JP2002323670A

JP2002323670A - 照明装置およびこれを用いた投写型表示装置

Info

Publication number: JP2002323670A
Application number: JP2002048152A
Authority: JP
Inventors: Jiyouji Karasawa; 穣児唐澤; Hiroshi Kamakura; 弘鎌倉; Yoshitaka Ito; 嘉高伊藤; Shoichi Uchiyama; 正一内山; Masashi Sakaguchi; 昌史坂口
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-02-25
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2002-11-08

Abstract

(57)【要約】【課題】ロッド型インテグレータにおける光利用効率
を低下させることのない、照明装置および投写型表示装
置を提供する。【解決手段】入射面から入射した光を内面反射させ、
出射面で重畳させて出射する中空ロッドを備え、この中
空ロッドの入射面および／または出射面は、透明部材で
塞がれている照明装置とする。中空ロッドの入射面およ
び／または出射面が透明部材によって塞がれているの
で、中空ロッド内に塵埃等が侵入することを防止するこ
とができ、ロッド型インテグレータを有する照明装置の
光利用効率を向上することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入射面から入射し
た光を内面反射させて出射面で重畳させて出射するロッ
ドを備えたロッド型インテグレータを有する照明装置、
およびこの照明装置を備えた投写型表示装置に関する。

【０００２】

【背景技術】液晶プロジェクタ等の投写型表示装置の照
明光学系において、出射光束の照度比を高める手段とし
て、フライアイインテグレータ方式と、ロッドインテグ
レータ方式とが知られている。フライアイインテグレー
タ方式は、レンズアレイを用いて複数の二次光源像を作
り、各二次光源像を画像を形成する電気光学装置装置の
画像形成領域に重畳させる方式であり、レンズアレイの
レンズの分割数を増やして二次光源像を増やすことで照
度比を高めることができる。一方、ロッドインテグレー
タ方式は、グラスロッド等のロッドの一方の端面から入
射した光を、ロッド内部で内面反射させ、出射面で重畳
させる方式である。この方式においても、二次光源像を
増やすことで照度比を高めることができる。ここで、出
射面で重畳される二次光源像の数は、ロッド内での内面
反射の回数、光源のＦ値等により増減し、具体的には、
ロッド断面積を小さくする、ロッドの長さを長くする、
光源のＦ値を小さく設定することにより、二次光源像の
数を増やすことができる。なお、光源のＦ値とは、ラン
プ、リフレクタ、レンズ等により構成される光源から出
射された光の集光角を意味しており、光源光の出射口か
ら集光点までの距離を出射口の最大径で割った値で表す
ことができる。

【０００３】このようなフライアイインテグレータ方式
およびロッドインテグレータ方式を比較すると、ロッド
インテグレータ方式の方が二次光源像の分布する領域を
小さくできるので、照明光の平行性を上げやすく、従っ
て、液晶パネル等の電気光学装置の小型化に対応し易い
という利点がある。

【０００４】ところで、上述したロッドインテグレータ
方式によるロッド型インテグレータに用いられるロッド
としては、グラスロッド等の中実タイプのロッド、およ
び内面を鏡面とした中空タイプのロッドが採用されてい
る。そして、グラスロッド等の中実タイプのロッドによ
れば、ロッド内の内面反射における反射率をほぼ１００
％とすることができるので、中空タイプのものよりも光
を一層効率的に利用することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た中実ロッドの場合、ロッドの側面に汚れや傷がつく
と、ロッド内の全反射条件が乱れ、その部分で光が漏れ
てしまうため、光利用効率が低下するという問題があ
る。また、ロッドの出射面と、液晶パネル等の電気光学
装置との間には集光レンズ等の光学部品が介在し、ロッ
ドの出射面と液晶パネルとはこの光学部品により共役関
係にあるので、ロッドの出射面に塵埃等が付着すると、
塵埃等が付着した像が液晶パネルの位置で結像され、さ
らにはスクリーン上に結像されてしまうという問題があ
る。

【０００６】さらに、中空ロッドの場合、光の入射面お
よび出射面が開放されていると、塵埃等が内部に侵入す
る可能性があるため、前記と同様に光利用効率が低下す
るという問題がある。

【０００７】本発明の目的は、ロッド型インテグレータ
における光利用効率を低下させることのない、照明装置
および投写型表示装置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、第１発明に係る照明装置は、入射面から入射した光
を内面反射させ、出射面で重畳させて出射する中実ロッ
ドを備えたロッド型インテグレータを有する照明装置で
あって、前記中実ロッドは、内面反射させる側面部分が
カバー部材で覆われていることを特徴とする。

【０００９】ここで、カバー部材は筒状体で構成するこ
とができ、中実ロッドはこの筒状体内に側面部分を極力
接触させない状態で保持するのが好ましい。

【００１０】このような本発明によれば、中実ロッドの
側面がカバー部材で覆われているので、カバー部材ごと
中実ロッドを扱うことにより、組み立てに際してロッド
のハンドリング性が向上し、かつ取り扱いに際してもロ
ッドの側面に傷や汚れが付着することを防止できる。ま
た、ロッド側面への塵埃等の侵入も低減できる。したが
って、中実ロッドの内面反射における全反射を維持する
ことができ、光利用効率の低下を防ぐことができる。

【００１１】以上において、上述した中実ロッドの入射
面および／または出射面には、透明部材が設けられてい
るのが好ましい。

【００１２】すなわち、このように透明部材が設けられ
ていれば、中実ロッドの光の入射面や出射面に塵埃等が
付着することを防止することが可能となる。特に、出射
面側に透明部材が設けられていることにより、共役関係
にある液晶パネル上で塵埃等の像が結像されないので、
スクリーン面上に塵埃等の像が結像されることを防止で
きる。また、ロッド側面への塵埃等の侵入もより確実に
防止することができ、光利用効率を一層向上させること
が可能となる。

【００１３】また、上述した透明部材としては、単純な
透明板を採用してもよいが、該透明部材に種々の光学的
機能を持たせることにより、照明装置の構造の簡素化を
も図ることができる。具体的には、透明部材としては、
以下のようなものが採用できる。

【００１４】(1) 中実ロッドの入射面側に設けられる
入射側透明部材を、紫外線および／または赤外線を遮断
するフィルタとすることが考えられる。このように透明
部材を紫外線および／または赤外線を遮断するフィルタ
とすることにより、光源からの紫外線や赤外線を遮断し
て、液晶パネル等の電気光学装置を紫外線や赤外線から
保護することが可能となる。

【００１５】(2) 入射側透明部材を、中実ロッドの入
射面に光を導く導光プリズムとすることが考えられる。
すなわち、導光プリズムを採用することにより、導光プ
リズムの光の入射面を大きくすることで、ロッドの入射
面への集光効率を向上することが可能となる。また、上
記導光プリズムが入射面に入射する光束の光軸を折り曲
げる反射面を備えていれば、光源から照明装置に至る光
路をクランク状に折り曲げることができるので、照明装
置を含む光学系を小型化することが可能となる。さら
に、上記反射面に形成される反射膜が紫外線および／ま
たは赤外線を透過する特性を備えていれば、前記の紫外
線および／または赤外線を遮断するフィルタと同様の作
用および効果をも付与することができる。

【００１６】(3) 中実ロッドの出射面側に設けられる
出射側透明部材を、該中実ロッドの出射面から出射され
る光束を集光する集光レンズとすることが考えられる。
すなわち、上述したように、ロッド型インテグレータお
よび電気光学装置の間には、集光レンズ等の光学部品が
配置されるので、このように集光レンズが透明部材を兼
用すれば、照明装置を構成する光学部品を少なくして構
造の簡素化が図られる。

【００１７】さらに、上述したカバー部材のロッド支持
構造としては、以下のようなものが考えられる。

【００１８】(1) カバー部材が中実ロッドの入射面お
よび／または出射面の周縁部でロッドを支持することが
考えられる。具体的には、中実ロッドが直方体形状であ
る場合、長方形状の入射面あるいは出射面の角隅部分で
中実ロッドを支持するような構造が考えられる。すなわ
ち、カバー部材が中実ロッドをこのように支持すること
で、中実ロッドの側面部分とカバー部材とが接触するこ
とを防止できるので、中実ロッド内の内面反射における
全反射を維持することができる。

【００１９】また、カバー部材がこのようなロッドの支
持構造を取る場合、照明装置には、中実ロッドの入射面
および／または出射面を冷却風により冷却する冷却手段
が設けられているのが好ましい。すなわち、冷却手段を
設けることにより、光源からの光束により過熱され易い
ロッドを冷却することができる上、冷却風をロッドの入
射面および／または出射面に吹き付けることでロッドの
入射面、出射面に塵埃等が付着することを防止できる。
また、ロッド側面への塵埃等の侵入もより低減すること
ができ、光利用効率を一層高めることが可能となる。

【００２０】(2) 中実ロッドの入射面および／または
出射面に透明部材が設けられている場合、この透明部材
を中実ロッドの入射面および／または出射面に固定し、
カバー部材が透明部材を保持することで、中実ロッドを
支持することが考えられる。すなわち、カバー部材が透
明部材を保持しているので、ロッドを非接触の状態でカ
バー部材内部で支持することができ、前記と同様に内面
反射における全反射を維持することができる。また、ロ
ッド側面への塵埃等の侵入もより確実に防ぐことがで
き、光利用効率を一層高めることが可能となる。

【００２１】(3) カバー部材内部に中実ロッドの側面
部分と点接触する支持部を設けることが考えられる。具
体的には、カバー部材の側面にロッドの断面方向に進退
するねじ等の機構を複数設け、ねじ等の先端部分を中実
ロッドの側面部分と点接触させることにより、カバー部
材内部にロッドを支持させてロッドの内面反射の全反射
を維持できる。また、このような支持構造を採用するこ
とにより、ロッド端面の透明部材等の有無によらず、カ
バー部材に接触させることなく、ロッドを支持すること
ができる。さらに、ロッドの断面方向に進退するねじ等
の機構を採用することにより、ロッドの入射面および出
射面位置を調整することができる。

【００２２】そして、前記目的を達成するために、第２
発明に係る照明装置は、入射面から入射した光を内面反
射させ、出射面で重畳させて出射する中空ロッドを備え
たロッド型インテグレータを有する照明装置であって、
前記中空ロッドの入射面および／または出射面は、透明
部材で塞がれていることを特徴とする。

【００２３】このような本発明によれば、中空ロッドの
入射面および／または出射面が透明部材によって塞がれ
ているので、中空ロッド内に塵埃等が侵入することを防
止することができ、ロッド型インテグレータを有する照
明装置の光利用効率を向上することが可能となる。

【００２４】以上において、上述した透明部材として
は、第１発明に係る透明部材と同様に種々の機能を持た
せるのが好ましく、透明部材に上記機能を持たせれば、
第１発明で説明したと同様の作用および効果を享受する
ことができる。

【００２５】また、上述した第１発明および第２発明で
説明した照明装置を備えた投写型表示装置によれば、照
明装置の光利用効率を向上できるので、投写画像を明る
くすることができるうえ、光源系の光源ランプの輝度を
小さくして、該光源ランプの発熱量を最小限に抑え、投
写型表示装置の小型化、低コスト化が促進される。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２７】（第１実施形態）図１に示すように、本発
明の第１実施形態の投写型表示装置１０は、照明装置１
５を備えている。この照明装置１５は、ロッド型インテ
グレータを有するものであり、光源となるランプ１と、
入射側集光手段となる楕円リフレクタ２と、ロッド型イ
ンテグレータとなる中実のグラスロッド（中実ロッド）
３と、出射側の集光手段となる第１の集光レンズ４、第
２の集光レンズ５および、第３の集光レンズ６と、被照
射面を有する液晶パネル８とを照明する装置である。本
実施の形態では、被照射面を有する電気光学装置として
液晶パネルを例にとっている。

【００２８】ランプ１は、楕円リフレクタ２の第１焦点
近傍に配置され、ランプ１から出射された光束は、楕円
リフレクタ２によって反射され楕円リフレクタ２の第２
焦点近傍に集光され、グラスロッド３の入射面上に１次
光源像Ｇ１を形成する。なお、楕円リフレクタ２は放物
面リフレクタでもよく、その場合には、グラスロッド３
の前段に放物面リフレクタから出射される平行光束をグ
ラスロッド３の入射面に向けて集光するための集光レン
ズをさらに設ければよい。

【００２９】グラスロッド３は、柱状のガラス製の中実
ロッドである。グラスロッド３に入射された光束は、グ
ラスロッド３内で内面反射を繰り返し複数の２次光源像
Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３，…（図２参照）を形成する。

【００３０】図２は、グラスロッド３による光束分割作
用の説明図である。グラスロッド３の断面形状は図２
（ｂ）に示すように、横ａ、縦ｂの大きさの四角形であ
り、それぞれ互いに対向する反射面（内面）は平行であ
る。すなわち、図２において、縦方向の２反射面は互い
に平行で、横方向の２反射面は互いに平行である。

【００３１】また、ａとｂの比は被照射面である液晶パ
ネル８の画素領域（表示領域）の形状の比と略等しく、
それらは相似形である。グラスロッド３の長さは、２次
光源像Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３，…からの光束の中心光
線（一点鎖線で図示される光軸）がグラスロッドの出射
面の中心を通るように設定されている。この際、この断
面形状を、グラスロッド３の入射面へ楕円リフレクタ２
によって集光される入射光束が、グラスロッド３がない
状態の場合に生じうる光束の広がりＥ（図３（ａ））よ
りも十分に小さくなるように設定すると、光束の一部が
グラスロッド３の内面で反射されて１次光源像Ｇ１の虚
像となる２次光源像Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３，…が複数
生成される。

【００３２】図示される１次光源像はＧ１であり、これ
はグラスロッド３の内面での反射なしに出射される光成
分の虚像である２次光源像Ｇ２１でもある。また、２次
光源像Ｇ２２は、グラスロッド内面で１回反射されて出
射面に出射される光成分の虚像であって、出射面には斜
めに出射される光成分であるため、２次光源像Ｇ２１か
ら外れた斜め方向に虚像が位置する。２次光源像Ｇ２３
については、グラスロッド内面で２回反射されて出射面
に出射される光成分の虚像であって、出射面には斜めに
出射される光成分であるため、２次光源像Ｇ２１および
２次光源像Ｇ２２から外れた斜め方向に虚像が位置す
る。このように、内面反射回数毎に２次光源像が形成さ
れ、複数の２次光源像Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３，…から
の光束がグラスロッド３の出射面上で重畳され、その出
射面に対するグラスロッド３内からの光出射方向も様々
な方向からの重畳された光となる。従って、その出射面
上には明るさのムラが低減され照度比を高められた照明
情報が形成されることになる。

【００３３】そして、このグラスロッド３の出射面に出
射された光束は、図３に示すように、集光レンズ４およ
び集光レンズ５によって集光され、それぞれ２次光源像
Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３，…に対応する３次光源像Ｇ３
１，Ｇ３２，Ｇ３３，…が形成される。集光レンズ５
は、グラスロッド３の出射面上の照明情報を液晶パネル
８上に集光する結像レンズでもあり、一旦、３次光源像
Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３３，…として集光された光束は、
集光レンズ６によって液晶パネル８の画素領域の法線に
対して平行な方向に近づくように偏向されながら被照射
面である液晶パネル８に照射される。ここで、集光レン
ズ６は、光線方向を整えるレンズでなくても構わない。

【００３４】図４は、３次光源像Ｇ３１，Ｇ３２，Ｇ３
３，…の集光状態を説明するための図であり、光軸方向
から見た様子を示している。３次光源像Ｇ３１，Ｇ３
２，Ｇ３３，…の大きさ、数、間隔は、１次光源像Ｇ１
の大きさ、入射角、グラスロッド３の断面形状、長さ等
により決定される。特に、３次光源像の大きさは１次光
源像の大きさに、また、光源像の間隔はグラスロッド３
の断面形状に依存し、その断面形状が長方形であれば、
長辺方向の各光源像間の間隔が短辺方向より大きくな
る。例えば、本実施形態では、液晶パネル８は、図４の
ｙ軸方向が長辺となる長方形であり、従って、それと相
似形であるグラスロッド３の断面もｙ軸方向が長辺とな
る長方形であって、光源像のＹ軸方向の間隔ｙ１は、ｚ
軸方向の間隔ｚ１より大きい。

【００３５】前述のように、照明装置１５では、グラス
ロッド３の出射面上の照明情報（出射面の形状に沿って
出射される光束）が集光レンズ５により相似拡大されて
液晶パネル８を照明することになる。従って、液晶パネ
ル８やグラスロッド３の断面の大きさにもよるが、液晶
パネル８または集光レンズ６（集光レンズ６は入射光を
平行化して液晶パネル８に照射する）との間には、拡大
率に応じた空間が生じる。当然のことながら、この距離
が大きくなるほど集光レンズ５による共役比が増大する
ため、液晶パネル８への入射光線の平行性は高まること
になる。本実施形態においては、図１に示すように、こ
の空間を利用し色分離光学系であるダイクロイックミラ
ー３０を配置した。

【００３６】このダイクロイックミラー３０は、赤色
光、緑色光、青色光を選択的に反射または透過する互い
に異なる波長選択反射膜が形成されたそれぞれ３枚のダ
イクロイックミラー３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂを備えてい
る。例えば、ダイクロイックミラー３０Ｒは、赤色光を
反射し、緑色光、青色光を透過するミラーである。ダイ
クロイックミラー３０Ｇは、ダイクロイックミラー３０
Ｒを透過した緑色光、青色光をさらに分離するミラーで
あって、緑色光を反射して、青色光を透過する。ダイク
ロイックミラー３０Ｂは、ダイクロイックミラー３０Ｇ
を透過した青色光を反射するミラーである。各ダイクロ
イックミラー３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂは、互いに所定の
角度をもって配置されており、反射した光はそれぞれ異
なる方向から液晶パネル８に入射する。本実施形態では
液晶パネル８入射前に集光レンズ４を透過しその屈折作
用を受けるが、光束の分離状態は保たれる。なお、ダイ
クロイックミラー３０は、３枚のダイクロイックミラー
としているが、光学的に最後のミラー（３０Ｂ）は全反
射ミラーでもよく、少なくとも２つのダイクロイックミ
ラーを用いれば色分離光学系は構成できる。また、ダイ
クロイックミラーでなくても波長選択反射膜が形成され
たプリズムに置き換えてもよい。また、赤色光、緑色
光、青色光の分光の順序はいずれでも構わない。

【００３７】図５には、図１における液晶パネル８の部
分断面が示されている。この図５に示されるように、液
晶パネル８は、前記各光束をそれぞれ対応する画素に集
光するためのマイクロレンズアレイ３３を備えたアクテ
ィブマトリクス液晶パネルであり、それらの前後には不
図示の一対の偏光板が配置される。液晶パネル８は、２
枚の硝子等の透明基板３４，３５の間に電気光学素子と
なるツイステッドネマチック（ＴＮ）液晶３６が封入さ
れ、一方の基板３４には共通電極３７および不要光を遮
光するためのブラックマトリクス３８等が形成され、他
方の基板３５には画素電極３９、スイッチング素子とし
ての薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）４０等が形成され、こ
のＴＦＴ４０を介して画素電極３９に電圧が印加される
と共通電極３７との間に挟まれた液晶３６が駆動される
構造である。

【００３８】なお、他方の基板３５には、複数の走査線
と複数のデータ線が交差して配置され、その交差部付近
にＴＦＴ４０が配置され、ゲートが走査線、ソースがデ
ータ線、ドレインが画素電極３９に接続されている。そ
して、走査線には順次選択電圧が印加され、それに応じ
てオンした水平方向の画素のＴＦＴ４０を介して各画素
の駆動電圧が画素電極３９に書き込まれる。ＴＦＴ４０
は被選択電圧の印加によりオフとなり、印加された駆動
電圧を図示されない蓄積容量等に保持する。画素電極３
９は、液晶パネルの開口部（ブラックマトリクス３８の
開口部）に相当する領域に配置され、ＴＦＴ４０と画素
電極３９（必要に応じて画素電極に接続された蓄積容
量）により各画素が構成される。なお、液晶３６はＴＮ
だけでなく、強誘電型や反強誘電型、この他、水平配向
型、垂直配向型など種々用いることが可能である。

【００３９】また、エッチング等により硝子板上に形成
されたマイクロレンズアレイ３３と一方の基板３４と
が、低屈折率の樹脂層（接着剤）４１を介して互いに接
着されている。マイクロレンズアレイ３３の単位レンズ
（レンズの凸部または凹部）は、液晶パネル８の水平方
向（走査線方向）の画素ピッチの３倍に相当するピッチ
を有し、ダイクロイックミラー３０を異なる角度で反射
して出射する赤色光、緑色光、青色光がマイクロレンズ
アレイ３３の各単位レンズに異なる角度で入射し、この
各単位レンズに赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ水平
方向に隣接して単位レンズと対応する３つの画素の画素
電極３９付近に集光されるようになる。

【００４０】マイクロレンズアレイ３３の各単位レンズ
は、各色光をこのレンズと対応する３つの隣接画素の画
素電極に入射光を集光するような焦点距離を有する。図
５においては、液晶パネル８に対して略直進して入射さ
れる緑色光Ｇはマイクロレンズアレイ３３の単位レンズ
により画素電極３９Ｇに集光されてそのまま出射され
る。一方、ダイクロイックミラー３０Ｒと３０Ｂとが３
０Ｇに対して有する角度に対応した角度で、緑色光Ｇに
対して互いに対称に入射される赤色光Ｒと青色光Ｂは、
単位レンズにより画素電極３９Ｒと３９Ｂにそれぞれ集
光され、緑色光Ｇと対称な角度をもって出射される。な
お、ダイクロイックミラー３０での分光の順序が異なれ
ば、それに応じて図５に示される液晶パネル８への色光
の入射位置も異なる。

【００４１】このようにして液晶パネル８の画素電極３
９に対して集光した各光束は、液晶パネル８に印加され
た信号に応じた変調を受けて出射し、投写レンズ３１に
よって前方のスクリーン３２上に拡大投写される。隣接
する３つの画素により変調された３つの色光は、以上の
過程においてスクリーン３２上では同位置に重なるよう
に投写される。なお、本投写型表示装置は、スクリーン
３２を背面から投写するリア型でも、前面から投写する
フロント型でも構わない。

【００４２】以上のような構造を有する投写型表示装置
１０において、前記グラスロッド３の側面部分は、カバ
ー部材２０で覆われている。

【００４３】すなわち、カバー部材２０は、図６
（Ａ），（Ｂ）に示すように、互いに対向する板部材２
０Ａおよび２０Ｂを四角筒状に組み合わせて形成されて
いる。このようなカバー部材２０の大きさは、各板部材
２０Ａ，２０Ｂがグラスロッド３の４つの側面から等し
い寸法の隙間を隔てて配置された大きさとされ、グラス
ロッド３の全長より長く形成されている。また、グラス
ロッド３の入射側には、透明部材２１がカバー部材２０
と一体に設けられている。この透明部材２１は、単なる
透明部材でも良いが、紫外線を遮断するＵＶカットフィ
ルタ、赤外線を遮断するＩＲカットフィルタ、あるい
は、紫外線と赤外線の双方を遮断するＵＶ／ＩＲカット
フィルタで形成しても良い。さらに、出射側には、集光
レンズ４がグラスロッド３の出射面からわずかに離して
配置され、これら透明部材２１および集光レンズ４は、
カバー部材２０に固定されている。

【００４４】グラスロッド３は、このようなカバー部材
２０に、位置決めねじ２２によって支持されている。位
置決めねじ２２は、グラスロッド３の断面方向に進退で
きるようになっている。例えば、互いに対向する一対の
板部材２０Ａにおいて、一方の板部材２０Ａに２本設け
られ、他方の板部材２０Ａには１本設けられている。そ
して、これらの位置決めねじ２２は、各板部材２０Ａに
形成された雌ねじ孔（図略）と螺合し、その螺合位置を
変更することで進退位置が変わるようになっている。な
お、板部材２０Ｂに設けられる位置決めねじ２２も同様
の構造により進退可能となっている。この位置決めねじ
２２の先端は釘先端のように尖った支持部２２Ａとされ
ている。そのため、グラスロッド３は、カバー部材２０
にねじ２２の支持部２２Ａにより点接触で支持された状
態である。

【００４５】このような第１実施形態によれば、次のよ
うな効果がある。

【００４６】（１）グラスロッド３の側面がカバー部材
２０で覆われているので、カバー部材ごとグラスロッド
３を扱うことができる。従って、組み立てに際してグラ
スロッド３のハンドリング性が向上し、かつ取り扱いに
際してもグラスロッド３の側面に傷や汚れが付着するこ
とを防止でき、また、ロッド側面への塵埃等の侵入も低
減できる。その結果、グラスロッド３の内面反射におけ
る全反射を維持でき、かつ、光利用効率の低下を防ぐこ
とができる。

【００４７】（２）グラスロッド３の入射側に透明部材
２１が、出射側に集光レンズ４がそれぞれ設けられカバ
ー部材２０の端面がこれら透明部材２１、集光レンズ４
によって塞がれているので、グラスロッド３の光の入射
面および出射面に塵埃等が付着することを防止すること
ができる。特に、出射面側に透明部材２１が設けられて
いることにより、共役関係にある液晶パネル８上で塵埃
等の像の結像を防止でき、その結果、スクリーン３２面
上への塵埃等の像の結像を防止することができる。ま
た、ロッド側面への塵埃等の侵入もより確実に防ぐこと
ができ、光利用効率を一層高めることができる。

【００４８】（３）グラスロッド３の入射面側に設けら
れる透明部材２１を、紫外線を遮断するＵＶカットフィ
ルタ、赤外線を遮断するＩＲカットフィルタ、あるい
は、紫外線と赤外線の双方を遮断するＵＶ／ＩＲカット
フィルタで形成すれば、ランプ１からの紫外線、赤外線
を遮断して、液晶パネル８等の電気光学装置を紫外線や
赤外線から保護することができる。

【００４９】（４）グラスロッド３の出射面側に設けら
れる透明部材が、グラスロッド３の出射面から出射され
る光束を集光する集光レンズ４となっているので、ロッ
ド型インテグレータおよび電気光学装置の間には、グラ
スロッド３の出射面および液晶パネル８を共役関係とす
る集光レンズ等の光学部品の数を低減することができ
る。

【００５０】（５）グラスロッド３は、カバー部材２０
内部に、当該カバー部材２０に設けられた位置決めねじ
２２の支持部２２Ａにより点接触によって支持されてい
るので、グラスロッド３の内面反射への影響を抑えるこ
とができ、従って、グラスロッド３の内面反射における
全反射を維持できる。

【００５１】（６）グラスロッド３の断面方向に進退す
る位置決めねじ２２が、互いに対向する板部材２０Ａの
一方に２本、他方に１本、板部材２０Ｂに１本ずつに設
けられ、これらの位置決めねじをカバー部材２０に対し
て進退させることにより、グラスロッド３の光軸と集光
レンズ４の光軸とを微調整して、光の利用効率を一層高
めることができる。

【００５２】（７）グラスロッド３は、カバー部材２０
内部に、当該カバー部材２０に設けられた位置決めねじ
２２の支持部２２Ａにより点接触によって支持されてい
るので、グラスロッド３端面の透明部材等の有無によら
ずグラスロッド３を支持することができる。

【００５３】（８）投写型表示装置１０は、側面がカバ
ー部材２０で覆われたグラスロッド３を有する照明装置
１５を備えているので、照明装置１５の光利用効率を向
上させることができる。従って、投写画像を明るくする
ことができるうえ、光源系のランプ１の輝度を小さくし
て、該光源ランプ１の発熱量を最小限に抑え、投写型表
示装置の小型化、低コスト化を図れる。

【００５４】（第２実施形態）次に、図７，８に基づい
て本発明の第２実施形態を説明する。

【００５５】この実施形態の投写型表示装置５０は、前
記第１実施形態がランプ１からの光を直接グラスロッド
３に入射させていたものを、ランプ１からの光を、導光
プリズム５１を介して入射させるようにしたものであ
る。

【００５６】なお、この実施形態、および次に述べる第
３実施形態において、前記第１実施形態と同一構造およ
び同一部材には同一符号を付し、それらの詳細な説明は
省略または簡略化する。

【００５７】照明装置５５のグラスロッド３の入射面に
は、透明部材としての前記導光プリズム５１が接着剤等
で固定され、出射面には、前記集光レンズ４がグラスロ
ッド３に固定され、グラスロッド３、導光プリズム５１
および集光レンズ４は一体化されている。また、グラス
ロッド３の入射面に入射する光束の光軸を折り曲げる反
射面５１Ａを備え、この反射面５１Ａには、光束を反射
する反射膜５２が形成されている。そして、この反射膜
５２を所定の誘電体多層膜で構成することにより、紫外
線を透過する特性、赤外線を透過する特性、あるいは、
紫外線と赤外線の双方を透過する特性を持たせることが
できる。

【００５８】グラスロッド３の内面反射させる側面部分
は、カバー部材６０で覆われている。すなわち、カバー
部材６０は、４枚の板部材６０Ａにより前記カバー部材
２０と同様に四角筒状に形成されており、その端部内面
が導光プリズム５１と集光レンズ４とを挟み込んで保持
することでグラスロッド３が支持されるようになってい
る。

【００５９】このような第２実施形態によれば、前記
（１），（３），（４），（８）と同様の効果の他、（９）グラスロッド３の入射面側に導光プリズム５１が
設けられており、導光プリズム５１の光の入射面を大き
くすることができ、その結果、グラスロッド３の入射面
への集光効率を向上させることができる。

【００６０】（１０）導光プリズム５１が入射面に入射
する光束の光軸を折り曲げる反射面５１Ａを備えている
ので、ランプ１から照明装置５５に至る光路をクランク
状に折り曲げることができ、その結果、照明装置５５を
含む光学系を小型化することができる。

【００６１】（１１）導光プリズム５１の反射面５１Ａ
に、紫外線を透過する特性、赤外線を透過する特性、あ
るいは、紫外線と赤外線の双方を透過する特性を有する
反射膜５２を設けることにより、ランプ１からの紫外線
や赤外線を遮断して、液晶パネル８等の電気光学装置を
紫外線や赤外線から保護することができる。

【００６２】（第３実施形態）次に、図９〜１１に基づ
いて本発明の第３実施形態を説明する。

【００６３】この実施形態の投写型表示装置７０は、冷
却手段７１を備えたものであり、この冷却手段７１によ
り、少なくとも照明装置７５を構成するグラスロッド３
の出射面を、冷却風により冷却できるようにしたもので
ある。

【００６４】本実施形態では、グラスロッド３は、その
入射面および出射面の周縁部がカバー部材８０で支持さ
れている。カバー部材８０は、図１０（Ａ），（Ｂ）に
示すように、互いに対向する２組の板部材８１，８２で
四角筒状に形成されている。各板部材８１，８２は、当
該板部材８１，８２におけるグラスロッド３の入射面お
よび出射面側の端部が、グラスロッド３の側面に接触す
る支持部８１Ａ，８２Ａとなっており、この支持部８
１Ａ，８２Ａ間は、グラスロッド３の表面から所定寸法
離れた凹み部８１Ｂ，８２Ｂとなっている。従って、グ
ラスロッド３のほとんどの側面部分とカバー部材８０と
が接触することを防止できるようになっており、グラス
ロッド３内の内面反射における全反射を維持することが
できるようになっている。

【００６５】グラスロッド３の入射面には、前記透明部
材２１が接着剤により固定され、入射面に塵埃等が付着
することを阻止し、出射側には、出射面からわずかに離
れた位置に前記集光レンズ４が設けられている。

【００６６】図９、図１１に示すように、グラスロッド
３および液晶パネル８等の上方には、グラスロッド３の
少なくとも出射面、およびその他の照明装置７５に冷却
風を吹き付けて冷却するファン等の冷却手段７１が設け
られ、ランプ１からの光束により過熱され易いグラスロ
ッド３を冷却することができる上、冷却風をグラスロッ
ド３の少なくとも出射面に吹き付けることで、グラスロ
ッド３の出射面に塵埃等が付着することを防止できるよ
うになっている。

【００６７】このような第３実施形態によれば、前記
（１），（３），（４），（８）と同様の効果の他、（１２）グラスロッド３は、その入射面および出射面の
周縁部がカバー部材８０で支持されているので、グラス
ロッド３の側面部分とカバー部材８０とが接触すること
を防止でき、グラスロッド３内の内面反射における全反
射を維持することができる。

【００６８】（１３）グラスロッド３の少なくとも出射
面、およびその他の照明装置７５の上方には冷却手段７
１が設けられているので、ランプ１からの光束により過
熱され易いグラスロッド３を冷却することができる上、
冷却風をグラスロッド３の少なくとも出射面に吹き付け
ることで、グラスロッド３の出射面に塵埃等が付着する
ことを防止できる。従って、出射面に付着した塵埃が液
晶パネル８で結像してスクリーン上に塵埃等の像が結像
されることを防止することができる。また、ロッド側面
への塵埃等の侵入もより確実に防ぐことができ、光利用
効率を一層高めることができる。

【００６９】（変形形態）なお、本発明は前記各実施形
態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を変更しな
い範囲で種々の変形や変更が可能である。

【００７０】例えば、前記各実施形態では、グラスロッ
ド３をすべて中実なものとしたが、これに限らず、図１
２に示すように、中空（外枠が硝子等から構成される反
射面で中心が空洞の角筒状柱であり、この場合は、各反
射面で光反射する。）のライトパイプ８３を使用しても
よい。このライトパイプ８３の入射面には前記透明部材
２１が設けられ、出射面には集光レンズ４が設けられて
いる。前記の各実施形態において中実のグラスロッドの
代わりに図１２に示したような中空のライトパイプ８３
を用いた場合でも、前述の実施形態と同様の効果を得る
ことが可能である。なお、透明部材２１に、前述のよう
に、紫外線および／または赤外線を遮断するフィルタを
使用するれば、ランプからの紫外線や赤外線を遮断し
て、液晶パネル８等の電気光学装置を紫外線や赤外線か
ら保護することができる。

【００７１】また、前記各実施形態では、被照射面を有
する電気光学装置として液晶パネル８を用いていたが、
本発明の照明装置と組み合わせて用いる電気光学装置
は、受けた光から画像を表す光を生成できるような装置
であれば、液晶パネルに限定されない。例えば、ＤＭＤ
（米テキサスインスツルメント社の登録商標）のような
ものであっても構わない。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の照明装置
によれば、中実ロッドの側面がカバー部材で覆われてい
るので、カバー部材ごと中実ロッドを扱うことにより、
組み立てに際してロッドのハンドリング性が向上し、か
つ取り扱いに際してもロッドの側面に傷や汚れが付着す
ることを防止でき、また、ロッドの側面への塵埃等の侵
入も低減することができ、中実ロッドの内面反射におけ
る全反射を維持し、光利用効率の低下を防ぐことができ
る。

【００７３】また、その照明装置を用いた投写型表示装
置によれば、照明装置の光利用効率を向上できるので、
投写画像を明るくすることができるうえ、光源系の光源
ランプの輝度を小さくして、該光源ランプの発熱量を最
小限に抑え、投写型表示装置の小型化、低コスト化が促
進される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の照明装置およびその照明装置を使用し
た投写型表示装置の第１実施形態を示す図である。

【図２】前記実施形態の照明装置のグラスロッドによる
光束分割を示す説明図である。

【図３】前記実施形態の照明装置による３次光源像の形
式を示す説明図である。

【図４】前記実施形態の照明装置による３次光源像を示
す正面図である。

【図５】前記実施形態の投写型表示装置における液晶パ
ネルを示す説明図である。

【図６】前記実施形態の照明装置のグラスロッド等を示
し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ
線に沿った断面図である。

【図７】本発明の照明装置およびその照明装置を使用し
た投写型表示装置の第２実施形態を示す図である。

【図８】前記実施形態の照明装置のグラスロッド等を示
す縦断面図である。

【図９】本発明の照明装置およびその照明装置を使用し
た投写型表示装置の第３実施形態を示す図である。

【図１０】前記実施形態の照明装置のグラスロッド等を
示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ−
Ｂ線に沿った断面図である。

【図１１】前記実施形態の照明装置用の冷却手段を示す
概略図である。

【図１２】本発明の変形形態を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ランプ２楕円リフレクタ３グラスロッド（中実ロッド）４集光レンズ５集光レンズ６集光レンズ８液晶パネル１０，５０，７０投写型表示装置１５，５５，７５照明装置２０カバー部材２１透明部材２２位置決めねじ３０ダイクロイックミラー３１投写レンズ３２スクリーン５１導光プリズム５２反射膜７１冷却手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伊藤嘉高長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者内山正一長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者坂口昌史長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内Ｆターム(参考） 2H091 FA21Z FA23Z FA26Z FA41Z FA50Z LA16 LA17 LA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入射面から入射した光を内面反射させ、出
射面で重畳させて出射する中空ロッドを備えたロッド型
インテグレータを有する照明装置であって、前記中空ロッドの入射面および／または出射面は、透明
部材で塞がれていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】請求項１に記載の照明装置において、前記中空ロッドの入射面に設けられる入射側透明部材
は、該中空ロッドに光を導く導光プリズムであることを
特徴とする照明装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の照明装置におい
て、前記中空ロッドの出射面側に設けられる出射側透明部材
は、該中空ロッドの出射面から出射される光束を集光す
る集光レンズであることを特徴とする照明装置。
【請求項４】請求項１〜請求項３のいずれかに記載の照
明装置と、前記照明装置から出射された光を変調する電
気光学装置と、を備えていることを特徴とする投写型表
示装置。