照明装置及びプロジェクタ
【課題】 色ムラや輝度ムラを低減した高輝度画像の投射を可能にする照明装置を提供すること。
【解決手段】 光源装置１０において、クロスダイクロイックプリズム１５によって第１〜第３光源１１，１２，１３からの第１〜第３要素光ＥＧ，ＥＢ，ＥＲを重畳するので、十分な輝度の光源光を得ることができる。また、このような光源光を共通のフライアイ光学系１６ａ，１６ｂ等で処理することによって、各色を含む光源光の一括した均一化を達成することができ、また、光源光を一括して偏光変換部材１７で処理することによって、各色を含む光源光の一括した偏光変換を達成することができる。このように、フライアイ光学系１６ａ，１６ｂ、偏光変換部材１７等の共通化を図ることにより、光源装置１０延いてはプロジェクタ１００の小型化を効率的に達成することができる。
【解決手段】 光源装置１０において、クロスダイクロイックプリズム１５によって第１〜第３光源１１，１２，１３からの第１〜第３要素光ＥＧ，ＥＢ，ＥＲを重畳するので、十分な輝度の光源光を得ることができる。また、このような光源光を共通のフライアイ光学系１６ａ，１６ｂ等で処理することによって、各色を含む光源光の一括した均一化を達成することができ、また、光源光を一括して偏光変換部材１７で処理することによって、各色を含む光源光の一括した偏光変換を達成することができる。このように、フライアイ光学系１６ａ，１６ｂ、偏光変換部材１７等の共通化を図ることにより、光源装置１０延いてはプロジェクタ１００の小型化を効率的に達成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ライトバルブその他の光変調装置、表示装置等を照明するための照明装置、並びに、かかる照明装置を組み込んだプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
所謂単板式のプロジェクタとして、ＲＧＢの３色のＬＥＤを用いて単一の液晶ライトバルブを照明するものが存在する（特許文献１参照）。このプロジェクタでは、Ｒ色のＬＥＤアレイとＧ色のＬＥＤアレイとＢ色のＬＥＤアレイとからの各色の光をクロスダイクロイックプリズムによって同一光路に導き、このクロスダイクロイックプリズムの射出面に対向配置された１つの液晶ライトバルブを照明する。
【０００３】
また、所謂３板式のプロジェクタとして、光量確保のためＲＧＢの３色ごとに液晶ライトバルブを設け、各液晶ライトバルブからの像光をクロスダイクロイックプリズムにて合成するものも存在する（特許文献２参照）。このプロジェクタでは、Ｒ色のＬＥＤアレイによってＲ光用の液晶ライトバルブを照明し、Ｇ色のＬＥＤアレイによってＧ光用の液晶ライトバルブを照明し、Ｂ色のＬＥＤアレイによってＢ光用の液晶ライトバルブを照明する。
【特許文献１】特開２００１−５１６５１号公報
【特許文献２】特開２０００−１１２０３１号公報の図５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前者のプロジェクタは、単一の液晶ライトバルブを照明するものであるため、所謂３板式のプロジェクタに比較して像光の光量が大幅に小さくなり、高輝度の画像を投射することができない。また、クロスダイクロイックプリズムの射出面に液晶ライトバルブを対向配置するため、各色のＬＥＤアレイからの照明光が十分に均一化されず色ムラや輝度ムラが生じやすい傾向がある。
【０００５】
また、後者のプロジェクタでは、各色のＬＥＤアレイごとに導波路ブロック等を設ける必要があり、コストの増大を招く。また、照明光の十分な均一性を達成しようとした場合、各色ごとに設けている導波路ブロックをそれぞれ長くする必要があるので、照明装置の大型化を招く。
【０００６】
そこで、本発明は、色ムラや輝度ムラを低減した高輝度画像の投射を可能にする照明装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、各色のＬＥＤアレイごとに導波路ブロック等の均一化手段を設ける必要がなく簡易に小型化を達成することができる照明装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、上記のような照明装置を組み込んだプロジェクタ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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、（ａ）各色の要素光をそれぞれ発生する各色の光源と、（ｂ）各色の光源からの各色の要素光を結合して重ね合わせる光結合部材と、（ｃ）光結合部材を経て重ね合わされた光源光の特性を調整する調整光学系とを備える。
【００１０】
上記照明装置では、光結合部材が各色の光源からの各色の要素光を結合して重ね合わせるので、十分な輝度の光源光を得ることができる。しかも、調整光学系が重ね合わせ後における光源光の特性を調整するので、各色の要素光に対して略同一の調整処理を一括して行うことができる。つまり、光源光の均一性、発散角、偏光等の状態を各色に関して一致させつつ所望の程度に設定することができる。また、このことは調整光学系の共通化を図ることにもなるので、照明装置の小型化を効率的に達成することができる。
【００１１】
また、本発明の具体的な態様では、上記照明装置において、調整光学系が、光源光の波面分割及び重畳によって光源光の強度分布を均一化する光インテグレータを含む。この場合、光源光の均一性を一括して調整することができ、照明光における色むらの発生を抑えることもできる。
【００１２】
また、本発明の別の具体的な態様では、調整光学系が、光源光の偏光方向を所定方向にそろえる偏光変換装置を含む。この場合、光源光の偏光方向を一括してそろえることができ、光源光から効率よく所定方向に偏光した照明光を得ることができ、照明光の輝度向上を達成することができる。
【００１３】
また、本発明の別の具体的な態様では、各色の光源が、それぞれ異なる発光波長特性を有する固体発光素子である。この場合、小型で効率が良く点灯も迅速な固体光源を用いて、波長選択性の高い各色の要素光を個別に発生することができる。
【００１４】
また、本発明の別の具体的な態様では、各色の光源が、３色の要素光を個別に発生する３色の光源である。この場合、ＲＧＢ等の３原色を含む３色を利用して、白色光等を含む混色を生成することができ、カラー画像表示用の照明光等を含む多様な照明光を提供することができる。
【００１５】
また、本発明の別の具体的な態様では、光結合部材が、一対のダイクロイックフィルタを含み、３色の要素光の２次元的な分布を維持しつつ当該３色の要素光を合成する。この場合、一対のダイクロイックフィルタを利用して３色を効率良く重ね合わせることができる。
【００１６】
また、本発明の別の具体的な態様では、光結合部材が、クロスダイクロイックプリズム及びクロスダイクロイックミラーのいずれかである。この場合、１つの部材で一括して３色を効率良く重ね合わせることができる。
【００１７】
また、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）上述した照明装置と、（ｂ）照明装置に設けた調整光学系を経た光源光を各色の照明光に分割する分割光学系と、（ｃ）分割光学系から射出される各色の照明光によってそれぞれ照明されるとともに、各色の照明光をそれぞれ変調して各色の変調光を形成する各色の光変調装置と、（ｄ）各色の光変調装置を経た各色の変調光を合成する光合成部材と、（ｅ）光合成部材を経ることによって合成された像光の投射像を形成する投射光学系とを備える。
【００１８】
上記プロジェクタは、上述の照明装置を備えており、十分な輝度の光源光によって、各色の光変調装置を高輝度で照明することができる。しかも、調整光学系の共通化によって、光源光の均一性、発散角、偏光状態等を各色に関して所望の程度に達成することができ、高品質の画像を投射することができるとともに、照明装置延いてはプロジェクタの小型化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの光学系を説明する図である。このプロジェクタ１００は、光源光を発生する光源装置１０と、光源装置１０からの光源光をＲＧＢの３原色に分割する色分割光学系２３と、色分割光学系２３から射出された各色の照明光によって照明される光変調部２５と、光変調部２５からの各色の変調光を合成するための光合成部材であるクロスダイクロイックプリズム２７と、クロスダイクロイックプリズム２７を経た像光をスクリーン（不図示）に投射するための投射光学系である投射レンズ２９とを備える。このうち、光源装置１０及び色分割光学系２３は、光変調部２５をＧＢＲの各色でそれぞれ照明するための照明装置となっている。
【００２０】
光源装置１０は、Ｇ光用の第１光源１１と、Ｂ光用の第２光源１２と、Ｒ光用の第３光源１３と、光結合用のクロスダイクロイックプリズム１５と、一対のフライアイ光学系１６ａ，１６ｂと、偏光変換部材１７と、重畳レンズ１８とを備える。このうち、フライアイ光学系１６ａ，１６ｂ及び重畳レンズ１８は、光源光を一括して均一化するための光インテグレータとして機能する。さらに、これらフライアイ光学系１６ａ，１６ｂ及び重畳レンズ１８に偏光変換手段である偏光変換部材１７を加えたものは、光源光の特性を調整するための調整光学系として機能する。
【００２１】
ここで、第１光源１１は、光軸ＯＡに垂直な面に沿って２次元的に配列された例えば４つの光源ユニット１１Ｇを有しており、各光源ユニット１１Ｇは、固体光源とも呼ばれる固体発光素子であるＧ光発光用のＬＥＤ１１ａと、このＬＥＤ１１ａから側方に射出されたＧ光を前方に折り曲げる凹面鏡１１ｂとからなる。ＬＥＤ１１ａは、例えば波長５５０ｎｍに発光ピークを有するＧ色光を発生する。第１光源ユニット１１Ｇから射出されたＧ色の第１要素光ＥＧは、凹面鏡１１ｂによって無駄なく回収されて、クロスダイクロイックプリズム１５の対面する第１入射面１５ｅに入射する。
【００２２】
第２光源１２も、光軸ＯＡに垂直な面に沿って２次元的に配列された例えば４つの光源ユニット１２Ｂを有しており、各光源ユニット１２Ｂは、固体発光素子であるＢ光発光用のＬＥＤ１２ａと、このＬＥＤ１２ａから側方に射出されたＢ光を前方に折り曲げる凹面鏡１２ｂとからなる。ＬＥＤ１２ａは、例えば波長４４０ｎｍに発光ピークを有するＢ色光を発生する。第２光源ユニット１２Ｂから射出されたＢ色の第２要素光ＥＢは、凹面鏡１２ｂによって無駄なく回収されて、クロスダイクロイックプリズム１５の対面する第２入射面１５ｆに入射する。
【００２３】
第３光源１３も、光軸ＯＡに垂直な面に沿って２次元的に配列された例えば４つの光源ユニット１３Ｒを有しており、各光源ユニット１３Ｒは、固体発光素子であるＲ光発光用のＬＥＤ１３ａと、このＬＥＤ１３ａから側方に射出されたＲ光を前方に折り曲げる凹面鏡１３ｂとからなる。ＬＥＤ１３ａは、例えば波長６３０ｎｍに発光ピークを有するＲ色光を発生する。第３光源ユニット１３Ｒから射出されたＲ色の第３要素光ＥＲは、凹面鏡１３ｂによって無駄なく回収されて、クロスダイクロイックプリズム１５の対面する第３入射面１５ｇに入射する。
【００２４】
クロスダイクロイックプリズム１５は、光結合部材であり、Ｂ光反射用の誘電体多層膜１５ａとＲ光反射用の誘電体多層膜１５ｂとを直交させた状態で内蔵する。一方の誘電体多層膜１５ａは、Ｂ色とＧ色の境界波長（例えば５００ｎｍ）よりも短波長側の像光を反射するダイクロイックミラーすなわちダイクロイックフィルタであり、他方の誘電体多層膜１５ｂは、Ｇ色とＲ色との境界波長（例えば６００ｎｍ）よりも長波長側の像光を反射するダイクロイックミラーすなわちダイクロイックフィルタである。第１光源１１からの第１要素光ＥＧは、第１入射面１５ｅを介してクロスダイクロイックプリズム１５中に入射し、誘電体多層膜１５ａ，１５ｂを通過して直進し、第１入射面１５ｅに対向する射出面１５ｈから射出する。第２光源１２からの第２要素光ＥＢは、第２入射面１５ｆを介してクロスダイクロイックプリズム１５中に入射し、誘電体多層膜１５ａで折り曲げられて、射出面１５ｈから射出する。第３光源１３からの第３要素光ＥＲは、第３入射面１５ｇを介してクロスダイクロイックプリズム１５中に入射し、誘電体多層膜１５ｂで折り曲げられて、射出面１５ｈから射出する。つまり、第１〜第３光源１１，１２，１３からの第１〜第３要素光ＥＧ，ＥＢ，ＥＲは、クロスダイクロイックプリズム１５を経て重ね合わされ混合光として射出される。この際、第１〜第３光源１１，１２，１３の出力の調整によって、第１〜第３要素光ＥＧ，ＥＢ，ＥＲの相対強度が適宜バランスされており、射出面１５ｈから射出される光源光は、白色又は適当なカラーバランスの混合色となっている。
【００２５】
一対のフライアイ光学系１６ａ，１６ｂは、マトリックス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって、光源装置１０から射出された白色その他の光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材１７は、フライアイ光学系１６ｂから射出された光源光を例えば図１の紙面に垂直なＳ偏光成分のみに変換して次段光学系に供給する偏光変換装置である。重畳レンズ１８は、偏光変換部材１７を経た照明光を全体として適宜収束させて、光変調部２５に設けた各色の光変調装置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイ光学系１６ａ，１６ｂと重畳レンズ１８とを経た照明光は、以下に説明する色分割光学系２３を経て、光変調部２５を構成する各色の光変調装置すなわち各色の液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃをそれぞれ均一に重畳照明する。
【００２６】
色分割光学系２３は、第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂと、３つのフィールドレンズ２３ｆ，２３ｇ，２３ｈと、反射ミラー２３ｍ，２３ｎ，２３ｏとを備える。第１ダイクロイックミラー２３ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ光を反射しＧ光及びＢ光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー２３ｂは、入射したＧＢの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。この色分割光学系２３において、光源装置１０からの白色又は適当なカラーバランスの光源光は、まず第１ダイクロイックミラー２３ａに入射する。第１ダイクロイックミラー２３ａで反射されたＲ光（第３要素光ＥＲに対応）は、例えばＳ偏光のまま第１光路ＯＰ１に導かれ、反射ミラー２３ｍを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ２３ｆに入射する。また、第１ダイクロイックミラー２３ａを透過して第２ダイクロイックミラー２３ｂで反射されたＧ光（第１要素光ＥＧに対応）は、例えばＳ偏光のまま第２光路ＯＰ２に導かれフィールドレンズ２３ｇに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー２３ｂを通過したＢ光（第２要素光ＥＢに対応）は、例えばＳ偏光のまま第３光路ＯＰ３に導かれ、光路長差を補償するためのリレーレンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー２３ｎ，２３ｏを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ２３ｈに入射する。
【００２７】
光変調部２５は、３色の照明光がそれぞれ入射する３つの液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、各液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを挟むように配置される３組の偏光フィルタ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇとを備える。第１光路ＯＰ１に導かれたＲ光は、フィールドレンズ２３ｆを介して液晶ライトバルブ２５ａの被照射面すなわち画面に入射する。第２光路ＯＰ２に導かれたＧ光は、フィールドレンズ２３ｇを介して液晶ライトバルブ２５ｂの被照射面に入射する。第３光路ＯＰ３に導かれたＢ光は、フィールドレンズ２３ｈを介して液晶ライトバルブ２５ｃの被照射面に入射する。各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調するための非発光型の光変調装置であり、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて画素単位で偏光状態が調整される。その際、偏光フィルタ２５ｅ〜２５ｇによって、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃから射出される光から所定の偏光方向の変調光のみが取り出される。
【００２８】
クロスダイクロイックプリズム２７は、光合成部材であり、Ｂ光反射用の誘電体多層膜２７ａとＲ光反射用の誘電体多層膜２７ｂとを直交させた状態で内蔵するものであり、液晶ライトバルブ２５ａからのＲ光を誘電体多層膜２７ｂで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ２５ｂからのＧ光を誘電体多層膜２７ａ，２７ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ２５ｃからのＢ光を誘電体多層膜２７ａで反射して進行方向左側に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム２７で合成された合成光は、カラーの像光として投射レンズ２９に入射する。
【００２９】
以下、本実施形態に係るプロジェクタ１００の動作について説明する。光源装置１０からのＲＧＢの各色を含む光源光は、色分割光学系２３に設けた第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂによって色分割され、対応する液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃに照明光としてそれぞれ入射する。各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃは、外部からの画像信号によって変調されて２次元的屈折率分布を有しており、照明光を２次元空間的に画素単位で変調する。このように、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃで変調された照明光すなわち像光は、クロスダイクロイックプリズム２７で合成された後、投射レンズ２９に入射する。投射レンズ２９に入射した像光は、不図示のスクリーンに投影される。この際、光源装置１０において、クロスダイクロイックプリズム１５によって各色の第１〜第３光源１１，１２，１３からの第１〜第３要素光ＥＧ，ＥＢ，ＥＲを無駄なく重畳するので、十分な輝度の光源光を得ることができる。なお、例えば各色の第１〜第３光源１１，１２，１３に代えて白色ＬＥＤを用いクロスダイクロイックプリズム１５を省略することも考えられるが、エテンデュ（ｅｔｅｎｄｕｅ）の観点では、白色ＬＥＤのパッケージサイズの制約から多数の白色ＬＥＤを効率よく並べる数量に限界があり、光源の光量確保は困難である。また、本実施形態では、このような光源光を共通のフライアイ光学系１６ａ，１６ｂ等で処理することによって、３原色を含む光源光の一括した均一化を達成することができ、また、光源光を一括して偏光変換部材１７で処理することによって、３原色を含む光源光の一括した偏光変換を達成することができる。このように、フライアイ光学系１６ａ，１６ｂ、偏光変換部材１７等の共通化を図ることにより、光源装置１０延いてはプロジェクタ１００の小型化を効率的に達成することができる。さらに、色分割光学系２３、光変調部２５、クロスダイクロイックプリズム２７等については、旧来のものを流用することができるので、光学系の設計等の負担を低減することができ、旧来部分については製造上の各種ノウハウをそのまま活用することができる。
【００３０】
なお、以上の第１実施形態では、クロスダイクロイックプリズム１５中に、Ｂ光反射用の誘電体多層膜１５ａとＲ光反射用の誘電体多層膜１５ｂとを組み込んでいるが、Ｇ光反射用の誘電体多層膜と、Ｒ光又はＢ光反射用の誘電体多層膜とを組み込むこともでき、この場合、第１〜第３光源１１，１２，１３の配置は、誘電体多層膜の特性に応じて変更する。
【００３１】
〔第２実施形態〕
図２は、第２実施形態に係るプロジェクタの構造を説明する図である。第２実施形態のプロジェクタは、第１実施形態に係るプロジェクタを光源装置１０に関して変更したものであり、同一部分には同一の符合を付して重複説明を省略する。
【００３２】
第２実施形態の光源装置２１０では、図１のクロスダイクロイックプリズム１５をクロスダイクロイックミラー２１５に置き換える。このクロスダイクロイックミラー２１５は、図１に示す誘電体多層膜１５ａ，１５ｂに対応する誘電体多層膜を個別に内蔵するダイクロイックミラー２１５ａ，２１５ｂを備える。第１光源１１からの第１要素光ＥＧは、クロスダイクロイックミラー２１５に入射し、両ダイクロイックミラー２１５ａ，２１５ｂを通過して直進する。第２光源１２からの第２要素光ＥＢは、クロスダイクロイックミラー２１５に入射し、ダイクロイックミラー２１５ａで折り曲げられて第１要素光ＥＧと同一方向に射出する。第３光源１３からの第３要素光ＥＲも、クロスダイクロイックミラー２１５に入射し、ダイクロイックミラー２１５ｂで折り曲げられて第１要素光ＥＧと同一方向に射出する。つまり、クロスダイクロイックミラー２１５により、第１〜第３光源１１，１２，１３からの第１〜第３要素光ＥＧ，ＥＢ，ＥＲが、光源光として重ね合わされて同一光路に射出される。
【００３３】
〔第３実施形態〕
図３は、第３実施形態に係るプロジェクタの構造を説明する図である。第３実施形態のプロジェクタも、第１実施形態に係るプロジェクタを光源装置１０に関して変更したものである。
【００３４】
第３実施形態の光源装置３１０では、図１のクロスダイクロイックプリズム１５を、光路に沿って順次配置された一対のダイクロイックミラー３１５Ａ、３１５Ｂに置き換える。一方のダイクロイックミラー３１５Ａは、図１に示す誘電体多層膜１５ｂに対応するものであり、他方のダイクロイックミラー３１５Ｂは、図１に示す誘電体多層膜１５ａに対応するものである。
【００３５】
第１光源１１からの第１要素光ＥＧは、両ダイクロイックミラー３１５Ａ，３１５Ｂを通過して直進する。第２光源１２からの第２要素光ＥＢは、次段のダイクロイックミラー３１５Ｂで折り曲げられて、第１要素光ＥＧと同一方向に射出する。第３光源１３からの第３要素光ＥＲは、ダイクロイックミラー３１５Ａで折り曲げられて、次段のダイクロイックミラー３１５Ｂを第１要素光ＥＧとともに通過する。つまり、第１〜第３光源１１，１２，１３からの第１〜第３要素光ＥＧ，ＥＢ，ＥＲが、光源光として重ね合わされて同一光路に射出される。
【００３６】
〔第４実施形態〕
図４は、第４実施形態に係るプロジェクタの構造を説明する図である。このプロジェクタ４００は、第１実施形態の光源装置１０（図１参照）と同様の光源装置４１０と、反射ミラー４５１と、フィールドレンズ４５２と、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）４５３と、投射レンズ４５４とを、システム光軸ＳＡに沿って順に配置して構成されている。ここで、光源装置４１０は、光源１１，１２，１３やクロスダイクロイックプリズム１５の他に、フライアイ光学系と同様に光源光を一括して均一化する光インテグレータを含む調整光学系として、集光レンズ４１６ａと、ロッドインテグレータ４１６ｂと、重畳レンズ４１８とを備える。
【００３７】
光源装置４１０からは、時系列的に異なるタイミングでＲＧＢの各色の光源光が照明光として射出される。すなわち、光源装置４１０のクロスダイクロイックプリズム１５から射出された各色の照明光は、集光レンズ４１６ａ、ロッドインテグレータ４１６、重畳レンズ４１８、フィールドレンズ４５２等を経て均一化された状態でＤＭＤ４５３上に入射し、ＤＭＤ４５３の均一な照明が達成される。このＤＭＤ４５３は、反射方向制御型の空間光変調装置であり、これに入射する各色の照明光を、与えられた画像信号に応じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することにより、投射レンズ４５４の方向に画像に相当する各色の画像光を射出する機能を有する。ＤＭＤ４５３から射出された各色の画像光は、投射レンズ４５４を介してスクリーン（不図示）上に投射され、スクリーン上に時系列的に合成されたカラー画像が形成される。
【００３８】
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、上記第１〜第３実施形態では、３つの液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃをＲＧＢの各色で照明しているが、単一の液晶ライトバルブ等であって各画素にＲＧＢのフィルタを配列したタイプのカラー表示パネルを各実施形態の光源装置１０，１１０，２１０からの光源光によって直接照明することもできる。また、第１〜第３光源１１，１２，１３の動作タイミングを制御することにより、各実施形態の光源装置１０，１１０，２１０からＲＧＢの各色の光源光を時系列で順次発生させ、単一の液晶ライトバルブに時系列で入射させることもできる。この際、ＲＧＢの各色の点灯に同期して、単一の液晶ライトバルブにＲＧＢの各色に対応する画像を時系列で表示させることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１実施形態のプロジェクタの光学系を説明する図である。
【図２】第２実施形態のプロジェクタの要部を説明する図である。
【図３】第３実施形態のプロジェクタの要部を説明する図である。
【図４】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】
【００４０】
１０…光源装置、 １１，１２，１３…第１，第２，第３光源、 １１Ｇ，１２Ｂ，１３Ｒ…光源ユニット、 １１ａ，１２ａ，１３ａ…ＬＥＤ、 １１ｂ，１２ｂ，１３ｂ…凹面鏡、 １５…クロスダイクロイックプリズム、 １５ａ，１５ｂ…誘電体多層膜、 １６ａ，１６ｂ…フライアイ光学系、 １７…偏光変換部材、 １８…重畳レンズ、 ２３…色分割光学系、 ２３ａ…第１ダイクロイックミラー、 ２３ｂ…第２ダイクロイックミラー、 ２５…光変調部、 ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…液晶ライトバルブ、 ２７…クロスダイクロイックプリズム、 ２９…投射レンズ、 １００…プロジェクタ、 ＥＧ…第１要素光、 ＥＢ…第２要素光、 ＥＲ…第３要素光
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ライトバルブその他の光変調装置、表示装置等を照明するための照明装置、並びに、かかる照明装置を組み込んだプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
所謂単板式のプロジェクタとして、ＲＧＢの３色のＬＥＤを用いて単一の液晶ライトバルブを照明するものが存在する（特許文献１参照）。このプロジェクタでは、Ｒ色のＬＥＤアレイとＧ色のＬＥＤアレイとＢ色のＬＥＤアレイとからの各色の光をクロスダイクロイックプリズムによって同一光路に導き、このクロスダイクロイックプリズムの射出面に対向配置された１つの液晶ライトバルブを照明する。
【０００３】
また、所謂３板式のプロジェクタとして、光量確保のためＲＧＢの３色ごとに液晶ライトバルブを設け、各液晶ライトバルブからの像光をクロスダイクロイックプリズムにて合成するものも存在する（特許文献２参照）。このプロジェクタでは、Ｒ色のＬＥＤアレイによってＲ光用の液晶ライトバルブを照明し、Ｇ色のＬＥＤアレイによってＧ光用の液晶ライトバルブを照明し、Ｂ色のＬＥＤアレイによってＢ光用の液晶ライトバルブを照明する。
【特許文献１】特開２００１−５１６５１号公報
【特許文献２】特開２０００−１１２０３１号公報の図５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前者のプロジェクタは、単一の液晶ライトバルブを照明するものであるため、所謂３板式のプロジェクタに比較して像光の光量が大幅に小さくなり、高輝度の画像を投射することができない。また、クロスダイクロイックプリズムの射出面に液晶ライトバルブを対向配置するため、各色のＬＥＤアレイからの照明光が十分に均一化されず色ムラや輝度ムラが生じやすい傾向がある。
【０００５】
また、後者のプロジェクタでは、各色のＬＥＤアレイごとに導波路ブロック等を設ける必要があり、コストの増大を招く。また、照明光の十分な均一性を達成しようとした場合、各色ごとに設けている導波路ブロックをそれぞれ長くする必要があるので、照明装置の大型化を招く。
【０００６】
そこで、本発明は、色ムラや輝度ムラを低減した高輝度画像の投射を可能にする照明装置を提供することを目的とする。
【０００７】
また、本発明は、各色のＬＥＤアレイごとに導波路ブロック等の均一化手段を設ける必要がなく簡易に小型化を達成することができる照明装置を提供することを目的とする。
【０００８】
また、本発明は、上記のような照明装置を組み込んだプロジェクタ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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、（ａ）各色の要素光をそれぞれ発生する各色の光源と、（ｂ）各色の光源からの各色の要素光を結合して重ね合わせる光結合部材と、（ｃ）光結合部材を経て重ね合わされた光源光の特性を調整する調整光学系とを備える。
【００１０】
上記照明装置では、光結合部材が各色の光源からの各色の要素光を結合して重ね合わせるので、十分な輝度の光源光を得ることができる。しかも、調整光学系が重ね合わせ後における光源光の特性を調整するので、各色の要素光に対して略同一の調整処理を一括して行うことができる。つまり、光源光の均一性、発散角、偏光等の状態を各色に関して一致させつつ所望の程度に設定することができる。また、このことは調整光学系の共通化を図ることにもなるので、照明装置の小型化を効率的に達成することができる。
【００１１】
また、本発明の具体的な態様では、上記照明装置において、調整光学系が、光源光の波面分割及び重畳によって光源光の強度分布を均一化する光インテグレータを含む。この場合、光源光の均一性を一括して調整することができ、照明光における色むらの発生を抑えることもできる。
【００１２】
また、本発明の別の具体的な態様では、調整光学系が、光源光の偏光方向を所定方向にそろえる偏光変換装置を含む。この場合、光源光の偏光方向を一括してそろえることができ、光源光から効率よく所定方向に偏光した照明光を得ることができ、照明光の輝度向上を達成することができる。
【００１３】
また、本発明の別の具体的な態様では、各色の光源が、それぞれ異なる発光波長特性を有する固体発光素子である。この場合、小型で効率が良く点灯も迅速な固体光源を用いて、波長選択性の高い各色の要素光を個別に発生することができる。
【００１４】
また、本発明の別の具体的な態様では、各色の光源が、３色の要素光を個別に発生する３色の光源である。この場合、ＲＧＢ等の３原色を含む３色を利用して、白色光等を含む混色を生成することができ、カラー画像表示用の照明光等を含む多様な照明光を提供することができる。
【００１５】
また、本発明の別の具体的な態様では、光結合部材が、一対のダイクロイックフィルタを含み、３色の要素光の２次元的な分布を維持しつつ当該３色の要素光を合成する。この場合、一対のダイクロイックフィルタを利用して３色を効率良く重ね合わせることができる。
【００１６】
また、本発明の別の具体的な態様では、光結合部材が、クロスダイクロイックプリズム及びクロスダイクロイックミラーのいずれかである。この場合、１つの部材で一括して３色を効率良く重ね合わせることができる。
【００１７】
また、本発明に係るプロジェクタは、（ａ）上述した照明装置と、（ｂ）照明装置に設けた調整光学系を経た光源光を各色の照明光に分割する分割光学系と、（ｃ）分割光学系から射出される各色の照明光によってそれぞれ照明されるとともに、各色の照明光をそれぞれ変調して各色の変調光を形成する各色の光変調装置と、（ｄ）各色の光変調装置を経た各色の変調光を合成する光合成部材と、（ｅ）光合成部材を経ることによって合成された像光の投射像を形成する投射光学系とを備える。
【００１８】
上記プロジェクタは、上述の照明装置を備えており、十分な輝度の光源光によって、各色の光変調装置を高輝度で照明することができる。しかも、調整光学系の共通化によって、光源光の均一性、発散角、偏光状態等を各色に関して所望の程度に達成することができ、高品質の画像を投射することができるとともに、照明装置延いてはプロジェクタの小型化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの光学系を説明する図である。このプロジェクタ１００は、光源光を発生する光源装置１０と、光源装置１０からの光源光をＲＧＢの３原色に分割する色分割光学系２３と、色分割光学系２３から射出された各色の照明光によって照明される光変調部２５と、光変調部２５からの各色の変調光を合成するための光合成部材であるクロスダイクロイックプリズム２７と、クロスダイクロイックプリズム２７を経た像光をスクリーン（不図示）に投射するための投射光学系である投射レンズ２９とを備える。このうち、光源装置１０及び色分割光学系２３は、光変調部２５をＧＢＲの各色でそれぞれ照明するための照明装置となっている。
【００２０】
光源装置１０は、Ｇ光用の第１光源１１と、Ｂ光用の第２光源１２と、Ｒ光用の第３光源１３と、光結合用のクロスダイクロイックプリズム１５と、一対のフライアイ光学系１６ａ，１６ｂと、偏光変換部材１７と、重畳レンズ１８とを備える。このうち、フライアイ光学系１６ａ，１６ｂ及び重畳レンズ１８は、光源光を一括して均一化するための光インテグレータとして機能する。さらに、これらフライアイ光学系１６ａ，１６ｂ及び重畳レンズ１８に偏光変換手段である偏光変換部材１７を加えたものは、光源光の特性を調整するための調整光学系として機能する。
【００２１】
ここで、第１光源１１は、光軸ＯＡに垂直な面に沿って２次元的に配列された例えば４つの光源ユニット１１Ｇを有しており、各光源ユニット１１Ｇは、固体光源とも呼ばれる固体発光素子であるＧ光発光用のＬＥＤ１１ａと、このＬＥＤ１１ａから側方に射出されたＧ光を前方に折り曲げる凹面鏡１１ｂとからなる。ＬＥＤ１１ａは、例えば波長５５０ｎｍに発光ピークを有するＧ色光を発生する。第１光源ユニット１１Ｇから射出されたＧ色の第１要素光ＥＧは、凹面鏡１１ｂによって無駄なく回収されて、クロスダイクロイックプリズム１５の対面する第１入射面１５ｅに入射する。
【００２２】
第２光源１２も、光軸ＯＡに垂直な面に沿って２次元的に配列された例えば４つの光源ユニット１２Ｂを有しており、各光源ユニット１２Ｂは、固体発光素子であるＢ光発光用のＬＥＤ１２ａと、このＬＥＤ１２ａから側方に射出されたＢ光を前方に折り曲げる凹面鏡１２ｂとからなる。ＬＥＤ１２ａは、例えば波長４４０ｎｍに発光ピークを有するＢ色光を発生する。第２光源ユニット１２Ｂから射出されたＢ色の第２要素光ＥＢは、凹面鏡１２ｂによって無駄なく回収されて、クロスダイクロイックプリズム１５の対面する第２入射面１５ｆに入射する。
【００２３】
第３光源１３も、光軸ＯＡに垂直な面に沿って２次元的に配列された例えば４つの光源ユニット１３Ｒを有しており、各光源ユニット１３Ｒは、固体発光素子であるＲ光発光用のＬＥＤ１３ａと、このＬＥＤ１３ａから側方に射出されたＲ光を前方に折り曲げる凹面鏡１３ｂとからなる。ＬＥＤ１３ａは、例えば波長６３０ｎｍに発光ピークを有するＲ色光を発生する。第３光源ユニット１３Ｒから射出されたＲ色の第３要素光ＥＲは、凹面鏡１３ｂによって無駄なく回収されて、クロスダイクロイックプリズム１５の対面する第３入射面１５ｇに入射する。
【００２４】
クロスダイクロイックプリズム１５は、光結合部材であり、Ｂ光反射用の誘電体多層膜１５ａとＲ光反射用の誘電体多層膜１５ｂとを直交させた状態で内蔵する。一方の誘電体多層膜１５ａは、Ｂ色とＧ色の境界波長（例えば５００ｎｍ）よりも短波長側の像光を反射するダイクロイックミラーすなわちダイクロイックフィルタであり、他方の誘電体多層膜１５ｂは、Ｇ色とＲ色との境界波長（例えば６００ｎｍ）よりも長波長側の像光を反射するダイクロイックミラーすなわちダイクロイックフィルタである。第１光源１１からの第１要素光ＥＧは、第１入射面１５ｅを介してクロスダイクロイックプリズム１５中に入射し、誘電体多層膜１５ａ，１５ｂを通過して直進し、第１入射面１５ｅに対向する射出面１５ｈから射出する。第２光源１２からの第２要素光ＥＢは、第２入射面１５ｆを介してクロスダイクロイックプリズム１５中に入射し、誘電体多層膜１５ａで折り曲げられて、射出面１５ｈから射出する。第３光源１３からの第３要素光ＥＲは、第３入射面１５ｇを介してクロスダイクロイックプリズム１５中に入射し、誘電体多層膜１５ｂで折り曲げられて、射出面１５ｈから射出する。つまり、第１〜第３光源１１，１２，１３からの第１〜第３要素光ＥＧ，ＥＢ，ＥＲは、クロスダイクロイックプリズム１５を経て重ね合わされ混合光として射出される。この際、第１〜第３光源１１，１２，１３の出力の調整によって、第１〜第３要素光ＥＧ，ＥＢ，ＥＲの相対強度が適宜バランスされており、射出面１５ｈから射出される光源光は、白色又は適当なカラーバランスの混合色となっている。
【００２５】
一対のフライアイ光学系１６ａ，１６ｂは、マトリックス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって、光源装置１０から射出された白色その他の光源光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材１７は、フライアイ光学系１６ｂから射出された光源光を例えば図１の紙面に垂直なＳ偏光成分のみに変換して次段光学系に供給する偏光変換装置である。重畳レンズ１８は、偏光変換部材１７を経た照明光を全体として適宜収束させて、光変調部２５に設けた各色の光変調装置に対する重畳照明を可能にする。つまり、両フライアイ光学系１６ａ，１６ｂと重畳レンズ１８とを経た照明光は、以下に説明する色分割光学系２３を経て、光変調部２５を構成する各色の光変調装置すなわち各色の液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃをそれぞれ均一に重畳照明する。
【００２６】
色分割光学系２３は、第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂと、３つのフィールドレンズ２３ｆ，２３ｇ，２３ｈと、反射ミラー２３ｍ，２３ｎ，２３ｏとを備える。第１ダイクロイックミラー２３ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ光を反射しＧ光及びＢ光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー２３ｂは、入射したＧＢの２色のうちＧ光を反射しＢ光を透過させる。この色分割光学系２３において、光源装置１０からの白色又は適当なカラーバランスの光源光は、まず第１ダイクロイックミラー２３ａに入射する。第１ダイクロイックミラー２３ａで反射されたＲ光（第３要素光ＥＲに対応）は、例えばＳ偏光のまま第１光路ＯＰ１に導かれ、反射ミラー２３ｍを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ２３ｆに入射する。また、第１ダイクロイックミラー２３ａを透過して第２ダイクロイックミラー２３ｂで反射されたＧ光（第１要素光ＥＧに対応）は、例えばＳ偏光のまま第２光路ＯＰ２に導かれフィールドレンズ２３ｇに入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー２３ｂを通過したＢ光（第２要素光ＥＢに対応）は、例えばＳ偏光のまま第３光路ＯＰ３に導かれ、光路長差を補償するためのリレーレンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー２３ｎ，２３ｏを経て入射角度を調節するためのフィールドレンズ２３ｈに入射する。
【００２７】
光変調部２５は、３色の照明光がそれぞれ入射する３つの液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃと、各液晶ライトバルブ２５ａ，２５ｂ，２５ｃを挟むように配置される３組の偏光フィルタ２５ｅ，２５ｆ，２５ｇとを備える。第１光路ＯＰ１に導かれたＲ光は、フィールドレンズ２３ｆを介して液晶ライトバルブ２５ａの被照射面すなわち画面に入射する。第２光路ＯＰ２に導かれたＧ光は、フィールドレンズ２３ｇを介して液晶ライトバルブ２５ｂの被照射面に入射する。第３光路ＯＰ３に導かれたＢ光は、フィールドレンズ２３ｈを介して液晶ライトバルブ２５ｃの被照射面に入射する。各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃは、入射した照明光の空間的強度分布を変調するための非発光型の光変調装置であり、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃにそれぞれ入射した３色の光は、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて画素単位で偏光状態が調整される。その際、偏光フィルタ２５ｅ〜２５ｇによって、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃに入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃから射出される光から所定の偏光方向の変調光のみが取り出される。
【００２８】
クロスダイクロイックプリズム２７は、光合成部材であり、Ｂ光反射用の誘電体多層膜２７ａとＲ光反射用の誘電体多層膜２７ｂとを直交させた状態で内蔵するものであり、液晶ライトバルブ２５ａからのＲ光を誘電体多層膜２７ｂで反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ２５ｂからのＧ光を誘電体多層膜２７ａ，２７ｂを介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ２５ｃからのＢ光を誘電体多層膜２７ａで反射して進行方向左側に射出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム２７で合成された合成光は、カラーの像光として投射レンズ２９に入射する。
【００２９】
以下、本実施形態に係るプロジェクタ１００の動作について説明する。光源装置１０からのＲＧＢの各色を含む光源光は、色分割光学系２３に設けた第１及び第２ダイクロイックミラー２３ａ，２３ｂによって色分割され、対応する液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃに照明光としてそれぞれ入射する。各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃは、外部からの画像信号によって変調されて２次元的屈折率分布を有しており、照明光を２次元空間的に画素単位で変調する。このように、各液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃで変調された照明光すなわち像光は、クロスダイクロイックプリズム２７で合成された後、投射レンズ２９に入射する。投射レンズ２９に入射した像光は、不図示のスクリーンに投影される。この際、光源装置１０において、クロスダイクロイックプリズム１５によって各色の第１〜第３光源１１，１２，１３からの第１〜第３要素光ＥＧ，ＥＢ，ＥＲを無駄なく重畳するので、十分な輝度の光源光を得ることができる。なお、例えば各色の第１〜第３光源１１，１２，１３に代えて白色ＬＥＤを用いクロスダイクロイックプリズム１５を省略することも考えられるが、エテンデュ（ｅｔｅｎｄｕｅ）の観点では、白色ＬＥＤのパッケージサイズの制約から多数の白色ＬＥＤを効率よく並べる数量に限界があり、光源の光量確保は困難である。また、本実施形態では、このような光源光を共通のフライアイ光学系１６ａ，１６ｂ等で処理することによって、３原色を含む光源光の一括した均一化を達成することができ、また、光源光を一括して偏光変換部材１７で処理することによって、３原色を含む光源光の一括した偏光変換を達成することができる。このように、フライアイ光学系１６ａ，１６ｂ、偏光変換部材１７等の共通化を図ることにより、光源装置１０延いてはプロジェクタ１００の小型化を効率的に達成することができる。さらに、色分割光学系２３、光変調部２５、クロスダイクロイックプリズム２７等については、旧来のものを流用することができるので、光学系の設計等の負担を低減することができ、旧来部分については製造上の各種ノウハウをそのまま活用することができる。
【００３０】
なお、以上の第１実施形態では、クロスダイクロイックプリズム１５中に、Ｂ光反射用の誘電体多層膜１５ａとＲ光反射用の誘電体多層膜１５ｂとを組み込んでいるが、Ｇ光反射用の誘電体多層膜と、Ｒ光又はＢ光反射用の誘電体多層膜とを組み込むこともでき、この場合、第１〜第３光源１１，１２，１３の配置は、誘電体多層膜の特性に応じて変更する。
【００３１】
〔第２実施形態〕
図２は、第２実施形態に係るプロジェクタの構造を説明する図である。第２実施形態のプロジェクタは、第１実施形態に係るプロジェクタを光源装置１０に関して変更したものであり、同一部分には同一の符合を付して重複説明を省略する。
【００３２】
第２実施形態の光源装置２１０では、図１のクロスダイクロイックプリズム１５をクロスダイクロイックミラー２１５に置き換える。このクロスダイクロイックミラー２１５は、図１に示す誘電体多層膜１５ａ，１５ｂに対応する誘電体多層膜を個別に内蔵するダイクロイックミラー２１５ａ，２１５ｂを備える。第１光源１１からの第１要素光ＥＧは、クロスダイクロイックミラー２１５に入射し、両ダイクロイックミラー２１５ａ，２１５ｂを通過して直進する。第２光源１２からの第２要素光ＥＢは、クロスダイクロイックミラー２１５に入射し、ダイクロイックミラー２１５ａで折り曲げられて第１要素光ＥＧと同一方向に射出する。第３光源１３からの第３要素光ＥＲも、クロスダイクロイックミラー２１５に入射し、ダイクロイックミラー２１５ｂで折り曲げられて第１要素光ＥＧと同一方向に射出する。つまり、クロスダイクロイックミラー２１５により、第１〜第３光源１１，１２，１３からの第１〜第３要素光ＥＧ，ＥＢ，ＥＲが、光源光として重ね合わされて同一光路に射出される。
【００３３】
〔第３実施形態〕
図３は、第３実施形態に係るプロジェクタの構造を説明する図である。第３実施形態のプロジェクタも、第１実施形態に係るプロジェクタを光源装置１０に関して変更したものである。
【００３４】
第３実施形態の光源装置３１０では、図１のクロスダイクロイックプリズム１５を、光路に沿って順次配置された一対のダイクロイックミラー３１５Ａ、３１５Ｂに置き換える。一方のダイクロイックミラー３１５Ａは、図１に示す誘電体多層膜１５ｂに対応するものであり、他方のダイクロイックミラー３１５Ｂは、図１に示す誘電体多層膜１５ａに対応するものである。
【００３５】
第１光源１１からの第１要素光ＥＧは、両ダイクロイックミラー３１５Ａ，３１５Ｂを通過して直進する。第２光源１２からの第２要素光ＥＢは、次段のダイクロイックミラー３１５Ｂで折り曲げられて、第１要素光ＥＧと同一方向に射出する。第３光源１３からの第３要素光ＥＲは、ダイクロイックミラー３１５Ａで折り曲げられて、次段のダイクロイックミラー３１５Ｂを第１要素光ＥＧとともに通過する。つまり、第１〜第３光源１１，１２，１３からの第１〜第３要素光ＥＧ，ＥＢ，ＥＲが、光源光として重ね合わされて同一光路に射出される。
【００３６】
〔第４実施形態〕
図４は、第４実施形態に係るプロジェクタの構造を説明する図である。このプロジェクタ４００は、第１実施形態の光源装置１０（図１参照）と同様の光源装置４１０と、反射ミラー４５１と、フィールドレンズ４５２と、デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）４５３と、投射レンズ４５４とを、システム光軸ＳＡに沿って順に配置して構成されている。ここで、光源装置４１０は、光源１１，１２，１３やクロスダイクロイックプリズム１５の他に、フライアイ光学系と同様に光源光を一括して均一化する光インテグレータを含む調整光学系として、集光レンズ４１６ａと、ロッドインテグレータ４１６ｂと、重畳レンズ４１８とを備える。
【００３７】
光源装置４１０からは、時系列的に異なるタイミングでＲＧＢの各色の光源光が照明光として射出される。すなわち、光源装置４１０のクロスダイクロイックプリズム１５から射出された各色の照明光は、集光レンズ４１６ａ、ロッドインテグレータ４１６、重畳レンズ４１８、フィールドレンズ４５２等を経て均一化された状態でＤＭＤ４５３上に入射し、ＤＭＤ４５３の均一な照明が達成される。このＤＭＤ４５３は、反射方向制御型の空間光変調装置であり、これに入射する各色の照明光を、与えられた画像信号に応じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することにより、投射レンズ４５４の方向に画像に相当する各色の画像光を射出する機能を有する。ＤＭＤ４５３から射出された各色の画像光は、投射レンズ４５４を介してスクリーン（不図示）上に投射され、スクリーン上に時系列的に合成されたカラー画像が形成される。
【００３８】
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、上記第１〜第３実施形態では、３つの液晶ライトバルブ２５ａ〜２５ｃをＲＧＢの各色で照明しているが、単一の液晶ライトバルブ等であって各画素にＲＧＢのフィルタを配列したタイプのカラー表示パネルを各実施形態の光源装置１０，１１０，２１０からの光源光によって直接照明することもできる。また、第１〜第３光源１１，１２，１３の動作タイミングを制御することにより、各実施形態の光源装置１０，１１０，２１０からＲＧＢの各色の光源光を時系列で順次発生させ、単一の液晶ライトバルブに時系列で入射させることもできる。この際、ＲＧＢの各色の点灯に同期して、単一の液晶ライトバルブにＲＧＢの各色に対応する画像を時系列で表示させることになる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】第１実施形態のプロジェクタの光学系を説明する図である。
【図２】第２実施形態のプロジェクタの要部を説明する図である。
【図３】第３実施形態のプロジェクタの要部を説明する図である。
【図４】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】
【００４０】
１０…光源装置、 １１，１２，１３…第１，第２，第３光源、 １１Ｇ，１２Ｂ，１３Ｒ…光源ユニット、 １１ａ，１２ａ，１３ａ…ＬＥＤ、 １１ｂ，１２ｂ，１３ｂ…凹面鏡、 １５…クロスダイクロイックプリズム、 １５ａ，１５ｂ…誘電体多層膜、 １６ａ，１６ｂ…フライアイ光学系、 １７…偏光変換部材、 １８…重畳レンズ、 ２３…色分割光学系、 ２３ａ…第１ダイクロイックミラー、 ２３ｂ…第２ダイクロイックミラー、 ２５…光変調部、 ２５ａ，２５ｂ，２５ｃ…液晶ライトバルブ、 ２７…クロスダイクロイックプリズム、 ２９…投射レンズ、 １００…プロジェクタ、 ＥＧ…第１要素光、 ＥＢ…第２要素光、 ＥＲ…第３要素光
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各色の要素光をそれぞれ発生する各色の光源と、
前記各色の光源からの各色の要素光を結合して重ね合わせる光結合部材と、
前記光結合部材を経て重ね合わされた光源光の特性を調整する調整光学系と、
を備える照明装置。
【請求項２】
前記調整光学系は、光源光の波面分割及び重畳によって光源光の強度分布を均一化する光インテグレータを含むことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記調整光学系は、光源光の偏光方向を所定方向にそろえる偏光変換装置を含むことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の照明装置。
【請求項４】
前記各色の光源は、それぞれ異なる発光波長特性を有する固体発光素子であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の照明装置。
【請求項５】
前記各色の光源は、３色の要素光を個別に発生する３色の光源であ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。
【請求項６】
前記光結合部材は、一対のダイクロイックフィルタを含み、前記３色の要素光の２次元的な分布を維持しつつ当該３色の要素光を合成することを特徴とする請求項５記載の照明装置。
【請求項７】
前記光結合部材は、クロスダイクロイックプリズム及びクロスダイクロイックミラーのいずれかであることを特徴とする請求項６記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか一項記載の照明装置と、
前記照明装置に設けた前記調整光学系を経た光源光を各色の照明光に分割する分割光学系と、
前記分割光学系から射出される各色の照明光によってそれぞれ照明されるとともに、各色の照明光をそれぞれ変調して各色の変調光を形成する各色の光変調装置と、
前記各色の光変調装置を経た各色の変調光を合成する光合成部材と、
前記光合成部材を経ることによって合成された像光の投射像を形成する投射光学系と
を備えるプロジェクタ。
【請求項１】
各色の要素光をそれぞれ発生する各色の光源と、
前記各色の光源からの各色の要素光を結合して重ね合わせる光結合部材と、
前記光結合部材を経て重ね合わされた光源光の特性を調整する調整光学系と、
を備える照明装置。
【請求項２】
前記調整光学系は、光源光の波面分割及び重畳によって光源光の強度分布を均一化する光インテグレータを含むことを特徴とする請求項１記載の照明装置。
【請求項３】
前記調整光学系は、光源光の偏光方向を所定方向にそろえる偏光変換装置を含むことを特徴とする請求項１及び請求項２のいずれか一項記載の照明装置。
【請求項４】
前記各色の光源は、それぞれ異なる発光波長特性を有する固体発光素子であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の照明装置。
【請求項５】
前記各色の光源は、３色の要素光を個別に発生する３色の光源であ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。
【請求項６】
前記光結合部材は、一対のダイクロイックフィルタを含み、前記３色の要素光の２次元的な分布を維持しつつ当該３色の要素光を合成することを特徴とする請求項５記載の照明装置。
【請求項７】
前記光結合部材は、クロスダイクロイックプリズム及びクロスダイクロイックミラーのいずれかであることを特徴とする請求項６記載の照明装置。
【請求項８】
請求項１から請求項６のいずれか一項記載の照明装置と、
前記照明装置に設けた前記調整光学系を経た光源光を各色の照明光に分割する分割光学系と、
前記分割光学系から射出される各色の照明光によってそれぞれ照明されるとともに、各色の照明光をそれぞれ変調して各色の変調光を形成する各色の光変調装置と、
前記各色の光変調装置を経た各色の変調光を合成する光合成部材と、
前記光合成部材を経ることによって合成された像光の投射像を形成する投射光学系と
を備えるプロジェクタ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−３９４９５（Ｐ２００６−３９４９５Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２３４１２０（Ｐ２００４−２３４１２０）
【出願日】平成１６年８月１１日（２００４．８．１１）
【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９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月１１日（２００４．８．１１）
【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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