照明装置及びプロジェクタ
【課題】 照度分布を均一化でき、かつ、小型化の要請にも応じることが可能な照明装置及び当該照明装置を搭載したプロジェクタを提供すること
【解決手段】 平行光の照度分布を相殺するように光透過率が形成されたＮＤフィルタ８に当該平行光を照射して透過させることで、平行光のうち照度が高い部分の光が透過するのを制限しそのうちの一部のみを透過させることができる一方で、照度が低い部分の光は無制限に透過させることができる。これにより、ＮＤフィルタ８を透過した光について、照度の高い部分と照度の低い部分との差がない均一の照度にすることができる。また、当該ＮＤフィルタ８はロッドインテグレータやフライアイレンズと比べて必要となるスペースが少なくて済むので、照明装置、ひいてはプロジェクタを小型化することができる。
【解決手段】 平行光の照度分布を相殺するように光透過率が形成されたＮＤフィルタ８に当該平行光を照射して透過させることで、平行光のうち照度が高い部分の光が透過するのを制限しそのうちの一部のみを透過させることができる一方で、照度が低い部分の光は無制限に透過させることができる。これにより、ＮＤフィルタ８を透過した光について、照度の高い部分と照度の低い部分との差がない均一の照度にすることができる。また、当該ＮＤフィルタ８はロッドインテグレータやフライアイレンズと比べて必要となるスペースが少なくて済むので、照明装置、ひいてはプロジェクタを小型化することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から射出された光を平行化して照射面に照射する照明装置に関する。また、この照明装置が搭載され、当該照明装置からの光を光変調装置に照射して画像や映像等を表示するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば液晶プロジェクタ等の投射型表示装置に用いられる照明装置は、小型で明るく、しかも照明光の照度分布が均一であることが望まれる。当該照明装置の照明光としては、例えば発光ダイオード等の固体光源から射出される光を平行化したものを主に用いている。一般に、固体光源からの光を平行化した場合、光軸付近や周縁部等、平行光の場所により照度のばらつきが生じる。このばらつきをなくして照度を均一にするため、従来ではロッドインテグレータやフライアイレンズ等を光学系に組み入れてきた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２６９８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ロッドインテグレータについては照度を均一にしようとすればするほど光の進行方向に長く形成する必要があり、フライアイレンズについては間隔を置いて複数設ける必要があるため、これらを用いた場合にはその分のスペースを要することになり、照明装置を小型化する妨げとなる。
【０００４】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、照度分布を均一化でき、かつ、小型化の要請にも応えることができる照明装置及び当該照明装置を搭載したプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、被照射面に照射する光を射出する光源と、前記光源と前記被照射面との間に設けられ、前記光源から射出される光を平行化する光学系と、前記平行化された平行光の光軸上に設けられ、前記平行光の一部を透過させることが可能であって、前記平行光の照度分布を相殺するような光透過率の分布を有する光学素子とを具備することを特徴とする。
【０００６】
本発明では、平行光の照度分布を相殺するように光透過率が形成された光学素子に当該平行光を照射して透過させることで、平行光のうち照度が高い部分の光が透過するのを制限しそのうちの一部のみを透過させることができる一方で、照度が低い部分の光はほぼそのまま透過させることができる。これにより、光学素子を透過した透過光について、照度の高い部分と照度の低い部分との差がない均一の照度にすることができる。また、当該光学素子はロッドインテグレータやフライアイレンズと比べて必要となるスペースが少なくて済むので、照明装置を小型化することができる。
【０００７】
また、前記光学素子には、前記平行光の入射領域の周縁部から光軸にかけて光透過率が次第に低くなるように前記光透過率の分布が形成されていることが好ましい。平行光の照度は、光源からの光を平行化する光学系の特性や種類等によってそのばらつき具合は様々ではあるが、一般に周縁部では低く、周縁部から光軸付近にかけて次第に高くなることが多い。本発明では、このような平行光の照度分布とは逆に、光学素子の入射領域の周縁部から光軸にかけて光透過率が次第に低くなるように光透過率の分布を形成したので、光軸付近の平行光の透過を制限することができ、照度の分布を打ち消すことができる。
【０００８】
また、前記光学素子が、当該光学素子を透過しない前記平行光を前記光源の方向に反射することが可能であり、前記光源の後段に設けられ、前記光学素子で反射された前記平行光を前記光学系に向けて反射することが可能な反射部を更に具備することが好ましい。ここで、光の進行方向を基準として、例えば光源よりも前側の領域を「光源の前段」というものとし、光源よりも後側の領域を「光源の後段」というものとする。本発明では、光学素子が当該光学素子を透過しない平行光を反射し、反射された光が反射部でさらに光学系に向けて反射される。光学系に向けて反射された光は、再び光学系で平行光とされ、光源から射出された光と共に光学素子に照射される。このように光をリサイクルすることで、光を無駄なく利用することができ、被照射面に照射する光の照度を高くすることができる。
【０００９】
被照射面に照射する光の照度を高くすることができると、照明効率が向上するだけではなく、例えば被照射面が微小な面であっても、光が被照射面のどの位置に、どれくらいの範囲で照射されているかを明確に把握することができ、光の照射位置・範囲がずれていても修正がしやすいという利点もある。したがって、本発明に係る照明装置は、微小な面に精密に光を照射させることが必要な、例えば液晶プロジェクタ等に搭載すると特に効果を発揮することになる。
【００１０】
また、前記光学素子には、前記平行光の入射領域の周縁部から光軸にかけて光反射率が次第に高くなるように前記光反射率の分布が形成されていることが好ましい。これにより、光透過率が低い部分ほど高い反射率で光を反射することができるので、光学素子を透過しない光を有効的にリサイクルすることができる。
【００１１】
また、前記光学素子の反射面が、粗面になっていることが好ましい。ここで「粗面」は、光をいろいろな方向に散乱することができるように形成した面であり、例えばピラミッド型の突起を複数形成した面等が挙げられる。これにより、光学素子の反射面で平行光を散乱させることができる。散乱した光はいろいろな方向から反射部の全体に亘って到達し、反射部全体から光学系に向けて反射することができる。このように、光学素子で反射された光の照度を均一にしてリサイクルすることができる。
【００１２】
また、前記光学素子の反射面が、曲面になっていることが好ましい。反射面を曲面とすることによっても、当該反射面で平行光を散乱させることができる。したがって、この場合も反射面を粗面にした場合と同様に、照度が均一な光をリサイクルすることができる。
【００１３】
また、前記平行光のうち所定の方向に振動する光を透過し、所定の方向以外の方向に振動する光を前記光源の方向に反射する反射型偏光板を更に具備することが好ましい。本発明では、当該反射型偏光板を透過しなかった光が反射され、この反射光はさらに反射部により光学系に向けて反射されることになる。このように、光学素子のみならず反射形偏光板においても光をリサイクルすることで、被照射面に照射する光の照度を更に高くすることができる。
【００１４】
本発明の別の観点に係るプロジェクタは、上記の照明装置を搭載したことを特徴とする。本発明によれば、小型で照度が均一な光を照射することができる照明装置を搭載しているので、照度のばらつきに起因する色ムラも発生せずコントラストの良好なプロジェクタを得ることができる。
【００１５】
また、前記照明装置から射出された光を変調する光変調素子を更に具備し、前記光変調素子が、複数色の色材層を有するカラーフィルタを有する液晶装置であり、前記カラーフィルタが、前記色材層を透過しない光を前記光源の方向に反射することが可能な反射型カラーフィルタであることが好ましい。
【００１６】
本発明では、例えば、赤色の色材層に照射された光のうち、赤色の波長成分を有するものは透過し、赤色以外の波長成分を有するものは透過せずに反射される。吸収型のカラーフィルタであれば、この場合赤色以外の波長成分は色材層に吸収されてしまう。したがって、本発明では吸収型のカラーフィルタを用いたときに吸収されて利用できなくなるような光も、反射してリサイクルすることができる。このように、照明装置においては、光学素子及び反射型偏光板で光をリサイクルし、さらに光変調素子のカラーフィルタにおいても光をリサイクルしているので、表示が明るく、コントラストの良好なプロジェクタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図面に基づき説明する。以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るプロジェクタ１の光学系の構成を簡略化して示したものである。
プロジェクタ１は、光源５、コリメータレンズ６、リフレクタ７、光学素子としてのＮＤ（Nutral Density）フィルタ８、偏光板９が設けられた照明装置２と、光変調素子としての液晶装置３と、投射レンズ４とを主体として構成される単板式の投射型表示装置である。
【００１９】
照明装置２は、当該液晶装置３の光源としての役割を果たしている。液晶装置３は、例えば赤色、緑色、青色の３色の画素が形成された反射型カラーフィルタ３ａを有し、図示しない駆動部から入力される画像信号に基づいて照射された光を変調する。この反射型カラーフィルタ３ａは、光を変調しない部分では光をそのまま反射し、光を変調する部分では、当該光のうち変調する画素の色以外の色の波長成分を反射するようになっている。投射レンズ４は、変調された光をスクリーンＳに投射する。スクリーンＳは、投射された光を画像や映像等として表示する。
【００２０】
照明装置２の光源５としては、例えば白色の発光ダイオード等が用いられる。
コリメータレンズ６は、例えばガラスやポリイミド等の透明な材料からなる凸レンズであり、光源５側から入射した光を平行光にする。コリメータレンズ６は、光源５に近接するように、当該光源５の前段（光の進行方向に対して光源５よりも前側）に配置される。
【００２１】
リフレクタ７は、反射面７ａで光をコリメータレンズ６に向けて反射する反射鏡である。光源５の後段（光の進行方向に対して光源５よりも後ろ側）に配置され、例えば光源５を囲むように非球面状（例えば、楕円面状、放物面状等）に形成される。反射面７ａは、光を反射することができる材料、例えばアルミニウム等の金属で形成される。
【００２２】
ＮＤフィルタ８は、コリメータレンズ６の前段に配置され、当該コリメータレンズ６により平行化された光を透過させることが可能であり、その透過率に分布が形成されたフィルタである。図２に示すように、ガラスやポリイミドなどの透明基板８ｂに、例えばアルミニウムやクロム等の金属膜８ｃを蒸着して形成される。本実施形態では、アルミニウムの金属膜８ｃが形成されている。
【００２３】
光透過率は、この金属膜８ｃの膜厚を調節することで設定することができる。具体的には、金属膜８ｃの膜厚を厚くすれば、光透過率を低くすることができ、金属膜８ｃの膜厚を薄くすれば、光透過率を高くすることができる。本実施形態では、ＮＤフィルタ８の周縁部８ｄから光軸付近８ｅにかけて次第に膜厚が厚くなるように金属膜８ｃが形成される。
【００２４】
金属膜８ｃとしてアルミニウムを蒸着した場合、平行光を遮光すると同時に遮光した（透過しなかった）平行光を反射することができる。金属膜８ｃとしてクロムを蒸着した場合は、平行光を反射することなく遮光する。ここでは、金属膜８ｃはアルミニウムによって形成されているので、遮光と同時に光を反射することができるようになっている。
【００２５】
光反射率についても、金属膜８ｃの膜厚を調節することにより設定することができる。例えば、金属膜８ｃの膜厚を厚くすれば、光透過率が低くなるが光反射率は高くなる。逆に、金属膜８ｃの膜厚を薄くすれば、光透過率が高くなるが光反射率は低くなる。
【００２６】
このことから、図３に示すように、ＮＤフィルタ８のＡ−Ａ部分の光透過率は、周縁部８ｄでは高く周縁部８ｄから光軸付近８ｅにかけて次第に低くなるという分布となる（グラフの実線）。逆に、光反射率は、周縁部８ｄでは低く周縁部８ｄから光軸付近８ｅにかけて次第に高くなるという分布となる（グラフの破線）。
【００２７】
偏光板９は、ＮＤフィルタ８の前段に配置され、一定の方向に振動する光を透過し当該一定の方向以外の方向に振動する光を反射する反射型偏光板である。この偏光板９は、図４に示すように、例えばガラス等の透明な基板上に、例えばアルミニウム等の金属がＸ方向へのストライプとなるように設けられる。各金属部分９ａは、光の波長以下の所定のピッチで配列される。
【００２８】
このように偏光板９を構成することで、金属部分９ａまたはスリット９ｂの長手方向に垂直な方向（Ｙ方向）に振動する光は当該偏光板９を透過し、当該長手方向に平行な方向（Ｘ方向）に振動する光は当該偏光板９を透過せず、表面で反射されるようになっている。なお、スリット９ｂを除く透明基板の光源５側の面の全面がアルミニウムで覆われるように形成してもよい。
【００２９】
次に、このように構成されたプロジェクタ１の動作（光の進行）を説明する。
図５は、光源５から照射された光の進行を示す図である。
光源５から照射された光は、コリメータレンズ６により平行化され、ＮＤフィルタ８に向けて進行する。このとき、ＮＤフィルタ８に照射する前の平行光の照度（図５の破線（１））は、例えば光軸付近では照度が高くなり周縁部では照度が低くなる(図６（ａ）のグラフの実線）。
【００３０】
平行光は、図３に示された光透過率の分布に従ってＮＤフィルタ８を透過する。当該光透過率の分布については、比較しやすいように図６（ａ）のグラフにも示した（破線）。平行光の光軸付近の照度は周縁部の照度と比べて大きいが、ＮＤフィルタ８の光軸付近８ｅでの光透過率が低いため、当該ＮＤフィルタ８を透過した平行光の照度は、透過する前の照度と比べて小さくなる。一方、平行光の周縁部の照度は光軸付近の照度と比べて小さいが、ＮＤフィルタ８の周縁部８ｄでの光透過率が高いため、当該ＮＤフィルタ８を透過しても照度はほとんど低下しない。この結果、ＮＤフィルタ８の光軸付近８ｅを透過した平行光の照度と周縁部８ｄを透過した平行光の照度とがほぼ等しくなり、図６（ｂ）に示すように、透過光全体（図５の破線（２））として照度が均一になる。ＮＤフィルタ８を透過しない平行光は、ＮＤフィルタ８の反射面８ａで反射される。図３に示された光反射率の分布に従うように、ＮＤフィルタ８の光軸付近８ｅで最も強く反射し、周縁部８ｄにかけて次第に反射が弱くなる。
【００３１】
ＮＤフィルタ８を透過した平行光のうち、偏光板９の金属部分９ａ又はスリット９ｂに垂直に振動するものはこの偏光板９を透過する。偏光板９を透過した平行光は、照明装置２から射出される光となり、被照射面である液晶装置３に照射される。偏光板９を透過しない平行光は、偏光板９の表面で反射される。
【００３２】
液晶装置３に照射された平行光は、当該液晶装置３により変調される。例えば、図示しない駆動部からの画素信号により、カラーフィルタ３ａの画素３ｂでは赤色に、画素３ｃでは緑色に、画素３ｄでは青色に変調され、画素３ｅでは変調されないように制御されたとする。このとき、平行光のうち赤色の波長成分は画素３ｂを透過し、赤色以外の波長成分は画素３ｂで反射される。画素３ｃ、画素３ｄでも同様に、緑色、青色の波長成分は透過し、緑色、青色以外の波長成分は反射される。また、画素３ｅでは平行光が変調されずにそのまま反射される。画素３ｂ、３ｃ、３ｄを透過した光は、投射レンズ４を介してスクリーンＳに投射され、スクリーンＳ上に画像や動画等として拡大されて表示される。
【００３３】
一方、ＮＤフィルタ８、偏光板９及び液晶装置３で反射された平行光は、反射光ＲＥＦとしてリフレクタ７に到達し、反射面７ａでコリメータレンズ６に向けて反射される。コリメータレンズ６に向けて反射された反射光ＲＥＦは、当該コリメータレンズ６により再び平行化され、光源５から射出された光と共に再度ＮＤフィルタ８に照射される。
【００３４】
本実施形態では、平行光の照度分布を相殺するように光透過率が形成されたＮＤフィルタ８に当該平行光を照射して透過させることで、平行光のうち照度が高い部分の光が透過するのを制限しそのうちの一部のみを透過させることができる一方で、照度が低い部分の光は無制限に透過させることができる。これにより、ＮＤフィルタ８を透過した光について、照度の高い部分と照度の低い部分との差がない均一の照度にすることができる。また、当該ＮＤフィルタ８はロッドインテグレータやフライアイレンズと比べて必要となるスペースが少なくて済むので、照明装置、ひいてはプロジェクタを小型化することができる。
【００３５】
また、ＮＤフィルタ８、偏光板９及び液晶装置３で反射された光をリサイクルすることで、光を無駄なく利用することができる。これにより、照明装置２においては、液晶装置３に照射する光の照度を高くすることができる。また、プロジェクタ１においては、ＮＤフィルタ８及び偏光板９で光をリサイクルすることができ、さらに液晶装置３のカラーフィルタ３ａにおいても光（色）をリサイクルすることができるので、表示が明るく、コントラストの良好なプロジェクタを得ることができる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態を図面に基づき説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
図７は、本実施形態に係るプロジェクタの内部構成を概略的に示す図である。
プロジェクタ１０１は、赤色光を射出する照明装置２Ｒ、緑色光を射出する照明装置２Ｇ、青色光を射出する照明装置２Ｂ、光変調素子としての液晶装置３（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）、更にクロスダイクロイックプリズム１０２及び投射レンズ４とを主体として構成される三板式の投射型表示装置である。クロスダイクロイックプリズム１０２は４つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その貼り合わせ面１０２ａ、１０２ｂには誘電体多層膜からなる光反射膜（図示略）が十字状に形成されている。貼り合わせ面１０２ａには、赤色の光を反射し、緑色及び青色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。一方、貼り合わせ面１０２ｂには、青色の画像光を反射し、赤色及び緑色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。これらの光反射膜によって、各色の映像光が合成されてカラー映像を表すようになっている。
【００３８】
照明装置２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの構成について、第１実施形態では光源５として白色光を射出する発光ダイオードを用いていたが、本実施形態では、光源５Ｒは赤色光、５Ｇは緑色光、５Ｂは青色光を射出する発光ダイオードがそれぞれ用いられる。光源５以外は、照明装置２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの各構成は、第１実施形態の照明装置２の構成とほぼ同一である。
【００３９】
また、各照明装置に設けられたＮＤフィルタ８Ｒ、８Ｇ、８Ｂは、周縁部８ｄから光軸付近８ｅにかけて膜厚が次第に厚くなるようにアルミニウムが蒸着された構成となっており、図３のグラフで示される光透過率及び光反射率を有している。また、偏光板９Ｒ、９Ｇ、９Ｂについても、図４に示すように、金属部分９ａがストライプ状に形成された構成となっている。
【００４０】
また、液晶装置３は、ライトバルブとして、図示しない駆動信号に基づき所定の位置の画素における光透過のオン・オフやその諧調を切り替えることで赤色光、緑色光、青色光が所望のパターンや所望のコントラストとなるように変調する。
【００４１】
次に、このように構成されたプロジェクタ１０１の動作（光の進行）を説明する。ここでは、照明装置２Ｒの動作を例に挙げて説明し、照明装置２Ｇ、２Ｂについての説明は省略する。照明装置２Ｇ、２Ｂについても照明装置２Ｒと同様の説明となる。
【００４２】
光源５Ｒからの光は、コリメータレンズ６Ｒで平行化され、第１実施形態と同様に図３に示された光透過率の分布に従ってＮＤフィルタ８Ｒを透過する。ＮＤフィルタ８の光軸付近８ｅを透過した平行光の照度と周縁部８ｄを透過した平行光の照度とがほぼ等しくなり、全体として照度が均一になる。ＮＤフィルタ８Ｒを透過しない光は、ＮＤフィルタ８の反射面８ａで反射される。ＮＤフィルタ８の光軸付近８ｅで最も強く反射し、周縁部８ｄにかけて次第に反射が弱まっていく。
【００４３】
ＮＤフィルタ８Ｒを透過した平行光のうち、偏光板９Ｒの金属部分９ａ又はスリット９ｂに平行に振動するものはこの偏光板９Ｒを透過する。偏光板９Ｒを透過した平行光は、被照射面である液晶装置３Ｒに照射される。偏光板９Ｒを透過しない平行光は、偏光板９Ｒの表面で反射される。
【００４４】
液晶装置３に照射された平行光は、当該液晶装置３により変調される。例えば、液晶装置３が、図示しない駆動部からの駆動信号により、平行光を透過させる部分、透過させる光強度が設定されるので、当該設定に従って平行光が変調されて液晶装置３を透過する。
液晶装置３を透過した変調光は、投射レンズ４を介してスクリーンＳに投射され、他の照明装置２Ｇ、２Ｂからの変調光と合成され、スクリーンＳ上に画像や動画等として拡大されて表示される。
【００４５】
ＮＤフィルタ８Ｒ、偏光板９Ｒで反射された平行光は、第１実施形態と同様にリフレクタ７Ｒに到達し、反射面７ａでコリメータレンズ６Ｒに向けて反射され、コリメータレンズ６により再び平行化されて、光源５から射出された光と共に再度ＮＤフィルタ８に照射される。
【００４６】
本実施形態によれば、三板型のプロジェクタ１０１においても、平行光の照度分布を相殺するように光透過率が形成されたＮＤフィルタ８を設け、当該平行光を透過させることで、第１実施形態と同様、透過光の照度を均一にすることができる。また、当該ＮＤフィルタ８はロッドインテグレータやフライアイレンズと比べて必要となるスペースが少なくて済むので、特に大型化しやすい三板型のプロジェクタにおいて、平行光の照度を均一にする光学素子として用いる意義は非常に大きいといえる。
【００４７】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、図８に示すように、ＮＤフィルタ８の反射面８ａを粗面に形成しても良い。これにより、反射面８ａで平行光を散乱させることができる。粗面としては、光をいろいろな方向に散乱することができるように、例えばピラミッド型の突起８ｇ等を反射面８ａに形成する。ここでは、ＮＤフィルタ８の光反射率が高い箇所にピラミッド型の突起が多く形成されているが、反射面８ａに均一に形成されている構成であっても勿論構わない。
散乱した光はいろいろな方向からリフレクタ７の反射面７ａに全体に亘って到達し、反射面７ａ全体からコリメータレンズ６に向けて反射することができる。このように、リサイクルした光に向きや照度の偏りがなく、リサイクル効率を高めることができる。
【００４８】
また、図９に示すように、ＮＤフィルタ８の反射面８ａを曲面に形成しても良い。反射面８ａを曲面とした場合、反射面８ａを粗面にした場合と同様に、当該反射面８ａで平行光を散乱させることができる。したがって、この場合もリサイクル効率を向上させることができる。
【００４９】
また、コリメータレンズ６の種類や個数、特性等によっては、例えば平行光が図１０（ａ）に示すように、光軸付近８ｅ及び周縁部８ｄで照度が小さく、その２つの領域の中間に照度が大きい領域（リング状の領域）８ｆが形成されるように、ＮＤフィルタ８に照射されることがある。このときのＮＤフィルタのＡ−Ａ部分では、平行光の照射分布は図１１（ａ）のように照度のピークが２箇所形成されている。
【００５０】
この場合、例えば図１１（ｂ）のグラフに示すとおり、平行光の照射分布を相殺するように、光透過率を分布させればよい。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、照度が高くなっているリング状の領域８ｆには光透過率が低くなるように金属膜８ｃを厚く形成し、照度が低くなっている光軸付近８ｅ及び周縁部８ｄには光透過率が高くなるように金属膜８ｃを薄く形成する。このように、平行光の照度分布がどのようなものであっても、当該照度分布を相殺するように光透過率を分布させることで、当該ＮＤフィルタ８を透過した光の照度分布を、図１１（ｃ）のように均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る照明装置のＮＤフィルタの構成を示す図である。
【図３】ＮＤフィルタの光透過率及び光反射率を示すグラフである。
【図４】本実施形態に係る照明装置の偏光板の構成を示す図である。
【図５】光源から射出された光の挙動を示す図である。
【図６】光源から射出された光の強度を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。
【図８】ＮＤフィルタについての変形を示す図である。
【図９】ＮＤフィルタについての別の変形を示す図である。
【図１０】ＮＤフィルタについての更に別の変形を示す図である。
【図１１】光源から射出された光の強度を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…プロジェクタ ２…照明装置 ３…液晶装置 ３ａ…反射型カラーフィルタ ５…光源 ６…コリメータレンズ ７…リフレクタ ７ａ…反射面 ８…ＮＤフィルタ ８ａ…反射面 ８ｂ…透明基板 ８ｃ…金属膜 ８ｄ…周縁部 ８ｅ…光軸付近 ８ｆ…領域 ９…偏光板 ９ａ…金属部分 ９ｂ…スリット １０１…プロジェクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源から射出された光を平行化して照射面に照射する照明装置に関する。また、この照明装置が搭載され、当該照明装置からの光を光変調装置に照射して画像や映像等を表示するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば液晶プロジェクタ等の投射型表示装置に用いられる照明装置は、小型で明るく、しかも照明光の照度分布が均一であることが望まれる。当該照明装置の照明光としては、例えば発光ダイオード等の固体光源から射出される光を平行化したものを主に用いている。一般に、固体光源からの光を平行化した場合、光軸付近や周縁部等、平行光の場所により照度のばらつきが生じる。このばらつきをなくして照度を均一にするため、従来ではロッドインテグレータやフライアイレンズ等を光学系に組み入れてきた（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−２６９８０２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、ロッドインテグレータについては照度を均一にしようとすればするほど光の進行方向に長く形成する必要があり、フライアイレンズについては間隔を置いて複数設ける必要があるため、これらを用いた場合にはその分のスペースを要することになり、照明装置を小型化する妨げとなる。
【０００４】
以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、照度分布を均一化でき、かつ、小型化の要請にも応えることができる照明装置及び当該照明装置を搭載したプロジェクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、被照射面に照射する光を射出する光源と、前記光源と前記被照射面との間に設けられ、前記光源から射出される光を平行化する光学系と、前記平行化された平行光の光軸上に設けられ、前記平行光の一部を透過させることが可能であって、前記平行光の照度分布を相殺するような光透過率の分布を有する光学素子とを具備することを特徴とする。
【０００６】
本発明では、平行光の照度分布を相殺するように光透過率が形成された光学素子に当該平行光を照射して透過させることで、平行光のうち照度が高い部分の光が透過するのを制限しそのうちの一部のみを透過させることができる一方で、照度が低い部分の光はほぼそのまま透過させることができる。これにより、光学素子を透過した透過光について、照度の高い部分と照度の低い部分との差がない均一の照度にすることができる。また、当該光学素子はロッドインテグレータやフライアイレンズと比べて必要となるスペースが少なくて済むので、照明装置を小型化することができる。
【０００７】
また、前記光学素子には、前記平行光の入射領域の周縁部から光軸にかけて光透過率が次第に低くなるように前記光透過率の分布が形成されていることが好ましい。平行光の照度は、光源からの光を平行化する光学系の特性や種類等によってそのばらつき具合は様々ではあるが、一般に周縁部では低く、周縁部から光軸付近にかけて次第に高くなることが多い。本発明では、このような平行光の照度分布とは逆に、光学素子の入射領域の周縁部から光軸にかけて光透過率が次第に低くなるように光透過率の分布を形成したので、光軸付近の平行光の透過を制限することができ、照度の分布を打ち消すことができる。
【０００８】
また、前記光学素子が、当該光学素子を透過しない前記平行光を前記光源の方向に反射することが可能であり、前記光源の後段に設けられ、前記光学素子で反射された前記平行光を前記光学系に向けて反射することが可能な反射部を更に具備することが好ましい。ここで、光の進行方向を基準として、例えば光源よりも前側の領域を「光源の前段」というものとし、光源よりも後側の領域を「光源の後段」というものとする。本発明では、光学素子が当該光学素子を透過しない平行光を反射し、反射された光が反射部でさらに光学系に向けて反射される。光学系に向けて反射された光は、再び光学系で平行光とされ、光源から射出された光と共に光学素子に照射される。このように光をリサイクルすることで、光を無駄なく利用することができ、被照射面に照射する光の照度を高くすることができる。
【０００９】
被照射面に照射する光の照度を高くすることができると、照明効率が向上するだけではなく、例えば被照射面が微小な面であっても、光が被照射面のどの位置に、どれくらいの範囲で照射されているかを明確に把握することができ、光の照射位置・範囲がずれていても修正がしやすいという利点もある。したがって、本発明に係る照明装置は、微小な面に精密に光を照射させることが必要な、例えば液晶プロジェクタ等に搭載すると特に効果を発揮することになる。
【００１０】
また、前記光学素子には、前記平行光の入射領域の周縁部から光軸にかけて光反射率が次第に高くなるように前記光反射率の分布が形成されていることが好ましい。これにより、光透過率が低い部分ほど高い反射率で光を反射することができるので、光学素子を透過しない光を有効的にリサイクルすることができる。
【００１１】
また、前記光学素子の反射面が、粗面になっていることが好ましい。ここで「粗面」は、光をいろいろな方向に散乱することができるように形成した面であり、例えばピラミッド型の突起を複数形成した面等が挙げられる。これにより、光学素子の反射面で平行光を散乱させることができる。散乱した光はいろいろな方向から反射部の全体に亘って到達し、反射部全体から光学系に向けて反射することができる。このように、光学素子で反射された光の照度を均一にしてリサイクルすることができる。
【００１２】
また、前記光学素子の反射面が、曲面になっていることが好ましい。反射面を曲面とすることによっても、当該反射面で平行光を散乱させることができる。したがって、この場合も反射面を粗面にした場合と同様に、照度が均一な光をリサイクルすることができる。
【００１３】
また、前記平行光のうち所定の方向に振動する光を透過し、所定の方向以外の方向に振動する光を前記光源の方向に反射する反射型偏光板を更に具備することが好ましい。本発明では、当該反射型偏光板を透過しなかった光が反射され、この反射光はさらに反射部により光学系に向けて反射されることになる。このように、光学素子のみならず反射形偏光板においても光をリサイクルすることで、被照射面に照射する光の照度を更に高くすることができる。
【００１４】
本発明の別の観点に係るプロジェクタは、上記の照明装置を搭載したことを特徴とする。本発明によれば、小型で照度が均一な光を照射することができる照明装置を搭載しているので、照度のばらつきに起因する色ムラも発生せずコントラストの良好なプロジェクタを得ることができる。
【００１５】
また、前記照明装置から射出された光を変調する光変調素子を更に具備し、前記光変調素子が、複数色の色材層を有するカラーフィルタを有する液晶装置であり、前記カラーフィルタが、前記色材層を透過しない光を前記光源の方向に反射することが可能な反射型カラーフィルタであることが好ましい。
【００１６】
本発明では、例えば、赤色の色材層に照射された光のうち、赤色の波長成分を有するものは透過し、赤色以外の波長成分を有するものは透過せずに反射される。吸収型のカラーフィルタであれば、この場合赤色以外の波長成分は色材層に吸収されてしまう。したがって、本発明では吸収型のカラーフィルタを用いたときに吸収されて利用できなくなるような光も、反射してリサイクルすることができる。このように、照明装置においては、光学素子及び反射型偏光板で光をリサイクルし、さらに光変調素子のカラーフィルタにおいても光をリサイクルしているので、表示が明るく、コントラストの良好なプロジェクタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図面に基づき説明する。以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るプロジェクタ１の光学系の構成を簡略化して示したものである。
プロジェクタ１は、光源５、コリメータレンズ６、リフレクタ７、光学素子としてのＮＤ（Nutral Density）フィルタ８、偏光板９が設けられた照明装置２と、光変調素子としての液晶装置３と、投射レンズ４とを主体として構成される単板式の投射型表示装置である。
【００１９】
照明装置２は、当該液晶装置３の光源としての役割を果たしている。液晶装置３は、例えば赤色、緑色、青色の３色の画素が形成された反射型カラーフィルタ３ａを有し、図示しない駆動部から入力される画像信号に基づいて照射された光を変調する。この反射型カラーフィルタ３ａは、光を変調しない部分では光をそのまま反射し、光を変調する部分では、当該光のうち変調する画素の色以外の色の波長成分を反射するようになっている。投射レンズ４は、変調された光をスクリーンＳに投射する。スクリーンＳは、投射された光を画像や映像等として表示する。
【００２０】
照明装置２の光源５としては、例えば白色の発光ダイオード等が用いられる。
コリメータレンズ６は、例えばガラスやポリイミド等の透明な材料からなる凸レンズであり、光源５側から入射した光を平行光にする。コリメータレンズ６は、光源５に近接するように、当該光源５の前段（光の進行方向に対して光源５よりも前側）に配置される。
【００２１】
リフレクタ７は、反射面７ａで光をコリメータレンズ６に向けて反射する反射鏡である。光源５の後段（光の進行方向に対して光源５よりも後ろ側）に配置され、例えば光源５を囲むように非球面状（例えば、楕円面状、放物面状等）に形成される。反射面７ａは、光を反射することができる材料、例えばアルミニウム等の金属で形成される。
【００２２】
ＮＤフィルタ８は、コリメータレンズ６の前段に配置され、当該コリメータレンズ６により平行化された光を透過させることが可能であり、その透過率に分布が形成されたフィルタである。図２に示すように、ガラスやポリイミドなどの透明基板８ｂに、例えばアルミニウムやクロム等の金属膜８ｃを蒸着して形成される。本実施形態では、アルミニウムの金属膜８ｃが形成されている。
【００２３】
光透過率は、この金属膜８ｃの膜厚を調節することで設定することができる。具体的には、金属膜８ｃの膜厚を厚くすれば、光透過率を低くすることができ、金属膜８ｃの膜厚を薄くすれば、光透過率を高くすることができる。本実施形態では、ＮＤフィルタ８の周縁部８ｄから光軸付近８ｅにかけて次第に膜厚が厚くなるように金属膜８ｃが形成される。
【００２４】
金属膜８ｃとしてアルミニウムを蒸着した場合、平行光を遮光すると同時に遮光した（透過しなかった）平行光を反射することができる。金属膜８ｃとしてクロムを蒸着した場合は、平行光を反射することなく遮光する。ここでは、金属膜８ｃはアルミニウムによって形成されているので、遮光と同時に光を反射することができるようになっている。
【００２５】
光反射率についても、金属膜８ｃの膜厚を調節することにより設定することができる。例えば、金属膜８ｃの膜厚を厚くすれば、光透過率が低くなるが光反射率は高くなる。逆に、金属膜８ｃの膜厚を薄くすれば、光透過率が高くなるが光反射率は低くなる。
【００２６】
このことから、図３に示すように、ＮＤフィルタ８のＡ−Ａ部分の光透過率は、周縁部８ｄでは高く周縁部８ｄから光軸付近８ｅにかけて次第に低くなるという分布となる（グラフの実線）。逆に、光反射率は、周縁部８ｄでは低く周縁部８ｄから光軸付近８ｅにかけて次第に高くなるという分布となる（グラフの破線）。
【００２７】
偏光板９は、ＮＤフィルタ８の前段に配置され、一定の方向に振動する光を透過し当該一定の方向以外の方向に振動する光を反射する反射型偏光板である。この偏光板９は、図４に示すように、例えばガラス等の透明な基板上に、例えばアルミニウム等の金属がＸ方向へのストライプとなるように設けられる。各金属部分９ａは、光の波長以下の所定のピッチで配列される。
【００２８】
このように偏光板９を構成することで、金属部分９ａまたはスリット９ｂの長手方向に垂直な方向（Ｙ方向）に振動する光は当該偏光板９を透過し、当該長手方向に平行な方向（Ｘ方向）に振動する光は当該偏光板９を透過せず、表面で反射されるようになっている。なお、スリット９ｂを除く透明基板の光源５側の面の全面がアルミニウムで覆われるように形成してもよい。
【００２９】
次に、このように構成されたプロジェクタ１の動作（光の進行）を説明する。
図５は、光源５から照射された光の進行を示す図である。
光源５から照射された光は、コリメータレンズ６により平行化され、ＮＤフィルタ８に向けて進行する。このとき、ＮＤフィルタ８に照射する前の平行光の照度（図５の破線（１））は、例えば光軸付近では照度が高くなり周縁部では照度が低くなる(図６（ａ）のグラフの実線）。
【００３０】
平行光は、図３に示された光透過率の分布に従ってＮＤフィルタ８を透過する。当該光透過率の分布については、比較しやすいように図６（ａ）のグラフにも示した（破線）。平行光の光軸付近の照度は周縁部の照度と比べて大きいが、ＮＤフィルタ８の光軸付近８ｅでの光透過率が低いため、当該ＮＤフィルタ８を透過した平行光の照度は、透過する前の照度と比べて小さくなる。一方、平行光の周縁部の照度は光軸付近の照度と比べて小さいが、ＮＤフィルタ８の周縁部８ｄでの光透過率が高いため、当該ＮＤフィルタ８を透過しても照度はほとんど低下しない。この結果、ＮＤフィルタ８の光軸付近８ｅを透過した平行光の照度と周縁部８ｄを透過した平行光の照度とがほぼ等しくなり、図６（ｂ）に示すように、透過光全体（図５の破線（２））として照度が均一になる。ＮＤフィルタ８を透過しない平行光は、ＮＤフィルタ８の反射面８ａで反射される。図３に示された光反射率の分布に従うように、ＮＤフィルタ８の光軸付近８ｅで最も強く反射し、周縁部８ｄにかけて次第に反射が弱くなる。
【００３１】
ＮＤフィルタ８を透過した平行光のうち、偏光板９の金属部分９ａ又はスリット９ｂに垂直に振動するものはこの偏光板９を透過する。偏光板９を透過した平行光は、照明装置２から射出される光となり、被照射面である液晶装置３に照射される。偏光板９を透過しない平行光は、偏光板９の表面で反射される。
【００３２】
液晶装置３に照射された平行光は、当該液晶装置３により変調される。例えば、図示しない駆動部からの画素信号により、カラーフィルタ３ａの画素３ｂでは赤色に、画素３ｃでは緑色に、画素３ｄでは青色に変調され、画素３ｅでは変調されないように制御されたとする。このとき、平行光のうち赤色の波長成分は画素３ｂを透過し、赤色以外の波長成分は画素３ｂで反射される。画素３ｃ、画素３ｄでも同様に、緑色、青色の波長成分は透過し、緑色、青色以外の波長成分は反射される。また、画素３ｅでは平行光が変調されずにそのまま反射される。画素３ｂ、３ｃ、３ｄを透過した光は、投射レンズ４を介してスクリーンＳに投射され、スクリーンＳ上に画像や動画等として拡大されて表示される。
【００３３】
一方、ＮＤフィルタ８、偏光板９及び液晶装置３で反射された平行光は、反射光ＲＥＦとしてリフレクタ７に到達し、反射面７ａでコリメータレンズ６に向けて反射される。コリメータレンズ６に向けて反射された反射光ＲＥＦは、当該コリメータレンズ６により再び平行化され、光源５から射出された光と共に再度ＮＤフィルタ８に照射される。
【００３４】
本実施形態では、平行光の照度分布を相殺するように光透過率が形成されたＮＤフィルタ８に当該平行光を照射して透過させることで、平行光のうち照度が高い部分の光が透過するのを制限しそのうちの一部のみを透過させることができる一方で、照度が低い部分の光は無制限に透過させることができる。これにより、ＮＤフィルタ８を透過した光について、照度の高い部分と照度の低い部分との差がない均一の照度にすることができる。また、当該ＮＤフィルタ８はロッドインテグレータやフライアイレンズと比べて必要となるスペースが少なくて済むので、照明装置、ひいてはプロジェクタを小型化することができる。
【００３５】
また、ＮＤフィルタ８、偏光板９及び液晶装置３で反射された光をリサイクルすることで、光を無駄なく利用することができる。これにより、照明装置２においては、液晶装置３に照射する光の照度を高くすることができる。また、プロジェクタ１においては、ＮＤフィルタ８及び偏光板９で光をリサイクルすることができ、さらに液晶装置３のカラーフィルタ３ａにおいても光（色）をリサイクルすることができるので、表示が明るく、コントラストの良好なプロジェクタを得ることができる。
【００３６】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態を図面に基づき説明する。第１実施形態と同様、以下の図では、各部材を認識可能な大きさとするため、縮尺を適宜変更している。また、第１実施形態と同一の構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３７】
図７は、本実施形態に係るプロジェクタの内部構成を概略的に示す図である。
プロジェクタ１０１は、赤色光を射出する照明装置２Ｒ、緑色光を射出する照明装置２Ｇ、青色光を射出する照明装置２Ｂ、光変調素子としての液晶装置３（３Ｒ、３Ｇ、３Ｂ）、更にクロスダイクロイックプリズム１０２及び投射レンズ４とを主体として構成される三板式の投射型表示装置である。クロスダイクロイックプリズム１０２は４つの直角プリズムが貼り合わされた構造を有し、その貼り合わせ面１０２ａ、１０２ｂには誘電体多層膜からなる光反射膜（図示略）が十字状に形成されている。貼り合わせ面１０２ａには、赤色の光を反射し、緑色及び青色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。一方、貼り合わせ面１０２ｂには、青色の画像光を反射し、赤色及び緑色の画像光を透過する光反射膜が設けられている。これらの光反射膜によって、各色の映像光が合成されてカラー映像を表すようになっている。
【００３８】
照明装置２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの構成について、第１実施形態では光源５として白色光を射出する発光ダイオードを用いていたが、本実施形態では、光源５Ｒは赤色光、５Ｇは緑色光、５Ｂは青色光を射出する発光ダイオードがそれぞれ用いられる。光源５以外は、照明装置２Ｒ、２Ｇ、２Ｂの各構成は、第１実施形態の照明装置２の構成とほぼ同一である。
【００３９】
また、各照明装置に設けられたＮＤフィルタ８Ｒ、８Ｇ、８Ｂは、周縁部８ｄから光軸付近８ｅにかけて膜厚が次第に厚くなるようにアルミニウムが蒸着された構成となっており、図３のグラフで示される光透過率及び光反射率を有している。また、偏光板９Ｒ、９Ｇ、９Ｂについても、図４に示すように、金属部分９ａがストライプ状に形成された構成となっている。
【００４０】
また、液晶装置３は、ライトバルブとして、図示しない駆動信号に基づき所定の位置の画素における光透過のオン・オフやその諧調を切り替えることで赤色光、緑色光、青色光が所望のパターンや所望のコントラストとなるように変調する。
【００４１】
次に、このように構成されたプロジェクタ１０１の動作（光の進行）を説明する。ここでは、照明装置２Ｒの動作を例に挙げて説明し、照明装置２Ｇ、２Ｂについての説明は省略する。照明装置２Ｇ、２Ｂについても照明装置２Ｒと同様の説明となる。
【００４２】
光源５Ｒからの光は、コリメータレンズ６Ｒで平行化され、第１実施形態と同様に図３に示された光透過率の分布に従ってＮＤフィルタ８Ｒを透過する。ＮＤフィルタ８の光軸付近８ｅを透過した平行光の照度と周縁部８ｄを透過した平行光の照度とがほぼ等しくなり、全体として照度が均一になる。ＮＤフィルタ８Ｒを透過しない光は、ＮＤフィルタ８の反射面８ａで反射される。ＮＤフィルタ８の光軸付近８ｅで最も強く反射し、周縁部８ｄにかけて次第に反射が弱まっていく。
【００４３】
ＮＤフィルタ８Ｒを透過した平行光のうち、偏光板９Ｒの金属部分９ａ又はスリット９ｂに平行に振動するものはこの偏光板９Ｒを透過する。偏光板９Ｒを透過した平行光は、被照射面である液晶装置３Ｒに照射される。偏光板９Ｒを透過しない平行光は、偏光板９Ｒの表面で反射される。
【００４４】
液晶装置３に照射された平行光は、当該液晶装置３により変調される。例えば、液晶装置３が、図示しない駆動部からの駆動信号により、平行光を透過させる部分、透過させる光強度が設定されるので、当該設定に従って平行光が変調されて液晶装置３を透過する。
液晶装置３を透過した変調光は、投射レンズ４を介してスクリーンＳに投射され、他の照明装置２Ｇ、２Ｂからの変調光と合成され、スクリーンＳ上に画像や動画等として拡大されて表示される。
【００４５】
ＮＤフィルタ８Ｒ、偏光板９Ｒで反射された平行光は、第１実施形態と同様にリフレクタ７Ｒに到達し、反射面７ａでコリメータレンズ６Ｒに向けて反射され、コリメータレンズ６により再び平行化されて、光源５から射出された光と共に再度ＮＤフィルタ８に照射される。
【００４６】
本実施形態によれば、三板型のプロジェクタ１０１においても、平行光の照度分布を相殺するように光透過率が形成されたＮＤフィルタ８を設け、当該平行光を透過させることで、第１実施形態と同様、透過光の照度を均一にすることができる。また、当該ＮＤフィルタ８はロッドインテグレータやフライアイレンズと比べて必要となるスペースが少なくて済むので、特に大型化しやすい三板型のプロジェクタにおいて、平行光の照度を均一にする光学素子として用いる意義は非常に大きいといえる。
【００４７】
本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。
例えば、図８に示すように、ＮＤフィルタ８の反射面８ａを粗面に形成しても良い。これにより、反射面８ａで平行光を散乱させることができる。粗面としては、光をいろいろな方向に散乱することができるように、例えばピラミッド型の突起８ｇ等を反射面８ａに形成する。ここでは、ＮＤフィルタ８の光反射率が高い箇所にピラミッド型の突起が多く形成されているが、反射面８ａに均一に形成されている構成であっても勿論構わない。
散乱した光はいろいろな方向からリフレクタ７の反射面７ａに全体に亘って到達し、反射面７ａ全体からコリメータレンズ６に向けて反射することができる。このように、リサイクルした光に向きや照度の偏りがなく、リサイクル効率を高めることができる。
【００４８】
また、図９に示すように、ＮＤフィルタ８の反射面８ａを曲面に形成しても良い。反射面８ａを曲面とした場合、反射面８ａを粗面にした場合と同様に、当該反射面８ａで平行光を散乱させることができる。したがって、この場合もリサイクル効率を向上させることができる。
【００４９】
また、コリメータレンズ６の種類や個数、特性等によっては、例えば平行光が図１０（ａ）に示すように、光軸付近８ｅ及び周縁部８ｄで照度が小さく、その２つの領域の中間に照度が大きい領域（リング状の領域）８ｆが形成されるように、ＮＤフィルタ８に照射されることがある。このときのＮＤフィルタのＡ−Ａ部分では、平行光の照射分布は図１１（ａ）のように照度のピークが２箇所形成されている。
【００５０】
この場合、例えば図１１（ｂ）のグラフに示すとおり、平行光の照射分布を相殺するように、光透過率を分布させればよい。具体的には、図１０（ｂ）に示すように、照度が高くなっているリング状の領域８ｆには光透過率が低くなるように金属膜８ｃを厚く形成し、照度が低くなっている光軸付近８ｅ及び周縁部８ｄには光透過率が高くなるように金属膜８ｃを薄く形成する。このように、平行光の照度分布がどのようなものであっても、当該照度分布を相殺するように光透過率を分布させることで、当該ＮＤフィルタ８を透過した光の照度分布を、図１１（ｃ）のように均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。
【図２】本実施形態に係る照明装置のＮＤフィルタの構成を示す図である。
【図３】ＮＤフィルタの光透過率及び光反射率を示すグラフである。
【図４】本実施形態に係る照明装置の偏光板の構成を示す図である。
【図５】光源から射出された光の挙動を示す図である。
【図６】光源から射出された光の強度を示す図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。
【図８】ＮＤフィルタについての変形を示す図である。
【図９】ＮＤフィルタについての別の変形を示す図である。
【図１０】ＮＤフィルタについての更に別の変形を示す図である。
【図１１】光源から射出された光の強度を示す図である。
【符号の説明】
【００５２】
１…プロジェクタ ２…照明装置 ３…液晶装置 ３ａ…反射型カラーフィルタ ５…光源 ６…コリメータレンズ ７…リフレクタ ７ａ…反射面 ８…ＮＤフィルタ ８ａ…反射面 ８ｂ…透明基板 ８ｃ…金属膜 ８ｄ…周縁部 ８ｅ…光軸付近 ８ｆ…領域 ９…偏光板 ９ａ…金属部分 ９ｂ…スリット １０１…プロジェクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被照射面に照射する光を射出する光源と、
前記光源と前記被照射面との間に設けられ、前記光源から射出される光を平行化する光学系と、
前記平行化された平行光の光軸上に設けられ、前記平行光の一部を透過させることが可能であって、前記平行光の照度分布を相殺するような光透過率の分布を有する光学素子と
を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光学素子には、前記平行光の入射領域の周縁部から光軸にかけて光透過率が次第に低くなるように前記光透過率の分布が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光学素子が、当該光学素子を透過しない前記平行光を前記光源の方向に反射することが可能であり、
前記光源の後段に設けられ、前記光学素子で反射された前記平行光を前記光学系に向けて反射することが可能な反射部を更に具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光学素子には、前記平行光の入射領域の周縁部から光軸にかけて光反射率が次第に高くなるように前記光反射率の分布が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光学素子の反射面が、粗面になっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光学素子の反射面が、曲面になっていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記平行光のうち所定の方向に振動する光を透過し、所定の方向以外の方向に振動する光を前記光源の方向に反射する反射型偏光板を更に具備することを特徴とする請求項３乃至請求項６のうちいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のうちいずれか一項に記載の照明装置を搭載したことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項９】
前記照明装置から射出された光を変調する光変調素子を更に具備し、
前記光変調素子が、複数色の色材層を有するカラーフィルタを有する液晶装置であり、
前記カラーフィルタが、前記色材層を透過しない光を前記光源の方向に反射することが可能な反射型カラーフィルタであることを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。
【請求項１】
被照射面に照射する光を射出する光源と、
前記光源と前記被照射面との間に設けられ、前記光源から射出される光を平行化する光学系と、
前記平行化された平行光の光軸上に設けられ、前記平行光の一部を透過させることが可能であって、前記平行光の照度分布を相殺するような光透過率の分布を有する光学素子と
を具備することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記光学素子には、前記平行光の入射領域の周縁部から光軸にかけて光透過率が次第に低くなるように前記光透過率の分布が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記光学素子が、当該光学素子を透過しない前記平行光を前記光源の方向に反射することが可能であり、
前記光源の後段に設けられ、前記光学素子で反射された前記平行光を前記光学系に向けて反射することが可能な反射部を更に具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の照明装置。
【請求項４】
前記光学素子には、前記平行光の入射領域の周縁部から光軸にかけて光反射率が次第に高くなるように前記光反射率の分布が形成されていることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
前記光学素子の反射面が、粗面になっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項６】
前記光学素子の反射面が、曲面になっていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項７】
前記平行光のうち所定の方向に振動する光を透過し、所定の方向以外の方向に振動する光を前記光源の方向に反射する反射型偏光板を更に具備することを特徴とする請求項３乃至請求項６のうちいずれか一項に記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のうちいずれか一項に記載の照明装置を搭載したことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項９】
前記照明装置から射出された光を変調する光変調素子を更に具備し、
前記光変調素子が、複数色の色材層を有するカラーフィルタを有する液晶装置であり、
前記カラーフィルタが、前記色材層を透過しない光を前記光源の方向に反射することが可能な反射型カラーフィルタであることを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００６−３０５３５（Ｐ２００６−３０５３５Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２０８５１３（Ｐ２００４−２０８５１３）
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月１５日（２００４．７．１５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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