JP2003347595A - 光源装置及び投写型表示装置 - Google Patents
光源装置及び投写型表示装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高輝度を達成するために比較的多数の発光ダ
イオードランプを用い、なおかつ光源からの出射光束面
積（照明光束径）の増大を抑制して効率の良い照明光束
を得ること。 【解決手段】 略円筒状に配列された複数の発光ダイオ
ードランプと、発光ダイオードランプ群からの光束を照
明対象の光変調器の方向に反射する円錐状の反射素子と
を有する。特に、発光ダイオードランプ群の光軸は円筒
側面に垂直かつ円筒中心軸に向かうように配置され、円
錐状反射素子は円筒状に配列された発光ダイオードラン
プ群の内部に配置され、反射素子の反射面と発光ダイオ
ードランプ群の光軸とが４５度の関係をとる。
イオードランプを用い、なおかつ光源からの出射光束面
積（照明光束径）の増大を抑制して効率の良い照明光束
を得ること。 【解決手段】 略円筒状に配列された複数の発光ダイオ
ードランプと、発光ダイオードランプ群からの光束を照
明対象の光変調器の方向に反射する円錐状の反射素子と
を有する。特に、発光ダイオードランプ群の光軸は円筒
側面に垂直かつ円筒中心軸に向かうように配置され、円
錐状反射素子は円筒状に配列された発光ダイオードラン
プ群の内部に配置され、反射素子の反射面と発光ダイオ
ードランプ群の光軸とが４５度の関係をとる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光源装置及び投写
型表示装置に関するものであり、特に、発光ダイオード
を用いた光源装置及び投写型表示装置に関する。
型表示装置に関するものであり、特に、発光ダイオード
を用いた光源装置及び投写型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】大画面の映像を楽しんだり、パソコンに
接続して大画面で電子プレゼンテーションを行うための
装置として投写型表示装置（プロジェクター）がある。
投写型表示装置は、メタルハライドランプやキセノンラ
ンプまたは高圧水銀ランプ等の白色光源を用い、これら
の白色光をカラーフィルタやダイクロイックミラーで
赤、緑、青の３色に分光し、小型の２次元変調素子を照
明して投写レンズを用いてスクリーン上に拡大投写する
ものである。２次元変調素子としては、０．７型から
１．３型程度の大きさの液晶パネルやＤＭＤ（ディジタ
ルマイクロミラーデバイス）が知られている。液晶パネ
ルには透過型のものの他、反射型も存在する。また、こ
れら２次元変調素子を赤、緑、青の各色用に３個用いる
ものや、１個のみでカラー表示を行うものもある。更
に、反射型のスクリーンや壁面上に拡大投写する前面投
写方式の他、プロジェクションＴＶとして知られている
ように、透過型のスクリーンを介して投写する背面投写
方式がある。
接続して大画面で電子プレゼンテーションを行うための
装置として投写型表示装置（プロジェクター）がある。
投写型表示装置は、メタルハライドランプやキセノンラ
ンプまたは高圧水銀ランプ等の白色光源を用い、これら
の白色光をカラーフィルタやダイクロイックミラーで
赤、緑、青の３色に分光し、小型の２次元変調素子を照
明して投写レンズを用いてスクリーン上に拡大投写する
ものである。２次元変調素子としては、０．７型から
１．３型程度の大きさの液晶パネルやＤＭＤ（ディジタ
ルマイクロミラーデバイス）が知られている。液晶パネ
ルには透過型のものの他、反射型も存在する。また、こ
れら２次元変調素子を赤、緑、青の各色用に３個用いる
ものや、１個のみでカラー表示を行うものもある。更
に、反射型のスクリーンや壁面上に拡大投写する前面投
写方式の他、プロジェクションＴＶとして知られている
ように、透過型のスクリーンを介して投写する背面投写
方式がある。
【０００３】このような従来の投写型表示装置の光源と
して用いられてきたのは、上記メタルハライドランプや
キセノンランプまたは高圧水銀ランプなどの放電ランプ
であり、通常は、放物面や楕円面の反射鏡と組み合わせ
て光源を形成する。特に最近の投写型表示装置では、高
圧水銀ランプを使用したものが多い。
して用いられてきたのは、上記メタルハライドランプや
キセノンランプまたは高圧水銀ランプなどの放電ランプ
であり、通常は、放物面や楕円面の反射鏡と組み合わせ
て光源を形成する。特に最近の投写型表示装置では、高
圧水銀ランプを使用したものが多い。
【０００４】さて、近年の発光ダイオードランプの開発
の進歩は目覚ましく、高輝度で高効率な青や緑の発光ダ
イオードランプも登場し、従来より比較的高輝度、高効
率であった赤色発光ダイオードランプと組み合わせるこ
とで投写型表示装置の光源を実現できる可能性がある。
の進歩は目覚ましく、高輝度で高効率な青や緑の発光ダ
イオードランプも登場し、従来より比較的高輝度、高効
率であった赤色発光ダイオードランプと組み合わせるこ
とで投写型表示装置の光源を実現できる可能性がある。
【０００５】発光ダイオード（ＬＥＤ）は、１）消費電
力が小さい、２）丈夫で小型である、３）寿命が長い、
など、投写型表示装置にとって都合の良い特徴が多く、
非常に有望である。しかしながら、現状では、汎用品と
して容易に手に入る発光ダイオードランプは１個当たり
の発光効率が１０〜４０Ｌｍ／Ｗ（ルーメン／ワット）
と従来の６０Ｌｍ／Ｗ以上を有する高圧水銀ランプの発
光効率には及ばない。従来の、０．９型クラスの透過型
液晶パネルを使った前面投写型の液晶表示装置では、入
力電力１００Ｗの高圧水銀ランプを使用して１０００ル
ーメン超のスクリーン輝度を得ている。このクラスのラ
ンプには、φ６０程度の反射鏡が組み合わされることが
多い。即ち、ランプと反射鏡直後には約φ６０程度の大
きさ電流の光束が出てくる。この高圧水銀ランプの発光
効率を仮に６０Ｌｍ／Ｗとすると、このランプからは約
６０００Ｌｍの光束が発生していると考えられる。発光
ダイオードは１個当たりの消費電力が小さいので、これ
を光源として大きな輝度を得るためには発光ダイオード
ランプの数を増やして輝度を確保することが有効であ
る。即ち、複数の発光ダイオードランプを縦横に隣接配
置して（つまりアレイ化して）利用することになる。現
状で最も高輝度な発光ダイオードとして知られる、米ル
ミレッズ・ライティング社製のものは、１個で１８Ｌｍ
（白色）の輝度である。従って、この発光ダイオードを
用いて上記１００Ｗの高圧水銀ランプと同等の６０００
Ｌｍの光束を得るには、３３３個もの発光ダイオードが
必要ということになる。この発光ダイオードランプは、
大きさが約φ１０程度であり、仮に縦横に１８個×１９
個＝３４２個を配列すると、全体で１８０ｍｍ×１９０
ｍｍもの大きさになってしまう。従ってこの光源の直後
には１８０×１９０の大きさの光束が出てくることにな
る。光変調素子である液晶パネルのサイズは、０．７型
〜１．３型程度であるため、これら発光ダイオードアレ
イからの光束を効率良く照明しようとすると光学系は複
雑になり好ましくない。
力が小さい、２）丈夫で小型である、３）寿命が長い、
など、投写型表示装置にとって都合の良い特徴が多く、
非常に有望である。しかしながら、現状では、汎用品と
して容易に手に入る発光ダイオードランプは１個当たり
の発光効率が１０〜４０Ｌｍ／Ｗ（ルーメン／ワット）
と従来の６０Ｌｍ／Ｗ以上を有する高圧水銀ランプの発
光効率には及ばない。従来の、０．９型クラスの透過型
液晶パネルを使った前面投写型の液晶表示装置では、入
力電力１００Ｗの高圧水銀ランプを使用して１０００ル
ーメン超のスクリーン輝度を得ている。このクラスのラ
ンプには、φ６０程度の反射鏡が組み合わされることが
多い。即ち、ランプと反射鏡直後には約φ６０程度の大
きさ電流の光束が出てくる。この高圧水銀ランプの発光
効率を仮に６０Ｌｍ／Ｗとすると、このランプからは約
６０００Ｌｍの光束が発生していると考えられる。発光
ダイオードは１個当たりの消費電力が小さいので、これ
を光源として大きな輝度を得るためには発光ダイオード
ランプの数を増やして輝度を確保することが有効であ
る。即ち、複数の発光ダイオードランプを縦横に隣接配
置して（つまりアレイ化して）利用することになる。現
状で最も高輝度な発光ダイオードとして知られる、米ル
ミレッズ・ライティング社製のものは、１個で１８Ｌｍ
（白色）の輝度である。従って、この発光ダイオードを
用いて上記１００Ｗの高圧水銀ランプと同等の６０００
Ｌｍの光束を得るには、３３３個もの発光ダイオードが
必要ということになる。この発光ダイオードランプは、
大きさが約φ１０程度であり、仮に縦横に１８個×１９
個＝３４２個を配列すると、全体で１８０ｍｍ×１９０
ｍｍもの大きさになってしまう。従ってこの光源の直後
には１８０×１９０の大きさの光束が出てくることにな
る。光変調素子である液晶パネルのサイズは、０．７型
〜１．３型程度であるため、これら発光ダイオードアレ
イからの光束を効率良く照明しようとすると光学系は複
雑になり好ましくない。
【０００６】関連する従来技術として、例えば特開平１
０−２８８９６７号公報に開示のパネル照明装置があ
る。この技術では、実施形態の１つにおいて、略円柱
（円筒）状の筐体内の内側面に複数の発光ダイオードを
略水平方向かつ円柱中心軸方向に向いた形で環状に配置
し、その出射光束を円柱状筐体内に配置された略円錐状
の反射紙で反射（乱反射）させ、円柱状筐体上方に貼ら
れたプラスチックパネル面への光束を得る構造の照明装
置について記載している。この技術では構成の効果の１
つとして筐体を薄く構成できること等が挙げられている
が、プラスチックパネル面において得られる光束面の面
積を小さくすることを目的としたものではないなど本願
とは主旨が異なる。
０−２８８９６７号公報に開示のパネル照明装置があ
る。この技術では、実施形態の１つにおいて、略円柱
（円筒）状の筐体内の内側面に複数の発光ダイオードを
略水平方向かつ円柱中心軸方向に向いた形で環状に配置
し、その出射光束を円柱状筐体内に配置された略円錐状
の反射紙で反射（乱反射）させ、円柱状筐体上方に貼ら
れたプラスチックパネル面への光束を得る構造の照明装
置について記載している。この技術では構成の効果の１
つとして筐体を薄く構成できること等が挙げられている
が、プラスチックパネル面において得られる光束面の面
積を小さくすることを目的としたものではないなど本願
とは主旨が異なる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる問題
点に鑑みてなされたものであり、高輝度を達成するため
に比較的多数の発光ダイオードランプを用い、なおかつ
光源からの出射光束面積（照明光束径）の増大を抑制し
て効率の良い照明光束を得ることができる光源装置並び
にこの光源装置を用いた実用輝度が得られる投写型表示
装置を提供することを目的とする。
点に鑑みてなされたものであり、高輝度を達成するため
に比較的多数の発光ダイオードランプを用い、なおかつ
光源からの出射光束面積（照明光束径）の増大を抑制し
て効率の良い照明光束を得ることができる光源装置並び
にこの光源装置を用いた実用輝度が得られる投写型表示
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】かかる目的を達成するた
めに、請求項１記載の発明は、略円筒状に配列された複
数の発光ダイオードランプと、発光ダイオードランプ群
からの光束を照明対象の光変調器の方向に反射する円錐
状の反射素子とを有することを特徴としている。
めに、請求項１記載の発明は、略円筒状に配列された複
数の発光ダイオードランプと、発光ダイオードランプ群
からの光束を照明対象の光変調器の方向に反射する円錐
状の反射素子とを有することを特徴としている。
【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、発光ダイオードランプ群の光軸は、円筒側
面に垂直かつ円筒中心軸に向かうように配置され、円錐
状反射素子は、円筒状に配列された発光ダイオードラン
プ群の内部に配置され、反射素子の反射面と発光ダイオ
ードランプ群の光軸とが４５度の関係であることを特徴
としている。
明において、発光ダイオードランプ群の光軸は、円筒側
面に垂直かつ円筒中心軸に向かうように配置され、円錐
状反射素子は、円筒状に配列された発光ダイオードラン
プ群の内部に配置され、反射素子の反射面と発光ダイオ
ードランプ群の光軸とが４５度の関係であることを特徴
としている。
【００１０】請求項３記載の発明は、請求項２記載の発
明において、反射素子の反射面で反射後の光束群が平行
光束を形成することを特徴としている。
明において、反射素子の反射面で反射後の光束群が平行
光束を形成することを特徴としている。
【００１１】請求項４記載の発明は、少なくとも赤色光
・緑色光・青色光を発生する照明系と、これら赤色光・
緑色光・青色光を画像情報に応じて変調する２次元光変
調器と、２次元光変調器上の画像を拡大投写する投写レ
ンズとを有する投写型表示装置であって、照明系となる
光源装置は、略円筒状に配列された複数の発光ダイオー
ドランプと、発光ダイオードランプ群からの光束を照明
対象の２次元光変調器の方向に反射する円錐状の反射素
子とを有することを特徴としている。
・緑色光・青色光を発生する照明系と、これら赤色光・
緑色光・青色光を画像情報に応じて変調する２次元光変
調器と、２次元光変調器上の画像を拡大投写する投写レ
ンズとを有する投写型表示装置であって、照明系となる
光源装置は、略円筒状に配列された複数の発光ダイオー
ドランプと、発光ダイオードランプ群からの光束を照明
対象の２次元光変調器の方向に反射する円錐状の反射素
子とを有することを特徴としている。
【００１２】請求項５記載の発明は、請求項４記載の発
明において、発光ダイオードランプ群の光軸は、円筒側
面に垂直かつ円筒中心軸に向かうように配置され、円錐
状反射素子は、円筒状に配列された発光ダイオードラン
プ群の内部に配置され、反射素子の反射面と発光ダイオ
ードランプ群の光軸とが４５度の関係であることを特徴
としている。
明において、発光ダイオードランプ群の光軸は、円筒側
面に垂直かつ円筒中心軸に向かうように配置され、円錐
状反射素子は、円筒状に配列された発光ダイオードラン
プ群の内部に配置され、反射素子の反射面と発光ダイオ
ードランプ群の光軸とが４５度の関係であることを特徴
としている。
【００１３】請求項６記載の発明は、請求項５記載の発
明において、反射素子の反射面で反射後の光束群が平行
光束を形成することを特徴としている。
明において、反射素子の反射面で反射後の光束群が平行
光束を形成することを特徴としている。
【００１４】請求項７記載の発明は、請求項１から３の
いずれか１項に記載の光源装置を複数用いて照明系を形
成しカラー表示を行うことを特徴としている。
いずれか１項に記載の光源装置を複数用いて照明系を形
成しカラー表示を行うことを特徴としている。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の
第１の実施の形態における光源装置の外観を示す斜視図
である。本光源装置１は、略円筒状に配列された複数の
発光ダイオードランプ１１と、それを支持している略円
筒状の構造体１２と、この略円筒状構造体１２の内部に
配置された略円錐状の反射ミラー１３とを有している。
本光源装置１では、固体光源として発光ダイオードラン
プ１１を用いている。
図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の
第１の実施の形態における光源装置の外観を示す斜視図
である。本光源装置１は、略円筒状に配列された複数の
発光ダイオードランプ１１と、それを支持している略円
筒状の構造体１２と、この略円筒状構造体１２の内部に
配置された略円錐状の反射ミラー１３とを有している。
本光源装置１では、固体光源として発光ダイオードラン
プ１１を用いている。
【００１６】本発明の光源装置は、少なくとも赤色光・
緑色光・青色光を発生する照明系と、これらの赤色光・
緑色光・青色光を画像情報に応じて変調する２次元光変
調器と、この２次元光変調器上の画像を拡大投写する投
写レンズとを有する投写型表示装置において上記照明系
となる光源装置であり、円筒状に配列された複数の発光
ダイオードランプ群と、この発光ダイオードランプ群か
らの光束を２次元光変調器の方向に反射する円錐状の反
射ミラーとを有する。また特に、本発明の光源装置にお
ける発光ダイオードランプ群の光軸は、円筒面に垂直か
つ円筒中心軸に向かうように配置されている。また特
に、円錐状の反射ミラーは円筒状に配列された発光ダイ
オードランプ群の内部に配置され、上記反射ミラーの反
射面と上記発光ダイオード群の光軸とが４５度の関係と
なる。
緑色光・青色光を発生する照明系と、これらの赤色光・
緑色光・青色光を画像情報に応じて変調する２次元光変
調器と、この２次元光変調器上の画像を拡大投写する投
写レンズとを有する投写型表示装置において上記照明系
となる光源装置であり、円筒状に配列された複数の発光
ダイオードランプ群と、この発光ダイオードランプ群か
らの光束を２次元光変調器の方向に反射する円錐状の反
射ミラーとを有する。また特に、本発明の光源装置にお
ける発光ダイオードランプ群の光軸は、円筒面に垂直か
つ円筒中心軸に向かうように配置されている。また特
に、円錐状の反射ミラーは円筒状に配列された発光ダイ
オードランプ群の内部に配置され、上記反射ミラーの反
射面と上記発光ダイオード群の光軸とが４５度の関係と
なる。
【００１７】発光ダイオードランプを円筒状に配列する
ことにより、同じ出射光束面積の平面上に単純に配列す
るよりも多数の発光ダイオードランプで光源を構成でき
るので、光源装置から発生する光束を増加して高輝度を
得ることができる。さらに発光ダイオードの円筒状配列
構造の内部に配置され、発光ダイオードランプ群の光軸
と４５度の角度を成す反射面をもつ円錐状の反射ミラー
により、各々の発光ダイオードランプから発する光を効
果的に２次元光変調器の方向に取り出すことができる。
ことにより、同じ出射光束面積の平面上に単純に配列す
るよりも多数の発光ダイオードランプで光源を構成でき
るので、光源装置から発生する光束を増加して高輝度を
得ることができる。さらに発光ダイオードの円筒状配列
構造の内部に配置され、発光ダイオードランプ群の光軸
と４５度の角度を成す反射面をもつ円錐状の反射ミラー
により、各々の発光ダイオードランプから発する光を効
果的に２次元光変調器の方向に取り出すことができる。
【００１８】また、このような光源装置を、赤用・青用
・緑用に３個用意して、クロスダイクロイックプリズム
等の光合成手段で各光源装置からの光束を１つに合成し
てこの合成光束で液晶パネルやＤＭＤ（ディジタルミラ
ーデバイス）等の２次元光変調器を照明するような光学
系を構成できるので、比較的多数の発光ダイオードで光
源を構成するにも係わらず、光源部分の大型化を抑制
し、かつ実用輝度を有する投写型表示装置を提供するこ
とができる。
・緑用に３個用意して、クロスダイクロイックプリズム
等の光合成手段で各光源装置からの光束を１つに合成し
てこの合成光束で液晶パネルやＤＭＤ（ディジタルミラ
ーデバイス）等の２次元光変調器を照明するような光学
系を構成できるので、比較的多数の発光ダイオードで光
源を構成するにも係わらず、光源部分の大型化を抑制
し、かつ実用輝度を有する投写型表示装置を提供するこ
とができる。
【００１９】図１は、本実施例の光源装置１の外観を示
す斜視図である。また図２は光源装置１で円筒中心軸を
通る横側断面図を示す。また図３は、光源装置１を上側
から見た上面図を示す。図１で、円錐状反射ミラー１３
の頂点が向く方向が本光源装置１からの光束の出射方向
であり、この出射光束のある円筒状筐体の円平面を便宜
的に光源装置１の上面とする。この光源装置１上面は、
光源装置１が最終的に出射する光束の面であり、この面
からの出射光束が光源装置１の照明対象である２次元光
変調器の方向へと向かう。
す斜視図である。また図２は光源装置１で円筒中心軸を
通る横側断面図を示す。また図３は、光源装置１を上側
から見た上面図を示す。図１で、円錐状反射ミラー１３
の頂点が向く方向が本光源装置１からの光束の出射方向
であり、この出射光束のある円筒状筐体の円平面を便宜
的に光源装置１の上面とする。この光源装置１上面は、
光源装置１が最終的に出射する光束の面であり、この面
からの出射光束が光源装置１の照明対象である２次元光
変調器の方向へと向かう。
【００２０】複数の発光ダイオード１１は、円筒状構造
体１２により支持されている。この構造体１２には、発
光ダイオードランプ１１の径に合わせた所定の貫通孔
が、配列する発光ダイオードランプ１１の数分用意され
ている。図２で、円筒状構造体１２には底面２４も設け
ており、その上には円錐状反射ミラー１３がその底面２
３にて平行に接して設置されている。図２からわかるよ
うに発光ダイオードランプ１１は、構造体１２の面（側
面）に垂直に支持されており（光源装置１においては水
平に支持されている）、発光ダイオードランプ１１から
の発する光の軸２１は、円錐状反射ミラー１３の反射面
２２により反射され、光源装置１上面方向に出射する。
各発光ダイオードランプ１１からの光軸は反射ミラー１
２の反射面２２において反射された後、略平行の光軸と
なり、１つの光束面を成す。
体１２により支持されている。この構造体１２には、発
光ダイオードランプ１１の径に合わせた所定の貫通孔
が、配列する発光ダイオードランプ１１の数分用意され
ている。図２で、円筒状構造体１２には底面２４も設け
ており、その上には円錐状反射ミラー１３がその底面２
３にて平行に接して設置されている。図２からわかるよ
うに発光ダイオードランプ１１は、構造体１２の面（側
面）に垂直に支持されており（光源装置１においては水
平に支持されている）、発光ダイオードランプ１１から
の発する光の軸２１は、円錐状反射ミラー１３の反射面
２２により反射され、光源装置１上面方向に出射する。
各発光ダイオードランプ１１からの光軸は反射ミラー１
２の反射面２２において反射された後、略平行の光軸と
なり、１つの光束面を成す。
【００２１】図３からわかるように、各発光ダイオード
ランプ１１はその光軸２１が円筒状構造体１２の中心軸
方向に向かうように配列されている。光源装置１上面＝
円筒状構造体１２上面は円形であり、出射光束面も円形
となる。本実施例では、発光ダイオードランプ１１は１
２．８６度の角度で隣接配置される。
ランプ１１はその光軸２１が円筒状構造体１２の中心軸
方向に向かうように配列されている。光源装置１上面＝
円筒状構造体１２上面は円形であり、出射光束面も円形
となる。本実施例では、発光ダイオードランプ１１は１
２．８６度の角度で隣接配置される。
【００２２】また、図２にあるように、円錐状ミラー１
３の反射面２２は発光ダイオードランプ１１の光軸と４
５度の角度の関係となるよう設けられている。ここでは
特に４５度の関係としたが、光源装置１からの出射光束
として２次元光変調器方向への略平行の光束が得られる
という条件で、円錐状反射ミラー１３の勾配及び発光ダ
イオードランプ１１の支持角度など、ある程度の範囲内
で調整してもよい。
３の反射面２２は発光ダイオードランプ１１の光軸と４
５度の角度の関係となるよう設けられている。ここでは
特に４５度の関係としたが、光源装置１からの出射光束
として２次元光変調器方向への略平行の光束が得られる
という条件で、円錐状反射ミラー１３の勾配及び発光ダ
イオードランプ１１の支持角度など、ある程度の範囲内
で調整してもよい。
【００２３】発光ダイオードランプ１１としては、発光
ダイオード素子としてＧａＰ系やＧａＡｓＰ系、ＧａＡ
ｌＡｓ系等を用いることができる。また、発光ダイオー
ド素子は、発光ダイオード素子発光部からの放射光を射
出するレンズ面を有した光透過性の熱硬化製樹脂で封止
されており、このレンズを所定の形状とすることで強い
指向性を持たせることができる。
ダイオード素子としてＧａＰ系やＧａＡｓＰ系、ＧａＡ
ｌＡｓ系等を用いることができる。また、発光ダイオー
ド素子は、発光ダイオード素子発光部からの放射光を射
出するレンズ面を有した光透過性の熱硬化製樹脂で封止
されており、このレンズを所定の形状とすることで強い
指向性を持たせることができる。
【００２４】円錐状ミラー１３（反射斜面２２）として
は、真鍮やアルミニウム等の金属を研磨加工したもの
や、合成樹脂をモールド成形してその表面に金属蒸着し
たもの等を使用できる。また、円錐プリズムの斜面に金
属蒸着したものでも構わない。ここで円錐状ミラー１３
（反射斜面２２）は頂角が９０度になるようにしてあ
る。これは、円筒状に配列された発光ダイオードランプ
１１の光軸２１と円錐状ミラー反射斜面２２のなす角を
４５度とするためである。各発光ダイオードランプ１１
からの光束は、光軸２１が、円筒の底面２４に平行かつ
円錐状ミラー１３の斜面２２と４５度となっているの
で、反射面２２で反射された後、円筒状構造体１２の側
面と平行に光源装置１０上面から射出される。そして光
源装置１０からの射出光束は液晶パネルやＤＭＤ等の２
次元光変調器に対する照明光として利用される。
は、真鍮やアルミニウム等の金属を研磨加工したもの
や、合成樹脂をモールド成形してその表面に金属蒸着し
たもの等を使用できる。また、円錐プリズムの斜面に金
属蒸着したものでも構わない。ここで円錐状ミラー１３
（反射斜面２２）は頂角が９０度になるようにしてあ
る。これは、円筒状に配列された発光ダイオードランプ
１１の光軸２１と円錐状ミラー反射斜面２２のなす角を
４５度とするためである。各発光ダイオードランプ１１
からの光束は、光軸２１が、円筒の底面２４に平行かつ
円錐状ミラー１３の斜面２２と４５度となっているの
で、反射面２２で反射された後、円筒状構造体１２の側
面と平行に光源装置１０上面から射出される。そして光
源装置１０からの射出光束は液晶パネルやＤＭＤ等の２
次元光変調器に対する照明光として利用される。
【００２５】図４は、円筒状に配列される発光ダイオー
ド１１の数を説明するための概略図であり、円筒状構造
体１２の側面を展開した図を示す。本実施例の光源装置
１では、発光ダイオードランプ１１として、一般的なφ
５の径を持つ素子を用い、それを直径５０mm・高さ２５
mmの円筒の側面に緊密に並べた。比較のために、同型の
発光ダイオードランプを直径５０mmの円形平面に単純に
緊密に敷き詰めた場合の様子を図６に示す。図４で、発
光ダイオードランプ１１の先頭部分が、φ５０の円筒状
に配列されるには、１７５．９３mm×２５mmの短冊（長
方形）上に発光ダイオードランプ１１を並べることにな
り、このように並べた場合には１４０個並べることが可
能であった。これに対して図６でφ５０の円形平面上で
並べることができたのは６１個であった。
ド１１の数を説明するための概略図であり、円筒状構造
体１２の側面を展開した図を示す。本実施例の光源装置
１では、発光ダイオードランプ１１として、一般的なφ
５の径を持つ素子を用い、それを直径５０mm・高さ２５
mmの円筒の側面に緊密に並べた。比較のために、同型の
発光ダイオードランプを直径５０mmの円形平面に単純に
緊密に敷き詰めた場合の様子を図６に示す。図４で、発
光ダイオードランプ１１の先頭部分が、φ５０の円筒状
に配列されるには、１７５．９３mm×２５mmの短冊（長
方形）上に発光ダイオードランプ１１を並べることにな
り、このように並べた場合には１４０個並べることが可
能であった。これに対して図６でφ５０の円形平面上で
並べることができたのは６１個であった。
【００２６】図５に示すように、円筒の底面の半径を
ｒ、高さをｈとすると、円筒の底面の面積Ｓは、Ｓ＝π
ｒ＾２（π×ｒ２乗）である。また、底面の円周は２π
ｒであるから、円筒の側面の面積をＡとすると、Ａ＝２
πｒｈである。なお、今、円錐状ミラー１３は頂角９０
度であるから、ｈ＝ｒであり、従ってＡ＝２πｒ＾２と
なる。つまり、円筒の側面積は、底面積の２倍となる。
すなわち、発光ダイオードランプを円筒の底面に配列す
る場合に対して、側面には原理的には２倍の数を配列す
ることが可能になり、高輝度の光束を照明光として取り
出すことが可能になる。
ｒ、高さをｈとすると、円筒の底面の面積Ｓは、Ｓ＝π
ｒ＾２（π×ｒ２乗）である。また、底面の円周は２π
ｒであるから、円筒の側面の面積をＡとすると、Ａ＝２
πｒｈである。なお、今、円錐状ミラー１３は頂角９０
度であるから、ｈ＝ｒであり、従ってＡ＝２πｒ＾２と
なる。つまり、円筒の側面積は、底面積の２倍となる。
すなわち、発光ダイオードランプを円筒の底面に配列す
る場合に対して、側面には原理的には２倍の数を配列す
ることが可能になり、高輝度の光束を照明光として取り
出すことが可能になる。
【００２７】なお、本発明の光源装置において、発光ダ
イオードランプ１１からの射出光束はできる限り平行光
束となっていることが望ましい。これは、発光ダイオー
ドランプ１１の光軸２１と円錐状ミラー１３の反射面２
２とが４５度の関係であって、反射後に効率よく照明光
として利用されると共に発散によるの光の損失を抑える
ためである。このように発光ダイオードランプ１１から
の射出光束の平行性を高めるには、発光ダイオードラン
プで発光部を封止している樹脂レンズの形状の最適化
や、発光ダイオードランプの直後に新たに所定の焦点距
離をもつレンズを配置することなどにより達成されるこ
とは周知技術である。
イオードランプ１１からの射出光束はできる限り平行光
束となっていることが望ましい。これは、発光ダイオー
ドランプ１１の光軸２１と円錐状ミラー１３の反射面２
２とが４５度の関係であって、反射後に効率よく照明光
として利用されると共に発散によるの光の損失を抑える
ためである。このように発光ダイオードランプ１１から
の射出光束の平行性を高めるには、発光ダイオードラン
プで発光部を封止している樹脂レンズの形状の最適化
や、発光ダイオードランプの直後に新たに所定の焦点距
離をもつレンズを配置することなどにより達成されるこ
とは周知技術である。
【００２８】図７は、本発明の実施の形態における投写
型表示装置１００の構成を示す図である。投写型表示装
置１００は、前述の光源装置１を光源として用いてい
る。投写型表示装置１００は、赤（Ｒ）用、青（Ｂ）
用、緑（Ｇ）用の３つの光源装置７１、７２、７３（こ
れら３つをまとめて光源装置７０とする）と、この各光
源装置７１〜７３から発生する光束を合成するための光
合成手段としてのクロスダイクロイックプリズム７４
と、このプリズム７４で合成後に得られる照明光束に画
像情報を与える光変調器７５と、不図示のスクリーン上
に画像を拡大投写するための投写レンズ７６とを備えて
いる。各光源装置７１〜７３の構成は前述の光源装置１
の構成と同等であるが、それぞれ別の発光色の発光ダイ
オードランプを用いて構成されており、３つの光源装置
からＲ・Ｇ・Ｂの出射光束が取り出される。
型表示装置１００の構成を示す図である。投写型表示装
置１００は、前述の光源装置１を光源として用いてい
る。投写型表示装置１００は、赤（Ｒ）用、青（Ｂ）
用、緑（Ｇ）用の３つの光源装置７１、７２、７３（こ
れら３つをまとめて光源装置７０とする）と、この各光
源装置７１〜７３から発生する光束を合成するための光
合成手段としてのクロスダイクロイックプリズム７４
と、このプリズム７４で合成後に得られる照明光束に画
像情報を与える光変調器７５と、不図示のスクリーン上
に画像を拡大投写するための投写レンズ７６とを備えて
いる。各光源装置７１〜７３の構成は前述の光源装置１
の構成と同等であるが、それぞれ別の発光色の発光ダイ
オードランプを用いて構成されており、３つの光源装置
からＲ・Ｇ・Ｂの出射光束が取り出される。
【００２９】なお、この実施例の投写型表示装置１００
では、光変調器７５として反射型液晶パネルを例に採っ
ており、この場合、光源装置７０からの照明光束を光変
調器７５に照射するとともに、光変調器７５で変調後の
画像情報を持った光束を投写レンズ７６に入射させるた
めに偏光ビームスプリッター７７を用いている。また、
光源装置７０と光変調器（液晶パネル）７５の間には偏
光子７８を、偏光ビームスプリッター７７と投写レンズ
７６の間には検光子７９を備えている。
では、光変調器７５として反射型液晶パネルを例に採っ
ており、この場合、光源装置７０からの照明光束を光変
調器７５に照射するとともに、光変調器７５で変調後の
画像情報を持った光束を投写レンズ７６に入射させるた
めに偏光ビームスプリッター７７を用いている。また、
光源装置７０と光変調器（液晶パネル）７５の間には偏
光子７８を、偏光ビームスプリッター７７と投写レンズ
７６の間には検光子７９を備えている。
【００３０】光源装置７１、７２、７３からのＲ・Ｇ・
Ｂの各出射光束は、略平行光束としてクロスダイクロイ
ックプリズム７４に入射されて合成される。合成光は
（偏光子７８通過後、）偏光ビームスプリッター７７に
入射され、偏光ビームスプリッター７７で反射されたＳ
偏光成分は反射型液晶パネル７５を照明する。ここで、
光源装置７０からの照明をより効率的に行うために、光
源装置７１，７２，７３と液晶パネル７５の間には、集
光レンズ等の光学素子を更に配置しても構わない。ま
た、偏光変換光学素子を光源装置７１，７２，７３の後
に配置しても良い。発光ダイオードランプ１１で発生す
る光束は非偏光の光束であるため、照明光束の偏光方向
を揃えることで発光ダイオードランプ１１の光利用効率
が向上することは言うまでもなく、このような偏光統一
を行うための偏光変換素子は周知の光学素子である。
Ｂの各出射光束は、略平行光束としてクロスダイクロイ
ックプリズム７４に入射されて合成される。合成光は
（偏光子７８通過後、）偏光ビームスプリッター７７に
入射され、偏光ビームスプリッター７７で反射されたＳ
偏光成分は反射型液晶パネル７５を照明する。ここで、
光源装置７０からの照明をより効率的に行うために、光
源装置７１，７２，７３と液晶パネル７５の間には、集
光レンズ等の光学素子を更に配置しても構わない。ま
た、偏光変換光学素子を光源装置７１，７２，７３の後
に配置しても良い。発光ダイオードランプ１１で発生す
る光束は非偏光の光束であるため、照明光束の偏光方向
を揃えることで発光ダイオードランプ１１の光利用効率
が向上することは言うまでもなく、このような偏光統一
を行うための偏光変換素子は周知の光学素子である。
【００３１】光源装置７１〜７３では、発光ダイオード
ランプ１１が円筒状に配列されており、同じ出射光束面
積（照明光束径）の平面に単純に配列するのに比べて多
数の発光ダイオードランプの配置を行っていることか
ら、より高輝度な照明光束となっている。また別の観点
から言えば、同じ個数の発光ダイオードランプを配列す
るときに円平面に単純に配列するのに比べて円筒状に配
列する構成ではより小さい出射光束面積（照明光束径）
で高輝度の光束を得ている。
ランプ１１が円筒状に配列されており、同じ出射光束面
積（照明光束径）の平面に単純に配列するのに比べて多
数の発光ダイオードランプの配置を行っていることか
ら、より高輝度な照明光束となっている。また別の観点
から言えば、同じ個数の発光ダイオードランプを配列す
るときに円平面に単純に配列するのに比べて円筒状に配
列する構成ではより小さい出射光束面積（照明光束径）
で高輝度の光束を得ている。
【００３２】光変調器（液晶パネル）７５で画像変調さ
れた光束は、偏光ビームスプリッター７７に入射され、
投写レンズ７６を介して画像が不図示のスクリーン上に
拡大投写される。なお、カラー表示を行う方法として
は、フィールドシーケンシャル方式を用いればよい。こ
の場合、Ｒ・Ｇ・Ｂの各光源装置７１〜７３を順次点灯
させるだけでなく、Ｒ・Ｇ・Ｂを同時に点灯させるモー
ドも使用して、明るさをさらに高めることも可能であ
る。このようにして、比較的多数の発光ダイオードラン
プを使用しても、光源装置から出射後の照明光束径を拡
大することなく高輝度を達成している。
れた光束は、偏光ビームスプリッター７７に入射され、
投写レンズ７６を介して画像が不図示のスクリーン上に
拡大投写される。なお、カラー表示を行う方法として
は、フィールドシーケンシャル方式を用いればよい。こ
の場合、Ｒ・Ｇ・Ｂの各光源装置７１〜７３を順次点灯
させるだけでなく、Ｒ・Ｇ・Ｂを同時に点灯させるモー
ドも使用して、明るさをさらに高めることも可能であ
る。このようにして、比較的多数の発光ダイオードラン
プを使用しても、光源装置から出射後の照明光束径を拡
大することなく高輝度を達成している。
【００３３】また、例えば、光変調器（７５）としてＤ
ＭＤ（ディジタルミラーデバイス）や透過型のＴＮ液晶
パネルなどを用いることも可能である。また、光源装置
としても、赤（Ｒ）用、青（Ｂ）用、緑（Ｇ）用に３個
用いるのではなく白色の発光ダイオードランプを用いて
も構わない。さらにまた、光変調器（７５）に対する照
明の均一性を向上させるためにインテグレータ光学系を
組み合わせても良い。
ＭＤ（ディジタルミラーデバイス）や透過型のＴＮ液晶
パネルなどを用いることも可能である。また、光源装置
としても、赤（Ｒ）用、青（Ｂ）用、緑（Ｇ）用に３個
用いるのではなく白色の発光ダイオードランプを用いて
も構わない。さらにまた、光変調器（７５）に対する照
明の均一性を向上させるためにインテグレータ光学系を
組み合わせても良い。
【００３４】以上により本発明の実施の形態について説
明した。なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実
施形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々変形実施が可能である。
明した。なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実
施形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定さ
れるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内におい
て、種々変形実施が可能である。
【００３５】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、複数の発光ダイオードランプを円筒状に配列
し、円筒状に配列された発光ダイオードランプの集合体
の内部に円錐状の反射素子を配置して発光ダイオードラ
ンプの光軸を照明対象の光変調器方向へ反射する構成に
より、同じ照明光束径の平面上に発光ダイオードランプ
を単純に配置するのに比べてより多数の発光ダイオード
ランプを配置できることにより照明光束として高輝度を
達成でき、また同数の発光ダイオードランプを平面上に
単純に配置した場合に比べてより照明光束系を小さくす
ることができるので実用輝度でかつ小型の光源装置を実
現できる。また、この光源装置を投写型表示装置の光源
として用いることにより明るく光利用効率の高く好適な
投写型表示装置を提供することができる。
によれば、複数の発光ダイオードランプを円筒状に配列
し、円筒状に配列された発光ダイオードランプの集合体
の内部に円錐状の反射素子を配置して発光ダイオードラ
ンプの光軸を照明対象の光変調器方向へ反射する構成に
より、同じ照明光束径の平面上に発光ダイオードランプ
を単純に配置するのに比べてより多数の発光ダイオード
ランプを配置できることにより照明光束として高輝度を
達成でき、また同数の発光ダイオードランプを平面上に
単純に配置した場合に比べてより照明光束系を小さくす
ることができるので実用輝度でかつ小型の光源装置を実
現できる。また、この光源装置を投写型表示装置の光源
として用いることにより明るく光利用効率の高く好適な
投写型表示装置を提供することができる。
【図１】本発明の実施の形態における光源装置１の外観
を示す斜視図である。
を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態における光源装置１の中心
軸を通る縦断面図である。
軸を通る縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における光源装置１の上面
図である。
図である。
【図４】本発明の実施の形態における光源装置１の側面
展開図である。
展開図である。
【図５】円筒状構造体について示す図である。
【図６】円形の平面に単純に発光ダイオードランプを緊
密配置した構成を示す図である。
密配置した構成を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態における投写型表示装置１
００の構成を示す図である。
００の構成を示す図である。
１ 光源装置
１１ 発光ダイオードランプ
１２ 円筒状構造体
１３ 円錐状反射素子（反射ミラー）
２１ 発光ダイオードランプ１１の光軸
２２ 円錐状反射素子１３の反射面
２３ 円錐状反射素子１３の円錐底面
２４ 円筒状構造体１２の円筒底面
１００ 投写型表示装置
７０ 光源装置（７１＋７２＋７３）
７１、７２、７３ Ｒ（赤）・Ｂ（青）・Ｇ（緑）の各
光源装置 ７４ クロスダイクロイックプリズム（光合成手段） ７５ 光変調器 ７６ 投写レンズ ７７ 偏光ビームスプリッタ ７８ 偏光子 ７９ 検光子
光源装置 ７４ クロスダイクロイックプリズム（光合成手段） ７５ 光変調器 ７６ 投写レンズ ７７ 偏光ビームスプリッタ ７８ 偏光子 ７９ 検光子
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
// Ｆ２１Ｙ 101:02
Claims (7)
- 【請求項１】 略円筒状に配列された複数の発光ダイオ
ードランプと、 前記発光ダイオードランプ群からの光束を照明対象の光
変調器の方向に反射する円錐状の反射素子とを有するこ
とを特徴とする光源装置。 - 【請求項２】 前記発光ダイオードランプ群の光軸は、
前記円筒側面に垂直かつ円筒中心軸に向かうように配置
され、 前記円錐状反射素子は、前記円筒状に配列された発光ダ
イオードランプ群の内部に配置され、 前記反射素子の反射面と前記発光ダイオードランプ群の
光軸とが４５度の関係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】 前記反射素子の反射面で反射後の光束群
が平行光束を形成することを特徴とする請求項２記載の
光源装置。 - 【請求項４】 少なくとも赤色光・緑色光・青色光を発
生する照明系と、これら赤色光・緑色光・青色光を画像
情報に応じて変調する２次元光変調器と、前記２次元光
変調器上の画像を拡大投写する投写レンズとを有する投
写型表示装置であって、 前記照明系となる光源装置は、 略円筒状に配列された複数の発光ダイオードランプと、 前記発光ダイオードランプ群からの光束を照明対象の前
記２次元光変調器の方向に反射する円錐状の反射素子と
を有することを特徴とする投写型表示装置。 - 【請求項５】 前記発光ダイオードランプ群の光軸は、
前記円筒側面に垂直かつ円筒中心軸に向かうように配置
され、 前記円錐状反射素子は、前記円筒状に配列された発光ダ
イオードランプ群の内部に配置され、 前記反射素子の反射面と前記発光ダイオードランプ群の
光軸とが４５度の関係であることを特徴とする請求項４
記載の投写型表示装置。 - 【請求項６】 前記反射素子の反射面で反射後の光束群
が平行光束を形成することを特徴とする請求項５記載の
投写型表示装置。 - 【請求項７】 請求項１から３のいずれか１項に記載の
光源装置を複数用いて照明系を形成しカラー表示を行う
ことを特徴とする投写型表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002158129A JP2003347595A (ja) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | 光源装置及び投写型表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002158129A JP2003347595A (ja) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | 光源装置及び投写型表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003347595A true JP2003347595A (ja) | 2003-12-05 |
Family
ID=29773619
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002158129A Pending JP2003347595A (ja) | 2002-05-30 | 2002-05-30 | 光源装置及び投写型表示装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2003347595A (ja) |
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2002
- 2002-05-30 JP JP2002158129A patent/JP2003347595A/ja active Pending
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