(57)【要約】  光源として複数の発光素子を用いた場合でも、光の利用効率の低下を抑制しつつ、光線の角度成分の均一性を高めることのできる照明装置、および該照明装置を備えた表示装置を提供すること。照明装置では、複数の発光素子の各々から出射された光は、複数の第１レンズの各々を透過した後、第２レンズを透過する。そして、第２レンズから出射された光は、第１光学素子６および第２光学素子７を透過して照明光として出射される。第１光学素子６では、第１方向Ｙにおいて連続して延在する第１凸曲面６１および第１凹曲面６２が第２方向Ｘにおいて交互に連続して複数形成されている。第２光学素子７では、第２方向Ｘにおいて連続して延在する第２凸曲面７１および第２凹曲面７２が第１方向Ｙにおいて交互に連続して複数形成されている。
2016047726.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子と、
正のパワーを有し、前記複数の発光素子の各々に一対一の関係をもって配置された複数の第１レンズと、
正のパワーを有し、前記複数の第１レンズの各々から出射された光が入射する第２レンズと、
を有し、
前記第２レンズからの光出射側には、透光性の第１光学素子と、透光性の第２光学素子と、が設けられ、
前記第１光学素子では、装置光軸に直交する第１方向において連続して延在する第１凸曲面および第１凹曲面が、前記装置光軸および前記第１方向に直交する第２方向において交互に連続して複数形成され、
前記第２光学素子では、前記第２方向において連続して延在する第２凸曲面および第２凹曲面が、前記第１方向において交互に連続して複数形成されていることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
前記第１レンズおよび前記第２レンズは、光出射面が凸曲面になっていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の振幅をａとし、前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の周期をｂとしたとき、および、前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の振幅をａとし、前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の周期をｂとしたとき、振幅ａおよび周期ｂは、以下の式
０．１≦ａ／ｂ≦１．０
を満たすことを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項４】
前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の振幅、および前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の振幅は、１０μｍから５０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項５】
前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の周期、および前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の周期は、５０μｍから１００μｍであることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項６】
前記第１光学素子および前記第２光学素子に対する光入射領域は、前記第１方向と前記第２方向とにおいて長さが相違し、
前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の振幅と、前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の振幅とが相違し、
前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の周期と、前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の周期とが相違していることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項７】
前記光入射領域は、前記第２方向の長さが前記第１方向の長さより長く、
前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の振幅は、前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の振幅より大であり、
前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の周期は、前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の周期より長いことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項８】
前記複数の発光素子は、前記第２方向に配列されている数が前記第１方向に配置されている数より多いことを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
【請求項９】
前記第１光学素子は、平板状あるいはシート状の第１透光部材の一方面に形成され、
前記第２光学素子は、平板状あるいはシート状の第２透光部材の一方面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１０】
前記第１透光部材の他方面と前記第２透光部材の他方面とが対向していることを特徴とする請求項９に記載の照明装置。
【請求項１１】
前記第１光学素子および前記第２光学素子の一方は、前記第２レンズの光出射面に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１の何れか一項に記載の照明装置と、該照明装置から出射された照明光を変調する光変調装置と、を有することを特徴とする表示装置。
【請求項１３】
請求項９または１０に記載の照明装置と、該照明装置から出射された照明光を変調する光変調装置と、を有する表示装置であって、
前記複数の発光素子から前記光変調装置に到る光路の距離は、前記複数の発光素子が配置されている領域の最大長より大であり、
前記第１光学素子および前記第２光学素子は、前記光路において前記第２レンズより前記光変調装置に近い位置に設けられていることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源として複数の発光素子を用いた照明装置、および該照明装置を備えた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヘッドアップディスプレイ等に用いる照明装置としては、図４（ａ）、（ｂ）に第１方向Ｙおよび第２方向Ｘからみた様子を示すように、発光ダイオード（ＬＥＤ）等の発光素子３１を用いることが提案されている。その場合、複数の発光素子３１の各々に対して一対一の関係をもって、正のパワーを有する複数の第１レンズ４を設けるとともに、複数の第１レンズ４の各々から出射された光が入射する第２レンズ５を設ける。ここで、照明装置には、２種類の光の均一性が求められる。２つの均一性の一つは空間的な均一性であり、液晶装置等の光変調装置９の全面が均一に照明されなければならないことを意味する。もう一つは角度的な均一性である。すなわち、光変調装置９を照明する光の角度成分にムラがあると、例えば、光変調装置の正面では明るくても、少し顔をずらすと極端に暗くなる、などの現象が発生してしまう。光源として発光素子３１を用いた場合でも、前者の均一性については、第１レンズ４および第２レンズ５によって達成できるが、光源として発光素子３１を用いた場合、発光素子３１が離間的に配置されることから、図４（ｃ）に示すように、後者の均一性を得ることが困難である。図４（ｃ）には、第２レンズ５から出射された照明光の装置光軸Ｌ近傍での±１９°の角度範囲における各角度方向の光強度のシミュレーション結果を示してあり、灰色部分Ａが最も光強度が高く、次に白色部分Ｂの光強度が高く、黒色部分Ｃが最も光強度が低い。図４（ｃ）から、正面（装置光軸Ｌ方向、角度が０°方向）では光強度が低いが、角度が８°程度斜めになると、光強度が増加し、角度が１５°を過ぎた付近から光強度が低下し、角度が１９°付近ではまた光強度が増加する。一方、一部の第１レンズを傾けて配置する等の技術も提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−９０２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、図４（ｃ）に示す均一性の問題を十分に解消することが困難である。一方、光の角度成分のムラを解消する技術としては、拡散板や拡散シートを設ける方法があるが、このような光学素子を用いた場合には、光強度の低下が大であるため、ヘッドアップディスプレイ等に用いる照明装置への適用は困難である。【０００５】
以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、光源として複数の発光素子を用いた場合でも、光の利用効率の低下を抑制しつつ、光線の角度成分の均一性を高めることのできる照明装置、および該照明装置を備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る照明装置は、複数の発光素子と、正のパワーを有し、前記複数の発光素子の各々に一対一の関係をもって配置された複数の第１レンズと、正のパワーを有し、前記複数の第１レンズの各々から出射された光が入射する第２レンズと、を有し、前記第２レンズからの光出射側には、透光性の第１光学素子と、透光性の第２光学素子と、が設けられ、前記第１光学素子では、装置光軸に直交する第１方向において連続して延在する第１凸曲面および第１凹曲面が、前記装置光軸および前記第１方向に直交する第２方向において交互に連続して複数形成され、前記第２光学素子では、前記第２方向において連続して延在する第２凸曲面および第２凹曲面が、前記第１方向において交互に連続して複数形成されていることを特徴とする。【０００７】
本発明では、複数の発光素子の各々から出射された光は、第１レンズを透過した後、第２レンズを透過する。そして、第２レンズから出射された光は、第１光学素子および第２光学素子を透過して照明光として出射される。ここで、第１光学素子では、第１方向において連続して延在する第１凸曲面および第１凹曲面が第２方向において交互に連続して複数形成され、第２光学素子では、第２方向において連続して延在する第２凸曲面および第２凹曲面が第１方向において交互に連続して複数形成されているため、照明光において、光線の角度成分の均一性を高めることができる。また、第１光学素子および第２光学素子では、屈折性を利用して光線の方向を変えるため、光量の低下を抑制することができ、光の利用効率を高めることができる。【０００８】
本発明において、前記第１レンズおよび前記第２レンズは、光出射面が凸曲面になっていることが好ましい。かかる構成によれば、第１レンズおよび第２レンズの光入射面を曲率半径の小さな凸曲面とする必要がない。従って、第１レンズおよび第２レンズに発散光が入射する場合に適している。【０００９】
本発明において、前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の振幅をａとし、前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の周期をｂとしたとき、および、前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の振幅をａとし、前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の周期をｂとしたとき、振幅ａおよび周期ｂは、以下の式
０．１≦ａ／ｂ≦１．０
を満たすことが好ましい。【００１０】
本発明において、前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の振幅、および前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の振幅は、１０μｍから５０μｍであることが好ましい。また、前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の周期、および前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の周期は、５０μｍから１００μｍであることが好ましい。かかる構成によれば、第１光学素子における第１凸曲面および第１凹曲面の振幅、および第２光学素子における第２凸曲面および第２凹曲面の振幅を適正な大きさとすることができる。【００１１】
本発明において、前記第１光学素子および前記第２光学素子に対する光入射領域は、前記第１方向と前記第２方向とにおいて長さが相違し、前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の振幅と、前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の振幅とが相違し、前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の周期と、前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の周期とが相違していることが好ましい。【００１２】
本発明において、前記光入射領域は、前記第２方向の長さが前記第１方向の長さより長く、前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の振幅は、前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の振幅より大であり、前記第１光学素子における前記第１凸曲面および前記第１凹曲面の周期は、前記第２光学素子における前記第２凸曲面および前記第２凹曲面の周期より長いことが好ましい。【００１３】
本発明において、前記複数の発光素子は、前記第２方向に配列されている数が前記第１方向に配置されている数より多いことが好ましい。【００１４】
本発明において、前記第１光学素子は、平板状あるいはシート状の第１透光部材の一方面に形成され、前記第２光学素子は、平板状あるいはシート状の第２透光部材の一方面に形成されている構成を採用することができる。【００１５】
この場合、前記第１透光部材の他方面と前記第２透光部材の他方面とが対向していることが好ましい。かかる構成によれば、第１光学素子と第２光学素子とを接近して配置することができる。【００１６】
本発明において、前記第１光学素子および前記第２光学素子の一方は、前記第２レンズの光出射面に形成されている構成を採用してもよい。【００１７】
本発明に係る照明装置は、表示装置に用いることができ、この場合、表示装置は、本発明に係る照明装置と、該照明装置から出射された照明光を変調する光変調装置とを有している。【００１８】
本発明において、前記第１光学素子が平板状あるいはシート状の第１透光部材の一方面に形成され、前記第２光学素子が平板状あるいはシート状の第２透光部材の一方面に形成されている場合、前記複数の発光素子から前記光変調装置に到る光路の距離は、前記複数の発光素子が配置されている領域の最大長より大であり、前記第１光学素子および前記第２光学素子は、前記光路において前記第２レンズより前記光変調装置に近い位置に設けられていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明では、複数の発光素子の各々から出射された光は、第１レンズを透過した後、第２レンズを透過する。そして、第２レンズから出射された光は、第１光学素子および第２光学素子を透過して照明光として出射される。ここで、第１光学素子では、第１方向において連続して延在する第１凸曲面および第１凹曲面が第２方向において交互に連続して複数形成され、第２光学素子では、第２方向において連続して延在する第２凸曲面および第２凹曲面が第１方向において交互に連続して複数形成されているため、照明光において、光線の角度成分の均一性を高めることができる。また、第１光学素子および第２光学素子では、屈折性を利用して光線の方向を変えるため、光量の低下を抑制することができ、光の利用効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した照明装置および表示装置における各部材の位置関係を示す説明図である。
【図２】本発明を適用した照明装置および表示装置における照明光の説明図である。
【図３】本発明を適用した照明装置に用いた第１光学素子および第２光学素子の説明図である。
【図４】従来の照明装置の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面を参照して、本発明を適用した照明装置および表示装置を説明する。なお、以下の説明では、装置光軸Ｌに直交する第１方向Ｙについては、表示される画像の縦方向に対応し、装置光軸Ｌおよび第１方向Ｙに直交する第２方向Ｘについては、表示される画像の横方向に対応しているものとする。また、図面において、第１光学素子および第２光学素子の凹凸については、その形状等が分かりやすいように、凹凸の数を減らして拡大して示してある。また、以下の説明では、図４を参照して説明した構成との対応が分かりやすいように、対応する部材には同一の符号を付して説明する。
【００２２】
（全体構成）
図１は、本発明を適用した照明装置２および表示装置１における各部材の位置関係を示す説明図である。図２は、本発明を適用した照明装置２および表示装置１における照明光の説明図であり、図２（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、照明装置２を第１方向Ｙからみたときの説明図、照明装置２を第２方向Ｘからみたときの説明図、および照明光の装置光軸Ｌ近傍での±１９°の角度範囲における各角度方向の光強度のシミュレーション結果を示す説明図である。
【００２３】
図１に示す表示装置１は、ヘッドアップディスプレイ等の投射型表示装置であって、照明装置２と、照明装置２から出射された照明光を変調して出射する光変調装置９とを有している。本形態において、光変調装置９は、透過型液晶装置であって、液晶パネルと、液晶パネルの両面に重ねて配置された偏光板等とを備えている。
【００２４】
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、照明装置２は、複数の発光素子３１と、複数の発光素子３１の各々に一対一の関係をもって配置された複数の第１レンズ４と、複数の第１レンズ４の各々から出射された光が入射する第２レンズ５とを有している。また、照明装置２は、後述するように、第２レンズ５からの光出射側に、透光性の第１光学素子６と、透光性の第２光学素子７とを有している。
【００２５】
本形態において、複数の発光素子３１は、白色光を出射する発光ダイオードであり、例えば、共通の配線基板３２に実装されている。かかる発光素子３１は発散光を出射する。本形態において、発光素子３１はチップ型の発光ダイオードであり、出射光の発散角が大である。
【００２６】
複数の第１レンズ４はいずれも、同一のレンズであり、正のパワーを有している。本形態において、第１レンズ４は、光出射面が凸曲面になっている。このため、第１レンズ４の光入射面を曲率半径の小さな凸曲面とする必要がない。本形態において、第１レンズ４の光入射面は、装置光軸Ｌに直交する平面になっている。
【００２７】
第２レンズ５は、正のパワーを有している。本形態において、第２レンズ５は、光出射面が凸曲面になっている。このため、第２レンズ５の光入射面を曲率半径の小さな凸曲面とする必要がない。本形態において、第２レンズ５の光入射面は、光出射面より曲率半径の大きな凸曲面になっている。
【００２８】
ここで、照明光の照射領域（光変調装置９の表示領域）は、第２方向Ｘ（横方向）が第１方向Ｙ（縦方向）より大の矩形形状になっている。このため、複数の発光素子３１は、第２方向Ｘにおいて直線的に１列に配置されており、複数の発光素子３１は、第２方向Ｘに配列されている数が第１方向Ｙに配置されている数より多い。従って、複数の発光素子３１が配置されている領域を装置光軸Ｌに沿う方向からみたときの寸法は、第１方向Ｙ（縦方向）より第２方向Ｘ（横方向）において長い。かかる発光素子３１のレイアウトに対応して、第１レンズ４も第２方向Ｘにおいて直線的に１列に配置されている。また、第２レンズ５は、第２方向Ｘのサイズが第１方向Ｙのサイズより大である。
【００２９】
このように構成した照明装置２では、複数の発光素子３１から出射された光（光源光）は、第１レンズ４を透過した後、第２レンズ５を透過し、その後、第１光学素子６および第２光学素子７を透過して光変調装置９に照射される。従って、光変調装置９は、入射した照明光を画素毎に変調し、画像を投射する。その際、１つの発光素子３１から第１レンズ４を介して出射された光は、第２レンズ５を透過した後、他の発光素子３１から第１レンズ４を介して出射された光と同一の領域に照射される。なお、カラー画像を投射する場合、光変調装置９に用いた液晶パネルでは、各画素毎に所定のカラーフィルタが設けられる。
【００３０】
（第１光学素子６および第２光学素子７の構成）
図３は、本発明を適用した照明装置２に用いた第１光学素子６および第２光学素子７の説明図である。なお、図３では、第２光学素子７の第２凸曲面７１の頂部の位置や延在方方向が分かりやすいように、頂部に一点鎖線を付してある。
【００３１】
図１および図２（ａ）、（ｂ）に示すように、本形態の照明装置２では、第２レンズ５から光変調装置９に向かう光路の途中位置に第１光学素子６が配置され、第１光学素子６と光変調装置９との間（第１光学素子６に対して第２レンズ５とは反対側）に第２光学素子７が配置されている。
【００３２】
図３に示すように、第１光学素子６では、第１方向Ｙにおいて連続して延在する第１凸曲面６１および第１凹曲面６２が第２方向Ｘにおいて一定の間隔で交互に連続して複数形成されている。従って、第１凸曲面６１および第１凹曲面６２によって構成される素子面は、プリズムシートと違って、尖った頂部や段部等の不連続部を有しない正弦波形状または略正弦波形状の断面を有している。ここで、第１光学素子６における第１凸曲面６１および第１凹曲面６２は、振幅ａ６をもって周期ｂ６で形成されている。
【００３３】
これに対して、第２光学素子７では、第２方向Ｘにおいて連続して延在する第２凸曲面７１およびが第１方向Ｙにおいて一定の間隔で交互に連続して複数形成されている。従って、第２凸曲面７１および第２凹曲面７２によって構成される素子面は、プリズムシートと違って、尖った頂部や段部等の不連続部を有しない正弦波形状または略正弦波形状の断面を有している。ここで、第２光学素子７における第２凸曲面７１および第２凹曲面７２は、振幅ａ７をもって周期ｂ７で形成されている。
【００３４】
このように構成した第１光学素子６では、入射光を第２方向Ｘに拡散させるパワーを有する一方、第１方向Ｙでは、かかるパワーを有しない。これに対して、第２光学素子７では、入射光を第１方向Ｙに拡散させるパワーを有する一方、第２方向Ｘでは、かかるパワーを有しない。このため、第１光学素子６および第２光学素子７を透過した光は、第１方向Ｙおよび第２方向Ｘに拡散するため、照明光において、光線の角度成分の均一性を高めることができる。例えば、図２（ｃ）に、照明光の装置光軸Ｌ近傍での±１９°の角度範囲での各角度方向の光強度のシミュレーション結果を示すように、発光素子３１を第２方向Ｘで離散的に配置した場合でも、正面（装置光軸Ｌ方向、角度が０°方向）から角度をつける（斜めに向かう）に従って光強度がなだらかに低下する。すなわち、中央部分である灰色部分Ａが最も光強度が高いが、角度をつけるのに従って灰色部分Ａの光強度の次に光強度が高い白色部分Ｂになだらかに変わっていく。なお、白色部分Ｂを囲む黒色部分Ｃが最も光強度が低い。従って、照明光における光線の角度成分の均一性を高めることができる。
【００３５】
再び図３において、本形態において、第１光学素子６は、平板状あるいはシート状の第１透光部材６０の一方面６０ａに形成され、第２光学素子７は、平板状あるいはシート状の第２透光部材７０の一方面７０ａに形成されている。また、第１透光部材６０および第２透光部材７０は、第１光学素子６が形成されている一方面６０ａとは反対側の他方面６０ｂと、第２光学素子７が形成されている一方面７０ａとは反対側の他方面７０ｂとが対向するように配置されている。本形態において、第１透光部材６０の他方面６０ｂと第２透光部材７０の他方面７０ｂとが重なるように配置されている。このため、第１光学素子６と第２光学素子７とを接近して配置することができる。また、第１光学素子６と第２光学素子７の位置配置を容易に行うことができる。
【００３６】
また、発光素子３１から光変調装置９に到る光路の距離は、複数の発光素子３１が配置されている領域を装置光軸Ｌに沿う方向からみたときの最大長より大であり、第１光学素子６および第２光学素子７は、照明光の光路において第２レンズ５より光変調装置９に近い位置に設けられている。このため、第１光学素子６と第２光学素子７とを接近して配置することができるので、第１光学素子６による拡散と、第２光学素子７による拡散とを適正に組み合わせることができる。
【００３７】
ここで、第１光学素子６および第２光学素子７への照明光の入射領域は、第１方向（Ｙ方向）の長さと第２方向（Ｘ方向）の長さとが相違している。従って、第１光学素子６における第１凸曲面６１および第１凹曲面６２の振幅ａ６と、第２光学素子７における第２凸曲面７１および第２凹曲面７２の振幅ａ７とが相違している。また、第１光学素子６における第１凸曲面６１および第１凹曲面６２の周期ｂ６と、第２光学素子７における第２凸曲面７１および第２凹曲面７２の周期ｂ７とが相違している。
【００３８】
本形態では、第１光学素子６および第２光学素子７への照明光の入射領域は、第２方向Ｘ（横方向）が第１方向Ｙ（縦方向）より大の矩形形状になっている。このため、第１光学素子６における第１凸曲面６１および第１凹曲面６２の振幅ａ６は、第２光学素子７における第２凸曲面７１および第２凹曲面７２の振幅ａ７より大に設定されている。また、第１光学素子６における第１凸曲面６１および第１凹曲面６２の周期ｂ６は、第２光学素子７における第２凸曲面７１および第２凹曲面７２の周期ｂ７より長く設定されている。
【００３９】
このように構成した場合において、振幅をａとし、周期をｂとしたとき、第１光学素子６における第１凸曲面６１および第１凹曲面６２の振幅ａ６と周期ｂ６の関係、および、第１光学素子７における第１凸曲面７１および第１凹曲面７２の振幅ａ７と周期ｂ７の関係は以下の式
０．１≦ａ／ｂ≦１．０・・条件式（１）
を満たす設定としている。このため、第１光学素子６における第１凸曲面６１および第１凹曲面６２の振幅ａ６と周期ｂ６、および、第２光学素子７における第２凸曲面７１および第２凹曲面７２の振幅ａ７と周期ｂ７を適正な大きさとすることができ、光の利用効率の低下を抑制することができる。  
【００４０】
詳しく説明すると本形態では、第１光学素子６における第１凸曲面６１および第１凹曲面６２の振幅ａ６、および第２光学素子７における第２凸曲面７１および第２凹曲面７２の振幅ａ７はいずれも、１０μｍから５０μｍである。また、第１光学素子６における第１凸曲面６１および第１凹曲面６２の周期ｂ６、および第２光学素子７における第２凸曲面７１および第２凹曲面７２の周期ｂ７はいずれも、５０μｍから１００μｍである。つまり、周期ｂ６および周期ｂ７を１００μｍ以下とすることで、周期ｂ６および周期ｂ７を液晶パネルの画素サイズよりも十分に小さくすることができる。そのため、照明光において、光線の角度成分の均一性を高めることができる。また、周期ｂ６および周期ｂ７を５０μｍ以上とすることで、周期ｂ６および周期ｂ７を光の波長域よりも十分に大きくすることができる。そのため、光の分散を防止することができる。また、振幅ａ６および振幅ａ７を５０μｍ以下とすることで、光の拡散角が過度に広がらない。そのため、光の利用効率の低下を抑制することができる。
【００４１】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態の照明装置２では、複数の発光素子３１の各々から出射された光は、第１レンズ４を透過した後、第２レンズ５を透過する。そして、第２レンズ５から出射された光は、第１光学素子６および第２光学素子７を透過して照明光として出射される。ここで、１つの発光素子３１から第１レンズ４を介して出射された光は、第２レンズ５を透過した後、他の発光素子３１から第１レンズ４を介して出射された光と同一の領域に照射される。このため、照明光は、光変調装置９の画像表示領域を均一に照射される。また、第１光学素子６では、第１方向Ｙにおいて連続して延在する第１凸曲面６１および第１凹曲面６２が第２方向Ｘにおいて交互に連続して複数形成され、第２光学素子７では、第２方向Ｘにおいて連続して延在する第２凸曲面７１および第２凹曲面７２が第１方向Ｙにおいて交互に連続して複数形成されている。従って、照明光において、光線の角度成分の均一性を高めることができる。また、第１光学素子６および第２光学素子７では、屈折性を利用して光線の方向を変えるため、拡散板を用いた場合と違って、光量の低下を抑制することができ、光の利用効率の低下を抑制することができる。
【００４２】
また、第１レンズ４および第２レンズ５は、光出射面が凸曲面になっている。このため、第１レンズ４および第２レンズ５の光入射面を曲率半径の小さな凸曲面とする必要がない。従って、第１レンズ４および第２レンズ５に発散光が入射する場合に適している。
【００４３】
［他の実施の形態］
上記実施の形態では、第１光学素子６は、平板状あるいはシート状の第１透光部材６０の一方面６０ａに形成され、第２光学素子７は、平板状あるいはシート状の第２透光部材７０の一方面７０ａに形成されていたが、第１光学素子６および第２光学素子７の一方が第２レンズ５の光出射面に形成されている構成を採用してもよい。また、第１光学素子６および第２光学素子７の一方が光変調装置９の光入射面に形成されている構成を採用してもよい。
【００４４】
上記実施の形態では、第２光学素子７が第１光学素子６に対して第２レンズ５とは反対側に配置されていたが、第１光学素子６が第２光学素子７に対して第２レンズ５とは反対側に配置されていてもよい。
【００４５】
上記実施の形態では、ヘッドアップディスプレイとして構成された表示装置１に用いる照明装置２を例示したが、他の表示装置に用いる照明装置２に本発明を適用してもよい。また、上記実施の形態では、光変調装置９として透過型液晶装置を用いた場合を例示したが、反射型液晶相違等の他の光変調装置を用いた表示装置に用いる照明装置２に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１・・表示装置、２・・照明装置、４・・第１レンズ、５・・第２レンズ、６・・第１光学素子、７・・第２光学素子、９・・光変調装置、３１・・発光素子、３２・・配線基板、６０・・第１透光部材、６０ａ・・第１透光部材の一方面、６０ｂ・・第１透光部材の他方面、６１・・第１凸曲面、６２・・第１凹曲面、７０・・第２透光部材、７０ａ・・第２透光部材の一方面、７０ｂ・・第２透光部材の他方面、７１・・第２凸曲面、７２・・第２凹曲面、ａ６、ａ７・・振幅、ｂ６、ｂ７・・周期、Ｌ・・装置光軸、Ｘ・・第２方向、Ｙ・・第１方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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