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

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、中実の透明部材でそ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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