JP2005221706A - 光源装置並びにこれを備えたプロジェクタ装置、照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高い光利用効率と狭い出射光角度を有し、簡便で安価、更に小型化可能な光源装置を提供する。
【解決手段】 発光素子１１は、その配光特性に基づき、ｘ軸方向を中心として±ｙ軸方向及び±ｚ軸方向にも出射光が生じる。発光素子１１からのｘ軸方向の出射光は、素子反射面１２でｙｚ平面に平行な方向に反射され、その多くが装置反射面１４でｙ軸方向に反射され、その残りが直接ｙ軸方向へ出射される。一方、発光素子１１からの±ｙ軸方向及び±ｚ軸方向の出射光は、すなわちｙｚ平面に平行な出射光であるから、その多くが装置反射面１４でｙ軸方向に反射され、その残りが直接ｙ軸方向へ出射される。このように、発光素子１１からの出射光が有効に利用されるので、高い光利用効率が得られる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、発光素子を有する光源装置、特にプロジェクタ装置に好適な光源装置等に関する。

近年、会議室等での資料表示用やホームシアターの映像表示用として、液晶表示素子やＤＭＤ（digital micromirror device）素子を用いたプロジェクタ装置の需要が高まり、盛んに研究開発が行われている。

図１２は、そのようなプロジェクタ装置に用いられる、従来の光源装置の一例（例えば特許文献１）を示す。図１２［１］はｙｚ平面で切断しｘ軸方向から見た断面図、図１２［２］はｙ軸方向から見た側面図である。以下、この図面に基づき説明する。なお、本明細書の図面では、光路を破線の矢印で示すことにする。

従来の光源装置９０は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなる直交座標のｚｘ平面を主な出射面とする発光素子９１と、発光素子９１からの−ｙ軸方向を中心とする出射光をｙ軸方向に反射する放物反射面９２と、を備えたことを基本的な構成としている。そして、ｙ軸方向には、レンズ系や表示素子などの照明対象９３が設けられている。発光素子９１の出射光は、−ｙ軸方向を中心に広範囲に広がって放物反射面９２で反射し、おおよそ円形の出射面の平行光になって照明対象９３に照射される。

特開２００３−４５２０４号公報

しかしながら、従来の光源装置９０では、出射面が円形であるにもかかわらず、照明対象９３が四角形であるため、一部の出射光が利用されないことになる。そのため、光利用効率が低下してしまうという問題があった。また、出射光角度を狭くすることが難しく、そのため小型化も難しかった。

そこで、本発明の目的は、高い光利用効率（すなわち低消費電力）と狭い出射光角度を有し、簡素で安価、更に小型化可能な光源装置等を提供することにある。

本発明に係る光源装置は、光源素子と装置反射面とを備えたものである。光源素子は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなる三次元直交座標のｙｚ平面を主な出射面とする発光素子と、発光素子からのｘ軸方向の出射光をｙｚ平面に平行な方向に反射する素子反射面とを有する。装置反射面は、光源素子からｙｚ平面と平行な方向に出射される出射光をｙ軸方向に反射する。

発光素子は、その配光特性に基づき、ｘ軸方向を中心として±ｙ軸方向及び±ｚ軸方向にも出射光が生じる。発光素子からのｘ軸方向の出射光は、素子反射面でｙｚ平面に平行な方向に反射され、その多くが装置反射面でｙ軸方向に反射され、その残りが直接ｙ軸方向へ出射される。一方、発光素子からの±ｙ軸方向及び±ｚ軸方向の出射光は、すなわちｙｚ平面に平行な出射光であるから、その多くが装置反射面でｙ軸方向に反射され、その残りが直接ｙ軸方向へ出射される。このように、発光素子からの出射光が有効に利用されるので、高い光利用効率が得られる。また、光源素子からの大部分の出射光はｙｚ平面と平行であるから、ｚ軸方向の狭い出射光角度が得られる。そのため、装置反射面のｚ軸方向の幅を狭くできるので、光源装置の小型化も実現される。

また、光源素子のｙ軸方向にレンズを設けてもよい。そのレンズは凸状のシリンドリカルレンズとしてもよい。ｙｚ平面内及びｙｚ平面に平行な面内における装置反射面の形状は、凹状としてもよい。すなわち、装置反射面は凹面鏡である。光源素子からの出射光は、赤色、緑色及び青色の少なくとも一つ、又は白色としてもよい。発光素子は発光ダイオードとしてもよい。

更に、三次元直交座標のｘｙ平面内及びｘｙ平面に平行な面内における装置反射面の形状も凹状であり、かつ装置反射面のｚ軸方向の両端部がｘｙ平面に平行な面になっているとともに、装置反射面のｘ軸方向の両端部がｙｚ平面に平行な面になっている、としてもよい。この場合は、光源素子からｙｚ平面と平行な方向に出射される出射光を、よりｙ軸方向に反射することができる。凹状を放物線状とした場合も同様である。放物線状とは、放物線又は放物線に類似した形状のことである。

また、前述の本発明に係る光源装置を一つの光源ユニットとし、複数の光源ユニットがｙ軸方向を揃えた状態で平面的に並べられ、レンズが複数の光源ユニットで共有されている光源装置、としてもよい。このとき、複数の光源ユニットは、それぞれ同一色の光を出射するものでもよく、それぞれ異なる色の光を出射するものでもよい。

本発明に係るプロジェクタ装置は、赤色、緑色及び青色の光を出射する本発明に係る光源装置と、赤色成分、緑色成分及び青色成分ごとに画像を表示する表示手段と、表示手段に表示されている色成分の画像と同じ色の光を光源装置から表示手段に照射することによりスクリーン等に当該画像を投影する投影手段と、を備えたものである。このとき、光源装置は各色ごとに順次光を出射し、表示手段は光源装置に同期しては各色成分ごとに順次画像を表示する、としてもよい。また、光源装置から出射される光は光源装置の全面で同一色であり、表示手段で表示される色成分は表示手段の全面で同一色である、としてもよい。更に、光源装置は各色ごとに複数の領域に分割され、表示手段は各色成分ごとに複数の領域に分割された、としてもよい。

本発明に係る照明装置は、赤色、緑色及び青色の光、又は白色の光を出射する本発明に係る光源装置を備えたものである。

本発明に係る液晶表示装置は、透過型の液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトとしての本発明に係る照明装置と、を備えたものである。このとき、照明装置は赤色、緑色及び青色を順次点灯し、液晶表示パネルは照明装置の点灯に合わせ赤色成分、緑色成分及び青色成分の画像を順次表示する、としてもよい。照明装置は全面を同一色にして点灯し、液晶表示パネルは全面を同一色成分にして画像を表示する、としてもよい。照明装置の全面は各色ごとに複数に分割され、液晶表示パネルの全面は各色成分ごとに複数に分割された、としてもよい。

次に、本発明に係る光源装置等について、言葉を換えてもう一度説明する。

本発明の光源装置は、発光素子の主な出射面をｙｚ平面とし、この主な出射面に対して垂直な方向をｘ軸とするとき、発光素子からのｘ軸方向の出射光をｙｚ平面と平行な方向に反射する素子反射面を有する光源素子と、ｙｚ平面と平行な方向に出射される光源素子からの出射光をｙｚ平面内の所定の方向（この方向をｙ軸とする）に反射する装置反射面と、ｙ軸方向に設けられたレンズとを備えたことを特徴としている。ここで、発光素子の主な出射面とは、発光素子が最も多量に光を出射する面をいう。光源素子は、ｘ軸方向に素子反射面を有し、発光素子からの出射光をｙｚ平面と平行な方向に反射させる。また、光源装置は、ｙｚ平面と平行な方向に出射される光源素子からの出射光をｙ軸方向に反射させる装置反射面を有する。更に、ｙ軸方向にレンズを設けることによって、光源装置からの出射光の出射角度分布を更に狭めことができる。

また、装置反射面は、ｙｚ平面での断面が放物線又は放物線に類似した形状を有する。ｙｚ平面に平行な面での断面がｙｚ平面での断面と同一であるとき、光源装置からの出射光のｙｚ面での出射角度分布を狭め、かつ、光源装置からの出射光の形状を四角形にすることができる。更に、装置反射面のｙｚ平面での断面及びｘｙ平面での断面を放物線又は放物線に類似した形状とし、装置反射面にｙｚ平面及びｘｙ平面に平行な端面を設けることにより、光源装置からの出射光のｙｚ面及びｘｙ面での出射角度分布を狭め、光源装置からの出射光形状をより四角形にすることができる。

また、ｙ軸方向に設けられるレンズはシリンドリカルレンズであることが望ましい。

また、光源素子からの出射光は、赤色、緑色及び青色の中の一つ又は複数であってもよい。更に、光源素子からの出射光を白色とすることもできる。光源素子は、取り扱いの容易性・低消費電力・安価などの点から発光ダイオード（ＬＥＤ）であることが好ましい。

また、上記の光源装置を一つの光源ユニットとし、その光源ユニットを複数並置して、新たな光源装置を組み立てることも可能である。この複数並置された光源ユニットがそのレンズを複数の光源ユニットで共有することによって、部品点数・組立工数を削減することができる。上記の複数並置された光源ユニットは、それぞれが同一色の光を出射しても、異なる色の光を出射してもよい。

上記の光源装置を備えることによって、低消費電力・安価で明るいプロジェクタ装置が作製できる。このとき、光源装置を赤色、緑色、青色の三原色で順次点灯するとともに、表示素子に赤色成分、緑色成分、青色成分の画像を光源装置の点灯に合わせ、時系列に表示することにより、カラー表示を行うことができる。また、プロジェクタ装置における表示素子を複数の領域に分割し、ぞれぞれの領域において赤色成分、緑色成分、青色成分の画像を時系列に表示するとともに、表示素子の各領域の表示色に合わせ、各領域に赤色、緑色、青色の光を照射することにより、カラー表示を行うこともできる。

また、上記の光源装置からの出射光を導光板内に取り込み、導光板から面状の出射光を得ることによって、低消費電力・安価で明るい照明装置が可能となる。このとき、光源装置からの出射光は、赤色、緑色、青色の三色又は白色であってもよい。

更に、上記の照明装置の出射面に液晶表示素子を配置することにより、低消費電力・安価で明るい液晶表示装置を得ることができる。このとき、照明装置を赤色、緑色、青色の三原色で順次点灯するとともに、液晶表示素子に赤色成分、緑色成分、青色成分の画像を照明装置の点灯に合わせ、時系列に表示することにより、カラー表示を行うことができる。また、液晶表示素子を複数の領域に分割し、ぞれぞれの領域において赤色成分、緑色成分、青色成分の画像を時系列に表示するとともに、液晶表示素子の各領域の表示色に合わせ、各領域に赤色、緑色、青色の光を照射することにより、カラー表示を行うこともできる。

本発明の光源装置は、インテグレータ照明系、投影レンズ等と組み合わせて、プロジェクタ装置の光源として使用できる。このとき、本発明の光源装置が高い光利用効率（低消費電力）及び狭い出射光角度を有し簡便で安価であることから、低消費電力かつ安価で明るいプロジェクタ装置が実現可能となる。

本発明の光源装置からの出射光を、出射面とは反対面にプリズム加工又は反射パターン印刷を施した導光板に取り込み、導光板から面状の出射光を得ることによって、低消費電力かつ安価で明るい照明装置が実現可能となる。また、その照明装置の出射面に液晶表示素子を配置することにより、低消費電力かつ安価で明るい液晶表示装置が得られる。

本発明に係る光源装置によれば、発光素子からのｘ軸方向の出射光を、素子反射面でｙｚ平面に平行な方向に反射させ、更に装置反射面でｙ軸方向に反射させることにより、発光素子からの出射光を有効に利用できるので、高い光利用効率を達成できる。また、光源素子からの大部分の出射光はｙｚ平面と平行であるから、ｚ軸方向の狭い出射光角度を得ることができる。したがって、装置反射面のｚ軸方向の幅を狭くできるので、光源装置の小型化も実現できる。

換言すると、本発明によれば、高い光利用効率（低消費電力）と狭い出射光角度とを有し、簡便で安価、更に小型化可能な光源装置、及びそれを備えた低消費電力かつ安価で明るいプロジェクタ装置等を提供できる。

図１及び図２は、本発明に係る光源装置の第一実施形態を示す。図１［１］はｘ軸方向から見た正面図、図１［２］は図１［１］におけるＩ−Ｉ線断面図（ｘｙ平面で切断した部分拡大断面図）、図２［１］は全体斜視図、図２［２］はｙ軸方向から見た側面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。なお、図１［１］において、発光素子の発光面の中心を原点とし、原点（奥）から手前へｘ軸、原点（左）から右へｙ軸、原点（下）から上へｚ軸、とする。これは、物理学や数学において慣用されている三次元直交座標のとり方である。

本実施形態の光源装置１０は、光源素子１３と装置反射面１４とを備えたものである。光源素子１３は、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなる三次元直交座標のｙｚ平面を主な出射面とする発光素子１１と、発光素子１１からのｘ軸方向の出射光をｙｚ平面に平行な方向に反射する素子反射面１２とを有する。装置反射面１４は、光源素子１３からｙｚ平面と平行な方向に出射される出射光をｙ軸方向に反射する。

発光素子１１は、ＬＥＤであり、樹脂からなる外装１６内に封止されている。また、複数の発光波長の異なる発光素子１１を光源素子１３内に設けることにより、一つの光源素子１３で複数の色の出射光を得ることもできる。例えば、一つの外装１６内に、発光波長の異なる複数のＬＥＤチップを封止してもよい。また、ＬＥＤの代わりに、ＥＬ等を用いてもよい。

素子反射面１２は、円錐面状であり、外装１６（図１［２］）に接着により固定されている。レンズ１５は、凸状のシリンドリカルレンズであり、場合によっては省略することもできる。装置反射面１４は、ｙｚ平面内及びｙｚ平面に平行な面内における形状が放物線状である。また、装置反射面１４の周縁は、図２に示すように、ｘｙ平面に平行な端１４１’，１４２’と、ｙｚ平面に平行な端１４３’，１４４’とからなる。素子反射面１２及び装置反射面１４は、例えばプラスチックにアルミニウムを蒸着することにより形成したものである。このとき、プラスチックの代わりにガラスなど、アルミニウムの代わりに銀など、蒸着の代わりにメッキなどを用いてもよい。

次に、光源装置１０の作用について説明する。

発光素子１１は、その配光特性に基づき、ｘ軸方向を中心として±ｙ軸方向及び±ｚ軸方向にも出射光が生じる。発光素子１１からのｘ軸方向の出射光は、素子反射面１２でｙｚ平面に平行な方向に反射され、その多くが装置反射面１４でｙ軸方向に反射され、その残りが直接ｙ軸方向へ出射される。一方、発光素子１１からの±ｙ軸方向及び±ｚ軸方向の出射光は、すなわちｙｚ平面に平行な出射光であるから、その多くが装置反射面１４でｙ軸方向に反射され、その残りが直接ｙ軸方向へ出射される。このように、発光素子１１からの出射光が有効に利用されるので、高い光利用効率が得られる。また、光源素子１３からの大部分の出射光はｙｚ平面と平行であるから、ｚ軸方向の狭い出射光角度が得られる。そのため、装置反射面１４のｚ軸方向の幅を狭くできるので、光源装置１０の小型化も実現される。なお、図１２に示す従来の光源装置９０では、発光素子９１の出射光が−ｙ軸方向を中心に広範囲に広がって進むため、放物反射面９２のｚ軸方向の幅を狭くできない。また、装置反射面１４は、図１２に示す従来の放物反射面９２に比べて、単純な構造であるので、製造も容易である。

次に、光源装置１０の作用について、別の観点からもう一度説明する。

まず、光源素子１３について説明する。発光素子１１の主な出射面すなわち発光素子１１が最も多量に光を出射する面をｙｚ平面とし、この主な出射面に対して垂直な方向をｘ軸とする。光源素子１３は、発光素子１１のｘ軸方向に素子反射面１２を設けたものである。発光素子１１からのｘ軸方向の光は、素子反射面１２によって反射され、ｙｚ平面と平行方向に出射する。つまり、光源素子１３は、発光素子１１からの発光のほとんど全てを、ｙｚ平面と平行方向に出射することとなる。

装置反射面１４は、光源素子１３を囲んでおり、光源素子１３からの光を所定方向（ｙ軸方向）に反射することにより光源装置１０から出射させる。更に、ｙ軸方向に設けられたレンズ１５は、装置反射面１４で反射された光及び光源素子１３からの光を集光することにより、光源装置１０からの出射光の出射角度分布を狭める。

装置反射面１４のｙｚ平面での断面を放物線又は放物線に類似した形状とすることにより、光源装置１０からの出射光のｙｚ面での出射角度分布を狭め、かつ装置反射面１４のｙｚ平面に平行な面での断面をｙｚ平面での断面と同一にすることにより、図２［１］に示すように、光源装置１０からの出射面１７の形状を四角形にすることができる。このとき、光源素子１３は、発光素子１１からの発光のほとんど全てをｙｚ平面と平行方向に出射する。このため、発光素子１１からの光は高い効率かつ狭い出射角度分布で光源装置１０から出射されるので、光源装置１０のｘ軸方向に反射面を設けずに済む。なお、図１２に示す従来の光源装置９０では、発光素子９１からの出射光を効率よく取り出すため、光源装置９０の出射面以外を放物反射面９２で覆う必要がある。また、図２［１］に示すように、光源装置１０の出射面１７の形状が四角形となるため、プロジェクタ装置等に光源装置１０を用いた場合、出射面の形状と照明対象の形状との違いによる出射光の無駄をなくすことができる。

図３［１］は、本発明に係る光源装置の第二実施形態を示す、ｘｙ平面で切断した部分拡大断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、第一実施形態と同じ部分は図示及び説明を省略する。

本実施形態は、素子反射面１２ａがプラスチックのみからなることに特徴がある。この場合は、図示するように、プラスチックと空気との界面での屈折率差を利用して発光素子（図示せず）からの光を反射するとことなる。また、素子反射面１２ａは、発光素子の外装１６と一体で成形できるため、部品点数及び組み立て工数が減少することにより、安価に製造できる利点がある。また、素子反射面１２ａに溝構造やプリズム構造を形成することによって、光利用効率をより向上させることも可能である。なお、プラスチックの代わりにガラス等を用いてもよい。

図３［２］は、本発明に係る光源装置の第三実施形態を示す、ｘｙ平面で切断した部分拡大断面図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、第一実施形態と同じ部分は図示及び説明を省略する。

本実施形態は、素子反射面１２ｂの構造に特徴がある。素子反射面１２ｂは、発光素子１１から離れるに従い、その接線とｘ軸とのなす角度θが大きくなる。換言すると、素子反射面１２ｂは、ｘ軸が発光素子１１の主な出射面の中心を通るとき、ｘ軸付近ではθ＝３０〜５５°の接面を有し、ｘ軸から離れるに従ってθが大きくなり、その周端面ではθ＝４５〜７０°の接面を有する。これにより、光源素子１３ｂからの出射光角度分布をより狭めることができる。

図４及び図５は、本発明に係る光源装置の第四実施形態を示す。図４［１］は一部を切り欠いた全体斜視図、図４［２］は図４［１］におけるIV−IV線断面図（すなわちｘｙ平面で切断した断面図）、図５［１］はｘ軸方向から見た正面図、図５［２］はｘｙ平面で切断した部分断面図である。以下、これらの図面に基づき説明する。ただし、図１と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

本実施形態の光源装置１０ｃは、装置反射面１４ｃの構造に特徴がある。第一の特徴は、ｙｚ平面での断面だけでなくｘｙ平面での断面も放物線又は放物線に類似した形状となっている主面１４１を有することである。第二の特徴は、ｘｙ平面に平行な端面１４２，１４３とｙｚ平面に平行な端面１４４，１４５とを有することである。第一の特徴によって光源装置１０からの出射光のｘｙ面での出射角度分布をより狭め、第二の特徴の作用と相俟って光源装置１３からの出射光形状をより四角形にすることができる。なお、上記二つの特徴のどちらか一方だけを採用してもよい。また、端面１４２，１４３は、半円状に大きく図示したが、主面１４１の周縁に沿った弧状としてもよい。

次に、装置反射面１４ｃの望ましい寸法について説明する。

図５［１］に示すように、放物線の焦点距離をＦ，開口径をＬ，光源素子１３からの光の取り込み角度をφ１とする時、ＬはＦの３〜１０倍、φ1は９０〜１４０°とする。このとき、光源装置１０ｃの光利用効率をより向上できる。なお、光源素子１３はこの放物線の焦点に配置した。また、図５［２］に示すように、ｘｙ平面での断面が放物線となる主面１４１の幅Ｄは光源素子１３の幅Ｄ０より広くし、光源素子１３からの光の取り込み角度をφ２とすると、φ２＜３０度となるよう設定する。このとき、光源装置１０ｃの光利用効率及び省スペース化をより向上できる。図４［１］に示すように、シリンドリカルレンズ１５の幅Ｒは、前述のＤ０〜Ｌの範囲であることが、光源装置１３の光利用効率及び出射光角度の面から好ましい。

図６は、本発明に係る光源装置の第五実施形態を示す斜視図である。以下、この図面に基づき説明する。

本実施形態では、前述の第一乃至第四実施形態のいずれかの光源装置を一つの光源ユニット１０１とし、その光源ユニット１０１を複数並置して、新たな光源装置１０ｄを組み立てている。この複数の光源ユニット１０１が一つの細長いレンズ１５１を共有することによって、部品点数及び組立工数を削減することができる。

図７［１］は、本発明に係るプロジェクタ装置の第一実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。

本実施形態のプロジェクタ装置２０ａは、本発明に係る光源装置１６ｄ（図６）を用いて構成されたものである。つまり、赤色のＬＥＤからなる光源ユニット１０１（図６）を複数並置（例えば縦三列横三列）することにより、赤色光源装置２１を作製する。同様に、緑色光源装置２２及び青色光源装置２３も作製できる。これらを、照明光学系２４、液晶表示素子２５、ダイクロイックプリズム２６、投射光学系２７と組み合わせて三板式液晶プロジェクタを作製できる。液晶表示素子２５が特許請求の範囲における「表示手段」であり、照明光学系２４、ダイクロイックプリズム２６及び投射光学系２７が特許請求の範囲における「投影手段」である。プロジェクタ装置２０ａによれば、出射光の光利用効率が高くかつ出射光角度分布が狭い光源装置１６ｄ（図６）を用いたことにより、低消費電力化及び高輝度化を実現できる。なお、液晶表示素子２５の代わりに、ＤＭＤ素子等を用いてもよい。

図７［２］は、本発明に係るプロジェクタ装置の第二実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図７［１］と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

本実施形態のプロジェクタ装置２０ｂは、赤色成分、緑色成分、青色成分の画像を時系列に一つの液晶表示素子２５に表示し、それらの画像に合わせて赤色光源装置２１、緑色光源装置２２、青色光源装置２３を順次点灯する、単板式液晶プロジェクタである。プロジェクタ装置２０ｂも、図７［１］のプロジェクタ装置２０ａと同等の効果を奏する。

図８は、本発明に係るプロジェクタ装置の第三実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図７［２］と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。なお、図８において、Ｒ：赤色、Ｇ：緑色、Ｂ：青色、Ｂｒ：黒色（非点灯）である。

本実施形態のプロジェクタ装置３０は、図７［２］のプロジェクタ装置２０ｂと同じように、赤色光源装置３１、緑色光源装置３２及び青色光源装置３３を有する。ただし、赤色光源装置３１は、独立に点灯可能な三つの領域３１１〜３１３に分けられている。同様に、緑色光源装置３２、青色光源装置３３及び液晶表示素子３５も三つの領域３２１〜３２３，３３１〜３３３，３５１〜３５３に分けられている。液晶表示素子３５は、各領域３５１〜３５３において赤色成分、緑色成分、青色成分の画像を図８［１］〜図８［３］の順に時系列で表示する。これに合わせ、赤色光源装置３１は、各領域３１１〜３１３での点灯を切り替える。緑色光源装置３２及び青色光源装置３３も同様である。このように、液晶表示素子３５の各領域３５１〜３５３の表示色に合わせ、各領域３５１〜３５３に赤色、緑色、青色の光を順次照射することにより、カラー表示を行うことができる。プロジェクタ装置３０によれば、図７［２］のプロジェクタ装置２０ｂと同等の効果を奏する他、時系列表示時の色割れを防ぐことができる。

図９は、本発明に係るプロジェクタ装置の第四実施形態を示す構成図である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図８と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

本実施形態のプロジェクタ装置４０は、三色光源装置４１を有する。三色光源装置４１は、一つで赤色、緑色、青色の三色の出射光が得られるＬＥＤからなる光源ユニット１０１（図６）を複数並置（例えば縦三列横三列）することにより、作製したものである。この三色光源装置４１、照明光学系２４、液晶表示素子３５等を組み合わせて、単板式プロジェクタを作製できる。図９［１］〜図９［３］に示すように、液晶表示素子３５の各領域３５１〜３５３の表示色に合わせ、三色光源装置４１を用いて赤色、緑色、青色の光を各領域３５１〜３５３に順次照射することにより、カラー表示を行うことができる。プロジェクタ装置４０によれば、図８のプロジェクタ装置３０と同等の効果を奏する他、省スペース化が可能となる。

図１０は本発明に係る照明装置の第一実施形態を示し、図１０［１］は斜視図、図１０［２］は図１０［１］におけるＸ−Ｘ線断面図である。以下、この図面に基づき説明する。

本実施形態の照明装置５０は、複数の白色光源装置５１の出射面と導光板５２の入射面とを合わせることにより、複数の白色光源装置５１で導光板５２を囲んだ構造になっている。白色光源装置５１は、例えば光源装置１０（図１）であり、発光素子１１（図１）として白色ＬＥＤを用いたものである。導光板５２は、透光部材からなり、互いに対向する出射面５３と反射面５４とを有する。反射面５４には、プリズム加工や反射パターン印刷などが施されている。白色光源装置５１から出射された光は、導光板５２内を通って照明光５５として供される。この照明装置５０は、室内照明等の照明器具や表示装置の照明に用いることができ、出射光の光利用効率が高くかつ出射光角度分布が狭い光源装置１０（図１）を用いたことにより、低消費電力化及び高輝度化を実現できる。すなわち、低消費電力かつ安価で明るい照明装置５０が実現できる。なお、白色ＬＥＤの代わりに、赤色、緑色及び青色の各ＬＥＤを用いてもよく、又は１つで赤色、緑色及び青色の三色の出射光が得られるＬＥＤを用いてもよい。

図１１は本発明に係る液晶表示装置の斜視図を示し、図１１［１］は第一実施形態、図１１［２］は第二実施形態である。以下、この図面に基づき説明する。ただし、図１０と同じ部分は同じ符号を付すことにより説明を省略する。

第一実施形態の液晶表示装置６０は、照明装置５０（図１０）の出射面にカラーフィルタを有する液晶表示パネル６１を配置したものである。つまり、照明装置５０をバックライトとして用いている。

第二実施形態の液晶表示装置７０は、液晶表示パネル６１の代わりにカラーフィルタの無い液晶表示パネル７１を用い、白色光源装置５１の代わりに赤色光源装置７２、緑色光源装置７３及び青色光源装置７４を用いている。液晶表示パネル７１に赤色成分、緑色成分、青色成分の画像を時系列に表示し、それらの画像に合わせ赤色光源装置７２、緑色光源装置７３及び青色光源装置７４を順次点灯する。

液晶表示装置６０，７０によれば、出射光の光利用効率が高くかつ出射光角度分布が狭い光源装置１０（図１）を用いたことにより、低消費電力化及び高輝度化を実現できる。すなわち、低消費電力かつ安価で明るい液晶表示装置６０，７０が実現できる。

本発明に係る光源装置の第一実施形態を示し、図１［１］はｘ軸方向から見た正面図、図１［２］は図１［１］におけるＩ−Ｉ線断面図（ｘｙ平面で切断した部分拡大断面図）である。 本発明に係る光源装置の第一実施形態を示し、図２［１］は全体斜視図、図２［２］はｙ軸方向から見た側面図である。 図３［１］は、本発明に係る光源装置の第二実施形態を示す、ｘｙ平面で切断した部分拡大断面図である。図３［２］は、本発明に係る光源装置の第三実施形態を示す、ｘｙ平面で切断した部分拡大断面図である。 本発明に係る光源装置の第四実施形態を示し、図４［１］は一部を切り欠いた全体斜視図、図４［２］は図４［１］におけるIV−IV線断面図（すなわちｘｙ平面で切断した断面図）である。 本発明に係る光源装置の第四実施形態を示し、図５［１］はｘ軸方向から見た正面図、図５［２］はｘｙ平面で切断した部分断面図である。 本発明に係る光源装置の第五実施形態を示す斜視図である。 図７［１］は、本発明に係るプロジェクタ装置の第一実施形態を示す構成図である。図７［２］は、本発明に係るプロジェクタ装置の第二実施形態を示す構成図である。 本発明に係るプロジェクタ装置の第三実施形態を示す構成図である。 本発明に係るプロジェクタ装置の第四実施形態を示す構成図である。 本発明に係る照明装置の第一実施形態を示し、図１０［１］は斜視図、図１０［２］は図１０［１］におけるＸ−Ｘ線断面図である。 本発明に係る液晶表示装置の斜視図を示し、図１１［１］は第一実施形態、図１１［２］は第二実施形態である。 従来の光源装置の一例を示し、図１２［１］はｙｚ平面で切断しｘ軸方向から見た断面図、図１２［２］はｙ軸方向から見た側面図である。

符号の説明

１０，１０ｃ，１０ｄ 光源装置
１０１ 光源ユニット
１１ 発光素子
１２，１２ａ，１２ｂ 素子反射面
１３，１３ｂ 光源素子
１４，１４ｃ 装置反射面
１４１ 主面
１４２，１４３ ｙｚ平面に平行な端面
１４４，１４５ ｘｙ平面に平行な端面
１５ レンズ
１５１ 共有されるレンズ
１６ 外装
２０ａ，２０ｂ，３０，４０ プロジェクタ装置
２１，３１，７２ 赤色光源装置
２２，３２，７３ 緑色光源装置
２３，３３，７４ 青色光源装置
２４ 照明光学系
２５，３５ 液晶表示素子
２６ ダイクロイックプリズム
２７ 投射光学系
４１ 三色光源装置
５０ 照明装置
５１ 白色光源装置
５２ 導光板
６０，７０ 液晶表示装置
６１，７１ 液晶表示パネル

Claims (23)

1. ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸からなる三次元直交座標のｙｚ平面を主な出射面とする発光素子と、この発光素子からの前記ｘ軸方向の出射光を前記ｙｚ平面に平行な方向に反射する素子反射面とを有する光源素子と、
   この光源素子から前記ｙｚ平面と平行な方向に出射される出射光を前記ｙ軸方向に反射する装置反射面と、
   を備えた光源装置。
2. 前記光源素子の前記ｙ軸方向に設けられたレンズを更に備えた、
   請求項１記載の光源装置。
3. 前記レンズが凸状のシリンドリカルレンズである、
   請求項２記載の光源装置。
4. 前記ｙｚ平面内及び前記ｙｚ平面に平行な面内における前記装置反射面の形状が凹状である、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の光源装置。
5. 前記三次元直交座標のｘｙ平面内及び当該ｘｙ平面に平行な面内における前記装置反射面の形状も凹状であり、かつ当該装置反射面の前記ｚ軸方向の両端部が前記ｘｙ平面に平行な面になっているとともに、当該装置反射面の前記ｘ軸方向の両端部が前記ｙｚ平面に平行な面になっている、
   請求項４記載の光源装置。
6. 前記凹状が放物線状である、
   請求項４又は５記載の光源装置。
7. 前記光源素子からの出射光が赤色、緑色及び青色の少なくとも一つである、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。
8. 前記光源素子からの出射光が白色である、
   請求項１乃至６のいずれかに記載の光源装置。
9. 前記発光素子が発光ダイオードである、
   請求項１乃至８のいずれかに記載の光源装置。
   
   
10. 請求項１乃至９のいずれかに記載の光源装置を一つの光源ユニットとし、複数の当該光源ユニットが前記ｙ軸方向を揃えた状態で平面的に並べられた光源装置。
11. 請求項２又は３記載の光源装置を一つの光源ユニットとし、複数の当該光源ユニットが前記ｙ軸方向を揃えた状態で平面的に並べられ、前記レンズが複数の当該光源ユニットで共有されている光源装置。
12. 前記複数の光源ユニットがそれぞれ同一色の光を出射する請求項１０又は１１記載の光源装置。
13. 前記複数の光源ユニットがそれぞれ異なる色の光を出射する請求項１０又は１１記載の光源装置。
    
14. 赤色、緑色及び青色の光を出射する請求項１乃至１３のいずれかに記載の光源装置と、
    赤色成分、緑色成分及び青色成分ごとに画像を表示する表示手段と、
    この表示手段に表示されている色成分の画像と同じ色の光を前記光源装置から当該表示手段に照射することにより、スクリーン等に当該画像を投影する投影手段と、
    を備えたプロジェクタ装置。
15. 前記光源装置は、前記各色ごとに順次前記光を出射し、
    前記表示手段は、前記光源装置に同期しては前記各色成分ごとに順次前記画像を表示する、
    請求項１４記載のプロジェクタ装置。
16. 前記光源装置から出射される光は当該光源装置の全面で同一色であり、
    前記表示手段で表示される色成分は当該表示手段の全面で同一色である、
    請求項１４又は１５記載のプロジェクタ装置。
17. 前記光源装置は、前記各色ごとに複数の領域に分割され、
    前記表示手段は、前記各色成分ごとに複数の領域に分割された、
    請求項１４又は１５記載のプロジェクタ装置。
    
18. 赤色、緑色及び青色の光を出射する請求項１乃至１３のいずれかに記載の光源装置を備えた照明装置。
19. 白色の光を出射する請求項１乃至１３のいずれかに記載の光源装置を備えた照明装置。
    
20. 透過型の液晶表示パネルと、この液晶表示パネルの背面に配置されたバックライトと、を備えた液晶表示装置において、
    前記バックライトが請求項１８又は１９記載の照明装置からなる、
    ことを特徴とする液晶表示装置。
21. 前記バックライトが請求項１８記載の照明装置からなり、
    この照明装置は、赤色、緑色及び青色を順次点灯し、
    前記液晶表示パネルは、前記照明装置の点灯に合わせ、赤色成分、緑色成分及び青色成分の画像を順次表示する、
    請求項２０記載の液晶表示装置。
22. 前記照明装置は全面を同一色にして点灯し、前記液晶表示パネルは全面を同一色成分にして画像を表示する、
    請求項２１記載の液晶表示装置。
23. 前記照明装置の全面は各色ごとに複数に分割され、前記液晶表示パネルの全面は各色成分ごとに複数に分割された、
    請求項２１記載の液晶表示装置。

Images