JP2015152639A - 表示装置および光源装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で簡素な構成の光源装置から十分な光強度を有する各色の光を出射することのできる表示装置、および当該光源装置を提供すること。
【解決手段】表示装置１、照明装置１０および光源装置２０においては、２つの光源ユニット２１の各々から出射された光源光を各々異なるミラー面２９ａ、２９ｂで同一方向に反射するプリズムミラー２９を有しており、複数の光源ユニット２１は、異なる色光を出射する３つの発光素子２２と、３つの発光素子２２から出射される色光を合成する２つのダイクロイックミラー２４とを備えている。このため、複数の光源ユニット２１において、同一の色光を出射する複数の発光素子２２を同時に点灯させ、異なる色光を出射する複数の発光素子２２を時間をずらして点灯させれば、光源装置２０からは、異なる色光を時間をずらして出射させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、光変調素子を備えた表示装置、および当該表示装置で用いられる光源装置に関するものである。

デジタルマイクロミラーデバイス等を光変調素子として用いた投射型の表示装置では、例えば、光源装置から赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を順次、光変調素子に供給し、光変調素子によって変調された赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を投射光学系によって投射する。

かかる表示装置において、光源装置では、例えば、白色光源と変調素子との間にカラーホイールを配置した方式が採用されている（特許文献１、２参照）。また、赤色光（Ｒ）を出射する赤色光用発光素子、緑色光（Ｇ）を出射する緑色光用発光素子、および青色光（Ｂ）を出射する青色光用発光素子を順次点灯させて、光変調素子に供給する方式も提案されている（特許文献３参照）。

特開２０１１−２０９６９７号公報 特開２０１１−１２３３１８号公報 特表２０１２−５２９０６３号公報

特許文献３に記載の光源装置は、特許文献１、２に記載の光源装置と違って、カラーホイールを用いる必要がないので、装置構成が簡素であるという利点がある。

しかしながら、特許文献３に記載の構成では、各色に対応する発光素子（赤色光用発光素子、緑色光用発光素子および青色光用発光素子）から１つの光変調素子に光源光を出射するため、各色に対応する発光素子の光軸を合わせる必要があるとともに、同一の色に対応する発光素子の光路は、ダイクロイックミラーでは合成できない。このため、特許文献３に記載の光源装置では、１つの色に対応する発光素子の数を１つとせざるを得ないため、明るい画像を表示するのが困難である。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、小型で簡素な構成の光源装置から十分な光強度を有する各色の光を出射することのできる表示装置、および当該光源装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る表示装置は、光源装置と、該光源装置から出射された光を変調する光変調素子と、該光変調素子によって変調された光を投射する投射光学系と、を有し、前記光源装置は、各色に対応する複数の発光素子、および当該複数の発光素子から出射される色光の光路を合成するダイクロイックミラーを備えた複数の光源ユニットと、該複数の光源ユニットの各々から出射された光源光を別々に受光して同一方向に反射する複数の第１ミラー面と、を備え、前記複数の光源ユニットにおいて、前記複数の発光素子は、同一の色に対応する複数の発光素子が同時に点灯し、異なる色に対応する複数の発光素子は時間をずらして点灯することを特徴とする。

また、本発明に係る光源装置は、各色に対応する複数の発光素子、および当該複数の発光素子から出射される色光の光路を合成するダイクロイックミラーを備えた複数の光源ユニットと、該複数の光源ユニットの各々から出射された光源光を別々に受光して同一方向に反射する複数の第１ミラー面と、を備え、前記複数の光源ユニットにおいて、前記複数の発光素子は、同一の色に対応する複数の発光素子が同時に点灯し、異なる色に対応する複数の発光素子は時間をずらして点灯することを特徴とする。

本発明において、複数の光源ユニットの各々では、複数の発光素子から出射される色光をダイクロイックミラーによって合成して出射し、複数の光源ユニットの各々から出射された光は、複数の第１ミラー面によって同一方向に反射される。このため、複数の光源ユニットに設けられた複数の発光素子において、同一の色に対応する複数の発光素子を同時に点灯させ、異なる色に対応する複数の発光素子を時間をずらして点灯させれば、光源装置から、異なる色光を時間をずらして出射することができる。従って、同一の色に対応する発光素子の数を増やすことができるので、十分な光強度を有する各色の光を出射することができる。また、同一の色に対応する発光素子を複数設けた場合でも、第１ミラー面の周りに同一構成の複数の光源ユニットを配置すればよいので、光源装置の構成が簡素で済むとともに、光源装置の小型化を図ることができる。また、同一の色に対応する発光素子の数が相違する光源装置であっても、光源ユニットの構成を変更する必要がなく、光源ユニットの数やプリズムミラーの仕様を変更すればよい。

本発明において、前記光源ユニットは、前記複数の発光素子として、赤色光を出射する赤色光用発光素子と、緑色光を出射する緑色光用発光素子と、青色光を出射する青色光用発光素子と、を含むことが好ましい。かかる構成によれば、フルカラー表示を行うことができる。

本発明において、前記複数の第１ミラー面は、第１プリズムミラーに構成されていることが好ましい。かかる構成によれば、複数の第１ミラー面を高い精度で配置することができる。また、複数の第１ミラー面を１つの光学部材として取り扱うことができるので、光源装置の構成が簡素で済むとともに、光源装置の小型化を図ることができる。

本発明において、前記複数の光源ユニットとして２つの光源ユニットを有し、前記第１プリズムミラーは、前記第１ミラー面を２つ備えた三角柱状である構成を採用することができる。

本発明において、前記複数の光源ユニットとして３つ以上の光源ユニットを有し、前記第１プリズムミラーは、前記第１ミラー面を３つ以上備えた角錐形状を有している構成を採用することができる。

本発明において、前記複数の光源ユニットの各々は、前記複数の発光素子として、いずれの色においても同一の色に対応する複数の発光素子を有しているとともに、該同一の色に対応する複数の発光素子の各々から出射された色光を別々に受光して同一方向に反射する複数の第２ミラー面を有していることが好ましい。かかる構成によれば、同一の色に対応する発光素子の数を増やすことができるので、十分な光強度を有する各色の光を出射することができる。また、同一の色に対応する発光素子を複数設けた場合でも、第２ミラー面の周りに複数の発光素子を配置すればよいので、光源装置の構成が簡素で済むとともに、光源装置の小型化を図ることができる。

本発明において、前記複数の第２ミラー面は、第２プリズムミラーに構成されていることが好ましい。かかる構成によれば、複数のミラー面を高い精度で配置することができる
。また、複数のミラー面を１つの光学部材として取り扱うことができるので、光源装置の構成が簡素で済むとともに、光源装置の小型化を図ることができる。

本発明において、前記複数の光源ユニットは各々、いずれの色においても同一の色に対応する前記複数の発光素子として２つの発光素子を有し、前記第２プリズムミラーは、前記第２ミラー面を２つ備えた三角柱状である構成を採用することができる。

本発明において、前記複数の光源ユニットは各々、いずれの色においても同一の色に対応する前記複数の発光素子として３つ以上の発光素子を有し、前記第２プリズムミラーは、前記第２ミラー面を３つ以上備えた角錐形状または角錐台形状を有している構成を採用することができる。

また、本発明の別形態に係る表示装置は、光源装置と、該光源装置から出射された光を変調する光変調素子と、該光変調素子によって変調された光を投射する投射光学系と、を有し、前記光源装置は、各色に対応する複数の光源ユニットと、該複数の光源ユニットの各々から出射された色光の光路を合成するダイクロイックミラーと、を備え、前記複数の光源ユニットは各々、同一の色に対応する複数の発光素子と、該複数の発光素子の各々から出射された色光を別々に受光して同一方向に反射する複数のミラー面と、を備え、前記複数の光源ユニットにおいて、前記複数の発光素子は、同一の色に対応する複数の発光素子が同時に点灯し、異なる色に対応する複数の発光素子は時間をずらして点灯することを特徴とする。

また、本発明の別形態に係る光源装置は、各色に対応する複数の光源ユニットと、該複数の光源ユニットの各々から出射された色光の光路を合成するダイクロイックミラーと、を備え、前記複数の光源ユニットは各々、同一の色に対応する複数の発光素子と、該複数の発光素子の各々から出射された色光を別々に受光して同一方向に反射する複数のミラー面と、を備え、前記複数の光源ユニットにおいて、前記複数の発光素子は、同一の色に対応する複数の発光素子が同時に点灯し、異なる色に対応する複数の発光素子は時間をずらして点灯することを特徴とする。

本発明において、複数の光源ユニットの各々では、複数の発光素子から出射される色光を複数のミラー面によって同一方向に反射し、複数の光源ユニットの各々から出射された各色の光をダイクロイックミラーによって合成して出射する。このため、複数の光源ユニットに設けられた複数の発光素子において、同一の色に対応する複数の発光素子を同時に点灯させ、異なる色に対応する複数の発光素子を時間をずらして点灯させれば、光源装置から、異なる色光を時間をずらして出射することができる。従って、同一の色に対応する発光素子の数を増やすことができるので、十分な光強度を有する各色の光を出射することができる。また、同一の色に対応する発光素子を複数設けた場合でも、ミラー面の周りに複数の発光素子を配置すればよいので、光源装置の構成が簡素で済むとともに、光源装置の小型化を図ることができる。また、同一の色に対応する発光素子の数が相違する光源装置であっても、光源ユニットやダイクロイックミラーのレイアウト等を変更する必要がなく、発光素子の数やプリズムミラーの仕様を変更すればよい。

本発明において、前記複数の光源ユニットとして、赤色光を出射する赤色光用光源ユニットと、緑色光を出射する緑色光用光源ユニットと、青色光を出射する青色光用光源ユニットと、を含むことが好ましい。かかる構成によれば、フルカラー表示を行うことができる。

本発明において、前記複数のミラー面は、プリズムミラーに構成されていることが好ましい。かかる構成によれば、複数のミラー面を高い精度で配置することができる。また、
複数のミラー面を１つの光学部材として取り扱うことができるので、光源装置の構成が簡素で済むとともに、光源装置の小型化を図ることができる。

本発明において、前記複数の光源ユニットは各々、前記複数の発光素子として２つの発光素子を有し、前記プリズムミラーは、前記ミラー面を２つ備えた三角柱状である構成を採用することができる。

本発明において、前記複数の光源ユニットは各々、前記複数の発光素子として３つ以上の発光素子を有し、前記プリズムミラーは、前記ミラー面を３つ以上備えた角錐形状または角錐台形状を有している構成を採用してもよい。

本発明において、前記光変調素子は、デジタルマイクロミラーデバイスであることが好ましい。かかる構成によれば、単板の光変調素子を用いた時分割方式で品位の高いカラー画像を表示することができる。

本発明においては、複数の光源ユニットに設けられた複数の発光素子において、同一の色に対応する複数の発光素子を同時に点灯させ、異なる色に対応する複数の発光素子を時間をずらして点灯させれば、光源装置から、異なる色光を時間をずらして出射することができる。従って、１つの色に対応する発光素子の数を増やすことができるので、十分な光強度を有する各色の光を出射することができる。

本発明の実施の形態１に係る投射型の表示装置および光源装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態１に係る投射型の表示装置で用いた光源装置の構成を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る光源装置に用いた光学素子の特性を示す説明図である。 本発明の実施の形態１に係る投射型の表示装置における各発光素子の点灯動作を示すタイミングチャートである。 本発明の実施の形態１の変形例１に係る投射型の表示装置で用いた光源装置の構成を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態１の変形例２に係る投射型の表示装置で用いた光源装置の構成を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態１の変形例３に係る投射型の表示装置で用いた光源装置の構成を模式的に示す説明図である。 本発明の実施の形態２に係る投射型の表示装置で用いた光源装置の構成を模式的に示す説明図である。

図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明において、赤色光（Ｒ）とは、例えば、約６４０ｎｍをピーク波長とする波長域の光であり、緑色光（Ｇ）とは、例えば、約５５０ｎｍをピーク波長とする波長域の光であり、青色光（Ｂ）とは、例えば、約４５０ｎｍをピーク波長とする波長域の光である。

［実施の形態１］
（表示装置の概略構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る投射型の表示装置１および光源装置２０の概略構成図である。

図１に示す投射型の表示装置１は、光変調素子５として、基板上５０に形成されたデジタルマイクロミラーデバイスを用いたプロジェクターであり、時分割方式でスクリーン等からなる被投射部材にカラー画像を投射する。

投射型の表示装置１は、太い一点鎖線で示す装置光軸Ｌに沿って、照明装置１０と、照明装置１０から出射された光が供給される光変調素子５と、光変調素子５から出射された光を投射する投射光学系８とを有している。投射光学系８は複数枚の投射レンズ８０からなる。表示装置１において、照明装置１０から光変調素子５までの光路には、照明装置１０から出射された光源光を光変調素子５に向けて反射する全反射ミラー６が配置されている。また、表示装置１には、光変調素子５で反射された光の一部を検出する受光器９が設けられている。

（照明装置１０および光源装置２０の構成）
図２は、本発明の実施の形態１に係る投射型の表示装置１で用いた光源装置２０の構成を模式的に示す説明図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る光源装置２０に用いた光学素子の特性を示す説明図であり、図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、ダイクロイックミラー２４（Ｒ）の分光特性を示す説明図、ダイクロイックミラー２４（Ｂ）の分光特性を示す説明図、および発光素子２２から出射される各色光の波長域を示す説明図である。

図１に示すように、照明装置１０は、光源装置２０、フライアイレンズ等のインテグレーターレンズ１１、１２、およびコンデンサーレンズ１３を有しており、インテグレーターレンズ１１、１２は、光源装置２０から出射された光の照度分布を均一化する。

図１および図２に示すように、本形態の光源装置２０は、複数の光源ユニット２１と、複数の光源ユニット２１の各々から出射された光を別々に受光して同一方向に反射する複数のミラー面を備えたプリズムミラー２９（第１プリズムミラー）とを有している。プリズムミラー２９は、プリズム状の部材にアルミニウム膜等の反射膜を形成した構成や、プリズム形状の枠状部材に全反射ミラーを貼付した構成等を有しており、反射膜や全反射ミラーによってミラー面が構成されている。

本形態において、光源ユニット２１として、２つの光源ユニット（光源ユニット２１ａ、２１ｂ）が用いられている。このため、プリズムミラー２９は、複数のミラー面（複数の第１ミラー面）として、光源ユニット２１ａから出射された光源光を９０°の角度で反射してインテグレーターレンズ１１に向かわせるミラー面２９ａと、光源ユニット２１ｂから出射された光源光を９０°の角度で反射してインテグレーターレンズ１１に向かわせるミラー面２９ｂとを備えた三角柱形状を有している。また、２つのミラー面２９ａ、２９ｂは９０°の角度を成している。

本形態において、光源ユニット２１ａ、２１ｂは同一の構成を有しており、２つの光源ユニット２１は各々、異なる色光を出射する複数の発光素子２２と、複数の発光素子２２の各々から出射された光を平行光化する複数のコリメートレンズ２３と、複数の発光素子２２から出射された色光を合成する複数のダイクロイックミラー２４とを備えている。

本形態において、２つの光源ユニット２１（光源ユニット２１ａ、２１ｂ）は各々、複数の発光素子２２として、赤色光（Ｒ）を出射する赤色光用発光素子２２（Ｒ）と、緑色光（Ｇ）を出射する緑色光用発光素子２２（Ｇ）と、青色光（Ｂ）を出射する青色光用発光素子２２（Ｂ）とを有している。赤色光用発光素子２２（Ｒ）、緑色光用発光素子２２（Ｇ）、および青色光用発光素子２２（Ｂ）は各々、発光ダイオードからなり、図３（ｃ）に示すスペクトラムを有する赤色光（Ｒ）、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を出射す
る。

また、２つの光源ユニット２１ａ、２１ｂは各々、複数のコリメートレンズ２３として、赤色光用発光素子２２（Ｒ）から出射された赤色光（Ｒ）を平行光化するコリメートレンズ２３（Ｒ）と、緑色光用発光素子２２（Ｇ）から出射された緑色光（Ｇ）を平行光化するコリメートレンズ２３（Ｇ）と、青色光用発光素子２２（Ｂ）から出射された青色光（Ｂ）を平行光化するコリメートレンズ２３（Ｂ）とを有している。また、２つの光源ユニット２１ａ、２１ｂは各々、赤色光（Ｒ）および緑色光（Ｇ）に対するリレーレンズ２５を有している。

また、２つの光源ユニット２１ａ、２１ｂは各々、複数のダイクロイックミラー２４として、赤色光（Ｒ）を透過して緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を反射するダイクロイックミラー２４（Ｒ）と、青色光（Ｂ）を透過して緑色光（Ｇ）および赤色光（Ｒ）を反射するダイクロイックミラー２４（Ｂ）とを有している。ダイクロイックミラー２４（Ｒ）は、図３（ａ）に示す分光特性を有し、ダイクロイックミラー２４（Ｂ）は、図３（ｂ）に示す分光特性を有している。

このように構成した２つの光源ユニット２１ａ、２１ｂのいずれにおいても、青色光用発光素子２２（Ｂ）は、出射光軸をプリズムミラー２９に向けており、青色光用発光素子２２（Ｂ）からプリズムミラー２９に向かう光路Ｌ１には、コリメートレンズ２３（Ｂ）およびダイクロイックミラー２４（Ｂ）が順に配置されている。ダイクロイックミラー２４（Ｂ）は、青色光用発光素子２２（Ｂ）からプリズムミラー２９に向かう光路Ｌ１に対して４５°の角度で配置されている。

赤色光用発光素子２２（Ｒ）は、ダイクロイックミラー２４（Ｂ）に対して４５°の角度を成す方向に出射光軸を向けており、赤色光用発光素子２２（Ｒ）からダイクロイックミラー２４（Ｂ）に向かう光路Ｌ２には、コリメートレンズ２３（Ｒ）およびダイクロイックミラー２４（Ｒ）およびリレーレンズ２５が順に配置されている。

緑色光用発光素子２２（Ｇ）は、ダイクロイックミラー２４（Ｒ）に対して４５°の角度を成す方向に出射光軸を向けており、緑色光用発光素子２２（Ｇ）からダイクロイックミラー２４（Ｒ）に向かう光路Ｌ３にコリメートレンズ２３（Ｇ）が配置されている。

（動作）
図４は、本発明の実施の形態１に係る投射型の表示装置１における各発光素子２２の点灯動作を示すタイミングチャートである。

本形態の表示装置１、照明装置１０および光源装置２０においては、図４に示すように、２つの光源ユニット２１ａ、２１ｂにおいて、同一の色光を出射する発光素子２２が同時に点灯し、異なる色光を出射する発光素子２２は時間をずらして点灯する。かかる動作は、表示装置１の制御部（図示せず）による制御の下、光源装置２０の駆動回路（図示せず）によって実行される。

まず、第１期間ｔ１では、２つの光源ユニット２１ａ、２１ｂのいずれにおいても、赤色光用発光素子２２（Ｒ）が点灯し、青色光用発光素子２２（Ｂ）および緑色光用発光素子２２（Ｇ）が消灯する。その結果、光源装置２０および照明装置１０から赤色光（Ｒ）が出射され、赤色光（Ｒ）が光変調素子５に照射される。かかる第１期間ｔ１では、表示すべき画像の赤色成分に対応する画像データが光変調素子５に供給されるので、光変調素子５は、入射した赤色光（Ｒ）を赤色の画像光に変調する。かかる赤色の画像光は、第１期間ｔ１の間、投射光学系８からスクリーン等からなる被投射部材に投射される。

次に、第２期間ｔ２では、２つの光源ユニット２１ａ、２１ｂのいずれにおいても、緑色光用発光素子２２（Ｇ）が点灯し、赤色光用発光素子２２（Ｒ）および青色光用発光素子２２（Ｂ）が消灯する。その結果、光源装置２０および照明装置１０から緑色光（Ｇ）が出射され、緑色光（Ｇ）が光変調素子５に照射される。かかる第２期間ｔ２では、表示すべき画像の緑色成分に対応する画像データが光変調素子５に供給されるので、光変調素子５は、入射した緑色光（Ｇ）を緑色の画像光に変調する。かかる緑色の画像光は、第２期間ｔ２の間、投射光学系８からスクリーン等からなる被投射部材に投射される。

次に、第３期間ｔ３では、２つの光源ユニット２１（光源ユニット２１ａ、２１ｂ）のいずれにおいても、青色光用発光素子２２（Ｂ）が点灯し、赤色光用発光素子２２（Ｒ）および緑色光用発光素子２２（Ｇ）が消灯する。その結果、光源装置２０および照明装置１０から青色光（Ｂ）が出射され、青色光（Ｂ）が光変調素子５に照射される。かかる第３期間ｔ３では、表示すべき画像の青色成分に対応する画像データが光変調素子５に供給されるので、光変調素子５は、入射した青色光（Ｂ）を青色の画像光に変調する。かかる青色の画像光は、第３期間ｔ３の間、投射光学系８からスクリーン等からなる被投射部材に投射される。

以降、同様な動作が繰り返される結果、被投射部材にはカラー画像が時分割方式で表示される。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の表示装置１、照明装置１０および光源装置２０において、光源装置２０の複数の光源ユニット２１ａ、２１ｂの各々は、複数の発光素子２２（Ｒ）、２２（Ｇ）、２２（Ｂ）から出射される色光をダイクロイックミラー２４（Ｒ）、２４（Ｂ）によって合成して出射し、複数の光源ユニット２１ａ、２１ｂの各々から出射された光は、プリズムミラー２９のミラー面２９ａ、２９ｂによって同一方向に反射される。このため、複数の光源ユニット２１ａ、２１ｂにおいて、同一の色光を出射する発光素子２２を同時に点灯させ、異なる色光を出射する発光素子２２を時間をずらして点灯させれば、光源装置２０からは、異なる色光を時間をずらして出射させることができる。従って、光源ユニット２１を増やした分、１つの色に対応する発光素子２２の数を増やすことができるので、十分な光強度を有する各色の光を出射することができる。

また、１つの色に対応する発光素子２２を複数設けた場合でも、プリズムミラー２９（ミラー面２９ａ、２９ｂ）の周りに同一構成の複数の光源ユニット２１を配置すればよいので、光源装置２０の構成が簡素で済むとともに、光源装置２０の小型化を図ることができる。

また、発光素子の数が相違する光源装置においても、光源ユニット２１の共通化を図ることができる。すなわち、本形態によれば、実施の形態１の変形例１、２で説明するように、同一の色に対応する発光素子の数が相違する光源装置であっても、光源ユニット２１の構成（発光素子の数等）を変更する必要がなく、光源ユニット２１の数やプリズムミラー２９の仕様を変更すればよい。それ故、表示装置１および光源装置２０の低コスト化を図ることができる。

また、複数のミラー面２９ａ、２９ｂは、プリズムミラー２９に構成されているため、複数のミラー面２９ａ、２９ｂを高い精度で配置することができる。また、複数のミラー面２９ａ、２９ｂを１つの光学部材として取り扱うことができるので、光源装置２０の構成が簡素で済むとともに、光源装置２０の小型化を図ることができる。

［実施の形態１の変形例１］
図５は、本発明の実施の形態１の変形例１に係る投射型の表示装置１で用いた光源装置２０の構成を模式的に示す説明図である。なお、本形態および後述する実施の形態は、基本的な構成が実施の形態１と同様であるため、共通する部分には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

図５に示すように、本形態では、複数の光源ユニット２１として３つ以上の光源ユニット２１を有するため、プリズムミラー２９は、ミラー面を３つ以上備えた角錐形状を有している。より具体的には、本形態の光源装置２０は、複数の光源ユニット２１として、３つの光源ユニット２１（光源ユニット２１ａ、２１ｂ、２１ｃ）を有するため、プリズムミラー２９は、３つのミラー面２９ａ、２９ｂ、２９ｃを備えた角錐形状を有している。このため、十分な光強度を有する各色の光を出射することができる等の効果を奏する。

［実施の形態１の変形例２］
図６は、本発明の実施の形態１の変形例２に係る投射型の表示装置１で用いた光源装置２０の構成を模式的に示す説明図である。図６に示すように、本形態の光源装置２０は、複数の光源ユニット２１として、４つの光源ユニット２１（光源ユニット２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ）を有するため、プリズムミラー２９は、４つのミラー面２９ａ、２９ｂ、２９ｃ、２９ｄを備えた角錐形状を有している。このため、十分な光強度を有する各色の光を出射することができる等の効果を奏する。

［実施の形態１の変形例３］
図７は、本発明の実施の形態１の変形例３に係る投射型の表示装置１で用いた光源装置２０の構成を模式的に示す説明図である。

上記実施の形態１では、複数の光源ユニット２１においては、いずれの色においても同一の色に対応する１つの発光素子２２を用いたが、図７に示すように、本形態では、複数の光源ユニット２１は各々、いずれの色においても同一の色に対応する複数の発光素子２２を有している。このため、複数の光源ユニット２１は各々、同一の色に対応する複数の発光素子２２の各々から出射された色光を別々に受光して同一方向に反射するプリズムミラー２８（第２プリズムミラー）を有している。

本形態において、複数の光源ユニット２１は各々、同一の色に対応する２つの発光素子２２を有しているため、プリズムミラー２８は、複数のミラー面（第２ミラー面）として、２つのミラー面２８ａ、２８ｂを有している。

かかる構成によれば、複数の光源ユニット２１ａ、２１ｂの各々において、複数の発光素子２２（Ｒ）、２２（Ｇ）、２２（Ｂ）から出射される色光をダイクロイックミラー２４（Ｒ）、２４（Ｂ）によって合成して出射し、複数の光源ユニット２１ａ、２１ｂの各々から出射された光は、プリズムミラー２９（第１プリズムミラー２９）のミラー面２９ａ、２９ｂ（第１ミラー面）によって同一方向に反射される。このため、複数の光源ユニット２１ａ、２１ｂにおいて、同一の色光を出射する発光素子２２を同時に点灯させ、異なる色光を出射する発光素子２２を時間をずらして点灯させれば、光源装置２０からは、異なる色光を時間をずらして出射させることができる。従って、光源ユニット２１を増やした分、１つの色に対応する発光素子２２の数を増やすことができるので、十分な光強度を有する各色の光を出射することができる等、実施の形態１と同様な効果を奏する。

また、本形態によれば、複数の光源ユニット２１ａ、２１ｂの各々において、同一の色に対応する発光素子２２の数を増やしたため、十分な光強度を有する各色の光を出射することができる。また、同一の色に対応する発光素子２２を複数設けた場合でも、プリズム
ミラー２８（第２プリズムミラー２８）のミラー面２８ａ、２８ｂ（第２ミラー面）の周りに複数の発光素子２２を配置すればよいので、光源装置２０の構成が簡素で済むとともに、光源装置２０の小型化を図ることができる。

また、ミラー面２８ａ、２８ｂは、プリズムミラー２８に構成されているため、ミラー面２８ａ、２８ｂを高い精度で配置することができる。また、ミラー面２８ａ、２８ｂを１つの光学部材として取り扱うことができるので、光源装置２０の構成が簡素で済むとともに、光源装置２０の小型化を図ることができる。

［実施の形態１の変形例４］
上記実施の形態１の変形例３では、複数の光源ユニット２１は各々、同一の色に対応する２つの発光素子２２を有している構成であったが、同一の色に対応する３つ以上の発光素子２２を設けてもよく、この場合、第２ミラー面を３つ以上備えた角錐形状のプリズムミラー２８を用いればよい。また、上記実施の形態１の変形例３では、２つの光源ユニット２１を有している構成であったが、同一の色に対応する３つ以上の光源ユニット２１を設けてもよく、この場合、第１ミラー面を３つ以上備えた角錐形状のプリズムミラー２９を用いればよい。

［実施の形態１の他の変形例］
上記実施の形態１の変形例１、２では、複数の光源ユニット２１として、３つまた４つの光源ユニット２１を有する構成であったが、５つ以上の光源ユニット２１を有する構成であってもよい。

［実施の形態２］
（全体構成）
図８は、本発明の実施の形態２に係る投射型の表示装置１および光源装置２０の概略構成図である。図８に示す投射型の表示装置１も、実施の形態１と同様、光変調素子５として、基板上５０に形成されたデジタルマイクロミラーデバイスを用いたプロジェクターである。表示装置１は、太い一点鎖線で示す装置光軸Ｌに沿って、照明装置１０と、照明装置１０から出射された光が供給される光変調素子５と、光変調素子５から出射された光を投射する投射光学系８とを有している。表示装置１において、照明装置１０から光変調素子５までの光路には、照明装置１０から出射された光源光を光変調素子５に向けて反射する全反射ミラー６が配置されている。照明装置１０は、光源装置２０、フライアイレンズ等のインテグレーターレンズ１１、１２、およびコンデンサーレンズ１３を有しており、インテグレーターレンズ１１、１２は、光源装置２０から出射された光の照度分布を均一化する。

光源装置２０は、各色に対応する複数の光源ユニット１２１と、複数の光源ユニット１２１の各々から出射された色光の光路を合成するダイクロイックミラー２４とを備えている。本形態において、光源ユニット１２１として、各色に対応する３つの光源ユニット（光源ユニット１２１（Ｒ）、１２１（Ｇ）、１２１（Ｂ））が用いられている。

３つの光源ユニット１２１（Ｒ）、１２１（Ｇ）、１２１（Ｂ））は、出射する光の色が相違する以外は同一の構成を有している。本形態において、３つの光源ユニット１２１は各々、同一の色光を出射する２つの発光素子２２と、２つの発光素子２２から出射された色光を合成して同一方向に反射するミラー面２８ａ、２８ｂを備えた三角柱形状のプリズムミラー２８と、プリズムミラー２８から出射された光を平行光化する複数のコリメートレンズ２３とを有している。２つのミラー面２８ａ、２８ｂは９０°の角度を成している。プリズムミラー２８は、プリズム状の部材にアルミニウム膜等の反射膜を形成した構成や、プリズム形状の枠状部材に全反射ミラーを貼付した構成等を有しており、反射膜や
全反射ミラーによってミラー面が構成されている。

本形態において、光源ユニット１２１（Ｒ）、１２１（Ｇ）、１２１（Ｂ）のうち、光源ユニット１２１（Ｒ）は、複数の発光素子２２として、２つの赤色光用の発光素子２２（Ｒ）を備えた赤色光用光源ユニットである。光源ユニット１２１（Ｇ）は、複数の発光素子２２として、２つの緑色光用の発光素子２２（Ｇ）を備えた緑色光用光源ユニットである。光源ユニット１２１（Ｂ）は、複数の発光素子２２として、２つの青色光用の発光素子２２（Ｂ）を備えた青色光用光源ユニットである。

このように構成した光源装置２０において、光源ユニット１２１（Ｒ）は、出射光軸をインテグレーターレンズ１１に向けており、光源ユニット１２１（Ｒ）からインテグレーターレンズ１１に向かう光路Ｌ１１には、ダイクロイックミラー２４（Ｒ）、リレーレンズ２５、およびダイクロイックミラー２４（ＲＧ）が順に配置されている。ダイクロイックミラー２４（Ｒ）およびダイクロイックミラー２４（ＲＧ）は光路Ｌ１１に対して４５°の角度で配置されている。ダイクロイックミラー２４（Ｒ）は、赤色光（Ｒ）を透過し、緑色光（Ｇ）および青色光（Ｂ）を反射する。ダイクロイックミラー２４（ＲＧ）は、赤色光（Ｒ）および緑色光（Ｇ）を透過し、青色光（Ｂ）を反射する。光源ユニット１２１（Ｇ）は、ダイクロイックミラー２４（Ｒ）に対して４５°の角度を成す方向に出射光軸を向けており、光源ユニット１２１（Ｂ）は、ダイクロイックミラー２４（ＲＧ）に対して４５°の角度を成す方向に出射光軸を向けている。

（動作）
本形態の表示装置１においては、実施の形態１と同様、照明装置１０および光源装置２０においては、図４に示すように、３つの光源ユニット１２１（Ｒ）、１２１（Ｇ）、１２１（Ｂ）において、同一の色光を出射する発光素子２２が同時に点灯し、異なる色光を出射する発光素子２２は時間をずらして点灯する。かかる動作は、表示装置１の制御部（図示せず）による制御の下、光源装置２０の駆動回路（図示せず）によって実行される。

その結果、光源ユニット１２１（Ｒ）において、赤色光用発光素子２２（Ｒ）が点灯し、青色光用発光素子２２（Ｂ）および緑色光用発光素子２２（Ｇ）が消灯する。その結果、光源装置２０および照明装置１０から赤色光（Ｒ）が出射され、赤色光（Ｒ）が光変調素子５に照射される。かかる期間では、表示すべき画像の赤色成分に対応する画像データが光変調素子５に供給される。それ故、光変調素子５で変調された赤色光（Ｒ）が投射光学系８からスクリーン等からなる被投射部材に投射される。

次に、緑色光用発光素子２２（Ｇ）が点灯し、赤色光用発光素子２２（Ｒ）および青色光用発光素子２２（Ｂ）が消灯する。その結果、光源装置２０および照明装置１０から緑色光（Ｇ）が出射され、緑色光（Ｇ）が光変調素子５に照射される。かかる期間では、表示すべき画像の緑色成分に対応する画像データが光変調素子５に供給される。それ故、光変調素子５で変調された緑色光（Ｇ）が投射光学系８からスクリーン等からなる被投射部材に投射される。

次に、青色光用発光素子２２（Ｂ）が点灯し、赤色用発光素子２２（Ｒ）および緑色光用発光素子２２（Ｇ）およびが消灯する。その結果、光源装置２０および照明装置１０から青色光（Ｂ）が出射され、青色光（Ｂ）が光変調素子５に照射される。かかる期間では、表示すべき画像の青色成分に対応する画像データが光変調素子５に供給される。それ故、光変調素子５で変調された青色光（Ｂ）が投射光学系８からスクリーン等からなる被投射部材に投射される。

（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の表示装置１、照明装置１０および光源装置２０において、複数の光源ユニット１２１の各々では、複数の発光素子２２から出射される色光を複数のミラー面２８ａ、２８ｂによって同一方向に反射し、複数の光源ユニット１２１の各々から出射された各色の光をダイクロイックミラー２４によって合成して出射する。このため、複数の光源ユニット１２１に設けられた複数の発光素子２２において、同一の色に対応する複数の発光素子２２を同時に点灯させ、異なる色に対応する複数の発光素子２２を時間をずらして点灯させれば、光源装置２０から、異なる色光を時間をずらして出射することができる。従って、同一の色に対応する発光素子２２の数を増やすことができるので、十分な光強度を有する各色の光を出射することができる。

また、同一の色に対応する発光素子２２を複数設けた場合でも、プリズムミラー２８の周りに複数の発光素子２２を配置すればよいので、光源装置２０の構成が簡素で済むとともに、光源装置２０の小型化を図ることができる。また、同一の色に対応する発光素子２２の数が相違する光源装置２０であっても、光源ユニット１２１やダイクロイックミラー２４のレイアウト等を変更する必要がなく、発光素子２２の数やプリズムミラー２８の仕様を変更すればよい。

また、複数のミラー面２８ａ、２８ｂは、プリズムミラー２８に構成されているため、複数のミラー面２８ａ、２８ｂを高い精度で配置することができる。また、複数のミラー面２８ａ、２８ｂを１つの光学部材として取り扱うことができるので、光源装置２０の構成が簡素で済むとともに、光源装置２０の小型化を図ることができる。

［実施の形態２の変形例］
上記実施の形態２では、光源ユニット２１の各々に２つの発光素子２２が設けられた構成であったが、光源ユニット２１の各々に３つ以上の発光素子２２を設けてもよく、この場合、ミラー面を３つ以上備えた角錐形状のプリズムミラー２８を用いればよい。

［他の実施の形態］
上記実施の形態では、個別のダイクロイックミラー２４を２つ用いたが、２つのダイクロイックミラー２４が直交する方向に一体に配置されたクロスダイクロイックミラーを用いてもよい。

上記実施の形態では、複数のミラー面が１つのプリズムミラー２８、２９に構成されていたが、複数のミラー面が、各々別体のミラー部材に形成されている構成を採用してもよい。また、上記実施の形態１では、光源ユニット２１の数と、プリズムミラー２９のミラー面の数が等しかったが、プリズムミラー２９のミラー面の数が光源ユニット２１の数より多くてもよい。かかる構成によれば、光源ユニット２１の数を増やして光量を高める際、プリズムミラー２９を交換する必要がない。また、実施の形態２では、発光素子２２の数と、プリズムミラー２９のミラー面の数が等しかったが、プリズムミラー２９のミラー面の数が発光素子２２の数より多くてもよい。かかる構成によれば、発光素子２２の数を増やして光量を高める際、プリズムミラー２９を交換する必要がない。

上記実施の形態では、光変調素子５としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いたが、光変調素子５として反射型液晶パネルや透過型液晶パネルを用いてもよい。

１ 表示装置
５ 光変調素子（デジタルマイクロミラーデバイス）
６ 全反射ミラー
８ 投射光学系
１０ 照明装置
２０ 光源装置
２１、２１ａ〜２１ｄ、１２１、１２１（Ｒ）、１２１（Ｇ）、１２１（Ｂ） 光源ユニット
２２、２２（Ｒ）、２２（Ｇ）、２２（Ｂ） 発光素子
２３ コリメートレンズ
２４、２４（Ｒ）、２４（Ｂ）、２４（ＲＧ） ダイクロイックミラー
２８ プリズムミラー（第２プリズムミラー）
２８ａ〜２８ｂ ミラー面（第２ミラー面）
２９ プリズムミラー（第１プリズムミラー）
２９ａ〜２９ｂ ミラー面（第１ミラー面）
Ｌ 装置光軸
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 光路

Claims (23)

1. 光源装置と、
   該光源装置から出射された光を変調する光変調素子と、
   該光変調素子によって変調された光を投射する投射光学系と、
   を有し、
   前記光源装置は、各色に対応する複数の発光素子、および当該複数の発光素子から出射される色光の光路を合成するダイクロイックミラーを備えた複数の光源ユニットと、該複数の光源ユニットの各々から出射された光源光を別々に受光して同一方向に反射する複数の第１ミラー面と、を備え、
   前記複数の光源ユニットにおいて、前記複数の発光素子は、同一の色に対応する複数の発光素子が同時に点灯し、異なる色に対応する複数の発光素子は時間をずらして点灯することを特徴とする表示装置。
2. 前記光源ユニットは、前記複数の発光素子として、赤色光を出射する赤色光用発光素子と、緑色光を出射する緑色光用発光素子と、青色光を出射する青色光用発光素子と、を含むことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記複数の第１ミラー面は、第１プリズムミラーに構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の表示装置。
4. 前記複数の光源ユニットとして２つの光源ユニットを有し、
   前記第１プリズムミラーは、前記第１ミラー面を２つ備えた三角柱状であることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記複数の光源ユニットとして３つ以上の光源ユニットを有し、
   前記第１プリズムミラーは、前記第１ミラー面を３つ以上備えた角錐形状または角錐台形状を有していることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
6. 前記複数の光源ユニットは各々、前記複数の発光素子として、いずれの色においても同一の色に対応する複数の発光素子を有しているとともに、該同一の色に対応する複数の発光素子の各々から出射された色光を別々に受光して同一方向に反射する複数の第２ミラー面を有していることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の表示装置。
7. 前記複数の第２ミラー面は、第２プリズムミラーに構成されていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 前記複数の光源ユニットは各々、いずれの色においても同一の色に対応する前記複数の発光素子として２つの発光素子を有し、
   前記第２プリズムミラーは、前記第２ミラー面を２つ備えた三角柱状であることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 前記複数の光源ユニットは各々、いずれの色においても同一の色に対応する前記複数の発光素子として３つ以上の発光素子を有し、
   前記第２プリズムミラーは、前記第２ミラー面を３つ以上備えた角錐形状または角錐台形状を有していることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
10. 光源装置と、
    該光源装置から出射された光を変調する光変調素子と、
    該光変調素子によって変調された光を投射する投射光学系と、
    を有し、
    前記光源装置は、各色に対応する複数の光源ユニットと、該複数の光源ユニットの各々から出射された色光の光路を合成するダイクロイックミラーと、を備え、
    前記複数の光源ユニットは各々、同一の色に対応する複数の発光素子と、該複数の発光素子の各々から出射された色光を別々に受光して同一方向に反射する複数の第１ミラー面と、を備え、
    前記複数の光源ユニットにおいて、前記複数の発光素子は、同一の色に対応する複数の発光素子が同時に点灯し、異なる色に対応する複数の発光素子は時間をずらして点灯することを特徴とする表示装置。
11. 前記複数の光源ユニットとして、赤色光を出射する赤色光用光源ユニットと、緑色光を出射する緑色光用光源ユニットと、青色光を出射する青色光用光源ユニットと、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の表示装置。
12. 前記複数のミラー面は、プリズムミラーに構成されていることを特徴とする請求項１０または１１に記載の表示装置。
13. 前記複数の光源ユニットは各々、前記複数の発光素子として２つの発光素子を有し、
    前記プリズムミラーは、前記ミラー面を２つ備えた三角柱状であることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記複数の光源ユニットは各々、前記複数の発光素子として３つ以上の発光素子を有し、
    前記プリズムミラーは、前記ミラー面を３つ以上備えた角錐形状または角錐台形状を有していることを特徴とする請求項１２に記載の表示装置。
15. 前記光変調素子は、デジタルマイクロミラーデバイスであることを特徴とする請求項１乃至１４の何れか一項に記載の表示装置。
16. 各色に対応する複数の発光素子、および当該複数の発光素子から出射される色光の光路を合成するダイクロイックミラーを備えた複数の光源ユニットと、
    該複数の光源ユニットの各々から出射された光源光を別々に受光して同一方向に反射する複数の第１ミラー面と、
    を備え、
    前記複数の光源ユニットにおいて、前記複数の発光素子は、同一の色に対応する複数の発光素子が同時に点灯し、異なる色に対応する複数の発光素子は時間をずらして点灯することを特徴とする光源装置。
17. 前記光源ユニットは、前記複数の発光素子として、赤色光を出射する赤色光用発光素子と、緑色光を出射する緑色光用発光素子と、青色光を出射する青色光用発光素子と、を含むことを特徴とする請求項１６に記載の光源装置。
18. 前記複数の第１ミラー面は、第１プリズムミラーに構成されていることを特徴とする請求項１６または１７に記載の光源装置。
19. 前記複数の光源ユニットは各々、前記複数の発光素子として、いずれの色においても同一の色に対応する複数の発光素子を有しているとともに、該同一の色に対応する複数の発光素子の各々から出射された色光を別々に受光して同一方向に反射する複数の第２ミラー面を有していることを特徴とする請求項１６乃至１８の何れか一項に記載の光源装置。
20. 前記複数の第２ミラー面は、第２プリズムミラーに構成されていることを特徴とする請求項１９に記載の光源装置。
21. 各色に対応する複数の光源ユニットと、該複数の光源ユニットの各々から出射された色光の光路を合成するダイクロイックミラーと、を備え、
    前記複数の光源ユニットは各々、同一の色に対応する複数の発光素子と、該複数の発光素子の各々から出射された色光を別々に受光して同一方向に反射する複数のミラー面と、を備え、
    前記複数の光源ユニットにおいて、前記複数の発光素子は、同一の色に対応する複数の発光素子が同時に点灯し、異なる色に対応する複数の発光素子は時間をずらして点灯することを特徴とする光源装置。
22. 前記複数の光源ユニットとして、赤色光を出射する赤色光用光源ユニットと、緑色光を出射する緑色光用光源ユニットと、青色光を出射する青色光用光源ユニットと、を含むことを特徴とする請求項２１に記載の光源装置。
23. 前記複数のミラー面は、プリズムミラーに構成されていることを特徴とする請求項２１または２２に記載の光源装置。

Images