JP2004013107A

JP2004013107A - 照明光学素子

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Publication number: JP2004013107A
Application number: JP2002170456A
Authority: JP
Inventors: Hiromasa Kobayashi; 小林　裕昌
Original assignee: Olympus Corp
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】複数のＬＥＤ光源光を空間変調素子に効率良く、小さな空間で投射することができる照明光学素子を提供すること。
【解決手段】照明光学素子４は、ＬＥＤ光源３からの光を、平面形状をした入光面４ａで取り込み、光束を集光方向に補正する凹面非球面形状の第１反射面４ｂで反射し、光束をやや拡散方向に補正する凸面球面形状の第２反射面４ｃで反射し、光束を集光方向に補正する凹面球面形状の第３反射面４ｄで反射し、光束をやや拡散方向に補正する凸面球面形状の第４反射面４ｅで反射して、平面形状をした出光面４ｆから出光する。この出光した光が、偏光ビームスプリッタ５を介して、空間変調素子である反射型ＬＣＤ６に照射される。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の発光ダイオード光源光を集光するための集光光学素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発光ダイオード（以下、ＬＥＤと記す。）は、従来のバルブランプ光源に比べて、長寿命、単色発光、高色再現性、等の利点を有しており、また近年は、発光効率もバルブランプに近づいて来ており、数年後にはこの点に付いてもＬＥＤがバルブランプを上回るとの予想が成されている。
【０００３】
しかしながら、ＬＥＤは単位素子での発光量が小さいので、使用用途に合った発光量を得るためには複数のＬＥＤを並設する必要性がある。それと共に、ＬＥＤは面発光のため、全方位角度に対し均一に照明するには、投射レンズなどで集光する必要があった。
【０００４】
そこで、比較的大きな光量が要求される照明分野への用途では、例えば、特開２００１−３０５６５７号公報に開示されているように、複数のＬＥＤを平面上に並べ、光学系を介し必要とする光量を被照明部位である映像表示素子（空間変調素子）に照射する手法が採られている。
【０００５】
ところで、ＬＥＤを光源とする、映像プロジェクタ等の投射装置は、凸コンデンサレンズで、放射角の制限を受けた多数のＬＥＤ面状の光源からの放射光を集光し、凹レンズで、この凸コンデンサレンズで集光された光束を必要な特性を満たす投影照明光束に成形して、映像表示素子（空間変調素子）に照射するように構成されていた。
【０００６】
このようなＬＥＤを光源とする映像プロジェクタ等の投影装置は、例えば、特開平１１−３２２７８号公報に開示されている。この公報に開示の投影装置は、上記特開２００１−３０５６５７号公報と同様に、複数のＬＥＤを平面上に並べ、光学系を介し必要とする光量を照射するものである。即ち、マイクロレンズにより放射角の制限を受けた多数のＬＥＤ面状の光源からの放射光を凸コンデンサレンズで集光し、その集光された光束を凹レンズで必要な特性を満たす投影照明光束に成形し、２次元マイクロ偏光ミラーアレイ（空間変調素子）に照射するように構成されている。
【０００７】
また、光源から空間変調素子までの距離を短くする方法としては、例えば、特開２０００−２５０１３７号公報に、ランプ光源からの光を、複数の平面ミラーで折り返し、空間変調素子である空間光変調素子に照射するという手法が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数のＬＥＤなどの光源を配置してなる投影装置を開示する上述の特開２００１−３０５６５７号公報では、前述したように光源からの光を空間変調素子に均一に照明するための照明光学系は、凸コンデンサレンズと凹レンズを組み合わせ、レンズ群を所定の距離間隔に配置してなり、よって、光源から照明光学系の出射部までの距離が長くなる。この結果、レンズ群の空間を必要とするために装置自体を小型化して携帯性を高めるに至らなかった。
【０００９】
また、上記特開平１１−３２２７８号公報に開示のプロジェクタ装置では、マイクロレンズアレイや凸レンズ、凹レンズを組み合わせることによって、空間変調素子に対して均一の照明を得る照明光学系を備えているが、上記特開２００１−３０５６５７号公報に関する課題と同様、複数のレンズ群が必要で、光源から照明光学系の出射部までの距離が長くなってしまう。この結果、レンズ群の空間を必要とするために装置自体を小型化して携帯性を高めるに至らなかった。
【００１０】
そして、上記特開２０００−２５０１３７号公報に開示の手法では、２枚の平面ミラーで折り返すように光学光路を短くして構成する、即ち、ミラーで折り畳んで空間変調素子までの距離を短くしたものであるが、折りたたんだ部分には光学部材を配置することができない。空間変調素子に対して均一の照明を得るために、マイクロレンズアレイや集光レンズを含んで構成し光路に干渉しないように折り畳むと装置自体が大型化してしまうこととなる。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、複数のＬＥＤ光源光を効率良く集光することで、高い輝度の照明光束を得ることができ、空間変調素子に対して効率良く、小さな空間で投射することができる照明光学素子を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明による照明光学素子は、複数の光源と、上記光源からの光を入射して所定の平面に対し均一に照明するための照明光学素子と、上記照明光学素子からの光を光変調する空間変調素子と、上記空間変調素子からの出射光を投射する投影手段とからなる投影装置において使用される上記照明光学素子であって、
上記光源からの光を反射する上記複数の光源の各々に対応した光学曲面形状反射面と、
上記光学曲面形状反射面で反射した光を上記空間変調素子に照射するための光学調整手段と、
を具備することを特徴とする。
【００１３】
即ち、請求項１に記載の発明の照明光学素子によれば、複数の光源光について、照明光学素子内の光学曲面形状の反射面により任意に光学性能を付与することができるので、光源から空間変調素子までの距離を短くすることができる。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明による照明光学素子は、請求項１に記載の発明による照明光学素子において、複数の上記光学曲面形状反射面は、上記光学曲面形状反射面からの出射光が各々干渉しないように配置することを特徴とする。
【００１５】
即ち、請求項２に記載の発明の照明光学素子によれば、複数の光源が干渉することなくレイアウトできる。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明による照明光学素子は、請求項２に記載の発明による照明光学素子において、上記複数の光学曲面形状反射面が円周上に配置されていることを特徴とする。
【００１７】
即ち、請求項３に記載の発明の照明光学素子によれば、複数の光源光を同様に反射でき、また、光源を効率良くレイアウトできる。
【００１８】
また、請求項４に記載の発明による照明光学素子は、請求項１に記載の発明による照明光学素子において、上記光学調整手段は、上記光学曲面形状反射面から出射した光を更に反射する反射面を有することを特徴とする。
【００１９】
即ち、請求項４に記載の発明の照明光学素子によれば、複数の光源光に対し、照明光学素子内の複数の光学曲面形状の反射面により任意に光学性能を付与することができるので、光源から空間変調素子までの距離を更に短くすることができる。
【００２０】
また、請求項５に記載の発明による照明光学素子は、請求項１に記載の発明による照明光学素子において、上記光学調整手段は、相対する複数の光学曲面形状反射面からなり、その光学光路は、中空状態であることを特徴とする。
【００２１】
即ち、請求項５に記載の発明の照明光学素子によれば、中空のため光路長が短くなり、小型化に寄与する。
【００２２】
また、請求項６に記載の発明による照明光学素子は、請求項１に記載の発明による照明光学素子において、上記光学曲面形状反射面が光学用ガラス素材で構成されていることを特徴とする。
【００２３】
即ち、請求項６に記載の発明の照明光学素子によれば、素材組成の均一性、耐熱性を兼ね備える。
【００２４】
また、請求項７に記載の発明による照明光学素子は、請求項１に記載の発明による照明光学素子において、上記光学曲面形状反射面が、球面または非球面または自由曲面であることを特徴とする。
【００２５】
即ち、請求項７に記載の発明の照明光学素子によれば、球面で構成された場合、球面反射を用いた光学的な光路設計がなされることで光学性能を補正した光路を得ることが可能となる。
【００２６】
また、非球面形状を一箇所以上の反射面に用いることにより光学的な補正効果を向上させることが可能となる。
【００２７】
同様に、自由曲面形状を一箇所以上の反射面に用いることにより光学的な補正効果を更に向上させることが可能となる。
【００２８】
非球面を用いた光学設計に対し、自由曲面を用いた光学設計の場合、反射回数を減らしても、光学性能を維持することが可能となる。
【００２９】
しかしながら、球面、非球面、自由曲面の順番で製作精度が難しくなることから、球面、非球面、自由曲面を適宜組み合わせて使用することで、最適な光学系を得ることが可能となる。
【００３０】
なお、本明細書において、「球面」とは、ある基準軸に対して回転対称な一定の曲率を有する面を指し、「非球面」とは、ある基準軸に対して回転対称な滑らかな連続性を有する面を指す。また、「自由曲面」とは、滑らかな面が連続的に繋がった面を指す用語である。
【００３１】
また、請求項８に記載の発明による照明光学素子は、請求項１に記載の発明による照明光学素子において、上記光源は、
全放射角度にほぼ均一な光拡散する発光面を有する光源チップと、
上記光源チップからの拡散した光を集光するための集光レンズと、
を有することを特徴とする。
【００３２】
即ち、請求項８に記載の発明の照明光学素子によれば、全放射角度にほぼ均一な光拡散する発光面を有する光源チップ即ちＬＥＤ光源とすることにより、低消費電力化を図ることができる。
【００３３】
また、請求項９に記載の発明による照明光学素子は、請求項８に記載の発明による照明光学素子において、上記光源チップの電極の一方をカーボンナノチューブでボンディングしてあることを特徴とする。
【００３４】
即ち、請求項９に記載の発明の照明光学素子によれば、カーボンナノチューブはナノオーダの高効率電線となるため、ほとんど目に見えず、光線を遮光することなく高い効率でＬＥＤチップに通電することが可能となる。
【００３５】
また、請求項１０に記載の発明による照明光学素子は、請求項１に記載の発明による照明光学素子において、上記光学調整手段は、
上記光源と上記光学曲面形状反射面との間に偏光分離面を有し、該偏光分離面で偏光分離された夫々の偏光光を上記空間変調素子に照射するよう構成され、
上記偏光分離面で分離された一方の偏光光を上記空間変調素子に照射する際に施光を施す偏光光制御手段を更に有する、
ことを特徴とする。
【００３６】
即ち、請求項１０に記載の発明の照明光学素子によれば、任意の偏光光に揃えることが可能となる。
【００３７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００３８】
［第１の実施の形態］
図３の（Ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係る照明光学素子の適用された投影装置１が画像をスクリーン２に投影している様子を示す斜視図である。
【００３９】
この投影装置１は、該投影装置１からの画像が上記スクリーン２に投影されるようになっており、観察者側は任意の画像を観察できるようになっている。上記スクリーン２は、例えば、拡散性を持つ白色の投射対応スクリーン等で形成されている。
【００４０】
ところで、上記投影装置１は、極力小型であることが望ましい。従って、光学系の体積を極力減らして投影装置を構成する技術が必要とされている。
【００４１】
図１の（Ａ）は、このような投影装置１の光学系構成を示す斜視図であり、図１の（Ｂ）は、図１の（Ａ）の光学系光路を示す断面図である。
【００４２】
この投影装置１は、複数のＬＥＤ光源３、照明光学素子４、偏光ビームスプリッタ５、空間変調素子としての反射型液晶表示素子（以下、ＬＣＤと記す。）６、及び投影光学系７を備えている。
【００４３】
ここで、上記複数のＬＥＤ光源３は、それぞれ、図３の（Ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ３ａ、チップ台座３ｂ、チップ端子３ｃ、カーボンナノチューブ３ｄ、反射板３ｅ、及びレンズ３ｆより構成されている。
【００４４】
即ち、上記ＬＥＤチップ３ａは、上記チップ台座３ｂに固定されており、上記カーボンナノチューブ３ｄによって上記チップ端子３ｃと接続されている。上記チップ台座３ｂと上記チップ端子３ｃとの間に通電が行われると、上記チップ台座３ｂから上記ＬＥＤチップ３ａへ、上記チップ端子３ｃから上記カーボンナノチューブ３ｄを介し上記ＬＥＤチップ３ａへ所定の電流が通電される。この時、上記チップ端子３ｃから上記ＬＥＤチップ３ａへ通電する際は、高通電能力の上記カーボンナノチューブ３ｄを介すために、ほとんど電気的な損失が発生しない。
【００４５】
このような上記ＬＥＤチップ３ａへの通電により、上記ＬＥＤチップ３ａ内で電荷の移動が発生し、完全拡散光が発生する。このＬＥＤチップ３ａで発生する光は、当該ＬＥＤチップ３ａの素材により光の波長が変わることとなり、ＲＧＢ等の任意の波長光を得ることができる。而して、本実施の形態では、ＬＥＤ光源３としては、複数の赤色ＬＥＤ光源３Ｒ、複数の緑色ＬＥＤ光源３Ｇ、及び複数の青色ＬＥＤ光源３Ｂが、任意に円周上に配置されている。
【００４６】
上記ＬＥＤチップ３ａで発生した完全拡散光は、上記反射板３ｅや上記レンズ３ｆ等により任意の角度の光に補正され、当該ＬＥＤ光源３の光として放出される。なお、上記反射板３ｅや上記レンズ３ｆ以外にも、光学フィルム等で任意の角度に補正することも可能である。
【００４７】
上記複数の赤色ＬＥＤ光源３Ｒ、複数の緑色ＬＥＤ光源３Ｇ、複数の青色ＬＥＤ光源３Ｂそれぞれの色は同時に点灯し、各色の点灯周波数は２４０Ｈｚ（８０Ｈｚ×３）の間隔で順次混色することなく点灯する。
【００４８】
例えば、図１の（Ａ）のＬＥＤ光源３の内、４個の赤色ＬＥＤ光源３Ｒに制御回路（図不表示）から１／２４０秒点灯するように指示が出されると、上記赤色ＬＥＤ光源３Ｒは１／２４０秒点灯し光を発する。なお、ＬＥＤの点灯、消灯の応答性はナノオーダの早さを有するため、自在に点等が可能である。
【００４９】
上記緑色ＬＥＤ光源３Ｇ及び青色ＬＥＤ光源３Ｂについても同様である。
【００５０】
これらのＬＥＤ光源３からの光は、上記照明光学素子４に入射される。この照明光学素子４は、図１の（Ｂ）に示すようになっている。
【００５１】
即ち、上記ＬＥＤ光源３からの光は、上記照明光学素子４の平面形状をした入光面４ａに取り込まれ、凹面非球面形状の第１反射面４ｂで反射される。この反射の際、光束は集光方向に補正される。
【００５２】
この補正を受けた光は、凸面球面形状の第２反射面４ｃにて反射される。この反射の際、光束はやや拡散方向に補正される。
【００５３】
この第２反射面４ｃにて反射した光は、凹面球面形状の第３反射面４ｄにて反射される。この反射の際、光束は集光方向に補正される。
【００５４】
上記第３反射面４ｄにて補正を受けた光は、凸面球面形状の第４反射面４ｅにて反射される。この反射の際、光束はやや拡散方向に補正される。
【００５５】
その後、上記第４反射面４ｅで反射された光は、平面形状をした出光面４ｆから出光される。
【００５６】
図２は、図１の（Ｂ）の光学系光路に対しＸ方向から見た側面図であり、上記球面または非球面形状をした各反射面４ｂ〜４ｅは、図２に網かけをして示すように、各ＬＥＤ光源３に対応するそれぞれの位置に構成されている。
【００５７】
また、それぞれの色のＬＥＤ光源３が上記反射型ＬＣＤ６の約「１／当該色のＬＥＤ光源の個数」毎の面積を照射するように、光路が調整されている。例えば、前述したように赤色ＬＥＤ光源３Ｒを４個とした場合には、それぞれの赤色ＬＥＤ光源３Ｒの照射面積は、上記反射型ＬＣＤ６の約１／４の面積を照明するものとなっている。勿論、それぞれの色のＬＥＤ光源３の照射面積は、「１／当該色のＬＥＤ光源の個数」の面積から、上記反射型ＬＣＤ６の面積まで、任意に照射面積を各反射面の形状により調整することが可能である。
【００５８】
上記照明光学素子４の上記出光面４ｆから出光した、任意の特性を有する光は、偏光ビームスプリッタ５に入射され、偏光分離面５ａにて、光成分のＳ波は上記反射型ＬＣＤ６の方向に反射され、Ｐ波は透過される。反射されたＳ波は、上記反射型ＬＣＤ６の全面積（例えば、赤色であれば、１／４×４個）に投射される。
【００５９】
上記反射型ＬＣＤ６は、制御回路（図不表示）の指示により、各色のＬＥＤ光源３の点灯に併せ、１／２４０秒で駆動される（反射型ＬＣＤの応答性は３ｍｓの早さを有するため、１／２４０秒点灯に対応することが可能である）。
【００６０】
この反射型ＬＣＤ６は、変調作用により画素毎に位相の調整を行うことで階調を出すことができる。この反射型ＬＣＤ６から出光された、Ｓ波及びＰ波は再び上記偏光ビームスプリッタ５に取り込まれ、上記偏光分離面５ａでＰ波は透過し、上記投影光学系７にて所定の性能を持って上記スクリーン２へ拡大投影され表示されることとなる。一方、Ｓ波は、上記偏光ビームスプリッタ５の上記偏光分離面５ａにて反射され、上記ＬＥＤ光源３側へ戻ることとなる。
【００６１】
以上のように、本第１の実施の形態によれば、照明光学素子４を、複数のＬＥＤ光源３からの光を反射するそれら複数のＬＥＤ光源３の各々に対応した光学曲面形状反射面（第１反射面４ｂ）と、該光学曲面形状反射面で反射した光を空間変調素子（反射型ＬＣＤ６）に照射するための光学調整手段（第２反射面４ｃ〜第４反射面４ｅ）を備えるものとして構成したことにより、複数のＬＥＤ光源光を効率良く集光することができるため、ＬＥＤ光源３から空間変調素子までの距離を短くすることができ、明るさを損なうことなく空間変調素子に照明光を照射できる。
【００６２】
また、図１の（Ａ）及び（Ｂ）で示したように、複数のＬＥＤ光源３を円周上に配列した際に、該円の中心方向に各々のＬＥＤ光源３の出射光を上記光学曲面形状反射面に反射させ、更に、該円の中心近辺で該円の平面に垂直な方向に上記光学調整手段により上記各々のＬＥＤ光源３の出射光を折り曲げることで、上記光学調整手段を出射する光の光路を小さくすることができ、それにより、該光路上に配置した上記偏光ビームスプリッタ５などの光学部材も小さくできる。また、上記空間変調素子への入射光の入射角を小さくすることもでき、上記空間変調素子で光を効率良く利用することができる。
【００６３】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００６４】
本第２の実施の形態は、光学素子を複数使用して照明光学素子を構成したものである。
【００６５】
図４の（Ａ）は、本第２の実施の形態に係る照明光学素子８の適用された投影装置の光学系構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光学系光路を示す断面図である。なお、図４の（Ｂ）では、図面の簡略化のために、投影光学系７は図示を省略してある。また、図４の（Ａ）及び（Ｂ）において、上記第１の実施の形態における構成と同様のものには同一の参照番号を付すことで、その説明を省略する。
【００６６】
即ち、本第２の実施の形態においては、ＬＥＤ光源３からの光は、照明光学素子８における第１光学素子８１の平面形状をした入光面８１ａに取り込まれ、偏光分離機能を有する凹面非球面形状の偏光分離面８１ｂにより、Ｐ波は透過され、Ｓ波は反射する。即ち、この偏光分離面８１ｂは、第１反射面としても機能するものである。上記偏光分離面８１ｂで反射したＳ波は、その反射の際、光束は集光方向に補正される。
【００６７】
上記補正を受けた光は、凸面球面形状の第２反射面８１ｃにて反射される。この反射の際、光束はやや拡散方向に補正される。
【００６８】
上記第２反射面８１ｃにて反射した光は、凹面球面形状の第３反射面８１ｄにて反射される。この反射の際、光束は集光方向に補正される。
【００６９】
上記第３反射面８１ｄにて補正を受けた光は、凸面球面形状の第４反射面８１ｅにて反射される。この反射の際、光束はやや拡散方向に補正される。
【００７０】
その後、上記第４反射面８１ｅで反射された光は、平面形状をした出光面８１ｆから出光される。
【００７１】
本第２の実施の形態においては、それぞれの色のＬＥＤ光源３が上記反射型ＬＣＤ６の約「１／（当該色のＬＥＤ光源の個数×２）」毎の面積を照射するように、上記第１光学素子８１の光路が調整されている。例えば、赤色ＬＥＤ光源３Ｒを４個とした場合には、それぞれの赤色ＬＥＤ光源３Ｒの照射面積は、上記反射型ＬＣＤ６の約１／８の面積を照明するものとなっている。
【００７２】
一方、上記第１光学素子８１の偏光分離機能を有する上記偏光分離面８１ｂにて透過されたＰ波は、透過後、上記照明光学素子８における第２光学素子８２に入射される。
【００７３】
即ち、上記透過したＰ波は、上記第２光学素子８２の平面形状をした入光面８２ａに取り込まれ、凹面球面形状の第１反射面８２ｂにて反射される。この反射の際、光束は集光方向に補正される。
【００７４】
この補正を受けた光は、凸面球面形状の第２反射面８２ｃにて反射される。この反射の際、光束はやや拡散方向に補正される。
【００７５】
上記第２反射面８２ｃにて反射した光は、凹面球面形状の第３反射面８２ｄにて反射される。この反射の際、光束は集光方向に補正される。
【００７６】
上記第３反射面８２ｄにて補正を受けた光は、凸面球面形状の第４反射面８２ｅにて反射される。この反射の際、光束はやや拡散方向に補正される。
【００７７】
その後、上記第４反射面８２ｅで反射された光は、平面形状をした出光面８２ｆから出光される。
【００７８】
そして、上記第２光学素子８２の上記出光面８２ｆから出光された光束は、上記照明光学素子８における偏光光制御手段としての波長板８３にて位相の補正が行われ、これにより上記Ｐ波はＳ波に変換される。
【００７９】
なお、この第２光学素子８２においても、それぞれの色のＬＥＤ光源３が上記反射型ＬＣＤ６の約「１／（当該色のＬＥＤ光源の個数×２）」毎の面積を照射するように光路が調整されている。
【００８０】
而して、上記第１光学素子８１の出光面８１ｆから出光したＳ波と、上記第２光学素子８２の出光面８２ｆから出光し上記波長板８３にて波長変換されたＳ波は、それぞれ上記反射型ＬＣＤ６の全面積の「１／（当該色のＬＥＤ光源の個数×２）」毎に投射されるように光学調整され、上記偏光ビームスプリッタ５に入る。
【００８１】
上記偏光ビームスプリッタ５の上記偏光分離面５ａでは、光成分のＳ波は反射されるので、上記第１の実施の形態と異なり、ＬＥＤ光源３の光が効率良く上記反射型ＬＣＤ６に導かれることになる（なお、一部変換が不充分で発生したＰ波は透過される）。
【００８２】
上記偏光ビームスプリッタ５の上記偏光分離面５ａで反射されたＳ波は、それぞれの赤色ＬＥＤ光源３Ｒから発光された光束は、反射型ＬＣＤ６反射型ＬＣＤ６の全面積（例えば、赤色であれば、１／８×４個×２分離波長）に投射される。以降は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００８３】
以上のように、本第２の実施の形態によれば、任意の偏光光に揃えることが可能となり、ＬＥＤ光源３からの光を効率良く利用できる。
【００８４】
［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【００８５】
本第３の実施の形態は、相対する複数の光学曲面形状反射面（光学反射素子）を使用して照明光学素子を構成したものである。
【００８６】
図５の（Ａ）は、本第３の実施の形態に係る照明光学素子９の適用された投影装置の光学系構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光学系光路を示す断面図である。これらの図において、上記第１の実施の形態における構成と同様のものには同一の参照番号を付すことで、その説明を省略する。
【００８７】
即ち、本第３の実施の形態においては、ＬＥＤ光源３からの光は、照明光学素子９の入光面９３より、該照明光学素子９における第１光学反射素子９１と第２光学反射素子９２との間に形成された空間内に入射する。
【００８８】
そして、この入射光は、上記第１光学反射素子９１の凹面球面形状の第１反射面９１ａにより反射する。この反射した光は、その反射の際、光束は集光方向に補正される。
【００８９】
この補正を受けた光は、上記第２光学反射素子９２の凸面球面形状の第１反射面９２ａにて反射される。この反射の際、光束はやや拡散方向に補正される。
【００９０】
上記第２光学反射素子９２の上記第１反射面９２ａにて反射した光は、上記第１光学反射素子９１の凹面球面形状の第２反射面９１ｂにて反射される。この反射の際、光束は集光方向に補正される。
【００９１】
上記第１光学反射素子９１の上記第２反射面９１ｂにて補正を受けた光は、上記第２光学反射素子９２の凸面球面形状の第２反射面９２ｂにて反射される。この反射の際、光束はやや拡散方向に補正される。
【００９２】
その後、上記第２光学反射素子９２の上記第２反射面９２ｂで反射された光は、上記照明光学素子９の出光面９４より、上記第１光学反射素子９１と上記第２光学反射素子９２との間に形成された空間内から出光される。
【００９３】
なお、それぞれの色のＬＥＤ光源３が上記反射型ＬＣＤ６の約「１／当該色のＬＥＤ光源の個数」毎の面積を照射するように、上記照明光学素子９の光路が調整されている。
【００９４】
而して、上記照明光学素子９の上記出光面９４から出光した光は、上記偏光ビームスプリッタ５に入る。以降は、上記第１の実施の形態と同様である。
【００９５】
この第３の実施の形態のように、複数の光学反射素子を使用して照明光学素子を構成しても、上記第１の実施の形態と同様、複数のＬＥＤ光源光を効率良く集光することができるため、ＬＥＤ光源３から空間変調素子（反射型ＬＣＤ６）までの距離を短くすることができ、明るさを損なうことなく空間変調素子に照明光を照射できる。
【００９６】
以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【００９７】
例えば、上記第３の実施の形態においても、上記第２の実施の形態と同様に偏光分離面を設けても良い。
【００９８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、複数のＬＥＤ光源光を効率良く集光することで、高い輝度の照明光束を得ることができ、空間変調素子に対して効率良く、小さな空間で投射することができる照明光学素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る照明光学素子の適用された投影装置の光学系構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光学系光路を示す断面図である。
【図２】図１の（Ｂ）の光学系光路に対しＸ方向から見た側面図である。
【図３】（Ａ）は投影装置が画像をスクリーンに投影している様子を示す斜視図であり、（Ｂ）は投影装置のＬＥＤ光源の構成を示す図である。
【図４】（Ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る照明光学素子の適用された投影装置の光学系構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光学系光路を示す断面図である。
【図５】（Ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る照明光学素子の適用された投影装置の光学系構成を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）の光学系光路を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　投影装置
２　　　スクリーン
３　　　ＬＥＤ光源
３ａ　　　ＬＥＤチップ
３ｂ　　　チップ台座
３ｃ　　　チップ端子
３ｄ　　　カーボンナノチューブ
３ｅ　　　反射板
３ｆ　　　レンズ
４，８，９　　　照明光学素子
４ａ，８１ａ，８２ａ，９３　　　入光面
４ｂ〜４ｅ，８１ｃ〜８１ｅ，８２ｂ〜８２ｅ，９１ａ，９１ｂ，９２ａ，９２ｂ　　　反射面
４ｆ，８１ｆ，８２ｆ，９４　　　出光面
５　　　偏光ビームスプリッタ
５ａ，８１ｂ　　　偏光分離面
６　　　反射型ＬＣＤ
７　　　投影光学系
８１，８２　　　光学素子
８３　　　波長板
９１，９２　　　光学反射素子

Claims

複数の光源と、
前記光源からの光を入射して所定の平面に対し均一に照明するための照明光学素子と、
前記照明光学素子からの光を光変調する空間変調素子と、
前記空間変調素子からの出射光を投射する投影手段と、
からなる投影装置において使用される前記照明光学素子であって、
前記光源からの光を反射する前記複数の光源の各々に対応した光学曲面形状反射面と、
前記光学曲面形状反射面で反射した光を前記空間変調素子に照射するための光学調整手段と、
を具備することを特徴とする照明光学素子。
複数の前記光学曲面形状反射面は、前記光学曲面形状反射面からの出射光が各々干渉しないように配置することを特徴とする請求項１に記載の照明光学素子。
前記複数の光学曲面形状反射面が円周上に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の照明光学素子。
前記光学調整手段は、前記光学曲面形状反射面から出射した光を更に反射する反射面を有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学素子。
前記光学調整手段は、相対する複数の光学曲面形状反射面からなり、その光学光路は、中空状態であることを特徴とする請求項１に記載の照明光学素子。
前記光学曲面形状反射面が光学用ガラス素材で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明光学素子。
前記光学曲面形状反射面が、球面または非球面または自由曲面であることを特徴とする請求項１に記載の照明光学素子。
前記光源は、
全放射角度にほぼ均一な光拡散する発光面を有する光源チップと、
前記光源チップからの拡散した光を集光するための集光レンズと、
を有することを特徴とする請求項１に記載の照明光学素子。
前記光源チップの電極の一方をカーボンナノチューブでボンディングしてあることを特徴とする請求項８に記載の照明光学素子。
前記光学調整手段は、
前記光源と前記光学曲面形状反射面との間に偏光分離面を有し、該偏光分離面で偏光分離された夫々の偏光光を前記空間変調素子に照射するよう構成され、
前記偏光分離面で分離された一方の偏光光を前記空間変調素子に照射する際に施光を施す偏光光制御手段を更に有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の照明光学素子。