JP2012252102A - 投写型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源として固体光源が用いられる場合に、光源の輝度を良好に高めることができる投写型表示装置を提供する。
【解決手段】プロジェクタ１は、赤色の光束を発する赤色ＬＥＤ２０１を有する赤色光源ユニット２００と、青色の光束を発する青色ＬＥＤ３０１を有する青色光源ユニット３００と、緑色の光束を発する緑色ＬＥＤ４０１、４０２を有する緑色光源ユニット４００と、各光源ユニット２００、３００、４００からそれぞれ出射された光束を変調する液晶パネル５１０、５１１、５１２とを備える。ここで、緑色光源ユニット４００は、第１緑色ＬＥＤ４０１と、第２緑色ＬＥＤ４０２と、第１緑色ＬＥＤ４０１から発せられた光束と第２緑色ＬＥＤ４０２から発せられた光束を、これら２つの光束が重なるように統合し、統合された光束を出射する、ハーフミラー４０７および反射ミラー４０８からなる光統合部とを含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源からの光を変調して被投写面に投写する投写型表示装置に関する。

従来、投写型表示装置（以下、「プロジェクタ」という）では、光源として、ランプ光源の他、ＬＥＤ光源、レーザ光源等の固体光源が用いられる。たとえば、プロジェクタには、赤色の光束、緑色の光束および青色の光束をそれぞれ発する３種類の固体光源が配される。各固体光源から発せられた各光束は、各光束に対応する映像信号に応じて光変調素子により変調される。変調された各光束は、１つの光束に合成された状態で被投写面に投写される。これにより、被投写面にカラー画像が映し出される。なお、以下、「光束」との表現が望ましい場合を除き、「光束」を、単に「光」という。

固体光源は、ランプ光源に比べて寿命が長い。よって、固体光源を用いることにより、光源の交換頻度を減らすことが可能となる。

しかしながら、現在のところ、実際にプロジェクタに用いられ得る固体光源は、ランプ光源に比べて輝度が低い。よって、投写される画像が暗くなり易い。

そこで、輝度を高めるため、同じ色に関して、固体光源を複数個配する構成が採られ得る。たとえば、複数個の固体光源が横方向に配列されることにより、１つの光源ユニットが構成される（特許文献１参照）。各固体光源からは、同じ方向に向けて光が発せられる。これにより、光源ユニットからは、各固体光源からの各光束が集まった大きな光束が出射される。

特開２００３−５７７４６号公報

しかしながら、上記構成とした場合、一部の固体光源が故障等により点灯しなくなると、光源ユニットから出射される光束の一部の領域が暗くなり、光束内に輝度むらが生じる虞がある。これにより、投写される画像の画質が劣化する虞がある。

本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、光源として固体光源が用いられる場合に、光源の輝度を良好に高めることができる投写型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る投写型表示装置は、固体光源を有し、光束の色がそれぞれ異なる複数の光源部と、前記複数の光源部からそれぞれ出射された光束を変調する光変調部と、を備える。ここで、前記複数の光源部のうち、少なくとも１つの光源部は、第１の固体光源と、前記第１の固体光源と同色の光束を発する第２の固体光源と、前記第１の固体光源から発せられた光束と前記第２の固体光源から発せられた光束を、これら２つの光束が重なるように統合し、統合された光束を出射する光統合部と、を含む。

本発明の第１の態様に係る投写型表示装置によれば、少なくとも高い輝度が求められる
色に対応する光源部の輝度を高めることができる。しかも、光統合部によって、第１の固体光源および第２の固体光源から発せられた２つ光束が重なるように統合されるため、一方の固体光源が故障等により点灯しなくなっても、光源部から出射される光束内に輝度むらが生じにくい。

本態様に係る投写型表示装置において、前記第１の固体光源は、第１の方向に光束を発するよう配置され得る。また、前記第２の固体光源は、前記第１の方向と交わる第２の方向に光束を発するよう配置され得る。この場合、前記光統合部は、前記第１の固体光源から発せられた光束の一部を前記第２の方向へ反射するとともに当該光束の残りを前記第１の方向へ透過させ、前記第２の固体光源から発せられた光束の一部を前記第１の方向へ反射するとともに当該光束の残りを前記第２の方向へ透過させるハーフミラーと、前記ハーフミラーから前記第１の方向に出射された前記第１の固体光源および前記第２の固体光源の光束を反射して、前記第２の方向に向かわせるミラーと、を含むような構成とされ得る。

このような構成とすれば、ハーフミラーにより反射された第１の固体光源の光束とハーフミラーを透過した第２の固体光源の光束が重なった状態で統合され第２の方向に出射される。また、ハーフミラーを透過した第１の固体光源の光束とハーフミラーにより反射された第２の固体光源の光束が重なった状態で統合され、さらにミラーで反射されて第２の方向に出射される。このようして、ハーフミラーとミラーとにより、光統合部を容易に実現することができる。

本態様に係る投写型表示装置において、前記光統合部は、プリズム部材を含むよう構成され得る。この場合、前記第１の固体光源および前記第２の固体光源は、前記プリズム部材を挟んで相対する位置に配される。さらに、前記プリズム部材には、前記第１の固体光源から発せられた光束を屈折させる第１の屈折面と、前記第２の固体光源から発せられた光束を屈折させて前記第１の屈折面で屈折された前記第１の固体光源の光束の進行方向と同じ方向に向かわせる第２の屈折面とが、前記第１の固体光源と前記第２の固体光源との並び方向に交互に複数個配列される。

このような構成とすれば、第１の固体光源から発せられた光束と第２の固体光源から発せられた光束が、プリズム部材における交互に配列された第１の屈折面および第２の屈折面で屈折されることにより、これら２つの光束が重なるように統合される。このようにして、プリズム部材により、光統合部を容易に実現することができる。

本態様に係る投写型表示装置において、前記光統合部は、反射部材を含むよう構成され得る。この場合、前記第１の固体光源および前記第２の固体光源は、前記反射部材を挟んで相対する位置に配される。さらに、前記反射部材には、前記第１の固体光源から発せたれた光束を反射させる第１の反射面と、前記第２の固体光源から発せられた光束を反射させ前記第１の反射面で反射された前記第１の固体光源の光束の進行方向と同じ方向に向かわせる第２の反射面とが、前記第１の固体光源と前記第２の固体光源との並び方向に交互に複数個配列される。

このような構成とすれば、第１の固体光源から発せられた光束と第２の固体光源から発せられた光束が、反射部材における交互に配列された第１の反射面および第２の反射面で反射されることにより、これら２つの光束が重なるように統合される。このようにして、反射部材により、光統合部を容易に実現することができる。

本態様に係る投写型表示装置は、前記光統合部により統合された光束内の光量分布を均一化する均一化部をさらに備えるような構成とされ得る。たとえば、均一化部は、フライ
アイインテグレータ、または、ロッドインテグレータにより構成され得る。

このような構成とすれば、第１の固体光源および第２の固体光源の一方が点灯しない場合であっても、光源部の光束内に輝度むらが生じにくいので、均一化部による光量分布の均一化効率が低下しにくい。

本発明の第２の態様に係る投写型表示装置は、赤色の光束を発する固体光源を有する赤色光源部と、青色の光束を発する固体光源を有する青色光源部と、緑色の光束を発する固体光源を有する緑色光源部と、前記各光源部からそれぞれ出射された光束を変調する光変調部と、を備える。ここで、前記緑色光源部は、第１の固体光源と、前記第１の固体光源と同色の光束を発する第２の固体光源と、前記第１の固体光源から発せられた光束と前記第２の固体光源から発せられた光束を、これら２つの光束が重なるように統合し、統合された光束を出射する光統合部と、を含む。

本発明の第２の態様に係る投写型表示装置によれば、赤色、青色、緑色のうち、高い輝度が求められる緑色に対応する緑色光源部の輝度を高めることができる。しかも、光統合部によって、第１の固体光源および第２の固体光源から発せられた２つ光束が重なるように統合されるため、一方の固体光源が故障等により点灯しなくなっても、緑色光源部から出射される光束内に輝度むらが生じにくい。

以上のとおり、本発明によれば、光源として固体光源が用いられる場合に、光源の輝度を良好に高めることができる投写型表示装置を提供することができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

実施の形態に係るプロジェクタの構成を示す図である。 実施の形態に係る光学エンジンの構成を示す図である。 実施の形態に係る緑色光源ユニットの構成を示す図である。 変更例１に係る緑色光源ユニットの構成を説明するため図である。 変更例２に係る緑色光源ユニットの構成を説明するため図である。 変更例に係る光学エンジンの構成を示す図である。 その他の変更例に係るミラーアレイの構成を示す図である。

以下、図面を参照して、実施の形態に係るプロジェクタについて説明する。

図１は、プロジェクタ１の構成を示す図である。同図を参照して、プロジェクタ１は、筺体となる、横長の略直方体形状のキャビネット１０を備えている。キャビネット１０には、前面左側に投写窓１０１が形成されている。投写窓１０１からは、投写レンズユニット２０が外部に露出している。キャビネット１０の前面右側および右側面には、キャビネット１０内部から排気を行うための排気口１０２、１０３がそれぞれ形成されている。また、キャビネット１０の上面には、操作部１０４が設けられている。操作部１０４には、複数の操作キーが配されている。

図２は、光学エンジン３０の構成を示す図である。

キャビネット１０の内部には、光学エンジン３０が配されている。光学エンジン３０は、映像信号に基づいて変調された映像光を生成する。光学エンジン３０で生成された映像光は、投写レンズユニット２０により、プロジェクタ１の前方に配されたスクリーンに拡大投写される。

図２を参照して、光学エンジン３０は、赤色波長帯の光（以下、「Ｒ光」という）を出射する赤色光源ユニット２００と、青色波長帯の光（以下、「Ｂ光」という）を出射する青色光源ユニット３００と、緑色波長帯の光（以下、「Ｇ光」という）を出射する緑色光源ユニット４００と、これら光源ユニット２００、３００、４００から出射されたＲ光、Ｂ光およびＧ光を変調して映像光を生成する映像生成ユニット５００とを含む。

赤色光源ユニット２００は、赤色ＬＥＤ２０１と、放熱板２０２と、コンデンサレンズ２０３とを備えている。赤色ＬＥＤ２０１はＲ光を発する。Ｒ光は、所定の拡がり角を有する。放熱板２０２は、赤色ＬＥＤ２０１に装着され、赤色ＬＥＤ２０１で発生した熱を外部に放出する。放熱板２０２には、図示しない冷却ファンから冷却風が供給され、これにより、放熱効果が高まる。コンデンサレンズ２０３は、赤色ＬＥＤ２０１から発せられたＲ光を平行光化する。

青色光源ユニット３００は、青色ＬＥＤ３０１と、放熱板３０２と、コンデンサレンズ３０３とを備えている。青色ＬＥＤ３０１はＢ光を発する。Ｂ光は、所定の拡がり角を有する。放熱板３０２は、青色ＬＥＤ３０１に装着され、青色ＬＥＤ３０１で発生した熱を外部に放出する。放熱板３０２には、図示しない冷却ファンから冷却風が供給され、これにより、放熱効果が高まる。コンデンサレンズ３０３は、青色ＬＥＤ３０１から発せられたＢ光を平行光化する。

プロジェクタ１では、自然なカラー画像を生成するために、Ｒ光およびＢ光に比べてＧ光の輝度を高める必要がある。このため、緑色光源ユニット４００は、２つの緑色ＬＥＤ４０１、４０２を備えている。これら２つの緑色ＬＥＤ４０１、４０２から発せられた光が合成され、合成された光が緑色光源ユニット４００から出射される。緑色光源ユニット４００の詳細な構成については追って説明する。

映像生成ユニット５００は、フライアイインテグレータ５０１、５０２、５０３と、ＰＢＳアレイ５０４、５０５、５０６と、コンデンサレンズ５０７、５０８、５０９と、液晶パネル５１０、５１１、５１２と、入射側偏光板５１３、５１４、５１５と、出射側偏光板５１６、５１７、５１８と、ダイクロイックプリズム５１９とを備えている。

赤色光源ユニット２００から出射されたＲ光は、フライアイインテグレータ５０１、ＰＢＳアレイ５０４、コンデンサレンズ５０７を通過する。フライアイインテグレータ５０１は一対のフライアイレンズ５０１ａ、５０１ｂからなり、各フライアイレンズ５０１ａ、５０１ｂは蠅の目状に配列された多数の小レンズから構成されている。フライアイインテグレータ５０１に入射した光は、これら小レンズによって分割される。分割された各光は、コンデンサレンズ５０７により液晶パネル５１０に重畳される。これにより、液晶パネル５１０に照射される光の光量分布が均一化される。また、フライアイインテグレータ５０１により分割された各光は、ＰＢＳアレイ５０４によって偏光方向が一方向に揃えられる。

コンデンサレンズ５０７から出射されたＲ光は、入射側偏光板５１３を介して液晶パネル５１０に照射される。液晶パネル５１０は、赤色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＲ光を変調する。液晶パネル５１０から出射されたＲ光は、出射側偏光板５１６を介してダイクロイックプリズム５１９に入射する。

青色光源ユニット３００から出射されたＢ光は、フライアイインテグレータ５０２、ＰＢＳアレイ５０５、コンデンサレンズ５０８を通過する。フライアイインテグレータ５０２に入射した光は、各フライアイレンズ５０２ａ、５０２ｂを構成する小レンズによって分割され、分割された各光が、コンデンサレンズ５０８により液晶パネル５１１に重畳される。これにより、液晶パネル５１１に照射される光の光量分布が均一化される。また、フライアイインテグレータ５０２により分割された各光は、ＰＢＳアレイ５０５によって偏光方向が一方向に揃えられる。

コンデンサレンズ５０８から出射されたＢ光は、入射側偏光板５１４を介して液晶パネル５１１に照射される。液晶パネル５１１は、青色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＢ光を変調する。液晶パネル５１１から出射されたＢ光は、出射側偏光板５１７を介してダイクロイックプリズム５１９に入射する。

緑色光源ユニット４００から出射されたＧ光は、フライアイインテグレータ５０３、ＰＢＳアレイ５０６、コンデンサレンズ５０９を通過する。フライアイインテグレータ５０３に入射した光は、各フライアイレンズ５０３ａ、５０３ｂを構成する小レンズによって分割され、分割された各光が、コンデンサレンズ５０９により液晶パネル５１２に重畳される。これにより、液晶パネル５１２に照射される光の光量分布が均一化される。また、フライアイインテグレータ５０３により分割された各光は、ＰＢＳアレイ５０６によって偏光方向が一方向に揃えられる。

コンデンサレンズ５０９から出射されたＧ光は、入射側偏光板５１５を介して液晶パネル５１２に照射される。液晶パネル５１２は、緑色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＧ光を変調する。液晶パネル５１２から出射されたＧ光は、出射側偏光板５１８を介してダイクロイックプリズム５１９に入射する。

ダイクロイックプリズム５１９は、入射したＲ光、Ｂ光およびＧ光のうち、Ｒ光とＢ光を反射するとともにＧ光を透過し、これにより、Ｒ光、Ｂ光およびＧ光を色合成する。こうして、色合成された映像光が、ダイクロイックプリズム５１９から投写レンズユニット２０に向けて出射される。

図３は、緑色光源ユニット４００の構成を示す図である。図３において、緑色光源ユニット４００からフライアイインテグレータ５０３へのＧ光の出射方向に平行な方向をＸ軸方向と定義し、Ｘ軸方向に直交する方向をＹ方向と定義する。

緑色光源ユニット４００は、第１緑色ＬＥＤ４０１と、第２緑色ＬＥＤ４０２と、第１放熱板４０３と、第２放熱板４０４と、第１コンデンサレンズ４０５と、第２コンデンサレンズ４０６と、ハーフミラー４０７と、反射ミラー４０８とを備えている。

第１緑色ＬＥＤ４０１は、Ｙ軸方向にＧ光を発する。第２緑色ＬＥＤ４０２は、Ｘ軸方向にＧ光を発する。第１緑色ＬＥＤ４０１および第２緑色ＬＥＤ４０２から発せられるＧ光は、所定の拡がり角を有する。

第１放熱板４０３は、第１緑色ＬＥＤ４０１に装着され、第１緑色ＬＥＤ４０１で発生した熱を外部に放出する。第２放熱板４０４は、第２緑色ＬＥＤ４０２に装着され、第２緑色ＬＥＤ４０２で発生した熱を外部に放出する。第１放熱板４０３および第２放熱板４０４には、図示しない冷却ファンから冷却風が供給され、これにより、放熱効果が高まる。

第１コンデンサレンズ４０５は、第１緑色ＬＥＤ４０１から発せられたＧ光を平行光化する。第２コンデンサレンズ４０６は、第２緑色ＬＥＤ４０２から発せられたＧ光を平行光化する。

ハーフミラー４０７は、第１コンデンサレンズ４０５の光軸Ｌ１と第２コンデンサレンズ４０６の光軸Ｌ２とが交わる位置に配される。ハーフミラー４０７は２つの光軸Ｌ１、Ｌ２、即ち、２つのＧ光の出射方向に対して略４５°の傾きを有する。

反射ミラー４０８は、ハーフミラー４０７に対して、第１緑色ＬＥＤ４０１と反対側に配されている。反射ミラー４０８は、ハーフミラー４０７と同様、２つのＧ光の出射方向に対して略４５°の傾きを有する。

ハーフミラー４０７は、フライアイレンズ５０３ａの入射面における一方の半分領域の正面に位置し、反射ミラー４０８は、フライアイレンズ５０３ａの入射面における他方の半分領域の正面に位置する。

第１コンデンサレンズ４０５からＹ軸方向に出射されたＧ光（白抜き矢印）は、略半分の光量がハーフミラー４０７により反射され、略半分の光量がハーフミラー４０７を透過する。ハーフミラー４０７により反射されたＧ光（実線矢印）は、Ｘ軸方向に進み、フライアイレンズ５０３ａの一方の半分領域に照射される。一方、ハーフミラー４０７を透過したＧ光（破線矢印）は、Ｙ軸方向に進み、反射ミラー４０８によりＸ軸方向に反射され、フライアイレンズ５０３ａの他方の半分領域に照射される。

第２コンデンサレンズ４０６からＸ軸方向に出射されたＧ光（白抜き矢印）は、略半分の光量がハーフミラー４０７により反射され、略半分の光量がハーフミラー４０７を透過する。ハーフミラー４０７により反射されたＧ光（実線矢印）は、ハーフミラー４０７を透過した第１緑色ＬＥＤ４０１からのＧ光に重なり、ともにＹ軸方向に進む。そして、反射ミラー４０８によりＸ軸方向に反射され、フライアイレンズ５０３ａの他方の半分領域に照射される。一方、ハーフミラー４０７を透過したＧ光（破線矢印）は、ハーフミラー４０７により反射された第１緑色ＬＥＤ４０１からのＧ光に重なり、ともにＸ軸方向に進む。そして、フライアイレンズ５０３ａの一方の半分領域に照射される。

このようにして、第１緑色ＬＥＤ４０１から発せられたＧ光と第２緑色ＬＥＤ４０２から発せられたＧ光が、ハーフミラー４０７および反射ミラー４０８の作用によって重なるように統合され、フライアイレンズ５０３ａの全面に近い領域に照射される。

以上、説明した通り、本実施の形態によれば、赤色、青色、緑色のうち、高い輝度が求められる緑色に対応する緑色光源ユニット４００から出射されるＧ光の輝度を高めることができる。よって、スクリーンに投写される画像の明るさを増加させることができる。しかも、ハーフミラー４０７および反射ミラー４０８によって、第１緑色ＬＥＤ４０１および第２緑色ＬＥＤ４０２から発せられた２つＧ光が重なるように統合されるため、一方の緑色ＬＥＤが故障等により点灯しなくなっても、緑色光源ユニット４００から出射される光束内に輝度むらが生じにくい。よって、スクリーンに投写される画像の画質が低下しにくい。

また、本実施の形態によれば、一方の緑色ＬＥＤが故障等により点灯しなくなっても、緑色光源ユニット４００から出射される光束内に輝度むらが生じにくいので、フライアイインテグレータ５０３による光量分布の均一化効率が低下しにくい。

さらに、本実施の形態によれば、赤色、青色、緑色の異なる色の光源ユニット２００、
３００、４００が、それぞれ設けられ、これら光源ユニット２００、３００、４００の中で、高い輝度が求められる緑色光源ユニット４００のみが、２つの緑色ＬＥＤ４０１と、これら緑色ＬＥＤ４０１からの光束を統合させるハーフミラー４０７および反射ミラー４０８とを備える構成とされている。よって、光源ユニット２００、３００、４００全体してのコストの上昇や大型化を極力抑制することができる。

なお、本実施の形態では、色ごとに光源ユニットが配置されるため、投写画像において輝度を高めたい色の光源ユニットに、ハーフミラーと反射ミラーによる光の統合のための構成を適用することにより、容易に、所望の色の輝度を高めることができる。たとえば、全体的に青みがかった投写画像を実現したい場合には、青色光源ユニット３００にハーフミラーと反射ミラーによる光の統合のための構成を適用すれば良く、全体的に赤みがかった投写画像を実現したい場合には、赤色光源ユニット２００にハーフミラーと反射ミラーによる光の統合のための構成を適用すれば良い。

さらに、本実施の形態によれば、ハーフミラー４０７および反射ミラー４０８によって、２つＧ光が重なるように統合される構成を容易に実現することができる。

＜緑色光源ユニットの変更例１＞
図４は、変更例１に係る緑色光源ユニット４１０の構成を説明するため図である。図４（ａ）は、緑色光源ユニット４１０の全体構成を示す図である。図４（ｂ）は、プリズムアレイ４１７の構成を示す斜視図である。図４（ｃ）は、プリズムアレイ４１７の作用を説明するための図である。

図２に示す光学エンジン３０において、緑色光源ユニット４００を、本変更例の緑色光源ユニット４１０に置き換えることができる。

図４（ａ）に示すように、緑色光源ユニット４１０は、第１緑色ＬＥＤ４１１と、第２緑色ＬＥＤ４１２と、第１放熱板４１３と、第２放熱板４１４と、第１コンデンサレンズ４１５と、第２コンデンサレンズ４１６と、プリズムアレイ４１７とを備えている。

プリズムアレイ４１７は、フライアイインテグレータ５０３の正面位置に、フライアイインテグレータ５０３と平行に配される。

第１緑色ＬＥＤ４１１および第２緑色ＬＥＤ４１２は、プリズムアレイ４１７を挟んで相対する位置に配される。第１緑色ＬＥＤ４１１および第２緑色ＬＥＤ４１２は、プリズムアレイ４１７に向けてＧ光を発する。第１緑色ＬＥＤ４１１および第２緑色ＬＥＤ４１２から発せられるＧ光は、所定の拡がり角を有する。

第１緑色ＬＥＤ４１１から発せられたＧ光は、第１コンデンサレンズ４１５により平行光化された後、プリズムアレイ４１７の入射面４１７ａに斜めに入射する。同様に、第２緑色ＬＥＤ４１２から発せられたＧ光は、第２コンデンサレンズ４１６により平行光化された後、プリズムアレイ４１７の入射面４１７ａに斜めに入射する。第１緑色ＬＥＤ４１１からのＧ光の入射方向と第２緑色ＬＥＤ４１２からのＧ光の入射方向は、プリズムアレイ４１７の中心軸Ｐに対して略対称となる。

なお、第１緑色ＬＥＤ４１１で発生した熱は第１放熱板４１３により外部に放出され、第２緑色ＬＥＤ４１２で発生した熱は第２放熱板４１４により外部に放出される。

図４（ｂ）に示すように、プリズムアレイ４１７は、略三角柱のプリズムが一列に複数個配列された構造を有する。即ち、プリズムアレイ４１７には、第１の出射面４１７ｂと
第２の出射面４１７ｃが第１緑色ＬＥＤ４１１と第２緑色ＬＥＤ４１２の並び方向に交互に複数個配列されている。第１の出射面４１７ｂと第２の出射面４１７ｃは、三角の波形を形成する。

図４（ｃ）に示すように、入射面４１７ａに入射した第１緑色ＬＥＤ４１１のＧ光（実線矢印）が入射面４１７ａおよび第１の出射面４１７ｂでの屈折によってプリズムアレイ４１７の中心軸Ｐと同じ方向に出射されるよう、入射面４１７ａへの第１緑色ＬＥＤ４１１のＧ光の入射角度（第１緑色ＬＥＤ４１１のプリズムアレイ４１７に対する向き）、および入射面４１７ａに対する第１の出射面４１７ｂの傾斜角度が設定されている。同様に、入射面４１７ａに入射した第２緑色ＬＥＤ４１２のＧ光（破線矢印）が入射面４１７ａおよび第２の出射面４１７ｃでの屈折によってプリズムアレイ４１７の中心軸Ｐと同じ方向に出射されるよう、入射面４１７ａへの第２緑色ＬＥＤ４１２のＧ光の入射角度（第２緑色ＬＥＤ４１２のプリズムアレイ４１７に対する向き）、および入射面４１７ａに対する第２の出射面４１７ｃの傾斜角度が設定されている。

このようにして、第１緑色ＬＥＤ４１１から発せられたＧ光と第２緑色ＬＥＤ４１２から発せられたＧ光が、プリズムアレイ４１７における第１の出射面４１７ｂおよび第２の出射面４１７ｃで屈折されることにより、２つのＧ光が重なるように統合されて、緑色光源ユニット４１０から出射される。そして、出射されたＧ光が、フライアイレンズ５０３ａの全面に近い領域に照射される。

以上、本変更例によれば、上記実施の形態と同様、スクリーンに投写される画像の画質低下を防止しつつ、画像の明るさを増加させることができる。また、一方の緑色ＬＥＤが故障等により点灯しなくなっても、フライアイインテグレータ５０３による光量分布の均一化効率が低下しにくい。さらに、光源ユニット２００、３００、４１０全体してのコストの上昇や大型化を極力抑制することができる。

さらに、本変更例によれば、プリズムアレイ４１７によって、２つＧ光が重なるように統合される構成を容易に実現することができる。

＜緑色光源ユニットの変更例２＞
図５は、変更例２に係る緑色光源ユニット４２０の構成を説明するため図である。図５（ａ）は、緑色光源ユニット４２０の全体構成を示す図である。図５（ｂ）は、ミラーアレイ４２７の構成を示す斜視図である。図５（ｃ）は、ミラーアレイ４２７の作用を説明するための図である。

図２に示す光学エンジン３０において、緑色光源ユニット４００を、本変更例の緑色光源ユニット４２０に置き換えることができる。

図５（ａ）に示すように、緑色光源ユニット４２０は、第１緑色ＬＥＤ４２１と、第２緑色ＬＥＤ４２２と、第１放熱板４２３と、第２放熱板４２４と、第１コンデンサレンズ４２５と、第２コンデンサレンズ４２６と、ミラーアレイ４２７とを備えている。

ミラーアレイ４２７は、フライアイインテグレータ５０３の正面位置に、フライアイインテグレータ５０３と平行に配される。ミラーアレイ４２７とフライアイインテグレータ５０３間には、第１緑色ＬＥＤ４２１および第２緑色ＬＥＤ４２２からの光がフライアイインテグレータ５０３に遮られないだけの間隔が設けられている。

第１緑色ＬＥＤ４２１および第２緑色ＬＥＤ４２２は、ミラーアレイ４２７を挟んで相対する位置に配される。第１緑色ＬＥＤ４２１および第２緑色ＬＥＤ４２２は、ミラーア
レイ４２７に向けてＧ光を発する。第１緑色ＬＥＤ４１１および第２緑色ＬＥＤ４１２から発せられるＧ光は、所定の拡がり角を有する。

第１緑色ＬＥＤ４２１から発せられたＧ光は、第１コンデンサレンズ４２５により平行光化された後、ミラーアレイ４２７に対して斜めに入射する。同様に、第２緑色ＬＥＤ４２２から発せられたＧ光は、第２コンデンサレンズ４２６により平行光化された後、ミラーアレイ４２７に対して斜めに入射する。第１緑色ＬＥＤ４２１からのＧ光の入射方向と第２緑色ＬＥＤ４２２からのＧ光の入射方向は、ミラーアレイ４２７の中心軸Ｐに対して略対称となる。

なお、第１緑色ＬＥＤ４２１で発生した熱は第１放熱板４２３により外部に放出され、第２緑色ＬＥＤ４２２で発生した熱は第２放熱板４２４により外部に放出される。

図５（ｂ）に示すように、ミラーアレイ４２７は、たとえば、ガラス等からなる透明なベース材４２７ａを備え、ベース材４２７ａの表面にアルミ等の高反射材料が蒸着されることにより反射面４２７ｂが形成されている。ミラーアレイ４２７の反射面４２７ｂは、第１の反射面４２７ｃと第２の反射面４２７ｄが第１緑色ＬＥＤ４２１と第２緑色ＬＥＤ４２２の並び方向に交互に複数個配列された構成を有する。第１の反射面４２７ｃと第２の反射面４２７ｄは、三角の波形を形成する。

図５（ｃ）に示すように、第１緑色ＬＥＤ４２１からのＧ光（実線矢印）が第１の反射面４２７ｃでの反射によってミラーアレイ４２７の中心軸Ｐと同じ方向に出射されるよう、Ｇ光の入射角度に対する第１の反射面４２７ｃの角度が設定されている。同様に、第２緑色ＬＥＤ４２２からのＧ光（破線矢印）が第２の反射面４２７ｄでの反射によってミラーアレイ４２７の中心軸Ｐと同じ方向に出射されるよう、Ｇ光の入射角度に対する第２の反射面４２７ｄの角度が設定されている。

このようにして、第１緑色ＬＥＤ４２１から発せられたＧ光と第２緑色ＬＥＤ４２２から発せられたＧ光が、ミラーアレイ４２７における第１の反射面４１７ｃおよび第２の出射面４２７ｄで反射されることによって重なるように統合されて、緑色光源ユニット４２０から出射される。そして、出射されたＧ光が、フライアイレンズ５０３ａの全面に近い領域に照射される。

以上、本変更例によれば、上記実施の形態と同様、スクリーンに投写される画像の画質低下を防止しつつ、画像の明るさを増加させることができる。また、一方の緑色ＬＥＤが故障等により点灯しなくなっても、フライアイインテグレータ５０３による光量分布の均一化効率が低下しにくい。さらに、光源ユニット２００、３００、４２０全体してのコストの上昇や大型化を極力抑制することができる。

さらに、本変更例によれば、ミラーアレイ４２７によって、２つＧ光が重なるように統合される構成を容易に実現することができる。

＜光学エンジンの変更例＞
図６は、変更例に係る光学エンジン３０の構成を示す図である。本変更例に係る光学エンジン３０は、光変調素子としてＤＭＤ５５７が用いられた映像生成ユニット５５０を備えている。なお、３つの光源ユニット２００、３００、４００については、上記実施の形態と同様である。

図６を参照して、映像生成ユニット５５０は、ダイクロイックプリズム５５１と、コンデンサレンズ５５２と、ロッドインテグレータ５５３と、２つのリレーレンズ５５４、５
５５と、反射ミラー５５６と、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）５５７とを備えている。

赤色光源ユニット２００、青色光源ユニット３００および緑色光源ユニット４００からは、時分割でＲ光、Ｂ光およびＧ光がそれぞれ出射される。Ｒ光およびＢ光は、ダイクロイックプリズム５５１によって反射され、Ｇ光はダイクロイックプリズム５５１を透過する。

ダイクロイックプリズム５５１から出射された光（Ｒ光、Ｂ光およびＧ光）は、コンデンサレンズ５５２で集光されて、ロッドインテグレータ５５３に入射する。ロッドインテグレータ５５３は、ガラス材料で形成され、四角柱形状を有する。ロッドインテグレータ５５３に入射した光は、ロッド内部を伝搬する際に内壁面で繰り返し反射され、光量分布が均一化されて出射面から出射される。

ロッドインテグレータ５５３から出射された光は２つのリレーレンズ５５４、５５５と反射ミラー５５６により導光され、ＤＭＤ５５７に照射される。

ＤＭＤ５５７には、時分割でＲ光、Ｂ光およびＧ光が順次照射される。ＤＭＤ５５７は、マトリクス状に配されたマイクロミラーを備える。ＤＭＤ５５７には、入射したＲ光、Ｂ光およびＧ光に応じたＤＭＤ駆動信号が入力される。ＤＭＤ駆動信号に基づいてマイクロミラーがオン・オフ駆動されることにより、各光が変調される。

ＤＭＤ５５７で変調された光は、投写レンズユニット２０によってスクリーンに投写される。ここで、Ｒ光、Ｂ光およびＧ光の出射タイミングが高速で切り替えられるため、スクリーン上に順次投写された各光による映像は、ユーザの目には一つのカラー映像として映る。

なお、本変更例の光学エンジン３０において、緑色光源ユニット４００を、図４に示す緑色光源ユニット４１０、または、図５に示す緑色光源ユニット４２０に置き換えることができる。

＜その他＞
以上のとおり、本実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も、上記実施の形態以外に、種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、赤色光源ユニット２００および青色光源ユニット３００が、１つのＬＥＤにより構成されている。しかしながら、これに限らず、プロジェクタ１の性能等により、輝度を高めることが必要な場合には、赤色光源ユニット２００および／または青色光源ユニット３００が、緑色光源ユニット４００と同じ構成とされても良い。

また、変更例２に係る緑色光源ユニット４２０では、図５に示すように、ミラーアレイ４２０が、ベース材４２７ａにおけるフライアイインテグレータ５０３に対向する面（以下、「対向面」という）に反射面４２７ｂが形成される構成とされている。しかしながら、図７のように、ミラーアレイ４２０が、ベース材４２７ａにおける対向面とは反対側の面に反射面４２７ｂが形成される構成とされても良い。この場合、対向面によるＧ光の屈折を考慮して、第１の反射面４２７ｃおよび第２の反射面４２７ｄの角度が設定されることとなる。

さらに、上記実施の形態では、固体光源として、赤色、青色、緑色のＬＥＤ光源が用いられているが、赤色、青色、緑色のレーザ光源が用いられても良い。

さらに、上記実施の形態では、各ＬＥＤ２０１、３０１、４０１、４０２を冷却するために放熱板２０２、３０２、４０３、４０４が設けられている。しかしながら、これに限らず、他の冷却機構が用いられてもよい。たとえば、ペルチェ素子を用いた冷却機構により各ＬＥＤ２０１、３０１、４０１、４０２が冷却されても良い。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

３０ 光学エンジン
２００ 赤色光源ユニット（光源部）
３００ 青色光源ユニット（光源部）
４００ 緑色光源ユニット（光源部）
４０１ 第１緑色ＬＥＤ（第１の固体光源）
４０２ 第２緑色ＬＥＤ（第２の固体光源）
４０７ ハーフミラー
４０８ 反射ミラー（ミラー）
４１０ 緑色光源ユニット（光源部）
４１１ 第１緑色ＬＥＤ（第１の固体光源）
４１２ 第２緑色ＬＥＤ（第２の固体光源）
４１７ プリズムアレイ（プリズム部材）
４１７ｂ 第１の出射面（第１の屈折面）
４１７ｃ 第２の出射面（第２の屈折面）
４２０ 緑色光源ユニット（光源部）
４２１ 第１緑色ＬＥＤ（第１の固体光源）
４２２ 第２緑色ＬＥＤ（第２の固体光源）
４２７ ミラーアレイ（反射部材）
４２７ｃ 第１の反射面
４２７ｄ 第２の反射面
５０３ フライアイインテグレータ（均一化部）
５５３ ロッドインテグレータ（均一化部）

Claims (6)

1. 固体光源を有し、光束の色がそれぞれ異なる複数の光源部と、
   前記複数の光源部からそれぞれ出射された光束を変調する光変調部と、を備え、
   前記複数の光源部のうち、少なくとも１つの光源部は、
   第１の固体光源と、
   前記第１の固体光源と同色の光束を発する第２の固体光源と、
   前記第１の固体光源から発せられた光束と前記第２の固体光源から発せられた光束を、これら２つの光束が重なるように統合し、統合された光束を出射する光統合部と、
   を含む、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
2. 請求項１に記載の投写型表示装置において、
   前記第１の固体光源は、第１の方向に光束を発するよう配置され、
   前記第２の固体光源は、前記第１の方向と交わる第２の方向に光束を発するよう配置され、
   前記光統合部は、
   前記第１の固体光源から発せられた光束の一部を前記第２の方向へ反射するとともに当該光束の残りを前記第１の方向へ透過させ、前記第２の固体光源から発せられた光束の一部を前記第１の方向へ反射するとともに当該光束の残りを前記第２の方向へ透過させるハーフミラーと、
   前記ハーフミラーから前記第１の方向に出射された前記第１の固体光源および前記第２の固体光源の光束を反射して、前記第２の方向に向かわせるミラーと、を含む、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
3. 請求項１に記載の投写型表示装置において、
   前記光統合部は、プリズム部材を含み、
   前記第１の固体光源および前記第２の固体光源は、前記プリズム部材を挟んで相対する位置に配され、
   前記プリズム部材には、前記第１の固体光源から発せられた光束を屈折させる第１の屈折面と、前記第２の固体光源から発せられた光束を屈折させて前記第１の屈折面で屈折された前記第１の固体光源の光束の進行方向と同じ方向に向かわせる第２の屈折面とが、前記第１の固体光源と前記第２の固体光源との並び方向に交互に複数個配列される、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
4. 請求項１に記載の投写型表示装置において、
   前記光統合部は、反射部材を含み、
   前記第１の固体光源および前記第２の固体光源は、前記反射部材を挟んで相対する位置に配され、
   前記反射部材には、前記第１の固体光源から発せたれた光束を反射させる第１の反射面と、前記第２の固体光源から発せられた光束を反射させ前記第１の反射面で反射された前記第１の固体光源の光束の進行方向と同じ方向に向かわせる第２の反射面とが、前記第１の固体光源と前記第２の固体光源との並び方向に交互に複数個配列される、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
5. 請求項１ないし４の何れか一項に記載の投写型表示装置において、
   前記光統合部により統合された光束内の光量分布を均一化する均一化部を、さらに備える、
   ことを特徴とする投写型表示装置。
6. 赤色の光束を発する固体光源を有する赤色光源部と、
   青色の光束を発する固体光源を有する青色光源部と、
   緑色の光束を発する固体光源を有する緑色光源部と、
   前記各光源部からそれぞれ出射された光束を変調する光変調部と、を備え、
   前記緑色光源部は、
   第１の固体光源と、
   前記第１の固体光源と同色の光束を発する第２の固体光源と、
   前記第１の固体光源から発せられた光束と前記第２の固体光源から発せられた光束を、これら２つの光束が重なるように統合し、統合された光束を出射する光統合部と、
   を含む、
   ことを特徴とする投写型表示装置。

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