JP4128180B2 - 照明装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

この発明は、照明装置及びこれを備えた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、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）。

図１１は特許文献１で開示されている投写型表示装置１００の全体構造を示す概略図、図１２（ａ）、（ｂ）は投写型表示装置１００に備えられた後述するロッドレンズ（照度均一化手段）の構造を示す概略斜視図及び概略断面図、図１３は投写型表示装置１００における、光源から色光を出射するタイミングと、光変調装置を駆動するタイミングとの関係を示す図である。

図１１に示すように、投写型表示装置１００は、赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）、青色光（Ｂ）をそれぞれ出射することが可能な光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂと、各光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂから出射された各色光の照度を均一化するためのロッドレンズ（照度均一化手段）３０と、ロッドレンズ３０により照度が均一化された各色光を変調して、画像を合成する光変調装置４０と、光変調装置４０により合成された画像を拡大投影するための投写光学系５０と、投写光学系５０により拡大された画像を表示するスクリーン６０とを主体として構成されている。

各光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光することが可能な発光ダイオード等の発光素子から構成されており、各光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは各々１個の発光素子から構成されていてもよいし、複数の発光素子がアレイ状に配列されたものであってもよい。

各光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは、光出射制御回路（光出射制御手段）７０に接続されており、この光出射制御回路７０により、各光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂから色光を出射するタイミングが制御され、光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂから時間順次に色光を出射させることが可能な構造になっている。

各光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂから出射された色光は、各光源に対応して設けられたレンズ２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂにより集光された後、ビームスプリッタ群２２によりロッドレンズ３０に導かれる。ビームスプリッタ群２２は、例えば、４つの直角プリズムが貼り合わされた、その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たクロスダイクロイックプリズムからなり、異なる３方向（図示上方向、図示左方向、図示下方向）から入射した各色光はビームスプリッタ群２２により、すべて図示右方に位置するロッドレンズ３０に導かれる構造になっている。

ロッドレンズ３０は図１２（ａ）に示すように、その形状は直方体状であり、ロッドレンズ３０の図示左端が光入射面３１、図示右端が光出射面３２になっている。図１２（ｂ）に示すように、種々の方向から光入射面３１に入射した光はロッドレンズ３０内において、直進して、あるいは側面で１回若しくは複数回反射されて、光出射面３２から出射される構造になっている。そして、ロッドレンズ３０に入射する光の密度分布に関係なく、光出射面３２の全面から均一な密度分布で光を出射することができ、その結果、光の照度（輝度分布）を均一化することができる構造になっている。

ロッドレンズ３０から種々の方向に均一な照度で出射された各色光は、レンズ３７、３８を介して集光され、液晶装置などからなる光変調装置４０に照射される。光変調装置４０は光変調装置駆動回路（光変調装置駆動手段）８０に接続されており、この光変調装置駆動回路８０により各色光に対応させて光変調装置４０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、同期信号発生回路９０は、同期信号ＳＹＮＣを発生させ、光出射制御回路７０及び光変調装置駆動回路８０に入力することにより、各光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂから色光を出射するタイミングと光変調装置４０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。

すなわち、投写型表示装置１００では、１フレームを時分割し、光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂから時間順次に赤色光、緑色光、青色光を出射させ、各光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂから色光を出射するタイミングと光変調装置４０を駆動するタイミングとを同期させることにより、各光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂから出射される色光に対応させて光変調装置４０を時間順次に駆動し、各光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂ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造になっている。

このことを図１３に基づいて説明する。図１３に示すように、１フレームを３つに時分割し、光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂから順次赤色光、青色光、緑色光を出射させ、光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂから出射される光の出射タイミングに合わせて光変調装置４０を駆動し、出射される色光に対応した画像信号を出力する。具体的には、光源２０Ｒにより赤色光（Ｒ）が出射されている間には、光変調装置４０により、赤色光（Ｒ）に対応した画像信号ＳＲが出力される。緑色光、青色光についても同様に、光源２０Ｇあるいは２０Ｂにより、緑色光（Ｇ）あるいは青色光（Ｂ）が出射されている間には、光変調装置４０により、緑色光（Ｇ）あるいは青色光（Ｂ）に対応した画像信号ＳＧあるいは画像信号ＳＢが出力される。そして、１フレームごとに、赤色光、緑色光、青色光に対応した画像信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢに基づいてカラー画像を合成することが可能になっている。
特開２００２−１８９２６３号

ところで、上記の光変調装置４０には、液晶シャッタが用いられることが多い。液晶シャッタを用いた光変調装置４０により各色光を変調するためには、光変調装置４０に入射する光の偏光方向を、偏光板などを用いて一方向に揃えておく必要がある。

しかし、各光源２０Ｒ、２０Ｇ、２０ＢにＬＥＤを用いた場合、各光源からの出射光は自然偏光光であるので、偏光板を用いて偏光方向を一方向に揃える必要がある。しかし、偏光板により特定方向の偏光を揃えようとすると、光量が減少してしまう。

また、上記の各光源は、光を出射すると発熱する。光源の温度上昇を抑えるため、通常、各種投写型表示装置では、放熱装置（熱を逃がすための放熱フィン、放熱ファンなど）を配置している。しかし、上記のような放熱装置を設けることは、表示装置の大型化につながる。

そこで、この発明は上記の事情に鑑み、光量を減少させることなく、偏光方向を一方向に揃えることを可能とする照明装置、投写型映像表示装置を提供することを目的とする。また、装置の大型化を伴うことなく、光源の温度上昇を抑えることを可能とする照明装置、投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

請求項１の照明装置は、赤色光を出射する第１光源と、緑色光を出射する第２光源と、青色光を出射する第３光源と、赤色光を出射する第４光源と、緑色光を出射する第５光源と、青色光を出射する第６光源と、前記第１光源からの光を偏光分離する第１の偏光ビームスプリッタと、前記第２光源からの光を偏光分離する第２の偏光ビームスプリッタと、前記第３光源からの光を偏光分離する第３の偏光ビームスプリッタと、前記第４光源からの光を偏光分離する第４の偏光ビームスプリッタと、前記第５光源からの光を偏光分離する第５の偏光ビームスプリッタと、前記第６光源からの光を偏光分離する第６の偏光ビームスプリッタと、前記第１ないし第６の偏光ビームスプリッタの反射光及び透過光を同一方向へ導く導光手段と、前記第１ないし第３の偏光ビームスプリッタの反射光又は透過光の何れか一方の偏光方向を９０度回転させることにより、前記第１ないし第３の偏光ビームスプリッタの反射光及び透過光の偏光方向を第１の方向に揃えると共に、前記第４ないし第６の偏光ビームスプリッタの反射光又は透過光の何れか一方の偏光方向を９０度回転させることにより、前記第４ないし第６の偏光ビームスプリッタの反射光及び透過光の偏光方向を一方向に揃える、第１の偏光変換手段と、前記第１の偏光変換手段を通過した、前記第１ないし第３の偏光ビームスプリッタの反射光及び透過光、又は、前記第４ないし第６の偏光ビームスプリッタの反射光及び透過光の何れか一方の偏光方向を９０度回転させることにより、前記第１ないし第６の偏光ビームスプリッタの反射光及び透過光の偏光方向を前記第１の方向と直交する第２の方向に揃える、第２の偏光変換手段を備えたことを特徴とする。

この照明装置によれば、光量を減少させることなく、液晶シャッタ等の照明対象物に照射させる光の偏光方向を一方向に揃えることができる。更には、装置の大型化を伴うことなく、光源の温度上昇を抑えることができる。

前記第２の偏光変換手段は、液晶セルにより構成されているものであっても良い。

また、前記導光手段は、複数の偏光ビームスプリッタにより構成されているものであっても良い。

更に、前記偏光ビームスプリッタは、波長選択性を有するものであっても良い。

請求項５の投写型表示装置は、上記の照明装置と、前記照明装置を通過した光の強度を照明対象物上で均一化するインテグレート手段と、前記インテグレート手段により強度が照明対象物上で均一化された各色光を変調する光変調装置と、前記各光源から時間順次に光を出射させる光出射制御手段と、前記各光源から出射される光に対応させて前記光変調装置を時間順次に駆動する光変調装置駆動手段と、を備えたことを特徴とする。

この投写型表示装置は、例えば、フィールドシーケンシャルカラー方式の液晶表示装置である。即ち、三原色のバックライト（赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ）を順次照射し、制御回路により各色と同期をとった色成分のみの画像を表示し、ＲＧＢの３色を時間的に混合してフルカラーの画像表示を得るものである。

そして、上記光変調装置は、請求項１の第１ないし第６光源から時間順次に光を出射させる。例えば、上記投写型表示装置により奇数フレームを表示させる場合には、第１ないし第３光源を用い、偶数フレームを表示させる場合には、第４ないし第６光源を用いる。

そうすると、上記投写型表示装置を、請求項１の照明装置と併せ用いた場合と、従来（図１１）の投写型表示装置１００とで比較すると、請求項１の照明装置と併せ用いた場合の方が、各光源のＤｕｔｙ比（光源がオンになっている時間の比率）を低く抑えることができる。各光源がオンになっている時間の比率を低くすることができれば、各光源の発熱を抑えることができる。

この発明による投写型表示装置は更に、前記各光源から出射される光に対応させて、前記第２の偏光変換手段を時間順次に駆動する駆動手段を備え、前記駆動手段は、前記第１ないし第３の光源から光が出射されているときは、前記第２の偏光変換手段への入射光の偏光方向を９０度回転させるよう、第２の偏光変換手段を駆動するものでも良い。

この発明によれば、光量を減少させることなく、偏光方向を一方向に揃えることを可能とする照明装置、及び、投写型映像表示装置を提供することができる。

以下、この発明の実施形態の照明装置、及び、投写型映像表示装置を図１ないし図１０に基づいて説明する。

（投写型映像表示装置１０の構成）
図１は、投写型映像表示装置１０の全体的な構成を示す概略図である。この投写型映像表示装置１０は、いわゆるフィールドシーケンシャルカラー方式の液晶表示装置である。即ち、三原色のバックライト（赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ）を順次照射し、制御回路により各色と同期をとった色成分のみの画像を表示し、ＲＧＢの３色を時間的に混合してフルカラーの画像表示を得るものである。これは人の目から入った光の三原色を、脳の中で重ね合わせてフルカラーとして見る残像現象を利用したものである。

投写型映像表示装置１０は、６つの光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ、１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ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”１”を用いる）と、偏光ビームスプリッタ群２と、第１偏光変換部３と、第２偏光変換部４と、ロッドインテグレータ５と、液晶パネル６と、投写レンズ７と、光出射制御回路（光出射制御手段）８１、液晶パネル駆動回路８２、第２偏光変換部制御回路８３と、同期信号発生回路９とを備える。

光源１のうち、光源１１Ｒ、１２Ｒは赤色光を出射し、光源１１Ｇ、１２Ｇは緑色光を出射し、光源１１Ｂ、１２Ｂは青色光を出射する。各光源は、赤色光、緑色光、青色光をそれぞれ発光することが可能な発光ダイオード等の発光素子から構成されている。各光源は、各々１個の発光素子から構成されていてもよいし、複数の発光素子がアレイ状に配列されたものであってもよい。各光源が、複数の発光素子がアレイ状に配列されたものである場合、各光源の縦横比は液晶パネル６の縦横比に略一致させてもよい。

各光源は、光出射制御回路（光出射制御手段）８１に接続されており、この光出射制御回路８１により、各光源から色光を出射するタイミングが制御され、各光源から時間順次に色光を出射させることが可能な構造になっている。

光源１１Ｒ、１２Ｇは、偏光ビームスプリッタ群２を挟んで第１偏光変換部３の光入射面に対面して設けられている。光源１１Ｂ、１１Ｇは、偏光ビームスプリッタ群２を挟んで互いに対面して配置されている。また、光源１２Ｒ、１２Ｂも、偏光ビームスプリッタ群２を挟んで互いに対面して配置されている。なお、図示はしていないが、各光源１から偏光ビームスプリッタ群２に至る光路の周囲にミラー板を設けて出射光の利用効率を高めるようにしてもよい。

各光源１から出射された光は偏光ビームスプリッタ群２によって、第１偏光変換部３の光入射面に導かれる。偏光ビームスプリッタ群２の構成及び機能については、後で詳しく説明する。

第１偏光変換部３は、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの出射光の偏光方向を第１の方向に揃え、光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂからの出射光の偏光方向を、前記第１の方向と直交する第２の方向に揃える。第１偏光変換部３は、例えば、波長板により構成される。以下、第１の偏光方向を有する光のことを「Ｐ偏光」と呼び、第２の偏光方向を有する光のことを「Ｓ偏光」と呼ぶこととする。

第１偏光変換部３から出射された光は、第２偏光変換部４によって、Ｐ偏光に変換されるものである。第２偏光変換部４は、例えば偏光方向を回転させる液晶セルにより構成される。第２偏光変換部４は、第２偏光変換部制御回路８３によって制御される。第２偏光変換部制御回路８３の機能等については後で説明する。第２偏光変換部４からの出射光は、ロッドインテグレータ５の光入射面に導かれる。

ロッドインテグレータ５は、内面がミラー面とされた四角筒構造（中空構造）を有している。ロッドインテグレータ５の縦横比は液晶パネル６の縦横比に略一致している。ロッドインテグレータ５は各光源１からの各色光を前記ミラー面にて反射させて液晶パネル６に導くため、各色光の光強度分布は液晶パネル６上でほぼ均一化されることになる。なお、非中空構造のガラスロッドインテグレータを用いることもできる。また、四角柱（筒）の入射開口サイズと、出射開口サイズは同一でなくても良い。

液晶パネル６を透過することで変調された光（映像光）は、投写レンズ７によって拡大投写され、図示しないスクリーン上に投影表示される。

上記のような投写型映像表示装置１０によれば、偏光板を用いることなく、液晶パネル６に照射する光の偏光方向を一方向に揃えることができる。即ち、各光源からの光を１００％、液晶パネル６に導くことが理論的には可能となる。

液晶パネル６は、光変調装置駆動回路（光変調装置駆動手段）８に接続されており、この液晶パネル駆動回路８２により各色光に対応させて液晶パネル６を時間順次に駆動することが可能な構造になっている。

即ち、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ、１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、時分割で順次に所定時間点灯され、この所定時間点灯のタイミングに同期させて液晶パネル６に各色の映像信号が供給される。

このことを図２に基づいて説明する。まず、１フレームを３つに時分割し、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂから順次赤色光、青色光、緑色光を出射させ、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂから出射される光の出射タイミングに合わせて液晶パネル６を駆動し、出射される色光に対応した画像信号を出力する。

具体的には、光源１１Ｒにより赤色光（Ｒ）が出射されている間には、液晶パネル６により、赤色光（Ｒ）に対応した画像信号ＳＲが出力される。緑色光、青色光についても同様に、光源１１Ｇあるいは１１Ｂにより、緑色光（Ｇ）あるいは青色光（Ｂ）が出射されている間には、液晶パネル６により、緑色光（Ｇ）あるいは青色光（Ｂ）に対応した画像信号ＳＧあるいは画像信号ＳＢが出力される。このように、１フレームごとに、赤色光、緑色光、青色光に対応した画像信号ＳＲ、ＳＧ、ＳＢに基づいてカラー画像を合成することが可能になっている。

次のフレームの映像の表示においては、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを用いるのではなく、光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを用いる。光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂから順次赤色光、青色光、緑色光を出射させ、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂから出射される光の出射タイミングに合わせて液晶パネル６を駆動し、出射される色光に対応した画像信号を出力する。

そして、上記の場合と同様、光源１２Ｒにより赤色光（Ｒ）が出射されている間には、液晶パネル６により、赤色光（Ｒ）に対応した画像信号ＳＲが出力される。緑色光、青色光についても同様に、光源１２Ｇあるいは１２Ｂにより、緑色光（Ｇ）あるいは青色光（Ｂ）が出射されている間には、液晶パネル６により、緑色光（Ｇ）あるいは青色光（Ｂ）に対応した画像信号ＳＧあるいは画像信号ＳＢが出力される。

即ち、この投写型映像表示装置１０は、例えば、奇数フレームの画像表示においては、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを順次点灯させ、偶数フレームの画像表示においては、光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを順次点灯させる。

また、光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂから順次赤色光、青色光、緑色光を出射させている間、第２偏光変換部４には所定の電圧が印加される。後述するように、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの出射光は、第１偏光変換部３からの出射時においてはＰ偏光であるが、光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂからの出射光は、第１偏光変換部３からの出射時においてはＳ偏光である。そこで、液晶パネル６に入射させる光の偏光方向をＰ偏光とするために、光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂをオンとしている間、液晶セルで構成される第２偏光変換部４に所定電圧を印加する。第２偏光変換部制御回路８３は、第２偏光変換部４に対して、上記説明したような制御を行う。

また、同期信号発生回路９は、同期信号ＳＹＮＣを発生させ、光出射制御回路８１、液晶パネル駆動回路８２、及び、第２偏光変換部制御回路８３に入力することにより、各光源から色光を出射するタイミングと液晶パネル６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。

ところで、背景技術で記載した特許文献１の投写型表示装置１００の各光源のＤｕｔｙ比は、およそ３３％（３分の１）であった。これに対し、上記の投写型表示装置１０の各光源のＤｕｔｙ比は、およそ１７％（６分の１）である。即ち、上記実施形態によれば、各光源がオンになっている時間の比率を低くすることができるので、各光源の発熱を抑えることができる。

また、上記の光源は、１１Ｒ→１１Ｇ→１１Ｂ→１２Ｒ→１２Ｇ→１２Ｂの順で点灯する。図１及び図３の構成によれば、隣接しない２光源が順次点灯するようになっている。こうすることで、各光源の動作をより安定なものとすることができる。例えば、ある光源がオンになると、その際に発した熱は隣接する光源に伝わる。その状態で、前記隣接する光源を動作させようとすると、前記隣接する光源の動作は不安定になりかねない。しかし、隣接しない２光源を順次点灯させるようにすれば、各光源の動作をより安定なものとすることができる。

（偏光ビームスプリッタ群２の構成、及び動作）
図３は、偏光ビームスプリッタ群２の構成を示す図である。偏光ビームスプリッタ群２は、８つの波長選択性偏光ビームスプリッタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、２ｇ、２ｈにより構成されている。

これらの偏光ビームスプリッタは、誘電体多層膜により構成されている。誘電体多層膜の構造（層数や膜厚）を変えることで、偏光ビームスプリッタの光学特性（反射率、透過率の波長依存性）を変えることが可能である。

偏光ビームスプリッタ２ａと２ｂとは、クロス配置に備えている。偏光ビームスプリッタ２ｃと２ｄとは、クロス配置に備えている。偏光ビームスプリッタ２ｅと２ｆとは、クロス配置に備えている。偏光ビームスプリッタ２ｇと２ｈとは、クロス配置に備えている。

図４は、各偏光ビームスプリッタ２ａ〜２ｈの動作を示す表である。偏光ビームスプリッタ２ａは、赤色光（Ｐ偏光成分）、緑色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）、青色光（Ｐ偏光成分）を透過し、赤色光（Ｓ偏光成分）、青色光（Ｓ偏光成分）を反射する。

偏光ビームスプリッタ２ｂは、赤色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）、青色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）を透過し、緑色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）を反射する。

偏光ビームスプリッタ２ｃは、赤色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）、緑色光（Ｐ偏光成分）、青色光（Ｐ偏光成分）を透過し、緑色光（Ｓ偏光成分）、青色光（Ｓ偏光成分）を反射する。

偏光ビームスプリッタ２ｄは、赤色光（Ｐ偏光成分）、緑色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）、青色光（Ｓ偏光成分）を透過し、赤色光（Ｓ偏光成分）、青色光（Ｐ偏光成分）を反射する。

偏光ビームスプリッタ２ｅは、赤色光（Ｐ偏光成分）、緑色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）、青色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）を透過し、赤色光（Ｓ偏光成分）を反射する。

偏光ビームスプリッタ２ｆは、赤色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）、緑色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）、青色光（Ｓ偏光成分）を透過し、緑色光（Ｐ偏光成分）を反射する。

偏光ビームスプリッタ２ｈは、赤色光（Ｓ偏光成分）、緑色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）、青色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）を透過し、赤色光（Ｐ偏光成分）を反射する。

偏光ビームスプリッタ２ｇは、赤色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）、緑色光（Ｐ偏光及びＳ偏光成分）、青色光（Ｐ偏光成分）を透過し、青色光（Ｓ偏光成分）を反射する。

（第１偏光変換部３の構成、及び動作）
第１偏光変換部３は、カラーセレクタ３ａ、３ｂとからなる。

カラーセレクタ３ａは、青色光についてはλ／２板（２分の１波長板）として機能する。カラーセレクタ３ａの遅相軸を、青色光のＳ偏光方向に対して４５度方向に設置した場合、カラーセレクタ３ａに入射する青色光の偏光方向は９０度回転する。

一方、カラーセレクタ３ａは、赤色光、緑色光については波長板として機能しない。即ち、カラーセレクタ３ａに入射する赤色光、緑色光の偏光方向は変化しない。

カラーセレクタ３ｂは、赤色光、緑色光についてはλ／２板（２分の１波長板）として機能する。カラーセレクタ３ｂの遅相軸を、赤色光及び緑色光のＳ偏光方向に対して４５度方向に設置した場合、カラーセレクタ３ｂに入射する赤色光、及び緑色光の偏光方向は９０度回転する。

一方、カラーセレクタ３ｂは、青色光については波長板として機能しない。即ち、カラーセレクタ３ｂに入射する青色光の偏光方向は変化しない。

（第２偏光変換部４の構成、及び動作）
第２偏光変換部４は、例えば、液晶セルで構成される。所定の電圧を印加したとき、第２偏光変換部４への入射光の偏光方向は９０度回転するようになっている。即ち、第２偏光変換部４への入射光がＰ偏光の場合、第２偏光変換部４には電圧が印加されることはなく、第２偏光変換部４からの出射光はＰ偏光である。第２偏光変換部４への入射光がＳ偏光の場合、第２偏光変換部４には電圧が印加され、Ｐ偏光に変換されて、第２偏光変換部４から出射される。

（各光源からの出射光の動作）
次に、各光源からの出射光の動作について説明する。

（光源１１Ｂから出射された青色光の動作）
図５を参照して、光源１１Ｂから出射された青色光は、まず偏光ビームスプリッタ２ａ、及び２ｂに到達する。この青色光の動作について、同図の左半分のものと、右半分のものとに分けて説明する。

青色光のうち左半分の光は、まず偏光ビームスプリッタ２ａの左上側に到達する。このうちのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ａ、２ｂを透過し、２ｄで反射し、２ｃ、２ｈ、２ｇを透過して、カラーセレクタ３ｂへ導かれる。そして、Ｐ偏光のまま第２偏光変換部４へ導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ａで反射し、偏光ビームスプリッタ２ｂ、２ｅ、２ｆを透過して、カラーセレクタ３ａへ導かれる。そして、カラーセレクタ３ａにてＰ偏光に変換されて、第２偏光変換部４へ導かれる。

青色光のうち右半分の光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｂの右上側に到達する。このうちのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｂ、２ａ、２ｃを透過し、２ｄで反射し、２ｇ、２ｈ、を透過して、カラーセレクタ３ｂへ導かれる。そして、Ｐ偏光のまま第２偏光変換部４へ導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｂを透過し、２ａで反射し、偏光ビームスプリッタ２ｆ、２ｅを透過して、カラーセレクタ３ａへ導かれる。そして、カラーセレクタ３ａにてＰ偏光に変換されて、第２偏光変換部４へ導かれる。

偏光ビームスプリッタ２ａは、本願発明の第３の偏光ビームスプリッタの一実施形態に相当する。そして、上記説明から、カラーセレクタ３ａ、３ｂで構成される第１偏光変換部３は、上記第３の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光のうち、反射光の偏光方向を９０度回転させることで、第３の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光の偏光方向を一方向に揃えている、といえる。

（光源１１Ｒから出射された赤色光の動作）
図６を参照して、光源１１Ｒから出射された赤色光は、まず偏光ビームスプリッタ２ａ、及び２ｂに到達する。この赤色光の動作について、同図の上半分のものと、下半分のものとに分けて説明する。

赤色光のうち上半分の光は、まず偏光ビームスプリッタ２ａの左上側に到達する。このうちのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ａ、２ｂ、２ｅ、２ｆ、を透過して、カラーセレクタ３ａへ導かれる。そして、Ｐ偏光のまま第２偏光変換部４へ導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ａで反射し、２ｂを透過し、２ｄで反射し、２ｃ、２ｈ、２ｇを透過して、カラーセレクタ３ｂへ導かれる。そして、カラーセレクタ３ｂにてＰ偏光に変換されて、第２偏光変換部４へ導かれる。

赤色光のうち下半分の光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｂの左下側に到達する。このうちのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｂ、２ａ、２ｆ、２ｅ、を透過して、カラーセレクタ３ａへ導かれる。そして、Ｐ偏光のまま第２偏光変換部４へ導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｂを透過し、２ａで反射し、２ｃを透過し、２ｄで反射し、２ｇ、２ｈを透過して、カラーセレクタ３ｂへ導かれる。そして、カラーセレクタ３ｂにてＰ偏光に変換されて、第２偏光変換部４へ導かれる。

偏光ビームスプリッタ２ａは、本願発明の第１の偏光ビームスプリッタの一実施形態に相当する。そして、上記説明から、カラーセレクタ３ａ、３ｂで構成される第１偏光変換部３は、上記第１の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光のうち、反射光の偏光方向を９０度回転させることで、第１の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光の偏光方向を一方向に揃えている、といえる。

（光源１１Ｇから出射された緑色光の動作）
図７を参照して、光源１１Ｇから出射された緑色光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｃ、及び２ｄに到達する。この緑色光の動作について、同図の左半分のものと、右半分のものとに分けて説明する。

緑色光のうち左半分の光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｃの左下側に到達する。このうちのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｃ、２ｄを透過し、２ｂで反射し、２ａ、２ｆ、２ｅを透過して、カラーセレクタ３ａへ導かれる。そして、Ｐ偏光のまま第２偏光変換部４へ導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｃで反射し、２ｄ、２ｇ、２ｈを透過して、カラーセレクタ３ｂへ導かれる。そして、カラーセレクタ３ｂにてＰ偏光に変換されて、第２偏光変換部４へ導かれる。

緑色光のうち右半分の光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｄの右下側に到達する。このうちのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｄ、２ｃ、２ａを透過し、２ｂで反射し、２ｅ、２ｆを透過して、カラーセレクタ３ａへ導かれる。そして、Ｐ偏光のまま第２偏光変換部４へ導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｄを透過し、２ｃで反射し、２ｈ、２ｇを透過して、カラーセレクタ３ｂへ導かれる。そして、カラーセレクタ３ｂにてＰ偏光に変換されて第２偏光変換部４へ導かれる。

偏光ビームスプリッタ２ｃは、本願発明の第２の偏光ビームスプリッタの一実施形態に相当する。そして、上記説明から、カラーセレクタ３ａ、３ｂで構成される第１偏光変換部３は、上記第２の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光のうち、反射光の偏光方向を９０度回転させることで、第２の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光の偏光方向を一方向に揃えている、といえる。

（光源１２Ｂから出射された青色光の動作）
図８を参照して、光源１２Ｂから出射された青色光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｇ、及び２ｈに到達する。この青色光の動作について、同図の左半分のものと、右半分のものとに分けて説明する。

青色光のうち左半分の光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｇの左下側に到達する。このうちのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｇ、２ｈを透過し、２ｆで反射し、２ｅを透過して、カラーセレクタ３ａへ導かれる。そして、カラーセレクタ３ａにてＳ偏光に変換されて、第２偏光変換部４へ導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｇで反射し、偏光ビームスプリッタ２ｈを透過して、カラーセレクタ３ｂへ導かれる。そして、Ｓ偏光のまま第２偏光変換部４へ導かれる。

青色光のうち右半分の光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｈの右下側に到達する。このうちのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｈ、２ｇ、２ｅを透過し、２ｆで反射して、カラーセレクタ３ａへ導かれる。そして、カラーセレクタ３ａにてＳ偏光に変換されて、第２偏光変換部４へ導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｈを透過し、２ｇで反射して、カラーセレクタ３ｂへ導かれる。そして、Ｓ偏光のまま第２偏光変換部４へ導かれる。

偏光ビームスプリッタ２ｇは、本願発明の第６の偏光ビームスプリッタの一実施形態に相当する。そして、上記説明から、カラーセレクタ３ａ、３ｂで構成される第１偏光変換部３は、上記第６の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光のうち、透過光の偏光方向を９０度回転させることで、第６の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光の偏光方向を一方向に揃えている、といえる。

（光源１２Ｒから出射された赤色光の動作）
図９を参照して、光源１２Ｒから出射された赤色光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｅ、及び２ｆに到達する。この赤色光の動作について、同図の左半分のものと、右半分のものとに分けて説明する。

赤色光のうち左半分の光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｅの左上側に到達する。このうちのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｅ、２ｆを透過し、２ｈで反射し、２ｇを透過して、カラーセレクタ３ｂへ導かれる。そして、カラーセレクタ３ｂにてＳ偏光に変換されて、第２偏光変換部４へ導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｅで反射し、偏光ビームスプリッタ２ｆを透過して、カラーセレクタ３ａへ導かれる。そして、Ｓ偏光のまま第２偏光変換部４へ導かれる。

赤色光のうち右半分の光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｆの右上側に到達する。このうちのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｆ、２ｅ、２ｇを透過し、２ｈで反射して、カラーセレクタ３ｂへ導かれる。そして、カラーセレクタ３ｂにてＳ偏光に変換されて、第２偏光変換部４へ導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｅで反射し、２ｆを透過して、カラーセレクタ３ａへ導かれる。そして、Ｓ偏光のまま第２偏光変換部４へ導かれる。

偏光ビームスプリッタ２ｅは、本願発明の第４の偏光ビームスプリッタの一実施形態に相当する。そして、上記説明から、カラーセレクタ３ａ、３ｂで構成される第１偏光変換部３は、上記第４の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光のうち、透過光の偏光方向を９０度回転させることで、第４の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光の偏光方向を一方向に揃えている、といえる。

（光源１２Ｇから出射された緑色光の動作）
図１０を参照して、光源１２Ｇから出射された緑色光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｃ、及び２ｄに到達する。この緑色光の動作について、同図の上半分のものと、下半分のものとに分けて説明する。

緑色光のうち上半分の光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｄの左上側に到達する。このうちのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｄ、２ｃ、２ｈ、２ｇを透過して、カラーセレクタ３ｂへ導かれる。そして、カラーセレクタ３ｂにてＳ偏光に変換されて、第２偏光変換部４へ導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｄを透過し、２ｃで反射し、２ａを透過し、２ｂで反射し、２ｅ、２ｆを透過して、カラーセレクタ３ａへ導かれる。そして、Ｓ偏光のまま第２偏光変換部４へ導かれる。

緑色光のうち下半分の光は、まず偏光ビームスプリッタ２ｃの左下側に到達する。このうちのＰ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｃ、２ｄ、２ｇ、２ｈを透過して、カラーセレクタ３ｂへ導かれる。そして、カラーセレクタ３ｂにてＳ偏光に変換されて、第２偏光変換部４へ導かれる。一方、Ｓ偏光成分は、偏光ビームスプリッタ２ｃで反射し、２ｄを透過し、２ｂで反射し、２ａ、２ｆ、２ｅを透過して、カラーセレクタ３ａへ導かれる。そして、Ｓ偏光のまま第２偏光変換部４へ導かれる。

偏光ビームスプリッタ２ｃは、本願発明の第５の偏光ビームスプリッタの一実施形態に相当する。そして、上記説明から、カラーセレクタ３ａ、３ｂで構成される第１偏光変換部３は、上記第５の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光のうち、透過光の偏光方向を９０度回転させることで、第５の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光の偏光方向を一方向に揃えている、といえる。

また、以上の説明から、第１偏光変換部３は、上記第１ないし第３の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光のうち、反射光の偏光方向を９０度回転させることで、第１ないし第３の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光の偏光方向を一方向に揃えていることに加え、上記第４ないし第６の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光のうち、透過光の偏光方向を９０度回転させることで、第４ないし第６の偏光ビームスプリッタの反射光、透過光の偏光方向を一方向に揃えていることから、本願発明の第１の偏光変換手段の一実施形態であるといえる。

また、以上説明したように、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ、からの出射光は、Ｐ偏光として第２偏光変換部４へ導かれ、光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、からの出射光は、Ｓ偏光として第２偏光変換部４へ導かれる。上記の投写型映像表示装置１０では、光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂの発光に同期して、第２偏光変換部４に所定の電圧が印加される。これにより、第２偏光変換部４に到達した、光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂ、からの出射光は、Ｓ偏光からＰ偏光に変換される。したがって、第２偏光変換部４は、本願発明の第２の偏光変換手段の一実施形態であるといえる。

（光量の向上）
上記実施形態では、例えば、奇数フレーム画像の表示には光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを順次点灯させ、偶数フレーム画像の表示には光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂを順次点灯させる。そうすることにより、各光源のＤｕｔｙ比を低く抑えることができ、各光源の発熱を抑える効果があった。

即ち、上記実施形態では、光源１１Ｒと光源１２Ｒが同時に点灯することはない。同様に、光源１１Ｇと光源１２Ｇが同時に、光源１１Ｂと光源１２Ｂが同時に点灯することはない。

これに対し、各フレーム画像の表示において、まず光源１１Ｒと光源１２Ｒを同時に点灯し、次に、光源１１Ｇと光源１２Ｇを同時に点灯し、そして、光源１１Ｂと光源１２Ｂを同時に点灯するものであっても良い。そうすることにより、液晶パネル６に照射させる光量を２倍にすることができる。

通常、光源の光量を向上させるには、光源に流す電流を増やすか、光源の発光面積を大きくするかのいずれかである。しかし、通常、明るさを２倍にするためには、光源に印加する電流を３倍する必要があり、発熱量が大きくなってしまう。また、光源の発光面積を大きくすると、エタンデュが増大することにより、光利用効率が低下する。

これに対し、上記のように、フレーム画像の表示において、まず光源１１Ｒと光源１２Ｒを同時に点灯し、次に、光源１１Ｇと光源１２Ｇを同時に点灯し、そして、光源１１Ｂと光源１２Ｂを同時に点灯するようにすれば、光源に流す電流を大きくする必要もなく、光利用効率が低下することもない。

このように本願発明の照明装置によれば、光損失や発熱を抑えるだけでなく、光利用効率の改善という効果も有する。

ところで、上記の図１の投写型映像表示装置１０によれば、各光源の光を液晶パネル６に導く為には、第２偏光変換部４を順次駆動させる必要がある。なぜならば、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂからの出射光は、第２偏光変換部４への入射時はＰ偏光であり、光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂからの出射光は、第２偏光変換部４への入射時はＳ偏光だからである。

今回開示された実施の形態、及び実験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およ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。

（変形例１）
まず奇数ラインの画像表示を行ってから、偶数ラインの画像表示を行う方式で、１フレームの画像を表示させるものがある。そこで、例えば奇数ラインの画像表示に、光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂをバックライトとして使用し、偶数ラインの画像表示に、光源１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂをバックライトとして使用してもよい。即ち、１１Ｒ→１２Ｒ→１１Ｇ→１２Ｇ→１１Ｂ→１２Ｂの順で光源を点灯させるものであっても良い。

（変形例２）
上記では、単板式の投写型映像表示装置１０に本願発明の照明装置を適用した実施形態を説明したが、本願発明の照明装置は三板式の投写型映像表示装置にも適用可能である。

投写型映像表示装置１０の全体的な構成を示す概略図である。 投写型映像表示装置１０における、光源１から色光を出射するタイミングと、液晶パネル６を駆動するタイミングとの関係を示す図である。 偏光ビームスプリッタ群２の構成を示す図である。 各偏光ビームスプリッタ２ａ〜２ｈの動作を示す表である。 光源１１Ｂから出射された青色光の動作を説明する図である。 光源１１Ｒから出射された赤色光の動作を説明する図である。 光源１１Ｇから出射された緑色光の動作を説明する図である。 光源１２Ｂから出射された青色光の動作を説明する図である。 光源１２Ｒから出射された赤色光の動作を説明する図である。 光源１２Ｇから出射された緑色光の動作を説明する図である。 従来の投写型表示装置１００の全体構造を示す概略図である。 従来の投写型表示装置１００に備えられたロッドレンズの一構成例を示す概略斜視図、及び概略断面図である。 従来の投写型表示装置１００における、光源から色光を出射するタイミングと、光変調装置を駆動するタイミングとの関係を示す図である。

符号の説明

１ 光源
２ 導光手段
３ 第１偏光変換部
４ 第２偏光変換部
５ ロッドインテグレータ
６ 液晶パネル
７ 投写レンズ
８ 光変調装置駆動回路
９ 同期信号発生回路

Claims (6)

1. 赤色光を出射する第１光源と、
   緑色光を出射する第２光源と、
   青色光を出射する第３光源と、
   赤色光を出射する第４光源と、
   緑色光を出射する第５光源と、
   青色光を出射する第６光源と、
   前記第１光源からの光を偏光分離する第１の偏光ビームスプリッタと、
   前記第２光源からの光を偏光分離する第２の偏光ビームスプリッタと、
   前記第３光源からの光を偏光分離する第３の偏光ビームスプリッタと、
   前記第４光源からの光を偏光分離する第４の偏光ビームスプリッタと、
   前記第５光源からの光を偏光分離する第５の偏光ビームスプリッタと、
   前記第６光源からの光を偏光分離する第６の偏光ビームスプリッタと、
   前記第１ないし第６の偏光ビームスプリッタの反射光及び透過光を同一方向へ導く導光手段と、
   前記第１ないし第３の偏光ビームスプリッタの反射光又は透過光の何れか一方の偏光方向を９０度回転させることにより、前記第１ないし第３の偏光ビームスプリッタの反射光及び透過光の偏光方向を第１の方向に揃えると共に、前記第４ないし第６の偏光ビームスプリッタの反射光又は透過光の何れか一方の偏光方向を９０度回転させることにより、前記第４ないし第６の偏光ビームスプリッタの反射光及び透過光の偏光方向を前記第１の方向と直交する第２の方向に揃える、第１の偏光変換手段と、
   前記第１の偏光変換手段を通過した、前記第１ないし第３の偏光ビームスプリッタの反射光及び透過光、又は、前記第４ないし第６の偏光ビームスプリッタの反射光及び透過光の何れか一方の偏光方向を９０度回転させることにより、前記第１ないし第６の偏光ビームスプリッタの反射光及び透過光の偏光方向を一方向に揃える、第２の偏光変換手段を備えたことを特徴とする、照明装置。
   
2. 前記第２の偏光変換手段は、液晶セルにより構成されていることを特徴とする、請求項１の照明装置。
   
3. 前記導光手段は、複数の偏光ビームスプリッタにより構成されていることを特徴とする、請求項１又は２記載の照明装置。
   
4. 前記偏光ビームスプリッタは、波長選択性を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の照明装置。
   
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の照明装置と、
   前記照明装置を通過した光の強度を照明対象物上で均一化するインテグレート手段と、
   前記インテグレート手段により強度が照明対象物上で均一化された各色光を変調する光変調装置と、
   前記各光源から時間順次に光を出射させる光出射制御手段と、
   前記各光源から出射される光に対応させて前記光変調装置を時間順次に駆動する光変調装置駆動手段と、を備えたことを特徴とする、投写型表示装置。
   
6. 前記各光源から出射される光に対応させて、前記第２の偏光変換手段を時間順次に駆動する駆動手段を備え、
   前記駆動手段は、
   前記第１ないし第３の光源から光が出射されているときは、前記第２の偏光変換手段への入射光の偏光方向を９０度回転させるよう、第２の偏光変換手段を駆動することを特徴とする、請求項５記載の投写型映像表示装置。
   

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