JP4797467B2 - 照明装置及びプロジェクタ - Google Patents

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Description

本発明は、液晶ライトバルブその他の光変調装置を照明するための照明装置、及びこれを組み込んだプロジェクタに関する。
第1のプロジェクタとして、光源ランプからの光源光を集光し、反射鏡の中心に設けた開口を介してロッドインテグレータの一端に入射させ、他端に設けた偏光分離素子を介して単一偏光成分の照明光を得るものが存在する(特許文献1参照)。この場合、偏光分離素子からの反射光を反射鏡によって往復させる際に、光路上に設けた波長板で偏光方向を変化させることによって偏光分離素子を透過させる。
第2のプロジェクタとして、光源ランプから射出される光源光を集光してロッドインテグレータの一端に入射させ、他端側からの射出光を偏光ビームスプリッタ等からなる偏光変換装置で偏光変換することによって、単一偏光成分の均一な照明光を得るものも存在する(特許文献2参照)。
第3のプロジェクタとして、固体光源をロッドの入射端面に設け、ロッドの射出端面にレンズを介してライトバルブを配置したものが存在する(特許文献3参照)。このプロジェクタでは、固体光源からの光がロッド内で均一化されて射出端面から射出され、この射出端面がライトバルブを直接照明する。
特開2003−202523号公報 特開2000−56266号公報の図14 特開2003−262795号公報
しかし、上記のうち第1のプロジェクタでは、偏光分離素子を最初に通過する約半分の成分に関して十分な均一化が達成されない。
また、第2や第3のプロジェクタでは、ロッドインテグレータによって照明光を均一化するので、ロッドインテグレータを長くしなければ目標の均一化を達成することができず、照明装置部分が大型化し易い。
そこで、本発明は、均一性の高い照明光を照射することができる小型の照明装置、並びに、これを用いたプロジェクタを提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、(a)光源光を射出する光源と、(b)異なる方向に進行する光束を通過させることができる重複ロッド部分と、当該重複ロッド部分を少なくとも1回通過した光束を回帰させて、当該重複ロッド部分に前回と異なる方向から入射させる回帰部材とを有し、光源光の均一化を行う導光手段とを備える。
上記照明装置では、回帰部材が重複ロッド部分を少なくとも1回通過した光束を回帰させて、当該重複ロッド部分に前回と異なる方向から入射させるので、干渉の発生を防止しつつ重複ロッド部分に複数回光源光を通すことができる。よって、重複ロッド部分を2重以上に活用することができ、比較的省スペースで光源光の均一化を達成することができるので、省スペースで均一化を達成した小型の照明装置を提供することができる。
また、本発明の具体的な態様又は観点では、上記照明装置において、回帰部材が光路折曲用のミラーを含む。この場合、重複ロッド部分を通過した光束を省スペースで折り返して回帰させることができ、照明装置の小型化が容易となる。
本発明の別の態様では、導光手段が、重複ロッド部分に設けられた複数の端面のうち回帰部材に結合されていない端面の少なくとも1つの端面に接続される延長ロッド部を備える。この場合、重複ロッド部分や回帰部材だけでなく、延長ロッド部によって目標とする均一化を達成することができる。
本発明の別の態様では、重複ロッド部分と延長ロッド部とが、中実の透明部材でぞれぞれ形成されており、当該重複ロッド部分及び延長ロッド部よりも低屈折率の接着剤によって互いに接続されている。この場合、重複ロッド部分と延長ロッド部との接合面も、全反射面として延長ロッド部の延びる方向に直交する方向に進行する光束を反射しつつ伝搬させる。
本発明の別の態様では、回帰部材が、中実の透明部材で形成されており、重複ロッド部分と回帰部材とが、当該重複ロッド部分及び回帰部材よりも低屈折率の接着剤によって接続されている。この場合、重複ロッド部分と回帰部材との接合面も、全反射面として記回帰部材を接続した端面に直交する方向に進行する光束を反射しつつ伝搬させる。
本発明の別の態様では、重複ロッド部分と回帰部材とが、内面反射によって光束の波面分割及び重畳を行う。この場合、重複ロッド部分や回帰部材を通過する際に光源光の均一化が達成される。
本発明の別の態様では、光源が、固体光源を含み、当該光源からの光源光を特定方向の偏光に変換する偏光変換部材をさらに備える。この場合、固定光源を用いた簡易かつ小型の光源を提供することができ、このような光源からの光源光を偏光変換部材によって直線偏光にした照明光を得ることができる。
本発明に係る第1のプロジェクタは、(a)各色光を照明光としてそれぞれ発生する上述の各色用の照明装置と、(b)各色用の照明装置からの各色光を、画像情報に応じてそれぞれ変調する各色用の光変調装置と、(c)各色用の光変調装置でそれぞれ変調された各色の像光を合成して射出する光合成光学系と、(d)光合成光学系を経て合成された像光を投射する投射光学系とを備える。
上記プロジェクタでは、上述の特徴を有する照明装置を用いているので、省スペースで均一化を達成できる小型の各色用の照明装置によって、小型で安価な例えばカラータイプのプロジェクタを提供することができる。なお、照明装置からの照明光は、レンズ等を介することなく直接光変調装置に入射させることができる。この場合、導光手段の射出端であるロッド端面等に近接して光変調装置を配置することで効率的照明を達成できる。
本発明に係る第1のプロジェクタは、(a)上述の照明装置と、(b)照明装置からの照明光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、(c)光変調装置光で形成された像光を投射する投射光学系とを備える。
上記プロジェクタでは、上述の特徴を有する照明装置を用いているので、省スペースで均一化を達成できる小型の照明装置によって、小型で安価なプロジェクタを提供することができる。
〔第1実施形態〕
図1は、本発明の照明装置を組み込んだ第1実施形態に係るプロジェクタの構造を概念的に説明するブロック図である。
このプロジェクタ10は、照明部20と、光変調部30と、投射レンズ40と、制御装置80とを備える。ここで、照明部20は、青色光照明装置21と、緑色光照明装置23と、赤色光照明装置25と、光源駆動装置27とを有する。また、光変調部30は、光変調装置である3つの液晶表示パネル31,33,35と、光合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム37と、各液晶表示パネル31,33,35に駆動信号を出力する素子駆動装置38とを有する。
上述の照明部20において、青色光照明装置21は、一対の青色光用光源ユニット51a,51bと、一対の偏光変換装置61a,61bと、一対の導光部71a,71bと、合成ロッド部78とを備える。ここで、各青色光用光源ユニット51a,51bは、青色の光源光を射出する青色用の光源であり、各偏光変換装置61a,61bは、青色の光源光を特定偏光成分に変換するための青色用の偏光変換部材であり、各導光部71a,71b及び合成ロッド部78は、青色の光源光を均一化するための青色用の均一化光学系である。
図2は、図1に示す青色光照明装置21の平面図であり、図3は、青色光照明装置21の側面図である。
青色光照明装置21のうち、第1の青色光用光源ユニット51aは、固体光源或いは半導体光源と呼ばれる発光素子である複数のLED22fを回路基板22g上に適当な2次元的配列(例えばマトリックス状配列)で取り付けたものからなり、光源である各LED22fの正面にビーム整形用のレンズエレメントを個別に配置した集光レンズアレイ22bを有している。各LED22fは、3原色のうち青(B)の範疇に含まれる青色光をそれぞれ発生する。LED22fから取り出された青色光、つまり第1光源光LBは、集光レンズアレイ22bを経た後、第1の偏光変換装置61aの入射端すなわち入射ポートIPaに入射する。この際、各LED22fからの青色光は、集光レンズアレイ22bを構成する各レンズエレメントによってそれぞれ適宜発散するとともに所定位置に集まる楕円或いは矩形断面のビームにされる。つまり、各LED22fからの青色光は、第1の偏光変換装置61aに設けた矩形の入射ポートIPaに全体として集められ、この入射ポートIPaに重畳した状態でそれぞれ漏れなく入射する。
第2の青色光用光源ユニット51bは、第1の青色光用光源ユニット51aと配置が異なるだけで、同一の構造を有している。詳細な説明は省略するが、第2の青色光用光源ユニット51bにおいて、回路基板22g上の各LED22fからの青色光は、集光レンズアレイ22bによってそれぞれ集光され、第2の偏光変換装置61bに設けた矩形の入射ポートIPbに、重畳した状態でそれぞれ漏れなく入射する。
第1の偏光変換装置61aは、第1の青色光用光源ユニット51aの射出側にこれに対向して配置されており、入射ポートIPaから入射した第1光源光LBの偏光方向を揃える。この第1の偏光変換装置61aは、直角三角形プリズムと平行四辺形プリズムとを貼り合わせることにより形成されており、両プリズムに挟まれた偏光分離膜62aと、平行四辺形プリズムを挟んで偏光分離膜62aの反対側に形成された反射膜62bと、この平行四辺形プリズムの導光部71a側に配置された波長板62dとを備える。
偏光分離膜62aと反射膜62bとは、各プリズムの斜面上に蒸着によって形成された誘電体多層膜からなる偏光分離部材であり、システム光軸SAに対して45°傾斜した状態で配置されている。前者の偏光分離膜62aは、第1の青色光用光源ユニット51aからのランダム偏光である青色光のうち特定方向の直線偏光成分(例えばP偏光)を透過させるとともにこれに直交する方向の直線偏光成分(例えばS偏光)を反射させ、結果的に直交する2つの直線偏光成分を効率よく分離する。また、後者の反射膜62bは、偏光分離膜62aで反射された一方の直線偏光成分(上記の場合S偏光)を反射して光路を折り曲げる。この反射膜62bは、金属膜の蒸着ミラーに置き換えることもできる。以上により、偏光分離膜62aを通過した第1の直線偏光成分(上記の場合P偏光)が直角三角形プリズム側に設けた射出ポートOP1から射出され、偏光分離膜62a及び反射膜62bで反射された第2の直線偏光成分(上記の場合S偏光)が平行四辺形プリズム側に設けた射出ポートOP2から射出される。射出ポートOP2に対向して配置される波長板62dは、1/2波長板で形成された位相素子であり、上記反射膜62bで反射され平行四辺形プリズムからシステム光軸SA方向に射出された第2の直線偏光成分(上記の場合S偏光)をこれに直交する第1の直線偏光成分(つまりP偏光)に変換する。結果的に、第1の偏光変換装置61aは、入射ポートIPaに入射した第1光源光LBを第1の直線偏光(この場合、P偏光)のみに効率良く変換して両射出ポートOP1,OP2’から射出させることができる。
第2の偏光変換装置61bは、第1の偏光変換装置61aと配置が異なるだけで、同一の構造を有しているので、詳細な説明は省略する。第2の偏光変換装置61bは、入射ポートIPbに入射した第1光源光LBを第1の直線偏光(この場合、P偏光)のみに効率良く変換して第2の導光部71b側に射出させることができる。
第1の導光部71aは、第1ロッド部72aと、第2ロッド部72cと、第1プリズム部72eと、第2プリズム部72fと、反射ミラーM1,M2,M3とを備える導光手段である。このうち、第1ロッド部72aは、ガラス材、プラスチック材等で形成された中実で角柱状のロッドインテグレータであり、延長ロッド部として機能する。この第1ロッド部72aは、第1の偏光変換装置61aの射出ポートOP1,OP2’に対向する入射ポートIP2を有し、その射出側端面は、第2ロッド部72cの第1入射端面IF1に接合されている。第2ロッド部72cも、第1ロッド部72aと同一の屈折率を有するガラス材、プラスチック材等で形成された中実で角柱状のロッドインテグレータであり、重複ロッド部分として機能する。この第2ロッド部72cは、第1ロッド部72aを接合した第1入射端面IF1の反対側に第1射出端面OF1を有しており、この第1射出端面OF1は、第1プリズム部72eの入射側端面に接合されている。第1プリズム部72eは、第2プリズム部72fとともに回帰部材を構成し、第2ロッド部72cから射出された光束を前回と異なる方向から第2ロッド部72cに入射させる役割を有する。第1及び第2プリズム部72e,72fは、ガラス材、プラスチック材等で形成された中実の部材であり、第1及び第2ロッド部72a,72cと同一の屈折率を有する。また、第1及び第2プリズム部72e,72fの外側の側面には、これらのプリズム内を伝搬する光束の進行方向を折り曲げるための反射ミラーM1,M2,M3が形成されており、これらも回帰部材の一部を構成する。第2プリズム部72fは、第1プリズム部72eが接合される面に隣接して、第1プリズム部72eの入射側端面と直交する射出側端面を有しており、この射出側端面は、第2ロッド部72cの第2入射端面IF2に接合されている。
第1ロッド部72aの入射ポートIP2から入射した光束は、直進するものや側面で内面全反射されるものがあるが、全体としてシステム光軸SAに沿ってAB方向に進行し、第2ロッド部72cの第1入射端面IF1に入射する。第2ロッド部72cの第1入射端面IF1から入射した光束は、直進するものや側面で内面全反射されるものがあるが、全体としてシステム光軸SAに沿ってAB方向に進行し、第1射出端面OF1を介して第1プリズム部72eに入射する。第1プリズム部72eに入射した光束は、光路折曲用の反射ミラーM1によって光路が90°折り曲げられて第2プリズム部72fに入射し、さらに、第2プリズム部72fに入射した光束は、光路折曲用の反射ミラーM2,M3によって光路がそれぞれ90°折り曲げられて第2プリズム部72fから射出される。第2プリズム部72fからの射出光は、第2ロッド部72cの第2入射端面IF2に入射する。第2ロッド部72cの第2入射端面IF2から入射した光束は、直進するものや側面で内面全反射されるものがあるが、全体としてシステム光軸SAに沿ってAB方向に直交するCD方向に進行し、第2射出端面OF2を介して後述する合成ロッド部78に入射する。
図4は、第2ロッド部72cにおける光の伝搬を説明する図である。第2ロッド部72cの4側面は、低屈折率の接着剤ADによって周囲のロッド部72a,78やプリズム部72e,72fと接合されている。このため、第1ロッド部72aから第1入射端面IF1を介して入射し、システム光軸SAに略平行に進行する光束L00,L01,L02は、第2ロッド部72c中を上下側面で全反射されながらも全体としてAB方向に進行する。また、第2プリズム部72fから第2入射端面IF2を介して入射し、システム光軸SAに略平行に進行する光束L03,L04,L05は、第2ロッド部72c中を左右側面で全反射されながらも全体としてCD方向に進行する。このように、第2ロッド部72cに2方向から光束を入射させることにより、第2ロッド部72cをロッドインテグレータとして2度活用することができる。また、第1及び第2プリズム部72e,72fも、一種のロッドインテグレータとして光束の分布を均一化する。よって、第2ロッド部72cを2度通過した後の光束については、システム光軸SAに垂直な断面方向に関する均一度が極めて高いものとなっている。
第2の導光部71bは、第1の導光部71aと配置が異なるだけで、同一の構造を有しているので、詳細な説明は省略する。第2の導光部71bは、導光手段として、第2の偏光変換装置61bからの第1光源光LBを、第1ロッド部72aを介して第2ロッド部72cに入射させ、プリズム部72e,72fを介して第2ロッド部72cに再入射させる。第2ロッド部72cを2度通過した第1光源光LBは、最終的に合成ロッド部78に結合される。
合成ロッド部78は、第1ロッド部72a等と同一の屈折率を有するガラス材、プラスチック材等で形成された中実で角柱状のロッドインテグレータである。この合成ロッド部78は、第1及び第2の導光部71a,71bに設けた第2ロッド部72cに近接して端面EF4を有しており、この端面EF4を介して第2ロッド部72cに接合されている。合成ロッド部78は、第2ロッド部72cを挟んで第1ロッド部72aに直交する方向に延びており、第2ロッド部72cから最終的に射出された光束を第1照明光LB2として射出ポートOP4から射出させることができる。合成ロッド部78は、第1及び第2の導光部71a,71bとともに導光手段を構成し、延長ロッド部として機能する。
青色光照明装置21における光の作用について説明すると、第1の青色光用光源ユニット51aで発生した第1光源光LBは、第1の偏光変換装置61aを経ることによって特定方向の直線偏光とされ、第1の導光部71aの内側面で全反射されながら進行する。この際、第1光源光LBは、第1ロッド部72aを片道、第2ロッド部72cを片道2回、プリズム部72e,72fを片道、合成ロッド部78を片道と均一化されつつ伝搬し、射出ポートOP4から直線偏光として射出される。一方、第2の青色光用光源ユニット51bで発生した第1光源光LBは、第2の偏光変換装置61bを経ることによって特定方向の直線偏光とされ、第2の導光部71bの内側面で全反射されながら進行する。この際、第1光源光LBは、第1ロッド部72aを片道、第2ロッド部72cを片道2回、プリズム部72e,72fを片道、合成ロッド部78を片道と均一化されつつ伝搬し、射出ポートOP4から直線偏光として射出される。つまり、第1及び第2の青色光用光源ユニット51a,51bで発生した第1光源光LBは、ともに直線偏光に変換されつつ均一化され、射出ポートOP4から極めて均一な偏光の第1照明光LB2として射出される。
図1に戻って、緑色光照明装置23は、一対の緑色光用光源ユニット53a,53bと、一対の偏光変換装置63a,63bと、一対の導光部73a,73bと、合成ロッド部78とを備える。このうち、緑色光用光源ユニット53a,53bは、青色光用光源ユニット51a,51bと同様の構造を有するが、内蔵するLEDが3原色のうち緑(G)の範疇に含まれる緑色光をそれぞれ発生し、この緑色光からなる第2光源光LGは、図示を省略する集光レンズアレイを経て偏光変換装置63a,63bの入射ポートIPa,IPbに漏れなく重畳して入射する。各偏光変換装置63a,63bは、図2の偏光変換装置61aと同様の構造を有しており、この偏光変換装置63a,63bを経た第2光源光LGは、偏光変換装置61a,61bの場合と同様、偏光分離、光路折り曲げ、及び偏光切り替えによって効率良く単一成分の直線偏光に変換されており、図2等に示す導光部71a,71bと同一構造の導光部73a,73bに導入されさらに合成ロッド部78に結合される。導光部73a,73b及び合成ロッド部78を経た第2照明光LG2は、ロッド内面での反射を利用した波面分割及び重畳によってロス無く均一化されており、合成ロッド部78の射出ポートOP4に対向配置された第1偏光フィルタ26bを介して光変調部30のうち緑色光用の液晶表示パネル33に入射する。これにより、液晶表示パネル33上の被照射領域が緑色の直線偏光によって均一に照明される。
赤色光照明装置25は、一対の赤色光用光源ユニット55a,55bと、一対の偏光変換装置65a,65bと、一対の導光部75a,75bと、合成ロッド部78とを備える。このうち、赤色光用光源ユニット55a,55bは、青色光用光源ユニット51a,51bと同様の構造を有するが、内蔵するLEDが3原色のうち赤(R)の範疇に含まれる赤色光をそれぞれ発生し、この赤色光からなる第2光源光LRは、図示を省略する集光レンズアレイを経て偏光変換装置65a,65bの入射ポートIPa,IPbに漏れなく重畳して入射する。各偏光変換装置65a,65bは、図2の偏光変換装置61aと同様の構造を有しており、この偏光変換装置65a,65bを経た第3光源光LRは、偏光変換装置61a,61bの場合と同様、偏光分離、光路折り曲げ、及び偏光切り替えによって効率良く単一成分の直線偏光に変換されており、図2等に示す導光部71a,71bと同一構造の導光部75a,75bに導入されさらに合成ロッド部78に結合される。導光部75a,75b及び合成ロッド部78を経た第3照明光LR2は、ロッド内面での反射を利用した波面分割及び重畳によってロス無く均一化されており、合成ロッド部78の射出ポートOP4に対向配置された第1偏光フィルタ26cを介して光変調部30のうち赤色光用の液晶表示パネル35に入射する。これにより、液晶表示パネル35上の被照射領域が赤色の直線偏光によって均一に照明される。
各液晶表示パネル31,33,35は、光透過型の光変調装置であり、外部から入力された画像信号に応じて照明光の偏光方向を画素単位で切替えることにより、各液晶表示パネル31,33,35に入射した各色光照明装置21,23,25からの照明光をそれぞれ2次元的に変調する。各液晶表示パネル31,33,35の入射側には、その入射面に対向して第1偏光フィルタ26a,26b,26cが配置されており、各液晶表示パネル31,33,35を偏光度を高めた偏光成分によって照明することができる。また、各液晶表示パネル31,33,35の射出側には、その射出面に対向して第2偏光フィルタ36a,36b,36cが配置されており、各液晶表示パネル31,33,35を通過した特定方向に直交する方向の偏光成分のみを読み出すことができる。ここで、第1偏光フィルタ26a、液晶表示パネル31、及び第2偏光フィルタ36aは、青色用の液晶ライトバルブを構成し、第1偏光フィルタ26b、液晶表示パネル33、及び第2偏光フィルタ36bは、緑色用の液晶ライトバルブを構成し、第1偏光フィルタ26c、液晶表示パネル35、及び第2偏光フィルタ36cは、赤色用の液晶ライトバルブを構成する。つまり、各液晶表示パネル31,33,35にそれぞれ入射した各色光照明装置21,23,25からの照明光LB2,LG2,LR2は、これら液晶表示パネル31,33,35によってそれぞれ2次元的に強度変調される。各液晶表示パネル31,33,35を通過した各色の像光は、クロスダイクロイックプリズム37で合成されて、その一側面から射出する。クロスダイクロイックプリズム37から射出した合成光の像は、投射光学系である投射レンズ40に入射してスクリーン(不図示)に適当な拡大率で投影される。つまり、プロジェクタ10によって、各液晶表示パネル31,33,35に形成された各色(青色、緑色、及び赤色)の画像を合成したカラー画像が、動画又は静止画としてスクリーン上に投射される。
〔第2実施形態〕
次に、図5を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態のプロジェクタの基本構成は、第1実施形態と同様であるが、第1実施形態とは、照明装置の構成が一部異なっている。
図示の青色光照明装置121は、青色光用光源ユニット51aと、偏光変換装置61aと、導光部171aと、合成ロッド部78とを備える。このうち、導光部171aは、第1ロッド部72aと、第2ロッド部72cと、第3ロッド部172nと、第4ロッド部172mと、一対のプリズム部172e,172fと、反射ミラーM1,M2,M3とを備える。
第2ロッド部72cの第1射出端面OF1に接合された第3ロッド部172nは、第1ロッド部72aと同一の屈折率を有するガラス材、プラスチック材等で形成された中実で角柱状のロッドインテグレータである。第2ロッド部72cの第2入射端面IF2に第2プリズム部172fを介して接合された第4ロッド部172mも、第1ロッド部72aと同一の屈折率を有するガラス材、プラスチック材等で形成された中実で角柱状のロッドインテグレータである。第3ロッド部172nと第4ロッド部172mとの間は、第1プリズム部172eを介して接続されている。両プリズム部172e,172fは、第1ロッド部72aと同一の屈折率を有するガラス材、プラスチック材等で形成された中実の部材である。これらのロッド部172m,172nやプリズム部172e,172fは、反射ミラーM1,M2,M3とともに回帰部材を構成し、第2ロッド部72cから射出された光束を前回と異なる方向から第2ロッド部72cに入射させる役割を有する。この場合、回帰部材が十分長くなって光束の均一化がより達成される。
なお、上述した青色光用光源ユニット51aと偏光変換装置61aと導光部171aとからなる光源及び均一化光学系については、これと同等の機能を有するもう一つの光源及び均一化光学系をさらに設け、図2の場合と同様に、これら光源及び均一化光学系51a,61a,171aからの光束を合成ロッド部78で結合することもできる。
以上は、青色光照明装置121の説明であったが、図1の緑色光照明装置23や赤色光照明装置25も、図5の青色光照明装置121と同様の構造を有するものとできる。
〔第3実施形態〕
次に、本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態のプロジェクタの基本構成は、第1実施形態と同様であるが、第1実施形態とは、照明装置の構成が異なっている。図6は、照明装置の一部の正面図であり、図7は、照明装置の一部の側面図である。
図示の青色光照明装置において、導光部271aは、第1ロッド部72aと、第2ロッド部72cと、4つのプリズム部272e,272f,272g,272hと、6つの反射ミラーM01,M02,M03,M04、M05,M06とを備える。
第2ロッド部72cの第1射出端面OF1には、第1プリズム部272eが接合されており、この第1プリズム部272eと第2ロッド部72cの第2入射端面IF2には、第2プリズム部272fが接合されている。第2ロッド部72cの第2射出端面OF2には、第3プリズム部272gが接合されており、この第3プリズム部272gと第2ロッド部72cの第3入射端面IF3には、第4プリズム部272hが接合されている。各プリズム部272e〜272hは、第2ロッド部72cと同一の屈折率を有するガラス材、プラスチック材等で形成されている。各プリズム部272e〜272hは、これらの外側に形成した反射ミラーM1〜M6とともに回帰部材を構成し、第2ロッド部72cから射出された光束を前回と異なる2方向から第2ロッド部72cに2度再入射させる役割を有する。
第1ロッド部72aからの第1光源光LBは、第1入射端面IF1及び第1射出端面OF1を介して第2ロッド部72cをAB方向に通過し、第1及び第2プリズム部272e,272fを介して、第2入射端面IF2から第2ロッド部72cに再度入射する。第2ロッド部72cに再入射した光束は、第2ロッド部72cをEF方向に伝搬して、第2射出端面OF2から射出され、第3及び第4プリズム部272g,272hを介して、第3入射端面IF3から第2ロッド部72cに2度目に再入射する。第2ロッド部72cに2度目に再入射した光束は、第2ロッド部72cをCD方向に伝搬して、第3射出端面OF3から射出され、端面EF4を介して合成ロッド部78に入射する。以上のような導光部271aを用いた場合、第2ロッド部72cの通過回数増加し回帰部材が十分長くなって光束の均一化がより達成される。
以上は、青色光照明装置121の説明であったが、図1の緑色光照明装置23や赤色光照明装置25も、図6,7に示す導光部271aを有する青色光照明装置21と同様の構造を有するものとできる。
〔第4実施形態〕
次に、図8を参照して第4実施形態について説明する。本実施形態のプロジェクタは、図1に示すプロジェクタ10において、第1実施形態の照明部20と、光変調部30等を適宜変更したものであり、所謂単板式のプロジェクタとなっている。
このプロジェクタ310は、照明部320と、光変調部330と、投射レンズ40とを備える。ここで、照明部320は、略白色の光源光を発生する照明装置321と、光源駆動装置27とを有する。また、光変調部330は、光変調装置である液晶表示パネル331と、液晶表示パネル331に駆動信号を出力する素子駆動装置38とを有する。
照明装置321は、一対の白色光用光源ユニット351a,351bと、一対の偏光変換装置61a,61bと、一対の導光部71a,71bと、合成ロッド部78とを備える。ここで、白色光用光源ユニット351a,351bは、白色の光源光LWを射出する光源であり、各偏光変換装置61a,61bは、光源光LWを特定偏光成分に変換するための偏光変換部材であり、導光部71a,71b及び合成ロッド部78は、光源光LWを均一化するための均一化光学系である。
白色光用光源ユニット351a,351bは、波長に関する仕様を除き図2の青色光用光源ユニット51aと同様の構造を有している。詳細な説明は省略するが、各白色光用光源ユニット351a,351bにおいて、LEDからの白色光は、集光レンズアレイによってそれぞれ集光され、各偏光変換装置61a,61bに設けた入射ポートIPa,IPbに、重畳した状態でそれぞれ漏れなく入射する。偏光変換装置61a,61bや導光部71a,71bについては、図1、2等に示すものと同様であるので説明を省略する。
図示の照明装置321により、白色光用光源ユニット351a,351bで発生した光源光LWは、ともに直線偏光に変換されつつ均一化され、極めて均一な偏光として射出され、液晶表示パネル331の被照射領域を照明する。液晶表示パネル331を通過した像光は、投射光学系である投射レンズ40に入射してスクリーン(不図示)に適当な拡大率で投影される。つまり、本プロジェクタ310によって、液晶表示パネル331に形成された画像が、動画又は静止画としてスクリーン上に投射される。
尚、液晶表示パネル331としてカラー型、モノクロ型のどちらの方式の液晶パネルも使用可能である。
以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば上記実施形態では、液晶表示パネル31,33,35を用いて光変調を行っているが、液晶表示パネル31,33,35に代えてマイクロミラーデバイスを用いて光変調を行うこともできる。
また、偏光変換装置61a,61b,63a,63b,65a,65bも例示のものに限らず、ランダム偏光等から直線偏光を得ることができる限り、様々な構造の偏光変換手段を用いることができる。
また、導光部71a,71b等に組み込まれる第2ロッド部72cの形状や寸法については、図示のものに限らず、液晶表示パネル31,33,35の被照射領域の形状等に応じて適宜変更することができる。また、第2ロッド部72cに光束を複数回通過させる経路や方向も、図示のものに限らず、用途等に応じて適宜変更することができる。
第1ロッド部72aや合成ロッド部78、さらにプリズム部72e,72f等は、内面で光束を反射する中空の部材に置き換えることができる。
また、第1実施形態において、照明部20は、青色光照明装置21、緑色光照明装置23、及び赤色光照明装置25に限らず、他の波長を用いた2色以上の色光照明装置とすることができ、各色光照明装置において、上述の各色光用光源ユニット51a,51b,53a,53b,55a,55b等に対応するものとして、使用波長に適合させたものを用いることにより、所望の照明光を得ることができる。
第1実施形態のプロジェクタを概念的に説明するブロック図である。 図1に示す青色光照明装置の平面図である。 図1に示す青色光照明装置の側面図である。 図1等に示す青色光照明装置を部分的に拡大した図である。 第2実施形態のプロジェクタの照明装置部分を説明する図である。 第3実施形態のプロジェクタの照明装置部分を説明する平面図である。 図6に示す青色光照明装置の一部の側面である。 第4実施形態のプロジェクタを説明する図である。
符号の説明
10…プロジェクタ、 20…照明部、 21,23,25…各色光照明装置、 27…光源駆動装置、 30…光変調部、 31,33,35…液晶表示パネル、 37…クロスダイクロイックプリズム、 38…素子駆動装置、 40…投射レンズ、 51a,51b…青色光用光源ユニット、 53a,53b…緑色光用光源ユニット、 55a,55b…赤色光用光源ユニット、 61a,61b,63a,63b,65a,65b…偏光変換装置、 71a,71b,73a,73b,75a,75b…導光部、 72a…第1ロッド部、 72c…第2ロッド部、 72e,72f…プリズム部、 78…合成ロッド部、 80…制御装置、IF1,IF2,IF3…入射端面、 LB2,LG2,LR2…照明光、 OF1,OF2,OF3…射出端面、 SA…システム光軸

Claims (9)

  1. 光源光を射出する光源と、
    異なる方向に進行する光束を通過させることができる重複ロッド部分と、当該重複ロッ
    ド部分を少なくとも1回通過した光束を回帰させて、当該重複ロッド部分に前回と異なる
    方向から入射させる回帰部材とを有し、光源光の均一化を行う導光手段と
    を備える照明装置。
  2. 前記回帰部材は、光路折曲用のミラーを含むことを特徴とする請求項1記載の照明装置
  3. 前記導光手段は、前記重複ロッド部分に設けられた複数の端面のうち前記回帰部材に結
    合されていない端面の少なくとも1つの端面に接続される延長ロッド部を備える請求項1
    及び請求項2のいずれか一項記載の照明装置。
  4. 前記重複ロッド部分と前記延長ロッド部とは、中実の透明部材でれぞれ形成されてお
    り、当該重複ロッド部分及び延長ロッド部よりも低屈折率の接着剤によって互いに接続さ
    れていることを特徴とする請求項3記載の照明装置。
  5. 前記回帰部材は、中実の透明部材で形成されており、前記重複ロッド部分と前記回帰部
    材とは、当該重複ロッド部分及び回帰部材よりも低屈折率の接着剤によって接続されてい
    ることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項記載の照明装置。
  6. 前記重複ロッド部分と前記回帰部材とは、内面反射によって光束の波面分割及び重畳を
    行うことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項記載の照明装置。
  7. 前記光源は、固体光源を含み、当該光源からの光源光を特定方向の偏光に変換する偏光
    変換部材をさらに備えることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項記載の照
    明装置。
  8. 各色光を照明光としてそれぞれ発生する請求項1から請求項7のいずれか一項記載の各
    色用の照明装置と、
    前記各色用の照明装置からの各色光を、画像情報に応じてそれぞれ変調する各色用の光
    変調装置と、
    前記各色用の光変調装置でそれぞれ変調された各色の像光を合成して射出する光合成光
    学系と、
    前記光合成光学系を経て合成された像光を投射する投射光学系と
    を備えるプロジェクタ。
  9. 請求項1から請求項7のいずれか一項記載の照明装置と、
    前記照明装置からの照明光を、画像情報に応じて変調する光変調装置と、
    前記光変調装置光で形成された像光を投射する投射光学系と
    を備えるプロジェクタ。
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