(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相異なる波長の光ビームを照射する複数の発光素子と、
前記相異なる波長の光ビームをそれぞれ断面積を狭めるように、光路上に配されたホログラム光素子と、
前記発光素子から照射された光ビームの断面積より前記ホログラム光素子から光ビームの断面積が減少され反射された光ビームを波長によって選択的に透過又は反射させて、相異なる波長の光ビームを同一な経路に進行するようにする光路変換ユニットとを含む
ことを特徴とする照明システム。
【請求項２】
前記発光素子は、発光ダイオード、レーザーダイオード、有機エレクトロルミネセンス及び電界放出素子のうちいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１に記載の照明システム。
【請求項３】
前記発光素子から照射された光ビームを平行光ビームに変えるための平行光ビーム形成手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項２に記載の照明システム。
【請求項４】
前記平行光ビーム形成手段は、コリメーティングレンズアレイ又はフレネルレンズアレイである
ことを特徴とする請求項３に記載の照明システム。
【請求項５】
前記発光素子は、アレイ状に形成された発光素子アレイである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項６】
相異なる波長の光ビームを照射する複数の発光素子又は発光素子アレイが水平方向に一列に配される
ことを特徴とする請求項１又は請求項５に記載の照明システム。
【請求項７】
前記光路変換ユニットは、前記ホログラム光素子を通った光ビームを波長に応じて透過又は反射させるダイクロイックフィルターである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項８】
前記光路変換ユニットは、前記ホログラム光素子により反射された光ビームを偏光方向及び波長に応じて透過又は反射させるコレステリックバンドモジュレーションフィルターである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項９】
前記コレステリックバンドモジュレーションフィルターは、所定波長の光ビームに対し、右円偏光の光ビームを反射させて左円偏光の光ビームを透過させる第１の鏡面と、右円偏光の光ビームを透過させて左円偏光の光ビームを反射させる第２の鏡面とを含む
ことを特徴とする請求項８に記載の照明システム。
【請求項１０】
相異なる波長の光ビームを照射する複数の発光素子又は発光素子アレイが所定角度をもって離隔配置される
ことを特徴とする請求項１又は請求項５に記載の照明システム。
【請求項１１】
前記光路変換ユニットは、Ｘプリズム又はＸ型ダイクロイックフィルターである
ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の照明システム。
【請求項１２】
前記発光素子又は発光素子アレイと前記ホログラム光素子とを組み合わせた構成が、複数層構造をなすよう、対称的な位置にさらにもう一組配された
ことを特徴とする請求項１、請求項５又は請求項１０に記載の照明システム。
【請求項１３】
相異なる波長の光ビームを照射する複数の発光素子を含む照明システムと、前記照明システムから入射する光を入力された映像信号に基づき処理して画像を形成するディスプレイ素子及び前記ディスプレイ素子により形成された画像をスクリーン側に拡大投射する投射レンズユニットを含むプロジェクターにおいて、
前記照明システムは、
前記相異なる波長の光ビームをそれぞれ断面積を狭めるように、光路上に配されたホログラム光素子と、
前記発光素子から照射された光ビームの断面積より前記ホログラム光素子から光ビームの断面積が減少され反射された光ビームを波長によって選択的に透過又は反射させて、相異なる波長の光ビームを同一な経路に進行するようにする光路変換ユニットとを備えた
ことを特徴とするプロジェクター。
【請求項１４】
前記発光素子は、発光ダイオード、レーザーダイオード、有機エレクトロルミネセンス及び電界放出素子のうちいずれか一つである
ことを特徴とする請求項１３に記載のプロジェクター。
【請求項１５】
前記発光素子から照射された光ビームを平行光ビームに変えるための平行光ビーム形成手段をさらに含む
ことを特徴とする請求項１４に記載のプロジェクター。
【請求項１６】
前記平行光ビーム形成手段は、コリメーティングレンズアレイ又はフレネルレンズアレイである
ことを特徴とする請求項１５に記載のプロジェクター。
【請求項１７】
前記発光素子がアレイ状に形成された
ことを特徴とする請求項１４記載のプロジェクター。
【請求項１８】
前記照明システムから照射された光ビームを平行光ビームに変えるフライアイレンズと、このフライアイレンズを通った光ビームを前記ディスプレイ素子側に集束させるリレイレンズとをさらに含む
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項１７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項１９】
相異なる波長の光ビームを照射する複数の発光素子又は発光素子アレイが一列に配される
ことを特徴とする請求項１３又は請求項１７に記載のプロジェクター。
【請求項２０】
前記光路変換ユニットは、前記ホログラム光素子を通った光ビームを波長に応じて透過又は反射させるダイクロイックフィルターである
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項１７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項２１】
前記光路変換ユニットは、前記ホログラム光素子により反射された光ビームを偏光方向及び波長に応じて透過又は反射させるコレステリックバンドモジュレーションフィルターである
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項１７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項２２】
相異なる波長の光ビームを照射する複数の発光素子又は発光素子アレイが所定角度をもって離隔配置される
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項１７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項２３】
前記光路変換ユニットは、Ｘプリズム又はＸ型ダイクロイックフィルターである
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項１７のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項２４】
前記発光素子又は発光素子アレイと前記ホログラム光素子とを組み合わせた構成が、複数層構造をなすよう、対称的な位置にさらにもう一組配された
ことを特徴とする請求項１３、請求項１９又は請求項２２に記載のプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は照明システム及びこれを採用したプロジェクターに係り、特に、発光素子又は発光素子アレイを利用してカラーホイール無しにカラー画像が実現できる照明システム及びこれを採用したプロジェクターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１を参照すれば、従来のプロジェクターは、光源１００と、この光源１００から照射された光ビームを集束させる第１のリレイレンズ１０２と、入射光を赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３色光ビームに分離するカラーホイール１０５と、このカラーホイール１０５を通った光ビームを均一にするフライアイレンズ１０７と、このフライアイレンズ１０７を通った光ビームを集束させる第２のリレイレンズ１１０と、このカラーホイール１０５を介して順次に入射する赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）及び青色（Ｂ）の３色光ビームによってカラー画像を形成するディスプレイ素子１１２及び前記ディスプレイ素子１１２により形成された画像をスクリーン１１８に拡大投射する投射レンズユニット１１５を含んでなる。
【０００３】
前記光源１００としては、キセノンランプ、金属−ハロゲンランプ及びＵＨＰ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）ランプなどが使われる。しかし、この種のランプは不要な赤外線及び紫外線を多量放出するために、熱が多量生じる。このため、これら熱を冷やすための冷却ファンが使われる。しかし、このような冷却ファンは騷音の原因となる。また、ランプ光源のスペクトルは全波長スペクトルに亘って広く分布されて狭いカラー領域を有するがゆえに、カラー選択の幅が狭く、色純度が不良であるほか、寿命が短い。これは、ランプの安定した使用を妨げる結果となる。
【０００４】
一方、従来の単板式プロジェクターにおいては、カラー画像を実現するために、前記カラーホイール１０５を駆動モーター（図示せず）により高速回転させてＲ、Ｇ及びＢを前記ディスプレイ素子１１２に順次に照明する。ところが、前記カラーホイール１０５は、Ｒ、Ｇ及びＢの３色フィルターがホイールの全体に等間隔をもって配され、前記ディスプレイ素子１１２の応答速度に応じて前記カラーホイール１０５の回転時に１カラーずつ順次に使用するために、２／３の光損失が起こる。また、望ましいカラー発生のために、前記カラーホイール１０５の各カラーフィルターの境界部分に所定の隙間が形成されており、この部分でも光損失が起こる。
【０００５】
さらに、前記カラーホイール１０５は高速で回転するがゆえに騷音が生じる。また、駆動モーターによる機械的な運動により安定性の点で不利であり、駆動モーターの機械的な限界がゆえに所定速度以上の速度が得難いがゆえに、カラーブレークアップ現象が招かれる。なおかつ、カラーホイールが極めて高いがゆえに、製造コストが上がる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、色純度及びカラー選択性が向上でき、しかもカラーホイール無しにカラー画像が実現できる発光素子又は発光素子アレイ及びホログラム光素子を含む照明システム及びこれを採用したプロジェクターを提供するところにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、本発明に係る照明システムは、所定波長の光ビームを照射する発光素子と、前記発光素子から照射された光ビームの断面積を狭めるように光路上に配されたホログラム光素子とを含むことを特徴とする。
【０００８】
さらに、前記発光素子は、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）、有機エレクトロルミネセンス（有機ＥＬ）及び電界放出素子（ＦＥＤ）のうちいずれか一つであることを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記発光素子から照射された光ビームを平行光ビームに変えるための平行光ビーム形成手段をさらに含むことを特徴とする。
【００１０】
さらに、前記平行光ビーム形成手段は、コリメーティングレンズアレイ又はフレネルレンズアレイであることを特徴とする。
【００１１】
さらに、前記発光素子は、アレイ状に形成される。
【００１２】
さらに、相異なる波長の光ビームを照射する複数の発光素子又は発光素子アレイが一列に配される。
【００１３】
さらに、前記ホログラム光素子を通った光ビームを選択的に透過又は反射させることにより光ビームの進路を変える光路変換ユニットをさらに含むことを特徴とする。
【００１４】
さらに、前記光路変換ユニットは、前記ホログラム光素子を通った光ビームを波長に応じて透過又は反射させるダイクロイックフィルターであることを特徴とする。
【００１５】
さらに、前記光路変換ユニットは、前記ホログラム光素子により反射された光ビームを偏光方向及び波長に応じて透過又は反射させるコレステリックバンドモジュレーションフィルターであることを特徴とする。
【００１６】
さらに、前記コレステリックバンドモジュレーションフィルターは、所定波長の光ビームに対し、右円偏光の光ビームを反射させて左円偏光の光ビームを透過させる第１の鏡面と、右円偏光の光ビームを透過させて左円偏光の光ビームを反射させる第２の鏡面とを含むことを特徴とする。
【００１７】
さらに、相異なる波長の光ビームを照射する複数の発光素子又は発光素子アレイが所定角度をもって離隔配置されることを特徴とする。
【００１８】
さらに、前記光路変換ユニットは、Ｘプリズム又はＸ型ダイクロイックフィルターであることを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記発光素子又は発光素子アレイ及びホログラム光素子が複数層構造にさらに配されたことを特徴とする。
【００２０】
さらに、前記目的を達成するために、本発明に係る照明システムを採用したプロジェクターは、所定波長の光ビームを照射する発光素子及び前記発光素子又は発光素子アレイから照射された光ビームの断面積を狭めるように光路上に配されたホログラム光素子を含む照明システムと、前記照明システムから照射された光ビームを入力された映像信号に基づき処理して画像を形成するディスプレイ素子と、前記ディスプレイ素子により形成された画像をスクリーン側に拡大投射する投射レンズユニットとを含むことを特徴とする。
【００２１】
さらに、前記照明システムから照射された光ビームを平行光ビームに変えるフライアイレンズと、このフライアイレンズを通った光ビームを前記ディスプレイ素子側に集束させるリレイレンズとをさらに含むことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面に基づき、本発明を詳細に説明する。
【００２３】
図２は、本発明の望ましい一実施形態による照明システムの斜視図である。これを参照すれば、本発明に係る照明システムは、所定波長の光ビームを照射する発光素子又は発光素子アレイ１０，２０と、この発光素子又は発光素子アレイ１０，２０から照射された光ビームの断面積を最小化させるように設計されたホログラム光素子１８，２８と、前記ホログラム光素子１８，２８を通った光ビームを選択的に透過又は反射させることにより光路を変える光路変換ユニット３０とを含んでなる。
【００２４】
前記発光素子１０は、ＬＥＤ、ＬＤ、有機ＥＬ及びＦＥＤのうちいずれか一つである。また、前記発光素子がアレイ状に形成される。
【００２５】
前記発光素子又は発光素子アレイ１０は相異なる波長の光ビームを照射する第１、第２及び第３の発光素子又は発光素子アレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃにより構成できる。また、このような複数の発光素子アレイが複数層構造にさらに備えることができる。例えば、前記複数の発光素子アレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃの下に他の発光素子アレイ２０を１層さらに備えることができる。
【００２６】
前記発光素子アレイ１０と他の発光素子アレイ２０との間には各々に対応するホログラム光素子１８，２８が対称的に配される。前記ホログラム光素子１８，２８は、前記発光素子アレイ１０，２０から照射されたた光ビームがその断面積が最小化されて反射されるように設計される。すなわち、図３に示されたように、前記発光素子アレイ１０，２０から照射された光ビームが各々前記ホログラム光素子１８，２８により反射される時、前記ホログラム光素子１８，２８に向かって入射する光ビームの全体的な断面積よりも前記ホログラム光素子１８，２８により反射された後の光ビームの全体的な断面積が小さい。これにより、同一光量に対する照明システムの体積が低減でき、且つ、光損失が低減できる。
【００２７】
ここで、前記発光素子アレイ１０，２０と前記ホログラム光素子１８，２８との間には、前記発光素子アレイ１０，２０から照射された光ビームを平行光ビームに変えるコリメーティングレンズアレイ又はフレネルレンズアレイ等の平行光ビーム形成手段１５，２５をさらに備えることができる。この実施形態では、平行光ビーム形成手段１５，２５としてコリメーティングレンズアレイが使用されている。
【００２８】
前記発光素子アレイ１０，２０は前記コリメーティングレンズアレイ１５，２５及びホログラム光素子１８，２８を含んで対称的に配されているために、その光学的機能が同一である。従って、一つの発光素子アレイ１０についてのみ説明する。
【００２９】
本発明の一実施形態によれば、図４に示されたように、前記第１、第２及び第３の発光素子アレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃは一列に配置できる。このように配された各々の発光素子アレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃから照射された光ビームが前記コリメーティングレンズアレイ１５及びホログラム光素子１８を通って前記光路変換ユニット３０へと進む。前記光路変換ユニット３０は、入射光を選択的に透過又は反射させることにより、相異なる光路に入射した光ビームを同じ光路に向わせる。この時、前記光路変換ユニット３０は、前記第１、第２及び第３の発光素子アレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃから照射された光ビームを各々波長に応じて反射又は透過させる第１、第２及び第３のダイクロイックフィルター３０ａ，３０ｂ，３０ｃにより形成することができる。例えば、前記第１の発光素子アレイ１０ａからＲ波長の光ビームが、第２の発光素子アレイ１０ｂからＧ波長の光ビームが、そして第３の発光素子アレイ１０ｃからＢ波長の光ビームが照射される。
【００３０】
そして、前記第１のダイクロイックフィルター３０ａは、Ｒ波長の光ビームだけを反射させて残りのＧ及びＢ波長の光ビームは透過させ、前記第２のダイクロイックフィルター３０ｂは、Ｇ波長の光ビームだけを反射させて残りのＲ及びＢ波長の光ビームは透過させる。さらに、前記第３のダイクロイックフィルター３０ｃは、Ｂ波長の光ビームは反射させて残りのＲ及びＧ波長の光ビームは透過させる。従って、前記第１の発光素子アレイ１０ａから照射されたＲ波長の光ビームが前記コリメーティングレンズアレイ１５及びホログラム光素子１８を通って前記第１のダイクロイックフィルター３０ａに入射すれば、第１のダイクロイックフィルター３０ａにより反射され、矢印Ａの方向に進む。また、前記第２の発光素子アレイ１０ｂから照射されたＧ波長の光ビームが前記コリメーティングレンズアレイ１５及びホログラム光素子１８を通って前記第２のダイクロイックフィルター３０ｂに入射すれば、このＧ波長の光ビームは前記第２のダイクロイックフィルター３０ｂにより反射され、前記第１のダイクロイックフィルター３０ａを通って図４の矢印Ａの方向に進む。前記第３の発光素子アレイ１０ｃから照射されたＢ波長の光ビームが前記コリメーティングレンズアレイ１５及びホログラム光素子１８を通って前記第３のダイクロイックフィルター３０ｃに入射すれば、前記第３のダイクロイックフィルター３０ｃにより反射され、前記第２及び第１のダイクロイックフィルター３０ｂ，３０ａを通って図４の矢印Ａの方向に進む。これにより、相異なる経路のＲ、Ｇ及びＢ波長の３色光ビームが同一の経路に進むことになる。
【００３１】
これとは異なり、前記光路変換ユニットとして、図５に示されたように、入射光の偏光方向に応じて選択的に反射又は透過させるコレステリックバンドモジュレーションフィルター３５が使用できる。前記コレステリックバンドモジュレーションフィルター３５は、所定波長の光ビームに対して、例えば右円偏光の光ビームは反射させて左円偏光の光ビームは透過させることにより光路を変えることができる。これとは逆に、右円偏光の光ビームは透過させて左円偏光の光ビームは反射させることにより光路を変えることもできる。この時、前記コレステリックバンドモジュレーションフィルター３５はＲ波長の光ビーム、Ｇ波長の光ビーム及びＢ波長の光ビームに対して各々円偏光の方向に応じて選択的に透過又は反射させる第１、第２及び第３のコレステリックバンドモジュレーションフィルター３５ａ，３５ｂ，３５ｃにより形成できる。
【００３２】
一方、前記第１、第２及び第３のコレステリックバンドモジュレーションフィルター３５ａ，３５ｂ，３５ｃには各々、右円偏光及び左円偏光の光ビームをいずれも使用可能にして光効率を向上させるために、各々のフィルターに対応する波長に対して右円偏光の光ビームを反射させて左円偏光の光ビームを透過させる第１の鏡面３７と、右円偏光の光ビームを透過させて左円偏光の光ビームを反射させる第２の鏡面３８とが適切に配される。ここで、右円偏光の光ビームに対しては＋と、そして左円偏光の光ビームに対しては−と表記する。例えば、Ｒ＋は右円偏光のＲ光ビームを、そしてＲ−は左円偏光のＲ光ビームを表わす。
【００３３】
前記第１、第２及び第３の発光素子アレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃから照射されて前記コリメーティングレンズアレイ１５及びホログラム光素子１８を通った光ビームが各々第１、第２及び第３のコレステリックバンドモジュレーションフィルター３５ａ，３５ｂ，３５ｃへと進む、前記第１、第２及び第３のコレステリックバンドモジュレーションフィルター３５ａ，３５ｂ，３５ｃは、光ビームの入射方向に対して第１の鏡面３７及び第２の鏡面３８が対角線方向に配される。まず、Ｒ光ビームの進路について調べてみる。前記ホログラム光素子１８から反射されたＲ光ビームのうち右円偏光の光ビーム（Ｒ＋）が前記第１の鏡面３７に最初に出合えば、この第１の鏡面３７により反射された後に進路上の第２の鏡面３８によりそのまま透過されて図５の矢印Ａ’の方向に進む。一方、最初に前記第２の鏡面３８に出合えば、この第２の鏡面３８を通って透過された後に、進路上の第１の鏡面３７により反射されて図５の矢印Ａ’の方向に進む。また、前記ホログラム光素子１８から反射されたＲ光ビームのうち左円偏光の光ビーム（Ｒ−）が最初に前記第１の鏡面３７に出合えば、この第１の鏡面３７を通って透過され、進路上の第２の鏡面３８により反射されて図５の矢印Ａ’の方向に進むのに対し、最初に前記第２の鏡面３８に出合えば、この第２の鏡面３８により反射されて図５の矢印Ａ’の方向に進む。
【００３４】
このような作用は、右円偏光のＧ光ビーム（Ｇ＋）及び左円偏光のＧ光ビーム（Ｇ−）、右円偏光のＢ光ビーム（Ｂ＋）及び左円偏光のＢ光ビーム（Ｂ−）に対しても同様に適用され、結局、いずれも同一の方向Ａ’に進ませる。前記第１、第２及び第３のコレステリックバンドモジュレーションフィルター３５ａ，３５ｂ，３５ｃは各々に対応する波長の光ビーム対してのみ選択的に透過又は反射させ、他の波長の光ビームに対しては偏光方向に関係なくいずれも透過させる。これにより、右円偏光の光ビーム及び左円偏光の光ビームがいずれも有効に使用できるので、光効率の面で極めて有利である。
【００３５】
さらに他の実施形態として、本発明に係る照明システムは、図６に示されたように、相異なる波長の光ビームを照射する第１、第２及び第３の発光素子アレイ４０ａ，４０ｂ，４０ｃと、前記第１、第２及び第３の発光素子アレイ４０ａ，４０ｂ，４０ｃから照射された光ビームを各々平行光ビームに変える第１、第２及び第３のコリメーティングレンズアレイ又はフレネルレンズアレイなどの平行光ビーム形成手段と、前記平行光ビーム形成手段４５ａ，４５ｂ，４５ｃを通って入射する光ビームをその断面積が狭めるように反射させる第１、第２及び第３のホログラム光素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃ及び相異なる方向から入射する光ビームの進路を変える光路変換ユニットを含んでなる。
【００３６】
ここで、前記第１の発光素子アレイ４０ａ、第１のコリメーティングレンズアレイ４５ａ及び第１のホログラム光素子４８ａに対して対称的に第４の発光素子アレイ５０ａ、第４のコリメーティングレンズアレイ５５ａ及び第４のホログラム光素子５８ａをさらに備えることができる。これは、前記第２の発光素子アレイ４０ｂ、及び第３の発光素子アレイ４０ｃに対しても同様に適用可能であることはもちろんである。すなわち、前記第２及び第３の発光素子アレイ４０ｂ，４０ｃ、第２及び第３のコリメーティングレンズアレイ４５ｂ，４５ｃ、第２及び第３のホログラム光素子４８ｂ，４８ｃに対して対称的に第５及び第６の発光素子アレイ５０ｂ，５０ｃ、第５及び第６のコリメーティングレンズアレイ５５ｂ，５５ｃ、第５及び第６のホログラム光素子５８ｂ，５８ｃを１層ずつさらに備える。このように、発光素子アレイを複数層構造に備えることにより、最小の空間をもって最大の光量が確保できる。前記第１ないし第３の発光素子アレイ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの作用は前記第４ないし第６の発光素子アレイ５０ａ，５０ｂ，５０ｃと同様であるため、ここでは第１ないし第３の発光素子アレイ４０ａ，４０ｂ，４０ｃの作用についてのみ説明する。
【００３７】
一方、前記光路変換ユニットは、Ｘプリズム６０又はＸ型ダイクロイックフィルターフィルムにより形成できる。前記第１ないし第３の発光素子アレイ４０ａ，４０ｂ，４０ｃは前記Ｘプリズム６０を中心として所定角度をもって離隔配置される。前記Ｘプリズム６０は、前記第１、第２及び第３のホログラム光素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃから反射される光ビームが受光できるように各々のホログラム光素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃに対して対向するように配された第１、第２及び第３の入射面６１，６２，６３と、一つの出射面６４とを有する。そして、前記第１の入射面６１を介して入射した光ビームは反射させて第２及び第３の入射面６２，６３を介して入射した光ビームは透過させる第３の鏡面６０ａと、前記第３の入射面６３を介して入射した光ビームは反射させて第１及び第２の入射面６１，６２を介して入射した光ビームは透過させる第４の鏡面６０ｂとを有する。前記第３及び第４の鏡面６０ａ，６０ｂはＸ字状に交差されて入射光ビームをその波長に応じて選択的に透過又は反射させることにより光路を変える。例えば、前記第３の鏡面６０ａはＲ波長の光ビームを反射させて他のＧ及びＢ波長の光ビームは透過させるのに対し、前記第４の鏡面６０ｂはＢ波長の光ビームを反射させて他のＲ及びＧ波長の光ビームは透過させる。
【００３８】
図７は、図６の平面図である。これを参照すれば、前記第１ないし第３の発光素子アレイ４０ａ，４０ｂ，４０ｃから各々照射されて前記第１ないし第３のホログラム光素子４８ａ，４８ｂ，４８ｃを通ったＲ、Ｇ及びＢの３色光ビームは各々前記Ｘプリズム６０の対応する第１ないし第３の入射面６１，６２，６３に入射する。このように、相異なる経路に入射したＲ、Ｇ及びＢの３色光ビームは前記第３及び第４の鏡面６０ａ，６０ｂにより透過又は反射され、前記出射面６４により同一の方向に進められる。
【００３９】
前述した実施形態に応じて発光素子アレイを様々に配置でき、その配置に適するように光路変換ユニット３０，３５，６０を選択的に形成できる。また、本発明は前記のような照明システムを採用したプロジェクターを提供する。
【００４０】
本発明に係る照明システムを採用したプロジェクターは、図８に示されたように、光ビームを照射する照明システムと、この照明システムから照射されたＲ、Ｇ及びＢの３色光ビームを利用して画像を形成するディスプレイ素子７５及び前記ディスプレイ素子７５により形成された画像をスクリーン８０に向わせる投射レンズユニット７７を含むプロジェクターにおいて、前記照明システムは、所定波長の光ビームを照射する発光素子よりなる複数の発光素子アレイ１０，２０と、前記発光素子アレイ１０，２０から照射された光ビームがその断面積が最小化されて反射されるように設計されたホログラム光素子１８，２８と、前記ホログラム光素子１８，２８を通った光ビームを選択的に透過又は反射させることにより光路を変える光路変換ユニット３０を備える。
【００４１】
前記発光素子アレイ１０は各々Ｒ、Ｇ及びＢの３色光ビームを照射する第１ないし第３の発光素子アレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを含み、十分の光量が確保可能に同一の構成を有する他の発光素子アレイ２０を対称的に１層以上備えることもできる。そして、前記第１ないし第３の発光素子アレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃが一列に配された場合、前記ホログラム光素子１８により反射されたＲ、Ｇ及びＢの３色光ビームはいずれも平行に且つ同一方向に出射される。これを波長に応じて選択的に透過又は反射させることにより、Ｒ、Ｇ及びＢの３色光ビームの進路を変えるために、前記光路変換ユニット３０は第１ないし第３のダイクロイックフィルター３０ａ，３０ｂ，３０ｃを含む。
【００４２】
前記第１ないし第３のダイクロイックフィルター３０ａ，３０ｂ，３０ｃを通って同一方向に進むＲ、Ｇ及びＢの３色光ビームを均一に分布させるフライアイレンズ６５と、前記ディスプレイ素子７５側に光ビームを集束させるリレイレンズ７０とをさらに備えることもできる。ここで、Ｒ、Ｇ及びＢの３色光ビームを利用して前記ディスプレイ素子７５によりカラー画像が形成される。前記ディスプレイ素子７５は、画像信号に基づき、マイクロミラーのオン−オフの切り換え動作によりカラー画像を実現する可動ミラー装置又は入射光を偏光変調させることによりカラー画像を実現する液晶表示素子であることができる。
【００４３】
ここでは、前記光路変換ユニット３０として第１ないし第３のダイクロイックフィルター３０ａ，３０ｂ，３０ｃを使用した例を説明したが、これに限定されることなく、前述のように、入射光の円偏光方向に応じて透過又は反射させるコレステリックバンドモジュレーションフィルター３５を使用しても良い。
【００４４】
また、光の波長に応じて入射光を反射又は透過させることにより相異なる方向から入射するＲ、Ｇ及びＢの３色光ビームが同一方向に進むように光路を変えるＸプリズム６０又はＸ型ダイクロイックフィルターを使用できる。この時には、Ｒ、Ｇ及びＢの３色光ビームを照射する第１ないし第３の発光素子アレイ４０ａ，４０ｂ，４０ｃが、図７に示されたように、前記Ｘプリズム６０又はＸ型ダイクロイックフィルターを中心として所定角度をもって離隔配置される。このように構成された照明システムを前記第１ないし第３の発光素子アレイ１０ａ，１０ｂ，１０ｃ及び第１ないし第３のダイクロイックフィルター３０ａ，３０ｂ，３０ｂを含む照明システムの代わりに使用できる。
【００４５】
前記のように、照明システムから出射されるＲ、Ｇ及びＢの３色光ビームは前記フライアイレンズ６５及びリレイレンズ７０を通って前記ディスプレイ素子７５に入射し、これによりカラー画像が形成される。そして、このカラー画像は前記投射レンズユニット７７により拡大されてスクリーン８０に結ばれる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明に係る発光素子照明システムは、所望の波長帯の狭いスペクトルを有する光ビームを照射することから、色純度が向上され、より広い分布を有するカラー領域が確保できるだけではなく、ホログラム光素子により出射される光ビームの断面積を最小化させることにより照明システムがコンパクト化でき、光損失を低減できる。また、従来のランプ光源に比べて熱の発生量が少なく、寿命が延びる利点もある。のみならず、本発明に係る発光素子照明システムを採用したプロジェクターでは、発光素子照明システムによるタイムシーケンシャル駆動が可能なのでカラーホイールが不要であり、カラーホイールの回転速度よりも速いオン−オフの切り換えが可能なので高いフレーム率が実現でき、電力消耗量も低減できる。これにより、本発明に係る発光素子照明システムを採用したプロジェクターは高鮮明度及び高画質の画面を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のプロジェクターの概略構成図である。
【図２】  本発明の望ましい実施形態による照明システムの斜視図である。
【図３】  本発明の望ましい実施形態による照明システムの正面図である。
【図４】  本発明の望ましい実施形態による照明システムの平面図である。
【図５】  本発明の他の実施形態による照明システムの光路を説明するための図面である。
【図６】  本発明のさらに他の実施形態による照明システムの斜視図である。
【図７】  図６の平面図である。
【図８】  本発明の一実施形態による照明システムを採用したプロジェクターの概略構成図である。
【符号の説明】
１０，２０  発光素子アレイ
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  第１，第２及び第３発光素子アレイ
１５，２５  平行光ビーム形成手段
１８，２８  ホログラム光素子
３０  光路変換ユニット
３０ａ，３０ｂ，３０ｃ  第１，第２及び第３光路変換ユニット
【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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