(57)【要約】【目的】発光ダイオード等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】照明装置１は、鏡面筒体１２内にＬＥＤ１１…を三次元に配置して成るものである。鏡面筒体１２は、長方体形状を成しており、その一面が光出射面とされ、他の面の内側が反射面とされたものである。このように、ＬＥＤ１１…を三次元に複数配置するため、光量の増大を図ることができる。そして、ＬＥＤ１１…から出射された光は鏡面筒体１２内で反射され、インテグレートされて光出射面から出射されるため、液晶表示パネル３上にＬＥＤ１１…の配置に対応した明暗ができてしまうのを防止できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面が光出射面とされ、他の面の内側を反射面とした鏡面筒体内に固体発光素子を三次元に複数配置し、前記固体発光素子から出射された光が前記反射面にて反射されて前記光出射面から出射されるように構成されたことを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、鏡面筒体は角筒体を成すことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置において、前記光出射面のアスペクト比を照明対象物のアスペクト比に対応させたことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の照明装置において、前記鏡面筒体は錐形状をなし、前記光出射面に対面する面よりも、前記光出射面の方が大面積とされたことを特徴とする照明装置。
【請求項５】
固体発光素子の光出射側に平行化機能又は集光機能を持つ回折光学素子部を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項６】
固体発光素子の光出射側に平行化機能又は集光機能を持つホログラム光学素子部を備えたことを特徴とする照明装置。
【請求項７】
固体発光素子を二次元又は三次元に複数配置すると共に各固体発光素子の光出射側に偏光変換素子を設けたことを特徴とする照明装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の照明装置を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、照明装置及び投写型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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を持たせたものがある。更に、近年においては、軽量小型化等の観点から、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）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１８６５０７号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光ダイオード等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。
【０００５】
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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の照明装置は、上記課題を解決するために、一面が光出射面とされ、他の面の内側を反射面とした鏡面筒体内に固体発光素子を三次元に複数配置し、前記固体発光素子から出射された光が前記反射面にて反射されて前記光出射面から出射されるように構成されたことを特徴とする。
【０００７】
上記の構成であれば、固体発光素子を三次元に複数配置するため、光量の増大を図ることができると共に、各固体発光素子から出射された光は鏡面筒体内で反射し、インテグレートされて光出射面から出射されるため、照明対象物上に固体発光素子の配置に対応した明暗ができてしまうのを防止することができる。
【０００８】
鏡面筒体は角筒体を成していてもよい。また、前記光出射面のアスペクト比を照明対象物のアスペクト比に対応させるのがよい。これによれば、固体発光素子から出射された光を照明対象物の全面に無駄なく導き得ることになり、出射光の利用効率が向上する。
【０００９】
前記鏡面筒体は錐形状をなし、前記光出射面に対面する面よりも、前記光出射面の方が大面積とされていてもよい。これによれば、光の発散が抑制され、生成された光を極力、照明対象物に照射することが可能になる。
【００１０】
また、この発明の照明装置は、固体発光素子の光出射側に平行化機能又は集光機能を持つ回折光学素子部を備えたことを特徴とする。また、この発明の照明装置は、固体発光素子の光出射側に平行化機能又は集光機能を持つホログラム光学素子部を備えたことを特徴とする。
【００１１】
これらの構成の照明装置であれば、通常レンズでは軸外となる箇所に導かれる光をも有効利用できることになり、実用的な照明装置を得ることに貢献できることになる。
【００１２】
また、この発明の照明装置は、固体発光素子を二次元又は三次元に複数配置すると共に各固体発光素子の光出射側に偏光変換素子を設けたことを特徴とする。これによれば、照明対象物として液晶表示パネルを用いる場合において、光の有効活用が図れることになり、実用的な照明装置を得ることに貢献できることになる。
【００１３】
また、この発明の投写型映像表示装置は、上述したいずれかの照明装置を備えたことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
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４に基づいて説明していく。
【００１５】
図１は３板式の投写型映像表示装置の光学系を示した図である。この投写型映像表示装置は３つの照明装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを備える（以下、個々の照明装置を特定しないで示すときには、符号”１”を用いる）。照明装置１Ｒは赤色光を出射し、照明装置１Ｇは緑色光を出射し、照明装置１Ｂは青色光を出射する。各照明装置１から出射された光は、凸レンズ２によって各色用の液晶表示パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに導かれる（以下、個々の液晶表示パネルを特定しないで示すときには、符号”３”を用いる）。各液晶表示パネル３は、入射側偏光板と、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側偏光板とを備えて成る。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、ダイクロイックプリズム４によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ５によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。
【００１６】
照明装置１は、図２にも示しているように、鏡面筒体１２内にＬＥＤ１１…を三次元に配置して成るものである。鏡面筒体１２は、長方体（平行六面体）形状を成しており、その一面が光出射面とされ、他の面の内側が反射面とされたものである。ＬＥＤ１１…を例えば図示しない透明ガラス板の片面或いは両面にて支持し、この透明ガラス基板を積層状に鏡面筒体１２に配置することにより、ＬＥＤ１１…が三次元に配置されることになる。各ＬＥＤ１１への配線は透明ガラス基板上に形成できる。前記配線部分を反射体にて覆うようにしてもよい。また、ＬＥＤ１１についても、発光部以外を反射体にて覆うようにしてもよい。
【００１７】
このように、ＬＥＤ１１…を三次元に複数配置するため、光量の増大を図ることができる。そして、ＬＥＤ１１…から出射された光は鏡面筒体１２内で反射され、インテグレートされて光出射面から出射されるため、液晶表示パネル３上にＬＥＤ１１…の配置に対応した明暗ができてしまうのを防止できる。
【００１８】
上述した鏡面筒体１２においては、前記光出射面のアスペクト比が液晶表示パネル３のアスペクト比に対応しているのがよい。これによれば、ＬＥＤ１１から出射された光を液晶表示パネル３の全面に無駄なく導き得ることになり、出射光の利用効率が向上する。
【００１９】
また、上述した鏡面筒体１２を錐形状に構成し、前記光出射面に対面する面よりも、前記光出射面の方を大面積とするようにしてもよい。これによれば、光の発散を抑制して液晶表示パネル３に照射することが可能になる。
【００２０】
図３には他の照明装置を示している。この照明装置は、ＬＥＤチップ１１ａをアレイ状に配置し且つ各ＬＥＤチップ１１ａの光出射側に平行光化用の回折格子セル１３…を配置して成るものである。このように、ＬＥＤチップ１１ａ…をアレイ状に配置するため、光量の増大を図ることができる。ＬＥＤチップ１１ａ…は透明樹脂によりモールドされており、この透明樹脂が凹凸状に形成されたことで前記回折格子セル１３…を構成している。回折格子セル１３は、互いに離間して壁面を有している。樹脂モールドに際して前記壁面となる箇所に型部材を配置しておき、モールド後に前記型部材を外すことで前記壁面を得ることができる。前記壁面は反射面となり、光利用効率を向上し得る。そして、回折格子セル１３…により、ＬＥＤチップ１１ａから出射された光は平行光化されることになるが、通常レンズでは軸外となる箇所に導かれる光をも有効利用できることになり、光利用効率が向上する。なお、回折格子面をなす別部材をモールド後に貼り付けるようにしてもよい。また、図示はしていないが、回折格子セル１３の光出射側に例えば第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を設けてもよい。回折格子面に集光機能を持たせてもよく、これによれば、回折格子面が第１フライアイレンズの機能を兼ねる構成とすることができ、部品点数の削減を図ることができる。
【００２１】
前記回折格子面に代えてホログラム面を形成してもよいものである。また、回折格子面やホログラム面が形成される壁面を平行光や集光が得られやすいように傾斜面とするようにしてもよい。また、曲面によるレンズ部と回折格子面やホログラム面を併存させた構成としてもよい。また、個々に作製されたモールド済みＬＥＤランプにおいて回折格子面やホログラム面を設け、このＬＥＤランプをアレイ状に配置してもよい。また、この図３に示した照明装置を図２に示した照明装置１のＬＥＤ１１として配置してもよいものである。
【００２２】
図４には、他の照明装置を示している。この照明装置は、ＬＥＤ１１の光出射部に偏光変換装置１４を設けたものである。この偏光変換装置１４は、一対の偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと称する）によって構成される。各ＰＢＳは偏光分離膜１４ａを備えている。また、一方のＰＢＳの光出射側には位相差板（１／２λ板）１４ｂが設けられている。ＰＢＳの偏光分離膜１４ａは、ＬＥＤ１１が出射する光のうち例えば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１４ａにて反射されてそのまま出射される。一方、偏光分離膜１４ａを透過したＰ偏光はその前側（光出射側）に設けてある前記位相差板１４ｂによってＳ偏光に変換されて出射される。すなわち、ほぼ全ての光はＳ偏光に変換される。このように偏光方向が揃えられることで、液晶表示パネル３を用いる投写型映像表示装置において、スクリーン上の明るさを向上することができる。なお、一つの偏光変換装置１４に対して一つのＬＥＤ１１を設けたが、一つの偏光変換装置１４に対して複数のＬＥＤ１１を設けてもよい。また、この図４に示した照明装置を図２に示した照明装置１のＬＥＤ１１として配置してもよいものである。この場合、偏光変換装置１４に不要な光が入射するのを防止するため、ＬＥＤ１１の光入射面及び偏光出射面以外に反射体（反射膜）を設けてもよい。
【００２３】
なお、投写型映像表示装置においては、透過型の液晶表示パネルに限らず、反射型の液晶表示パネルを用いてもよいし、これら液晶表示パネルに代えて画素となる微小ミラーを個々に駆動するタイプの表示パネル等を用いてもよい。また、各色光を出射する３つの照明装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを備えたが、白色光を出射する照明装置とし、ダイクロイックミラー等で分光したり或いは分光せずに単板のカラー表示パネルに導く構成としてもよい。白色光を出射する照明装置とする場合、各固体発光素子が白色光を出射してもよいし、赤色光と青色光と緑色光を出射する固体発光素子を適宜に並べた構成としてもよい。また、固体発光素子は発光ダイオード（ＬＥＤ）に限るものではない。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、発光ダイオード等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できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の投写型映像表示装置の光学系を示した説明図である。
【図２】この発明の実施形態の照明装置を拡大して示した説明図である。
【図３】この発明の他の実施形態の照明装置の作用を示した説明図である。
【図４】この発明の他の実施形態の照明装置の作用を示した説明図である。
【符号の説明】
１      照明装置
１１    ＬＥＤ
１１ａ  ＬＥＤチップ
１２    鏡面筒体
１３    回折格子セル
１４    偏光変換装置
３      液晶表示パネル
【図１】
2004212445.tif 000003
【図２】
2004212445.tif 000004
【図３】
2004212445.tif 000005
【図４】
2004212445.tif 000006