(57)【要約】【課題】  安価かつ小型しかも低消費電力で十分な光量の均一の輝度を有する平行光束を出射する。【解決手段】  開示される光源装置は、それぞれ所定の光を出射するＬＥＤ３1〜３3と、各ＬＥＤ３1〜３3に対応して設けられた斜面５1c，５2c，５3cから入射された各入射光４1〜４3を１つの合成光４4に合成して１つの斜面５4cから出射するダイクロイックプリズム２とを備えている。【選択図】  図１
2005189824.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ所定の光束を出射する複数の点光源と、
各前記点光源に対応して設けられた複数の光入射面から入射された各前記光束を１つの光束に合成して１つの光出射面から出射する光合成部と
を備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記点光源は、発光ダイオード、レーザダイオード、エレクトロルミネセンス素子、電界電子放射型ディスプレイのいずれかであることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記光合成部は、ダイクロイックプリズム又はビームスプリッタのいずれかの光合成手段又は前記光合成手段の組み合わせで構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光源装置。
【請求項４】
前記光合成部は、前段の前記光合成手段の前記光出射面に後段の前記光合成手段のいずれかの前記光入射面を対向させて構成されていることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の光源装置と、
前記光源装置からの光束を映像信号に基づいて変調する光学変換素子と
を備え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、光源装置及び表示装置に関し、複数の点光源を有する光源装置及びこの光源装置を用いた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の光源装置は、ダイクロイックプリズムの周囲に、点光源の１つである発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）の２次元配列（例えば、横５個、縦４個）から構成される赤色光源、緑色光源及び青色光源が配置されて構成されている。赤色光源及び青色光源から出射された光はそれぞれダイクロイックプリズムの赤反射ミラー及び青反射ミラーで反射され、緑色光源から出た光はダイクロイックプリズムを透過する。これにより、ダイクロイックプリズムの光源が配置されていない面から赤色、緑色及び青色の光が白色光に合成されて出射される。また、従来の表示装置には、液晶表示素子の背面に上記光源装置を配置し、上記白色光で液晶表示素子を照明することにより、液晶表示素子の前面に配置したレンズを通して観察者が液晶表示素子の拡大された映像を見るものがある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−５６４１０号公報（［００５３］〜［００５８］，［００８０］、図１，図１２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記した従来の光源装置では、複数のＬＥＤを用いているために、安価かつ小型しかも低消費電力で、十分な光量を確保することはできる。しかし、この従来の光源装置を上記した従来の表示装置のように光源として用いた場合、以下に示す不都合があった。すなわち、レンズの光軸上以外に配置されたＬＥＤから出射され、ダイクロイックプリズム、液晶表示素子及びレンズを経た光束は、レンズの収差の影響で上記光軸に対して完全な平行光とならないため、均一の輝度とならず、観察者が見る映像に照度のムラが発生してしまう。この結果、高品質の映像を提供することができず、表示装置の商品価値が低下するという課題があった。
【０００５】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、安価かつ小型しかも低消費電力で十分な光量の均一の輝度を有する平行光束を出射することができる光源装置と、照度ムラのない高品質の映像を表示することができる表示装置を得るものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る光源装置は、それぞれ所定の光束を出射する複数の点光源と、各点光源に対応して設けられた複数の光入射面から入射された各光束を１つの光束に合成して１つの光出射面から出射する光合成部とを備えているものである。本発明によれば、十分な光量（高光度）を確保することができる。しかも、光合成部に入射される光束は点光源から供給されるので、合成された光束は、見かけ上点光源からの光束となっているので、軸に対して平行光となり、均一の輝度を有することになる。
【０００７】
また、上記の装置において、点光源は、発光ダイオード、レーザダイオード、エレクトロルミネセンス素子、電界電子放射型ディスプレイのいずれかのものである。これにより、安価かつ小型しかも低消費電力で光源装置を構成することができる。
また、上記の装置において、光合成部は、ダイクロイックプリズム又はビームスプリッタのいずれかの光合成手段又は光合成手段の組み合わせで構成されているものである。これにより、小型に光源装置を構成することができる。
また、上記の装置において、光合成部は、前段の光合成手段の光出射面に後段の光合成手段のいずれかの光入射面を対向させて構成されているものである。これにより、一層高くて均一な輝度の照明を提供することができる。
【０００８】
また、本発明に係る表示装置は、上記いずれかに記載の光源装置と、光源装置からの光束を映像信号に基づいて変調する光学変換素子とを備えているものである。本発明によれば、簡単、安価、小型な構成しかも低消費電力で、照度ムラのない高品質の映像を表示することができる。このため、表示装置の商品価値が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１である光源装置１の構成を示す概略図である。
この例の光源装置１は、ダイクロイックプリズム２と、ＬＥＤ３1〜３3とから構成されている。ダイクロイックプリズム２は、図２に示すように、同一形状及び同一寸法を有する４個の直角プリズム５1〜５4のそれぞれの直角面同士が貼り合わされて構成されている。直角プリズム５1は、その直角面５1aに反射膜６1が形成され、その直角面５1bに反射防止膜７1が形成され、その斜面５1cに反射防止膜８1が形成されている。反射膜６1は、図中ｙ＋方向からの入射光を図中ｘ＋方向へ全反射するために形成されている。反射防止膜７1は、反射膜６1によって反射され直角面５1aに到達した光が図中ｙ＋方向へ反射されるのを防止するためと、図中ｙ＋方向からの入射光が図中ｘ−方向へ反射されるのを防止するために形成されている。反射防止膜８1は、図中ｙ＋方向からの入射光が図中ｙ＋方向へ反射されるのを防止するために形成されている。
【００１０】
反射膜６1は、例えば、クロム（Ｃｒ）等の金属からなる金属膜や、誘電体多層膜からなる。反射防止膜７1及び８1は、誘電体多層膜からなる。誘電体多層膜は、化学的蒸着（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）装置や物理的蒸着（ＰＶＤ：Physical Vapor Deposition）装置を使用して、例えば、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）の薄膜と、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）又は二酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）の薄膜とを交互に、例えば、１０〜２０層程度積層することにより形成する。ＰＶＤ装置としては、例えば、スパッタリング装置、真空蒸着装置、あるいはイオンプレーティング装置等がある。反射膜及び反射防止膜は、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）の薄膜と、五酸化タンタル（Ｔａ2Ｏ5）又は二酸化ハフニウム（ＨｆＯ2）の薄膜との各膜厚を変更することにより形成される。後述する他の反射膜及び他の反射防止膜についても同様の製造方法によって形成される。
【００１１】
直角プリズム５2は、その直角面５2aに反射防止膜７2が形成され、その直角面５2bに反射防止膜７3が形成され、その斜面５2cに反射防止膜８2が形成されている。反射防止膜７2は、図中ｘ−方向からの入射光が図中ｙ＋方向へ反射されるのを防止するために形成されている。反射防止膜７3は、図中ｘ−方向からの入射光が図中ｙ−方向へ反射されるのを防止するために形成されている。反射防止膜８2は、図中ｘ−方向からの入射光が図中ｘ−方向へ反射されるのを防止するために形成されている。
【００１２】
直角プリズム５3は、その直角面５3aに反射防止膜７4が形成され、その直角面５3bに反射膜６2が形成され、その斜面５3cに反射防止膜８3が形成されている。反射膜６2は、図中ｙ−方向からの入射光を図中ｘ＋方向へ全反射するために形成されている。反射防止膜７4は、反射膜６2によって反射され直角面５3aに到達した光が図中ｙ−方向へ反射されるのを防止するためと、図中ｙ−方向からの入射光が図中ｘ−方向へ反射されるのを防止するために形成されている。反射防止膜８3は、図中ｙ−方向からの入射光が図中ｙ−方向へ反射されるのを防止するために形成されている。
【００１３】
直角プリズム５4は、その直角面５4aに反射膜６3が形成され、その直角面５4bに反射膜６4が形成され、その斜面５4cに反射防止膜８4が形成されている。反射膜６3は、図中ｙ−方向からの入射光を図中ｘ＋方向へ全反射するために形成されている。反射膜６4は、図中ｙ＋方向からの入射光を図中ｘ＋方向へ全反射するために形成されている。反射防止膜８4は、図中ｙ−方向からの入射光が図中ｙ−方向へ反射されるのを防止するために形成されている。
【００１４】
ＬＥＤ３1〜３3は、例えば、白色光、赤色光、青色光、緑色光、あるいはマルチカラー等の同一色の光を発光したり、それぞれ赤色光、青色光、緑色光を別々に発光する。なお、上記した反射膜は、それぞれ入射光の波長に応じて、対応する波長の入射光が反射できるように形成され、上記した反射防止膜は、それぞれ入射光の波長に応じて、対応する波長の入射光の反射が防止できるように形成されていることはいうまでもない。
従って、例えば赤色光を合成する場合、合成のため使用される各ＬＥＤの波長ピークは、多少ずれている方が合成効率は向上する。各ＬＥＤの波長ピークが同一でも、各ＬＥＤに対応する反射膜の反射波長を若干シフトさせることで合成することは可能である。これは、後述する全ての実施形態で同様である。
ＬＥＤ３1は、そのチップ表面が直角プリズム５1の斜面５1cと平行をなし、かつ、直角プリズム５1の直角面５1a及び５1bの交線の中点に対向するように配置されている。ＬＥＤ３2は、そのチップ表面が直角プリズム５2の斜面５2cと平行をなし、かつ、直角プリズム５2の直角面５2a及び５2bの交線の中点に対向するように配置されている。ＬＥＤ３3は、そのチップ表面が直角プリズム５3の斜面５3cと平行をなし、かつ、直角プリズム５3の直角面５3a及び５3bの交線の中点に対向するように配置されている。すなわち、各ＬＥＤ３1〜３3は光軸上に配置されている。
【００１５】
次に、上記構成の光源装置１の動作について説明する。各ＬＥＤ３1〜３3の２つの電極の両端に順バイアス電圧を印加すると、各ＬＥＤ３1〜３3は、同一の、白色光、赤色光、青色光、緑色光、マルチカラー、あるいはそれぞれ赤色光、青色光、緑色光を別々に発光する。これにより、ＬＥＤ３1から出射された光は、入射光４1として、反射防止膜８1で反射されることなく、図中ｙ＋方向から図中ｙ−方向へ向かって直角プリズム５1に入射する。直角プリズム５1に入射した入射光４1の一部は、直角面５1aに到達し、反射膜６1で図中ｘ＋方向に全反射された後、直角面５1bに到達し反射防止膜７1で反射されることなく、直角プリズム５1から図中ｘ＋方向に出射する。一方、直角プリズム５1に入射した入射光４1の他の一部は、直接直角面５1bに到達し反射防止膜７1で反射されることなく、直角プリズム５1から図中ｙ−方向に出射する。
【００１６】
次に、直角プリズム５1から図中ｘ＋方向に出射された入射光４1の一部は、反射膜６3で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５4に入射する。直角プリズム５4に図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって入射した入射光４1の一部は、斜面５4cに到達し、反射防止膜８4で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５4から出射する。一方、直角プリズム５1から図中ｙ−方向に出射された入射光４1の他の一部は、反射膜６3で反射されることなく、図中ｙ＋方向から図中ｙ−方向へ向かって直角プリズム５4に入射する。直角プリズム５4に図中ｙ＋方向から図中ｙ−方向へ向かって入射した入射光４1の他の一部は、直角面５4bに到達し、反射膜６4で図中ｘ＋方向に全反射された後、斜面５4cに到達し反射防止膜８4で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５4から出射する。
【００１７】
また、ＬＥＤ３2から出射された光は、入射光４2として、反射防止膜８2で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５2に入射する。直角プリズム５2に入射した入射光４2の一部は、直接直角面５2aに到達し反射防止膜７2で反射されることなく、直角プリズム５2から図中ｘ＋方向に出射する。一方、直角プリズム５2に入射した入射光４2の他の一部は、直接直角面５2bに到達し反射防止膜７3で反射されることなく、直角プリズム５2から図中ｘ＋方向に出射する。
【００１８】
次に、直角プリズム５2から図中ｘ＋方向に出射された入射光４2の一部は、反射膜６2で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５3に入射する。直角プリズム５2から直角プリズム５3に図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって入射した入射光４2の一部は、直角面５3aに到達し、反射防止膜７4で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５3から出射する。一方、直角プリズム５2から図中ｘ＋方向に出射された入射光４2の他の一部は、反射膜６1で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５1に入射する。直角プリズム５2から直角プリズム５1に図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって入射した入射光４2の他の一部は、直角面５1bに到達し、反射防止膜７1で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５1から出射する。
【００１９】
次に、直角プリズム５3から図中ｘ＋方向に出射された入射光４2の一部は、反射膜６4で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５4に入射する。直角プリズム５3から直角プリズム５4に図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって入射した入射光４2の一部は、斜面５4cに到達し、反射防止膜８4で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５4から出射する。一方、直角プリズム５1から図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向に出射された入射光４2の他の一部は、直角プリズム５1から直角プリズム５4に図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって入射する。直角プリズム５1から直角プリズム５4に図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって入射した入射光４2の一部は、斜面５4cに到達し、反射防止膜８4で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５4から出射する。
【００２０】
また、ＬＥＤ３3から出射された光は、入射光４3として、反射防止膜８3で反射されることなく、図中ｙ−方向から図中ｙ＋方向へ向かって直角プリズム５3に入射する。直角プリズム５3に入射した入射光４3の一部は、直角面５3bに到達し、反射膜６2で図中ｘ＋方向に全反射された後、直角面５3aに到達し反射防止膜７4で反射されることなく、直角プリズム５3から図中ｘ＋方向に出射する。一方、直角プリズム５3に入射した入射光４3の他の一部は、直接直角面５3aに到達し反射防止膜７4で反射されることなく、直角プリズム５3から図中ｙ＋方向に出射する。
【００２１】
次に、直角プリズム５3から図中ｘ＋方向に出射された入射光４3の一部は、反射膜６4で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５4に入射する。直角プリズム５4に図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって入射した入射光４3の一部は、斜面５4cに到達し、反射防止膜８4で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５4から出射する。一方、直角プリズム５3から図中ｙ＋方向に出射された入射光４3の他の一部は、反射膜６4で反射されることなく、図中ｙ−方向から図中ｙ＋方向へ向かって直角プリズム５4に入射する。直角プリズム５4に図中ｙ−方向から図中ｙ＋方向へ向かって入射した入射光４3の他の一部は、直角面５4aに到達し、反射膜６3で図中ｘ＋方向に全反射された後、斜面５4cに到達し反射防止膜８4で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム５4から出射する。以上説明した動作により、入射光４1〜４3がダイクロイックプリズム２によって合成され、各入射光４1〜４3の光量を合計した光量を有する合成光４4として出射することになる。
【００２２】
このように、本発明の実施の形態１である光源装置１は、それぞれ所定の光量を有する入射光４1〜４3を出射する点光源の１つであるＬＥＤ３1〜３3と、ＬＥＤ３1〜３3に対応して設けられた斜面５1c，５2c，５3c（光入射面）から入射された各入射光４1〜４3を１つの合成光４4に合成して１つの斜面５4c（光出射面）から出射する光合成部の１つであるダイクロイックプリズム２とを備えている。したがって、安価かつ小型しかも低消費電力で、十分な光量（高光度）を確保することができる。しかも、ダイクロイックプリズム２に入射される入射光４1〜４3は点光源の１つであるＬＥＤ３1〜３3から供給されるので、合成光４4は、光軸に対して平行光束となり、均一の輝度を有することになる。また、ダイクロイックプリズムは、光軸が固定されているため、光源装置や後述する表示装置を組み立てる際の精度が多少低くても組み立てやすいという利点がある。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２である光源装置１１の構成を示す概略図である。
この例の光源装置１１は、ビームスプリッタ１２と、ＬＥＤ１３1及び１３2とから構成されている。ビームスプリッタ１２は、キューブ型であり、図４に示すように、同一形状及び同一寸法を有する２個の直角プリズム１５1及び１５2のそれぞれの斜面同士が貼り合わされて構成されている。直角プリズム１５1は、その斜面１５1cに反射膜１６が形成され、その直角面１５1a及び１５1bに反射防止膜１７1及び１７2が形成されている。反射膜１６は、図中ｙ＋方向からの入射光を図中ｘ＋方向へ全反射するために形成されている。反射防止膜１７1は、図中ｙ＋方向からの入射光が図中ｙ＋方向へ反射されるのを防止するために形成されている。反射防止膜１７2は、図中ｘ−方向からの光が図中ｘ−方向へ反射されるのを防止するために形成されている。反射膜及び反射防止膜の材質及びその製造方法については、上記した実施の形態１で説明したものと同様であるので、その説明を省略する。
【００２４】
直角プリズム１５2は、その直角面１５2bに反射防止膜１７3が形成され、その斜面１５2cに反射防止膜１７4が形成されているが、その直角面１５2aには何も形成されていない。反射防止膜１７3は、図中ｘ−方向からの入射光が図中ｘ−方向へ反射されるのを防止するために形成されている。反射防止膜１７4は、図中ｘ−方向からの入射光が図中ｙ−方向及びｘ−方向へ反射されるのを防止するために形成されている。
【００２５】
ＬＥＤ１３1及び１３2は、例えば、白色光、赤色光、青色光、緑色光、あるいはマルチカラー等の同一色の光を発光したり、それぞれ赤色光、青色光、緑色光を別々に発光する。なお、上記した反射膜は、それぞれ入射光の波長に応じて、対応する波長の入射光が反射できるように形成され、上記した反射防止膜は、それぞれ入射光の波長に応じて、対応する波長の入射光の反射が防止できるように形成されていることはいうまでもない。ＬＥＤ１３1は、そのチップ表面が直角プリズム１５1の直角面１５1aと平行をなし、かつ、直角プリズム１５1の斜面１５1cの中央に対向するように配置されている。ＬＥＤ１３2は、そのチップ表面が直角プリズム１５2の直角面１５2bと平行をなし、かつ、直角プリズム１５2の斜面１５2cの中央に対向するように配置されている。すなわち、各ＬＥＤ１３1及び１３2は光軸上に配置されている。
【００２６】
次に、上記構成の光源装置１１の動作について説明する。各ＬＥＤ１３1及び１３2の２つの電極の両端に順バイアス電圧を印加すると、各ＬＥＤ１３1及び１３2は、同一の、白色光、赤色光、青色光、緑色光、マルチカラー、あるいはそれぞれ赤色光、青色光、緑色光を別々に発光する。これにより、ＬＥＤ１３1から出射された光は、入射光１４1として、反射防止膜１７1で反射されることなく、図中ｙ＋方向から図中ｙ−方向へ向かって直角プリズム１５1に入射する。直角プリズム１５1に入射した入射光１４1の一部は、斜面１５1cに到達し、反射膜１６で図中ｘ＋方向に全反射された後、直角面１５1bに到達し反射防止膜１７2で反射されることなく、直角プリズム１５1から図中ｘ＋方向に出射する。
【００２７】
また、ＬＥＤ１３2から出射された光は、入射光１４2として、反射防止膜１７3で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム１５2に入射する。直角プリズム１５2に入射した入射光１４2は、斜面１５2cに到達し反射防止膜１７4で反射されることなく、直角プリズム１５2から図中ｘ＋方向に出射する。次に、直角プリズム１５2から図中ｘ＋方向に出射された入射光１４2は、反射膜１６で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム１５1に入射する。直角プリズム１５2から直角プリズム１５1に図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって入射した入射光１４2は、直角面１５1bに到達し、反射防止膜１７2で反射されることなく、図中ｘ−方向から図中ｘ＋方向へ向かって直角プリズム１５1から出射する。以上説明した動作により、入射光１４1及び１４2がビームスプリッタ１２によって合成され、各入射光１４1及び１４2の光量を合計した光量を有する合成光１４3として出射することになる。
【００２８】
このように、本発明の実施の形態２である光源装置１１は、それぞれ所定の光量を有する入射光１４1及び１４2を出射する点光源の１つであるＬＥＤ１３1及び１３2と、ＬＥＤ１３1及び１３2に対応して設けられた直角面１５1a，１５2b（光入射面）から入射された各入射光１４1及び１４2を１つの合成光１４3に合成して１つの直角面１５1b（光出射面）から出射する光合成部の１つであるビームスプリッタ１２とを備えている。したがって、上記した実施の形態１と略同様の効果を得ることができる。
【００２９】
実施の形態３．
図５は、本発明の実施の形態３である光源装置２１の構成を示す概略図である。図５において、図１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図５に示す光源装置２１においては、同一形状及び同一機能を有する３個のダイクロイックプリズム２が、前段のダイクロイックプリズム２の斜面５4c（光出射面）に、後段のダイクロイックプリズム２の斜面５2c（光入射面）を接触させて順次配置されている。また、図５に示す光源装置２１においては、１個のＬＥＤ３2と、同一色及び同一光量の光を出射する３個のＬＥＤ３1と、同一色及び同一光量の光を出射する３個のＬＥＤ３3とが設けられている。
【００３０】
各ＬＥＤ３1は、そのチップ表面がそれぞれ対応するダイクロイックプリズム２を構成する直角プリズム５1の斜面５1cと平行をなし、かつ、当該直角プリズム５1の直角面５1a及び５1bの交線の中点に対向するように配置されている。ＬＥＤ３2は、そのチップ表面が図５において左端に位置するダイクロイックプリズム２を構成する直角プリズム５2の斜面５2と平行をなし、かつ、当該直角プリズム５2の直角面５2a及び５2bの交線の中点に対向するように配置されている。各ＬＥＤ３3は、そのチップ表面がそれぞれ対応するダイクロイックプリズム２を構成する直角プリズム５3の斜面５3cと平行をなし、かつ、当該直角プリズム５3の直角面５3a及び５3bの交線の中点に対向するように配置されている。すなわち、各ＬＥＤ３1〜３3は光軸上に配置されている。
なお、上記構成の光源装置２１の動作については、上記した実施の形態１において、図２を参照して説明したダイクロイックプリズム２における動作が３個のダイクロイックプリズム２において順次行われる以外は、上記した実施の形態１と略同様であるので、その説明を省略する。すなわち、３個の入射光４1と、１個の入射光４2と、３個の入射光４3とが３個のダイクロイックプリズム２によって合成され、各入射光４1〜４3の光量を合計した光量を有する合成光４5として出射することになる。
【００３１】
このように、本発明の実施の形態３である光源装置２１では、３個のダイクロイックプリズム２が、前段のダイクロイックプリズム２の斜面５4c（光出射面）に、後段のダイクロイックプリズム２の斜面５2c（光入射面）を接触させて順次配置されている。したがって、簡単かつ安価な構成で、上記した実施の形態１よりも一層高くて均一な輝度の照明を提供することができる。
さらに、本発明の実施の形態３である光源装置２１では、３個のダイクロイックプリズム２の組み合わせで説明したが、２個以上のダイクロイックプリズム２の組み合わせであれば、光増強効果がその組み合わせ数に応じて得られる。
【００３２】
実施の形態４．
図６は、本発明の実施の形態４である光源装置３１の構成を示す概略図である。図６において、図３の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図６に示す光源装置３１においては、同一形状及び同一機能を有する３個のビームスプリッタ１２が、前段のビームスプリッタ１２の直角面１５1b（光出射面）に、後段のビームスプリッタ１２の直角面１５2b（光入射面）を接触させて順次配置されている。また、図６に示す光源装置３１においては、１個のＬＥＤ１３2と、同一色及び同一光量の光を出射する３個のＬＥＤ１３1とが設けられている。
【００３３】
各ＬＥＤ１３1は、そのチップ表面がそれぞれ対応するビームスプリッタ１２を構成する直角プリズム１５1の直角面１５1aと平行をなし、かつ、直角プリズム１５1の斜面１５1cの中央に対向するように配置されている。ＬＥＤ１３2は、そのチップ表面が直角プリズム１５2の直角面１５2bと平行をなし、かつ、直角プリズム１５2の斜面１５2cの中央に対向するように配置されている。すなわち、各ＬＥＤ１３1及び１３2は光軸上に配置されている。
なお、上記構成の光源装置３１の動作については、上記した実施の形態２において、図４を参照して説明したビームスプリッタ１２における動作が３個のビームスプリッタ１２において順次行われる以外は、上記した実施の形態２と略同様であるので、その説明を省略する。すなわち、３個の入射光１４1と、１個の入射光１４2とが３個のビームスプリッタ１２によって合成され、各入射光１４1及び１４2の光量を合計した光量を有する合成光１４4として出射することになる。
【００３４】
このように、本発明の実施の形態４である光源装置３１では、３個のビームスプリッタ１２が、前段のビームスプリッタ１２の直角面１５1b（光出射面）に、後段のビームスプリッタ１２の直角面１５2b（光入射面）を接触させて順次配置されている。したがって、簡単かつ安価な構成で、上記した実施の形態２よりも一層高くて均一な輝度の照明を提供することができる。
さらに、本発明の実施の形態４である光源装置３１では、３個のビームスプリッタ１２の組み合わせで説明したが、２個以上のビームスプリッタ１２の組み合わせであれば、光増強効果がその組み合わせ数に応じて得られる。
【００３５】
実施の形態５．
上述した各実施の形態では、ＬＥＤの出射光を直接ダイクロイックプリズム２又はビームスプリッタ１２に入射する例を示したが、これに限定されない。例えば、ＬＥＤとダイクロイックプリズム２又はビームスプリッタ１２のそれぞれの光入射面との間に凸レンズを介挿したり、ダイクロイックプリズム２又はビームスプリッタ１２の合成光が出射される光出射面との間に凸レンズを介挿したりしても良い。あるいは、図７〜図１０に示すように、ＬＥＤとダイクロイックプリズム２又はビームスプリッタ１２のそれぞれの光入射面との間に凸レンズ４２1〜４２3、５２1及び５２2、６２1〜６２3、７２1及び７２2を介挿するとともに、ダイクロイックプリズム２又はビームスプリッタ１２の合成光が出射される光出射面との間に凸レンズ４２4、５２3、６２4、７２3を介挿しても良い。図７〜図１０において、対応する図１、図３、図５、図６の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。この実施の形態５によれば、上記した実施の形態１〜４と同様の効果が得られる他、凸レンズによりＬＥＤの出射光が平行光束とされるので、より一層均一な輝度の照明を提供することができる。
【００３６】
実施の形態６．
図１１は、本発明の実施の形態６である表示装置の構成を示す概略図である。
この例の表示装置は、投写型のプロジェクタであり、光源装置１R，１G，１Bと、液晶ライトバルブ８１〜８３と、ダイクロイックプリズム８４と、投写レンズ８５と、投写スクリーン８６とから構成されている。光源装置１Rは、図１に示す実施の形態１である光源装置１であって、ＬＥＤ３1〜３3がすべて赤色光を発光するものである。同様に、光源装置１Gは上記光源装置１であってＬＥＤ３1〜３3がすべて緑色光を発光し、光源装置１Bは上記光源装置１であってＬＥＤ３1〜３3がすべて青色光を発光するものである。
【００３７】
液晶ライトバルブ８１は、外部から供給されるＲ（赤）信号に基づいて、光源装置１Rから供給される赤色光を変調して赤色光に対応した映像情報を付加する。同様に、液晶ライトバルブ８２は、外部から供給されるＧ（緑）信号に基づいて、光源装置１Gから供給される緑色光を変調して緑色光に対応した映像情報を付加する。液晶ライトバルブ８３は、外部から供給されるＢ（青）信号に基づいて、光源装置１Bから供給される青色光を変調して青色光に対応した映像情報を付加する。
【００３８】
ダイクロイックプリズム８４は、図２に示すダイクロイックプリズム２と同様、同一形状及び同一寸法を有する４個の直角プリズム５1〜５4のそれぞれの直角面同士が貼り合わされて構成されている。ただし、直角プリズム５1は、その直角面５1aに赤色光を反射する反射膜６1が形成されている。直角プリズム５2は、その直角面５2a及び５2bのいずれにも反射膜は形成されていない。直角プリズム５3は、その直角面５3bに青色光を反射する反射膜６2が形成されている。直角プリズム５4は、その直角面５4aに青色光を反射する反射膜６3が形成され、その直角面５4bに赤色光を反射する反射膜６4が形成されている。ダイクロイックプリズム８４は、液晶ライトバルブ８１〜８３から出射される赤色光、緑色光、青色光を合成して、投写レンズ８５の方向に出射する。なお、ダイクロイックプリズム８４の詳細な構成、機能及び製造方法については、例えば、特開２００３−１３９２５号公報を参照されたい。また、直角プリズム５1〜５4の各色の反射膜が形成されていない面には適宜反射防止膜を形成しても良い。投写レンズ８５は、ダイクロイックプリズム８４により合成された光を投写スクリーン８６上に結像させる。なお、上記構成の表示装置の動作については、光源装置として光源装置１R，１G，１Bを用いている以外は従来と同様であるので、その説明を省略する。このように、本発明の実施の形態６である表示装置では、光源装置として光源装置１R，１G，１Bを用いているので、簡単、安価、小型な構成しかも低消費電力で、照度ムラのない高品質の映像を表示することができる。このため、表示装置の商品価値が向上する。
【００３９】
実施の形態７．
図１２は、本発明の実施の形態７である表示装置の構成を示す概略図である。図１２において、図１１の各部に対応する部分には同一の符号を付け、その説明を省略する。図１２に示す表示装置においては、図１１に示す光源装置１R，１G，１Bに換えて、光源装置２１R，２１G，２１Bが新たに設けられている。光源装置２１Rは、図５に示す実施の形態３である光源装置２１であって、ＬＥＤ３1〜３3がすべて赤色光を発光するものである。同様に、光源装置２１Gは上記光源装置２１であってＬＥＤ３1〜３3がすべて緑色光を発光し、光源装置２１Bは上記光源装置２１であってＬＥＤ３1〜３3がすべて青色光を発光するものである。なお、上記構成の表示装置の動作については、光源装置として光源装置２１R，２１G，２１Bを用いている以外は従来と同様であるので、その説明を省略する。このように、本発明の実施の形態７である表示装置では、光源装置として光源装置２１R，２１G，２１Bを用いているので、上記した実施の形態６に比べてより一層高品質の映像を表示することができる。
【００４０】
以上、この実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
例えば、上述の各実施の形態において、ダイクロイックプリズム２及びビームスプリッタ１２を構成する直角プリズムの反射膜を形成しない面に反射防止膜を形成する例を示したが、これに限定されず、反射防止膜の一部又は全部は形成しなくても良い。
また、上述の実施の形態２、４、５においては、ビームスプリッタ１２はキューブ型である例を示したが、これに限定されず、プレート型でも良い。
また、上述の各実施の形態においては、点光源としてＬＥＤを用いる例を示したが、これに限定されず、点光源としてレーザダイオード、エレクトロルミネセンス（ＥＬ：electroluminescence）素子、蛍光表示管（ＶＦＤ：Vacuum Fluoresent Display）（特に、その一種である電界電子放射型ディスプレイ（ＦＥＤ：Field Emission Display））等の発光素子を用いても良い。なお、これらのデバイスを用いた光合成においても、各デバイスの波長を、それぞれの合成箇所で、反射膜波長可能分解能分シフトしてある方が合成しやすい。
【００４１】
また、上述の実施の形態３、４、５、７においては、ダイクロイックプリズム２又はビームスプリッタ１２の個数が３個である例を示したが、これに限定されず、ダイクロイックプリズム２又はビームスプリッタ１２の個数は２個、４個、５個、あるいは６個以上でも良い。この場合、ダイクロイックプリズム２又はビームスプリッタ１２の個数が増加するのに応じてＬＥＤの個数も増加させる必要があることはいうまでもない。
また、上述の実施の形態６及び７において、表示装置は３個の液晶ライトバルブ８１〜８３を有する例を示したが、これに限定されず、表示装置は１個の液晶ライトバルブを有するものや、４個以上の液晶ライトバルブを有するものでも良い。前者の場合、光源装置から出射される合成光は白色光となり、後者の場合、光源装置から出射される合成光は赤色光、緑色光、青色光に加えて他の１色の光となる。
また、上述の実施の形態６及び７において、光変調手段として液晶ライトバルブを用いる例を示したが、これに限定されず、ミラーディバイス型のライトバルブを用いても良い。
【００４２】
また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用することができる。例えば、上述の実施の形態６において、光源装置１R，１G，１Bに換えて、光源装置１１R，１１G，１１B、光源装置３１R，３１G，３１B、光源装置４１R，４１G，４１B、光源装置５１R，５１G，５１B、光源装置６１R，６１G，６１B、光源装置７１R，７１G，７１Bを設けても良い。なお、各光源装置の添え字Ｒ、Ｇ、Ｂは、各光源装置からの合成光が赤色光、緑色光、青色光であることを示している。また、上述の実施の形態３、４、５、７においては、複数個のダイクロイックプリズム２又は複数個のビームスプリッタ１２をそれぞれ直列に配置する例を示したが、これに限定されず、複数個のダイクロイックプリズム２と複数個のビームスプリッタ１２をそれぞれ適宜組み合わせて直列に配置しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態１である光源装置の構成を示す概略図である。
【図２】ダイクロイックプリズムの構成を示す分解平面図である。
【図３】本発明の実施の形態２である光源装置の構成を示す概略図である。
【図４】ビームスプリッタの構成を示す分解平面図である。
【図５】本発明の実施の形態３である光源装置の構成を示す概略図である。
【図６】本発明の実施の形態４である光源装置の構成を示す概略図である。
【図７】本発明の実施の形態５である光源装置の第１の構成を示す概略図である。
【図８】本発明の実施の形態５である光源装置の第２の構成を示す概略図である。
【図９】本発明の実施の形態５である光源装置の第３の構成を示す概略図である。
【図１０】本発明の実施の形態５である光源装置の第４の構成を示す概略図である。
【図１１】本発明の実施の形態６である表示装置の構成を示す概略図である。
【図１２】本発明の実施の形態７である表示装置の構成を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４４】
１，１R，１G，１B，１１，１１R，１１G，１１B，２１，２１R，２１G，２１B，３１，３１R，３１G，３１B，４１，４１R，４１G，４１B，５１，５１R，５１G，５１B，６１，６１R，６１G，６１B，７１，７１R，７１G，７１B  光源装置、２  ダイクロイックプリズム（光合成部）、３1〜３3，１３1，１３2  ＬＥＤ、４1〜４3，１４1，１４2  入射光、４4〜４7，１４3〜１４6  合成光、５1〜５4，１５1，１５2  直角プリズム、５1a，５1b，５2a，５2b，５3a，５3b，５4a，５4b，１５1a，１５1b，１５2a，１５2b  直角面、５1c，５2c，５3c、５4c，１５1c，１５2c  斜面、６1〜６4，１６  反射膜、７1〜７4，８1〜８4，１７1〜１７4  反射防止膜、１２  ビームスプリッタ（光合成部）、４２1〜４２4，５２1〜５２3，６２1〜６２4，７２1〜７２3  凸レンズ、８１〜８３  液晶ライトバルブ（光学変換素子）、８４  ダイクロイックプリズム、８５  投写レンズ、８６  投写スクリーン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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