JP3991764B2 - 照明装置および投射型表示装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置および投射型表示装置に関し、特に、光利用効率に優れた照明装置の構成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ライトバルブ等の光変調装置を用いて映像光を合成し、合成された映像光を投射レンズ等からなる投射光学系を通じてスクリーンに拡大投射する投射型表示装置が従来から知られている。この種の投射型表示装置に用いられる照明光学系において、メタルハライドランプ等の光源から出射される光は通常、偏光状態がランダムな光である。ところが、偏光を利用する液晶ライトバルブを用いた投射型液晶表示装置の場合、表示には一方向の偏光しか利用しないため、光源からの光をそのまま液晶ライトバルブに入射させると、略半分の光が入射側偏光板で吸収されてしまい、ここで吸収された光はそれ以降、表示には利用されないことになる。
【０００３】
そこで、従来の投射型液晶表示装置では、光の利用効率を改善する目的で、光源からのランダムな偏光状態の光を表示に利用する一方向の偏光に揃える偏光変換手段が、光源と液晶ライトバルブとの間に設置されている。偏光変換手段には、偏光ビームスプリッタ（Polarized Beam Splitter,以下、ＰＢＳと略記する）アレイが一般的に用いられる。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜と反射膜とを有する複数のＰＢＳと１／２波長板等の位相差板とが組み合わされたものであって、光源からの光に含まれるｐ偏光、ｓ偏光（直線偏光）のうちの一方を偏光変換して他方の偏光に揃える機能を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ＰＢＳアレイを用いた従来の投射型表示装置の偏光変換手段には、以下のような問題点があった。
個々のＰＢＳ自体がある程度の寸法を持った素子であるため、これをアレイ状に配列したＰＢＳアレイはかなりの大きさになってしまい、最近の投射型表示装置の小型化、薄型化、軽量化の要求にそぐわないものとなる。また、ＰＢＳアレイの入射面のうち、偏光分離膜に相当する位置に光を入射させなければならず、その位置に光を集光させるためのレンズ系が必要であった。このことが偏光変換手段の構成を複雑にしていた。また、偏光分離膜で分離したｐ偏光とｓ偏光とで光路長が異なるため、ライトバルブ上での照明条件にずれが生じ、光の利用効率が低下する、という問題があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光の利用効率に優れ、簡単な構成で小型化、薄型化、軽量化が図れる照明装置、およびこの照明装置を備えた小型、薄型、軽量の投射型液晶表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、本発明の照明装置は、光源と、前記光源から入射される光を一方向の偏光に揃える偏光変換手段とを備えた照明装置であって、前記光源が、光源本体に対する側の面が反射面となるように前記光源本体の光出射方向に対して後方側に設けられた反射板を備え、前記偏光変換手段が、前記光源の光出射側に設けられ、所定の振動方向の偏光を透過させるとともに前記振動方向と異なる振動方向の偏光を反射させる反射型偏光板を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、一つの偏光（例えばｐ偏光）を透過させるとともに他の偏光（例えばｓ偏光）を反射させる反射型偏光板が光源の光出射側に設けられているので、光源からのランダムな偏光状態の光が反射型偏光板に入射された際に例えばｐ偏光は反射型偏光板を透過し、ｓ偏光は反射して光源側に戻る。そして、光源側に戻った光は、光源本体の後方に設けられた反射板で反射し、再度反射型偏光板に向けて伝播する。そうすると、最初に反射型偏光板を透過できなかった光は、偏光状態が変わらない限り反射型偏光板と反射板との間を往復することになる。しかしながら、実際には光は反射を繰り返すうちに偏光状態が少しずつ変化するので、光の一部は反射型偏光板を透過するようになり、吸収されなかった全ての光がいずれは反射型偏光板を透過する。したがって、本照明装置を投射型表示装置に適用した場合、最初に反射型偏光板で反射された光もいつかは偏光状態が揃った状態で反射型偏光板を透過し、液晶ライトバルブ等の光変調手段に入射される。このようにして、従来に比べて光の利用効率の高い照明装置を実現することができる。
【０００８】
また、本発明の照明装置では、偏光変換機能を持つ素子として、従来のＰＢＳアレイに代えて、反射型偏光板を用いている。反射型偏光板には、例えばフィルム多層積層型偏光板を用いることができるので、ＰＢＳアレイの場合とは全く異なり、装置の小型化、薄型化、軽量化に寄与することができる。また、反射型偏光板の場合、面全体に光を入射させることができ、ＰＢＳアレイのように特定の位置に光を集光させる必要がない。よって、偏光変換光学系にレンズを用いる必要がなく、構成が簡単になる。また、ＰＢＳアレイで用いるような波長板も不要となり、部品点数を削減することができる。
【０００９】
本発明の照明装置においては、前記光源と前記反射型偏光板との間に位相差板を備えることが望ましい。
【００１０】
この構成によれば、反射型偏光板上や反射板上で光が反射する際の自然な偏光変化にまかせるのではなく、位相差板の作用によって偏光状態を積極的に変換するので、光が反射型偏光板と反射板との間を往復する間の偏光状態の変化がより大きくなる。その結果、光が反射型偏光板を透過する割合を大きくすることができ、光の利用効率をより高めることができる。ここで、位相差板として１／２波長板や１／４波長板のように均一な位相差を発生するものでなく、光の透過する位置によって異なる位相差を発生する位相差板とすることが望ましい。この構成によれば、反射板と反射型偏光板の間を往復する光は往きと戻りで異なる位相変調作用を受けることになり、偏光状態の変化がより大きくなる。
【００１１】
さらに、前記光源と前記反射型偏光板との間に、棒状の導光体、もしくは内面が反射面とされた管状の導光体を備えることが望ましい。ここで言う「棒状の導光体」、もしくは「内面が反射面とされた管状の導光体」は、いわゆる従来からのロッドレンズのことである。
【００１２】
この構成によれば、導光体（ロッドレンズ）が光源から出射された光をただ単に反射型偏光板に導く機能を果たすのみならず、光が導光体中を透過する間に導光体内面で反射し、様々な角度で反射した光が導光体の出射端面で重畳されることによって光の照度分布を均一化する機能をも果たす。すなわち、光はこの照明装置を出射した時点で偏光状態が一方向に揃っており、かつ照度分布が均一化されている。投射型表示装置には、通常、光源光の照度分布を均一化するためにフライアイインテグレータ、ロッドインテグレータ等の均一照明手段が備えられていることが多いが、上記構成の照明装置を採用することによって均一照明手段と偏光変換手段を兼用することができる。
【００１３】
前記反射型偏光板は、上述のフィルム多層積層型偏光板の他、入射光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体を有するグリッド偏光子で構成することができる。
この構成によれば、反射型偏光板が無機材料で構成できるので、耐熱性、耐光性に優れたものとなる。したがって、高輝度の光が照射される投射型表示装置に用いて好適なものとなる。
【００１４】
本発明の投射型表示装置は、上記本発明の照明装置を備えた投射型表示装置であって、前記光源は、異なる色の色光を時間順次に出射可能な複数の前記光源本体が平面状または曲面状に配列された面状光源であり、前記光源から時間順次に出射される各色光の出射タイミングに同期して時分割駆動されるライトバルブからなる光変調手段と、前記光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とが備えられたことを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、上記本発明の照明装置を備えたことにより、投射型表示装置の小型化、薄型化、軽量化を実現できるとともに、光の利用効率が向上することから高輝度化、低消費電力化を図ることができる。また、この投射型表示装置は、「色順次駆動（カラーシーケンシャル）方式」と呼ばれる駆動方式を採用したものである。したがって、各色光毎の３個のライトバルブを用いる従来の３板方式の投射型表示装置と異なり、ライトバルブが１個で済み（単板方式となる）、さらに光変調手段への照明光学系も１系統で済む。そして、色分離光学系や色合成光学系が不要となるため、部品点数を大きく削減できるとともに装置構成を簡単にでき、コスト低減を図ることができる。
【００１６】
本発明のさらに他の投射型表示装置は、上記本発明の照明装置を備えた投射型表示装置であって、前記光源は、互いに異なる色の色光を出射可能な複数の面状光源であり、 前記光源から前記偏光変換手段を経て出射される各色光を変調するライトバルブからなる複数の光変調手段と、前記複数の光変調手段により変調された色光を合成する色合成手段と、前記色合成手段により合成された光を投射する投射手段とが備えられたことを特徴とする。
【００１７】
本構成の投射型表示装置も、上記本発明の照明装置を備えたことにより、投射型表示装置の小型化、薄型化、軽量化を実現できるとともに、光の利用効率が向上することで高輝度化、低消費電力化が図れるが、上で述べた投射型表示装置と異なり、複数のライトバルブを必要とするものである。しかしながら、従来の装置とは異なり、複数の光源が互いに異なる色の色光を出射するように構成され、各色光毎にライトバルブが設けられているので、色分離手段を必要としない。その分、従来の装置に比べて装置構成が簡単になる。また、上で述べた装置のように光源とライトバルブの駆動を同期させる必要はないため、駆動が複雑にならず、ライトバルブの応答速度もそれ程速いものを必要としなくて済む。
【００１８】
【発明の実施の形態】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態を、図１〜図５を参照して説明する。
本実施の形態では、色順次駆動方式の投射型カラー液晶表示装置の例を示す。図１は投射型表示装置１の全体構成を示す概略図であって、図中符号２はＬＥＤアレイ（光源）、３は位相差板、４はテーパロッドレンズアレイ、７はロッドレンズアレイ、８は反射型偏光板、５は液晶ライトバルブ（光変調手段）、６は投射レンズ、である。
【００１９】
本実施の形態の投射型表示装置１は、図１に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光を出射可能な複数（図１では図面を見やすくするため、４個のみ示す）の発光ダイオード１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ（Light Emitting Diode, 以下、ＬＥＤと略記する）が配列されたＬＥＤアレイ２、ＬＥＤアレイ２の出射側に設けられた位相差板３、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂから出射される各色光の照度を均一化するためのテーパロッドレンズアレイ４およびロッドレンズアレイ７、ロッドレンズアレイ７から出射される光の偏光変換を行う反射型偏光板８、反射型偏光板８から入射される各色光を変調して画像を合成する液晶ライトバルブ５、液晶ライトバルブ５によって合成された画像をスクリーン９に拡大投射する投射レンズ６から概略構成されている。このうち、本実施の形態の照明装置は、ＬＥＤアレイ２、位相差板３、テーパロッドレンズアレイ４、ロッドレンズアレイ７、反射型偏光板８によって構成されている。なお、図２は、本実施の形態の照明装置のうち、１個のＬＥＤに対応する部分のみを取りだして示す図である。
【００２０】
ＬＥＤアレイ２は光源駆動回路１０に接続されており、この光源駆動回路１０によって各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂが発光するタイミングが制御され、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂから例えばＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂ、…というように時間順次に異なる色の色光を発光可能な構成となっている。また、図２において各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの右側の面が光出射面となっており、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂから右方向に光が出射されるようになっている。そして、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの光出射方向に対して後方側（図２におけるＬＥＤの左側）に、金属膜等からなる曲面状の反射板１５が、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに対する側の面が反射面となるように設置されている。
【００２１】
テーパロッドレンズアレイ４は、楔形のガラス柱からなる複数のテーパロッドレンズ１６が位相差板３を介して各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂに対応して配置されたものである。図２において、テーパロッドレンズ１６の左側の面が入射端面、右側の面が出射端面である。個々のテーパロッドレンズ１６は入射端面側から出射端面側に向けて先拡がりのテーパ状の形状となっている。同様に、テーパロッドレンズアレイ４の出射端面側に設けられたロッドレンズアレイ７は、入射端面側と出射端面側とで同径のガラス柱からなる複数のロッドレンズ１７が、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ（各テーパロッドレンズ１６）に対応して配置されたものである。
【００２２】
位相差板３は、後述するように、反射型偏光板８と反射板１５との間を往復する光の偏光状態の変化をより大きくするためのものである。この位相差板３は、これを透過する光にいくらかの位相差を付与することで、何もない場合と比べて偏光状態をより大きく変化させる点で意味がある。したがって、例えば１／２波長、１／４波長というような特定の位相差の値を持つものに限定されるわけではない。また、位相差板３として、１／２波長板や１／４波長板のように均一な位相差を発生するものでなく、光の透過する位置によって異なる位相差を発生する位相差板とすることが望ましい。その場合、反射板１５と反射型偏光板８の間を往復する光は往きと戻りで異なる位相変調作用を受けることになり、偏光状態の変化をより大きくすることができる。
【００２３】
反射型偏光板８は、ＬＥＤアレイ２から出射されるランダムな偏光方向の光のうち、例えばｐ偏光、ｓ偏光（直線偏光）のうちの一方を透過し、他方を反射する機能を有している。この機能により、反射型偏光板８からは常に偏光方向が一方向に揃った光が出射される。反射型偏光板８としては、例えばフィルム多層積層型偏光板を用いることもできるし、無機材料からなるグリッド偏光子を用いた反射型偏光子を用いることもできる。
【００２４】
後者の例としては、図５に示すように、アルミニウムなどの光反射性を有する金属からなる多数のリブ２４（光反射体）が入射光の波長よりも小さいピッチでガラス基板２５上に形成されたグリッド偏光子が挙げられる。すなわち、この反射型偏光子８は、異なる屈折率を有するＡｌリブ２４と空気とが入射光の波長よりも小さいピッチで交互にストライプ状に配置されたことで透過光、反射光の強度が、偏光状態によって異なる挙動を示すようになり、その結果、偏光子として機能する。この構成により、Ａｌリブ２４が形成された側の面にランダムな偏光が入射されると、Ａｌリブ２４の延在方向に平行な方向に振動するＳ偏光が反射され、Ａｌリブ２４の延在方向に垂直な方向（Ａｌリブが配列する方向）に振動するＰ偏光が透過する。
【００２５】
本実施の形態の照明装置において、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂから出射された光は、ＬＥＤの中心部の輝度が高く、周縁部の輝度が低いという輝度分布を有している。ところが、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの出射側にテーパロッドレンズ１６、ロッドレンズ１７が順次設けられているので、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂからの入射光はこれらレンズ１６，１７の内面で反射を繰り返し、ロッドレンズ１７の出射端面から出射される時点では照度が均一化された状態となる。
【００２６】
そして、照度が均一化されたランダムな偏光状態の光が反射型偏光板８に入射されると、例えばｐ偏光は反射型偏光板８を透過し、ｓ偏光は反射してＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ側に戻る。そして、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ側に戻った光は反射板１５で反射し、再度反射型偏光板８に向けて進む。そうすると、最初に反射型偏光板８を透過できなかった光は、偏光状態が変わらない限り反射型偏光板８と反射板１５との間を往復することになるが、実際には光は反射を繰り返すうちに偏光状態が少しずつ変化する。また本実施の形態では、反射時の自然な偏光変化にまかせるだけでなく、反射型偏光板８と反射板１５との間の光路上に位相差板３が設けられており、光が位相差板３を透過する際に偏光状態が強制的に変えられるため、偏光状態の変化がより大きくなる。このため、最初に反射型偏光板８で反射された光は、反射型偏光板８と反射板１５との間を往復する間にその一部が反射型偏光板８を透過することができる。
【００２７】
一方、液晶ライトバルブ５には、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor, 以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮモードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セル３１が使用されている。そして、液晶セル３１の外面には入射側偏光板３２、出射側偏光板３３がその透過軸が互いに直交するように配置されて設けられている。例えば、オフ状態では液晶ライトバルブ５に入射されたｐ偏光がｓ偏光に変換されて出射される一方、オン状態では光が遮断されるようになっている。以上の照明装置を構成するＬＥＤアレイ２、位相差板３、テーパロッドレンズアレイ４、ロッドレンズアレイ７、反射型偏光板８、および液晶ライトバルブ５は離間して配置しても良いが、装置の小型化、薄型化のためには全てを密着させて配置することが望ましい。
【００２８】
図１に示すように、液晶ライトバルブ５は液晶ライトバルブ駆動回路１１に接続されており、この液晶ライトバルブ駆動回路１１によって、入射される各色光に対応させて液晶ライトバルブ５を時間順次に駆動することが可能な構造になっている。また、本実施の形態の投射型表示装置１においては、同期信号発生回路１２が備えられており、この同期信号発生回路１２により、同期信号ＳＹＮＣを発生させ、光源駆動回路１０および液晶ライトバルブ駆動回路１１に入力することにより、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂから色光を出射するタイミングと、その色光に対応して液晶ライトバルブ５を駆動するタイミングとを同期させることができる構造になっている。
【００２９】
すなわち、本実施の形態の投射型表示装置１では、１フレームを時分割し、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂから時間順次にＲ、Ｇ、Ｂの各色光を出射させ、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂから色光を出射するタイミングと液晶ライトバルブ５を駆動するタイミングとを同期させることにより、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂから出射される色光に対応させて液晶ライトバルブ５を時間順次に駆動し、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂから出射される色光に対応する画像信号を出力することにより、カラー画像を合成することが可能な構成になっている。
【００３０】
本実施の形態の投射型表示装置は、いわゆる「色順次駆動（カラーシーケンシャル）方式」と呼ばれる駆動方式を採用したものである。したがって、各色光毎の３個の液晶ライトバルブを用いる従来の３板方式の投射型表示装置と異なり、液晶ライトバルブが１個で済み（単板方式となる）、さらに光変調手段への照明光学系も１系統で済む。そして、色分離光学系や色合成光学系が不要となるため、部品点数を大きく削減できるとともに装置構成を簡単にでき、コスト低減を図ることができる。
【００３１】
本実施の形態では、上述したように、照明装置の出射側に反射型偏光板８、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの後方に反射板１５が設けられており、最初に反射型偏光板８で反射された光もその後、反射板１５との間で反射を繰り返すうちに偏光状態が一定に揃った状態で反射型偏光板８を透過し、液晶ライトバルブ５に入射される。このようにして、従来に比べて光の利用効率の高い照明装置を実現することができる。
【００３２】
また、本実施の形態の照明装置では、偏光変換機能を持つ素子として、従来のＰＢＳアレイに代えて、反射型偏光板８を用いている。反射型偏光板８として市販の偏光フィルムを用いた場合、特に装置の小型化、薄型化、軽量化に寄与することができる。構造複屈折体からなる反射型偏光子８を用いた場合、耐光性、耐熱性に優れ、投射型表示装置に特に好適なものとなる。また、反射型偏光板８の場合、ＰＢＳアレイと異なり、面全体に光を入射させることができ、特定の位置に光を集光させる必要がない。よって、偏光変換光学系にレンズを用いる必要がなく、構成が簡単になる。また、ＰＢＳアレイで用いるような波長板も不要となり、部品点数を削減することができる。すなわち、均一照明機能と偏光変換機能を兼ね備えた非常にコンパクトな照明装置を実現することができる。
【００３３】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を、図６を参照して説明する。
本実施の形態も投射型カラー液晶表示装置の例であるが、第１の実施の形態が色順次駆動方式の単板方式の例であったのに対し、本実施の形態では３板方式の例を示す。図６は投射型表示装置の概略構成を示す拡大図である。なお、図６において図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３４】
第１の実施の形態では、光源としてＲ、Ｇ、Ｂの異なる色の色光を発光し得るＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂを同一面内に配列したＬＥＤアレイ２を用いたのに対し、本実施の形態の投射型液晶表示装置３６では、図６に示すように、Ｒの色光を発光し得るＬＥＤ１４Ｒを同一面内に配列したＬＥＤアレイ２Ｒ、Ｇの色光を発光し得るＬＥＤ１４Ｇを同一面内に配列したＬＥＤアレイ２Ｇ、Ｂの色光を発光し得るＬＥＤ１４Ｂを同一面内に配列したＬＥＤアレイ２Ｂ、の３個を面状光源として用いている。そして、各ＬＥＤアレイ２Ｒ，２Ｇ，２Ｂの出射側には、第１の実施の形態と同様、位相差板３、テーパロッドレンズアレイ４およびロッドレンズアレイ７、反射型偏光板８がそれぞれ配置されている。したがって、本実施の形態の投射型表示装置は各色光毎に３系統の照明装置を有している。
【００３５】
各色光毎の反射型偏光板８の出射側に、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光を変調する液晶ライトバルブ５がそれぞれ設けられている。そして、各液晶ライトバルブ５によって変調された３つの色光が、クロスダイクロイックプリズム２５（色合成手段）に入射するように構成されている。このプリズム２５は４つの直角プリズムが貼り合わされたものであり、内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光Ｌｒ、Ｌｇ、Ｌｂが合成されてカラー画像を表す光が形成される。色合成された光は投射レンズ６によりスクリーン９上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００３６】
本実施の形態の投射型表示装置は、第１の実施の形態の装置と異なり、３個の液晶ライトバルブ５を必要とするものである。しかしながら、従来の装置とは異なり、３つの照明装置が互いに異なる色の色光を出射するように構成され、各色光毎に液晶ライトバルブ５が設けられているので、従来の装置におけるダイクロイックミラーのような色分離手段を必要としない。その分、従来の装置に比べて装置構成が簡単になる。また、第１の実施の形態の装置のようにＬＥＤアレイ２ｒ，２ｇ，２ｂと液晶ライトバルブ５の駆動を同期させる必要はないため、駆動が複雑にならず、液晶ライトバルブの応答速度もそれ程速いものを必要としなくて済む。
【００３７】
そして、本実施の形態においても、照明装置の出射側に反射型偏光板８、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの後方に反射板１５が設けられたことで光の利用効率の高い照明装置を実現できる、集光レンズが不要となることで偏光変換光学系の構成が簡単になる、波長板も不要となることで部品点数を削減できる、という第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。
【００３８】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施の形態では、図２に示したように、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの出射側に位相差板３、テーパロッドレンズ１６、ロッドレンズ１７、反射型偏光板８を順次備えた照明装置を例示したが、この構成に代えて、例えば図３に示すように、図２の構成からロッドレンズ１７を省いた構成としてもよい。これにより、照明装置をより薄型にすることができる。さらに、図４に示すように、テーパロッドレンズ１６も省き、ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂの出射面に位相差板３と反射型偏光板８とを直接積層した構成としてもよい。これにより、照明装置を大幅に薄型化することが可能となる。
【００３９】
また、上記実施の形態では、各ＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂと各ロッドレンズ１６，１７を１：１に対応させたが、必ずしも１：１に対応している必要はなく、例えば複数個のＬＥＤに１個のロッドレンズが対応していても良い。さらに、光源として複数のＬＥＤ１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂをアレイ状に配置したものを用いたが、必要充分な光量さえ得られれば、ＬＥＤを１個のみ用いてもよい。上記実施の形態では本発明の照明装置を投射型表示装置に用いた例を示したが、直視型の表示装置に用いることもできる。
【００４０】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、最初に反射型偏光板で反射された光もいつかは偏光状態が一定に揃った状態で反射型偏光板を透過し、ライトバルブ等の光変調手段に入射される。このようにして、従来に比べて光の利用効率の高い照明装置を実現することができる。また、本発明の照明装置では、偏光変換素子として従来のＰＢＳアレイに代えて、反射型偏光板を用いたことにより装置の小型化、薄型化、軽量化に寄与することができ、投射型表示装置に用いて好適なものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。
【図２】 同、投射型表示装置における照明装置の一つのＬＥＤに対応する部分のみを取りだして示す断面図である。
【図３】 同、他の例を示す断面図である。
【図４】 同、さらに他の例を示す断面図である。
【図５】 同、照明装置に用いる反射型偏光板の一例を示す斜視図である。
【図６】 本発明の第２の実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１ 投射型表示装置
２ ＬＥＤアレイ（光源）
３ 位相差板
４ テーパロッドレンズアレイ
５ 液晶ライトバルブ（光変調手段）
６ 投射レンズ
７ ロッドレンズアレイ
８ 反射型偏光板
１４Ｒ，１４Ｇ，１４Ｂ ＬＥＤ（光源本体）
１５ 反射板
１６ テーパロッドレンズ
１７ ロッドレンズ

Claims (5)

1. 光源と、前記光源から入射される光を一方向の偏光に揃える偏光変換手段とを備えた照明装置であって、
   発光ダイオードと、前記発光ダイオードに対する側の面が反射面となるように前記発光ダイオードの光出射方向に対して後方側に設けられた反射板と、を備えた光源と、
   前記光源の光出射側に設けられ、所定の振動方向の偏光を透過させるとともに前記振動方向と異なる振動方向の偏光を反射させる反射型偏光板を備えた偏光変換手段と、
   前記光源と前記反射型偏光板との間に設けられ、光の透過する位置によって異なる位相差を発生する位相差板と、
   前記光源と前記反射型偏光板との間に設けられ、入射端面側から出射端面側に向けて先拡がりのテーパ形状を有する、棒状の第１導光体もしくは内面が反射面とされた管状の第１導光体と、が備えられ、
   前記光源の前記発光ダイオードの光出射面と前記位相差板と前記第１導光体と前記反射型偏光板とが密着されて配置されていることを特徴とする照明装置。
2. 光源と、前記光源から入射される光を一方向の偏光に揃える偏光変換手段とを備えた照明装置であって、
   発光ダイオードと、前記発光ダイオードに対する側の面が反射面となるように前記発光ダイオードの光出射方向に対して後方側に設けられた反射板と、を備えた光源と、
   前記光源の光出射側に設けられ、所定の振動方向の偏光を透過させるとともに前記振動方向と異なる振動方向の偏光を反射させる反射型偏光板を備えた偏光変換手段と、
   前記光源と前記反射型偏光板との間に設けられ、光の透過する位置によって異なる位相差を発生する位相差板と、
   前記光源と前記反射型偏光板との間に設けられ、入射端面側から出射端面側に向けて先拡がりのテーパ形状を有する、棒状の第１導光体もしくは内面が反射面とされた管状の第１導光体と、
   前記第１導光体と前記反射型偏光板との間に設けられ、入射端面側と出射端面側とで同径の第２導光体と、が備えられ、
   前記光源の前記発光ダイオードの光出射面と前記位相差板と前記第１導光体と前記第２導光体と前記反射型偏光板とが密着されて配置されていることを特徴とする照明装置。
3. 前記反射型偏光板が、入射光の波長よりも小さいピッチでストライプ状に配列された複数の光反射体を有するグリッド偏光子からなることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の照明装置を備えた投射型表示装置であって、
   前記光源は、異なる色の色光を時間順次に出射可能な複数の前記光源本体が平面状または曲面状に配列された面状光源であり、
   前記光源から時間順次に出射される各色光の出射タイミングに同期して時分割駆動されるライトバルブからなる光変調手段と、前記光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とが備えられたことを特徴とする投射型表示装置。
5. 請求項１ないし３のいずれか一項に記載の照明装置を備えた投射型表示装置であって、
   前記光源は、互いに異なる色の色光を出射可能な複数の面状光源であり、
   前記光源から前記偏光変換手段を経て出射される各色光を変調するライトバルブからなる複数の光変調手段と、前記複数の光変調手段により変調された色光を合成する色合成手段と、前記色合成手段により合成された光を投射する投射手段とが備えられたことを特徴とする投射型表示装置。

Images