JP2005208349A - 照明装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】小型で効率良く光を供給でき、単独の液晶型空間光変調装置を用いるプロジェクタに好適な照明装置等を提供すること。
【解決手段】光を供給する固体光源１０１と、固体光源１０１からの光のうち特定の振動方向の偏光光を透過し、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板１０４と、固体光源１０１と反射型偏光板１０４との間に設けられた位相板１０３と、固体光源１０１からの光の強度分布を略均一にする導光光学系１０５と、特定の波長領域の光を透過し、特定の波長領域とは異なる他の波長領域の光を反射するカラーフィルタ１０６と、を有し、反射部２０１は、カラーフィルタ１０６で反射され固体光源１０１の方向へ進行する光、及び反射型偏光板１０４で反射され固体光源１０１の方向へ進行する光を、導光光学系１０５の方向へ反射する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、照明装置及びプロジェクタ、特に、液晶型空間光変調装置と組み合わせて用いられる照明装置の技術に関するものである。

従来、単独の液晶型空間光変調装置を用いる、いわゆる単板式プロジェクタにおいて、各画素にそれぞれ赤色光（以下、「Ｒ光」という。）、緑色光（以下、「Ｇ光」という。）、青色光（以下、「Ｂ光」という。）を照射する方法がある。単板式プロジェクタは、色光ごとに空間光変調装置を備えるいわゆる３板式プロジェクタに比較して、簡易で小型の構成にできる利点がある。単独の液晶型空間光変調装置を用いてフルカラー像を表示する場合、例えば、Ｒ光用画素、Ｇ光用画素、Ｂ光用画素を設け、各色光用画素にそれぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光を照射する構成とすることが考えられる。液晶型空間光変調装置の各画素にそれぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光を照射する技術としては、例えば、特許文献１に提案されているものがある。

特開平４−６０５３８号公報

特許文献１に提案されている技術は、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ選択的に反射させるダイクロイックミラーを用いて、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ異なる角度で液晶表示素子に入射させるものである。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ異なる角度で液晶表示素子に入射させるためには、３つのダイクロイックミラーによって白色光源からの光を液晶表示素子の方向へ反射させるための空間が必要となる。白色光源からの光を液晶表示素子の方向へ反射させるための空間をとるために、プロジェクタは、大型な照明光学系を設ける必要が生じる。また、３つのダイクロイックミラーを設けると、プロジェクタの構成部品が多くなり高コストな構成となってしまう。このように、単板式プロジェクタは簡易で小型な構成にできる利点があるにもかかわらず、液晶型空間光変調装置の各画素にそれぞれＲ光、Ｇ光、Ｂ光を照射するための構成によってプロジェクタが大型で高コストな構成となってしまう。

また、特許文献１に開示される構成では、白色光源からの光を十分に色分離することが困難である上、マイクロレンズアレイで光がけられる場合もある。色分離が不十分となること、及び光がけられることによって、プロジェクタにおける光の利用効率は低下する。この場合、明るい画像を得ることが困難となる。このように、従来、単独の液晶型空間光変調装置を用いるプロジェクタにおいて、小型な構成でかつ明るい画像を得ることが困難であるという問題を生じている。本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、小型で効率良く光を供給でき、単独の液晶型空間光変調装置を用いるプロジェクタに好適な照明装置、及びその照明装置を用いるプロジェクタを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光を供給する固体光源と、固体光源からの光の強度分布を略均一にする導光光学系と、導光光学系からの光のうち特定の波長領域の光を透過し、特定の波長領域とは異なる他の波長領域の光を反射するカラーフィルタと、を有し、固体光源は、カラーフィルタで反射され固体光源の方向へ進行する光を、導光光学系の方向へ反射する反射部を備えることを特徴とする照明装置を提供することができる。

例えば、カラーフィルタに、第１の波長領域の光を透過する第１の透過カラーフィルタと、第１の波長領域とは異なる第２の波長領域の光を透過する第２の透過カラーフィルタとが設けられているとする。第１の透過カラーフィルタに光が入射した場合、カラーフィルタに入射した光のうち、第１の波長領域の光は、カラーフィルタを透過する。これに対して、第１の波長領域とは異なる他の波長領域の光は、カラーフィルタで反射されて固体光源の方向に戻る。固体光源には反射部が設けられているため、カラーフィルタから固体光源の方向に戻る光は反射部で反射され、再びカラーフィルタの方向に進行する。ここで、カラーフィルタの方向に進行した光が、第２の透過カラーフィルタに入射したとする。このとき、カラーフィルタに入射した光のうち、第２の波長領域の光は、カラーフィルタを透過する。カラーフィルタに入射した光のうち、第２の波長領域とは異なる他の波長領域の光は、カラーフィルタで反射されて、上述の循環を繰り返す。これにより、反射部とカラーフィルタとの間の光路を光が循環（リサイクル）する過程において、第１の波長領域の光と第２の波長領域の光とを次々と取り出すことで色分離を行うことができる。この結果、固体光源からの光を高い光利用効率で色分離して供給することができる。

固体光源としては、例えば、発光ダイオード素子（以下、適宜「ＬＥＤ」という。）を用いることができる。ＬＥＤは、小型かつ軽量な発光体である。照明装置にＬＥＤを用いると、照明装置を小型、かつ軽量にできる。さらに、照明装置は、反射部とカラーフィルタとにより、簡易な構成で特定の波長領域の光を取り出すことが可能である。このことから、照明装置を簡易な構成とすることが可能である。この結果、照明装置を簡易で小型な構成とすることができる。これにより、小型で効率良く光を供給でき、単独の液晶型空間光変調装置を用いるプロジェクタに好適な照明装置を得られる。

また、本発明の好ましい態様によれば、固体光源と導光光学系との間に設けられ、固体光源からの光のうち特定の振動方向の偏光光を透過し、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、固体光源と反射型偏光板との間に設けられた位相板と、を有し、反射部は、さらに、反射型偏光板で反射され固体光源の方向へ進行する光を、導光光学系の方向へ反射することが望ましい。

反射型偏光板に入射した光のうち、特定の振動方向の偏光光は、反射型偏光板を透過する。これに対して、特定の振動方向以外の他の振動方向の光は、反射型偏光板で反射される。そして、反射型偏光板で反射された光は、位相板で円偏光に変換されて固体光源の方向に戻る。固体光源の方向に進行した光は、反射部で反射され、それまでとは逆向きの円偏光に変換された後、再び反射型偏光板の方向へ進行する。反射部から反射型偏光板の方向に進行する円偏光は、位相板で特定の振動方向の偏光光に変換されて、反射型偏光板を透過する。これに対して、再度、位相板を透過することにより特定の振動方向とは異なる他の振動方向に変換された偏光光は、反射型偏光板で反射され、上述の循環を繰り返す。

反射部と反射型偏光板との間の光路を偏光光が循環（リサイクル）する過程において、反射型偏光板で特定の振動方向の偏光光を次々と取り出すことができる。この結果、高い利用効率で特定の振動方向の偏光光を得ることができる。これにより、さらに特定の振動方向の偏光光を効率良く供給できる。

また、本発明の好ましい態様によれば、固体光源からの光を略平行にする平行化光学系を有し、平行化光学系は、反射部の位置と平行化光学系の前側焦点位置とが略一致するような位置であって、かつ、導光光学系の入射端面の位置と平行化光学系の後側焦点位置とが略一致するような位置に設けられることが望ましい。

反射部の位置と平行化光学系の前側焦点位置とが略一致することから、平行化光学系は、固体光源からの光を略平行にして導光光学系の方向へ射出する。平行化光学系を設けることにより、カラーフィルタで反射された光は、カラーフィルタの方向へ進行するときと略同一の光路を進行する。カラーフィルタで反射された光は、カラーフィルタの方向へ進行するときと略同一の光路を進行することにより、効率良く固体光源に戻る。また、導光光学系の入射端面の位置と平行化光学系の後側焦点位置とが略一致することから、光が導光光学系の内部で拡散してもカラーフィルタで反射された光を効率良く固体光源へ戻すことができる。このようにして効率良く固体光源へ光を戻すことによって、効率良く光をリサイクルすることができる。これにより、さらに効率良く光を供給できる。

また、本発明の好ましい態様としては、固体光源は、第１色光を供給する第１色光用固体光源と、第２色光を供給する第２色光用固体光源と、第３色光を供給する第３色光用固体光源と、を有し、カラーフィルタは、第１色光を透過し、第２色光及び第３色光を反射する第１色光透過カラーフィルタと、第２色光を透過し、第１色光及び第３色光を反射する第２色光透過カラーフィルタと、第３色光を透過し、第１色光及び第２色光を反射する第３色光透過カラーフィルタと、を有することが望ましい。

例えば、第１色光をＲ光、第２色光をＧ光、第３色光をＢ光として、照明装置にＲ光用固体光源と、Ｇ光用固体光源と、Ｂ光用固体光源を用いる場合を考える。各色光用固体光源は、それぞれ特定の波長領域の光を供給する。このため、照明装置は、各色光用固体光源によって、高い色純度の光を供給できる。さらに、各色光用固体光源を用いることにより、画像形成に寄与しない波長領域の光を低減し、画像表示を行うために必要な波長領域の光を効率良く供給することが可能である。このため、照明装置からの各色光を、高い効率で利用できることとなる。これにより、高い色純度で、かつ効率良く光を供給できる照明装置を得られる。

さらに、本発明によれば、光を供給する照明装置と、照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、空間光変調装置で変調された光を投写する投写レンズと、を有し、照明装置は、上記の照明装置であることを特徴とするプロジェクタを提供することができる。上述の照明装置を用いることにより、プロジェクタを小型とし、かつ効率良く光を供給することができる。これにより、小型でかつ明るい画像のプロジェクタを得られる。

以下に図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係るプロジェクタ１００の概略構成を示す。本実施例では、まず、プロジェクタ１００の全体の構成について説明し、次いで、効率良く光を供給するための照明装置１１０の構成について詳細に説明する。プロジェクタ１００は、照明装置１１０と、空間光変調装置である液晶型空間光変調装置１２０と、投写レンズ１３０とを有する。照明装置１１０は、ＬＥＤ１０１、コリメータレンズ１０２、λ／４位相板１０３、反射型偏光板１０４、ロッドインテグレータ１０５、カラーフィルタ１０６から構成される。ＬＥＤ１０１は、小型かつ軽量な発光体である。照明装置１１０にＬＥＤ１０１を用いると、照明装置１１０を小型、かつ軽量にできる。

固体光源であるＬＥＤ１０１は、白色光を供給する。ＬＥＤ１０１から供給される白色光は、平行化光学系であるコリメータレンズ１０２に入射する。コリメータレンズ１０２は、ＬＥＤ１０１からの光を略平行にする。コリメータレンズ１０２により略平行化された光は、λ／４位相板１０３を透過した後、反射型偏光板１０４に入射する。反射型偏光板１０４は、コリメータレンズ１０２からの光のうち特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光を透過させる。また、反射型偏光板１０４は、コリメータレンズ１０２からの光のうち特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光以外の偏光光を反射する。

本実施例の反射型偏光板１０４としては、光学的に透明な硝子部材からなる基板の上に、金属、例えばアルミニウムで構成されるワイヤを格子状に設けたワイヤグリッド型偏光子を用いることができる。ワイヤグリッド型偏光子は、振動方向がワイヤに略垂直である偏光光を透過し、振動方向がワイヤに略平行である偏光光を反射する。ワイヤグリッド型偏光子を、特定の振動方向の偏光光の振動方向に対してワイヤが略垂直となるように設けることにより、特定の振動方向の偏光光のみを透過させることができる。

反射型偏光板１０４を透過した偏光光は、導光光学系であるロッドインテグレータ１０５に入射する。ロッドインテグレータ１０５は、ＬＥＤ１０１からの光の強度分布を略均一にする。ロッドインテグレータ１０５は、断面が略矩形の透明な硝子部材からなる。ロッドインテグレータ１０５に入射した光は、硝子部材と空気との界面において全反射を繰り返しながらロッドインテグレータ１０５の内部を進行する。ロッドインテグレータ１０５としては、硝子部材から構成するものに限らず、内面を反射面で構成する中空構造としても良い。内面を反射面とするロッドインテグレータの場合、ロッドインテグレータに入射した光は、反射面において反射を繰り返しながらロッドインテグレータの内部を進行する。また、ロッドインテグレータは、硝子部材と反射面とを組み合わせる構成としても良い。

なお、図１においてλ／４位相板１０３及び反射型偏光板１０４はロッドインテグレータ１０５の端面に接合して設ける構成としているが、この構成に限られない。例えば、λ／４位相板１０３、反射型偏光板１０４は、ロッドインテグレータ１０５の端面との間に空間を設けて配置することとしても良い。また、ロッドインテグレータ１０５の液晶型空間光変調装置１２０側には、光の拡散を防止するための集光レンズを設けることとしても良い。さらに、ロッドインテグレータ１０５の端面の像を液晶型空間光変調装置１２０上に結像するための結像レンズを配置することとしても良い。

ロッドインテグレータ１０５で強度分布を略均一化された光は、カラーフィルタ１０６に入射する。カラーフィルタ１０６は、液晶型空間光変調装置１２０の入射側に設けられている。カラーフィルタ１０６は、ＬＥＤ１０１からの白色光を、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光に分離する。なお、カラーフィルタ１０６による各色光への色分離については後述する。カラーフィルタ１０６を透過した光は、空間光変調装置である液晶型空間光変調装置１２０で変調される。液晶型空間光変調装置１２０は、画像信号に応じて液晶層に光を透過させる、いわゆる透過型液晶表示装置である。液晶型空間光変調装置１２０で変調された光は、投写レンズ１３０によりスクリーン１４０に投写される。

次に、効率良く光を供給するための照明装置１１０の構成と、ＬＥＤ１０１からの光の光路について説明する。図２は、照明装置１１０の構成と、ＬＥＤ１０１からの光の光路の例とを示す。ＬＥＤ１０１には、反射部２０１が設けられている。反射部２０１としては、光沢性を有する部材、例えば、アルミニウムや銀等の金属部材によって構成することができる。反射部２０１を金属部材で構成すると、反射部２０１を耐熱性に優れた構成にできる。コリメータレンズ１０２の前側焦点位置は、反射部２０１の位置に略一致している。また、コリメータレンズ１０２の後側焦点位置は、ロッドインテグレータ１０５のＬＥＤ１０１側の端面Ｓ１の位置に略一致している。このようにして、ＬＥＤ１０１と、コリメータレンズ１０２と、ロッドインテグレータ１０５とは位置決めされている。

反射部２０１の位置とコリメータレンズ１０２の前側焦点位置とが略一致することから、ＬＥＤ１０１からの光は、コリメータレンズ１０２で略平行化されてλ／４位相板１０３を透過し、反射型偏光板１０４に入射する。上述のように、反射型偏光板１０４は、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光を透過する。ここでは、ＬＥＤ１０１からの光のうち特定の振動方向の偏光光の光路について説明し、他の振動方向の偏光光の光路については後述する。反射型偏光板１０４に入射した光のうちｐ偏光光Ｌ１は、反射型偏光板１０４を透過してロッドインテグレータ１０５の内部を端面Ｓ２の方向へ進行する。そして、ロッドインテグレータ１０５の端面Ｓ２から射出された光Ｌ１は、カラーフィルタ１０６に入射する。

カラーフィルタ１０６は、Ｒ光透過カラーフィルタ２０６Ｒと、Ｇ光透過カラーフィルタ２０６Ｇと、Ｂ光透過カラーフィルタ２０６Ｂとをアレイ状に配置している。各色光透過カラーフィルタ２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂに対応して、液晶型空間光変調装置１２０（図１参照）には、Ｒ光用画素と、Ｇ光用画素と、Ｂ光用画素とが設けられている。上述のように、ＬＥＤ１０１からの光は、白色光である。Ｇ光透過カラーフィルタ２０６Ｇに入射した白色光Ｌ１のうちＧ成分の光は、Ｇ光透過カラーフィルタ２０６Ｇを透過して、液晶型空間光変調装置１２０のＧ光用画素に入射する。ここで、Ｇ光用画素へ供給されるＧ光は、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光である。Ｇ光用画素に入射したＧ成分のｐ偏光光は、画像信号に応じた変調によりｓ偏光光に変換される。変調によりｓ偏光光に変換されたＧ光は、液晶型空間光変調装置１２０から射出される。

これに対して、Ｇ光透過カラーフィルタ２０６Ｇに入射した白色光Ｌ１のうちＧ成分以外の光、例えば、Ｒ成分、Ｂ成分の光は、Ｇ光透過カラーフィルタ２０６Ｇで反射される。このように、カラーフィルタ１０６は、Ｇ光透過カラーフィルタ２０６Ｇを施した部分において、特定の波長領域の光であるＧ光を透過し、特定の波長領域とは異なる他の波長領域の光を反射する。Ｇ光透過カラーフィルタ２０６Ｇで反射された光Ｌ２は、それまでとは逆向きに進行して端面Ｓ２から再びロッドインテグレータ１０５に入射する。

その後、インテグレータ１０５の端面Ｓ１から射出された光Ｌ２は、反射型偏光板１０４を透過して、λ／４位相板１０３に入射する。ここで、λ／４位相板１０３に入射する光Ｌ２は、特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光である。λ／４位相板１０３に入射した光Ｌ２は、λ／４位相板１０３を透過することにより、直線偏光から円偏光に変換される。円偏光に変換された光Ｌ２は、コリメータレンズ１０２を透過してＬＥＤ１０１に戻る。

ここで、上述のように、ロッドインテグレータ１０５の端面Ｓ１の位置と、コリメータレンズ１０２の後側焦点位置とは、略一致している。コリメータレンズ１０２を設けることにより、カラーフィルタ１０６で反射された光がロッドインテグレータ１０５の内部で拡散する場合であっても、効率良くＬＥＤ１０１へ戻すことができる。また、コリメータレンズ１０２からＬＥＤ１０１に戻る光は、ＬＥＤ１０１からコリメータレンズ１０２に進行する光と略同一の光路を進行する。このように、コリメータレンズ１０２は、光の光線角度を保存することにより光の拡散を低減する。コリメータレンズ１０２を設けることにより、カラーフィルタ１０６で反射された光を効率良くＬＥＤ１０１に戻すことができる。

上述のように、ＬＥＤ１０１には反射部２０１が設けられている。ＬＥＤ１０１の方向に進行した光Ｌ２は、反射部２０１で反射されて、コリメータレンズ１０２の方向に進行する。このとき、円偏光である光Ｌ２は、反射部２０１で反射されることにより、それまでとは逆向きの円偏光Ｌ３となる。そして、コリメータレンズ１０２を透過しλ／４位相板１０３に入射した光Ｌ３は、λ／４位相板１０３を透過することにより、今度はｐ偏光光以外の直線偏光、例えばｓ偏光光に変換される。ｓ偏光光に変換された光Ｌ３は、反射型偏光板１０４で反射される。反射型偏光板１０４で反射された光Ｌ３は、λ／４位相板１０３で円偏光に変換されて再びＬＥＤ１０１に戻る。

円偏光である光Ｌ３は、反射部２０１で反射されることにより、逆向きの円偏光Ｌ４となる。そして、コリメータレンズ１０２を透過しλ／４位相板１０３に入射した光Ｌ４は、λ／４位相板１０３を透過することにより、今度は直線偏光であるｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換された光Ｌ４は、ロッドインテグレータ１０５を透過した後、カラーフィルタ１０６に入射する。例えば、図２に示すように、光Ｌ４がＲ光透過カラーフィルタ２０６Ｒに入射した場合、今度は光Ｌ４のうちＲ成分の光がＲ光透過カラーフィルタ２０６Ｒを透過する。

Ｒ光透過カラーフィルタ２０６Ｒに入射した光Ｌ４のうち、Ｒ成分以外の光、例えばＢ光は、Ｒ光透過カラーフィルタ２０６Ｒで反射されて、上述の循環を繰り返す。循環する光はカラーフィルタ１０６の各色光透過カラーフィルタ２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂに入射する。各色光が各色光透過カラーフィルタ２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂから透過することにより、各色光を次々と取り出すことができる。

このように、反射部２０１とカラーフィルタ１０６との間の光路を光が循環（リサイクル）する過程において、カラーフィルタ１０６で各色光を次々と取り出すことにより、色分離を行う。カラーフィルタ１０６の各色光透過カラーフィルタ２０６Ｒ、２０６Ｇ、２０６Ｂでそれぞれ特定の色光を透過することにより、液晶型空間光変調装置１２０の各色光用液晶層に、特定の色光を入射させることができる。液晶型空間光変調装置１２０は、各色光用液晶層に入射する特定の色光を変調することで、フルカラーの画像を形成することができる。

次に、ＬＥＤ１０１からの光のうち特定の振動方向以外の他の振動方向の偏光光について説明する。ＬＥＤ１０１からの光のうち特定の振動方向以外の他の振動方向の偏光光は、反射型偏光板１０４で反射される。反射型偏光板１０４で反射された、例えばｓ偏光光は、λ／４位相板１０３で直線偏光から円偏光に変換された後、ＬＥＤ１０１に戻る。このとき、円偏光は、反射部２０１で反射されることにより、それまでとは逆向きの円偏光となって再び反射型偏光板１０４の方向へ進行する。

反射型偏光板１０４の方向へ進行した円偏光は、λ／４位相板１０３で、今度はｐ偏光光に変換される。ｐ偏光光に変換された光は、反射型偏光板１０４を透過する。これに対して、再度、λ／４位相板１０３を透過することにより特定の振動方向とは異なる他の振動方向に変換された偏光光は、反射型偏光板１０４で反射され、上述の循環を繰り返す。循環する光は振動方向を変化させて反射型偏光板１０４に入射するため、反射型偏光板１０４で特定の振動方向の偏光光を次々と取り出すことができる。

このように、反射部２０１と反射型偏光板１０４との間の光路を偏光光が循環（リサイクル）する過程において、反射型偏光板１０４で特定の振動方向の偏光光を次々と取り出すことにより、偏光変換を行う。上述のように、液晶型空間光変調装置１２０は、特定の振動方向の偏光光のみを画像信号に応じて変調する。照明装置１１０は、照明光を液晶型空間光変調装置１２０において変調可能な特定の振動方向の偏光光に変換して供給する。従って、液晶型空間光変調装置１２０へ入射させる光を増加し、光利用効率を向上することができる。

照明装置１１０は、小型でかつ軽量なＬＥＤ１０１を用いるため、プロジェクタ１００を小型の構成にする場合に適する。そして、照明装置１１０は、反射部２０１とカラーフィルタ１０６とにより、簡易な構成で、液晶型空間光変調装置１２０の各色光用画素へ特定の色光を効率良く供給することができる。さらに、λ／４位相板１０３及び反射型偏光板１０４を設けることで、液晶型空間光変調装置１２０へ特定の振動方向の偏光光を効率良く供給することができる。これにより、照明装置１１０を小型な構成とし、効率良く光を供給することができるという効果を奏する。また、コリメータレンズ１０２を設けることにより、カラーフィルタ１０６で反射された光及び反射型偏光板１０４で反射された光を効率良くＬＥＤ１０１へ戻すことができ、さらに効率良く光を供給できるという効果を奏する。

本実施例のプロジェクタ１００のように単独の空間光変調装置を用いる、いわゆる単板式プロジェクタは、色光ごとに空間光変調装置を設けるいわゆる３板式プロジェクタに比較して、簡易で小型の構成にできる利点がある。照明装置１１０と、単独の液晶型空間光変調装置１２０とを組み合わせることによりプロジェクタ１００を小型な構成とし、かつ明るい画像を得ることができる。

なお、カラーフィルタ１０６で反射された光、反射型偏光板１０４で反射された光を効率良くＬＥＤ１０１へ戻すことが可能であれば、照明装置１１０は、コリメータレンズ１０２、λ／４位相板１０３を省略する構成としても良い。ＬＥＤ１０１の反射部２０１としては、例えば、従来ＬＥＤ１０１に設けられる発光チップを用いることができる。発光チップに発光機能及び反射部２０１としての機能を併せ持たせることにより、ＬＥＤ１０１を簡易な構成とし、かつＬＥＤ１０１を容易に製造することができる。

図３は、本発明の実施例２に係るプロジェクタ３００の概略構成を示す。上記実施例１のプロジェクタ１００と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施例のプロジェクタ３００は、第１色光であるＲ光を供給するＲ光用ＬＥＤ３０１Ｒと、第２色光であるＧ光を供給するＧ光用ＬＥＤ３０１Ｇと、第３色光であるＢ光を供給するＢ光用ＬＥＤ３０１Ｂとを有する。

照明装置３１０は、各色光用ＬＥＤ３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂからの各色光がカラーフィルタ１０６から射出されるまでに通過する各部により構成される。各色光用ＬＥＤ３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂは、それぞれ、クロスダイクロイックプリズム３０７の入射面に対向する位置に設けられている。また、各色光用ＬＥＤ３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂは、上記実施例１のＬＥＤ１０１と同様に、反射部（不図示）が設けられている。

Ｒ光用ＬＥＤ３０１Ｒから供給されるＲ光は、平行化光学系であるコリメータレンズ３０２Ｒに入射する。コリメータレンズ３０２Ｒは、Ｒ光用ＬＥＤからの光を略平行にする。コリメータレンズ３０２Ｒにより略平行化されたＲ光は、λ／４位相板３０３Ｒを透過した後、反射型偏光板３０４Ｒに入射する。反射型偏光板３０４Ｒは、コリメータレンズ３０２ＲからのＲ光のうち特定の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光を透過させる。また、反射型偏光板３０４Ｒは、コリメータレンズ３０２Ｒからの光のうち特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光、例えばｐ偏光光以外の偏光光を反射する。反射型偏光板３０４Ｒを透過したｐ偏光光は、クロスダイクロイックプリズム３０７に入射する。

Ｇ光用ＬＥＤ３０１Ｇから供給されるＧ光も、Ｒ光と同様に、コリメータレンズ３０２Ｇ、λ／４位相板３０３Ｇを透過した後、反射型偏光板３０４Ｇに入射する。反射型偏光板３０４Ｇを透過したＧ光は、Ｒ光とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム３０７に入射する。Ｂ光用ＬＥＤ３０１Ｂから供給されるＢ光も、Ｒ光と同様に、コリメータレンズ３０２Ｂ、λ／４位相板３０３Ｂを透過した後、反射型偏光板３０４Ｂに入射する。反射型偏光板３０４Ｂを透過したＢ光は、Ｒ光及びＧ光とは異なる面からクロスダイクロイックプリズム３０７に入射する。

なお、図３においてλ／４位相板３０３Ｒ、３０３Ｇ、３０３Ｂ及び反射型偏光板３０４Ｒ、３０４Ｇ、３０４Ｂはクロスダイクロイックプリズム３０７の入射面に接合して設ける構成としているが、この構成に限られない。例えば、λ／４位相板３０３Ｒ、３０３Ｇ，３０３Ｂ、反射型偏光板３０４Ｒ、３０４Ｇ、３０４Ｂは、クロスダイクロイックプリズム３０７の入射面とは間隔を置いて配置することとしても良い。

クロスダイクロイックプリズム３０７は、第１のダイクロイック膜３０７ａと第２のダイクロイック膜３０７ｂとをＸ字状に配列して構成されている。第１のダイクロイック膜３０７ａは、Ｒ光を反射し、Ｇ光及びＢ光を透過する。第２のダイクロイック膜３０７ｂは、Ｂ光を反射し、Ｇ光及びＲ光を透過する。クロスダイクロイックプリズム３０７に入射したＲ光は、第１のダイクロイック膜３０７ａで反射して、ロッドインテグレータ３０５の方向へ進行する。

クロスダイクロイックプリズム３０７に入射したＧ光は、第１のダイクロイック膜３０７ａ及び第２のダイクロイック膜３０７ｂを透過して、ロッドインテグレータ３０５の方向へ直進する。クロスダイクロイックプリズム３０７に入射したＢ光は、第２のダイクロイック膜３０７ｂで反射して、ロッドインテグレータ３０５の方向へ進行する。クロスダイクロイックプリズム３０７は、このようにして各色光を合成し、ロッドインテグレータ３０５に射出する。

クロスダイクロイックプリズム３０７は、色合成を行うほか、各色光を拡散することで、各色光の強度分布を略均一にする。さらに、各色光は、ロッドインテグレータ３０５においても、強度分布を略均一化される。ロッドインテグレータ３０５で強度分布を略均一化された各色光は、カラーフィルタ１０６に入射する。カラーフィルタ１０６を透過した各色光は、液晶型空間光変調装置１２０に入射する。液晶型空間光変調装置１２０で変調された光は、投写レンズ１３０によりスクリーン１４０に投写される。

カラーフィルタ１０６で反射された各色光は、各色光用ＬＥＤ３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂからカラーフィルタ１０６に入射するときと逆向きに進行する。このとき、カラーフィルタ１０６からクロスダイクロイックプリズム３０７に入射した各色光は、各ダイクロイック膜３０７ａ、３０７ｂでの透過、反射により、色合成されるときとは逆向きに進行して、それぞれ各色光用ＬＥＤ３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂに戻る。このように、照明装置３１０は、上記実施例１の照明装置１１０と同様にして、各色光用ＬＥＤ３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂの各反射部と、カラーフィルタ１０６との間の光路において光を循環させる。反射部とカラーフィルタ１０６との間の光路を光が循環（リサイクル）する過程において、カラーフィルタ１０６で各色光を次々と取り出すことにより、色分離を行う。

また、上記実施例１の照明装置１１０と同様にして、各色光は、反射部と反射型偏光板３０４Ｒ、３０４Ｇ、３０４Ｂとの間の光路で循環する。反射部と反射型偏光板３０４Ｒ、３０４Ｇ、３０４Ｂとの間の光路を光が循環（リサイクル）する過程において、各反射型偏光板３０４Ｒ、３０４Ｇ、３０４Ｂで特定の振動方向の偏光光を次々と取り出すことにより、偏光変換を行う。このように、照明装置３１０は、上記実施例１の照明装置１１０と同様に、効率良く光を供給することができる。

図４は、各色光用ＬＥＤ３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂの波長特性を示す。図４に示すグラフの横軸は波長（単位ｎｍ）、縦軸は強度（任意単位）を示している。Ｒ光用ＬＥＤ３０１Ｒと、Ｇ光用ＬＥＤ３０１Ｇと、Ｂ光用ＬＥＤ３０１Ｂとは、それぞれ特定の波長領域の光を供給する。このため、照明装置３１０は、各色光用ＬＥＤ３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂによって、高い色純度の光を供給できる。さらに、各色光用ＬＥＤ３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂを用いることにより、画像形成に寄与しない波長領域の光を低減し、画像表示を行うために必要な波長領域の光を効率良く供給することが可能である。このため、照明装置３１０からの各色光を、高い効率で利用できることとなる。これにより、さらに高い色純度で、かつ効率良く光を供給できるという効果を奏する。

なお、上記各実施例のプロジェクタは、光源部として超高圧水銀ランプ、又はレーザ光源を用いているが、これに限られない。例えば、発光ダイオード素子（ＬＥＤ）等の固体光源を用いても良い。また、空間光変調装置として透過型液晶表示装置を設けたプロジェクタに限らず、例えば、反射型液晶表示装置を用いたプロジェクタであっても良い。

以上のように、本発明に係る照明装置は、プロジェクタの照明装置として使用する場合に適している。

本発明の実施例１に係るプロジェクタの概略構成図。 照明装置の構成と、ＬＥＤからの光の光路の例とを示す図。 本発明の実施例２に係るプロジェクタの概略構成図。 各色光用ＬＥＤの波長特性の説明図。

符号の説明

１００ プロジェクタ、１０１ ＬＥＤ、１０２ コリメータレンズ、１０３ λ／４位相板、１０４ 反射型偏光板、１０５ ロッドインテグレータ、１０６ カラーフィルタ、１１０ 照明装置、１２０ 液晶型空間光変調装置、１３０ 投写レンズ、１４０ スクリーン、２０１ 反射部、２０６Ｒ Ｒ光透過カラーフィルタ、２０６Ｇ Ｇ光透過カラーフィルタ、２０６Ｂ Ｂ光透過カラーフィルタ、３００ プロジェクタ、３０１Ｒ Ｒ光用ＬＥＤ、３０１Ｇ Ｇ光用ＬＥＤ、３０１Ｂ Ｂ光用ＬＥＤ、３０２Ｒ、３０２Ｇ、３０２Ｂ コリメータレンズ、３０３Ｒ、３０３Ｇ、３０３Ｂ λ／４位相板、３０４Ｒ、３０４Ｇ、３０４Ｂ 反射型偏光板、３０５ ロッドインテグレータ、３０７ クロスダイクロイックプリズム、３０７ａ、３０７ｂ ダイクロイック膜、３１０ 照明装置、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４ 光、Ｓ１、Ｓ２ 端面

Claims (5)

1. 光を供給する固体光源と、
   前記固体光源からの光の強度分布を略均一にする導光光学系と、
   前記導光光学系からの光のうち特定の波長領域の光を透過し、前記特定の波長領域とは異なる他の波長領域の光を反射するカラーフィルタと、を有し、
   前記固体光源は、前記カラーフィルタで反射され前記固体光源の方向へ進行する光を、前記導光光学系の方向へ反射する反射部を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記固体光源と前記導光光学系との間に設けられ、前記固体光源からの光のうち特定の振動方向の偏光光を透過し、前記特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板と、
   前記固体光源と前記反射型偏光板との間に設けられた位相板と、を有し、
   前記反射部は、さらに、前記反射型偏光板で反射され前記固体光源の方向へ進行する光を、前記導光光学系の方向へ反射することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記固体光源からの光を略平行にする平行化光学系を有し、
   前記平行化光学系は、前記反射部の位置と前記平行化光学系の前側焦点位置とが略一致するような位置であって、かつ、前記導光光学系の入射端面の位置と前記平行化光学系の後側焦点位置とが略一致するような位置に設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載の照明装置。
4. 前記固体光源は、第１色光を供給する第１色光用固体光源と、第２色光を供給する第２色光用固体光源と、第３色光を供給する第３色光用固体光源と、を有し、
   前記カラーフィルタは、前記第１色光を透過し、前記第２色光及び前記第３色光を反射する第１色光透過カラーフィルタと、前記第２色光を透過し、前記第１色光及び前記第３色光を反射する第２色光透過カラーフィルタと、前記第３色光を透過し、前記第１色光及び前記第２色光を反射する第３色光透過カラーフィルタと、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 光を供給する照明装置と、
   前記照明装置からの光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
   前記空間光変調装置で変調された光を投写する投写レンズと、を有し、
   前記照明装置は、請求項１〜４のいずれか一項に記載の照明装置であることを特徴とするプロジェクタ。

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