WO2006046654A1 - 光学インテグレータ、照明装置、及び投影型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

　光源から出射される光路長の削減及び光源利用効率の向上を図り、装置の小型化及び低コスト化を実現する。投影型画像表示装置５０は光源にＬＥＤ５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂを用いて、出射した光線を光学インテグレータ６０へ入射させる。光学インテグレータ６０は４個のブロック材６１～６４を長手方向に接合して形成されており、各ブロック材６１～６４の傾斜した接合面にはＲ光線を反射してＧ、Ｂ光線を透過するダイクロイックミラー６５Ｒと、Ｇ光線を反射してＲ、Ｂ光線を透過するダイクロイックミラー６５Ｇと、Ｂ光線を反射してＲ、Ｇ光線を透過するダイクロイックミラー６５Ｂとを一体的に有する。各ダイクロイックミラー６５Ｒ、６５Ｇ、６５Ｂは各ＬＥＤ５１Ｒ、５１Ｇ、５１Ｂからの出射光を反射して光学インテグレータ６０内を全反射しながら伝播させて出射面６０ｂから均一な光線を出射する。                                                                                 

Description

明 細 書

光学インテグレータ、照明装置、及び投影型画像表示装置

技術分野

[0001] 本発明は、光源を高効率で利用可能にした光学インテグレータ及び照明装置、並 びに小型化を図った上で高品位な画像表示を実現した投影型画像表示装置に関す る。

背景技術

[0002] 従来、フロントプロジェクシヨン方式として光源により生成した画像に係る変調光をス クリーンに投影してスクリーン上に画像表示を行うプロジェクタ (投影型画像表示装置 )が存在する。また、このような投影型画像表示装置の構成は、リアプロジェクシヨンテ レビに代表されるリアプロジヱクシヨン方式にも適用されている。投影型画像表示装置 は光源としてランプを用いるものと、レーザ及びダイオード等の発光素子を用いるも のがあり、一方、投影対象の元画像を生成する空間光変調素子 (ライトバルブ)の種 類で区別した場合、 DMD (Digital Mirror Device :登録商標）を用いたものと、液晶の ような表示パネルを用いたものに分かれる。

[0003] 図 10は、光源にランプを用いると共にライトバルブに DMDを用いた従来の投影型 画像表示装置 1 (DLP方式: Digital Light Projector)の構成を示す概略図である。投 影型画像表示装置 1は、光源のランプ 2に対向するようにカラーホイール 3を配置し、 ランプ 2から出射した光線の進行方向においてカラーホイール 3より下流となる側に口 ッドインテグレータ 4、計 3組のコンデンサレンズ 5a〜5c、及びミラー 6を配置し、ミラ 一 6で光線を DMD7へ向くように反射させ、 DMD7で生成された画像の変調光を投 影レンズ 8から投影する。なお、以下の説明では、光路において光線の進行方向と逆 向きを上流側、進行方向に沿う向きを下流側とする。

[0004] ランプ 2には、フィラメント型の電極構造を持つハロゲンランプ、アーク放電を発生さ せる電極構造を持つメタルハライドランプ、キセノンショートアークランプ、及び高圧型 の水銀ランプが適用可能であり、ランプ 2の中央に設けられた発光管 2aから出射した 光線は、主に硝子基材からなる楕円面や双曲面により形成されたリフレクタ (反射鏡） 2bで反射して、所望の方向及び領域を照射するように進行する。なお、ランプ 2から の出射光線には紫外線、可視光線、及び赤外線が含まれており、視認上は白色光 線である。また、出射光線の焦点近傍にカラーホイール 3が配置されている。

[0005] カラーホイール 3は、少なくとも赤色,緑色,及び青色の光線を透過させるダイクロイツ クミラーが形成された 3つのセグメントに分割されている。なお、カラーホイール 3の回 転は図示しな 、制御部により制御されて 、る。

[0006] カラーホイール 3の下流側に配置されたロッドインテグレータ 4は主に硝子基材で柱 状に形成されており、一方の端面 (入射面) 4aから所望の広がり角で入射した光線群 を、硝子基材と周囲の空気との屈折率の差により硝材基材の内側界面で全反射を繰 り返して硝材基材内部を効率良く伝播する。その結果、ロッドインテグレータの他方 の端面（出射面 4b)では、光線群の入射角度が維持されたままで光源の多重反射像 が生じ、出射面 4bでの照度は均一化される。なお、ロッドインテグレータ 4は、カラー ホイール 3の上流側に配置することも可能である。また、 DMD7は、ミクロンオーダー の可動ミラーアレイが制御されて画像を生成する素子で形成されている。

[0007] 次に、投影型画像表示装置 1の投影制御を説明すると、図示しない制御部は DM D7の同期信号によりカラーホイール 3の位相回転制御を行い、この制御により、例え ば、 DMD7へ赤色画像データが入力されている時間帯にランプ 2の出射光線がカラ 一ホイール 3の赤色セグメントを通過するようにカラーホイール 3の回転が行われる。

[0008] そのため、ランプ 2の出射光線はカラーホイール 3を通過することで、順に赤色（以 下、 Rと称す)、緑色 (以下、 Gと称す)、及び、青色 (以下、 Bと称す)の光線となり、そ れと同期して DMD7も順に R、 G、 B用の画像を形成するので、 R、 G、 B光線が DM D27に入出射されることにより順に R、 G、 B画像の光線が生成される。これら G、 B画像の光線が投影レンズ 8からスクリーン（図示せず)へ投影されることで、スクリー ンに R、 G、 B画像が表示される。なお、スクリーン上に表示された R、 G、 B画像は各 々が 180Hz以上の人間の色分解能以上の速さで切り替えられるため、錯覚的にカラ 一画像として視認される。

[0009] 図 11は、光源にランプを用いると共にライトバルブに液晶パネルを用いた従来の投 影型画像表示装置 10 (LCD方式: Liquid Crystal Display)の構成を示す概略図であ る。昨今の LCD方式ではスクリーン上の明るさを確保するために、 3枚の液晶パネル 17R、 17B、 17Gを用いたものが主流になっている。

[0010] 投影型画像表示装置 10は、楕円又はパラボラ形状のリフレクタを有するランプ 11 に対向するように第 1フライアイレンズ 12a、 PS分離合成ユニット 13、第 2フライアイレ ンズ 12b、及びレンズ 14を配置し、またレンズ 14より下流側に計 6個のダイクロイツク ミラー 15R、 15G、 15B、 16R、 16G、 16Bを配置すると共に、各ダイクロイツクミラー 15R、 15G- · ·の間に赤用液晶パネル 17R、緑用液晶パネル 17G、及び青用液晶 パネル 17Bを適宜配置している。

[0011] 第 1及び第 2フライアイレンズ 12a、 12bは、光源であるランプ 11の照度ムラを多重 結像により均一化するものである。また、 PS分離合成ユニット 13はランプ 11から出射 した光線を光軸に対し縦方向の偏光成分 (P波)及び横方向の偏光成分 (S波）に分 離し、一方の偏光成分を他方の偏光成分に変換して合成する。この PS分離合成ュ ニット 13の働きに各液晶パネル 17R、 17G、 17Bの透過吸収を制御する偏光板の透 過軸を合わせた設計にすることで光源利用効率が向上する。

[0012] 各ダイクロイツクミラー 15R、 15G- · ·は、ランプ 11から出射された R、 G、 B光線をそ れぞれ選択的に反射透過する特性が与えられて ヽる。具体的にダイクロイツクミラー 15R、 16Rは R光線を反射する一方、 G、 B光線を透過し、ダイクロイツクミラー 15G、 16Gは G光線を反射する一方、 R、 B光線を透過し、ダイクロイツクミラー 15B、 16Bは B光線を反射する一方、 R、 G光線を透過する。

[0013] そのためレンズ 14を通過した R、 G、 B光線の中で R光線は、ダイクロイツクミラー 15 R、 16Rで順次反射することで赤用液晶パネル 17Rへ入射して R画像になり、その後 、 R画像の光線はダイクロイツクミラー 16G、 16Bをそれぞれ透過して投影レンズ 18 へ向かう。また、レンズ 14を通過した G光線は、ダイクロイツクミラー 15Rを透過してか らダイク口イツクミラー 15Gで反射することで緑用液晶パネル 17Gへ入射して G画像 になり、その後、 G画像の光線はダイクロイツクミラー 16Gで反射して力もダイクロイツ クミラー 16Bを透過して投影レンズ 18へ向かう。さらに、レンズ 14を通過した B光線は 、ダイクロイツクミラー 15R、 15Gを順次透過することで青用液晶パネル 17Bへ入射し て B画像になり、その後、 B画像の光線はダイクロイツクミラー 15B、 16Bで順次反射 して投影レンズ 18へ向力う。

[0014] 以上のような反射及び透過により、投影レンズ 18の入射部 (入射瞳)での G、 B 画像は一致して結像し、これら G、 B画像の光線を同時にスクリーン上に投影して 合焦することでカラー画像が表示形成される。なお、ダイクロイツクミラー 15R、 15G- · ·の中で、 2個のダイクロイツクミラー 15B、 16Rは光線の透過を行わないので、反射 のみを行うミラーに代替することも可能である。

[0015] また、図 12は、 2枚のダイクロイツクミラーの働きを一つのプリズムに一体化したクロ スプリズム 28を適用した LCD方式の投影型画像表示装置 20の構成を示す概略図 である。投影型画像表示装置 20は、図 11の投影型画像表示装置 10と同様にランプ 21、第 1フライアイレンズ 22a、 PS分離合成ユニット 23、第 2フライアイレンズ 22b、レ ンズ 24を配置し、レンズ 24から下流側に計 5個のダイクロイツクミラー 25R、 25G、 25 B、 26R、 26Bを配置すると共に、 2個のダイクロイツクミラー 26R、 26Bの間にクロス プリズム 28を配置し、その周囲に赤用液晶パネル 27R、緑用液晶パネル 27G、及び 青用液晶パネル 27Bを配置して 、る。

[0016] クロスプリズム 28は直方体形状であり、 R光線を反射する一方、 G、 B光線を透過す るダイクロイツクミラー 28R、及び B光線を反射する一方、 R、 G光線を透過するダイク 口イツクミラー 28Bを対角上に設けている。なお、各ダイクロイツクミラー 28R、 28Bは 、クロスプリズム 28を構成するプリズム部材を貼り合わせて一体的に形成されて ヽる。

[0017] レンズ 24を通過した R、 G、 B光線の中で R光線は、ダイクロイツクミラー 25R、 26R でそれぞれ反射して赤用液晶パネル 27Rへ入射し R画像になり、その後、 R画像の 光線はクロスプリズム 28内でダイクロイツクミラー 28Rに反射して（なお、 R画像の光 線の一部はダイクロイツクミラー 28Bを透過）投影レンズ 29へ向かう。また、レンズ 24 を通過した G光線は、ダイクロイツクミラー 25Rを透過して力もダイクロイツクミラー 25G で反射することで緑用液晶パネル 27Gへ入射し G画像になり、その後、 G画像の光 線はクロスプリズム 28内でダイクロイツクミラー 28R、 28Bをそれぞれ透過して投影レ ンズ 29へ向かう。さらに、レンズ 24を通過した B光線は、ダイクロイツクミラー 25R、 25 Gを順次透過すると共にダイクロイツクミラー 25B、 26Bで順次反射することで青用液 晶パネル 27Bへ入射して B画像になり、その後、 B画像の光線はクロスプリズム 28内 でダイクロイツクミラー 28Bに反射して (なお、 B画像の光線の一部はダイクロイツクミラ 一 28Rを透過）投影レンズ 29へ向力う。

[0018] 投影型画像表示装置 20はクロスプリズム 28を用いることにより、各液晶パネル 27R 、 27G、 27B力も投影レンズ 29までの光路長を最小限に抑えて、画像 (光線）の広が りを最小限にすることで投影レンズ 29の小型化と併せて装置自体の小型化を実現し ている。なお、ダイクロイツクミラー 25R、 25G- · ·の中で、 3個のダイクロイツクミラー 2 5B、 26R、 26Bは光線の透過を行わないので、反射のみを行うミラーに代替できる。

[0019] 図 13は、光源に発光素子を用いると共にライトバルブに 1枚の液晶パネルを用いた LCD1枚方式の投影型画像表示装置 30の構成を示す概略図である。発光素子に は、アイセーフ性を持たせたレーザ、レーザダイオード、及び発光ダイオード (LED) 等の固体半導体発光素子の適用が可能である。

[0020] 投影型画像表示装置 30は、 R光線を発光する赤色 LED31R、 G光線を発光する 緑色 LED31G、及び B光線を発光する青色 LED31Bにそれぞれ対向して、各 LED 31R、 31G、 31Bからの出射光の広がり角度を制御するレンズ 32R、 32G、 32Bを配 置すると共に、レンズ 32R、 32G、 32Bを通過した光線が入射するようにダイクロイツ クミラー 33R、 33G、 33Bを配置している。また、ダイクロイツクミラー 33R、 33G、 33B の下流側にはレンズ 34、第 1フライアイレンズ 35a、 PS分離合成ユニット 36、第 2フラ ィアイレンズ 35b、液晶パネル 37、及び投影レンズ 38をそれぞれ配置している。

[0021] 投影型画像表示装置 30では、各 LED31R、 31G、 31B力もの出射光を液晶パネ ル 37上又は近傍で結像させるために、各 LED31R、 31G、 31B力も液晶パネル 37 までの光路長を揃えている。そのため、青色 LED31B力もダイクロイツクミラー 33Bま での距離が一番長ぐ以下、緑色 LED31G力もダイクロイツクミラー 33Gまでの距離 が二番目に長ぐ赤色 LED31R力もダイクロイツクミラー 33Rまでの距離が一番短く なるように各 LED31R、 31G、 3 IBを配置すると共に、ダイクロイツクミラー 33R、 33 G、 33Bの大きさもそれぞれ相異させている。

[0022] 投影型画像表示装置 30では、液晶パネル 37上又は近傍で各 LED31R、 31G、 3 IBからの出射光を結像させるので、各 LED31R、 31G、 31Bの発光ムラが直接的に そのまま照度ムラへと繋がる。このため、投影型画像表示装置 30は、液晶パネル 37 の上流側に位置する PS分離合成ユニット 36を第 1、第 2フライアイレンズ 35a、 35b で挟み込み、液晶パネル 37上での LED光 (LED像)を多重結合化して照度ムラの 改善を図っている。なお、 PS分離合成ユニット 36及び第 1、第 2フライアイレンズ 35a 、 35bは、ダイクロイツクミラー 33R、 33G、 33Bの上流側に配置することも可能である

[0023] 図 14は、光源に LEDを用いた LCD1枚方式であり、クロスプリズム 43を適用した投 影型画像表示装置 40の構成を示す概略図である。投影型画像表示装置 40は、立 方形状のクロスプリズム 43の周囲三面に赤、緑、青色の LED41R、 41G、 41Bを配 置すると共に、各 LED41R、 41G、 41Bとクロスプリズム 43との間にレンズ 42R、 42 G、 42Bを配置し、さらにクロスプリズム 43の下流側にレンズ 44、第 1フライアイレンズ 45a、 PS分離合成ユニット 46、第 2フライアイレンズ 45b、液晶パネル 47、及び投影 レンズ 48をそれぞれ配置して!/、る。

[0024] 投影型画像表示装置 40では、液晶パネル 47上に各 LED41R、 41G、 41B力 の 出射光が結像するように、クロスプリズム 43の周囲に各 LED41R、 41G、 41Bを等距 離に配置している。その結果、各 LED41R、 41G、 41Bから液晶パネル 38までの光 路が同長になることと併せて、光路長を最短にして設計できることから、各 LED41R 、 41G、 41B、レンズ 42R、 42G、 42B、及びクロスプリズム 43等で構成される照明装 置に係る光学系の占有空間を小さく抑えることが可能になる。

[0025] なお、ダイクロイツクミラー 43R、 43Bを内部に設けたクロスプリズム 43は、内部に各 LED41R、 41G、 41Bに出射光が入射するだけであるため、図 12に示す投影型画 像表示装置 20のように各液晶パネル 27R、 27G、 27Bをそれぞれ通過した R、 G、 B 画像の光線を画素単位で位置制御する必要がない。そのため、クロスプリズム 43は、 ダイクロイツクミラー 43R、 43Bを形成する面に対する貼り合わせ精度を図 12に示す クロスプリズム 28より緩和でき、歩留まり面に関して有利になっている。

[0026] また、上記以外の従来の投影型画像表示装置は、下記の各特許文献で開示され ている。

特許文献 1：特開 2001 - 92419号公報

特許文献 2：特開平 8 - 76078号公報 特許文献 3：特開 2002— 244211号公報

特許文献 4：特開 2003 - 186110号公報

特許文献 5：特開平 9 - 197340号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0027] 図 10、 11、 12に示すタイプの投影型画像表示装置は、光源にメタルノヽライドランプ 、キセノンショートアークランプ、又は高圧型の水銀ランプを適用したランプ方式の照 明装置を有するので、以下のような問題がある。

[0028] 先ず、ランプ力 の出射光の波長領域には紫外線力 赤外線までが含まれるため 、ライトバルブ (DMD、液晶パネル)その他の部品に熱の影響が発生すると云う問題 がある。また、熱の影響を回避するために装置内部に冷却ファンを設けたり、ランプ の出射部に紫外線及び赤外線カットフィルタを設ける必要が生じ、装置コストが上昇 すると共に装置の作動中はファンによる高ノイズが発生し、さらには装置の大型化及 び重量増に繋がると云う問題がある。さらにまたランプ方式の場合、 2千時間から 4千 時間の点灯によりランプ寿命に到達した場合、スクリーン上に表示された画像が暗く なり、高価なランプを交換せねばならない。

[0029] また、図 10に示すような DLP方式の装置では、カラーホイールの回転を行うためモ ータの作動音及び回転による風切り音が発生する上に、上述した冷却ファンを設ける ことでファンモータの作動音及びファンの風切り音も発生するため、装置全体の作動 音が大きくなると云う問題がある。

[0030] さらに、図 11、 12に示す LCD方式の装置では、ランプが白色光源であるため、出 射光の色分離のためにダイクロイツクミラーを設ける必要が生じ、また、ランプからの 出射光に広がり角度があるため、光路の下流側に配置されるダイクロイツクミラーほど 大きい寸法のものを適用せねばならず、装置全体が大型化すると云う問題がある。

[0031] さらにまた、図 12に示すクロスプリズム 28を用いた投影型画像表示装置 20では、 各液晶パネル 27R、 27G、 27Bにより生成された R、 G、 B画像の光線がクロスプリズ ム 28に入射する構成なので、各液晶パネル 27R、 27G、 27Bをクロスプリズム 28の 入射面に対して厳密な位置精度で配置しなければならな 、と云う問題がある。また、 同様な理由から、クロスプリズム 28を製作する際において、ダイクロイツクミラー 28R、 28Bの貼り合わせに対しても高精度が要求され、クロスプリズム 28の歩留まりが悪ィ匕 し、コストも上昇すると云う問題がある。

[0032] 次に図 13、 14に示す光源に固体半導体発光素子を用いたタイプでは、以下のよう な問題がある。即ち、図 13に示すようにダイクロイツクミラー 33R、 33G、 33Bを適用 した場合、各ダイクロイツクミラー中、光路の下流側に配置されるものほど大型のもの を用いる必要があると共に、各 LED31R、 31G、 31B力も液晶パネル 37までの光路 長を同等に調整する必要があるため、装置筐体の幅又は高さ寸法が大きくなると云う 問題がある。また、図 14に示すようにクロスプリズム 43を適用した場合、一般にクロス プリズム自体が高価であるため、投影型画像表示装置のコスト低減が困難になり、さ らに、各 LED41R、 41G、 41Bからの出射光の広がり角度との兼ね合いからクロスプ リズム 43に大型で重量のあるものを用いねばならないこともある。

[0033] さらにまた、図 13、 14に示すタイプの両者に共通する問題として各 LED31R、 41 R等の形状と液晶パネル 37、 47の開口形状とが相異する場合、結像倍率の観点か ら各 LED31R、41Rなどからの出射光の全てを有効に利用できないことが挙げられ る。また、高いスクリーン照度を得るためには、光源に高出力のハイパワー LEDを用 いる必要があり、この場合はハイパワー LEDに対する放熱性に対処するためダイク口 イツクミラー 33R、 33Gなど、又はクロスプリズム 43を一つの平面上に配置できなくな り、放熱に対する構造が複雑になり装置の更なる大型化を招くと云う問題がある。

[0034] 本発明は、斯かる問題に鑑みてなされたものであり、光源力 の出射光の光路変更 及び照度均一に係る構成を一体化することで、部品点数の削減、光路長の短縮、及 び光源利用効率の向上を実現した光学インテグレータ、照明装置、及び投影型画像 表示装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、光源である LEDのノ ッケージ構造、放熱設計を単純にすることで 、小型化及び低コスト化を達成した照明装置及び投影型画像表示装置を提供するこ とを目的とする。

さらに、本発明は、光源利用効率を向上させることで、照度の高い投影画像を表示 できるようにした投影型画像表示装置を提供することを目的とする。 課題を解決するための手段

[0035] 上記課題を解決するために本発明に係る光学インテグレータは、柱状の光透過性 部材で形成してあり、入射した光を照度が均一になるように内部で反射させて出射す る光学インテグレータにおいて、前記光透過性部材は、複数のブロック材を長手方向 に接合して形成してあり、前記複数のブロック材の接合面は、長手方向に対し傾斜し ており、前記接合面は、一の波長帯域の光を反射して他の波長帯域の光を透過する 特性を有する光学膜を備えることを特徴とする。

[0036] また、本発明に係る光学インテグレータは、柱状の光透過性部材で形成してあり、 入射した光を照度が均一になるように内部で反射させて出射する光学インテグレータ において、前記光透過性部材は、長手方向の一端側に長手方向に対して傾斜した 傾斜面を有しており、前記傾斜面は、前記光透過性部材の側面から入射した光を長 手方向の他端側へ向けて反射する特性を有することを特徴とする。

[0037] 本発明に係る照明装置は、それぞれが相異する波長帯域の光を発する複数の発 光素子を備える照明装置において、前記複数の発光素子から発せられた光を入射し て照度が均一になるように内部で反射させて出射する柱状の光学インテグレータを 備え、前記光学インテグレータは、前記複数の発光素子に対応した数の接合面が生 じるように光透過性を有する複数のブロック材を長手方向に接合して形成してあり、 各接合面は、長手方向に対し傾斜しており、前記複数の発光素子から発せられた光 は、前記光学インテグレータの側面カゝら入射して対応する各接合面をそれぞれ照射 しており、複数の接合面の中で長手方向の最も一端側に位置する一接合面は、照射 された光を他端側へ向けて反射する特性を備え、前記一接合面から他端側に位置 する接合面は、照射された光を他端側へ向けて反射すると共に該光が属する波長帯 域と相異する波長帯域の光を透過する特性を有する光学膜を備えることを特徴とす る。

[0038] また、本発明に係る照明装置は、それぞれが相異する波長帯域の光を発する複数 の発光素子を備える照明装置において、前記複数の発光素子から発せられた光を 入射して照度が均一になるように内部で反射させて出射する柱状の光学インテグレ ータを備え、前記光学インテグレータは、光透過性を有する複数のブロック材を長手 方向に接合して形成してあり、前記複数のブロック材の接合面は、長手方向に対し傾 斜しており、前記複数の発光素子の中で少なくとも一つの発光素子から発せられた 光は、前記光学インテグレータの側面力 入射して前記接合面を照射しており、残り の発光素子力 発せられた光は、前記光学インテグレータの長手方向の一端側の端 面力 入射して前記接合面を照射しており、前記接合面は、側面から照射された光 を長手方向の他端側へ向けて反射すると共に端面力 照射された光を透過する特 性を有する光学膜を備えることを特徴とする。

[0039] さらに、本発明に係る照明装置は、前記複数の発光素子は、それぞれ別個の基材 に配置してあることを特徴とする。

さらにまた、本発明に係る照明装置は、前記複数の発光素子は、単一の基材に配 置してあることを特徴とする。

[0040] また、本発明に係る照明装置は、前記複数の発光素子を順次発光させる制御を行 う手段を備えることを特徴とする。

さらに、本発明に係る照明装置は、前記複数の発光素子を同時に発光させる制御 を行う手段を備えることを特徴とする。

[0041] 本発明に係る照明装置は、発光素子を備える照明装置において、前記発光素子 力 発せられた光を入射して照度が均一になるように内部で反射させて出射する柱 状の光学インテグレータを備え、前記光学インテグレータは、長手方向の一端側に 長手方向に対して傾斜した傾斜面を有しており、前記発光素子から発せられた光は 、前記光学インテグレータの側面から入射して前記傾斜面を照射しており、前記傾斜 面は、照射された光を長手方向の他端側へ向けて反射する特性を有することを特徴 とする。

[0042] また、本発明に係る照明装置は、前記発光素子から発せられた光を通過させる光 学部材を備え、前記光学部材は、前記発光素子から発せられる光の広がり角度を変 更する特性を有することを特徴とする。

[0043] 本発明に係る投影型画像表示装置は、前記照明装置と、該照明装置の光学インテ グレータカ 出射した光で画像に係る変調光を生成する空間光変調素子と、該空間 光変調素子が生成した変調光を被投影体へ投影する投影レンズとを備えることを特 徴とする。

また、本発明に係る投影型画像表示装置は、前記照明装置が有する発光素子から 発せられた光を一方向の第 1偏光成分及び該ー方向に直交する第 2偏光成分に分 離すると共に、該第 1偏光成分を第 2偏光成分に変換して両偏光成分を合成する分 離合成手段を備えることを特徴とする。

[0044] 本発明にあっては、接合面を傾斜させた光透過性を有する複数のブロック材を接 合すると共に、接合面に光の反射及び透過を波長帯域毎に選択的に行う光学膜を 設けて一体的に光学インテグレータを形成するので、光学インテグレータのみで光路 の変更及び照度の均一化を行えるようになる。その結果、光路の変更及び照度の均 一化に係る構成を従来に比べて大幅に簡略ィ匕できると共に、表示される画像の品位 を向上でき、し力も光源からの出射光の広がり角度は、光学インテグレータ内の全反 射による伝播で維持されるため、光源の利用効率も向上できる。なお、接合面の傾斜 角度は光学系の設計上、長手方向に対して 45度が好適である。

[0045] また、光学インテグレータにおいて複数の接合面を設けると共に各接合面のそれぞ れに光学膜を設けた場合では、それぞれ相異する波長帯域の光を出射する複数の 光源に対して光路の変更及び照度の均一化を一個の光学インテグレータで行えるよ うになる。その結果、照明装置及び投影型画像表示装置における部品点数の削減 及び光路長の短縮を実現できると共に、光源からの出射光に広がり角度が存在して も光路の幅が広がることを防止でき、照明装置及び投影型画像表示装置の小型化 及び低コストィ匕を実現できる。なお、本発明に係る投射型画像表示装置には、ライト バルブとして DMD、液晶パネルの両方に対応できる。

[0046] さらに、本発明にあっては、傾斜面に光を反射する特性を有する光学インテグレー タを形成するので、より簡易な構成の光学インテグレータのみで光路の変更及び照 度の均一化を行えるようになる。即ち、光学インテグレータに入射した光源の出射光 は傾斜面で反射して進行方向を変更し、それから光学インテグレータの内部を反射 して伝播するようになり、この際、出射光の広がり角度は維持されるため光源の利用 効率が高まる。また、光学インテグレータにおける出射面では光学インテグレータ内 の全反射回数に伴う光源の多重反射像が生じ、これは光源像をミキシングした状態 を意味するので、光学インテグレータの出射面での光線の照度分布は一様になり、 スクリーン上に投影された画像の品位が向上する。なお、傾斜面は光学系の設計上

、長手方向に対して 45度に傾斜させることが好適である。

[0047] 本発明にあっては、複数の発光素子をそれぞれ別個の基材に配置することで、放 熱設計が容易になり、高出力の発光素子を支障無く適用できるようになり、高照度の 画像表示を実現できる。また、何らかの原因により発光素子が破損した場合、破損し た発光素子のみを交換すればよいので、交換作業を容易に行えると共に交換に係る コストち抑制でさる。

[0048] また、本発明にあっては、複数の発光素子を単一の基材に配置することで、隣り合 う発光素子の間隔を最適に設計できる。特に、装置の小型化を重要視する場合、間 隔を最小限に設計することも可能になり、それに伴い、光学インテグレータの接合面 の間隔も最小にして装置全体の更なる小型化に貢献できる。

[0049] さらに、本発明にあっては、複数の発光素子を順次発光させるので、相異する波長 帯域の光による色を確実に表現したカラー画像の表示が可能になる。

さらにまた、本発明にあっては、複数の発光素子を同時に発光させるので、電源効 率及び光量 (光束、照度)のバランスに配慮した表示が可能になる。

[0050] また、本発明にあっては、発光素子からの出射光の広がり角度を変更する光学部 材を備えるので、発光素子からの出射光を所望の角度分布で光学インテグレータへ 入射させることができ、出射光の状態を適切に制御できる。なお、所要の間隔で複数 の発光素子が配置され、各発光素子に対向するように光学部材が位置する場合は、 光学部材も一つの平面上に配置でき、さらには複数の光学部材を一体ィ匕することも 可能になる。なお、光学部材の材料としては硝子以外に光透過性を有する合成樹脂 (プラスチック）のような力卩ェ性に優れたものを用いることでコストの低減を図れる。

[0051] さらに、本発明にあっては、発光素子からの出射光を 2つの偏光成分に分離して、 一方の成分を他方へ変換して両成分を合成する分離合成手段を設けるので、光源 の利用効率を高められる。なお、発光素子の出射光に対する分離合成手段は、照明 装置が適用される投影型画像表示装置が有するライトバルブの種類に応じて光学ィ ンテグレータの上流又は下流に配置することが可能である。 発明の効果

[0052] 本発明にあっては、複数のブロック材の傾斜した接合面に光の反射及び透過を波 長帯域毎に選択的に行う光学膜を設けて一体的に光学インテグレータを形成するの で、光源の利用効率を向上した上で光路の変更及び照度の均一化に係る構成を従 来に比べて大幅に簡略化でき、部品点数の削減及び光路長の短縮を達成すると共 に照明装置及び投影型画像表示装置の小型化及び低コストィ匕を実現できる。

[0053] また、本発明にあっては、形成した傾斜面に反射特性を具備させた光学インテグレ ータを用いることにより、一段と簡易な構成の光学インテグレータのみで光路の変更 及び照度の均一化に係る構成を簡略化でき、照明装置及び投影型画像表示装置の 更なる小型化及び低コスト化に寄与できる。

[0054] さらに、本発明にあっては、複数の発光素子をそれぞれ別個の基材に配置すること で、放熱性に適した配置を確保でき、また、発光素子が破損した場合も破損した発光 素子のみを交換すればよぐ交換作業の容易化及び交換コストの低減ィ匕を図れる。 さらにまた、本発明にあっては、複数の発光素子を単一の基材に配置することで、 隣り合う発光素子の間隔を最適に設計でき、装置の小型化に貢献できる。

[0055] 本発明にあっては、複数の発光素子を順次発光させるので、相異する波長帯域の 光による色を確実に表現したカラー画像を良好に表示できる。

また、本発明にあっては、複数の発光素子を同時に発光させるので、電源効率及 び光量 (光束、照度）のバランスに配慮した表示を行える。

[0056] さらに、本発明にあっては、発光素子からの出射光の広がり角度を変更する光学部 材を備えるので、発光素子からの出射光を所望の角度分布で光学インテグレータへ 人射させることができる。

さらにまた、本発明にあっては、発光素子力 の出射光を 2つの偏光成分に分離し て、一方の成分を他方へ変換して両成分を合成する分離合成手段を設けるので、光 源の利用効率を一段と高めることができる。

図面の簡単な説明

[0057] [図 1]本発明の第 1実施形態に係る投影型画像表示装置及び照明装置の構成を示 す概略図である。 [図 2] (a)は第 1実施形態の光学インテグレータの斜視図、 (b)は光学インテグレータ を形成する各ブロック材の接合前の状態を示す斜視図である。

[図 3]光学インテグレータ内を光線が伝播する形態を示す概略図である。

[図 4]ダイクロイツクミラーの反射透過特性を示すグラフである。

[図 5]変形例の光学インテグレータを示す斜視図である。

[図 6] (a)は第 1実施形態の変形例に係る構成を示す概略図、 (b)は別の変形例に係 る構成を示す概略図である。

[図 7]第 2実施形態に係る投影型画像表示装置及び照明装置の構成を示す概略図 である。

[図 8]第 3実施形態に係る投影型画像表示装置及び照明装置の構成を示す概略図 である。

[図 9]第 4実施形態に係る投影型画像表示装置及び照明装置の構成を示す概略図 である。

[図 10]従来の DLP方式の投影型画像表示装置の構成を示す概略図である。

[図 11]従来の LCD方式の投影型画像表示装置の構成を示す概略図である。

[図 12]クロスプリズムを用いた従来の LCD方式の投影型画像表示装置の構成を 示す概略図である。

[図 13]光源に LEDを用いた従来の LCD1枚方式の投影型画像表示装置の構成 を示す概略図である。

[図 14]光源に LEDを用いると共にクロスプリズムを適用した従来の LCD1枚方式の 投影型画像表示装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

50、 70、 90、 110 投影型画像表示装置

51、 71、 911、 912、 l l la、 l l lb、 111c 基材

51R、 71R、 91R、 111R 赤色 LED

51G、 71G、 91G、 111G 緑色 LED

51B、 71B、 91B、 111B 青色 LED

52 第 1レンズ 53 第 2レンズ

54a 第 1フライアイレンズ

54b 第 2フライアイレンズ

55 PS分離合成ユニット

56 液晶パネル

57 投影レンズ

58 制御部

59、 79、 99、 119 照明装置

60、 80、 100、 120 光学インテグレータ

61 第 1ブロック材

61a, 62a, 63a, 63b、 64a 接合面

62 第 2ブロック材

63 第 3ブロック材

64 第 4ブロック材

65R、 65G、 65B、 105G、 125R、 125B ダイクロイツクミラー

85 反射膜

発明を実施するための最良の形態

[0059] 図 1は、本発明の第 1実施形態に係る投影型画像表示装置 50 (照明装置 59を含 む)の構成を示しており、第 1実施形態の投影型表示装置 50は、本発明に係る多数 の内容を統括的に構成したものであり、低コストィ匕及び小型化に適した形態である。

[0060] 投影型画像表示装置 50は、複数の発光素子である赤色 LED51R、緑色 LED51 G、及び青色 LED51Bを光源に用いており、各 LED51R、 51G、 51Bに対向するよ うに第 1レンズ 52を配置すると共に、その第 1レンズ 52を通過した出射光が入射され るように柱状の光学インテグレータ 60を配置している。さらに、投影型画像表示装置 50は、光学インテグレータ 60の長手方向の端部 (端面）となる出射面 60bから下流 側へ第 2レンズ 53、第 1フライアイレンズ 54a、 PS分離合成ユニット 55、第 2フライアイ レンズ 54b、透過型の液晶パネル 56、及び投影レンズ 57をそれぞれ配置している。

[0061] 投影型画像表示装置 50は、各 LED51R、 51G、 5 IBの発光、及び液晶パネル 56 の画像形成に係る制御を制御部 58で行う。また、投影型画像表示装置 50の中で、 各 LED51R、 51G、 51B、第 1レンズ 52、光学インテグレータ 60が照明装置 59のハ ード的な部分を構成しており、照明装置 59の発光に係るソフト的な処理部分を制御 部 58がー部担っている。以下、投影型画像表示装置 50が有する各部を説明する。

[0062] 光源の赤色 LED51Rは R発光型であり、その出射光の波長帯域幅（半値一半値） は 630nm (ナノメートル）〜 650nmである。また、緑色 LED51Gは G発光型であり、 出射光の波長帯域幅は 510ηπ！〜 550nmである。さらに、青色 LED51Bは B発光型 であり、出射光の波長帯域幅は 440nm〜460nmである。なお、各 LED51R、 51G 、 51Bから出射される光線 (光束）は平行ではなぐ所要の広がり角度を有している。

[0063] また、各 LED51R、 51G、 51Bからの出射光は、光軸に対して直交する一方向（縦 方向）の偏光成分 (P波）と、光軸及び P波に直交する他方向 (横方向）の偏光成分（ S波）を含んでいる。さらに、各 LED51R、 51G、 51Bは制御部 58により液晶パネル 56での画像表示に係る特定時間の所定時期に点灯 (光線を出射)するように制御さ れている。本実施形態では、液晶パネル 56の表示に係る 1フレーム（16. 7ミリ秒）を 3等分したサブフレーム（5. 5ミリ秒）を設定し、制御部 58は 1番目のサブフレームに 対応するように赤色 LED51Rを点灯 (発光）させ、 2番目のサブフレームに対応する ように緑色 LED51Gを点灯させ、 3番目のサブフレームに対応するように青色 LED1 Rを点灯させている。

[0064] このような各 LED51R、 51G、 5 IBは、単一のパッケージとして一つの基材 51に実 装されており、基材 51には放熱機構を併せ持つセラミック系の材料を適用している。 各 LED51R、 51G、 51Bを高電力で点灯制御を行う場合などには、必要に応じて基 材 51の底面に金属材料の冷却フィンを取り付けて基材 51の放熱性を高めるようにし てもよい。なお、基材 51上に各 LED51R、 51G、 51Bを実装した単一のパッケージ には LED実装基板、 LED保護回路、及び信号入力端子を含むと共に、放熱機構と してセラミックス基板、金属フィン基板等のアッセンプリを含むものとする。

[0065] 上述したように各 LED51R、 51G、 5 IB等を単一のパッケージにすることで、信号 入力端子の集約や量産性が良好となり製作コストを低減でき、また各 LED51R、 51 G、 51Bの間隔を狭小にすることも可能になり、光学インテグレータ 60内に一体ィ匕し て設けられた後述するダイクロイツクミラー 65R、 65G、 65Bの間隔も対応して狭小に でき、装置全体の小型化に寄与できる。

[0066] 各 LED51R、 51G、 51Bに対向する第 1レンズ 52は、各 LED51R、 51G、 51B力 らの出射光の広がり角度を変更して所望の角度分布に調整する光学部材に相当す る。本実施形態の第 1レンズ 52は、基板 51に実装された各 LED51R、 51G、 51Bの 間隔に併せて円板状の 3枚のレンズ部 52R、 52G、 52Bの周縁を連結してアレイ状 に一体成形されている。なお、第 1レンズ 52は光透過性を有する合成樹脂（プラスチ ック)を材料に成形されており、このような合成樹脂を用いることで一体成形の容易化 を図っている。

[0067] 図 1、図 2 (a) (b)に示す光学インテグレータ 60は、柱状の光透過性部材 (例えば、 硝子部材)で形成されており、本実施形態では三角柱状の第 1ブロック材 61、傾斜し た立方体状の第 2ブロック材 62、同様に傾斜した立方体状の第 3ブロック材 63、及び 短柱状の第 4ブロック材 64を長手方向に接合して形成されて 、る。各ブロック材 61 〜64の接合面 61a、 62a, 62b、 63a、 63b、 64aは長手方向に対して 45度傾斜した 傾斜面になっている。なお、上述した長手方向は、出射面 60bから出射される各 LE D51R、 51G、 5 IBの出射光の軸上主光線と平行であり、そのため、各接合面 6 la 〜64aは出射光の軸上主光線に対し 45度傾斜している。

[0068] 第 1ブロック材 61及び第 2ブロック材 62の接合面 61a、 62aは、光学インテグレータ 60が第 1レンズ 52を挟んで各 LED51R、 51G、 51Bに対向するように配置された状 態で、赤色 LED51R力もの出射光に照射される位置に形成されている。さらに、第 2 ブロック材 62及び第 2ブロック材 63の接合面 62b、 63aは緑色 LED51Gからの出射 光に照射される位置に形成されており、第 3ブロック材 63及び第 4ブロック材 64の接 合面 63b、 64aは青色 LED51B力もの出射光に照射される位置に形成されている。

[0069] また、光学インテグレータ 60は、接合面 61aと接合面 62bとの間、接合面 62bと接 合面 63aとの間、接合面 63bと接合面 64aとの間にダイクロイツクミラー 65R、 65G、 6 5Bをそれぞれ形成している。各ダイクロイツクミラー 65R、 65G、 65Bは蒸着による成 膜で形成されており、具体的には第 2ブロック材 62の接合面 62aには R光線を反射 する一方、 G、 B光線を透過する特性を有する光学成分で成膜を行うことにより、ダイ クロイツクミラー 65Rに相当する光学膜が形成されている。

[0070] 以下同様に、第 3ブロック材 63の接合面 63aには G光線を反射する一方、 R、 B光 線を透過する特性を有する光学成分で成膜を行いダイクロイツクミラー 65Gに相当す る光学膜が形成され、第 4ブロック材 64の接合面 64aには B光線を反射する一方、 R 、 G光線を透過する特性を有する光学成分で成膜を行 、ダイクロイツクミラー 65Bに 相当する光学膜が形成されている。以上のように各接合面 62a、 63a, 64aに各ダイ クロイツクミラー 65R、 65G、 65Bを形成してから、各ブロック材 61〜64を光透過性の 高い接着剤又はマッチングオイル等で固着接合することで、図 1、図 2 (a)に示す各 ダイクロイツクミラー 65R、 65G、 65Bを一体化した柱状の光学インテグレータ 60を形 成している。

[0071] 形成された光学インテグレータ 60は、周囲の四側面の中で第 1レンズ 52を挟んで 各 LED51R、 51G、 51Bに対向する一側面を入射面 60aにしており、入射面 60aか ら入射した各 LED51R、 51G、 5 IBの出射光を各ダイクロイツクミラー 65R、 65G、 6 5Bで 90度向きを変えて出射面 60bの方へ反射する。

[0072] 詳しくは、光学インテグレータ 60の入射面 60aから入射して長手方向の一端側に 位置するダイクロイツクミラー 65Rへ 45度前後の角度で光線が投射された場合、その 光線に含まれる R光線はダイクロイツクミラー 65Rで反射される一方、 G、 B光線は透 過される。また、入射面 60aから入射して真ん中に位置するダイクロイツクミラー 65G へ 45度前後の角度で光線が投射された場合、 G光線はダイクロイツクミラー 65Gで 反射され、 R、 B光線は透過される。さらに、入射面 60aから入射して最も出射面 60b 側に位置するダイクロイツクミラー 65Bへ 45度前後の角度で光線が投射された場合、 B光線はダイクロイツクミラー 65Bで反射され、 R、 G光線は透過される。

[0073] 従って、図 1に基づいて赤色 LED51Rから出射された R光線で説明すると、 R光線 は光学インテグレータ 60の入射面 60aから入射してダイクロイツクミラー 65Rへ照射さ れると、このダイクロイツクミラー 65Rで反射してからダイクロイツクミラー 65G、 65Bを 透過し出射面 60bに到達する。ダイクロイツクミラー 65Rで反射した R光線は、出射面 60bに到達するまで光学インテグレータ 60内の四側面で全反射し、全反射の回数に 応じて出射面 60bで光源像の多重反射像となり、出射面 60bでの R光線の面照度は 均一化される。

[0074] 図 3は、上述した赤色 LED51Rから出射された R光線の光学インテグレータ 60内 での反射状況を示したものである。赤色 LED51Rから出射された R光線は、光軸中 心に対して所要の広がり角度 Θ (配光分布:最大出射角）を有し、配光分布 Θを所要 範囲に調整するために光学インテグレータ 60への入射前に第 1レンズ 52を通過する (図 1参照)。なお、適切な配光分布 Θで出射光が発せられる場合は、第 1レンズ 52 の省略も可能になる。また、図 3では、第 1レンズ 52、第 2レンズ 53、第 1フライアイレ ンズ 54a、 PS分離合成ユニット 55、第 2フライアイレンズ 54bなどの図示を省略してい る。

[0075] 赤色 LED51Rからの出射光 (R光線）が光学インテグレータ 60内へ入射すると、光 学インテグレータ 60を形成する各ブロック材 61〜64の屈折率を nとすれば、光学ィ ンテグレータ 60内を進行する R光線の最大出射角は近似的に θ Znとなる。ダイク口 イツクミラー 65Rで反射された R光線は光学インテグレータ 60の周囲の四側面で界 面反射 (全反射)を繰り返して伝播し、出射面 60bから外部 (空気中）へ放射される。 このとき、出射面 60bから空気中へ放射される際の R光線の最大出射角は 0となり、 赤色 LED51Rの広がり角度と不変である。また、光学インテグレータ 60の界面反射 の回数に応じて出射面 60bでは R光線の光源像の多重反射像が形成されるため、光 源像の照度ムラが解消され照度が均一になっている。

[0076] なお、緑色 LED51Gから出射された G光線は、ダイクロイツクミラー 65Gへ照射され ると、ダイクロイツクミラー 65Gで反射して力もダイクロイツクミラー 65Bを透過して出射 面 60bに到達し、出射面 60bまでの反射形態は上述した R光線と同様に全反射にな り、出射面 60bでの照度は均一になっている。また、青色 LED51Bから出射された B 光線はダイクロイツクミラー 65Bへ投射されると、ダイクロイツクミラー 65Bで反射して 力も出射面 60bに到達し、出射面 60bまでの反射形態は上述した R、 B光線と同様に 全反射になり、出射面 60bでの照度は均一になる。なお、出射面 60bから出射した光 線が液晶パネル 56上に合焦されるように、光学インテグレータ 60及び液晶パネル 5 6の位置関係は決められている。

[0077] 図 4は、光学インテグレータ 60に設けられたダイクロイツクミラー 65R (赤色用 DM) 及びダイクロイツクミラー 65B (青色用 DM)の波長帯域 (nm)に対する透過率（％)を 示すグラフである。このグラフは、ダイクロイツクミラー 65R、 65Bへの入射角が 45度 の成膜設計中心の光線 (合成波：（P波 + S波） Z2)に対するものである。なお、ダラ フには、参考のため赤色 LED51R、青色 LED51G、緑色 LED51Bが出射する光の 波長帯域における光強度特性も記載しており、各 LED51R、 51G、 51Bに係る曲線 は、赤色 LED51Rの頂点の強度を 100%とした場合の相対強度（％)を示す。また、 各 LED51R、 51G、 51Bの出射光を完全に平行な光線にすることは実際には困難 であるため、ダイクロイツクミラー 65R、 65Bへの実際的な光線の入射角は 45度 ± 5 度〜 15度程度の範囲内の数値になる。

[0078] 図 4に示すグラフ中の透過曲線 (実線、一点鎖線の曲線）は、ダイクロイツクミラー 6 5R、 65Bへの光線の入射角が 45度より小さくなると、一般に波長帯域が長くなる側 へシフトし、 B光線 (青色 LED)の波長帯域で反射するダイクロイツクミラー 65B (青色 用 DM)では G光線 (緑色 LED)の波長帯域中の短波長部分を反射してしまうことが ある。また、入射角が 45度より大きくなると、透過曲線 (実線、一点鎖線の曲線）は波 長帯域が短くなる側へシフトする。この場合、 R光線 (赤色 LED)の波長帯域で反射 するダイクロイツクミラー 65Rでは G光線 (緑色 LED)の波長帯域中の長波長部分を 反射してしまうことがある。このような光線の入射角のズレが混色等の原因及び色純 度を低下させる要因になって 、る。

[0079] ダイクロイツクミラー 65R、 65Bへの入射角のズレによる波長帯域のシフトに基づく 混色及び光源利用効率の低下を防止する手法としては、レーザのような短波長発光 素子を光源に用いる他に、光源として短波長発光型 (狭波長帯域発光型)の LEDを 採用すること、 LED (R、 G、 B)の各発光中心波長同士のギャップが広いものを光源 に選定することで容易に対処できる。また、光学インテグレータ 60のダイクロイツクミラ 一 65R、 65G、 65Bの成膜に対し多層膜構造を適用して積層数を増力！]させること、 高屈折材料を用いること等により、ダイクロイツクミラー 65R、 65G、 65Bへの入射角 のズレによる波長帯域のシフト自体を解消することができる。

[0080] なお、図 1に示す第 1実施形態の照明装置 59は、上述した各 LED51R、 51G、 51 B、第 1レンズ 52、及び光学インテグレータ 60以外に、図 13、 14の投影型画像表示 装置 30、 40と同様に、第 2レンズ 53、第 1フライアイレンズ 54a、 PS分離合成ユニット 55、及び第 2フライアイレンズ 54bを有する。第 2レンズ 53、第 1及び第 2フライアイレ ンズ 54a、 54bは従来と同様に光線の状態を適切にする働きを行う。

[0081] PS分離合成ユニット 55は各 LED51R、 51G、 51Bの出射光の分離合成手段に相 当し、出射光 (光線)が入射する面に対して 45度傾斜した複数の偏光分離膜をスリツ ト状に形成した面を内部に有すると共に、光線が出射する面には光線の P波の波長 を半分にする λ Ζ2波長板を有する（図示せず)。よって、 PS分離合成ユニット 55に 無偏光状態の光線が入射すると光線中の Ρ波 (第 1偏光成分に相当）と S波 (第 2偏 光成分に相当）が分離し、 S波は第 1偏光分離膜の形成面で反射してから、その第 1 偏光分離膜の形成面の隣に位置する第 2偏光変換膜で反射して出射する。また、 Ρ 波は前記第 1偏光分離膜の形成面を透過して出射し、この際、前記 λ Ζ2波長板に より Ρ波は S波へ変換されて最初の S波に合成され、 PS分離合成ユニット 55から出射 される光線は理想的には 2倍の S波になっている。

[0082] また、第 1実施形態の投影型画像表示装置 50は、 PS分離合成ユニット 55の下流 側に第 2フライアイレンズ 54bを介して液晶パネル 56を配置するので、液晶パネル 5 6に入射する光線は、 PS分離合成ユニット 55により S波として片側方向に偏光制御さ れており、光源を効率的に利用できる。 1枚式の液晶パネル 56には、赤色 LED51R が点灯を行う 1番目のサブフレームに同期して R画像信号が入力されるように制御部 58で制御が行われている。その結果、赤色 LED51Rからの R光線は、液晶パネル 5 6を通過して出射する際に R画像 (R画像の光線）になり、投射レンズ 57からスクリー ンへ R画像の光線 (変調光）が投影される。

[0083] 以下、同様に 2番目のサブフレームでは緑色 LED51Gが点灯し、 3番目のサブフ レームでは青色 LED5 lbが点灯し、液晶パネル 56で各サブフレーム間に階調制御 が行われ、 R画像の変調光の投影に続 、て G画像及び B画像の変調光の投影がスク リーンへ行われる。このように 1フレーム期間にスクリーンでは R、 G、 B画像が順次投 影表示されることになるが、 R画像、 G画像、 G画像の切替は人間の色分解能が追従 できない 180Hzで行われるため、視認上カラー画像として認識される。

[0084] 以上のように第 1実施形態の投影型画像表示装置 50及び照明装置 59は、ダイク口 イツクミラー 65R、 65G、 65Bを一体化した光学インテグレータ 60により各 LED51R、 51G、 51B力もの出射光の光路変更及び照度の均一化を行うので、部品点数の削 減、光路長の短縮、及び光源利用率の向上を実現し、さら〖こは各 LED51R、 51G、 51Bの実装形態を工夫することと併せて装置の小型化及び低コストィ匕を達成してい る。なお、投影型画像表示装置 50はフロントプロジェクシヨンとリアプロジェクシヨンの いずれの方式にも適用可能である。

[0085] また、第 1実施形態の投影型画像表示装置 50は、上述した形態以外にも種々の変 形例の適用が可能である。例えば、図 2 (a) (b)に示す光学インテグレータ 60におい て、各接合面 62a、 63a, 64aに各ダイクロイツクミラー 65R、 65G, 65Bを形成するの ではなく、上記の各接合面 62a、 63a、 64aに対向する側の接合面 6 la、 62b、 63b に各ダイクロイツクミラー 65R、 65G、 65Bに係る光学膜の成膜を行ってもよい。また、 ダイクロイツクミラー 65R、 65G、 65Bの替わりに、ダイクロイツクミラー 65R、 65G、 65 Bと同等の特性を有するホログラム機能を有する光学膜を各接合面 61a〜64aに形 成するようにしてちょい。

[0086] さらに、光学インテグレータ 60の長手方向の一端側に位置するダイクロイツクミラー 65Rは、照明装置 59では R光線の反射のみを行い、 G、 B光線の透過は行わないの で、光線の反射だけを行う特性のミラー及びホログラムのような反射膜に置き換えるこ とも可能である。さらにまた、赤色 LED51Rの出射光に対し広がり角度及び偏光波 成分 (P波、 S波）に係る分離合成処理を光学インテグレータ 60へ入射される前に行 う構成にすることで、光学インテグレータ 60における接合面 62aのみで全反射が生じ ることから、この場合は接合面 6 la又は接合面 62aに対する光学膜の成膜自体を省 略することが可能になる。

[0087] 図 5は変形例の光学インテグレータ 6( を示しており、第 2ブロック材 62の接合面 62aに上述した反射のみを行う特性の光学膜 65R' を形成する場合は、図 2 (b)に 示す第 1ブロック材 61を省略した構成が可能になる。この光学インテグレータ 60' で は、長手方向の一端側の傾斜した面 62aに設けた光学膜 65R^ (反射膜)で入射し た R光線を他端側へ反射することになる。

[0088] また、図 6 (b)は別の変形例の光学インテグレータ 60〃を示し、一体的に設けるダ ィクロイツクミラー 65R 65G 65Bの全てを平行的に形成していない構成の一例で ある。この光学インテグレータ 60,, では、第 2ブロック材 62,,及び第 3ブロック材 63 " に第 1ブロック材 61を 2個結合したような形状のものを適用し、第 3ブロック材 63 の接合面 63a〃 にダイクロイツクミラー 65Gを設けて 、る。図 6 (b)の光学インテグレ ータ 60〃 は、何らかの理由で複数の発光素子を全て同一方向に配置できない場合 に好適である。

[0089] 上述した各光学インテグレータ 60 6( 60 〖こおいて、各ブロック材 61 64の 接合は、接着剤等の固着以外に、投影型画像表示装置 50の筐体 (図示せず)内部 にリブのような保持部を設け、この保持部により各ブロック材 61 64を接合した状態 で挟持固定する構成にしてもよい。また、このような挟持固定は筐体に設けるリブを用 Vヽるのではなぐ独立した挟持部材を適用するようにしてもよ!ヽ。

[0090] さらに、図 6 (a)は、各 LED51R 51G 51Bを図 1に示すように一つの基材 51に 載置するのではなぐ別個の基材 511 512 513にそれぞれ配置した形態を示して いる。このような形態にすることで、いずれかの LED51R 51G 51Bが何らかの原 因により点灯不可能になった場合でも、個別に交換又は修理が可能になる。

[0091] また、各 LED51R 51G 51Bを個別の基材 511 512 513に配置したときは、 図 1のアレイ状の第 1レンズ 52をレンズ 52R' 52G' 52B' に分離して、各 LED 51R 51G 51Bに対向して近接配置するようにしてもよい。なお、第 1レンズ 52及び レンズ 52R^ 52G' 52Β' の替わりに、透過性のホログラム機能素子を形成した 平板基板、並びに各 LED51R 51G 5 IBの出射光を反射して広がり角度を変更 できるような楕円形状又は二次曲線形状の反射鏡 (リフレクタ)等を用いることも可能 である。

[0092] さらに、各 LED51R 51G 51Bを個另 Uの基材 511 512 513に酉己置したときは、 図 6 (b)に示すように、各 LED51R 51G 51Bを同一方向に配置するのではなぐ 光学インテグレータ 60 のダイクロイツクミラー 65R 65G 65Bの傾斜方向に対応 させて異なる方向で配置することも可能である。図 6 (b)に示す場合では、ダイクロイ ックミラー 65Gの傾斜方向力 他のダイクロイツクミラー 65R 65Bと相異するので、緑 色 LED51Gを配置した基材 512及びレンズ520' を光学インテグレータ 60 の上 側に配置している。よって、この場合は、赤色 LED51R及び青色 LED51Bからの出 射光は下側の入射面 60a"力も入射し、緑色 LED51Gからの出射光は上側の入射 面 60c〃から入射する。よって、変形例の光学インテグレータ 60グを用いることで各 LED51R、 51G、 51Bのレイアウトの自由度を高められる。

[0093] また、各 LED51R、 51G、 51Bの代替品となる発光素子としては、アイセーフ性を 持たせたレーザ、レーザダイオード、有機 EL (Electro Luminescence)、電解放出素 子等が存在し、これらの代替品を光源に適用してもよい。

[0094] さらに、各 LED51R、 51G、 51Bの点灯に係る時間としては 1フレームを 3等分する 以外に、 1フレームを 4等分して計 4個のサブフレームを設定し、 1番目のサブフレー ムでは赤色 LED51Rを点灯し、 2番目のサブフレームでは緑色 LED51Gを点灯し、 3番目のサブフレームでは青色 LED51Bを点灯し、 4番目のサブフレームでは全 LE D51R、 51G、 51Bを同時点灯するように制御部 58が制御を行うことも可能である。 なお、 1フレーム期間での各 LED51R、 51G、 51Bの点灯順序は、上述した順序に 限定されるものではなぐ適宜点灯順序を変更しても同様の投影画像を表示できる。

[0095] また、液晶パネル 56は透過型のものを使用する以外に、反射型の液晶パネル又は DMDのようなマイクロミラーアレイ素子に置き換えてもよい。但し、反射型の素子を用 いる場合は、図 10に示すように、光学インテグレータから出射した光線の光路が一般 的には 90度程度折り返された構成になる。

[0096] さらに、液晶パネル 56にはカラー LCDを適用することも可能である。カラー LCDと は、一つの画素が 3つのドットに分けられると共に 3つのドットに赤色フィルタ、緑色フ ィルタ、青色フィルタが形成されており、それぞれで諧調制御を行ってカラー画像を 表示するものである。このようなカラー LCDを適用した場合、制御部 58は、各 LED5 1R、 51G、 51Bを時間的に順次点灯させる制御ではなぐ同時に点灯させると云う常 時点灯の制御が可能となり、 60Hzの 1フレーム期間でカラー LCDの各色の諧調制 御を同時に行う事でカラー画像の投影表示を行える。

[0097] よって、液晶パネル 56にはカラー LCDを用いることで、液晶材料のスイッチング特 性が悪い物の使用が可能になると共に、各 LED51R、 51G、 51Bに係る駆動回路の 簡易化及び小型化に寄与できるため、投影型画像表示装置 50の低コストィ匕及び小 型化を実現できる。

[0098] 図 7は、本発明の第 2実施形態に係る投影型画像表示装置 70 (照明装置 79を含 む)の主要な構成を示す概略図である。第 2実施形態の投影型画像表示装置 70は、 反射膜 85を有する光学インテグレータ 80を適用すると共に、赤色 LED71R、緑色 L ED71G、青色 LED71Bをデルタ状 (三角状）に配置したことが特徴である。なお、図 7では図示していないが、光学インテグレータ 80の出射面 80bの下流側には、図 1に 示す第 1実施形態の投影型画像表示装置 50と同様に、第 2レンズ 53、第 1フライアイ レンズ 54a、 PS分離合成ユニット 55、第 2フライアイレンズ 54b、投影レンズ 57、及び 制御部 58を有しており、以下の説明では第 1実施形態と同じ構成の部品には第 1実 施形態と同じ符号を用いている。

[0099] 第 2実施形態の光学インテグレータ 80は、図 2 (b)に示す第 1ブロック材 61と同様 の形態である第 1ブロック材 81と、図 2 (b)の第 4ブロック材 64と基本的に同様の形態 である第 2ブロック材 82とを長手方向に接合して形成されている。各ブロック材 81、 8 2の接合面 81a、 82aは、長手方向の一端側に位置しており、図 2 (b)に示す第 1実 施形態の接合面 61a、 64aと同様に傾斜した傾斜面であり、第 2ブロック材 82の傾斜 面 82aに成膜処理を行って光線を反射する特性の反射膜 85を形成している。

[0100] また、各 LED71R、 71G、 71Bは、基板 71上に最小限の間隔でデルタ状の位置 関係で配置されて一体型のパッケージにされて 、る。このようなデルタ状配置のパッ ケージにすることで、各 LED71R、 71G、 71Bの占有面積が最小になり、 1個の円形 の第 1レンズ 72で、各 LED71R、 71G、 71B力も発せられる出射光の広がり角度を 調整して光学インテグレータ 80の入射面 80aへ入射させることができる。第 2実施形 態の投影型画像表示装置 70では、上述した以外は第 1実施形態と同様の構成を採 用している。

[0101] よって、各 LED71R、 71G、 71Bの出射光は光学インテグレータ 80に入射して反 射膜 85で反射され、全反射を繰り返して出射面 80bから照度を均一にして出射し、 画像の投影表示が行われる。なお、第 2実施形態の投影型画像表示装置 70もフロン トプロジェクシヨンとリアプロジェクシヨンのいずれの方式にも適用可能であり、また、第

1実施形態で説明した各種変形例の中で適用可能な変形例を採用できる。 [0102] 特に、液晶パネル 56にカラー LCDを用いた場合では、各 LED71R、 71G、 71Bを 常時点灯する手法の点灯制御が可能である一方、光源の LEDに新たに白色発光型 を用いて常時点灯を行うことも可能である。さらに、光源の LEDに水色発光型、紫色 発光型、及び黄色発光型を組み合わせて常時点灯する手法を適用できる。そのため 、各色の LEDの多数の組み合わせ方の中で最も電源効率が良く且つ LEDの光量（ 光束、照度)が大きくなる組合せを選択することが、明るいカラー画像の投影表示を 行うために重要となる。

[0103] また、第 2実施形態の光学インテグレータ 80では、多層膜で反射膜 85を形成する こと、反射膜 85の替わりにホログラム機能素子又はミラーを適用できる。さらに、光学 インテグレータ 80の入射面 80aの上流側に PS分離合成ユニット 55を配置することも 可能である。この場合、光学インテグレータ 80へ入射される前に光源の出射光を PS 分離合成ユニット 55で片側偏光にしておくことで、光学インテグレータ 80の第 1プロ ック材 81の接合面 81a又は第 2ブロック材 82の接合面 82aに反射膜 85、ホログラム 機能素子、ミラー等を設けることなぐ硝子基材である各ブロック材 82と周囲の空域の 屈折率の差を利用して光源の出射光を全反射させて出射面 80bから出射させること ができる。このような構成により、照明装置 79と併せて投影型映像表示装置 70の更 なる小型化、低コストィ匕を実現でき、さらには携帯電話のフラッシュライトへの応用な ど、照明装置 79の用途を拡大できる。

[0104] 図 8は、本発明の第 3実施形態に係る投影型画像表示装置 90 (照明装置 99を含 む)の主要な構成を示す概略図である。第 3実施形態の投影型画像表示装置 90は、 ダイクロイツクミラー 105Gを有する光学インテグレータ 100を適用して、その光学イン テグレータ 100の一つの側面である第 1入射面 100aに対向するように複数の緑色 L ED91Gを配置すると共に長手方向の一方の端面である第 2入射面 100dに対向す るように赤色 LED91R及び青色 LED91Bを配置したことを特徴とする。

[0105] なお、図 8では図示していないが、第 3実施形態の投影型画像表示装置 90も図 1 に示す第 1実施形態の投影型画像表示装置 50と同様に、光学インテグレータ 100の 出射面 100bの下流側に第 2レンズ 53、第 1フライアイレンズ 54a、 PS分離合成ュ- ット 55、第 2フライアイレンズ 54b、投影レンズ 57、及び制御部 58を有する。液晶パネ ル 56を含めて上述した各部は第 1実施形態と同様であるため、第 1実施形態と同じ 符号を用いる。

[0106] 第 3実施形態の光学インテグレータ 100は、図 7に示す第 2実施形態の光学インテ グレータ 80を構成する第 1ブロック材 81及び第 2ブロック材 82と同様の形態の第 1ブ ロック材 101及び第 2ブロック材 102で形成されており、第 1ブロック材 101の接合面 101aと第 2ブロック材 102の接合面 102aとの間に G光線を反射する一方、 R、 B光線 を透過する特性のダイクロイツクミラー 105Gを設けている。なお、ダイクロイツクミラー 105Gは、第 2ブロック材 102の傾斜した接合面 102aに上述した光学特性を有する 光学成分を成膜することで形成されて ヽる。

[0107] 光学インテグレータ 100の第 1入射面 100a側に緑用レンズ 92aを介して配置される 複数の緑色 LED91Gは、基板 911上に最小限の間隔でデルタ状の位置関係で配 置されて一体型のパッケージにされている。また、光学インテグレータ 100の第 2入射 面 100d側に赤 ·青用レンズ 92bを介して配置される 2個の赤色 LED91R及び 1個の 青色 LED91Bは、基板 912上に最小限の間隔でデルタ状の位置関係で配置されて 一体型のパッケージにされて 、る。

[0108] 第 3実施形態の投影型画像表示装置 90においては、複数の緑色 LED91Gから出 射された G光線は、緑用レンズ 92aを通過して第 1入射面 100aから光学インテグレー タ 100に入射してダイクロイツクミラー 105Gを照射し、それからダイクロイツクミラー 10 5Gで反射されて全反射を繰り返して光学インテグレータ 100内を伝播し、照度が均 一になつて出射面 100bから出射される。また、 2個の赤色 LED91R及び 1個の青色 LED91B力 それぞれ出射された R、 B光線は、赤'青用レンズ 92bを通過して第 2 入射面 100dから光学インテグレータ 100に入射してダイクロイツクミラー 105Gを照 射し、それからダイクロイツクミラー 105Gを透過し全反射を繰り返して光学インテグレ ータ 100内を伝播し、照度が均一になって出射面 100bから出射される。

[0109] このように第 3実施形態の投影型画像表示装置 90は、光学インテグレータ 100を一 段と簡易な構成にした上で、各 LED91R、 91G、 91Bの配置に対する自由度を高め ており、装置設計に対する制約を低減して装置の小型化及び低コスト化に貢献でき る。なお、第 3実施形態の投影型画像表示装置 90はフロントプロジェクシヨンとリアプ ロジェクシヨンのいずれの方式にも適用可能である。

[0110] また、第 3実施形態の投影型画像表示装置 90も、上述した形態に限定されるもの ではなぐ例えば、ダイクロイツクミラー 105Gの替わりに、 R光線を反射する一方、 G、 B光線を透過する特性の R反射ダイクロイツクミラー、又は B光線を反射する一方、 R、 G光線を透過する特性の B反射ダイクロイツクミラーを用いてもょ ヽ。 R反射ダイクロイ ックミラーを用いた場合は、光学インテグレータ 100の第 1入射面 100a側に赤色 LE D91Rを配置すると共に、第 2入射面 100d側に緑色 LED91G及び青色 LED91B を配置する必要がある。また、 B反射ダイクロイツクミラーを用いた場合は、光学インテ グレータ 100の第 1入射面 100a側に青色 LED91Bを配置すると共に、第 2入射面 1 00d側に赤色 LED91R及び緑色 LED91Gを配置する必要がある。

[0111] さらに、第 3実施形態の投影型画像表示装置 90は、第 1実施形態で説明した各種 変形例の中で適用可能な変形例を採用することができ、例えば、液晶パネル 56に力 ラー LCDを用いた場合、各 LED91R、 91G、 91Bを常時点灯で制御を適用でき、こ の場合は、第 2実施形態の変形例でも述べたように光源の LEDには、白色発光型を 用いること、又は水色発光型、紫色発光型、及び黄色発光型を組み合わせて用いる こと等、各色の LEDの多数の組み合わせ方を適用できる。

[0112] 図 9は、本発明の第 4実施形態に係る投影型画像表示装置 110 (照明装置 119を 含む)の主要な構成を示す概略図である。第 4実施形態の投影型画像表示装置 110 は、ダイクロイツクミラー 125R、 125Bを交差するように設けた光学インテグレータ 12 0を適用すると共に、光学インテグレータ 120の一側面である第 1入射面 120a、長手 方向の一方の端面である第 2入射面 120d、及び他側面である第 3入射面 120cにそ れぞれ対向するように赤色 LED111R、緑色 LED111G及び青色 LED111Bを配 置したことを特徴とする。

[0113] なお、図 9に図示していないが、第 4実施形態の投影型画像表示装置 110も図 1に 示す第 1実施形態の投影型画像表示装置 50と同様に、光学インテグレータ 120の 出射面 120bの下流側に第 2レンズ 53、第 1フライアイレンズ 54a、 PS分離合成ュ- ット 55、第 2フライアイレンズ 54b、投影レンズ 57、及び制御部 58を有し、液晶パネル 56を含めて上述した各部は第 1実施形態と同様であるため、第 1実施形態と同じ符 号を用いる。

[0114] 第 4実施形態の光学インテグレータ 120は柱状であり、図 2 (b)に示す第 1ブロック 材 61の頂点を境にして二等分した三角柱状の形態である第 1ブロック材 121、第 2ブ ロック材 122及び第 3ブロック材 123を用いると共に、短柱形状の一端面に第 1ブロッ ク材 121のような三角柱を突設させた形状の第 4ブロック材 124を用いている。光透 過性を有する各ブロック材 121〜 124は長手方向に接合されて光学インテグレータ 1 20を形成している。

[0115] 詳しくは、第 1ブロック材 121の両斜面に相当する接合面 121a、 121bに第 2ブロッ ク材 122の一方の斜面に相当する接合面 122a及び第 3ブロック材 123の一方の斜 面に相当する接合面 123aを接合し、更に第 2ブロック材 122の他方の斜面に相当す る接合面 122b及び第 3ブロック材 123の他方の斜面に相当する接合面 123bに第 4 ブロック材 124の傾斜した 2つの接合面 124a、 124bを接合して!/、る。

[0116] また、第 3ブロック材 123の接合面 123a及び第 4ブロック材 124の一方の接合面 12 4bには R光線を反射する一方、 G、 B光線を透過する特性の光学膜を成膜してダイク 口イツクミラー 125Rを形成している。さらに、第 2ブロック材 122の接合面 122a及び 第 4ブロック材 124の他方の接合面 124aには、 B光線を反射する一方、 R、 G光線を 透過する特性の光学膜を成膜してダイクロイツクミラー 125Bを形成している。

[0117] 光学インテグレータ 120の第 1入射面 120a側に赤用レンズ 112aを介して配置され る複数の赤色 LED111Rは、基板 11 la上に最小限の間隔でデルタ状の位置関係 で配置されて一体型のパッケージにされている。また、光学インテグレータ 120の第 2 入射面 120d側に緑用レンズ 112bを介して配置される複数の緑色 LED 111Gは、基 板 11 lb上に最小限の間隔でデルタ状の位置関係で配置されて一体型のパッケ一 ジにされている。さらに、光学インテグレータ 120の第 3入射面 120c側に青用レンズ 112cを介して配置される複数の青色 LED111Bは、基板 11 lc上に最小限の間隔 でデルタ状の位置関係で配置されて一体型のパッケージにされている。

[0118] 第 4実施形態の投影型画像表示装置 110においては、複数の赤色 LED111Rか ら出射された R光線は、赤用レンズ 112aを通過して第 1入射面 120aから光学インテ グレータ 120に入射してダイクロイツクミラー 125Rを照射し、それからダイクロイツクミ ラー 125Rで反射されて全反射を繰り返して光学インテグレータ 120内を伝播し、照 度が均一になって出射面 120bから出射される。

[0119] また、複数の緑色 LED111Gから出射された G光線は、緑用レンズ 112bを通過し て第 2入射面 120dから光学インテグレータ 120に入射して 2つのダイクロイツクミラー 125R、 125Bを照射し、それから各ダイクロイツクミラー 125R、 125Bを透過し全反 射を繰り返して光学インテグレータ 120内を伝播して、照度が均一になって出射面 1 20bから出射される。さらに複数の青色 LED111Bから出射された B光線は、青用レ ンズ 112cを通過して第 3入射面 120cから光学インテグレータ 120に入射してダイク 口イツクミラー 125Bを照射し、それからダイクロイツクミラー 125Bで反射されて全反射 を繰り返して光学インテグレータ 120内を伝播し、照度が均一になって出射面 120b 力 出射される。

[0120] このように第 4実施形態の投影型画像表示装置 110は、光学インテグレータ 120に 交差した形態で 2個のダイクロイツクミラー 125R、 125Bを設けているので、第 1実施 形態の光学インテグレータ 60に比べて短い全長で各光線の全反射を行うことができ るので、装置の更なる小型化及び低コスト化に貢献できる。また、第 4実施形態の投 影型画像表示装置 110では光学インテグレータ 120でクロスプリズム的な働きも行え るので、各 LED111R、 111G、 11 IBの配置数を最も多くすることが可能になり、スク リーン上に最も明るい画像を表示できる。なお、第 4実施形態の投影型画像表示装 置 110も、フロントプロジェクシヨンとリアプロジェクシヨンのいずれの方式にも適用可 能である。

[0121] また、第 4実施形態の投影型画像表示装置 110は、上述した形態に限定されるも のではなぐ例えば、光学インテグレータ 120の第 2入射面 120d側に配置する LED に応じて光学インテグレータ 120中に設けるダイクロイツクミラーの種類を適宜変更で きる。即ち、第 2入射面 120d側に赤色 LED 111Rを配置する場合、図 9の光学イン テグレータ 120には赤用のダイクロイツクミラー 125Rの替わりに緑用のダイクロイツク ミラー 125Gを設け、第 1入射面 120a側に緑色 LED111Gを設けるようにする。また 、第 2入射面 120d側に青色 LED111Bを配置する場合、図 9の光学インテグレータ 120には青用のダイクロイツクミラー 125Bの替わりに緑用のダイクロイツクミラー 125 Gを設け、第 3入射面 120c側に緑色 LED111Gを設けるようにする。

さらに、第 4実施形態の投影型画像表示装置 110は、第 1実施形態で説明した各 種変形例の中で適用可能な変形例を採用することができ、特に、液晶パネル 56に力 ラー LCDを用いた場合、第 3実施形態の変形例でも述べたように各 LED111R、 11 1G、 11 IBの常時点灯及び光源の LEDの色等を適宜組み合わせて行うことができ る。

Claims

請求の範囲

[1] 柱状の光透過性部材で形成してあり、入射した光を照度が均一になるように内部で 反射させて出射する光学インテグレータにおいて、

前記光透過性部材は、複数のブロック材を長手方向に接合して形成してあり、 前記複数のブロック材の接合面は、長手方向に対し傾斜しており、

前記接合面は、一の波長帯域の光を反射して他の波長帯域の光を透過する特性 を有する光学膜を備えることを特徴とする光学インテグレータ。

[2] 柱状の光透過性部材で形成してあり、入射した光を照度が均一になるように内部で 反射させて出射する光学インテグレータにおいて、

前記光透過性部材は、長手方向の一端側に長手方向に対して傾斜した傾斜面を 有しており、

前記傾斜面は、前記光透過性部材の側面から入射した光を長手方向の他端側へ 向けて反射する特性を有することを特徴とする光学インテグレータ。

[3] それぞれが相異する波長帯域の光を発する複数の発光素子を備える照明装置に おいて、

前記複数の発光素子力 発せられた光を入射して照度が均一になるように内部で 反射させて出射する柱状の光学インテグレータを備え、

前記光学インテグレータは、前記複数の発光素子に対応した数の接合面が生じる ように光透過性を有する複数のブロック材を長手方向に接合して形成してあり、 各接合面は、長手方向に対し傾斜しており、

前記複数の発光素子から発せられた光は、前記光学インテグレータの側面から入 射して対応する各接合面をそれぞれ照射しており、

複数の接合面の中で長手方向の最も一端側に位置する一接合面は、照射された 光を他端側へ向けて反射する特性を備え、

前記一接合面力ゝら他端側に位置する接合面は、照射された光を他端側へ向けて 反射すると共に該光が属する波長帯域と相異する波長帯域の光を透過する特性を 有する光学膜を備えることを特徴とする照明装置。

[4] それぞれが相異する波長帯域の光を発する複数の発光素子を備える照明装置に おいて、

前記複数の発光素子力 発せられた光を入射して照度が均一になるように内部で 反射させて出射する柱状の光学インテグレータを備え、

前記光学インテグレータは、光透過性を有する複数のブロック材を長手方向に接合 して形成してあり、

前記複数のブロック材の接合面は、長手方向に対し傾斜しており、

前記複数の発光素子の中で少なくとも一つの発光素子から発せられた光は、前記 光学インテグレータの側面カゝら入射して前記接合面を照射しており、

残りの発光素子から発せられた光は、前記光学インテグレータの長手方向の一端 側の端面力 入射して前記接合面を照射しており、

前記接合面は、側面から照射された光を長手方向の他端側へ向けて反射すると共 に端面から照射された光を透過する特性を有する光学膜を備えることを特徴とする照 明装置。

[5] 前記複数の発光素子は、それぞれ別個の基材に配置してある請求項 3又は請求項 4に記載の照明装置。

[6] 前記複数の発光素子は、単一の基材に配置してある請求項 3又は請求項 4に記載 の照明装置。

[7] 前記複数の発光素子を順次発光させる制御を行う手段を備える請求項 3乃至請求 項 6のいずれか 1つに記載の照明装置。

[8] 前記複数の発光素子を同時に発光させる制御を行う手段を備える請求項 3乃至請 求項 6のいずれか 1つに記載の照明装置。

[9] 発光素子を備える照明装置において、

前記発光素子力 発せられた光を入射して照度が均一になるように内部で反射さ せて出射する柱状の光学インテグレータを備え、

前記光学インテグレータは、長手方向の一端側に長手方向に対して傾斜した傾斜 面を有しており、

前記発光素子から発せられた光は、前記光学インテグレータの側面から入射して 前記傾斜面を照射しており、 前記傾斜面は、照射された光を長手方向の他端側へ向けて反射する特性を有す ることを特徴とする照明装置。

[10] 前記発光素子から発せられた光を通過又は反射させる光学部材を備え、

前記光学部材は、前記発光素子から発せられる光の広がり角度を変更する特性を 有する請求項 3乃至請求項 9のいずれか 1つに記載の照明装置。

[11] 前記請求項 3乃至請求項 10のいずれか 1つに記載の照明装置と、

該照明装置の光学インテグレータから出射した光で画像に係る変調光を生成する 空間光変調素子と、

該空間光変調素子が生成した変調光を被投影体へ投影する投影レンズと を備えることを特徴とする投影型画像表示装置。

[12] 前記照明装置が有する発光素子から発せられた光を一方向の第 1偏光成分及び 該ー方向に直交する第 2偏光成分に分離すると共に、該第 1偏光成分を第 2偏光成 分に変換して両偏光成分を合成する分離合成手段を備える請求項 11に記載の投影 型画像表示装置。