JP2007003847A - 照明装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 発光ダイオードなどの固体発光素子を用いる実用的な照明装置及びこれを用いた投写型映像表示装置を提供する。
【構成】 偏光合成素子１０１の第１光入射面には第１光源１０２及び第１偏光変換装置１０３が配置されており、第２光入射面には第２光源１０２及び第２偏光変換装置１０３が配置されている。光源１０２は、白色光又は白色光となる各色光を出射する光源である。偏光変換装置１０３は、偏光ビームスプリッタアレイによって構成される。πセル１０５がロッドインテグレータ１０４の光出射側に配置される。前記πセル１０５は、受け取った光の偏光方向を９０度回転させる機能状態と回転させない機能状態とが通電ＯＮ／ＯＦＦによって切り替わる素子である。πセル１０５によって光源からのＳ偏光又はＰ偏光はどちらかに統一されて液晶表示パネル３Ｆに供給される。
【選択図】 図６

Description

この発明は、照明装置及び投写型映像表示装置に関する。

液晶プロジェクタなどに用いられる照明装置としては、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のランプと、その照射光を平行光化するパラボラリフレクタから成るものが一般的である。また、かかる照明装置においては、照射面の光量むらを軽減するために、一対のフライアイレンズによるインテグレート機能（光学デバイスにより平面内にサンプリング形成された所定形状の複数照明領域を照明対象物上に重畳集光する機能をいう）を持たせたものがある。更に、近年においては、省電力化等の観点から、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いることも試みられている（特許文献１参照）。

特開平１０−１８６５０７号

しかしながら、発光ダイオードを用いて実用的な照明装置を得るには至っていないのが実情である。

この発明は、上記事情に鑑み、発光ダイオードなどの固体発光素子を用いる実用的な照明装置及びこれを用いた投写型映像表示装置を提供することを目的とする。

この発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、一つ又は複数の固体発光素子から成り互いに異なる方向に向いて配置された複数の光源と、前記固体発光素子をパルス発光させる点灯制御手段と、前記複数の光源のうちの第１光源から出射された光を第１方向の偏光に変換する第１偏光変換装置と、前記第１光源とは異なる第２光源から出射された光を前記第１方向に直交する第２方向の偏光に変換する第２偏光変換装置と、前記第１光源から出射されて第１方向の偏光とされた光を透過と反射のどちらか一方の機能によって特定光路に導くと共に前記第２光源から出射されて第２方向の偏光とされた光を他方の機能によって前記特定光路に導く光路変更手段と、を備えたことを特徴とする（以下、この項において第１構成という）。

固体発光素子に定常電流を流して定常発光させるよりも、瞬間的に大電流を流してパルス発光させる方がピーク光量は増大するので、上記照明装置における出射光量は増大する。そして、或る固体発光素子をパルス発光させてから次にパルス発光させるまでの間には別の固体発光素子がパルス発光できることになり、トータル的に定常発光させるよりも光量を増大させ得ることになる。ここで、複数の光源が同じ方向を向いている場合（各光源の光軸が略平行）、実質的な発光面積が照明対象物に対して大きくなってしまい、照明対象物に導かれる光束の平行度が損なわれやすい。これに対し、かかる発明であれば、複数の光源を異なる方向に向けると共に光路変更手段を設けているため、実質的な発光面積は照明対象物に対して小さくなり、照明対象物に導かれる光束の平行度を向上できる。別言すれば、照明装置から照明対象物までの距離を短くできる。

上記第１構成において、前記光路変更手段を経て得られる第１方向の偏光の光と第２方向の偏光の光の光量が等しくなるように、前記第１光源と前記第２光源の出射光量を互いに異ならせてもよい。

上記第１構成及びこれに従属する構成において、各光源の光出射側に設けられた第１フライアイレンズと、前記特定光路上に設けられ、各第１フライアイレンズと対を成して光を照明対象物へインテグレートして導く第２フライアイレンズと、を備えてもよい。或いは、前記特定光路上に筒状又は棒状の光インテグレータを備えてもよい。

上記第１構成及びこれに従属する構成において、受け取った光の偏光方向を９０度回転させる機能状態と回転させない機能状態とが通電のＯＮ／ＯＦＦによって切り替わるスイッチング偏光回転素子と、このスイッチング偏光回転素子を制御するスイッチング回路とを備え、前記スイッチング偏光回転素子は前記特定光路上に配置されており、前記点灯制御手段は第１光源と第２光源のパルス発光タイミングをずらすように点灯制御を行い、前記スイッチング回路は前記固体発光素子のパルス発光タイミングに同期して前記スイッチング偏光回転素子をＯＮ／ＯＦＦし、前記スイッチング偏光回転素子を経て得られる光の偏光方向を統一することとしてもよい（以下、この項において第２構成という）。

上記第１構成及びこれに従属する構成において（上記第２構成は除く）、各光源が同一の一色の光を出射することとしてもよい（以下、この項において第３構成という）。上記第１構成及びこれに従属する構成において（上記第２構成は除く）、各光源が白色光又は白色となる各色光を出射することとしてもよい（以下、この項において第４構成という）。

また、この発明の投写型映像表示装置は、互いに異なる色光を出射する複数の照明装置を備え、前記照明装置のうち少なくとも一つが前記第３構成の照明装置であり、各照明装置からの各色光をそれぞれ表示パネルにて光変調し、各色変調光を合成して投写するように構成されたことを特徴とする。

また、この発明の投写型映像表示装置は、互いに異なる色光を出射する複数の照明装置を備え、前記照明装置のうち少なくとも一つが前記第３構成の照明装置であり、各照明装置からの各色光を同一方向に導いて単一の表示パネルにて光変調し、この変調光を投写するように構成されたことを特徴とする。

また、この発明の投写型映像表示装置は、前記第４構成の照明装置を備え、前記照明装置からの白色光又は白色となる各色光を単一の表示パネルにて光変調し、この変調光を投写するように構成されたことを特徴とする。

また、この発明の投写型映像表示装置は、前記第４構成の照明装置を備え、前記照明装置からの白色光を互いに異なる色光に分離し、各色光をそれぞれ表示パネルにて光変調し、各色変調光を合成して投写するように構成されたことを特徴とする。

上述したいずれかの投写型映像表示装置において、前記表示パネルとして入射側偏光板を有しない液晶表示パネルを備えると共に前記液晶表示パネルを駆動するパネル駆動回路を備え、前記点灯制御手段は第１光源と第２光源のパルス発光タイミングをずらすように点灯制御を行い、前記パネル駆動回路は、前記第１方向の偏光の光が前記液晶表示パネルに入射されるときには、出射側の偏光板に対して入射側の偏光方向がクロスする液晶表示パネル用に生成した映像信号又は出射側の偏光板に対して入射側の偏光方向がパラレルである液晶表示パネル用に生成した映像信号のどちらか一方の映像信号を前記液晶表示パネルに供給する一方、第２方向の偏光の光が前記液晶表示パネルに入射されるときには他方の映像信号を前記液晶表示パネルに供給することとしてもよい。

上記第２構成において、各光源が同一の一色の光を出射することとしてもよい（以下、この項において第５構成という）。上記第２構成において、各光源が白色光又は白色となる各色光を出射することとしてもよい（以下、この項において第６構成という）。

また、この発明の投写型映像表示装置は、互いに異なる色光を出射する複数の照明装置を備え、前記照明装置のうち少なくとも一つが第５構成の照明装置であり、各照明装置からの各色光をそれぞれ表示パネルにて光変調し、各色変調光を合成して投写するように構成されたことを特徴とする。

また、この発明の投写型映像表示装置は、互いに異なる色光を出射する複数の照明装置を備え、前記照明装置のうち少なくとも一つが第５構成の照明装置であり、各照明装置からの各色光を同一方向に導いて単一の表示パネルにて光変調し、この変調光を投写するように構成されたことを特徴とする。

また、この発明の投写型映像表示装置は、第６構成の照明装置を備え、前記照明装置からの白色光又は白色となる各色光を単一の表示パネルにて光変調し、この変調光を投写するように構成されたことを特徴とする。

また、この発明の投写型映像表示装置は、第６構成の照明装置を備え、前記照明装置からの白色光を互いに異なる色光に分離し、各色光をそれぞれ表示パネルにて光変調し、各色変調光を合成して投写するように構成されたことを特徴とする。

前記第５構成又は第６構成の照明装置を備えるこれら投写型映像表示装置において、前記表示パネルとして液晶表示パネルを備えてもよい。

また、以上に述べた投写型映像表示装置において、第１方向の偏光の光を受ける際に前記表示パネルに供給する映像信号のレベルと、第２方向の偏光の光を受ける際に前記表示パネルに供給する映像信号のレベルとを互いに異ならせることとしてもよい。また、これら照明装置又は投写型映像表示装置において、前記光路変更手段はガラスキューブ型の偏光ビームスプリッタであるのがよい。

以上説明したように、この発明によれば、固体発光素子から成る複数の光源を有し、前記固体発光素子をパルス発光させるので、固体発光素子を定常発光させるよりもトータル的に光量を増大させ得る。実質的な発光面積を照明対象物に対して小さくでき、照明対象物に導かれる光束の平行度を向上できる。

以下、この発明の実施形態の照明装置及び投写型映像表示装置を図１乃至図１１に基づいて説明していく。

図１は照明装置１００Ａを示した説明図である。偏光合成素子（光路変更手段）１０１の第１光入射面には第１光源１０２（以下、符号１０２Ａを付記する場合がある）及び第１偏光変換装置１０３（以下、符号１０３Ａを付記する場合がある）が配置されており、第２光入射面には第２光源１０２（以下、符号１０２Ｂを付記する場合がある）及び第２偏光変換装置１０３（以下、符号１０３Ｂを付記する場合がある）が配置されている。第１光入射面と第２光入射面とは９０°で交差している。また、前記偏光合成素子１０１の偏光合成膜（偏光分離膜）は、二つの光源１０２の各出射主光軸に対して４５°傾いている。そして、前記偏光合成素子１０１の光出射面（この光出射面は前記第１光入射面に対面している）にはロッドインテグレータ１０４が配置されている。偏光合成素子１０１としてはいわゆるワイヤーグリッド偏光板を用いることができるが、この実施形態では、ガラスキューブ型の偏光ビームスプリッタを用いており、このガラスキューブ型の偏光ビームスプリッタであれば、偏光合成膜での全反射も期待でき、ロッドインテグレータ１０４を短くすることが可能となる。前記ロッドインテグレータ１０４は透明接着剤（ロッドインテグレータ１０４及び偏光合成素子１０１を構成するガラス等の屈折率と同一の屈折率或いは異なる屈折率を有する）によって接着されていてもよい。また、ロッドインテグレータ１０４の少なくとも光出射面は方形状に形成されており、更に、この方形状光出射面のアスペクト比は映像表示素子のアスペクト比に略一致したものとなっている。

光源１０２は、白色光又は白色光となる各色光を出射する光源であり、図２に示すように、例えば、４つのＬＥＤチップを同一平面内に配置した構成を有する。この例では、前記４つのＬＥＤチップのうち一つは赤色光を出射し、他の一つは青色光を出射し、残りの二つは緑色光を出射する。緑色光を出射する二つのＬＥＤチップは斜めに配置されている。上記４つのＬＥＤチップは放熱板１０２ａ上に配置される。前記ＬＥＤチップはフォトニック結晶構造を有していてもよい。

偏光変換装置１０３は、図３にも示しているように、偏光ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成される。このＰＢＳアレイにおける各偏光分離膜は、光源１０２からの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路変更されたＳ偏光は隣接の偏光分離膜（或いは反射膜）にて反射され、そのまま出射される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光は、その前側（光出射側）に設けてある位相差板（１／２λ板）１０３ａによってＳ偏光に変換されて出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はＳ偏光に変換される。なお、偏光ビームスプリッタは、いわゆるワイヤーグリッド偏光板や偏光分離多層膜などによって構成される。

ここで、前記偏光合成素子１０１における偏光合成膜（偏光分離膜）にとってＰ偏光となる光が第１光源１０２Ａから供給されるように第１偏光変換装置１０３Ａを配置する。同様に、前記偏光合成膜（偏光分離膜）にとってＳ偏光となる光が第２光源１０２Ｂから供給されるように第２偏光変換装置１０３Ｂを配置する。

図示しないＬＥＤ点灯制御回路は、前記照明装置１００Ａにおける第１光源１０２Ａと第２光源１０２Ｂとを交互にパルス発光させる。図４は、照明装置１００Ａにおいて、第１光源１０２Ａ及び第２光源１０２Ｂにおける点灯／消灯状態を示している。パルス発光は、前記ＬＥＤチップに対して短時間での大電流投入を行う方法であり、ＬＥＤチップの定常発光よりもピーク発光量が増大するものとなる。ただし、パルス発光してから次にパルス発光させるまでには、所定のインターバルが必要である。このインターバルを埋めるべく、第１光源１０２Ａと第２光源１０２Ｂとを交互に（位相を１８０°ずらして）パルス発光させている。

各光源１０２におけるパルス発光の周期は１２０Ｈｚとしている。従って、各光源１０２におけるパルス発光期間（点灯期間）は約８．３ｍｓｅｃとなる。なお、図４にも示したように、第１光源１０２Ａと第２光源１０２Ｂにおけるパルス発光期間が互いに少し重なるようにしてもよい。これによれば、パルス発光における瞬時の光量低下（パルス発光期間間の非発光状態の発生）を防止することができる。なお、第１光源１０２Ａと第２光源１０２Ｂの出射光の偏光方向が互いに９０°異ならせている点、偏光変換装置１０３における位相差板１０３ａの設置位置、第１光源１０２Ａ及び第２光源１０２Ｂにおける点灯／消灯の周波数（１２０Ｈｚ）は例示であり、上記のものに限定されるものではない。以下の構成例においても同様である。

図５は照明装置１００Ａを用いた投写型映像表示装置を示した説明図である。この投写型映像表示装置は、反射型の表示素子を３枚用いている。照明装置１００Ａから出射された白色光は、レンズ２３を介して内部全反射（total internal reflection :TIR）プリズム３０に導かれる。この内部全反射プリズム３０にて反射した白色光は、３つのプリズムから成る色分解合成プリズム３１に導かれる。そして、各色光は各色用のＤＭＤ（ディジタルマイクロミラーデバイス）９Ｒ，９Ｇ，９Ｂに導かれ、これらの反射光（各色映像光）が再び色分解合成プリズム３１に入射し、フルカラー映像光となって色分解合成プリズム３１から出射される。色分解プリズム３１から出射されたフルカラー映像光は内部全反射プリズム３０を透過し、投写レンズ５によって拡大投写される。

ところで、前記偏光合成素子１０１における偏光合成膜（偏光分離膜）を透過するＰ偏光は、前記偏光合成膜（偏光分離膜）に反射するＳ偏光に比べて光量が低下する。このような光量差が生じるのは望ましくない。そこで、例えば、第２光源１０２Ｂへの供給電力を調節することにより、ロッドインテグレータ１０４に導かれるＰ偏光光とＳ偏光光の光量を等しくするのがよい。或いは、同じ供給電力で出射光量が異なる二つの光源１０２Ａ・１０２Ｂを採用してもよい。或いは、第１光源１０２Ａが点灯するときに供給される映像信号の輝度信号を、第２光源１０２Ｂが点灯するときに供給される映像信号の輝度信号に比べて高くする補正を行うこととしてもよい。すなわち、Ｐ偏光光とＳ偏光光の光量差を映像信号処理によって解消するようにしてもよい。これらの処理は以下の構成例においても適用することができる。

図６は照明装置１００Ｂを用いた投写型映像表示装置を示した説明図である。照明装置１００Ｂは前述した照明装置１００Ａにπセル（スイッチング偏光回転素子）１０５を付加した構成を有している。前記πセル１０５はロッドインテグレータ１０４の光出射側に配置される。前記πセル１０５は、例えば液晶表示パネルにおいて偏光板を除いた構造に相当する構造を有するものであり、受け取った光の偏光方向を９０度回転させる機能状態と回転させない機能状態とが通電ＯＮ／ＯＦＦによって切り替わる。例えば、第１光源１０２Ａがパルス点灯している状態（Ｐ偏光光がロッドインテグレータ１０４を経てπセル１０５に供給される状態）では、πセルＳＷ回路１２１からπセル１０５に電圧は印加されない（通電ＯＦＦ）。このとき、πセル１０５は受け取ったＰ偏光光をＳ偏光光に変換する。一方、第２光源１０２Ｂがパルス点灯している状態（Ｓ偏光光がロッドインテグレータ１０４を経てπセル１０５に供給される状態）では、πセル１０５に電圧が印加される（通電ＯＮ）。このとき、πセル１０５は受け取ったＳ偏光光をそのまま透過させる。すなわち、πセル１０５によって、第１光源１０２ＡからのＰ偏光光と第２光源１０２ＢからのＳ偏光光はどちらか一方（上記の場合はＳ偏光光）に統一される。

液晶表示パネル３Ｆは、カラーフィルタを備える透過型の液晶表示パネルである。液晶表示パネル３Ｆの入射側偏光板はＳ偏光光を透過させるようになっている。液晶表示パネル３ＦはＬＣＤドライバ１２２によって駆動される。また、第１光源１０２Ａ及び第２光源１０２Ｂは、ＬＥＤ点灯回路１２３によって互いの位相を１８０°ずらされてパルス駆動される。そして、これらＬＣＤドライバ１２２、ＬＥＤ点灯回路１２３、πセルスイッチ回路１２１は、制御回路１２４によって制御される。πセル１０５のＯＮ／ＯＦＦエッジ（切り替わりエッジ）は、図７に示すように、各光源１０２のパルス発光期間の重なり部分の中央に位置する。すなわち、そのような制御が実行されるように、制御回路１２４は、πセルスイッチ回路１２１及びＬＥＤ点灯回路１２３を制御する。このように、πセル１０５のＯＮ／ＯＦＦエッジが各光源１０２のパルス発光期間の重なり部分の中央に位置すると、πセル１０５の反転途中期間での光量の低下を防止できる。なお、スイッチング偏光回転素子としてπセル１０５を示したが、これに限定されるものではない。また、第１光源１０２ＡからのＰ偏光光と第２光源１０２ＢからのＳ偏光光をどちらか一方（上記の場合はＳ偏光光）に統一することを例示したが、どちらか一方に統一することに限定されるものではなく、第１光源１０２Ａからの光と第２光源１０２Ｂからの光の偏光方向を統一できればよい。例えば、液晶表示パネルの光入出射偏光方向が４５°である場合には前記Ｓ偏光光又はＰ偏光光のどちらに統一する構成は採用されず、例えば、πセル１０５と偏光合成素子１０１との間に半波長板を配置し、前記４５°に対応した偏光方向の光に統一することになる。

図８は照明装置１００Ａを用いた投写型映像表示装置を示した説明図である。この投写型映像表示装置は、液晶表示パネル３Ｆ′を備えている。

図９には、一般的なノーマリーホワイトタイプの液晶表示パネル３Ｘの構造を示している。この液晶表示パネル３Ｘの入射側偏光板３Ｘａと出射側偏光板３Ｘｂとは、その光透過軸方向が互いに９０°異なるように配置される。この液晶表示パネル３Ｘの画素に対する通電がＯＦＦのときには、入射光はその偏光方向が９０°変換されて出射側偏光板３Ｘｂから出射されるため、表示は白表示となる。逆に、前記画素に対する通電がＯＮのときには、入射光の偏光の回転は生じないため、入射光は出射側偏光板３Ｘｂを透過できず、表示は黒表示となる。

前記液晶表示パネル３Ｆ′の構造は、前記液晶表示パネル３Ｘにおいて入射側偏光板を取り除いた構造に相当する。そして、ＬＣＤドライバ１２２は、第１光源１０２Ａと第２光源１０２Ｂのパルス発光の切り替わり（Ｐ偏光光とＳ偏光光との切り替わり）タイミングに応じ、液晶表示パネル３Ｆ′がノーマリーホワイトタイプであると見做した映像信号供給と、液晶表示パネル３Ｆ′がノーマリーブラックタイプであると見做した映像信号供給と、を切り替える。すなわち、ＬＣＤドライバ１２２は、第１方向の偏光の光が液晶表示パネル３Ｆ′に入射されるときには、出射側の偏光板に対して入射側の偏光方向がクロスする液晶表示パネル用に生成した映像信号又は出射側の偏光板に対して入射側の偏光方向がパラレルである液晶表示パネル用に生成した映像信号のどちらか一方の映像信号を液晶表示パネル３Ｆ′に供給する一方、第２方向の偏光の光が液晶表示パネル３Ｆ′に入射されるときには他方の映像信号を前記液晶表示パネルに供給する。

以下、更に具体的に説明を行っていく。なお、以下の説明では、液晶表示パネル３Ｆ′の出射側偏光板はＳ偏光を透過させるものとする。第１光源１０２Ａが点灯してＰ偏光が出射されているタイミングでは、ＬＣＤドライバ１２２は、ノーマリーホワイト用の映像信号を液晶表示パネル３Ｆ′に供給する。白色に相当する映像信号が液晶表示パネル３Ｆ′に供給されるとき（すなわち、液晶表示パネル３Ｆ′の画素に対する通電がＯＦＦのとき）、液晶表示パネル３Ｆ′に入射したＰ偏光光はその偏光方向が９０°変換されることによってＳ偏光光となるため、前記出射側偏光板を透過することができ、表示は白表示となる。一方、第２光源１０２Ｂが点灯してＳ偏光が出射されているタイミングでは、ＬＣＤドライバ１２２は、ノーマリーブラック用の映像信号を液晶表示パネル３Ｆ′に供給する。白色に相当する映像信号が液晶表示パネル３Ｆ′に供給されるとき（すなわち、液晶表示パネル３Ｆ′の画素に対する通電がＯＮのとき）、液晶表示パネル３Ｆ′に入射したＳ偏光光の回転は生じないため、前記出射側偏光板を透過することができ、表示は白表示となる。

すなわち、図８に示す投写型映像表示装置であれば、ＬＣＤドライバ１２２によってノーマリーホワイト用の映像信号供給とノーマリーブラック用の映像信号供給とが光源１０２の交互点灯のタイミングに合わせて切り替わり、これら二つの映像信号が液晶表示パネル３Ｆ′（入射側偏光板無し）に交互に供給されることになるため、πセル１０５を用いることなしに、映像表示を実現することができる。

図１０は３板式の投写型映像表示装置を示した説明図である。この投写型映像表示装置は３つの照明装置１００Ｃを備える。これら３つの照明装置１００Ｃにおける一つは赤色光を出射し、他の一つは緑色光を出射し、残りの一つは青色光を出射する。すなわち、照明装置１００Ｃは照明装置１００Ｂの構成において各光源として各色光を出射する光源（ＬＥＤチップ）を備えたものである。各照明装置１００Ｃから出射された各色光は、πセル１０５を経て液晶表示パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂにそれぞれ導かれる。液晶表示パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂを経ることで変調された変調光（各色映像光）は、クロスダイクロイックプリズム４によって合成されてフルカラー映像光となる。このフルカラー映像光は、投写レンズ５によって拡大投写され、スクリーン上に表示される。

なお、図１０の３板式の構成において、入射側偏光板を有しない各色用の液晶表示パネルと照明装置１００Ａとの組み合わせ（図８参照）を採用することができる。

また、照明装置１００Ａや照明装置１００Ｂから出射された白色光をダイクロイックミラー等にて各色光に分光し、各色光を各色光用の液晶表示パネルにそれぞれ導く構成も採用できる。前記液晶表示パネルを経ることで変調された変調光（各色映像光）は、クロスダイクロイックプリズムによって合成されてフルカラー映像光となる。このフルカラー映像光は、投写レンズによって拡大投写され、スクリーン上に表示される。

また、Ｓ偏光をＳ偏光のまま及びＰ偏光をＰ偏光のまま出射させる照明装置１００Ａを用いる場合、必ずしも、第１光源１０２Ａと第２光源１０２Ｂとを交互に点灯させる必要はない。例えば、各光源において白色光を出射するためのＬＥＤチップの組み合わせを二組用意しておく。第１光源において一つの組のＬＥＤチップをパルス点灯させると同時に、第２光源において同様に一つの組のＬＥＤチップをパルス点灯させる。そして、第１光源において他の組のＬＥＤチップをパルス点灯させると同時に、第２光源において同様に他の組のＬＥＤチップをパルス点灯させる。この場合、Ｐ偏光光とＳ偏光光との光量差は依然存在するものの、同時に出射されるＰ偏光光とＳ偏光光とが合成されることになるので、照明装置１００Ａから出射される光量に変化が生じるのを防止できることになる。このような構成（制御）は、各色光を出射する照明装置を構成するときにも適用できる。

また、１枚のＤＭＤと照明装置１００Ａとを用いた時分割フルカラーの投写型映像表示装置を構成することもできる。例えば、第１光源１０２Ａ及び第２光源１０２Ｂの赤色光用のＬＥＤチップをパルス点灯させるときに、前記ＤＭＤには赤色用の映像信号を供給し、第１光源１０２Ａ及び第２光源１０２Ｂの緑色光用のＬＥＤチップをパルス点灯させるときに、前記ＤＭＤには緑色用の映像信号を供給し、第１光源１０２Ａ及び第２光源１０２Ｂの青色光用のＬＥＤチップをパルス点灯させるときに、前記ＤＭＤには青色用の映像信号を供給する。すなわち、各色用のＬＥＤチップのパルス点灯のタイミングに同期させて映像表示パネルの時分割駆動を行うことができる。

また、１枚の液晶表示パネルと照明装置１００Ｂとを用いた時分割フルカラーの投写型映像表示装置を構成することもできる。例えば、前記１枚の液晶表示パネルに赤色用の映像信号を供給している状態で、第１光源１０２Ａの赤色光用のＬＥＤチップをパルス点灯させ（このとき、πセル１０５は例えばＯＦＦ）、更に、第２光源１０２Ｂの赤色光用のＬＥＤチップをパルス点灯させる（このとき、πセル１０５は例えばＯＮ）。次に、前記１枚の液晶表示パネルに緑色用の映像信号を供給している状態で、第１光源１０２Ａの緑色光用のＬＥＤチップをパルス点灯させ（このとき、πセル１０５は例えばＯＦＦ）、更に、第２光源１０２Ｂの緑色光用のＬＥＤチップをパルス点灯させる（このとき、πセル１０５は例えばＯＮ）。次に、前記１枚の液晶表示パネルに青色用の映像信号を供給している状態で、第１光源１０２Ａの青色光用のＬＥＤチップをパルス点灯させ（このとき、πセル１０５は例えばＯＦＦ）、更に、第２光源１０２Ｂの青色光用のＬＥＤチップをパルス点灯させる（このとき、πセル１０５は例えばＯＮ）。すなわち、各色用の映像信号が液晶表示パネルに供給されているときに当該色に対応した色のＬＥＤチップを二つの光源において順次に点灯させ、この点灯タイミングに応じてπセル１０５のスイッチングを行う。この場合、スイッチング偏光回転素子（πセル）としては、高い周波数でスイッチングできるものがよい。

また、以上説明した照明装置に用いる光源１０２において、図１１に示すように、テーパ型のロッドインテグレータ１０８（光入射面の大きさよりも光出射面の大きさの方が大である）を備えてもよい。このロッドインテグレータ１０８の光入射面の形状及び大きさは光源１０２の光出射面の形状及び大きさに略一致し、光出射面の形状及び大きさは偏光変換装置１０３における光入射面の形状及び大きさに略一致する。

また、各照明装置は、ロッドインテグレータ１０４に代えて、第１フライアイレンズと第２フライアイレンズとから成るインテグレータレンズを備えてもよい。前記第１フライアイレンズは、偏光変換装置１０３の光出射側にそれぞれ配置される。そして、前記第２フライアイレンズは、偏光合成素子１０１の光出射側に配置される。なお、前記第２フライアイレンズは複数光源において共用されるものとなる。第１フライアイレンズと第２フライアイレンズにおける個々のレンズ対は、各光源から出射された光を映像表示素子の全面へ導くことになる。

この発明の実施形態の照明装置を示した説明図である。 図１の照明装置に用いた光源の正面図である。 図１の照明装置に用いた光源及び偏光変換装置の側面図である。 図１の照明装置における二つの光源のパルス発光タイミングを示した説明図である。 図１の照明装置を用いた投写型映像表示装置を示した説明図である。 πセルを有する照明装置及びこれを用いた投写型映像表示装置を示した説明図である。 図６の照明装置における二つの光源のパルス発光タイミング及びπセルの切替タイミングを示した説明図である。 図１の照明装置を用いた投写型映像表示装置を示した説明図である。 一般的なノーマリーホワイトタイプの液晶表示パネルを示した説明図である。 図６の照明装置を用いた投写型映像表示装置を示した説明図である。 光源の他の例を示した説明図である。

符号の説明

１００ 照明装置
１０１ 偏光合成素子
１０２ 光源
１０３ 偏光変換装置
１０４ ロッドインテグレータ
１０５ πセル
１２１ πセルＳＷ回路
１２２ ＬＣＤドライバ
１２３ ＬＥＤ点灯回路
１２４ 制御回路

Claims (22)

1. 一つ又は複数の固体発光素子から成り互いに異なる方向に向いて配置された複数の光源と、前記固体発光素子をパルス発光させる点灯制御手段と、前記複数の光源のうちの第１光源から出射された光を第１方向の偏光に変換する第１偏光変換装置と、前記第１光源とは異なる第２光源から出射された光を前記第１方向に直交する第２方向の偏光に変換する第２偏光変換装置と、前記第１光源から出射されて第１方向の偏光とされた光を透過と反射のどちらか一方の機能によって特定光路に導くと共に前記第２光源から出射されて第２方向の偏光とされた光を他方の機能によって前記特定光路に導く光路変更手段と、を備えたことを特徴とする照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置において、前記光路変更手段を経て得られる第１方向の偏光の光と第２方向の偏光の光の光量が等しくなるように、前記第１光源と前記第２光源の出射光量を互いに異ならせたことを特徴とする照明装置。
3. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の照明装置において、各光源の光出射側に設けられた第１フライアイレンズと、前記特定光路上に設けられ、各第１フライアイレンズと対を成して光を照明対象物へインテグレートして導く第２フライアイレンズと、を備えたことを特徴とする照明装置。
4. 請求項１又は請求項２のいずれかに記載の照明装置において、前記特定光路上に筒状又は棒状の光インテグレータを備えたことを特徴とする照明装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の照明装置において、受け取った光の偏光方向を９０度回転させる機能状態と回転させない機能状態とが通電のＯＮ／ＯＦＦによって切り替わるスイッチング偏光回転素子と、このスイッチング偏光回転素子を制御するスイッチング回路とを備え、前記スイッチング偏光回転素子は前記特定光路上に配置されており、前記点灯制御手段は第１光源と第２光源のパルス発光タイミングをずらすように点灯制御を行い、前記スイッチング回路は前記固体発光素子のパルス発光タイミングに同期して前記スイッチング偏光回転素子をＯＮ／ＯＦＦし、前記スイッチング偏光回転素子を経て得られる光の偏光方向を統一することを特徴とする照明装置。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の照明装置において、各光源が同一の一色の光を出射することを特徴とする照明装置。
7. 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の照明装置において、各光源が白色光又は白色となる各色光を出射することを特徴とする照明装置。
8. 互いに異なる色光を出射する複数の照明装置を備え、前記照明装置のうち少なくとも一つが請求項６に記載の照明装置であり、各照明装置からの各色光をそれぞれ表示パネルにて光変調し、各色変調光を合成して投写するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
9. 互いに異なる色光を出射する複数の照明装置を備え、前記照明装置のうち少なくとも一つが請求項６に記載の照明装置であり、各照明装置からの各色光を同一方向に導いて単一の表示パネルにて光変調し、この変調光を投写するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
10. 請求項７に記載の照明装置を備え、前記照明装置からの白色光又は白色となる各色光を単一の表示パネルにて光変調し、この変調光を投写するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
11. 請求項７に記載の照明装置を備え、前記照明装置からの白色光を互いに異なる色光に分離し、各色光をそれぞれ表示パネルにて光変調し、各色変調光を合成して投写するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
12. 請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、前記表示パネルとして入射側偏光板を有しない液晶表示パネルを備えると共に前記液晶表示パネルを駆動するパネル駆動回路を備え、前記点灯制御手段は第１光源と第２光源のパルス発光タイミングをずらすように点灯制御を行い、前記パネル駆動回路は、前記第１方向の偏光の光が前記液晶表示パネルに入射されるときには、出射側の偏光板に対して入射側の偏光方向がクロスする液晶表示パネル用に生成した映像信号又は出射側の偏光板に対して入射側の偏光方向がパラレルである液晶表示パネル用に生成した映像信号のどちらか一方の映像信号を前記液晶表示パネルに供給する一方、第２方向の偏光の光が前記液晶表示パネルに入射されるときには他方の映像信号を前記液晶表示パネルに供給することを特徴とする投写型映像表示装置。
13. 請求項５に記載の照明装置において、各光源が同一の一色の光を出射することを特徴とする照明装置。
14. 請求項５に記載の照明装置において、各光源が白色光又は白色光となる各色光を出射することを特徴とする照明装置。
15. 互いに異なる色光を出射する複数の照明装置を備え、前記照明装置のうち少なくとも一つが請求項１３に記載の照明装置であり、各照明装置からの各色光をそれぞれ表示パネルにて光変調し、各色変調光を合成して投写するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
16. 互いに異なる色光を出射する複数の照明装置を備え、前記照明装置のうち少なくとも一つが請求項１３に記載の照明装置であり、各照明装置からの各色光を同一方向に導いて単一の表示パネルにて光変調し、この変調光を投写するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
17. 請求項１４に記載の照明装置を備え、前記照明装置からの白色光又は白色となる各色光を単一の表示パネルにて光変調し、この変調光を投写するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
18. 請求項１４に記載の照明装置を備え、前記照明装置からの白色光を互いに異なる色光に分離し、各色光をそれぞれ表示パネルにて光変調し、各色変調光を合成して投写するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
19. 請求項１３乃至請求項１８のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、前記表示パネルとして液晶表示パネルを備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
20. 請求項８乃至請求項１２のいずれか、又は、請求項１５乃至請求項１９のいずれかに記載の投写型映像表示装置において、第１方向の偏光の光を受ける際に前記表示パネルに供給する映像信号のレベルと、第２方向の偏光の光を受ける際に前記表示パネルに供給する映像信号のレベルとを互いに異ならせることを特徴とする投写型映像表示装置。
21. 請求項１乃至請求項７のいずれか又は請求項１３乃至請求項１４のいずれかに記載の照明装置において、前記光路変更手段はガラスキューブ型の偏光ビームスプリッタであることを特徴とする照明装置。
22. 請求項８乃至請求項１２のいずれか又は請求項１５乃至請求項２０の投写型映像表示装置において、前記光路変更手段はガラスキューブ型の偏光ビームスプリッタであることを特徴とする投写型映像表示装置。

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