WO2010146683A1

WO2010146683A1 - 光学ユニットおよび投写型表示装置

Info

Publication number: WO2010146683A1
Application number: PCT/JP2009/061089
Authority: WO
Inventors: 直史石藏
Original assignee: Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-06-18
Publication date: 2010-12-23
Also published as: US20120075592A1; US8851684B2; JP4953149B2; JPWO2010146683A1

Abstract

　光学ユニットは、光源（１ａ）と、光源（１ａ）に対向して配置された光源（１ｂ）と、光源（１ａ），（１ｂ）の間に配置されたカラーホイール（２）と、光源（１ａ）から発せられてカラーホイール（２）を透過した光を全反射し、かつ、光源（１ｂ）から発せられた光を透過させてカラーホイール（２）に入射させるプリズム部（３ａ）と、光源（１ｂ）から発せられてカラーホイール（２）を透過した光を全反射し、かつ、光源（１ａ）から発せられた光を透過させてカラーホイール（２）に入射させるプリズム部（３ｂ）と、を有する。

Description

光学ユニットおよび投写型表示装置

　本発明は、２つの光源を備えた光学ユニットおよび投写型表示装置に関する。

　投写型表示装置には、高輝度の光を得るために、２つの光源を備えているものがある。このような投写型表示装置では、各光源から発せられた光を合成することにより、高輝度の光が得られる。

　図１は、２つの光源を備えた投写型表示装置の内部機構を示した概略構成図である。この投写型表示装置は並べて配置された２つの光源４０１ａ，４０１ｂを有している。２つの光源４０１ａ，４０１ｂは同じ方向に向けられている。

　この投写型表示装置では、まず光源４０１ａ，４０１ｂから発せられた光がカラーホイール４０２に入射する。カラーホイール４０２は、透光性を有するカラーフィルタを備えた円盤状の部材である。カラーフィルタは、周方向に複数の色分離領域に分割されている。各色分離領域は赤、緑、青のいずれか一色となる波長の光のみを選択的に透過させる。カラーホイール４０２は中心軸を中心に回転可能である。カラーホイール４０２を回転させることにより、光源４０１ａ，４０１ｂから発せられた光を透過させる色分離領域が連続的に変更される。

　カラーホイール４０２を透過した各光はロッドレンズ４０４ａ，４０４ｂの一方の端部に入射する。ロッドレンズ４０４ａ，４０４ｂは、矩形の断面を有する棒状のガラス部材である。ロッドレンズ４０４ａ，４０４ｂの一方の端部に入射した光はロッドレンズ４０４ａ，４０４ｂ内を透過して他方の端部から出射される。この光は、ロッドレンズ４０４ａ，４０４ｂの一方の端部から他方の端部まで透過する際に、ロッドレンズ４０４ａ，４０４ｂの側面で繰り返し全反射されることにより、輝度分布が均一化される。

　ロッドレンズ４０４ａ，４０４ｂから出射された各光は、コンデンサレンズ４０５ａ，４０５ｂを透過した後に、ともにコンデンサレンズ４０６に入射する。コンデンサレンズ４０６を透過した光は平面ミラー４０７に反射された後に、コンデンサレンズ４０８に入射する。

　コンデンサレンズ４０８を透過した光は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ　Ｄｅｖｉｃｅ）４０９に入射する。ＤＭＤ４０９は、半導体メモリセル上に、画像信号に基づいて個別にオンとオフとに切り替えられる多数のミラーエレメントが取り付けられた画像形成素子である。ＤＭＤ４０９に入射し、ＤＭＤ４０９の各ミラーエレメントに反射されることにより変調された光は、投写レンズ４１１からスクリーン（不図示）に拡大投写される。

　この投写型表示装置では、ロッドレンズ４０４ａ，４０４ｂから出射された各光は、コンデンサレンズ４０６，４０８を順次透過する際に互いに徐々に近づいていく。そして各光は互いに重なり合ってほぼ１つの光束となってＤＭＤ４０９に入射する。このように、この投写型表示装置では、２つの光源４０１ａ，４０１ｂから発せられた光がコンデンサレンズ４０６，４０８によって合成されるため、スクリーンに１つの画像を表示することができる。

　しかし、この投写型表示装置では、光源４０１ａ，４０１ｂから発せられた各光は、カラーホイール４０２のカラーフィルタの、中心軸を挟んで互いに対向する位置に入射される。一方、カラーホイール４０２は、光源４０１ａから発せられた光と光源４０１ｂから発せられた光とを常に同色にしなければならない。そのため、カラーホイール４０２のカラーフィルタは、各色ごとに中心軸を挟んで互いに対向する１対の色分離領域を備えている必要がある。すなわち、カラーホイール４０２のカラーフィルタは、周方向に６つの色分離領域に分割されている必要がある。

　この投写型表示装置では、光源４０１ａ，４０１ｂから発せられた光が同一色の色分離領域を透過する場合には、赤、緑、青のいずれか１色の光を得ることができる。しかし、光源４０１ａ，４０１ｂから発せられた光は、２つの色分離領域の境界をまたがって透過すると、２つの色が混ざり合った色となってしまう。この２つの色が混ざり合った色の光は画像の表示に使用されない。そのため、光源４０１ａ，４０１ｂから発せられた光が２つの色分離領域にまたがって入射している間は、ＤＭＤ４０９のミラーエレメントがすべてオフにされる。

　上述したように、この投写型表示装置では、画像を表示するのに必要とされる光の色数が赤、緑、青の３つであるのに対し、カラーフィルタをその２倍である６つの色分離領域に分割する必要がある。したがって、カラーホイール４０２が１回転する間にＤＭＤ４０９のミラーエレメントがすべてオフにされる回数は、色分離領域が３つの場合には３回であるところ、この投写型表示装置では６回である。そのため、この投写型表示装置では、光源４０１ａ，４０１ｂから発せられた光を効率良く画像の表示に使用することができない。

　図２Ａは、２つの光源を備え、各光源から発せられた光がカラーフィルタの同じ色分離領域を透過するように構成された投写型表示装置の内部機構を示した概略構成図である。図２Ａに示した投写型表示装置は、以下に示す構成以外は図１に示した投写型表示装置と同様の構成である。

　この投写型表示装置は、ミラーコートが施された面５０３ａ，５０３ｂを備えた三角プリズム５０３を有している。この投写型表示装置では、光源５０１ａ，５０１ｂから発せられた各光は、三角プリズム５０３の面５０３ａ，５０３ｂに反射され、カラーホイール５０２のカラーフィルタの互いに近接する位置を透過した後にロッドレンズ５０４の一方の端部に入射する。そのため、この投写型表示装置では、光源５０１ａ，５０１ｂから発せられた各光をカラーフィルタの同じ色分離領域を透過させることが可能である。したがって、カラーフィルタは、画像を表示するために必要とされる光の色数と同数である３つの色分離領域に分割されていれば十分である。

特開２００１－１３６０４号公報

　しかしながら、図２Ａに示した投写型表示装置では、図２Ｂに示すように、光源５０１ａ，５０１ｂから発せられた各光が互いに異なる光束５１１ａ，５１１ｂとしてカラーホイール５０２のカラーフィルタに入射する。したがって、カラーフィルタの各色分離領域は、光源５０１ａ，５０１ｂから発せられた光をいずれも透過させることができる大きさである必要がある。そのため、この投写型表示装置では、光源が１つである場合に比べてカラーフィルタを大きく形成する必要がある。

　これに対し、図２Ｃに示すように、光源５０１ａ，５０１ｂからの光束５１２ａ，５１２ｂが１つの光束としてカラーホイール５０２に入射するように、光源５０１ａ，５０１ｂと三角プリズム５０３との相対位置を変更することが可能である。これにより、カラーフィルタを大きく形成する必要がなくなる。

　しかし、この場合、光源５０１ａ，５０１ｂから発せられた光のうち、カラーホイール５０２側の半分の光は三角プリズム５０３の面５０３ａ，５０３ｂに入射しないため、図２Ａに示した投写レンズ５１１から投写されることはない。すなわち、各光源５０１ａ，５０１ｂから発せられた光のうち半分の光しか投写レンズ５１１から投写されないこととなる。したがって、この場合には、結果的に光源が１つである場合と同等の輝度の光しか得られない。

　また、図２Ｄに示すように、光源５０１ａ，５０１ｂからの２つの光束５１３ａ，５１３ｂがカラーホイール５０２において交差するようにプリズムの形状を変更することもできる。これにより、光源５０１ａ，５０１ｂから発せられた光は、カラーホイール５０２のカラーフィルタの同一の位置を透過することとなる。そのためカラーフィルタを大型化する必要がなくなる。

　しかし、この場合、光源５０１ａ，５０１ｂから発せられた光がカラーホイール５０２を透過した後に図２Ａに示したロッドレンズ５０４に入射する際の光の拡がりが大きくなる。これにより、ロッドレンズ５０４から出射される光も大きく拡散されることとなり、ロッドレンズ５０４以降に伝達される際の光束が太くなる。したがって、この光を十分に伝達するためには、コンデンサレンズ５０５，５０６などの各部材を大きく形成する必要がある。

　そこで、本発明の目的は、２つの光源を備えたコンパクトな光学ユニットおよび投写型表示装置を提供することにある。

　上記目的を達成するため、本発明の光学ユニットは、第１の光源と、前記第１の光源に対向して配置された第２の光源と、前記第１の光源と前記第２の光源との間に配置されたカラーホイールと、前記第１の光源から発せられて前記カラーホイールを透過した光を全反射し、かつ、前記第２の光源から発せられた光を透過させて前記カラーホイールに入射させる第１の光路変換部と、前記第２の光源から発せられて前記カラーホイールを透過した光を全反射し、かつ、前記第１の光源から発せられた光を透過させて前記カラーホイールに入射させる第２の光路変換部と、を有する。

　本発明によれば、２つの光源を備えたコンパクトな光学ユニットおよび投写型表示装置を提供することができる。

本願に関連する投写型表示装置の内部機構を示した概略構成図である。本願に関連する投写型表示装置の内部機構を示した概略構成図である。図２Ａに示した投写型表示装置の内部機構を示した部分拡大図である。図２Ａに示した投写型表示装置の内部機構を示した部分拡大図である。図２Ａに示した投写型表示装置の内部機構を示した部分拡大図である。本発明の第１の実施形態に係る投写型表示装置の内部機構を示した概略構成図である。図３Ａに示した投写型表示装置の内部機構を示した部分拡大図である。図３Ａに示した内部機構を備えた投写型表示装置の斜視図である。本発明の第２の実施形態に係る投写型表示装置の内部機構を示した概略構成図である。本発明の第３の実施形態に係る投写型表示装置の内部機構を示した概略構成図である。本発明の第４の実施形態に係る投写型表示装置の内部機構を示した概略構成図である。図７Ａに示した投写型表示装置の内部機構の変形例を示した概略構成図である。

　次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
　図３Ａは本発明の第１の実施形態に係る投写型表示装置の内部機構を示した概略構成図である。また、図３Ｂは図３Ａに示した光源、カラーホイールおよび導光ロッドを拡大して示した図である。

　本実施形態に係る投写型表示装置は対向配置された２つの光源１ａ，１ｂを有している。光源１ａ，１ｂには超高圧水銀ランプを用いている。光源には、他にも、メタルハライドランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプ等を用いることができる。光源１ａ，１ｂの間にはカラーホイール２が設けられている。カラーホイール２は、透光性を有するカラーフィルタ２２と、カラーホイール２を中心軸を中心に回転させるためのモータ２１と、を備えている。

　また、この投写型表示装置は、棒状に形成された２本の導光ロッド３４ａ，３４ｂを有している。導光ロッド３４ａ，３４ｂは、たとえば可視領域の光（波長４００ｎｍ～７００ｎｍ）の透過率が９９．４％以上であるＢＫ７などのガラスで形成する。導光ロッド３４ａ，３４ｂは平行に並べて配置されている。

　導光ロッド３４ａには一方の端部にプリズム部３ａが設けられている。プリズム部３ａは光源１ｂとカラーホイール２との間に配置されている。プリズム部３ａの光源１ｂ側の面は、導光ロッド３４ａの長手方向に対して斜めに傾いた傾斜面３１ａとされている。また、導光ロッド３４ａには、プリズム部３ａから導光ロッド３４ａの他方の端部に延びるロッドレンズ部４ａが設けられている。ロッドレンズ部４ａは矩形の断面を有している。

　また、導光ロッド３４ｂには一方の端部にプリズム部３ｂが設けられている。プリズム部３ｂは光源１ａとカラーホイール２との間に配置されている。プリズム部３ｂの光源１ａ側の面は、導光ロッド３４ｂの長手方向に対して斜めに傾いた傾斜面３１ｂとされている。また、導光ロッド３４ｂには、プリズム部３ｂから導光ロッド３４ｂの他方の端部に延びるロッドレンズ部４ｂが設けられている。ロッドレンズ部４ｂは矩形の断面を有している。

　この投写型表示装置では、光源１ａから発せられた光は、まずプリズム部３ｂの傾斜面３１ｂに入射し、プリズム部３ｂ内を透過して面３２ｂから出射される。プリズム部３ｂの面３２ｂから出射された光は、カラーホイール２のカラーフィルタ２２に入射する。

　光源１ａから発せられてカラーフィルタ２２を透過した光は、プリズム部３ａの面３２ａに入射し、プリズム部３ａ内を透過してプリズム部３ａの内側から傾斜面３１ａに入射する。プリズム部３ａは、光源１ａから発せられた光の、傾斜面３１ａに入射する際の入射角が、臨界角より大きくなるように形成されている。

　そのため、プリズム部３ａに入射した光は、傾斜面３１ａから出射されることなく、傾斜面３１ａによって全反射され、導光ロッド３４ａのロッドレンズ部４ａの一方の端部に入射する。このように、プリズム部３ａは、光源１ａから発せられた光の進行方向を変更して、光源１ａから発せられた光をロッドレンズ４ａの一方の端部まで導く第１の光路変換部として機能する。

　ロッドレンズ部４ａに入射した光は、ロッドレンズ部４ａ内を透過して他方の端部から出射される。この光は、ロッドレンズ４ａの一方の端部から他方の端部まで透過する際に、ロッドレンズ４ａの側面で繰り返し全反射されることにより、輝度分布が均一化される。

　一方、光源１ｂから発せられた光は、まずプリズム部３ａの傾斜面３１ａに入射し、プリズム部３ａ内を透過して面３２ａから出射される。プリズム部３ａの面３２ａから出射された光は、カラーホイール２のカラーフィルタ２２の、光源１ａから発せられた光が透過する位置と同じ位置を、光源１ａから発せられた光とは反対側から透過する。

　このように、本実施形態に係る投写型表示装置では、光源１ａ，１ｂから発せられた各光がカラーフィルタ２２の両側から同じ位置を透過するため、カラーフィルタ２２の色分離領域を大きくする必要がない。したがって、この投写型表示装置は光源を２つ備えているものの、カラーフィルタ２２の大きさは光源が１つである場合と同等でよい。

　光源１ｂから発せられてカラーフィルタ２２を透過した光は、プリズム部３ｂの面３２ｂに入射し、プリズム部３ｂ内を透過してプリズム部３ｂの内側から傾斜面３１ｂに入射する。プリズム部３ｂは、光源１ｂから発せられた光の、傾斜面３１ｂに入射する際の入射角が、臨界角より大きくなるように形成されている。

　そのため、プリズム部３ｂに入射した光は、傾斜面３１ａから出射されることなく、傾斜面３１ｂによって全反射され、導光ロッド３４ｂのロッドレンズ部４ｂの一方の端部に入射する。このように、プリズム部３ｂは、光源１ｂから発せられた光の進行方向を変更して、光源１ｂから発せられた光をロッドレンズ４ｂの一方の端部まで導く第２の光路変換部として機能する。

　ロッドレンズ部４ｂに入射した光は、ロッドレンズ部４ｂ内を透過して他方の端部から出射される。この光は、ロッドレンズ４ｂの一方の端部から他方の端部まで透過する際に、ロッドレンズ４ｂの側面で繰り返し全反射されることにより、輝度分布が均一化される。

　本実施形態に係る投写型表示装置では、プリズム部３ａ，３ｂとロッドレンズ部４ａ，４ｂとが一体に形成されているため、これらを別部材として設けるよりも部品点数が減少する。これにより、製造コストが低減される。

　ロッドレンズ部４ａ，４ｂから出射された各光は、コンデンサレンズ５ａ，５ｂを透過した後に、ともにコンデンサレンズ６に入射する。コンデンサレンズ６を透過した光は、平面ミラー７に反射され、コンデンサレンズ８を透過した後に、ＤＭＤ９に入射する。以上のように、コンデンサレンズ５ａ，５ｂ，６，８および平面ミラー７は、光をＤＭＤ９まで導くためのリレー光学系を構成する。

　コンデンサレンズ５ａ，５ｂを透過した各光は、コンデンサレンズ６，８を順次透過する際に互いに徐々に近づいていく。そして、各光は、互いに重なり合ってほぼ１つの光束となってＤＭＤ９に入射する。すなわち、コンデンサレンズ６，８は、リレー光学系として機能するとともに、光源１ａ，１ｂから発せられた各光を合成する合成機構として機能する。これにより、ＤＭＤ９に入射する光は、光源が１つである場合の光より２倍明るくなる。

　以上述べた構成は、本実施形態に係る投写型表示装置において、２つの光源１ａ，１ｂから発せられた各光を色分離し、均一化し、合成するための光学ユニットとなっている。したがって、この投写型表示装置は、この光学ユニットを備えていることによって、色分離された均一で明るい光を照射対象物であるＤＭＤ９に入射させることが可能である。

　当該光学ユニットから出射され、ＤＭＤ９に入射した光は、ＤＭＤ９に備えられた各ミラーエレメントに反射されることにより変調される。そして、ＤＭＤ９によって変調された光は、投写レンズ１１からスクリーン（不図示）に拡大投写される。なお、ＤＭＤ９は他の画像形成素子に変更可能であり、投写レンズ１１は他の投写光学系に変更可能である。

　図４は、図３Ａに示した内部機構を備えた投写型表示装置の斜視図である。この投写型表示装置１０では、図３Ａに示した内部機構が筐体１２に覆われており、筐体１２の側面に投写レンズ１１が露出している。この投写型表示装置では、上述したように内部機構を動作させて投写レンズ１１から光を投写することによってスクリーンに画像を表示する。この投写型表示装置では、上記の光学ユニットによってＤＭＤ９に明るい光を入射させることができるため、スクリーンに明るく鮮明な画像を表示することが可能である。
（第２の実施形態）
　図５は本発明の第２の実施形態に係る投写型表示装置の内部機構を示した概略構成図である。本実施形態に係る投写型表示装置は、以下に示す構成以外は第１の実施形態に係る投写型表示装置と同様の構成である。

　本実施形態に係る投写型表示装置は、コリメートレンズ１５１ａ，１５１ｂ、第１のフライアイレンズ１５２および第２のフライアイレンズ１５３を備えている。コリメートレンズ１５１ａ，１５１ｂは拡散光を平行光に変換するレンズである。フライアイレンズ１５２，１５３は、一方の面が凸面であり他方の面が平面である複数の単レンズがマトリクス状に配列されたレンズである。フライアイレンズ１５２，１５３は、平面側が互いに対向している。

　この投写型表示装置では、光源１０１ａ，１０１ｂから発せられた光が、カラーホイール１０２を透過し、プリズム部１０３ａ，１０３ｂに全反射された後にロッドレンズ部１０４ａ，１０４ｂに入射する。ロッドレンズ部１０４ａ，１０４ｂを透過した光は、コリメートレンズ１５１ａ，１５１ｂを透過して拡散光から平行光に変換される。コリメートレンズ１５１ａ，１５１ｂを透過した平行光は、第１のフライアイレンズ１５２を凸面側から入射する。さらに第１のフライアイレンズ１５２を透過した光は、第２のフライアイレンズ１５３を平面側から入射する。光は、フライアイレンズ１５２，１５３を透過する際に重畳されて輝度分布が均一化する。

　フライアイレンズ１５２，１５３を透過して輝度分布が均一化された光は、フィールドレンズ１０６を透過し、平面ミラー１０７に反射され、さらにコンデンサレンズ１０８を透過する。コンデンサレンズ１０８を透過した光はＤＭＤ１０９に変調された後に、投写レンズ１１１からスクリーンに拡大投写される。

　本実施形態に係る投写型表示装置では、コリメートレンズ１５１ａ，１５１ｂ、第１のフライアイレンズ１５２および第２のフライアイレンズ１５３が光の輝度分布を均一化するインテグレータ光学系として機能する。そのため、ロッドレンズ部１０４ａ，１０４ｂは、光の輝度分布を均一化する機能を有していなくてよい。したがって、本実施形態では、導光ロッド１３４ａ，１３４ｂのロッドレンズ部１０４ａ，１０４ｂを短く形成することができる。

　このように、この投写型表示装置では、コリメートレンズ１５１ａ，１５１ｂ、第１のフライアイレンズ１５２および第２のフライアイレンズ１５３を設けているものの、導光ロッド１３４ａ，１３４ｂのロッドレンズ部１０４ａ，１０４ｂを短く形成することができるため、光学ユニットを小型化することが可能である。
（第３の実施形態）
　図６は本発明の第３の実施形態に係る投写型表示装置の内部機構を示した概略構成図である。本実施形態に係る投写型表示装置は、以下に示す構成以外は第１の実施形態に係る投写型表示装置と同様の構成である。

　本実施形態に係る投写型表示装置では、導光ロッド２３４ａ，２３４ｂのロッドレンズ部２０４ａ，２０４ｂの側面にミラーコート２４１ａ，２４１ｂが施されている。

　この投写型表示装置では、光源２０１ａ，２０１ｂから発せられた光が、カラーホイール２０２を透過し、プリズム部２０３ａ，２０３ｂに全反射された後にロッドレンズ部２０４ａ，２０４ｂの一方の端部に入射する。ロッドレンズ部２０４ａ，２０４ｂに入射した光は、ロッドレンズ部２０４ａ，２０４ｂ内を透過して他方の端部から出射される。ロッドレンズ部２０４ａ，２０４ｂは、光が一方の端部から他方の端部まで透過する際に、光を、ミラーコート２４１ａ，２４１ｂが施された側面で繰り返し反射することにより光の輝度分布を均一化する。

　ロッドレンズ部の側面にミラーコートが施されていない場合には、ロッドレンズ部の側面に汚れが付着すると、ロッドレンズ部内を透過する光がロッドレンズ部の側面で全反射されずにロッドレンズ部の外に放出されるようになる。そのため、導光ロッドを汚れが付着していない状態に保つための管理が非常に重要となる。

　しかし、本実施形態に係る投写型表示装置では、ロッドレンズ部２０４ａ，２０４ｂの側面にミラーコート２４１ａ，２４１ｂが施されているため、汚れが付着した場合にも光がロッドレンズ部２０４ａ，２０４ｂの側面から外に放出されない。したがって、導光ロッド２３４ａ，２３４ｂの管理が容易である。また、この投写型表示装置では、光がロッドレンズ部２０４ａ，２０４ｂを透過する際の光のロスを低減することができるため、明るい画像を表示することが可能である。
（第４の実施形態）
　図７Ａは本発明の第４の実施形態に係る投写型表示装置の内部機構を示した概略構成図である。本実施形態に係る投写型表示装置は、以下に示す構成以外は第１の実施形態に係る投写型表示装置と同様の構成である。

　本実施形態に係る投写型表示装置は、図３Ｂに示した第１の実施形態に係る導光ロッド３４ａ，３４ｂの代わりに、プリズム部３ａ，３ｂに対応するプリズム３０３ａ，３０３ｂと、ロッドレンズ部４ａ，４ｂに対応するライトトンネル３０４ａ，３０４ｂと、を備えている。

　プリズム３０３ａ，３０３ｂは、傾斜面３３１ａ，３３１ｂが形成されたガラス部材である。ライトトンネル３０４ａ，３０４ｂは、４枚の矩形の平面ミラーのミラー面を内側に向けて組み合わせられた筒状部材である。

　この投写型表示装置では、光源３０１ａ，３０１ｂから発せられた光が、カラーホイール３０２を透過し、プリズム３０３ａ，３０３ｂの傾斜面３３１ａ，３３１ｂに全反射された後にライトトンネル３０４ａ，３０４ｂの一方の端部に入射する。ライトトンネル３０４ａ，３０４ｂに入射した光は、ライトトンネル３０４ａ，３０４ｂ内を通過して他方の端部から出射される。この光は、ライトトンネル３０４ａ，３０４ｂの一方の端部から他方の端部まで透過する際に、ライトトンネル３０４ａ，３０４ｂのミラー面で繰り返し反射されることにより、輝度分布が均一化される。

　空気はガラスよりも光の透過率が高いため、内部が空洞であるライトトンネル３０４ａ，３０４ｂは、ロッドレンズよりも光を効率良く通過させることができる。したがって、本実施形態に係る投写型表示装置では、光の輝度分布を均一化する際の光のロスを低減することができる。そのためこの投写型表示装置は明るい画像を表示することが可能である。

　なお、本実施形態に係る投写型表示装置では、プリズム３０３ａ，３０３ｂの傾斜面３３１ａ，３３１ｂに全反射された各光の輝度分布を、各光ごとに均一化する２つのライトトンネル３０４ａ，３０４ｂが設けられている。しかし、図７Ｂに示すようにライトトンネルは１つであってもよい。

　この場合、プリズム３０３ａ，３０３ｂの傾斜面３３１ａ，３３１ｂに全反射された光はともにライトトンネル３０４の一方の端部に入射する。ライトトンネル３０４の一方の端部に入射した各光は、ライトトンネル３０４を通過する際に輝度分布が均一化され、他方の端部から１つの光束として出射される。このように、ライトトンネル３０４は、光の輝度分布を均一化する機能を有するとともに、光源３０１ａ，３０１ｂから発せられた各光を合成する機能も有する。

　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１ａ，１ｂ　　　光源
２　　　カラーホイール
３ａ，３ｂ　　　プリズム部
４ａ，４ｂ　　　ロッドレンズ部
５ａ，５ｂ，６，８　　　コンデンサレンズ
７　　　平面ミラー
９　　　ＤＭＤ
１０　　投写型表示装置
１１　　投写レンズ
３４ａ，３４ｂ　導光ロッド

Claims

　第１の光源と、
　前記第１の光源に対向して配置された第２の光源と、
　前記第１の光源と前記第２の光源との間に配置されたカラーホイールと、
　前記第１の光源から発せられて前記カラーホイールを透過した光を全反射し、かつ、前記第２の光源から発せられた光を透過させて前記カラーホイールに入射させる第１の光路変換部と、
　前記第２の光源から発せられて前記カラーホイールを透過した光を全反射し、かつ、前記第１の光源から発せられた光を透過させて前記カラーホイールに入射させる第２の光路変換部と、
　を有する光学ユニット。
　前記第１の光路変換部に全反射された光と前記第２の光路変換部に全反射された光との輝度分布を均一化するインテグレータ光学系を有する、請求項１に記載の光学ユニット。
　前記第１の光路変換部に全反射された光が入射する第１のインテグレータ光学系と、前記第２の光路変換部に全反射された光が入射する第２のインテグレータ光学系と、を含んでいる、請求項２に記載の光学ユニット。
　前記第１の光路変換部と前記第１のインテグレータ光学系とが一体に形成され、前記第２の光路変換部と前記第２のインテグレータ光学系とが一体に形成されている、請求項３に記載の光学ユニット。
　前記インテグレータ光学系はロッドレンズを含んでいる、請求項２から４のいずれか１項に記載の光学ユニット。
　前記ロッドレンズの側面にミラーコートが施されている、請求項５に記載の光学ユニット。
　前記インテグレータ光学系は内側にミラー面が設けられた筒状部材を含んでいる、請求項２または３に記載の光学ユニット。
　前記インテグレータ光学系はフライアイレンズを含んでいる、請求項２または３に記載の光学ユニット。
　請求項１から８のいずれか１項に記載の光学ユニットと、該光学ユニットから照射された光を画像信号に基づいて変調する画像形成素子と、該画像形成素子に変調された光を投写する投写光学系と、を有する投写型表示装置。
　前記画像形成素子はＤＭＤである、請求項９に記載の投写型表示装置。