JP2007334066A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の大型化を伴うことなく、光利用効率が高い投写型映像表示装置を実現する。
【解決手段】光源１からの光はテーパ型ロッドインテグレータ２（２ａ、２ｂ、２ｃ）で均一化され、偏光変換部材３、４で直線偏光に変換されるが、偏光変換部材３、４で均一な分布が乱れてしまう。そこで、ダイクロイックプリズム７の後段にロッドインテグレータ９を設けることで、液晶パネル８には均一な分布光が与えられる。ロッドインテグレータ２ａ、２ｂは、ロッドインテグレータ９を挟んで配置され、かつこれらは平行に配置される。
【選択図】図１

Description

この発明は、光利用効率が高い投写型映像表示装置に関する。

近年、ＬＥＤなどの固体光源素子を光源に用いた投写型映像表示装置（プロジェクタ、リアプロジェクションテレビなど）の開発が盛んに行われている。このように光源にＬＥＤを用いると、色再現範囲の拡大や長寿命化が実現できるといったメリットがある。

また、このような投写型映像表示装置においては、光源と液晶パネルとの間にロッドインテグレータを配置したものがある（特許文献１）。このロッドインテグレータは、例えば角柱形状のガラスで構成されており、ロッドインテグレータ内での内部反射を利用して光源から出射された光の照度を液晶パネル面上で均一化するものである。
より均一性の高い照度分布を得るためにはロッドインテグレータを長くする必要があるが、ロッドインテグレータを長くすると投写型映像表示装置が大きくなってしまうという問題がある。そこで、特許文献２（の図１）では、ロッドインテグレータを折り曲げた構成を採用することで小型化を図った投写型映像表示装置が開示されている。
特開２００２−２６８００８号公報 特開２００５−１７３３８号公報

特許文献２のごとく、ロッドインテグレータを折り曲げた構成を採用することで投写型映像表示装置の小型化が図れるが、折り曲げることによりロッドインテグレータが有する均一化の機能が低下してしまい、液晶パネルに均一化された光が導光されない恐れがある。

上記の問題に鑑み、本発明は、液晶パネル等の光変調手段を用いる投写型映像表示装置において、表示装置を大型化することなく、光変調手段に均一化された光を導光することを目的とするものである。

(第１態様の投写型映像表示装置)
本願発明のある態様の投写型映像表示装置は、出射光の色が互いに異なる第１、第２、及び第３の光源と、互いに異なる３つの入射面を備え、これらの入射面からそれぞれ入射される光を合成した合成光を１つの出射面から出射する光合成手段と、前記光合成手段によって得られる合成光を映像信号に応じて変調する光変調手段と、前記光変調手段により変調された光を投写する光投写手段と、前記第１、第２、及び第３の光源からの光を前記光合成手段に向けてそれぞれ導く第１、第２及び第３インテグレート手段とを備えた投写型映像表示装置において、前記光合成手段によって得られる合成光を前記光変調手段へ導く第４インテグレート手段を更に備え、前記光投写手段は前記第１の光源及び前記第２の光源と共に、前記光合成手段を挟んで前記第３の光源に対して対向する位置に配置し、前記第１、第２、及び第４インテグレート手段が並設したことを特徴とする。

（以後、これを「第１態様の投写型映像表示装置」と呼ぶ）。

上記の各インテグレート手段とは、光の照度分布をより均一化しながら光を導くための導光部材であり例えばロッドインテグレータ、フライアイレンズなどである。上記構成によれば、各色光は２つのインテグレート手段を介して光変調手段に導かれる（例えば、第１の光源からの光は第１及び第４インテグレート手段を通り、第２の光源からの光は第２及び第４インテグレート手段を通り、第３の光源からの光は第２及び第４インテグレート手段を通る）ので、より均一な光が光変調手段に与えられることになる。

なお、本発明における用語「並設」とは、インテグレート手段の長手方向が揃うように並んで配置される状態を意味するものである。各インテグレータは、平行に、或いはＶ字状に並設される。、斯かる第１態様の投写型映像表示装置においては、前記第１、第２、及び第４インテグレート手段が並設されるよう配置されることで、投写型映像表示装置の省スペース化が図れ、この装置を収納する筐体の小型化が期待できる。

また、このような構成を採用した投写型映像表示装置にあっては、その筐体内において熱が発生する光源部を投写レンズ側に配置できる。したがって、例えば手持ち式の小型プロジェクタの場合、ユーザが実際に手で触れる部分と反対側に熱源を配置できる、というユーザメリットがある。

また、上記第１態様の投写型映像表示装置にあっては、前記第１及び第２の光源をそれぞれ冷却する第１及び第２冷却手段を備え、前記第１及び第２冷却手段を、前記光投写手段を挟むように配置しても良い。

上記第１態様の投写型映像表示装置にあっては、その筐体内において、前記第１及び第２の光源の光を投射する側の面とは反対の背面に冷却手段（例えばヒートシンクやファン）を設けることができるので、筐体に近接してこれらの冷却手段を配置することが可能となるため、冷却手段の後方に排熱口を設ければ、効率のよい冷却ができる。

(第２態様の投写型映像表示装置)
本願発明の他の投写型映像表示装置は、出射光の色が互いに異なる第１、第２、及び第３の光源と、互いに異なる３つの入射面を備え、これらの入射面からそれぞれ入射される光を合成した合成光を１つの出射面から出射する光合成手段と、前記光合成手段によって得られる合成光を映像信号に応じて変調する光変調手段と、前記光変調手段により変調された光を投写する光投写手段と、前記第１、第２、及び第３の光源からの光を前記光合成手段に向けてそれぞれ導く第１、第２及び第３インテグレート手段とを備えている投写型映像表示装置において、前記第１、第２及び第３インテグレート手段が並設したことを特徴とする。

（以後、これを「第２態様の投写型映像表示装置」と呼ぶ）。
このような構成にすることにより、例えば第１、第２及び第３の光源の背面側に設けられる各冷却手段を一体的に形成することが可能である。

なお、この第２態様の投写型映像表示装置においては、前記第１、第２及び第３の光源が、前記光合成手段を挟んで前記光投写手段に対向する位置に配置してなるものであっても良い。この場合、この第２態様の投写型映像表示装置においては、前記光合成手段によって得られる合成光を前記光変調手段へ導く第４インテグレート手段を更に備え、前記第４インテグレート手段が、前記第１、第２、及び第３インテグレート手段に並設することができるので、投写型映像表示装置の省スペース化が図れ、この装置を収納する筐体の小型化が期待できる。

また、上記第１、第２態様の投写型映像表示装置においては、前記第１、第２及び第３インテグレート手段の出射側にそれぞれ配置され、前記各インテグレート手段からの出射光を直線偏光に変換する第１、第２及び第３の偏光変換手段を備えていても良い。

光変調手段として液晶パネルを用いる場合、液晶パネルの入射側には一方向の直線偏光のみを透過する入射側偏光板を設ける必要がある。しかし、この入射側偏光板は、一方向の偏光を透過させ、これに直交する偏光は吸収するので、入射側偏光板に自然光（ランダム偏光）を入射させるとおよそ半分の光が損失してしまうので、光利用効率が悪い。そこで、入射側偏光板の前に、ＰＢＳ（Polarized Beam Spritter：偏光ビームスプリッタ）アレイなどを用いた偏光変換手段（例えば、特開平１１−７２７０７号公報参照）を配置することで光利用効率を改善させることが考えられる。

しかし、このような偏光変換手段をインテグレート手段の光出射側に配置すると、インテグレート手段で均一化された光の分布が偏光変換手段によって乱されてしまい、液晶パネルへの入射光の分布が一様にならないという問題が発生する。そこで、本発明のように偏光変換手段の後段にインテグレート手段（第４インテグレート手段）を配置することで、液晶パネルへの入射光の分布を一様にすることができる。

更に、前記偏光変換手段は、偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタの出射側に設けられた波長板とからなり、前記偏光ビームスプリッタの出射面と対向する位置に配置された板状の透明部材を更に備え、前記波長板が、前記板状の透明部材に接着されたことを特徴とするものでも良い。この場合、波長板の貼り付けを偏光分離手段に対して行うのではなくて、上記板状透明部材にすることにより、光損失を減らすことが可能である。

本願発明によれば、光利用効率が高く、かつ装置の大型化を伴うことのない、投写型映像表示装置を実現することができる。

以下、本願発明の投写型映像表示装置の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
図１、図２は、本願発明の投写型映像表示装置１０Ａの構成を示した図である。図１は上面図であり、図２は斜視図である。投写型映像表示装置１０Ａは、光源１Ｒ、１Ｂ、１Ｇ、テーパ型ロッドインテグレータ２ａ、２ｂ、２ｃ、偏光変換部材３Ｒ、３Ｂ、偏光変換部材４、ダイクロイックプリズム７、狭帯域位相差板１１、ロッドインテグレータ９、入射側偏光板４０、出射側偏光板４１、液晶パネル８、及び投写レンズ１２を備える。

光源部１Ｒ、１Ｇ、１Ｂは、それぞれ赤色光を出射する赤色ＬＥＤ素子、緑色光を出射する緑色ＬＥＤ素子、青色光を出射する青色のＬＥＤ素子を備える。また、光源１の背面には光源を冷却する冷却部材１４ｒ、ｇ、ｂ（例えば、熱伝導率の高い銅でできている）がそれぞれ配置される。

第１、第２、第３インテグレート手段としてのテーパ型ロッドインテグレータ２ａ、２ｂ、２ｃは、光源部１Ｒ、１Ｂ、１Ｒからの光をそれぞれ光合成手段としてのダイクロイックプリズム７へ導く。これらのテーパ型ロッドインテグレータ２は、出射面が入射面よりも大きい形状である。テーパ型ロッドインテグレータ２には、ガラス、或いはアクリル等の樹脂からなる中実状のもの、或いは４つの側面にミラーを貼り合わせた中空状がある。テーパ型ロッドインテグレータ２に入射した光は、側面で反射を繰り返しながら低分散角化（平行光束化）される。また、このテーパ型ロッドインテグレータ２は、光分布を均一化させる作用も有している。

第１、第２偏光変換手段としての偏光変換部材３Ｒ、３Ｂは、テーパ型ロッドインテグレータテーパ型ロッドインテグレータ２ａ、２ｂの光出射面と対面するようにそれぞれ配置され、各テーパ型ロッドインテグレータ２から出射するランダム偏光（自然光）である入射光を直線偏光（Ｓ偏光）に変換する。同時に、入射した光の進行方向を９０度変えてダイクロイックプリズム７の入射面の方向へ出射する。

赤色光用の偏光変換部材３Ｒは、偏光ビームスプリッタ３ａ、反射ミラー部材３ｂ（例えば、三角プリズムの側面にアルミや銀などを蒸着したミラー面を備える）、ガラス板３ｃ、λ／２板３ｄからなる。テーパ型ロッドインテグレータ２ａからの赤色光（ランダム偏光）を受けた偏光ビームスプリッタ３ａは、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光をダイクロイックプリズム７へ９０度光路を曲げて反射する。透過したＰ偏光は、反射ミラー部材３ｂでダイクロイックプリズム７へ９０度光路を曲げて反射する。反射ミラー部材３ｂで反射した光は、ガラス板３ｃを透過し、λ／２板３ｄで偏光面が９０度回転しＳ偏光に変換される。その結果、赤色光用の偏光変換部材３Ｒからは全ての光がＳ偏光としてダイクロイックプリズム７へ出射される。この場合において、Ｐ偏光ではなくＳ偏光に変換するのは、Ｓ偏光の方がダイクロイックプリズム７での反射率が高いからである。なお、偏光ビームスプリッタ３ａを透過したＰ偏光を９０度曲げる手段としては、上記の反射ミラー部材３ｂに代えて、偏光ビームスプリッタを用いても良い。

このように偏光変換部材３Ｒは、光の偏光方向を色合成手段（ダイクロイックプリズム７）において反射率が高くなる直線偏光に変換すると共に、光の進行方向を変える。

また、偏光変換部材３Ｒでは、λ／２板３ｄを反射ミラー部材３ｂの光出射面ではなく、反射ミラー部材３ｂの後段に設けた薄いガラス板４の光出射面側に接着している。直接反射ミラー部材３ｂの光出射面にλ／２板を接着する場合、接着剤を塗布した部分において、光に局所的な乱れが生じる。このため、貼り付ける光学部品の面積を大きくすることで有効エリアを確保する（のりしろ部分を光通過領域の外側に設けるようにする）必要がある。例えば、本実施形態で言えば、反射ミラー部材３ｂの出射側の面積を大きくする必要がある。或いは、光学部品の面積を大きくすることに代えて、のりしろ部分の局所的な光の乱れを許容した光学系の設計を行う必要がある。このため、本実施形態では、反射ミラー部材３ｂの光出射面よりも表面積が若干大きな薄いガラス板３ｃを、反射ミラー部材３ｂの光出射面に対向するように配置し、このガラス板３ｃにλ／２板３ｄを接着する。これにより、大きな光学部品（反射ミラー部材３ｂ）を大きくする必要もなく、またのりしろ部分の光の乱れを考慮した光学系の設計も必要ない。このようなガラス板３ｃを用いることにより、前述した課題を解決することが可能となり、光利用効率の低下を抑えた、高効率な偏光変換が可能となる。

青色光用の偏光変換部材３Ｂは、偏光ビームスプリッタ３ｅ、反射ミラー部材３ｆ、ガラス板３ｇ、λ／２板３ｈからなる。これらの構成や機能は、偏光変換部材３Ｒと同様であるので、詳細な説明は省略する。

第３偏光変換手段としての偏光変換部材４は、テーパ型ロッドインテグレータ２ｃの光出射面と対面するように配置され、テーパ型ロッドインテグレータ２ｃの光出射面から出射する自然光である緑色光をＰ偏光に変換して出射する。偏光変換部材４は、反射ミラー部材４ａ、偏光ビームスプリッタ４ｂ、偏光ビームスプリッタ４ｃ、反射ミラー部材４ｄ、４ｅ、λ／２板４ｆからなる。テーパ型ロッドインテグレータ２ｃからの緑色光（ランダム偏光）を受けた偏光ビームスプリッタ４ｂ、及び４ｃは、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射ミラー部材４ａ、或いは反射ミラー部材４ｄの方向へ反射する。透過したＰ偏光は、ダイクロイックプリズム７の方向へ向かう。反射ミラー部材４ａ、４ｄで反射したＳ偏光は、それぞれλ／２板４ｅ、４ｆで偏光面が９０度回転しＰ偏光に変換される。その結果、偏光変換部材４からは全ての光がＰ偏光としてダイクロイックプリズム７へ出射する。（Ｓ偏光ではなく）Ｐ偏光に変換するのは、ダイクロイックプリズム７での透過率がＰ偏光の方が高いからである。

なお、図示していないが、偏光変換部材４においても偏光ビームスプリッタ４ｂ、４ｃ等の後段にガラス板を設け、ガラス板の出射側にλ／２板４ｅ、４ｆを貼るようにしても良い。

色合成手段としてのダイクロイックプリズム７は、互いに異なる３つの入射面を備え、これらの入射面からそれぞれ入射される光を合成した合成光を１つの出射面から出射する。即ち、偏光変換部材３偏光変換部材３Ｒから出射した赤色光、及び偏光変換部材３偏光変換部材３Ｂから出射した青色光を反射させて投写レンズ１２の方向へ導く。また、偏光変換部材４から出射した緑色光は透過させる。

狭帯域位相差板１１は、緑色光のみに対して２分の１波長板として機能し、Ｐ偏光をＳ偏光に変換する。赤色光、青色光に対しては、波長板として機能せず、これらの偏光方向はＳ偏光のままである。これにより、全ての色光の偏光方向をＳ偏光に揃える。なお、このような狭帯域位相差板１１は、例えばカラーリンク（Color Link）社から「カラーセレクト（Color Select）」（商品名）として販売されている。

なお、上記の狭帯域位相差板１１に代えて、赤色光、青色光に対してλ／２板として機能し、緑色光に対しては波長板として機能しないものを用いても良い。そして、全ての色光の偏光方向をＰ偏光に揃えるようにしても良い。このように偏光方向をＳ偏光に揃えるか、Ｐ偏光に揃えるかは、又は、それらに対して４５度傾けた状態にするかなどは、例えば後段の液晶パネル８の特性、或いはスクリーンの偏光依存特性に応じて決定される。

第４インテグレート手段としてのロッドインテグレータ９は、ダイクロイックプリズム７によって得られる合成光を液晶パネル８へ導く。このロッドインテグレータ９は、ガラス、或いはアクリル等の樹脂からなる中実状、或いはミラーを貼り合わせた中空状であり、出射面の大きさと入射面とが等しい（或いはほぼ等しい）。ロッドインテグレータ９に入射した光束は、側面で反射を繰り返しながら均一な照度分布となり、出射面から出射される。

このロッドインテグレータ９を設ける意義は以下のとおりである。テーパ型ロッドインテグレータ２は、光源光の分布を均一化するが、偏光変換部材３（あるいは偏光変換部材４）を通過することにより、均一化された分布が乱されてしまう。そこで、ロッドインテグレータ９により、この光の分布を再度均一化させる。

また、テーパ型ロッドインテグレータ２ａ、２ｂは、ロッドインテグレータ９を挟んで配置される。また、テーパ型ロッドインテグレータ２ａ、２ｂ、及びロッドインテグレータ９は並設されている（並ぶように配置される）。このように配置することにより、投写型映像表示装置の省スペース化が図れ、この装置を収納する筐体の小型化が期待できる。
なお、図１或いは図２の投写型映像表示装置１０Ａにおいては、各ロッドインテグレータが平行に並設されているが、これらの配置は平行から若干ずれていても良く、Ｖ字状に並設しても良い。例えば、光軸同士のなす角が３０度などであっても良い。

入射側偏光板４０、出射側変更板４１は、液晶パネル８でのコントラストを最大化する目的で、それぞれ液晶パネル８の入射面側、出射面側に設けられる。液晶パネル８は、図示しない映像信号生成回路からの駆動信号に基づいて入射光に対する変調を行い、映像光を投写レンズ１２へ出射する。投写レンズ１２は、入射した光を図示しないスクリーンへ拡大投写する。

以上が投写型映像表示装置１０Ａの構成である。このように投写型映像表示装置１０Ａは、液晶パネルの前段にＰＢＳアレイを配置する投写型映像表示装置であっても、均一な分布光を、装置を大型化することなく液晶パネルに与えることができる。

また、熱源となる３つの光源部のうち、２つがユーザが実際に手に触れる側と反対側に配置されることから（例えば手持ち式プロジェクタであれば、ユーザは投写レンズと反対側を持つものと考えられるため）、筐体２０においてユーザの手に触れる部分の温度上昇を抑えることが可能となる。

（変形例：投写型映像表示装置１０Ｂ）
ところで、上記投写型映像表示装置１０Ａの使用時においては、光源部１Ｒ、１Ｂ、１Ｇを冷却する必要がある。また、光源から十分な明るさを得るためには、より大きな電力を投入する必要があり、これに応じて発熱量が大きくなる。よって、十分な冷却能力を得るためのヒートシンクを大きくする必要がある。具体的には、ヒートシンクの包絡体積（ヒートシンクの輪郭が占める体積のこと）を大きくする必要がある。しかし、光源部１Ｒ、１Ｂは、ロッドインテグレータ９等と近接しており、これらと機構的に干渉するため、ヒートシンクを大きくすることができない。そこで、図３、或いは図４に示すような投写型映像表示装置１０Ｂを採用することによりこの問題を解決することができる。

この投写型映像表示装置１０Ｂは、偏光変換部材３Ｒとダイクロイックプリズム７の間にロッドインテグレータ６ａを、偏光変換部材３Ｂとダイクロイックプリズム７の間にロッドインテグレータ６ｂを追加した点で、投写型映像表示装置１０Ａと相違する。これにより、冷却部材１４を投写型映像表示装置１０Ａの場合よりも大きくすることが可能となり、十分な冷却性能を得ることができる。

また、かかる構成において、冷却部材１４の背面（光源からの光出射方向と逆側）に、冷却ファン１６（１６ａ、１６ｂ）を配置しても良い。この位置はちょうど投写レンズ１２の側方にあたり、筐体２０に近接した位置である。即ち、投写型映像表示装置１０Ｂにおいては、筐体に近接してこれらの冷却手段を配置することが可能となるため、冷却手段の後方に排熱口を設ければ、効率のよい冷却ができる。

また、投写型映像表示装置１０Ｂにおいても、投写型映像表示装置１０Ａと同様、熱源となる３つの光源部のうち、２つがユーザが実際に手に触れる側と反対側に配置されることから、筐体２０においてユーザの手に触れる部分の温度上昇を抑えることが可能となる。

なお、図５のように、光源部１Ｒと、光源部１Ｂを冷却する冷却部材１４は、一体形成するようにしても良い。また、投写型映像表示装置１０Ｂにおいては、液晶パネル８が光源部１Ｒ、１Ｂと比較的近い位置に配置可能であることから、この冷却部材１４と液晶パネル８を冷却する部材とを共通化しても良い。

（変形例：投写型映像表示装置１０Ｃ）
図６の投写型映像表示装置１０Ｃのように、偏光変換部材３に代えて、三角プリズム３０を用いても良い。自然光を直線偏光に変換する機能を備える偏光変換部材３と異なり、三角プリズムは偏光変換機能を有しない。そこで、例えばテーパ型ロッドインテグレータ２の光出射面側に反射型偏光板を配置する一方、光入射側には、光導入用開口を有するミラー及び１／４波長板を配置することにより、照明光を特定方向の直線偏光光に揃えるようにしても良い（本願出願人が出願した特願２００６−１１０２８３参照）。

また、ダイクロイックプリズム７での合成前に各色用の液晶パネル８（８ｒ、８ｇ、８ｂ）を配置した三板式の投写型映像表示装置でも良い。

（変形例：投写型映像表示装置１０Ｄ）
或いは、図７の投写型映像表示装置１０Ｄのように、三角プリズム３０を用いて、緑色光の光路を９０度変更させてもよい。この構成により、投写型映像表示装置１０Ｄの全長も短くすることができる。

（第２の実施形態）
図８は、投写型映像表示装置１０Ｅの構成を示した図である。この投写型映像表示装置１０Ｅは、光源１Ｒ、１Ｂ、１Ｇからの光をダイクロイックプリズム７に向けてそれぞれ導くテーパ型ロッドインテグレータ２ａ、２ｂ、２ｃを備え、テーパ型ロッドインテグレータ２ａ、２ｂ、２ｃが並設したことを特徴とする。

このような構成によれば、３色の光源部の位置を近接して配置できるという利点がある。これにより、冷却部材を共通化することもできる。

（変形例：投写型映像表示装置１０Ｆ）
図９は、投写型映像表示装置１０Ｆの構成を示した図である。この投写型映像表示装置１０Ｆは、テーパ型ロッドインテグレータ２ａ、２ｂ、２ｃの光出射面側に偏光変換部材４１を備えている点が特徴である。この偏光変換部材４１は、偏光ビームスプリッタ４１ａ〜４１ｆ、１／２波長板４１ｇ〜４１ｉからなり、これらが一体形成されている。

テーパ型ロッドインテグレータ２ａから出射される青色光は、偏光ビームスプリッタ４１ａ、４１ｂ、及び１／２波長板４１ｇにより、Ｓ偏光に変換されて三角プリズム３０ａへ入射し、光路が９０度曲げられてダイクロイックプリズム７へ入射する。テーパ型ロッドインテグレータ２ｃから出射される赤色光は、偏光ビームスプリッタ４１ｅ、４１ｆ、及び１／２波長板４１ｉにより、Ｓ偏光に変換されて三角プリズム３０ｂへ入射し、、光路が９０度曲げられてダイクロイックプリズム７へ入射する。テーパ型ロッドインテグレータ２ｂから出射される緑色光は、偏光ビームスプリッタ４１ｃ、４１ｄ、及び１／２波長板４１ｈにより、Ｐ偏光に変換されてダイクロイックプリズム７へ入射する。

このように各色光用の偏光変換部材を一体的に形成することにより、テーパ型ロッドインテグレータと偏光変換部材との光軸合わせが容易になるという利点がある。

（第３の実施形態）
図１０は、投写型映像表示装置１０Ｇの構成を示した図である。(ａ)は上方から見た図であり、（ｂ）は側方から見た図である。投写型映像表示装置１０ＡないしＦは、第１〜第２色光源からの光出射方向が、ダイクロイックプリズム７の合成光の出射方向と逆方向だったが、この投写型映像表示装置１０Ｇは、第１〜第３色全ての光源からの光出射方向が、ダイクロイックプリズム７の合成光の出射方向と逆方向になっている点で相違する。

光源１Ｂ、光源１Ｒから青色光、赤色光は、それぞれテーパ型ロッドインテグレータ２ａ、２ｂにより低分散角化される。そして、偏光変換部材３Ｂ、３Ｇにより直線偏光に変換されると共に、光路が９０度折り曲げられる。この点は、投写型映像表示装置１０Ａ、１０Ｂと同じである。

一方、光源１Ｇから出射される緑色光は、テーパ型ロッドインテグレータ２ｄにより低分散角化される。このテーパ型ロッドインテグレータ２ｄは、ロッドインテグレータ９、ダイクロイックプリズム７の上方に設けられている。そして、三角プリズム３０及び偏光変換部材５により光路が１８０度折り曲げられて、ダイクロイックプリズム７の合成光出射面と反対側の入射面からダイクロイックプリズム７に入射する。

この偏光変換部材５は、偏光ビームスプリッタ５ａ、反射ミラー部材５ｂ、λ／２板５ｃにより構成される。テーパ型ロッドインテグレータ２ｄからの緑色光（ランダム偏光）を受けた三角プリズム３０は、光路を９０度変更する。光路変更された光は、偏光ビームスプリッタ５ａに入射し、Ｐ偏光は偏光ビームスプリッタ５ａを透過、反射ミラー部材５ｂへ向かう。Ｓ偏光は、偏光ビームスプリッタ５ａで反射し、λ／２板５ｃでＰ偏光に変換される。このように偏光変換部材５は、緑色光の光路を１８０度折り曲げると共に、ランダム偏光をＰ偏光に変換する。

この投写型映像表示装置１０Ｇは、光源１Ｇからダイクロイックプリズム７へ光を導くためのテーパ型ロッドインテグレータ２ｄを、ロッドインテグレータ９の上部に設けている。即ち、投写型映像表示装置１０Ｇは、第４インテグレート手段としてのロッドインテグレータ９が、第１、第２、及び第３インテグレート手段としてのテーパ型ロッドインテグレータ２ａ、２ｂ、２ｄに並設したことを特徴とする。

これにより、投写型映像表示装置１０ＡないしＦと比較して、テーパ型ロッドインテグレータ２ｄの長さの分だけ、投写型映像表示装置１０Ｇの全長を短くすることができる。また、３つの光源部１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを近い位置に配置することができることから、冷却部材を共通化することが可能となる。また、熱源となる３つの光源部が光出射部の反対側に配置され、よって、筐体２０において、ユーザが手に触れる領域が熱くなることを防ぐことが可能となり、ユーザに利便をもたらす。

（変形例：投写型映像表示装置１０Ｈ）
図１１は、投写型映像表示装置１０Ｈの構成を示した図である。投写型映像表示装置１０Ｇでは、三角プリズム３０と、偏光変換部材５を用いて緑色光の光路を１８０度折り曲げているが、これに代えて、投写型映像表示装置１０Ｈのように、三角プリズム３０を２つ用いて緑色光の光路を１８０度折り曲げても良い。

（変形例：投写型映像表示装置１０Ｉ）
図１２は、投写型映像表示装置１０Ｉの構成を示した図である。緑色光源１Ｇを、投射レンズ１２の下方に設けた点で、投写型映像表示装置１０Ｈと異なる。リアプロジェクションテレビにおいては、通常、本体部の下方に配置された光学系から、本体部の上方にある透過型スクリーンへの投写を行う。この点を考慮すると、緑色光源１Ｇ、及びその出射光路は、投写型映像表示装置１０Ｉのように、ダイクロイックプリズム７からの出射光路の下方に設けたほうが好ましい。

（変形例：投写型映像表示装置１０Ｊ）
図１３は、投写型映像表示装置１０Ｊの構成を示した図である。この投写型映像表示装置１０Ｊは、色合成手段としてのダイクロイックプリズム７に代えて、図１４のようなダイクロイックプリズム５０を用いる点が特徴である。このダイクロイックプリズム５０は、通常のダイクロイックプリズム７に加え、上方（青色光入射面、赤色入射面、合成光出射面のいずれとも対向しない面）から入射する緑色光を反射させる反射面５０ｇを設けている。

この構成によれば、色合成手段の光出射面と反対側に緑色光の光路を１８０度折り曲げる手段を設けないので、投写型映像表示装置１０Ｇ、１０Ｈ、１０Ｉよりも更なる小型化が可能である。

（第４の実施形態）
図１５は、投写型映像表示装置１０Ｋの構成を示した図である。(ａ)は上方から見た図であり、（ｂ）は側方から見た図である。この投写型映像表示装置１０Ｋでは、ダイクロイックプリズム７を用いて３色光の合成を行う。

緑色光源１Ｇからの緑色光は、三角プリズム３０で光路を９０度曲げられ、ダイクロイックプリズム７の合成光出射面と対向する面から入射する。

青色光源１Ｂは、緑色光源１Ｇの側方、赤色光源１Ｒの下方に配置され（図(ａ)で、赤色光源１Ｒで隠れた位置にある）、緑色光源１Ｇ、及び赤色光からの出射光と同じ出射方向となっている。この青色光は、ダイクロイックプリズム７の前記緑色光入射面と垂直な面から入射する。

赤色光源１Ｒは、青色光源１Ｂの上方に設けられ、三角プリズム３０ａ、３０ｂで光路を１８０度折り曲げられて、ダイクロイックプリズム７の前記青色光入射面と対向する面から入射する。

このような構成によっても、３色の光源部を近接して配置することができ、これらの光源の冷却部材（１４ｒ、１４ｇ、１４ｂ）を一体化することができる。

（本願発明の実施例及び効果）
図１６から図１８を参照して、本願発明の実施例、及び比較例（従来構成）を説明し、本願発明の効果を説明する。

いま、テーパ型ロッドインテグレータ、及びロッドインテグレータの長さをａ、出射面の一辺の長さをｂ（実際には出射面は長方形だが、ここでは便宜的に正方形と仮定する）、投写レンズ長をｃとし、ａ：ｂ＝５：１、ｃ：ｂ＝３：１と仮定する。このとき、図１６の構成による投写型映像表示装置（本願発明の実施例）においては、光学系の占有面積が６０ｂ^２となる。図１７の構成による投写型映像表示装置（特許文献２に記載の構成）においては、光学系の占有面積が２５２ｂ^２となる。本願では偏光変換部による偏光変換後の各色用のロッドインテグレータを共通化させることで、光学系の占有面積を特許文献２の構成の１／４程度に縮小している。

また、図１８の構成のようにロッドインテグレータを折り曲げず、かつ、偏光変換後の各色用のロッドインテグレータを共通化しない場合（三板式用の光学系の場合）、光学系の占有面積は３８４ｂ^２となる。この構成の光学系と比較し、本願発明による実施例では１／６以下に縮小されている。

なお、これらのロッドインテグレータの大きさは一例としてｂは数センチであり、ａは１０センチ程度である。

今回開示された実施の形態及び実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本願発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

また、上記実施形態では、色合成手段として、主にＰ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射するダイクロイックプリズム７を用いているが、主にＳ偏光を透過し、Ｐ偏光を反射するような光学部材を色合成手段に用いても良い。また、上記実施形態では、色合成手段の出射側と対向する側からＰ偏光を入射し、対向しない側からＳ偏光を入射しているが、この入射偏光方向は、色合成手段の偏光異存特性に応じて適宜変更されるものであって良い。

また、ダイクロイックプリズム７を用いて各色光の合成を行っているので、緑色光を合成光出射面と対向する面から入射させている。しかし、ダイクロイックプリズム７以外の他の色合成手段により色合成を行うのであれば、例えば合成光出射側とは対向しない側から緑色光を入射させても良い。

また、上記の偏光変換部材３においては、λ／２板を反射ミラー部材の光出射側に設けたガラス板に接着しているが、λ／２板を反射ミラー部材の光出射面に接着したものも、本願発明の範囲に含まれる。

また、上記では光変調手段として透過型の液晶パネルを例に説明したが、ＤＬＰ（テキサス・インスツルメンツ社による登録商標）を光変調手段として用いても良い。
また、本願発明の第４インテグレート手段として、上記ではロッドインテグレータを例に説明したが、これに代えて、フライアイレンズを用いても良い。

投写型映像表示装置１０Ａの上面図である。 投写型映像表示装置１０Ａの斜視図である。 投写型映像表示装置１０Ｂの上面図である。 投写型映像表示装置１０Ｂの斜視図である。 投写レンズ１２の周辺部に一体形成された冷却部材１４を示す図である。 投写型映像表示装置１０Ｃの上面図である。 投写型映像表示装置１０Ｄの上面図である。 投写型映像表示装置１０Ｅの上面図である。 投写型映像表示装置１０Ｆの構成を示した図である。 投写型映像表示装置１０Ｇの構成を示す図である。(ａ)は上面図であり、（ｂ）は側面図である。 投写型映像表示装置１０Ｈの構成を示す図である。(ａ)は上面図であり、（ｂ）は側面図である。 投写型映像表示装置１０Ｉの構成を示す図である。(ａ)は上面図であり、（ｂ）は側面図である。 投写型映像表示装置１０Ｊの構成を示す図である。(ａ)は上面図であり、（ｂ）は側面図である。 ダイクロイックプリズム５０の構成を示す図である。 投写型映像表示装置１０Ｋの構成を示す図である。(ａ)は上面図であり、（ｂ）は側面図である。 本願発明の実施例に係る投写型映像表示装置の図である。 従来技術（特許文献２）に係る投写型映像表示装置の図である。 従来技術に係る他の投写型映像表示装置の図である。

符号の説明

１ 光源部
２ テーパ型ロッドインテグレータ
３ 偏光変換部材
４ 偏光変換部材
７ ダイクロイックプリズム
８ 液晶パネル
９ ロッドインテグレータ
１１ 狭帯域位相差板
１２ 投写レンズ

Claims (9)

1. 出射光の色が互いに異なる第１、第２、及び第３の光源と、
   互いに異なる３つの入射面を備え、これらの入射面からそれぞれ入射される光を合成した合成光を１つの出射面から出射する光合成手段と、
   前記光合成手段によって得られる合成光を映像信号に応じて変調する光変調手段と、
   前記光変調手段により変調された光を投写する光投写手段と、
   前記第１、第２、及び第３の光源からの光を前記光合成手段に向けてそれぞれ導く第１、第２及び第３インテグレート手段とを備えた投写型映像表示装置において、
   前記光合成手段によって得られる合成光を前記光変調手段へ導く第４インテグレート手段を更に備え、
   前記光投写手段は前記第１の光源及び前記第２の光源と共に、前記光合成手段を挟んで前記第３の光源に対して対向する位置に配置し、
   前記第１、第２、及び第４インテグレート手段が並設したことを特徴とする投写型映像表示装置。
   
2. 前記第１及び第２の光源をそれぞれ冷却する第１及び第２冷却手段を備え、
   前記第１及び第２冷却手段が前記光投写手段を挟むように配置してなることを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
   
3. 出射光の色が互いに異なる第１、第２、及び第３の光源と、
   互いに異なる３つの入射面を備え、これらの入射面からそれぞれ入射される光を合成した合成光を１つの出射面から出射する光合成手段と、
   前記光合成手段によって得られる合成光を映像信号に応じて変調する光変調手段と、
   前記光変調手段により変調された光を投写する光投写手段と、
   前記第１、第２、及び第３の光源からの光を前記光合成手段に向けてそれぞれ導く第１、第２及び第３インテグレート手段とを備えている投写型映像表示装置において、
   前記第１、第２及び第３インテグレート手段が並設したことを特徴とする投写型映像表示装置。
   
4. 前記第１、第２及び第３の光源が、前記光合成手段を挟んで前記光投写手段に対向する位置に配置してなる、請求項３記載の投写型映像表示装置。
   
5. 前記光合成手段によって得られる合成光を前記光変調手段へ導く第４インテグレート手段を更に備え、
   前記第４インテグレート手段が、前記第１、第２、及び第３インテグレート手段に並設したことを特徴とする、請求項３記載の投写型映像表示装置。
   
6. 前記第１、第２及び第３の光源をそれぞれ冷却する第１、第２及び第３冷却手段を備え、
   前記第１、第２及び第３冷却手段が一体的に形成されてなることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかに記載の投写型映像表示装置。
   
7. 前記第１、第２及び第３インテグレート手段の出射側にそれぞれ配置され、前記各インテグレート手段からの出射光を直線偏光に変換する第１、第２及び第３の偏光変換手段を備えることを特徴とする、請求項１ないし６の何れかに記載の投写型映像表示装置。
   
8. 前記偏光変換手段は、偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタの出射側に設けられた波長板とからなり、
   前記偏光ビームスプリッタの出射面と対向する位置に配置された板状の透明部材を更に備え、
   前記波長板が、前記板状の透明部材に接着されたことを特徴とする、請求項７記載の投写型映像表示装置。
   
9. 前記第１、第２偏光変換手段は、前記各インテグレート手段からの出射光の進行方向を、前記光合成手段の入射面の方向に変更することを特徴とする、請求項７又は８記載の投写型映像表示装置。
   

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