領域が無くなり、光の利用効率を向上させることができる。特に、照明光の結像位置を、光変調パネルの近傍にし、光変調パネルの位置に一致させないように設定すれば、光変調パネルの照明光としてＬＥＤ光源の発光面における輝度ムラが現れない。なお、照明光の結像位置と光変調パネルの位置とを一致させても上記発光面の輝度ムラが現れない場合は、光の利用効率がより高いため、双方の位置を一致させた方が好ましい。また、本発明では、クロスダイクロイックミラーのクロス部が結像光線の途中にあり、クロスダイクロイックミラーに入射する光線が平行光化されていないため、結像位置における仮想結像面では影は現れない。したがって、本発明では、結像位置が光変調パネル又はその近傍にあるため、光変調パネルの照明光にもクロス部の影が現れない。
【００１０】
また、本発明の投写型表示装置は、前記投写光学系が、投影レンズを備え、前記結像位置が、前記光変調パネルと前記投影レンズとの間に設定されていることを特徴とする。すなわち、この投写型表示装置では、結像位置が、光変調パネルと投影レンズとの間に設定されているので、結像位置が遠くなって、クロスダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッタへの光線の入射角を小さくでき、クロスダイクロイックミラーや偏光ビームスプリッタの入射可能角度を確保し易く、光の利用効率をさらに向上させることができる。なお、上述したように、結像位置が光変調パネルから大きく離れると、光変調パネルを照明しない光線が多くなり、光の利用効率が劣化するため、結像位置は光変調パネルと投影レンズとの間に設定される。
【００１１】
また、本発明の投写型表示装置は、前記光源が、前記偏光ビームスプリッタの入光領域形状の相似形に配列されたチップ状の複数の発光素子を備えていることを特徴とする。すなわち、この投写型表示装置では、光源が、偏光ビームスプリッタの入光領域形状の相似形に配列されたチップ状の複数の発光素子を備えているので、Ｅｔｅｎｄｕｅの関係で望まれる小さい発光面積を得ることができると共に、複数の発光素子の配列で容易に相似形の発光面を得ることができる。
【００１２】
また、本発明の投写型表示装置は、前記照明光学系が、前記光源と前記クロスダイクロイックミラーとの間にそれぞれ配置された第１の集光光学系と、前記クロスダイクロイックミラーと前記偏光ビームスプリッタとの間に配置された第２の集光光学系と、を備えていることを特徴とする。すなわち、この投写型表示装置では、１段目の第１の集光光学系でクロスダイクロイックミラーの入射可能角度まで光線の広がり角を狭め、２段目の第２の集光光学系で偏光ビームスプリッタの入射可能角度まで光線の広がり角を狭めるので、集光を段階的に行うことにより、第２の集光光学系を各光源の共有にすることができ、部材点数の削減及び小型化を図ることができる。
【００１３】
さらに、本発明の投写型表示装置は、前記第２の集光光学系が、前記第１の集光光学系よりも高い集光度に設定されていることを特徴とする。すなわち、この投写型表示装置では、第２の集光光学系が、第１の集光光学系よりも高い集光度に設定されているので、投写光学系への入射光線角度をさらに狭くすることができ、投写光学系への取り込み効率を向上させることができる。また、小型の投影レンズを用いた投写光学系を採用することが可能になり、全体としても小型化することができる。
【００１４】
また、本発明の投写型表示装置は、前記偏光ビームスプリッタが、前記クロスダイクロイックミラー側の角部が面取りされた断面台形状に形成されていることを特徴とする。すなわち、この投写型表示装置では、偏光ビームスプリッタが、クロスダイクロイックミラー側の角部が面取りされた断面台形状に形成されているので、クロスダイクロイックミラーの周囲に配されクロスダイクロイックミラーよりも一回り大きい集光レンズ等の照明光学系をクロスダイクロイックミラーにより密着させて設置することができ、照明ユニットとして小型化を図ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、以下の効果を奏する。
すなわち、本発明に係る投写型表示装置によれば、偏光ビームスプリッタをクロスダイクロイックミラーの光線出射方向にのみ配置しているので、光源毎の偏光ビームスプリッタが不要になり、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。また、本発明の投写型表示装置では、光源の発光面形状が偏光ビームスプリッタの入光領域形状の相似形とされ、照明光の結像位置が光変調パネル又はその近傍に設定されているので、無駄な照明領域が無くなり、光の利用効率を向上させることができると共に、クロスダイクロイックミラーのクロス部による影が光変調パネルの照明光に現れることを防ぐことができる。したがって、本発明によれば、装置の小型化及び低コスト化が可能であると共に、光源からの光の利用効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明に係る投写型表示装置の第１実施形態を、図１から図３に基づいて説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
【００１７】
本実施形態における投写型表示装置Ｐは、例えばＦＳＣ（フィールド・シーケンシャル）駆動ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）等の単板式ライトバルブを使用したプロジェクタであって、図１に示すように、赤色光（第１の色光）を出射する赤色ＬＥＤ光源Ｒと、緑色光（第２の色光）を出射する緑色ＬＥＤ光源Ｇと、青色光（第３の色光）を出射する青色ＬＥＤ光源Ｂと、これら光源からの赤色光、緑色光及び青色光を合成して合成光として出射するクロスダイクロイックミラー１３と、合成光を透過させて偏光を揃える偏光ビームスプリッタ２と、該偏光ビームスプリッタ２からの光を変調する液晶表示パネル（光変調パネル）４と、該液晶表示パネル４からの光を投影する投写光学系１６と、赤色光、緑色光及び青色光をクロスダイクロイックミラー１３及び光偏光ビームスプリッタ２を介して照明光として集光させて液晶表示パネル４に照明する照明光学系１４と、を備えている。
【００１８】
上記照明光学系１４による照明光の結像位置１４ａは、液晶表示パネル４又はその近傍に設定されている。なお、この結像位置１４ａは、各光源の発光面ムラ、部材特性、ユニットサイズ等も考慮して適宜選択されるが、本実施形態では、結像位置１４ａが液晶表示パネル４と投写光学系１６の投影レンズ６との間に設定されている。
【００１９】
上記赤色ＬＥＤ光源Ｒ、緑色ＬＥＤ光源Ｇ及び青色ＬＥＤ光源Ｂは、図１及び図２の（ａ）に示すように、基板２２上に略正方形状の複数の発光ダイオードチップ（発光素子）２３が実装された面状光源である。これらの赤色ＬＥＤ光源Ｒ、緑色ＬＥＤ光源Ｇ及び青色ＬＥＤ光源Ｂは、それぞれの発光面形状が偏光ビームスプリッタ２の入光領域２ａの形状の相似形とされている。すなわち、赤色ＬＥＤ光源Ｒ、緑色ＬＥＤ光源Ｇ及び青色ＬＥＤ光源Ｂは、偏光ビームスプリッタ２の入光領域２ａの形状の相似形になるように複数の発光ダイオードチップ２３が配列されている。
【００２０】
なお、本実施形態では、赤色光、緑色光及び青色光を発する赤色ＬＥＤ光源Ｒ、緑色ＬＥＤ光源Ｇ及び青色ＬＥＤ光源Ｂを採用したが、互いに合成することでカラー表示が可能で、互いに波長の異なる色光を発光する他の３つの光源を用いても構わない。また、発光ダイオードチップ２３の代わりに同様の色光を発する半導体レーザ等を採用しても構わない。
【００２１】
上記クロスダイクロイックミラー１３は、３方向に配した赤色ＬＥＤ光源Ｒ、緑色ＬＥＤ光源Ｇ及び青色ＬＥＤ光源Ｂからの青色光を反射して赤色光及び緑色光を透過する第１のダイクロイックミラー部１３Ａと赤色光を反射して青色光及び緑色光を透過し第１のダイクロイックミラー部１３Ａの中央部で直角に交差して配置された第２のダイクロイックミラー部１３Ｂとから構成されている。すなわち、クロスダイクロイックミラー１３は、２つのダイクロイックミラーをＸ字型に配置し、３色の色光を合成してカラー画像とする色光合成部として機能する。なお、第１のダイクロイックミラー部１３Ａと第２のダイクロイックミラー部１３Ｂは、それぞれ表面に所定の波長域を反射させるために誘電体多層膜等のダイクロイック膜がコーティングされたものである。また、第１のダイクロイックミラー部１３Ａと第２のダイクロイックミラー部１３Ｂとの交差位置や角度は、適宜変更しても構わない。
【００２２】
上記偏光ビームスプリッタ２は、偏光変換機能を有し、無偏光のＬＥＤ光を液晶表示パネル４で使用する偏光成分のみに変換するものである。すなわち、この偏光ビームスプリッタ２は、図２の（ｃ）及び図３に示すように、入射光線に対して斜めに配された偏光分離膜２ｃと反射膜２ｅとが透明性部材を挟んで互いに入光領域２ａを開けてずらして対向形成されていると共に、偏光分離膜２ｃの出射面側にλ／２位相差板２ｄが貼り付けられている。なお、本実施形態では、例えば液晶表示パネル４で使用する偏光成分をｓ偏光光とする。
【００２３】
この偏光ビームスプリッタ２では、無偏光の入射光が偏光分離膜２ｃによりｓ偏光光とｐ偏光光に分離され、ｓ偏光光が偏光分離膜２ｃにより反射されると共に、ｐ偏光光が偏光分離膜２ｃを透過する。反射したｓ偏光光は、反射膜２ｅで再び反射され出射面から出射され、透過したｐ偏光光は、λ／２位相差板２ｄでｓ偏光光に変換されて出射される。したがって、偏光ビームスプリッタ２を通過した光は、そのほとんどが液晶表示パネル４で使用するｓ偏光光に変換されて出射されることになる。なお、液晶表示パネル４で使用する偏光成分をｐ偏光光とする場合、λ／２位相差板２ｄをｓ偏光光が出射される出射面に配置すればよい。
【００２４】
このように、偏光ビームスプリッタ２では、無偏光の入射光を偏光分離膜２ｃとλ／２位相差板２ｄとによって特定の偏光成分のみに変換して出射する機能を有しているが、部材の構成上、出射領域２ｂの幅は入光領域２ａ（図３中のハッチング部）の幅の２倍の大きさになっている。また、偏光ビームスプリッタ２の出射領域２ｂと液晶表示パネル４の照射領域とは、光の取り込み効率をできるだけ高めるために、互いに形状を合わせて設定されている。
【００２５】
上記液晶表示パネル４は、マトリックス状に配された透過型の多数の液晶素子を有する光変調パネルであって、画像変調機能を有し、赤色ＬＥＤ光源Ｒ、緑色ＬＥＤ光源Ｇ及び青色ＬＥＤ光源Ｂの順次点灯に同期してＲＧＢの各画像を合成出射するものである。
上記照明光学系１４は、赤色ＬＥＤ光源Ｒ、緑色ＬＥＤ光源Ｇ及び青色ＬＥＤ光源Ｂとクロスダイクロイックミラー１３との間にそれぞれ配された集光レンズ１１を備えている。
上記投写光学系１６は、液晶表示パネル４の出射面側に配されて液晶表示パネル４の表示画像を投影スクリーン５に投射して結像させる投影レンズ６を備えている。
【００２６】
次に、本実施形態における各光源Ｒ，Ｇ，Ｂの発光面形状と偏光ビームスプリッタ２の入光領域２ａと光線の照明領域とについて、図２を参照して説明する。
ここで、図２の（ａ）は、各光源Ｒ，Ｇ，Ｂの発光面形状であり、図２の（ｂ）は、クロスダイクロイックミラー１３と偏光ビームスプリッタ２との入光領域２ａ（すなわち、光線の照明領域）の形状を示し、図２の（ｃ）は、偏光ビームスプリッタ２を透過した光線の出射領域及び液晶表示パネル４の照明領域を示している。
【００２７】
上述したように、各光源Ｒ，Ｇ，Ｂの発光面形状は、図２の（ａ）（ｂ）に示すように、偏光ビームスプリッタ２との入光領域２ａの形状に対して相似形に設定されている。また、各光源Ｒ，Ｇ，Ｂからの各色光は、クロスダイクロイックミラー１３と偏光ビームスプリッタ２とを透過して液晶表示パネル４を照明するが、その照明光は、図２の（ｃ）に示すように、偏光ビームスプリッタ２を介して横方向が２倍に拡大するため、各光源Ｒ，Ｇ，Ｂでの発光面形状は、液晶表示パネル４の照明領域の形状に対して横方向が１／２倍に設定されている。すなわち、各光源Ｒ，Ｇ，Ｂの発光面形状は、液晶表示パネル４の照明領域を二分割した形状（偏光ビームスプリッタ２の入光領域２ａの形状）と相似形に設定される。
【００２８】
次に、本実施形態の投写型表示装置Ｐにおける画像の投影表示方法について説明する。
この投写型表示装置Ｐでは、まずＦＳＣ駆動された赤色ＬＥＤ光源Ｒ、緑色ＬＥＤ光源Ｇ及び青色ＬＥＤ光源Ｂから出射された各色光が、それぞれ集光レンズ１１で集光されてクロスダイクロイックミラー１３に入射されて合成される。
【００２９】
クロスダイクロイックミラー１３からの合成光は、次に偏光ビームスプリッタ２によって液晶表示パネル４に対応した偏光成分に変換された後、各光源Ｒ，Ｇ，Ｂの発光に同期した液晶表示パネル４へ照明光として照射される。この際、照明光の結像位置は、液晶表示パネル４又はその近傍に設定されている。そして、液晶表示パネル４で画像変調された光は、投影レンズ６により投影スクリーン５に表示画像の投影光として投写される。
【００３０】
このように本実施形態の投写型表示装置Ｐでは、偏光ビームスプリッタ２をクロスダイクロイックミラー１３の光線出射方向にのみ配置してクロスダイクロイックミラー１３からの合成光を透過させて偏光を揃えるので、光源毎の偏光ビームスプリッタ２が不要になり、装置の小型化及び低コスト化を図ることができる。また、偏光ビームスプリッタ２は、入出射で光線面積が２倍に拡大するが、拡大する前にＲＧＢの色光を合成しているので、クロスダイクロイックミラー１３は半分の寸法にすることができ、この点でも小型化が可能である。
【００３１】
さらに、この投写型表示装置Ｐでは、光源Ｒ，Ｇ，Ｂの発光面形状が偏光ビームスプリッタ２の入光領域２ａの形状に対して相似形とされ、照明光学系１４による照明光の結像位置１４ａが液晶表示パネル４又はその近傍に設定されているので、入光領域２ａの形状の相似形とされた照明領域が液晶表示パネル４又はその近傍に結像されて、無駄な照明領域が無くなり、光の利用効率を向上させることができる。
【００３２】
特に、照明光の結像位置１４ａを、液晶表示パネル４の近傍にし、液晶表示パネル４の位置に一致させないように設定することで、液晶表示パネル４の照明光としてＬＥＤ光源の発光面における輝度ムラが現れない。なお、照明光の結像位置１４ａと液晶表示パネル４の位置とを一致させても上記発光面の輝度ムラが現れない場合は、光の利用効率がより高いため、双方の位置を一致させた方が好ましい。
【００３３】
また、クロスダイクロイックミラー１３のクロス部が結像光線の途中にあり、クロスダイクロイックミラー１３に入射する光線が平行光化されていないため、結像位置１４ａにおける仮想結像面では影は現れない。したがって、結像位置１４ａが液晶表示パネル４又はその近傍にあるため、液晶表示パネル４の照明光にもクロス部の影が現れない。
【００３４】
また、結像位置１４ａが、液晶表示パネル４と投影レンズ６との間に設定されているので、結像位置１４ａが遠くなって、クロスダイクロイックミラー１３や偏光ビームスプリッタ２への光線の入射角を小さくでき、クロスダイクロイックミラー１３や偏光ビームスプリッタ２の入射可能角度を確保し易く、光の利用効率をさらに向上させることができる。
【００３５】
さらに、赤色ＬＥＤ光源Ｒ、緑色ＬＥＤ光源Ｇ及び青色ＬＥＤ光源Ｂが、偏光ビームスプリッタ２の入光領域２ａの形状に対する相似形に配列された複数の発光ダイオードチップ２３を備えているので、Ｅｔｅｎｄｕｅの関係で望まれる小さい発光面積を得ることができると共に、複数の発光ダイオードチップ２３の配列で容易に相似形の発光面を得ることができる。
【００３６】
次に、本発明に係る投写型表示装置の第２及び第３実施形態について、図４及び図５を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。
【００３７】
第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、照明光学系１４が集光レンズ１１だけであるのに対し、第２実施形態では、図４に示すように、照明光学系２４が、各光源Ｒ，Ｇ，Ｂとクロスダイクロイックミラー１３との間にそれぞれ配置された第１の集光レンズ（第１の集光光学系）２１Ａだけでなく、クロスダイクロイックミラー１３と偏光ビームスプリッタ２との間に第１の集光レンズ２１Ａよりも集光度が高い第２の集光レンズ（第２の集光光学系）２１Ｂを備えている点である。
【００３８】
すなわち、第２実施形態では、第１の集光レンズ２１Ａにより、クロスダイクロイックミラー１３の光線の入射可能角度（例えば、１５°程度）まで光線の広がり角を集光し、第２の集光レンズ２１Ｂにより、偏光ビームスプリッタ２の光線の入射可能角度（例えば、１０°程度）まで光線の広がり角を集光する。なお、図４において、破線は、発光面中心からの照明光学系１４の結像光線を示し、一点鎖線は、発光面端辺からの照明光学系１４の結像光線を示している。また、二点鎖線は、投写光学系１６の投影レンズ６による結像光線を示している。
【００３９】
このように第２実施形態では、１段目の第１の集光レンズ２１Ａでクロスダイクロイックミラー１３の入射可能角度まで光線の広がり角を狭め、２段目の第２の集光レンズ２１Ｂで偏光ビームスプリッタ２の入射可能角度まで光線の広がり角を狭めるので、集光を段階的に行うことにより、第２の集光レンズ２１Ｂを各光源の共有にすることができ、部材点数の削減及び小型化を図ることができる。
【００４０】
また、第２の集光レンズ２１Ｂが、第１の集光レンズ２１Ａよりも高い集光度に設定されているので、投写光学系１６への入射光線角度をさらに狭くすることができ、投写光学系１６への取り込み効率を向上させることができる。また、小型の投影レンズ６を用いた投写光学系１６を採用することが可能になり、全体としても小型化することができる。
【００４１】
第３実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、偏光ビームスプリッタ２が断面長方形状であるのに対し、第３実施形態では、図５に示すように、偏光ビームスプリッタ３２が、クロスダイクロイックミラー１３側の角部が面取りされた断面台形状に形成されている点である。なお、偏光ビームスプリッタ３２の面取りされた角部は、元々光学的には機能していない部分であり、取り除かれても光学特性は変わらない。
【００４２】
すなわち、第３実施形態では、偏光ビームスプリッタ３２が、クロスダイクロイックミラー１３側の角部が面取りされた断面台形状に形成されているので、クロスダイクロイックミラー１３の周囲に配されクロスダイクロイックミラー１３よりも一回り大きい照明光学系１４の集光レンズ１１をクロスダイクロイックミラー１３により密着させて設置することができ、照明ユニットとして小型化を図ることができる。
【００４３】
なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
【００４４】
例えば、上記各実施形態では、光変調パネルとして液晶表示パネル４を採用しているが、他の光変調素子を有する光変調パネルを用いても構わない。例えば、光変調パネルとして、いわゆるＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を光変調素子として用いたものを採用しても構わない。このＤＭＤは、格子状に非常に小さい複数の偏向可能ミラー素子が配置された可変可能ミラーデバイスであって、各偏向可能ミラー素子を制御して入射光を選択的に反射させて光変調させる半導体デバイスである。
【００４５】
また、上記各実施形態では、複数の発光ダイオードチップ２３を密着配置しているが、図６に示すように、各発光ダイオードチップ２３に側面からの出射光を前方に反射させるカップ状の反射板４３を設け、複数の発光ダイオードチップ２３を互いに一定の間隔を空けて配置しても構わない。この場合、発光ダイオードチップ２３の側面から出射される光も照明光として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る投写型表示装置の第１実施形態において、全体を示す概略的な構成図である。
【図２】第１実施形態において、各光源の発光面形状、偏光ビームスプリッタの入光領域の形状（又はクロスダイクロイックミラーの入光領域の形状）、偏光ビームスプリッタの出射領域の形状（又は液晶表示パネルの照射領域の形状）を示す説明図である。
【図３】第１実施形態において、偏光ビームスプリッタを示す正面図及び側面図である。
【図４】本発明に係る投写型表示装置の第２実施形態において、緑色ＬＥＤ光源からの照明光学系で簡略化して示す概略的な構成図である。
【図５】本発明に係る投写型表示装置の第３実施形態において、投影レンズを省略した全体を示す概略的な構成図である。
【図６】本発明に係る投写型表示装置において、光源の他の例を示す断面図である。
【図７】本発明に係る投写型表示装置の従来例において、全体を示す概略的な構成図である。
【図８】本発明に係る投写型表示装置の従来例において、偏光ビームスプリッタの入光領域及び光線の照射領域を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４７】
２，３２…偏光ビームスプリッタ、２ａ…偏光ビームスプリッタの入光領域、４…液晶表示パネル（光変調パネル）、６…投影レンズ、１１…集光レンズ、１３…クロスダイクロイックミラー、１３Ａ…第１のダイクロイックミラー部、１３Ｂ…第２のダイクロイックミラー部、１４，２４…照明光学系、１４ａ…照明光の結像位置、１６…投写光学系、２１Ａ…第１の集光レンズ（第１の集光光学系）、２１Ｂ…第２の集光レンズ（第２の集光光学系）、２３…発光ダイオードチップ（発光素子）、Ｐ…投写型表示装置、Ｒ…赤色ＬＥＤ光源、Ｇ…緑色ＬＥＤ光源、Ｂ…青色ＬＥＤ光源
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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