JP4013844B2 - 導光体、照明装置および投射型表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、導光体、照明装置および投射型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
表示装置の分野では、大型化,高精細化に対するニーズが高く、このような大画面表示を容易に実現できる手段として、従来より液晶プロジェクタやDMD等の投射型表示装置が知られている。
このような投射型表示装置では、通常、光源とライトバルブとの間にロッド状の導光体が配されている照明装置が用いられている。この照明装置は、導光体の内面反射を利用して、光源から出射された光の照度をライトバルブ上で均一化するようになっている。
【0003】
この種の照明装置の例が、下記の特許文献1に開示されている。この文献に開示された照明装置は、光を出射する光源装置と、光源装置から出射された光の照度分布を均一にするロッド状の導光体と、導光体から出射された光が通過する第1のレンズ系と、所定の偏光方向を有する偏光を出射する偏光発生部と、偏光発生部から出射された偏光を所定の照明領域に入射させるための第2のレンズと、を備えている。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−268008号公報 (第4−5頁、第2図)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の照明装置においては、光源装置から出射された光の照度分布を均一にするために、ロッド状の導光体を用いている。この導光体において、より均一性の高い照度分布を得るには、導光体の長さをより長くする必要がある。しかしながら、導光体の長さを長くすると、照明装置が大きくなりすぎるという問題があった。
【0006】
また、照明装置の寸法を小さくするために、図5に示すように、導光体を折り曲げると、導光体の折り曲げ部で光が、図5の矢印Eで示すように、光源装置方向に反射したり、図5の矢印Fで示すように、光が導光体から大きな出射角で出射されるように反射されたりして、所定の照明領域に入射されなくなる。つまり、光の照度分布を均一化する際の損失が大きくなるという問題があった。
【0007】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、折り曲げても入射光を損失することなく、かつその照度分布を均一化することができる導光体、それを用いた照明装置および投射型表示装置を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の導光体は、光源と被照明領域との間に配置される導光体であって、第1の屈折率を有する第1の媒体からなる多角形プリズムと、光を前記多角形プリズムの第1の面に入射させる第1の導光体と、前記多角形プリズムの第2の面から出射された光が入射される第2の導光体と、を備え、前記多角形プリズムには、前記第1の面から入射した光を前記第2の面に向けて反射する反射手段が設けられ、前記第1の導光体と前記第1の面との間、および前記第2の導光体と前記第2の面との間に、前記第1の屈折率よりも屈折率が小さい第2の屈折率を有する第2の媒体が備えられ、前記第1の導光体および前記第2の導光体が、前記第2の屈折率よりも大きい第3の屈折率を有する第3の媒体からなる柱状体であり、前記第1の導光体の前記第1の面と対向した面、および前記第2の導光体の前記第2の面と対向した面の略中央部に凸部が形成され、前記第1の導光体の前記凸部および前記第1の面と、前記第2の導光体の前記凸部および前記第2の面とが当接して配置されていることを特徴とする。
【0009】
すなわち、本発明の導光体では、第1の導光体に入射した光が多角形プリズムの第1の面に入射する。多角形プリズムに入射した光の一部は、直接、第2の面に向かって伝搬するが、第2の面に入射する入射角が大きいことと、第1および第2の屈折率の違いとにより第2の面において反射手段に向かって全反射される。残りの光は第1の面から反射手段に向かって伝搬する。
また、反射手段に反射された光の一部は、第1の面に向かって伝搬するが、屈折率の大きな第1の媒体から屈折率の小さな第2の媒体に向かって伝搬しており、かつ第1の媒体と第2の媒体の屈折率から決まる臨界角より大きな入射角で入射するため、第1の面において第2の面に向かって全反射される。残りの光は反射手段から第2の面に向かって反射される。第2の面から出射された光は第2の導光体に入射される。光源から出射された光は、第1の導光体、多角形プリズムおよび第2の導光体を伝搬する際に、その照度分布を均一化され第2の導光体から出射される。
【0010】
つまり、導光体を折り曲げることによりその長さを長くし、照度分布をより均一化した光を得ることができるとともに、導光体の配置の自由度が向上し、より狭い空間に導光体を配置することができる。
また、単に導光体を折り曲げたものと比較すると、光の出射方向が大きくなりすぎて照明に利用できなくなる光や、折り曲げ部で光の入射方向に反射されて利用できなくなる光をなくすことができる。そのため、導光体に入射された光の損失をなくすことができる。
【0011】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記多角形プリズムが三角プリズムであることが望ましい。
この構成によれば、三角プリズムは、最低限必要な光が入射する第1の面と、反射手段が設けられた面と、光が出射する第2の面とからのみ構成されている。そのため、無駄な空間を必要とせず導光体を小型化するのに好適である。
また、使用されない面を持たないため、その面から光が漏れることがなく、入射した光の利用効率が低下することがない。
【0012】
上記の構成を実現するために、より具体的には、第1の導光体および第2の導光体が、光反射面を内側に向けた反射体を筒状に形成するとともに、その内部を第2の媒体で満たしたものからなり、反射体が設けられていない面を入射面および出射面としてもよい。
この構成によれば、第1の導光体および第2の導光体に入射した光は、反射体に反射されてその照度分布が均一化される。反射体によって入射した全ての光が反射されるので、光が反射時に漏れることがない。そのため、第1の導光体および第2の導光体内で入射した光が損失することを防ぐことができる。
【0013】
上記の構成を実現するために、より具体的には、第1の導光体および第2の導光体が、第3の屈折率を有する第3の媒体からなる柱状体であり、第3の屈折率が、第1および第2の導光体の周囲の媒質の屈折率よりも大きく、第1の導光体と第1の面との間、および第2の導光体と第2の面との間に、第2の媒体が配置されていてもよい。
この構成によれば、上記第1および第2の導光体の長手軸線方向に対して大きな角度を持ち照明に利用できない光は、前記長手軸線方向と平行な境界面に小さな入射角で入射するため、全反射されないで透過する。それ以外の光は、屈折率の大きな第3の媒体から屈折率の小さな周囲の媒体に向かって伝搬しており、かつ第3の媒体と周囲の媒体の屈折率とから決まる臨界角よりも大きな入射角度で入射するため全反射される。
そのため、第2の導光体から出射された光のうち照明に利用できない光の割合が少なくなる。つまり、第2の導光体から出射された光の利用効率を向上させることができる。
【0014】
上記の構成を実現するために、より具体的には、第1の導光体と第1の面との間、および第2の導光体と第2の面との間の間隔が、これら第1および第2の導光体内を伝搬する光の波長と第2の屈折率との積よりも広くしてもよい。
この構成によれば、第1の導光体と第1の面との間、および第2の導光体と第2の面との間の間隔が、光の波長と第2の屈折率との積よりも広く形成されている。そのため、上記間隔の長さがエバネッセント波の浸透深さよりも長く形成され、全反射する条件で入射した光が透過することを防ぐことができる。つまり、入射された光の利用効率を向上させることができる。
また、上記間隔から導光体の外部に漏れる光、および第1の出射面から上記間隔を通過して第2の入射面に大きな入射角で入射する上記被照明領域の照明に利用できない光の割合を減らすために、上記間隔を0.1mmよりも狭くすることが望ましい。
【0015】
上記の構成を実現するために、より具体的には、第1の導光体の第1の面と対向した面、および第2の導光体の第2の面と対向した面の略中央部に凸部が形成され、第1の導光体の凸部および第1の面と、第2の導光体の凸部および第2の面とが当接して配置されていてもよい。
この構成によれば、第1の導光体の凸部および第1の面と、第2の導光体の凸部および第2の面とが当接しているので、上記凸部の周囲の第1の導光体および第1の面の間、第2の導光体および第2の面の間には、間隔が形成される。光が第1の面および第2の面で全反射するのはその周縁部であるので、間隔が必要とされるのは周縁部であり、略中央部に間隔が形成されていなくても全反射されないという問題は発生しない。つまり、入射された光の利用効率が低下するのを防ぐことができる。
また、凸部の高さを調節ことにより上記間隔を調節することができるため、上記間隔の調節が容易になり、導光体の製造が容易になる。
【0016】
上記の構成を実現するために、第1の面と、第2の面と、第1の導光体および第2の導光体の入射面と、その出射面との少なくとも1つの面には、光の反射率を抑える反射防止手段が設けられていることが望ましい。より望ましくは、反射防止手段として反射防止膜を用いることが望ましい。
この構成によれば、第1の面と、第2の面と、第1の導光体および第2の導光体の入射面と、その出射面との少なくとも1つの面における光の反射が低減されるため、入射した光の利用効率を向上させることができる。なお、反射防止手段を設けても、全反射の臨界角より大きな角度で入射する光は上記光の透過面で全反射をおこすので、入射した光の利用効率を損なうことがない。
また、反射防止膜を反射防止手段として用いることにより、反射防止手段の配置スペースを小さくすることができ、より狭い空間に導光体を配置することができる。
【0017】
本発明の照明装置は、光源と、該光源に対向する位置に上記本発明の導光体とを備えることができる。
照明装置の導光体に上記本発明の導光体を用いることにより、照明装置から出射される光の照度分布の均一性を向上させることと、照明装置の小型化を図ることを両立させることができる。
【0018】
本発明の投射型表示装置は、上記本発明の照明装置と、照明装置から出射された光を変調する光変調装置と、光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えることができる。
投射型表示装置の照明装置に、本発明の照明装置を用いることにより、投射される画像の照度分布の均一性を向上させることと、投射型表示装置の小型化を図ることを両立させることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
〔第1の実施の形態〕
以下、本発明の第1の実施の形態について図1および図2を参照して説明する。
図1は本発明の投射型表示装置10の構成を示す概略図である。
本実施の形態の投射型表示装置10は、図1に示すように、それぞれR、G、Bの各色光を出射可能な照明装置11r、11g、11bと、照明装置11r、11g、11bからそれぞれ出射されたR、G、Bの色光に対応した液晶ライトバルブ(光変調手段)31、32、33と、液晶ライトバルブ31、32、33に変調された各色光を合成するクロスダイクロイックプリズム35と、合成された光束をスクリーンSに投射する投射レンズ(投射手段)41とから概略構成されている。
【0020】
照明装置11r、11g、11bは基本的に全て同一構成であるので、ここでは照明装置11rを一例として説明する。
図2は、ロッドインテグレータ50の構成を示す概略図である。
照明装置11rは、図1に示すように、Rの色光を出射可能なLED(光源)12rと、LED12rから出射された色光の照度分布を均一にするロッドインテグレータ(導光体)50とを備えている。
ロッドインテグレータ50は、図2に示すように、LED12rから出射された色光が入射する入射側ロッドレンズ(第1の導光体)51と、入射側ロッドレンズ51から出射された色光を折り曲げる三角プリズム(多角形プリズム)52と、折り曲げられた色光を液晶ライトバルブ31に向けて出射する出射側ロッドレンズ(第2の導光体)53とを備えている。
【0021】
入射側ロッドレンズ51は、反射板(反射体)54を反射面を内側に向けて4枚筒状に組み合わせて形成され、その内部には空気(第2の媒質)(屈折率は略1.0)が満たされている。出射側ロッドレンズ53も同様に反射板54を組み合わせて形成され、内部は空気で満たされている。
三角プリズム52はガラス(第1の媒体)(屈折率はガラスの種類により異なり略1.45〜略1.92の間の値を取る)から形成されている。三角プリズム52には、入射側ロッドレンズ51に対向する入射面(第1の面)55、出射側ロッドレンズ53に対向する出射面(第2の面)56、プリズム入射面55およびプリズム出射面56に隣接し反射膜(反射手段)57aが設けられた反射面57が設けられている。プリズム入射面55およびプリズム出射面56には、その面に入射する光の反射率を抑える反射防止膜58が設けられている。この反射防止膜58は、プリズム入射面55およびプリズム出射面56における全反射の臨界角(ガラスと空気の屈折率から決まる)未満の角度で入射する光の反射を抑え、臨界角より大きな角度で入射する光の全反射を妨げないものである。
なお、三角プリズム52を形成する材質は、その屈折率が各ロッドレンズ51、53の内部を満たす物質の屈折率よりも大きいものであれば良く、例えば透明な樹脂を用いても良い。また、逆に入射側ロッドレンズ51と出射側ロッドレンズ53との内部を満たす物質は、その屈折率が三角プリズム52を形成する材質の屈折率よりも小さければ良く、例えばシリコンジェルを用いても良い。また、三角プリズム52は、反射防止膜58がプリズム入射面55およびプリズム出射面56に設けられているものに限られることなく、プリズム入射面55およびプリズム出射面56のどちらか一方に設けられているものでもよい。
【0022】
液晶ライトバルブ31、32、33は液晶パネルと、入射側偏光板(図示せず)と、出射側偏光板(図示せず)とから構成され、液晶パネルには、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、TFTと略記する)を用いたTN(Twisted Nematic)モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。
クロスダイクロイックプリズム35は4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。
【0023】
次に、上記の構成からなる投射型表示装置10における作用について説明する。
照明装置11r、11g、11bの作用は基本的に全て同一であるので、ここでは照明装置11rを一例として説明する。
照明装置11rにおいては、LED12rから出射された色光Rが、図1に示すように、入射側ロッドレンズ51に入射する。入射側ロッドレンズ51内に入射した色光は、反射板54により反射されながら伝搬し、その照度分布が均一化されて出射される。
入射側ロッドレンズ51から出射された色光は、その大半がプリズム入射面55における臨界角未満の入射角でプリズム入射面55に入射し、反射防止膜58を透過してプリズム入射面55から三角プリズム52内に伝搬する。三角プリズム52内に伝搬した色光は、反射面57の反射膜57aによりプリズム出射面56に向けて反射され、プリズム出射面56における臨界角未満の入射角でプリズム出射面56に入射する。プリズム出射面56に入射した色光は、反射防止膜58を透過してプリズム出射面56から出射側ロッドレンズ53に向けて出射される。
プリズム出射面56から出射された色光は、出射側ロッドレンズ53に入射されて反射板54により反射されながら伝搬し、その照度分布が均一化されて液晶ライトバルブ31に向けて出射される。
【0024】
また、入射側ロッドレンズ51に入射した色光であって、図2の矢印Aで示された経路を伝搬する色光は、反射面57により反射されプリズム入射面55に三角プリズム52の内部側から入射する。プリズム入射面55に入射する色光は、屈折率の大きいガラス側から屈折率の小さい空気側に向かって入射し、かつプリズム入射面55に臨界角より大きい入射角で入射するため全反射され、プリズム出射面56に向かって伝搬して出射される。プリズム出射面56から出射された色光は、出射側ロッドレンズ53に入射し、その照度分布が均一化されて液晶ライトバルブ31に向けて出射される。
【0025】
さらに、図2の矢印Bで示された経路を伝搬する色光は、プリズム入射面55から三角プリズム52内に入射し、直接プリズム出射面56に入射する。プリズム出射面56に入射する色光は、屈折率の大きいガラス側から屈折率の小さい空気側に向かって入射し、かつプリズム出射面56に臨界角より大きい入射角で入射するため全反射され、反射面57に向かって伝搬する。反射面57に入射した色光は、プリズム出射面56に向かって反射されプリズム出射面56から出射される。プリズム出射面56から出射された色光は、出射側ロッドレンズ53に入射し、その照度分布が均一化されて液晶ライトバルブ31に向けて出射される。
【0026】
上述したように、照明装置11r、11g、11bからそれぞれ出射された色光R、G、Bは、図1に示すように、各色光に対応する液晶ライトバルブ31、32、33に入射される。入射された各色光は液晶ライトバルブ31、32、33により変調されてクロスダイクロイックプリズム35に出射される。変調された各色光は、クロスダイクロイックプリズム35において合成されて投射レンズ41に出射される。投射レンズ41は、合成された各色光をスクリーンSに向かって拡大投射する。
【0027】
上記の構成によれば、ロッドインテグレータ50を折り曲げることによりその長さを長くし、照度分布をより均一化した光を得ることができるとともに、ロッドインテグレータ50の配置の自由度が向上しより狭い空間にロッドインテグレータ50を配置することができる。
また、単にロッドインテグレータ50を折り曲げたものと比較すると、光の出射方向が大きくなりすぎて液晶ライトバルブ31、32、33の照明に利用できなくなる光や、折り曲げ部で光の入射方向に反射されて利用できなくなる光をなくすことができる。そのため、ロッドインテグレータ50に入射された光の損失をなくすことができる。
【0028】
三角プリズム52は、最低限必要な色光が入射するプリズム入射面55と、反射膜57aが設けられた反射面57と、色光が出射するプリズム出射面56とからのみ構成されている。そのため、不要な空間を必要とせずロッドインテグレータ50を小型化するのに好適である。
また、使用されない面を持たないため、その面から光が漏れることがなく、ロッドインテグレータ50に入射した光の利用効率が低下することがない。
【0029】
反射防止膜58を設けたことにより、プリズム入射面55およびプリズム出射面56における臨界角未満の角度で入射する光の反射が低減されるため、ロッドインテグレータ50に入射した光の利用効率を向上させることができる。なお、反射防止膜58を設けても、臨界角より大きな角度で入射する光の全反射を妨げないので、ロッドインテグレータ50に入射した光の利用効率を損なうことがない。
【0030】
入射側ロッドレンズ51および出射側ロッドレンズ53に入射した光は、反射板54に反射されてその照度分布が均一化される。反射板54によって入射した全ての光が反射されるので、光が反射時に漏れることがない。そのため、入射側ロッドレンズ51および出射側ロッドレンズ53内で入射した光が損失することを防ぐことができる。
【0031】
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施形態について図3および図4を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第1の実施の形態と同様であるが、第1の実施の形態とは、ロッドインテグレータの構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図3および図4を用いてロッドインテグレータ周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
【0032】
図3は本発明のロッドインテグレータ60の構成を示す概略図である。
ロッドインテグレータ(導光体)60は、図3に示すように、LED12rから出射された色光が入射する入射側ロッドレンズ(第1の導光体)61と、入射側ロッドレンズ61から出射された色光を折り曲げる三角プリズム52と、折り曲げられた色光を液晶ライトバルブ31に向けて出射する出射側ロッドレンズ(第2の導光体)63とを備えている。
【0033】
入射側ロッドレンズ61および出射側ロッドレンズ63は、ガラス(第3の媒体)(屈折率はガラスの種類により異なり略1.45〜略1.92の間の値を取る)を用いて四角柱形状に形成されている。入射側ロッドレンズ61のLED12r、12g、12bとに対向した面を、色光が入射する第1の入射面66とするとともに、プリズム入射面55と対向した面を、色光が出射する第1の出射面67としている。出射側ロッドレンズ63のプリズム出射面56と対向した面を、色光が入射する第2の入射面68とするとともに、液晶ライトバルブ31、32、33に対向した面を、色光が出射する第2の出射面69としている。そして、これら第1の入射面66と、第1の出射面67と、第2の入射面68と、第2の出射面69とには、反射防止膜58が設けられている。
なお、入射側ロッドレンズ61および出射側ロッドレンズ63は、反射防止膜58が上述した第1の入射面66と、第1の出射面67と、第2の入射面68と、第2の出射面69との全ての面に設けられているものに限られることなく、これらの面のうち、少なくとも1つの面に設けられていてもよい。
【0034】
また、第1の出射面67およびプリズム入射面55との間と、第2の入射面68およびプリズム出射面56との間とには間隔Lが設けられ、そこには空気が満たされている。間隔Lの寸法は、下限がそこを伝搬する色光の波長と空気の屈折率との積、上限が略0.1mmの間に収まるように形成されている。
なお、入射側ロッドレンズ61および出射側ロッドレンズ53を形成する材質は、その周囲に存在する物質(ここでは空気)の屈折率よりも高い屈折率を有する材質であれば良く、例えば透明な樹脂でもよい。
また、間隔Lに満たされる物質としては、三角プリズム52を形成する材質の屈折率よりも低い屈折率を有する物質であれば良く、例えばシリコンジェルでもよい。
【0035】
図4はロッドインテグレータの変形例の構成を示す概略図である。
なお、図4に示すように、第1の出射面67、および第2の入射面68の略中央部には凸部65が形成され、第1の出射面67の凸部65およびプリズム入射面55と、第2の入射面68の凸部65およびプリズム出射面56とが当接して配置されていてもよい。
【0036】
次に、上記の構成からなるロッドインテグレータ60における作用について説明する。
第1の入射面66から反射防止膜58を透過して入射側ロッドレンズ61内に入射した色光は、入射側ロッドレンズ61の長手軸線方向と平行な境界面により全反射されながら伝搬し、その照度分布が均一化されて第1の出射面67から反射防止膜58を透過して出射される。
第1の出射面67から出射された色光は、プリズム入射面55における臨界角未満の入射角でプリズム入射面55に入射し、反射防止膜58を透過してプリズム入射面55から三角プリズム52内に伝搬する。三角プリズム内に伝搬した色光は、反射面57の反射膜57aによりプリズム出射面56に向けて反射され、プリズム出射面56における臨界角未満の角度でプリズム出射面56に入射する。プリズム出射面56に入射した色光は、反射防止膜58を透過してプリズム出射面56から第2の入射面68に向けて出射される。
プリズム出射面56から出射された色光は、第2の入射面68に入射されて反射防止膜58を透過して、出射側ロッドレンズ63内に伝搬する。出射側ロッドレンズ63内に伝搬した光は、出射側ロッドレンズ63の長手軸線方向と平行な境界面により全反射されながら伝搬し、その照度分布が均一化されて第2の出射面69から反射防止膜58を透過して出射される。
【0037】
また、入射側ロッドレンズ61に入射した色光であって、図3の矢印Cで示された経路を伝搬する色光は、反射面57により反射されプリズム入射面55に三角プリズム52の内部側から入射する。プリズム入射面55に入射する色光は、屈折率の大きいガラス側から屈折率の小さい空気側に向かって入射し、かつプリズム入射面55に臨界角より大きい入射角で入射するため全反射され、プリズム出射面56に向かって伝搬して出射される。プリズム出射面56から出射された色光は、出射側ロッドレンズ63に入射し、その照度分布が均一化されて出射される。
【0038】
さらに、図3の矢印Dで示された経路を伝搬する色光は、プリズム入射面55から三角プリズム52内に入射し、直接プリズム出射面56に入射する。プリズム出射面56に入射する色光は、屈折率の大きいガラス側から屈折率の小さい空気側に向かって入射し、かつプリズム出射面56に臨界角より大きい入射角で入射するため全反射され、反射面57に向かって伝搬する。反射面57に入射した色光は、プリズム出射面56に向かって反射されプリズム出射面56から出射される。プリズム出射面56から出射された色光は、出射側ロッドレンズ63に入射し、その照度分布が均一化されて出射される。
【0039】
上記の構成によれば、入射側ロッドレンズ61および出射側ロッドレンズ63の長手軸線方向に対して大きな角度を持ち液晶ライトバルブ31、32、33の照明に利用できない光は、前記長手軸線方向と平行な境界面に小さな入射角で入射するため、上記境界面を透過して外部に漏れる。それ以外の光は、上記境界面に大きな入射角で入射することと、ガラスと空気との屈折率との違いとにより全反射される。
そのため、出射側ロッドレンズ63から出射された光のうち液晶ライトバルブ31、32、33の照明に利用できない光の割合が少なくなる。つまり、出射側ロッドレンズ63から出射された光の利用効率を向上させることができる。
【0040】
反射防止膜58を設けたことにより、第1の入射面66と第1の出射面67と第2の入射面68と第2の出射面69とにおける臨界角未満の角度で入射する光の反射を低減されるため、ロッドインテグレータ60に入射した光の利用効率を向上させることができる。なお、反射防止膜58を設けても、臨界角より大きな角度で入射する光の全反射を妨げないので、ロッドインテグレータ60に入射した光の利用効率を損なうことがない。
【0041】
第1の出射面67とプリズム入射面55との間、および第2の入射面68とプリズム出射面56との間の間隔Lが、そこを透過する色光の波長と空気の屈折率との積よりも広く形成されている。そのため、上記間隔Lの長さがエバネッセント波の浸透深さよりも長く形成され、全反射する条件で入射した光が透過することを防ぐことができる。つまり、入射された光の利用効率の低下を防ぐことができる。
また、上記間隔Lを0.1mmよりも狭くしているため、上記間隔Lからロッドインテグレータ60の外部に漏れる光、第1の出射面67から上記間隔Lを通過して第2の入射面68に大きな入射角で入射する液晶ライトバルブ31、32、33の照明に利用できない光の割合を減らすことができる。つまり、入射された光の利用効率の低下を防ぐことができる。
【0042】
第1の出射面67の凸部65およびプリズム入射面55と、第2の入射面68の凸部65およびプリズム出射面56とが当接しているので、凸部65の周囲の第1の出射面67およびプリズム入射面55の間、第2の入射面68およびプリズム出射面56の間には、間隔Lが形成される。色光がプリズム入射面55およびプリズム出射面56で全反射するのはその周縁部であるので、間隔Lが必要とされるのは上記周縁部であり、略中央部に間隔が形成されていなくても全反射されないという問題は発生しない。つまり、入射された光の利用効率が低下するのを防ぐことができる。
また、凸部65の高さを調節ことにより間隔Lを調節することができるため、間隔Lの調節が容易になり、ロッドインテグレータ60の製造が容易になる。
【0043】
なお、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において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、照明装置の光源がLEDにより構成されているものに適応して説明したが、この光源がLEDにより構成されているものに限られることなく、ハロゲンランプなど、その他各種の光源に適応することができるものである。
また、上記の実施の形態においては、ロッドインテグレータを略90°曲げた形態に適応して説明したが、その曲げ角が略90°のものに限られることなく、その他さまざまな角度でロッドインテグレータを曲げたものに適応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態の投射型表示装置を示す概略図である。
【図2】 同、ロッドインテグレータの構成を示す概略図である。
【図3】 本発明の第2の実施の形態のロッドインテグレータの構成を示す概略図である。
【図4】 同、ロッドインテグレータの変形例を示す概略図である。
【図5】 従来のロッドインテグレータの構成を示す概略図である。
【符号の説明】
10・・・投射型表示装置、 11r、11g、11b・・・照明装置、 12r、12g、12b・・・LED(光源)、 31、32、33・・・液晶ライトバルブ(光変調手段)、 41・・・投射レンズ(投射手段)、 50、60・・・ロッドインテグレータ(導光体)、 51、61・・・入射側ロッドレンズ(第1の導光体)、 52・・・三角プリズム(多角形プリズム)、 53、63・・・出射側ロッドレンズ(第2の導光体)、 54・・・反射板(反射体)、 55・・・入射面(第1の面)、 56・・・出射面(第2の面)、 57a・・・反射膜(反射手段)、 65・・・凸部
Claims (7)
- 光源と被照明領域との間に配置される導光体であって、
第1の屈折率を有する第1の媒体からなる多角形プリズムと、光を前記多角形プリズムの第1の面に入射させる第1の導光体と、前記多角形プリズムの第2の面から出射された光が入射される第2の導光体と、を備え、
前記多角形プリズムには、前記第1の面から入射した光を前記第2の面に向けて反射する反射手段が設けられ、
前記第1の導光体と前記第1の面との間、および前記第2の導光体と前記第2の面との間に、前記第1の屈折率よりも小さい第2の屈折率を有する第2の媒体が備えられ、
前記第1の導光体および前記第2の導光体が、前記第2の屈折率よりも大きい第3の屈折率を有する第3の媒体からなる柱状体であり、
前記第1の導光体の前記第1の面と対向した面、および前記第2の導光体の前記第2の面と対向した面の略中央部に凸部が形成され、前記第1の導光体の前記凸部および前記第1の面と、前記第2の導光体の前記凸部および前記第2の面とが当接して配置されている
ことを特徴とする導光体。 - 前記多角形プリズムが、三角プリズムであることを特徴とする請求項1記載の導光体。
- 前記第1の導光体と前記第1の面との離間した部分の間隔、および前記第2の導光体と前記第2の面との離間した部分の間隔が、前記第1および第2の導光体内を伝搬する光の波長と前記第2の屈折率との積よりも広いことを特徴とする請求項1又は2記載の導光体。
- 前記第1の面と、前記第2の面と、前記第1の導光体および前記第2の導光体の入射面と、その出射面との少なくとも1つの面には、光の反射率を抑える反射防止手段が設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項記載の導光体。
- 前記反射防止手段が、反射防止膜であることを特徴とする請求項4記載の導光体。
- 光源と、該光源に対向する位置に請求項1から5のいずれかに記載の導光体とを備えたことを特徴とする照明装置。
- 請求項6記載の照明装置と、該照明装置から出射された光を変調する光変調装置と、該光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えたことを特徴とする投射型表示装置。
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