JP2006039277A - 照明装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 発光ダイオードなどの固体発光素子を用いる実用的な照明装置及びこれを用いた投写型映像表示装置を提供する。
【構成】 照明装置１（１Ｂ）は、ＬＥＤチップ１１…がアレイ状に配置されて成る第１光源１２Ａと、ＬＥＤチップ１１…がアレイ状に配置されて成る第２光源１２Ｂとを備える。各照明装置１の二つの光源１２は、それらの出射主光軸が互いに直交するように配置されている。そして、この光軸交差位置に時分割切替ミラー２１を設けている。第１光源１２Ａと第２光源１２Ｂとは交互にパルス発光する。パルス発光は、ＬＥＤチップ１１に対して短時間での大電流投入を行う方法であり、ＬＥＤチップ１１の定常発光よりも発光量が増大するものとなる。時分割切替ミラー２１は、第１光源１２Ａが点灯するときには透過状態となり、第２光源１２Ｂが点灯するときには反射状態となるように通電される。
【選択図】 図２

Description

この発明は、照明装置及び投写型映像表示装置に関する。

液晶プロジェクタなどに用いられる照明装置としては、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のランプと、その照射光を平行光化するパラボラリフレクタから成るものが一般的である。また、かかる照明装置においては、照射面の光量むらを軽減するために、一対のフライアイレンズによるインテグレート機能（光学デバイスにより平面内にサンプリング形成された所定形状の複数照明領域を照明対象物上に重畳集光する機能をいう）を持たせたものがある。更に、近年においては、省電力化等の観点から、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）。
特開平１０−１８６５０７号

しかしながら、発光ダイオードを用いて実用的な照明装置を得るには至っていないのが実情である。

この発明は、上記事情に鑑み、発光ダイオードなどの固体発光素子を用いる実用的な照明装置及びこれ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。

この発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、固体発光素子から成り互いに異なる方向に向いて配置された複数の光源と、前記固体発光素子を順次にパルス発光させる点灯制御手段と、一つの光源におけるパルス点灯中の出射光を特定光路に導く状態と、他の光源におけるパルス点灯中の出射光を前記特定光路に導く状態とを切り替える光路切替手段と、を備えたことを特徴とする。

固体発光素子に定常電流を流して定常発光させるよりも、瞬間的に大電流を流してパルス発光させる方が光量は増大する。そして、或る固体発光素子をパルス発光させてから次にパルス発光させるまでの間には別の固体発光素子がパルス発光できることになり、トータル的に複数の固体発光素子を定常発光させるよりも光量を増大させ得ることになる。ここで、複数の光源が同じ方向を向いている場合（各光源の光軸が平行）、実質的な発光面積が照明対象物に対して大きくなってしまい、照明対象物に導かれる光束の平行度が損なわれやすい。これに対し、かかる発明であれば、複数の光源を異なる方向に向けると共に光路切替手段を設けているため、実質的な発光面積は照明対象物に対して小さくなり、照明対象物に導かれる光束の平行度を向上できる。別言すれば、照明装置から照明対象物までの距離を短くできる。なお、前記光路切替手段としては、光の波長の違いを利用する構成（例えば、ダイクロイックミラー等を利用する構成）や、偏光の違いを利用する構成（例えば、Ｐ偏光の透過とＳ偏光の反射を利用して合成する構成）は用いないでよい。すなわち、各光源として色的或いは偏光的に同質のものを利用できる。

上記構成の照明装置において、前記光路切替手段は透過と反射を切り替える透過／反射切替手段から成っていてもよい。また、前記透過／反射切替手段は、前記パルス発光に同期した通電制御によって透過と反射を切り替えるスイッチング回折素子か成っていてもよい。そして、かかる構成の照明装置において、３つの光源を有し、前記３つの光源の出射光の交差位置に前記スイッチング回折素子をクロス配置してもよい。

また、上記透過／反射切替手段を備える照明装置において、前記透過／反射切替手段は、平面内に透過領域と反射領域とを交互に有し、前記パルス発光に同期した往復動作によって、透過領域と反射領域の位置を切り替えるように構成されていてもよい。

或いは、上記透過／反射切替手段を備える照明装置において、前記透過／反射切替手段は、円板内に透過領域と反射領域とを交互に有し、前記パルス発光に同期した回転によって、透過領域と反射領域の位置を切り替えるように構成されていてもよい。

前記光路切替手段を備える照明装置において、この光路切替手段は透過による光路の方向を切り替える透過光路切替手段から成っていてもよい。かかる構成の照明装置において、前記透過光路切替手段は、前記パルス発光に同期した通電制御によって回折による光進行方向を変更するスイッチング回折素子からっていてもよい。また、かかる構成の照明装置において、３つの光源を有し、前記３つの光源の出射光の交差位置に前記スイッチング回折素子をクロス配置して成っていてもよい。

前記光路切替手段を備える照明装置において、この光路切替手段は反射による光進行方向を変更する反射光路切替手段から成っていてもよい。かかる構成の照明装置において、前記反射光路切替手段は、前記パルス発光に同期した通電制御によってミラーの向きを変更するミラーデバイスから成っていてもよい。

これら構成の照明装置において、各光源の光出射側に設けられた第１フライアイレンズと、前記特定光路上に設けられ、各第１フライアイレンズと対を成して光を照明対象物へインテグレートして導く第２フライアイレンズと、を備えていてもよい。また、この構成において、前記第２フライアイレンズの光出射側に偏光変換装置を備えていてもよい。

或いは、これら構成の照明装置において、前記特定光路上に筒状又は棒状の光インテグレータを備えていてもよい。

これら構成の照明装置において、各光源が同一の一色の光を出射することとしてもよい（以下、この項において第１構成という）。或いは、各光源が白色光を出射することしてもよい（以下、この項において、第２構成という）。

また、この発明の投写型映像表示装置は、赤色光を出射する照明装置と、緑色光を出射する照明装置と、青色光を出射する照明装置とを備え、前記照明装置のうち少なくとも一つが前記第１構成の照明装置であり、各照明装置からの各色光をそれぞれ表示パネルにて光変調し、各色変調光を合成して投写するように構成されたことを特徴とする。

また、この発明の投写型映像表示装置は、赤色光を出射する照明装置と、緑色光を出射する照明装置と、青色光を出射する照明装置とを備え、前記照明装置のうち少なくとも一つが前記第１構成の照明装置であり、各照明装置からの各色光を同一方向に導いて単一の表示パネルにて光変調し、この変調光を投写するように構成されたことを特徴とする。

また、この発明の投写型映像表示装置は、第２構成の照明装置を備え、前記照明装置からの白色光を単一の表示パネルにて光変調し、この変調光を投写するように構成されたことを特徴とする。

また、この発明の投写型映像表示装置は、第２構成の照明装置を備え、前記照明装置からの白色光を赤色光と緑色光と青色光に色分離し、各色光をそれぞれ表示パネルにて光変調し、各色変調光を合成して投写するように構成されたことを特徴とする。

以上説明したように、この発明によれば、固体発光素子から成る複数の光源を有し、前記固体発光素子を順次にパルス発光させるので、複数の固体発光素子を定常発光させるよりもトータル的に光量を増大させ得る。実質的な発光面積を照明対象物に対して小さくでき、照明対象物に導かれる光束の平行度を向上できる。また、各光源として色的或いは偏光的に同質のものを利用できる。

以下、この発明の実施形態の投写型映像表示装置を図１乃至図１１に基づいて説明していく。なお、いずれの実施例においても、複数の光源の光を同一光路に導くこととしている。ただし、光の波長の違いを利用する構成（例えば、ダイクロイックミラー等を利用する構成）や、偏光の違いを利用する構成（例えば、Ｐ偏光の透過とＳ偏光の反射を利用して合成する構成）は用いない。すなわち、各光源として色的或いは偏光的に同質のものを利用できる構成が実現されている。

図１は３板式の投写型映像表示装置の光学系を示した図である。この投写型映像表示装置は３つの照明装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを備える（以下、個々の照明装置を特定しないで示すときには、符号”１”を用いる）。照明装置１Ｒは赤色光を出射し、照明装置１Ｇは緑色光を出射し、照明装置１Ｂは青色光を出射する。各照明装置１から出射された光は、集光レンズ２３，２４によって各色用の液晶表示パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに導かれる（以下、個々の液晶表示パネルを特定しないで示すときには、符号”３”を用いる）。各液晶表示パネル３は、入射側偏光板と、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側偏光板とを備えて成る。液晶表示パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ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４によって合成されてフルカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ５によって拡大投写され、スクリーン上に表示される。

照明装置１は、ＬＥＤチップ１１…がアレイ状に配置され且つ各ＬＥＤチップ１１の光出射側にレンズセル１４…を配置して成る第１光源１２Ａと、ＬＥＤチップ１１…がアレイ状に配置され且つ各ＬＥＤチップ１１の光出射側にレンズセル１４…を配置して成る第２光源１２Ｂとを備える（以下、個々の光源を特定しないで示すときには、符号”１２”を用いる）。各照明装置１の二つの光源１２は、それらの出射主光軸が互いに直交するように配置されている。そして、この光軸交差位置に時分割切替ミラー２１を設けている。時分割切替ミラー２１は、二つの光源１２の各出射主光軸に対して４５°傾いている。

また、各照明装置１は、各ＬＥＤチップ１１から出射されて前記レンズセル１４にて平行化された光を液晶表示パネル３へインテグレートして導くインテグレータレンズ１３を備える。インテグレータレンズ１３の第１フライアイレンズ１３ａは、各光源１２の光出射側にそれぞれ配置される。そして、インテグレータレンズ１３における第２フライアイレンズ１３ｂは、時分割切替ミラー２１の後ろ側（光出射側）に配置される。フライアイレンズ１３ａ・１３ｂにおける個々のレンズ対は、各ＬＥＤチップ１１から出射された光を液晶表示パネル３の全面へ導くようになっている。ＬＥＤチップ１１…は透明樹脂によりモールドされており、この透明樹脂が凸状に形成されたことで前記レンズセル１４…を構成している。ＬＥＤチップ１１及びレンズセル１４は、丸形でもよいが、この実施形態では、方形状に形成されており、更に、液晶表示パネル３のアスペクト比に一致したものとなっている。

また、フライアイレンズ１３ｂの光出射側には、偏光変換装置２２が設けられている。この偏光変換装置２２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。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜と位相差板（１／２λ板）とを備える。ＰＢＳアレイの各偏光分離膜は、インテグレータレンズ１３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にて反射され、その前側（光出射側）に設けてある前記位相差板によってＰ偏光に変換されて出射される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光は、そのまま出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はＰ偏光に変換される。上記の例では、全ての光をＰ偏光に変換する構成に関して説明を行ったが、位相差板位置をＰ偏光出射位置に設けることで、全てＳ偏光に変換する構成とすることもできる。

前記時分割切替ミラー２１としては、例えば、スイッチング回折素子であるＤｉｇｉＬｅｎｓ（登録商標）を用いて構成することができる（特表２００２−５２０６４８号公報（特に、明細書の段落「０００８」「０００９」参照）、及び特表２００２−５２５６４６号公報参照）。なお、スイッチング回折素子が例えばＰ偏光について好適となるものであるならば、図１０に示しているように、時分割切替ミラー２１への入射前の段階で光をＰ偏光に揃えるようにすればよい。この図１０の例では、各光源１２に第２フライアイレンズ１３ｂ及び偏光変換装置２２を設けている。図１１も、時分割切替ミラー２１への入射前の段階で光をＰ偏光に揃えるための構成例を示しているが、これについては後で説明する。

図示しない光源点灯制御部は、各照明装置１において、第１光源１２Ａと第２光源１２Ｂとを交互にパルス発光させる。図２（ａ）は、青色用の照明装置１Ｂにおいて、第１光源１２Ａが消灯し、第２光源１２Ｂが点灯している状態を示している。パルス発光は、ＬＥＤチップ１１に対して短時間での大電流投入を行う方法であり、ＬＥＤチップ１１の定常発光よりも発光量が増大するものとなる。ただし、パルス発光してから次にパルス発光させるまでには、所定のインターバルが必要である。このインターバルを埋めるべく、図２（ｂ）に示しているように、第１光源１２Ａと第２光源１２Ｂとを交互にパルス発光させることとしている。そして、前記時分割切替ミラー２１は、第１光源１２Ａが点灯するときには透過状態となり、第２光源１２Ｂが点灯するときには反射状態となるよう、図示しない駆動部によって通電される。図２（ａ）では青色用の照明装置１Ｂを示したが、他の色用の照明装置においても、二つの光源１２の交互パルス発光が行われる。

以上説明したように、ＬＥＤチップ１１を順次にパルス発光させるので、複数の固体発光素子を定常発光させるよりもトータル的に光量を増大させることができる。また、複数の光源１２を異なる方向に向けると共に時分割切替ミラー２１（光路切替手段）を設けたので、実質的な発光面積は照明対象物に対して小さくなり、照明対象物に導かれる光束の平行度を向上できる。別言すれば、集光レンズ２３，２４間の距離を短くして投写型映像表示装置をコンパクトにできる。また、各光源として色的或いは偏光的に同質のものを利用できる。

なお、上記の例では、各光源１２は複数のＬＥＤから成るが、これに限らず、一つのＬＥＤにて光源１２を構成することも可能である。以下に例示される照明装置１で用いている光源１２においても同様である。

図３（ａ）は各照明装置１が３つの光源１２（各照明装置の３つの光源が出射する光の波長帯は略同じとしている）からなる構成例を示している。すなわち、各照明装置１は、第１光源１２Ａと第２光源１２Ｂと第３光源１２Ｃとを略コ字形状に配置して成ると共に、２枚の時分割切替ミラー２１Ａ・２１Ｂをクロス配置した構成を有している。かかる構成では、第１光源１２Ａと第２光源１２Ｂと第３光源１２Ｃとを順次にパルス発光させる。そして、第１光源１２Ａが点灯するときには、２枚の時分割切替ミラー２１Ａ・２１Ｂ共に透過状態となり、第２光源１２Ｂが点灯するときには、時分割切替ミラー２１Ａは反射状態で時分割切替ミラー２１Ｂは透過状態となり、第３光源１２Ｃが点灯するときには、時分割切替ミラー２１Ａは透過状態で時分割切替ミラー２１Ｂは反射状態となる。

図３（ｂ）は、２枚の時分割切替ミラー２１Ａ・２１Ｂのクロス配置例を示している。クロス配置された各時分割切替ミラー２１Ａ・２１Ｂは、それぞれ２枚のミラーから成る（合計４枚）。これら４枚の時分割切替ミラーが各々の角辺を近接させてクロス配置された構造を有する。勿論、このような構造に限定するものではない。すなわち、２枚の時分割切替ミラー２１Ａ・２１Ｂのうちの一方を１枚構成とし、他方を２枚構成としてクロス配置を実現してもよい。

図４は単板式の投写型映像表示装置を示している。照明装置１Ｗは、第１光源１２Ａと第２光源１２Ｂと第３光源１２Ｃとを略コ字形状に配置して成ると共に、２枚の時分割切替ミラー２１Ａ・２１Ｂをクロス配置した構成を有している。３つの光源１２は、いずれも白色光を出射する。各光源１２の全てのＬＥＤチップが白色光を出射することとしてもよいし、或いは、赤色光を出射するＬＥＤチップ１１と、緑色光を出射するＬＥＤチップ１１と、青色光を出射するＬＥＤチップ１１とを混在させて白色光を出射するようにしてもよい。第１光源１２Ａと第２光源１２Ｂと第３光源１２Ｃとは順次にパルス発光される。そして、第１光源１２Ａが点灯するときには、２枚の時分割切替ミラー２１Ａ・２１Ｂ共に透過状態となり、第２光源１２Ｂが点灯するときには、時分割切替ミラー２１Ａは反射状態で時分割切替ミラー２１Ｂは透過状態となり、第３光源１２Ｃが点灯するときには、時分割切替ミラー２１Ａは透過状態で時分割切替ミラー２１Ｂは反射状態となる。照明装置１Ｗから出射された白色光は、ＲＧＢカラーフィルタを備える透過型の液晶表示パネル３Ｘに入射し、光変調される。

なお、照明装置１Ｒと照明装置１Ｇと照明装置１Ｂとを備え、各照明装置１からの各色光をダイクロイックミラー等で単一の方向に導き、単一の表示パネルにて光変調を行うようにしてもよい。この場合、照明装置１Ｒと照明装置１Ｇと照明装置１Ｂとを順次に点灯させて、前記単一の表示パネルに赤色用映像と緑色用映像と青色用映像とを順次に表示させることとしてもよい。

図５は反射型の表示素子を３枚用いた投写型映像表示装置を示している。この構成の投写型映像表示装置も照明装置１Ｗを備える。照明装置１Ｗ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）が再び色分解プリズム３１に入射し、フルカラー映像光となって色分解プリズム３１から出射される。色分解プリズム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。

図６は、照明装置１の他の構成例を示している（ここでは、青色光を出射する照明装置１Ｂを例示している）。この構成例では、時分割切替ミラー２１に代えて、往復駆動ミラー４１を設けている。往復駆動ミラー４１は、平面内に反射領域と透過領域とが交互にストライプ状に形成されてなり、図の矢印方向に往復スライドするように設けられている。前記反射領域と透過領域は、例えば、光源１２を構成しているＬＥＤチップ１１の列数に対応して形成される。各光源１２におけるパルス点灯は、各光源１２の全てのＬＥＤチップ１１について行われるのではなく、列単位で行うこととしている。この実施例では、１列おきにパルス点灯する。二つの光源１２におけるパルス発光する列は相互に補間関係を成すように設定されており、例えば、光源１２Ａの図中最も上のＬＥＤチップ１１が消灯している状態では、その補間関係にある光源１２Ｂの図中最も左側のＬＥＤチップ１１が点灯する。そして、この状態では、光源１２Ａの図中最も上のＬＥＤチップ１１の光軸上（光源１２Ｂの図中最も左側のＬＥＤチップ１１の光軸上でもある）には、往復駆動ミラー４１の反射領域が位置し、光源１２Ｂの図中最も左側のＬＥＤチップ１１の出射光がフライアイレンズ１３ｂへと導かれる。すなわち、光源１２Ａにおいては、ＬＥＤチップ１１の光軸上に往復駆動ミラー４１の透過領域が位置したときに、当該ＬＥＤチップ１１がパルス点灯し、他のＬＥＤチップ１１は消灯状態となる。一方、光源１２Ｂにおいては、ＬＥＤチップ１１の光軸上に往復駆動ミラー４１の反射領域が位置したときに、当該ＬＥＤチップ１１がパルス点灯し、他のＬＥＤチップ１１は消灯状態となる。

なお、図６の構成では往復駆動ミラー４１を矢印方向に駆動したが、これに限るものではない。例えば、図６の紙面垂直方向に往復駆動ミラー４１を駆動してもよい。この場合、各光源１２におけるパルス点灯は行単位で行えばよい。また、往復駆動ミラー４１の反射領域と透過領域も前記行に対応して形成すればよい。

また、前述した時分割反射ミラーを用いる構成において（図１等参照）、当該時分割反射ミラーが反射領域と透過領域とをストライプ状に切り替えることとし、各光源１２におけるパルス点灯を行単位や列単位で行うことも可能である。

図７は、照明装置１の他の構成例を示している（ここでは、青色光を出射する照明装置１Ｂを例示している）。この構成例では、時分割切替ミラー２１に代えて、回転分割ミラー４２を設けている。回転分割ミラー４２は、光源１２Ａと光源１２Ｂの出射光の交差位置に円板面を位置させており、前記交差位置から外れた位置に回転中心が設けられている。前記円板面は、同図（ｂ）に示すように、反射領域（図において斜線を付している）と透過領域が交互に合計で４箇所形成されて成る。回転分割ミラー４２の回転は、光源１２のパルス発光に同期するようにしている。具体的には、光源１２Ａがパルス発光するときには、前記交差位置に透過領域が位置し、光源１２Ｂがパルス発光するときには、前記交差位置に反射領域が位置するように同期回転制御を行う。

図８は照明装置１の他の構成例を示している（ここでは、青色光を出射する照明装置１Ｂを例示している）。この構成例では、時分割切替ミラー２１に代えて、スイッチング回折素子（例えば、前述のＤｉｇｉＬｅｎｓ（登録商標）から成る）４３を設けている。スイッチング回折素子４３は、光源１２におけるパルス発光に同期した通電制御によって回折による光進行方向を変更する。すなわち、光源１２ＢのＬＥＤチップ１１がパルス発光するときには、図８（ａ）に示しているように、スイッチング回折素子４３は光を回折して第２フライアイレンズ１３ｂに導き、光源１２ＡのＬＥＤチップ１１がパルス発光するときには、図８（ｂ）に示しているように、スイッチング回折素子４３は光を直進させて第２フライアイレンズ１３ｂに導く。

図８に示した構成では、二つの光源１２Ａと光源１２Ｂとを設けたが、３つの光源を設け、これら３つの光源の出射光の交差位置に前記スイッチング回折素子４３をクロス配置した構成を採用してもよい。なお、スイッチング回折素子４３が例えばＰ偏光について好適となるものであるならば、スイッチング回折素子４３への入射前の段階で光をＰ偏光に揃えるようにすればよい（図１０参照）。

図９（ａ）は照明装置１の他の構成例を示している（ここでは、白色光を出射する照明装置１Ｗを例示している）。この構成例では、照明装置１は二つの光源１２Ａと１２Ｂを備えおり、両光源はその出射光軸が４５°の角度を成して交差するように配置されている。各光源１２は、白色ＬＥＤチップが一つ又は複数個設けられて成る。この実施形態では、前記ＬＥＤチップはフォトニック結晶構造を有しており、光出射方向が発光面に対して略垂直で指向性が高いものとなっている。そして、複数のフォトニック結晶型のＬＥＤチップで光源１２を構成する場合、ＬＥＤチップの間隔は極力狭められたものとなる。なお、フォトニック結晶とは、誘電率が周期的に変調を起こした人工結晶である。

二つの光源１２の光軸交差位置にマイクロミラーデバイス４５を設けている。このマイクロミラーデバイス４５は、光源１２Ｂの光軸に対して４５°の角度を成し且つ光源１２Ａの光軸に対して９０°の角度を成すように配置されている。前記マイクロミラーデバイス４５はマイクロミラーを多数有して成り、通電ＯＦＦ時には、図９（ｂ）に示すように、各マイクロミラーは光源１２Ｂの光軸（図では実線で示している）に対して４５°傾いて位置する（図の太実線参照）。一方、通電ＯＮ時には、各マイクロミラーは、図９（ｂ）において反時計回りに２２．５°傾く（図の太点線参照）。そして、マイクロミラーデバイス４５の通電ＯＦＦは光源１２Ｂがパルス発光するときに行われ、通電ＯＮは光源１２Ａがパルス発光するときに行われる。これにより、二つの光源１２の出射光は共に特定の光路（同一の光路）に導かれることになる。なお、光源１２Ａによる輝度（前記マイクロミラーデバイス４５にて反射され後の光束の輝度）と光源１２Ｂによる輝度（前記マイクロミラーデバイス４５にて反射され後の光束の輝度）とが同じになるようにしておくのがよい。

前記特定の光路上にはガラス柱から成るロッドインテグレータ５１（内面が鏡面である中空部材でもよい）が設けられている。このロッドインテグレータ５１内を光が反射しながら通ることで、光束の平行度が向上すると共に、明るさが均一な面光源が得られる。

なお、上記図９の構成では、光源１２Ａと光源１２Ｂとが４５°の角度を成して配置したが、これに限るものではない。上記角度を小さくすれば（光源１２Ａと光源１２Ｂとを平行配置に近づければ）、マイクロミラーデバイス４５における各マイクロミラーのＯＮ／ＯＦＦ時の振れ角（回転角度）を小さくできる。

上記図９の照明装置１Ｗは、図４や図５に示した投写型映像表示装置に利用できる。勿論、図９に示す構成においても、赤色光を出射する照明装置１Ｒ、緑色光を出射する照明装置１Ｇ、青色光を出射する照明装置１Ｂを構成することができる。そして、これら３つの照明装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを備えた投写型映像表示装置を構成することもできる（図１等参照）。

なお、ディジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）は、映像表示のために各マイクロミラーを個別に駆動するが、前記マイクロミラーデバイス４５においては、全てのマイクロミラーを全体的に駆動する構成でよい。また、前記マイクロミラーデバイス４５は圧電素子等で各マイクロミラーを駆動する構成を有するものでもよい。

図９に示したロッドインテグレータ５１の光出射側に、一対のフライアイレンズからなるインテグレータレンズを設けてもよい。このようにインテグレータレンズを設ける場合には、偏光変換装置２２を設けるのがよい。また、前記ロッドインテグレータ５１の光出射側に直に偏光変換装置を設けてもよい。この場合の偏光変換装置は、二つの偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、そのうちの一つの偏光ビームスプリッタの光出射側に配置された位相差板（１／２λ板）とから成るものでよい（後述する図１１の偏光変換装置２２Ａ参照）。一つの偏光ビームスプリッタにおける光入射面の大きさはロッドインテグレータ５１の光出射面の大きさに一致する。また、上記偏光変換装置の全体の光出射面のアスペクト比は映像表示パネルのアスペクト比に一致させておくのがよい。図９の構成に関わらず、各ＬＥＤチップ、各光源、各照明装置、ロッドインテグレータ、インテグレータレンズのアスペクト比を映像表示パネルのアスペクト比に一致させておくのがよい。また、固体発光素子はＬＥＤに限るものではない。

図１０に示す照明装置１Ｂは、先にも述べたが、各光源１２において偏光方向を揃えた構成を有する。

図１１に示す照明装置１Ｂも、各光源１２において、偏光方向を揃えた構成を有する。この構成例では、照明装置１は二つの光源１２Ａと１２Ｂを備える。光源１２におけるＬＥＤチップはフォトニック結晶構造を有しており、光出射方向が発光面に対して略垂直で指向性が高いものとなっている。各光源１２の光出射側には偏光変換装置２２Ａが設けられている。偏光変換装置２２Ａは、二つの偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）と、そのうちの一つの偏光ビームスプリッタの光出射側に配置された位相差板（１／２λ板）とから成る。一つの偏光ビームスプリッタにおける光入射面の大きさは光源１２の光出射面の大きさに一致する。

この発明の実施形態の投写型映像表示装置を示した説明図である。 同図（ａ）は図１の投写型映像表示装置に用いた照明装置を示した説明図であり、同図（ｂ）はパルス発光の制御を示した説明図である。 同図（ａ）はこの発明の実施形態の他の投写型映像表示装置を示した説明図であり、同図（ｂ）は二つの時分割反射ミラーのクロス配置例を示した説明図である。 この発明の実施形態の他の投写型映像表示装置を示した説明図である。 この発明の実施形態の他の投写型映像表示装置を示した説明図である。 照明装置の他の例を示した説明図である。 同図（ａ）は照明装置の他の例を示した説明図であり、同図（ｂ）は回転分割ミラーを示した説明図である。 照明装置の他の例を示した説明図であり、同図（ａ）は光源１２Ｂのパルス点灯時を示し、同図（ｂ）は光源１２Ａのパルス点灯時を示している。 同図（ａ）は照明装置の他の例を示した説明図であり、同図（ｂ）はミラーデバイスを示した説明図である。 照明装置の他の例を示した説明図である。 照明装置の他の例を示した説明図である。

符号の説明

１ 照明装置
１１ ＬＥＤチップ
１２ 光源
１３ フライアイレンズ対
１４ レンズセル
３ 液晶表示パネル
２１，２１Ａ，２１Ｂ 時分割反射ミラー
２２，２２Ａ 偏光変換装置
４１ 往復駆動ミラー
４２ 回転分割ミラー
４３ スイッチング回折素子
４５ マイクロミラーデバイス
５１ ロッドインテグレータ

Claims (20)

1. 固体発光素子から成り互いに異なる方向に向いて配置された複数の光源と、前記固体発光素子を順次にパルス発光させる点灯制御手段と、一つの光源におけるパルス点灯中の出射光を特定光路に導く状態と、他の光源におけるパルス点灯中の出射光を前記特定光路に導く状態とを切り替える光路切替手段と、を備えたことを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、前記光路切替手段は透過と反射を切り替える透過／反射切替手段から成ることを特徴とする照明装置。
3. 請求項２に記載の照明装置において、前記透過／反射切替手段は、前記パルス発光に同期した通電制御によって透過と反射を切り替えるスイッチング回折素子から成ることを特徴とする照明装置。
4. 請求項３に記載の照明装置において、３つの光源を有し、前記３つの光源の出射光の交差位置に前記スイッチング回折素子をクロス配置して成ることを特徴とする照明装置。
5. 請求項２に記載の照明装置において、前記透過／反射切替手段は、平面内に透過領域と反射領域とを交互に有し、前記パルス発光に同期した往復動作によって、透過領域と反射領域の位置を切り替えるように構成されたことを特徴とする照明装置。
6. 請求項２に記載の照明装置において、前記透過／反射切替手段は、円板内に透過領域と反射領域とを交互に有し、前記パルス発光に同期した回転によって、透過領域と反射領域の位置を切り替えるように構成されたことを特徴とする照明装置。
7. 請求項１に記載の照明装置において、前記光路切替手段は透過による光路の方向を切り替える透過光路切替手段から成ることを特徴とする照明装置。
8. 請求項７に記載の照明装置において、前記透過光路切替手段は、前記パルス発光に同期した通電制御によって回折による光進行方向を変更するスイッチング回折素子から成ることを特徴とする照明装置。
9. 請求項８に記載の照明装置において、３つの光源を有し、前記３つの光源の出射光の交差位置に前記スイッチング回折素子をクロス配置して成ることを特徴とする照明装置。
10. 請求項１に記載の照明装置において、前記光路切替手段は反射による光進行方向を変更する反射光路切替手段から成ることを特徴とする照明装置。
11. 請求項１０に記載の照明装置において、前記反射光路切替手段は、前記パルス発光に同期した通電制御によってミラーの向きを変更するミラーデバイスから成ることを特徴とする照明装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の照明装置において、各光源の光出射側に設けられた第１フライアイレンズと、前記特定光路上に設けられ、各第１フライアイレンズと対を成して光を照明対象物へインテグレートして導く第２フライアイレンズと、を備えたことを特徴とする照明装置。
13. 請求項１２に記載の照明装置において、前記第２フライアイレンズの光出射側に偏光変換装置を備えたことを特徴とする照明装置。
14. 請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の照明装置において、前記特定光路上に筒状又は棒状の光インテグレータを備えたことを特徴とする照明装置。
15. 請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の照明装置において、各光源が同一の一色の光を出射することを特徴とする照明装置。
16. 請求項１乃至請求項１４のいずれかに記載の照明装置において、各光源が白色光を出射することを特徴とする照明装置。
17. 赤色光を出射する照明装置と、緑色光を出射する照明装置と、青色光を出射する照明装置とを備え、前記照明装置のうち少なくとも一つが請求項１５に記載の照明装置であり、各照明装置からの各色光をそれぞれ表示パネルにて光変調し、各色変調光を合成して投写するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
18. 赤色光を出射する照明装置と、緑色光を出射する照明装置と、青色光を出射する照明装置とを備え、前記照明装置のうち少なくとも一つが請求項１５に記載の照明装置であり、各照明装置からの各色光を同一方向に導いて単一の表示パネルにて光変調し、この変調光を投写するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
19. 請求項１６に記載の照明装置を備え、前記照明装置からの白色光を単一の表示パネルにて光変調し、この変調光を投写するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
20. 請求項１６に記載の照明装置を備え、前記照明装置からの白色光を赤色光と緑色光と青色光に色分離し、各色光をそれぞれ表示パネルにて光変調し、各色変調光を合成して投写するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。

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