JP4013682B2

JP4013682B2 - 導光装置、照明装置、投射型表示装置

Info

Publication number: JP4013682B2
Application number: JP2002212758A
Authority: JP
Inventors: 秀文坂田; 高司武田
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-07-22
Filing date: 2002-07-22
Publication date: 2007-11-28
Anticipated expiration: 2022-07-22
Also published as: JP2004055396A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光装置、照明装置、光学装置、及び投射型表示装置に関し、特に高輝度の光を高効率で導出させることが可能な導光装置と、それを備える照明装置及び光学装置と、その照明装置を備える投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、情報機器の発達は目覚しく、解像度が高く、低消費電力でかつ薄型の表示装置の要求が高まり、研究開発が進められている。中でも液晶表示装置は液晶分子の配列を電気的に制御して、光学的特性を変化させることができ、上記のニーズに対応できる表示装置として期待されている。このような液晶表示装置の一形態として、液晶ライトバルブを用いた光学系からなる映像源から出射される画像を、投射レンズを通してスクリーンに拡大投射するプロジェクタが知られている。
【０００３】
プロジェクタ用の照明装置としては、例えばメタルハライドランプ、超高圧水銀灯やハロゲンランプ等の光源を具備するものが知られているが、この光源から出射される光は一般に不均一な照度分布を持っている。したがって、被照明領域、具体的には光変調装置としての液晶ライトバルブの表示面における照度分布を均一化するために、フライアイレンズやロッド状導光体からなる均一照明系を照明装置に具備させたものが知られている。一方、このような均一照明系を備えた照明装置の小型化を目的として、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源をロッド状導光体の端面に例えばアレー状に複数並設する方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、輝度向上を目的としてロッド状導光体の端面に光源を並設すると、ロッド状導光体の端面面積を大きくする必要が生じ、それに伴い照明装置も大型化する問題があった。さらに、装置の小型化が要求される中で、ロッド状導光体の端面に光源を複数配設する構成では、輝度向上や光利用効率の向上は困難な場合が多かった。
【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、装置を大型化することなく導出する光の輝度及び光利用効率を向上させることが可能な導光装置と、該導光装置を備えた照明装置及び光学装置と、この照明装置を備えた高輝度で信頼性の高い投射型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、本発明の導光装置は、入射部から入射した光を出射部へ導く導光部を備える導光装置であって、導光部には入射部が複数設けられ、各入射部には偏向部が設けられるとともに、該偏向部は、当該偏向部への入射角と異なる角度で光を出射するものであって、個々の入射部において、出射部に相対的に近い側の偏向部が、相対的に小さい偏向角で光を偏向する構成とされ、さらに出射部に相対的に遠い側の偏向部が、相対的に大きい偏向角で光を偏向する構成とされていることを特徴とする。なお、本明細書に言う入射角及び出射角は、法線方向に対する角度を意味するものとしている。
【０００７】
このような導光装置によると、光の入射部を導光部に複数設けるとともに、該入射部に偏向部を設け、個々の入射部において、導光部の出射部に相対的に近い側の偏向部を相対的に小さい偏向角で光を偏向する構成とし、さらに出射部に相対的に遠い側の偏向部を相対的に大きい偏向角で光を偏向する構成としたため、導光部の出射側に光を効率良く導出させることが可能となり、光利用効率が高いものとなる。
【０００８】
また、上記構成の本発明において、導光部を長手状に構成し、入射部を少なくとも導光部の長手方向に沿って複数配設することにより、導光部端面の面積を大きくすることなく、入射部の面積（総面積）を大きくすることが可能となり、当該導光装置に入射する光（全体の光）の輝度を向上させることが可能となる。したがって導光装置を大型化することなく、該導光装置から出射される光の輝度を向上させることが可能となる。さらに、そのような導光部の長手方向に沿って配設された入射部に偏向部を設け、上述したように個々の入射部において、導光部の出射部に相対的に近い側の偏向部を、相対的に小さい偏向角で光を偏向する構成とし、さらに出射部に相対的に遠い側の偏向部を、相対的に大きい偏向角で光を偏向する構成としたため、光利用効率も高いものとなる。また、設けられた複数の入射部を適宜選択して特定の入射部に光源を設けることとすれば、光源の位置又は数を任意に設定可能となり、導光体の設計変更を行うことなく光源変更、さらには輝度の変更を行うことが可能となる。なお、入射部は、導光部の長手方向に沿って配設するものとしているが、具体的には長手状導光部の側面若しくは内面、或いは導光部の側部（すなわち導光部の外部若しくは内部）において長手方向に沿って配設することができる。
【０００９】
上記偏向部は回折格子を含む構成とすることができ、個々の入射部において、導光部の出射部に相対的に近い側の回折格子が、相対的に大きい格子間隔で構成されているものとすることができる。回折格子は、その格子間隔が小さい程、回折角が大きくなるため、導光部の出射部に相対的に近い側において、格子間隔を相対的に大きい構成とすることにより、個々の入射部において、偏向部を出射した光全体に対し導光部の出射部方向への指向性を付与することが可能となる。なお、回折格子の断面形状を鋸歯形状とすることで、出射側にのみ光を回折させることが可能となり光利用効率が一層高くなる。
【００１０】
本発明の導光装置において、導光部は棒状の導光体若しくは筒状の導光体（いわゆるロッドレンズ）から構成することができる。その場合、ロッドレンズの形状としては、出射部端面は被照明領域と相似形であることが好ましい。なお、筒状の導光体内部を中空とする場合、導光体の材料とレンズの材料を同一の材料にて構成することが可能となる。
【００１１】
次に、導光部を棒状の導光体から構成するとともに、上記偏向部を、導光体と屈折率の異なる部材を含んで構成するものとし、個々の入射部において、出射部に相対的に近い側の偏向部を、相対的に曲率の小さいレンズにて構成することができる。棒状導光体と屈折率の異なる部材にて偏向部を構成した場合、当該偏向部において入射角と異なる角度で光を出射させることが可能となり、さらに導光体の出射部に相対的に近い側において、曲率の相対的に小さいレンズにて偏向部を構成したため、個々の入射部において、偏向部を出射した光は導光部の出射部方向への指向性を備えたものとなる。なお、このような偏向部は、例えば棒状導光体の内部に埋設させて形成することができる。
【００１２】
一方、導光部を、筒状の導光体から構成するとともに、偏向部を、導光体の筒状部の部材と屈折率の異なる部材を含んで構成するものとし、個々の入射部において、出射部に相対的に近い側の偏向部を、相対的に曲率の小さい曲面を持つ部材にて構成するものとすることができる。この場合も、筒状内部の媒質と屈折率の異なる部材にて偏向部を構成したために、当該偏向部において入射角と異なる角度で光を偏向させることが可能であって、さらに導光体の出射部に相対的に近い側において曲率の相対的に小さい部材にて偏向部を構成したため、個々の入射部において、偏向部を出射した光は導光部の出射部方向への指向性を備えたものとなる。また、前記偏向部のレンズ状の曲面の曲率を変化させる代わりに、個々の入射部の中心に対して、前記偏向部の中心が前記導光部の出射部側に配置することによっても、入射部から出射する光を、前記導光部の出射側へと導くことが可能である。
【００１３】
次に、本発明の照明装置は、上記記載の導光装置と、該導光装置の入射側に配設された光源とを具備してなることを特徴とする。このような照明装置によると、例えば導光装置の出射側近傍に設けた被照明体に対して高輝度の光を照射可能となるとともに、照明効率が非常に高くなり、例えば投射型表示装置であるプロジェクタ用の照明装置として非常に適したものとなる。
【００１４】
また、本発明の光学装置は、上記記載の導光装置と、該導光装置の入射側に配設された光源とを具備してなることを特徴とする。このような光学装置は、高輝度の光をもって、均一な照度分布で対象物を照射することが可能となる。具体的に、本発明の光学装置としては、例えば半導体装置製造用の露光機や、表面形状を特定するための表面形状測定機等を例示することができる。
【００１５】
さらに、本発明の投射型表示装置は、上記記載の照明装置と、該照明装置から出射される光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを具備してなることを特徴とする。このような投射型表示装置は、照明効率が非常に高く、照度分布も均一な照明装置を備えて構成されるため、表示特性が非常に優れたものとなる。
【００１６】
【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２を参照して説明する。
図１は本発明に係る導光装置１を備えた照明装置１０の概略構成図で、図２は導光装置１の光の入射部近傍を拡大して示す部分拡大図である。図中符号２は光源で、符号３はロッドレンズ（導光体）、符号４は回折格子、符号５は金属製反射膜、符号７は光源光をロッドレンズ３内部に入射させる入射部、符号９はロッドレンズ３から光を出射させる出射部である。
【００１７】
照明装置１０は、図１に示すように、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えた光源２と、ロッドレンズ３とから概略構成され、ロッドレンズ３は長手状の有底筒状部材から構成されている。ロッドレンズ３には、その長手方向に沿って筒状側面に形成された複数の入射部７と、筒状部材の一端側に形成された出射部９とが設けられており、これら入射部７及び出射部９以外のロッドレンズ３内面はＡｌ等からなる金属製反射膜５にて被膜されている。
【００１８】
また、入射部７は透光性部材から構成され、各入射部７の外面側に設けられた光源２からの光をロッドレンズ３内部に入射可能にしている。さらに、各入射部７の内面側には回折格子（偏向部）４が形成され、回折格子４は、入射部７側から入射する光の入射角と異なる角度でロッドレンズ３内部に光を出射する。さらに、各入射部７に設けられた回折格子４において、ロッドレンズ３の出射部９に相対的に近い側の回折格子４ｂ（図２参照）が、相対的に小さい出射角で光を出射し、ロッドレンズ３の出射部９に相対的に遠い側の回折格子４ａ（図２参照）が、相対的に大きい出射角で光を出射する。なお、本実施の形態に言う入射角及び出射角は、法線方向に対する角度を意味するものとしている。
【００１９】
具体的には、図２に拡大して示すように、ロッドレンズ３の出射部９に相対的に近い側の回折格子４ｂにおいては、格子間隔が相対的に大きく形成されており、ロッドレンズ３の出射部９に相対的に遠い側の回折格子４ａにおいては、格子間隔が相対的に小さく形成されている。また、各回折格子４は、出射部９に向けて光を出射すべく傾斜面をもった鋸歯状に構成され、出射光に対して指向性を付与するものとしている。
【００２０】
このような構成の導光装置１を備えた照明装置１０においては、光源２から出射された光は、ロッドレンズ３の入射部７から入射し、ロッドレンズ３にて出射側９に導かれるものとされている。本実施形態の場合、格子間隔を上記のように構成した回折格子４を入射部７に配設したため、該回折格子４により光は屈折を伴い、しかもロッドレンズ３の出射部９側に広がりつつロッドレンズ３内部に入射される。ロッドレンズ３内部に入射した光は、ロッドレンズ３内面に設けられた金属製反射膜５により反射を繰り返しつつ、出射部９側に導光される。
【００２１】
したがって、本実施形態の導光装置１によると、複数の光源２を配設可能に構成したことにより出射光の輝度を高めることが可能となるとともに、回折格子４を所定形状に構成したことにより出射部９に対して効率良く光を導くことが可能となり光利用効率も向上する。しかも、ロッドレンズ３の長手方向に沿って光源２を配設したため、筒状部材の一端面に光源を設ける場合に比して、光源の数を増やした場合にもロッドレンズ３の該端面を大きく形成する必要もなく、したがって導光装置を大型化することなく輝度の向上を実現可能となる。
【００２２】
なお、本実施形態の導光装置１のロッドレンズ３は、有底筒状のガラス部材に入射部７に対応する位置に切欠きを形成し、さらにその内面に金属製反射膜５を形成することで、入射部７及び出射部９に対応して開口部を備えてロッドレンズ３を得ることができる。また、このように得られたロッドレンズ３に対し、入射部７の内面にエンボス加工等により凹凸を付与することにより回折格子４を形成することで導光装置１を得ることができ、さらに特定の入射部７の外面側に光源２を配設することで照明装置１０を得ることができる。ここで、図１に示したロッドレンズ３は、出射部９側に向けて断面が同一寸法の四角柱状の筒状部材として構成されている。出射部の端面形状は、例えば被照明体の被照明領域と相似形に構成することが好ましく、本実施形態では例えば縦横比が３：４の長方形とされている。
【００２３】
［第２の実施の形態］
以下、本発明の第２の実施の形態を、図３を参照して説明する。
本実施形態の照明装置１０１は、屈折率の高い透光性の棒状部材２０を含んで構成されたロッドレンズ３を備えてなる導光装置１１を含み、ロッドレンズ３の外面所定位置には光源２が設けられ、その位置が入射部７とされるとともに、入射部７には出射光に指向性を付与するべく第１実施形態と同様の回折格子４が形成されている。すなわち、個々の入射部７において、各回折格子４は、出射部９に向けて光を出射すべく傾斜面をもった鋸歯状に構成され、出射部９に相対的に近い位置は格子間隔が相対的に大きく構成され、出射部９に相対的に遠い位置は格子間隔が相対的に小さく構成されている。
【００２４】
この場合の導光装置１１においても、光源２から出射された光は、ロッドレンズ３の入射部７から入射し、ロッドレンズ３にて出射部９側に導かれるものとされている。本実施形態の場合、格子間隔を上記のように構成した回折格子４を入射部７に配設したため、該回折格子４により光は屈折を伴い、しかもロッドレンズ３の出射部９側に広がりつつロッドレンズ３内部に入射される。ロッドレンズ３内部に入射した光は、ロッドレンズ３内部において反射を繰り返しつつ、出射部９側に導光される。
【００２５】
この場合、複数の光源２を配設可能に構成したことにより出射光の輝度を高めることが可能となるとともに、回折格子４を所定形状に構成したことにより出射部９に対して効率良く光を導くことが可能となり光利用効率も向上する。しかも、ロッドレンズ３の長手方向に沿って光源２を配設したため、筒状部材の一端面に光源を設ける場合に比して、光源の数を増やした場合にもロッドレンズ３の該端面を大きく形成する必要もなく、したがって導光装置を大型化することなく輝度の向上を実現可能となる。また、棒状部材２０の外面にエンボス加工等により回折格子４を形成し、さらにその外面に光源２を配設することのみで当該照明装置１０１を得ることができるため、製造も簡便でコスト削減に繋がるものとなり得る。
【００２６】
［第３の実施の形態］
以下、本発明の第３の実施の形態を、図４を参照して説明する。
本実施形態の照明装置１０２は、図１に示した第１実施形態の照明装置１００と同様に、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を備えた光源２と、導光装置１２を構成主体たるロッドレンズ３とから概略構成され、ロッドレンズ３は長手状の有底筒状部材から構成されている。ロッドレンズ３には、その長手方向に沿って筒状側面に形成された複数の入射部７と、筒状部材の一端側に形成された出射部９とが設けられており、これら入射部７及び出射部９以外のロッドレンズ３内面はＡｌ等からなる金属製反射膜５にて被膜されている。
【００２７】
また、入射部７は透光性部材から構成され、各入射部７の外面側に設けられた光源２からの光をロッドレンズ３内部に入射可能にしている。さらに、各入射部７の内面側には、光源２から出射された光を屈折させ、該光に対しロッドレンズ３の導出部９側に指向性を付与するための偏向部４２が設けられている。各偏向部４２は、図５に示すように、レンズの回転中心が、入射部の中心よりも相対的に出射側に偏心した構成となっている。レンズに平行に入射した光はレンズの焦点に結像することになるが、レンズが偏心しているため、焦点位置は入射部の中心よりも出射部よりとなる。すなわち、各入射部７において、出射部９に相対的に近い側では相対的に小さい入射角でロッドレンズ３内部に光が入射される一方、出射部９に相対的に遠い側では相対的に大きい入射角でロッドレンズ３内部に光が入射されることとなる。なお、ここでは曲率半径が一定のレンズを用いて出射側へ光を導光する手段について述べたが、出射側に遠い方の、レンズの曲率半径を短くすることでさらに出射側へ導光する光の量を増やすことができる。
【００２８】
したがって、第３実施形態の照明装置１０２によっても、第１実施形態と同様、光源２から出射された光は、ロッドレンズ３の入射部７から入射し、ロッドレンズ３にて出射部９側に導かれることとなる。本実施形態の場合、偏向部４２を上記のように配設したため、光源光はロッドレンズ３の出射部９側に広がりつつロッドレンズ３内部に入射される。そして、ロッドレンズ３内部に入射した光は、ロッドレンズ３内面に設けられた金属製反射膜５により反射を繰り返しつつ、出射部９側に導光される。
【００２９】
この場合も、複数の光源２を配設可能に構成したことにより出射光の輝度を高めることが可能となるとともに、個々の入射部７において偏向部４２を出射部９側から屈折率の小さな部材に構成したため、出射部９に対して効率良く光を導くことが可能となり光利用効率も向上する。しかも、ロッドレンズ３の長手方向に沿って光源２を配設したため、筒状部材の一端面に光源を設ける場合に比して、光源の数を増やした場合にもロッドレンズ３の該端面を大きく形成する必要もなく、したがって導光装置を大型化することなく輝度の向上を実現可能となる。
【００３０】
なお、図３に示した棒状部材２０にて構成されるロッドレンズ３についても、図４の第３実施形態と同様に、回折格子４に代えて偏向部４２を配設する構成とすることもできる。この場合、各偏向部４２は棒状部材２０と屈折率の異なる材料にて構成されることは言うまでもない。
【００３１】
［第４の実施の形態］
以下、本発明の第４の実施の形態を、図６を参照して説明する。
本実施形態の照明装置１０３は、箱状部材にて構成されたロッドレンズ３の側面に入射部７を設け、該入射部７に図１に示した第１の実施形態と同様の回折格子４を設けるとともに、その一側面（すなわち入射部７が設けられた面と同一の面）に出射部９を設けてなる導光装置１３を含む例である。この場合、ロッドレンズ３の長手方向中心位置付近に出射部９が設けられ、その出射部９の長手方向両端方向に入射部７が設けられ、光源２から出射された光は、回折格子４により中心の出射部９側に指向性を付与されつつロッドレンズ３内に入射される。
【００３２】
この場合も、複数の光源２を配設可能に構成したことにより出射光の輝度を高めることが可能となるとともに、個々の入射部７において回折格子４を上記構成としたため、出射部９に対して効率良く光を導くことが可能となり光利用効率も向上する。なお、回折格子４の代わりに、図４及び図５に示した偏向部４２を当該導光装置１３に設けて照明装置１０３を構成し、同様の光利用効率向上効果が得られることは言うまでもない。
【００３３】
［投射型表示装置］
図７は、上記実施の形態で示した各照明装置を光源として用いた投射型表示装置９１の要部を示す概略構成図である。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し、図中符号９３はロッドレンズアレイ（均一照明手段）、９４はＰＢＳアレイ、９５は液晶ライトバルブ（光変調手段）、９６は投射レンズ、である。
【００３４】
投射型表示装置９１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色光を出射可能な複数のＬＥＤ９７ｒ，９７ｇ，９７ｂ（固体発光素子）と、ＬＥＤ９７ｒ，９７ｇ，９７ｂから出射される各色光の照度を均一化するための複数のロッドレンズ９８が平面状または曲面状に配列されたロッドレンズアレイ９３と、ロッドレンズアレイ９３から入射される光の偏光変換を行うＰＢＳアレイ９４と、ＰＢＳアレイ９４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９５と、液晶ライトバルブ９５によって合成された画像をスクリーン９９に拡大投射する投射レンズ９６とから概略構成されている。このうち、ロッドレンズアレイ９３は、上記実施形態の各照明装置の構成を採用してなるもので、各ロッドレンズ９８の光源たるＬＥＤ９７ｒ，９７ｇ，９７ｂは、該ロッドレンズ９８の導光途上に配設されている。
【００３５】
ＰＢＳアレイ９４は、偏光分離膜９４ａと反射膜９４ｂとを有する複数のＰＢＳと１／２波長板９４ｃ（位相差板）とが組み合わされたものであって、ＬＥＤ９７ｒ，９７ｇ，９７ｂ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ものである。
【００３６】
液晶ライトバルブ９５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９３１が使用され、液晶セル９３１の外面には入射側偏光板９３２、出射側偏光板９３３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９５に入射されたｓ偏光がｐ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。以上のロッドレンズアレイ９３、ＰＢＳアレイ９４、液晶ライトバルブ９５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。
【００３７】
本実施の形態の投射型表示装置９１では、１フレームを時分割し、ＬＥＤ９７ｒ，９７ｇ，９７ｂから時間順次にＲ、Ｇ、Ｂの各色光を出射させ、各ＬＥＤ９７ｒ，９７ｇ，９７ｂから色光を出射するタイミングと液晶ライトバルブ９５を駆動するタイミングとを同期させることにより、各ＬＥＤ９７ｒ，９７ｇ，９７ｂから出射される色光に対応させて液晶ライトバルブ９５を時間順次に駆動し、各ＬＥＤ９７ｒ，９７ｇ，９７ｂ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。
【００３８】
このような投射型照明装置９１は、ロッドレンズアレイ９３について、上記実施形態の照明装置の構成を採用してなるため、照明効率が高く、表示特性に優れた照明装置となる。また、照度分布が均一なため、液晶ライトバルブの耐久性も向上し、ひいては当該投射型表示装置の耐久性向上にも繋がる。
【００３９】
次に、投射型照明装置の変形例を、図８を参照して説明する。図８は、投射型表示装置の概略構成を示す拡大図であって、図７の投射型表示装置９１が色順次駆動方式の単板方式の例であったのに対し、図８の投射型表示装置８３６では２板方式の例を示す。
【００４０】
図７の投射型表示装置９１では、光源としてＲ、Ｇ、Ｂの異なる色の色光を発光し得るＬＥＤ９７ｒ，９７ｇ，９７ｂを用いたのに対し、図８の投射型液晶表示装置８３６では、Ｒの色光を発光し得るＬＥＤ８７ｒを光源としたロッドレンズと、Ｇの色光を発光し得るＬＥＤ８７ｇを光源としたロッドレンズとを含むロッドレンズアレイ８３と、Ｂの色光を発光し得るＬＥＤ８７ｂを光源としたロッドレンズを含むロッドレンズアレイ８３とを備えている。この場合、各ロッドレンズ８８は、上記実施形態の照明装置の構成を採用している。
【００４１】
各ロッドレンズアレイ８３の出射側にＰＢＳアレイ８４が設けられ、さらにＲ、Ｇ、Ｂの各色光を変調する液晶ライトバルブ８５がそれぞれ設けられている。そして、各液晶ライトバルブ８５によって変調された３つの色光が、ダイクロイックミラー８２５に入射するように構成されている。このダイクロイックミラー８２５は、Ｂの色光のみを反射し、Ｒ，Ｇの色光を透過することで各色光を分離するものとしている。このダイクロイックミラー８２５により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８６によりスクリーン８９上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００４２】
このような投射型照明装置８３６においても、ロッドレンズアレイ８３について、上記実施形態の照明装置の構成を採用してなるため、照明効率が高く、表示特性に優れた照明装置となる。また、照度分布が均一なため、液晶ライトバルブの耐久性も向上し、ひいては当該投射型表示装置の耐久性向上にも繋がる。
【００４３】
さらに、図９は投射型表示装置の更に異なる変形例について、その概略構成を示す拡大図であって、この場合の投射型表示装置７３６は３板方式の例である。図９の投射型液晶表示装置７３６では、Ｒの色光を発光し得るＬＥＤ７７ｒを備えるロッドレンズアレイ７３、Ｇの色光を発光し得るＬＥＤ７７ｇを備えるロッドレンズアレイ７３、Ｂの色光を発光し得るＬＥＤ７７ｂを備えるロッドレンズアレイ７３の３個を光源として用いている。これら各色光毎のロッドレンズアレイ７３は、上記実施形態の各照明装置の構成を採用している。
【００４４】
各ロッドレンズアレイ７３の出射側にＰＢＳアレイ７４が設けられ、さらにＲ、Ｇ、Ｂの各色光を変調する液晶ライトバルブ７５がそれぞれ設けられている。そして、各液晶ライトバルブ７５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７２５（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７２５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７６によりスクリーン７９上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００４５】
このような投射型照明装置７３６においても、ロッドレンズアレイ７３について、上記実施形態の照明装置の構成を採用してなるため、照明効率が高く、表示特性に優れた照明装置となる。また、照度分布が均一なため、液晶ライトバルブの耐久性も向上し、ひいては当該投射型表示装置の耐久性向上にも繋がる。
【００４６】
以上、本発明に係る実施の形態を示したが、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、本実施形態においてはロッドレンズを直方体状にて形成したが、被照明体の構成により例えば円柱状にて形成することも可能である。また、本実施形態の照明装置の光源としてＬＥＤを例示したが、これに限定されず、例えばメタルハライドランプ等を用いることも可能である。さらに、本実施形態の照明装置は、投射型表示装置の光源としてのみではなく、例えば半導体装置の製造時に用いる露光機として、或いは対象物の表面形状を特定するための表面形状測定機等として用いることも可能である。
【００４７】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明の導光装置によれば、光の入射部を導光部に複数設けるとともに、該入射部に偏向部を設け、個々の入射部において、導光部の出射部に相対的に近い側の偏向部を相対的に小さい出射角で光を出射する構成とし、さらに出射部に相対的に遠い側の偏向部を相対的に大きい出射角で光を出射する構成としたため、導光部の出射側に光を効率良く導出させることが可能となり、光利用効率が高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施形態の導光装置を備えた照明装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の導光装置の要部を拡大して示す説明図。
【図３】本発明に係る第２の実施形態の導光装置を備えた照明装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係る第３の実施形態の導光装置を備えた照明装置を示す概略構成図である。
【図５】図４の導光装置の要部を拡大して示す説明図。
【図６】本発明に係る第４の実施形態の導光装置を備えた照明装置を示す概略構成図である。
【図７】本発明の投射型表示装置の一例を示す概略構成図である。
【図８】本発明の投射型表示装置の一変形例を示す概略構成図である。
【図９】本発明の投射型表示装置の一変形例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１導光装置
２光源
３ロッドレンズ（導光体）
４回折格子
５金属製反射膜
７入射部
９出射部
１０照明装置
４２偏向部

Claims

入射部から入射した光を出射部へ導く導光部を備える導光装置であって、前記導光部には前記入射部が複数設けられ、各入射部には偏向部が設けられるとともに、該偏向部は、当該偏向部への入射角と異なる角度で光を出射するものであって、個々の入射部において、前記出射部に相対的に近い側の偏向部が、相対的に小さい偏向角で光を偏向する構成とされ、さらに前記出射部に相対的に遠い側の偏向部が、相対的に大きい偏向角で光を偏向する構成とされていることを特徴とする導光装置。
前記導光部が長手状に構成されるとともに、前記入射部が少なくとも導光部の長手方向に沿って複数配設されていることを特徴とする請求項１に記載の導光装置。
前記偏向部が回折格子を含んで構成され、個々の入射部において、前記出射部に相対的に近い側の回折格子が、相対的に大きい格子間隔で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光装置。
前記回折格子の断面が鋸歯形状であることを特徴とする請求項３に記載の導光装置。
前記導光部が、棒状の導光体若しくは筒状の導光体から構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の導光装置。
前記導光部が棒状の導光体から構成され、前記偏向部が前記導光体と屈折率の異なる部材を含んで構成されるものであって、前記偏向部がレンズ状の曲面からなり、個々の入射部において、前記出射部に相対的に近い側の偏向部が、相対的に曲率の小さい曲面から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光装置。
前記導光部が筒状の導光体から構成され、前記偏向部が前記導光体の筒状内部と屈折率の異なる部材を含んで構成されるものであって、前記偏向部がレンズ状の曲面からなり、個々の入射部において、前記出射部に相対的に近い側の偏向部が、相対的に曲率の小さい曲面から構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導光装置。
前記導光部が棒状の導光体もしくは筒状の導光体から構成され、前記偏向部が前記導光体と屈折率の異なる部材を含んで構成され、前記偏向部がレンズ状の曲面から構成されるものであて、個々の入射部の中心に対して、前記偏向部の中心が前記出射部側に配置されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の導光装置。
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の導光装置と、前記導光装置の入射部側に配設された光源とを具備することを特徴とする照明装置。
請求項９に記載の照明装置と、該照明装置から出射される光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えたことを特徴とする投射型表示装置。