JP2006343662A - 光源装置およびそれを用いた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の点状光源からの出射光の合波機能および光均一化機能を備えた小型かつ軽量な光源装置、およびそれを使用した画像表示装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る光源装置１０は、複数の点状光源１４Ｗからなる光源群１４と、透明材料からなる角柱状の導光体１２とを備えており、導光体１２の互いに対向する一対の側面１２ｃ、１２ｄに光路変換手段１３が設けられ、複数の点状光源１４は、導光体１２の側面１２ｃに各点状光源１４Ｗの発光面１４ａを対向させて、導光体１２の長手方向に整列配置されている。複数の点状光源１４からの出射光が、導光体１２の側面１２ｃから入射して長手方向に沿って伝播し、導光体１２の端面１２ａから出射することによって、合波機能および光均一化機能を共に備えた小型かつ軽量の光源装置１０を構成するものである。また、本発明に係る画像表示装置は、光源装置１０と、光変調手段と、投射光学系とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像表示装置に関し、詳しくは、複数の点状光源からなる光源装置と、その光源装置を使用した投影型の画像表示装置に関する。

一般に、民生用データプロジェクタやビデオプロジェクタ等の投影型画像表示装置（以下、プロジェクタともいう）用の光源としては、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放電灯が用いられている。図１０は、このようなプロジェクタの光学系を概略的に示す図である。図１０においてプロジェクタ１００は、放電灯１０１、リフレクタ１０２、ライトトンネル１０３、集光光学系１０４、光変調手段１０５、および投射光学系１０６を備えており、放電灯１０１の発光中心は、回転楕円面鏡からなるリフレクタ１０２の一方の焦点に一致するように位置決めされ、ライトトンネル１０３の入射口１０３ａは、回転楕円面の他方の焦点近傍に配置されている。このような構成によって、リフレクタ１０２からの反射光は、ライトトンネル１０３の入射口１０３ａに集光されて入射し、ライトトンネル１０３内を伝播する過程で内壁による多重反射により混合され、出射口１０３ｂから均一な光線束として出射する。この出射光線束は、集光光学系１０４を経て、例えば液晶表示素子等からなる光変調手段１０５に導かれ、画像データに基づいて変調された光が投射光学系１０６によりスクリーン等に投射されることによって、画像が表示される。

ここで、放電灯１０１を始動点灯させるには、高電圧パルスを発生させる専用回路が必要となるため、このようなプロジェクタ１００は、会議室やリビング等の電源設備の確保された環境で使用されるものである。一方、近年、バッテリー駆動に対応したモバイル用途の簡易型プロジェクタが開発されており、このような簡易型プロジェクタの光源としては、バッテリーを電源とする簡易な駆動回路にて点灯可能であり、かつ発光効率の高い発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用することが望ましい。この場合、プロジェクタの光源として必要な白色光は、白色ＬＥＤを使用するか、または、赤色（Ｒ）ＬＥＤ、緑色（Ｇ）ＬＥＤ、青色（Ｂ）ＬＥＤからの光を合波することによって得るものである。

一般に、上述したようなＬＥＤ光源は、十分な明るさで画像を投影するために、複数のＬＥＤの集合体からなり、多くの場合、その集合体は、複数のＬＥＤを二次元状に配列したＬＥＤアレイとして構成される。しかしながら、例えば、図１０に示した光学系において、放電灯１０１をこのようなＬＥＤアレイに代替してプロジェクタの光学系を構成することは、次のような点で困難である。すなわち、ＬＥＤアレイとして構成された光源は、実質的に二次元的な広がりを有する面光源となるため、回転楕円面のリフレクタ１０２の焦点付近にＬＥＤアレイを配置したとしても、ライトトンネル１０３の入射口１０３ａ付近で十分に小さいビーム径に集光されず、その結果、ライトトンネル１０３に入射しない漏れ光が発生して、光の利用効率が低下してしまう。

この点に関連して、従来、図１１〜図１３に示すような照明光学系を備えたプロジェクタが提案されている。図１１に示すプロジェクタ２００（例えば、特許文献１参照）における光源部２０１は、それぞれ赤色（Ｒ）発光素子、緑色（Ｇ）発光素子、および青色（Ｂ）発光素子を含む赤色光源２６２、緑色光源２６４、および青色光源２６６を有しており、Ｒ、Ｇ、Ｂの各発光素子は、それぞれ対応するリレクタ２６２ｂ、２６４ｂ、２６６ｂの焦点に配置されている。また、各光源２６２、２６４、２６６の中央には、ダイクロイックフィルター２６８が配置され、その前方には、コンデンサレンズ２２０、次いで、ライトトンネル２０６が配置されている。照明光学系２０１において、各光源２６２、２６４、２６６から出射された平行光線は、ダイクロイックフィルター２６８において所定の方向に反射または透過した後、コンデンサレンズ２２０によって集光されてライトトンネル２０６に入射するものである。

また、図１２に示すプロジェクタ３００（例えば、特許文献２参照）における光源部３０１は、それぞれ赤色（Ｒ）発光素子、緑色（Ｇ）発光素子、および青色（Ｂ）発光素子を含む赤色光源３６２、緑色光源３６４、および青色光源３６６を有し、赤色光源３６２、緑色光源３６４、青色光源３６６の出射位置には、それぞれ対応するコンデンサレンズ３２２、３２４、３２６が配されている。光源部３０１において、各コンデンサレンズ３２２、３２４、３２６は、各光源３６２、３６４、３６６からの光を集光し、これを光ファイバ３３２、３３４、３３６の入射端に入射させるものであり、各光ファイバ３３２、３３４、３３６の出射端から出射した光は、コンデンサレンズ３４０により集光されてライトトンネル３０６に入射するものである。

一方、図１３に示す光源部４０１（例えば、特許文献３参照）は、ＬＥＤアレイ４２０として構成された光源と、ライトトンネル（特許文献３に記載の導光路ブロック）４１０とを備えている。ＬＥＤアレイ４２０は、Ｒ、Ｇ、Ｂそれぞれの発光色を有する複数個のＬＥＤ４２１を二次元状に配列して構成され、その発光面がライトトンネル４１０の一方の端面に対向するように、ライトトンネル４１０に近接させて配置されている。照明光学系４０１において、ライトトンネル４１０の断面積は、ＬＥＤアレイ４２０の発光面の面積とほぼ等しくなるように形成されており、これによって、ＬＥＤアレイ４２０からの出射光を、漏れなくライトトンネル４１０に導くことが図られている。

特開２００４−３３４０８２号公報（図５） 特開２００４−３３４０８３号公報（図５） 特開２００４−１１００６２号公報（図１）

ここで、図１１に示すプロジェクタ２００は、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光素子を含む光源２６２、２６４、２６６と、ダイクロイックフィルター２６８からなる光合波手段と、ライトトンネル２０６からなる光均一化手段とをそれぞれ別体の部材として設けていることに加えて、ダイクロイックフィルター２６８からの出射光をライトトンネル２０６に集光して入射させるために、コンデンサレンズ２２０を要するものであるため、その光源部２０１が大型化し、高価なものとなる。

同様に、図１２に示すプロジェクタ３００も、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の発光素子を含む光源３６２、３６４、３６６と、コンデンサレンズ３２２、３２４、３２６および光ファイバ３３０、３３２、３３４からなる光合波手段と、ライトトンネル３０６からなる光均一化手段とをそれぞれ別体の部材として設けていることに加えて、各光ファイバ３３０、３３２、３３４からの出射光をライトトンネル３０６に集光して入射させるために、コンデンサレンズ３４０を要するものであるため、その光源部３０１が大型化し、高価なものとなる。加えて、プロジェクタ３００では、各光源３６２、３６４、３６６と光ファイバ３３２、３３４、３３６とを結合するためのコンデンサレンズ３２２、３２４、３２６が必要となる上、その良好な結合を達成するために、光ファイバ３３２、３３４、３３６に対する高精度の光軸調整が要求されるため、さらなるコストの増大を招くおそれがある。

また、光源部２０１、３０１のいずれの場合も、発光素子周辺に存在する光合波や集光のための光学系を大幅に変更することなく、使用する発光素子の灯数を増減することは困難であり、発光素子の増大には照明光学系の大型化が伴う。さらに、特許文献１および特許文献２には、光源を構成する発光素子として半導体レーザダイオード（ＬＤ）を使用することが記載されているが、例えば青色および緑色の半導体レーザは、現状では、信頼性が低い上、高価であるといった問題もある。

一方、図１３示す光源部４０１は、光源であるＬＥＤアレイ４２０からの出射光をライトトンネル４１０に入射させるために、光源部２０１、３０１のような追加の集光手段および光合波手段は要さないものの、ＬＥＤアレイ４２０を構成するＬＥＤ４２１の灯数を増加させる場合には、ライトトンネル４１０の断面積も増大させる必要があり、これによって、ライトトンネル４１０の光均一化機能が低下するという問題がある。このようなライトトンネル４１０の光均一化機能の低下を回避するには、ライトトンネル４１０の長さを延長する必要があるため、結果として、ライトトンネル４１０自体が大型化し、高価なものとなる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、複数の点状光源からの出射光の合波機能および光均一化機能を備えた小型かつ軽量な光源装置、およびそれを使用した画像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る光源装置は、複数の点状光源からなる光源群と、透明材料からなる角柱状の導光体とを備えた光源装置であって、前記導光体の互いに対向する一対の側面の少なくとも一方に光路変換手段が設けられ、前記複数の点状光源は、前記導光体の前記光路変換手段が設けられた方の一対の側面のうち少なくとも一方の側面に各点状光源の発光面を対向させて、前記導光体の長手方向に整列配置されており、前記複数の点状光源からの出射光は、前記導光体の側面から入射して長手方向に沿って伝播し、前記導光体の端面から出射することを特徴とする。

本発明によれば、透明材料からなる角柱状の導光体を使用し、その互いに対向する一対の側面の少なくとも一方に光路変換手段を設け、光路変換手段が設けられた方の一対の側面のうち少なくとも一方の側面に複数の点状光源を配置して、複数の点状光源から、導光体の側面を介して入射した光を、導光体の端面から出射させることで、この導光体が、複数の点状光源からの出射光の合波機能と光均一化機能とを共に備えることになり、十分な発光輝度でもって均一な光線束を出射する、小型かつ軽量の光源装置を構成することが可能となる。また、本発明に係る光源装置において、複数の点状光源は、導光体の側面に沿って長手方向に整列配置されているため、点状光源の灯数を増大する場合でも、導光体の断面積は一定として単にその長さを延長することにより容易に対応することが可能となり、その際、導光体の光合波機能および光均一化機能は低下しないため、点状光源の灯数が増加しても、光源装置を小型・軽量に維持することができる。

好ましくは、前記光路変換手段は、前記導光体の側面に設けられた複数条の溝からなるものである。これによって、導光体内を光が伝播する過程で、複数条の溝からの反射の度に各点状光源からの出射光の光路が拡散していくため、より効果的に光を混合することが可能となる。また、使用する点状光源および導光体の条件に応じて、複数条の溝の設計を変更することによって、光の混合を最適化することができる。

本発明の一態様では、前記複数の点状光源は、白色発光ダイオードを含んでいてもよく、これによって、安価で信頼性の高い白色光源を実現することができる。

また、本発明の一態様では、前記複数の点状光源は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および青色発光ダイオードを含んでいてもよい。本発明に係る導光体は、上述したように合波手段としても機能するものであるため、導光体の側面に適切なバランスで各色の発光ダイオードを配置することにより、均一な白色光を得ることができ、それによって、安価で信頼性の高い白色光源を実現することができる。

また、本発明に係る画像表示装置は、本発明に係る前記光源装置と、該光源装置からの光を画像情報に基づいて空間的に変調する光変調手段と、前記光変調手段からの光を拡大して投射する投射光学系とを備えていることを特徴とする。また、好ましくは、前記光変調手段は、液晶表示素子あるいはＤＭＤ素子である。
本発明に係る画像表示装置によれば、その光源部分を大幅に小型・軽量化すると共に、光源装置を簡易な駆動回路によりバッテリー駆動することができるため、投影型画像表示装置の小型・軽量化を促進し、モバイル用途として好適な投影型画像表示装置を容易に実現することができる。また、複数の点状光源の灯数を変更して、光源装置の発光輝度を容易に調整できるため、スクリーン等に投影される画像の所望の明るさに応じて、最適な光源を有する画像表示装置を設計することができる。

本発明は、このように構成したため、複数の点状光源からの出射光の合波機能と均一化機能とを備えた小型かつ軽量な光源装置を提供することが可能となる。また、その光源装置を使用することで、投影型の画像表示装置の小型・軽量化を促進することが可能となり、例えば、バッテリー駆動に対応したモバイル用途の簡易型プロジェクタとして好適な画像表示装置を容易に実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明するが、各図面は説明のためのものであり、必ずしも実際の形状、寸法を正確に反映するものではない。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施施形態における光源装置１０の要部を示す図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立図である。図１に示すように、光源装置１０は、複数の点状光源１４Ｗからなる光源群１４と、導光体１２とを備えている。
本実施形態において、導光体１２は、ガラス、あるいは、例えばアクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂等の透明樹脂といった透明材料から略四角柱状に形成されており、互いに対向する一対の側面１２ｃ、１２ｄには後述する光路変換手段１３、１３が設けられ、一方の端面１２ｂ（以下、反射端面という）には光反射手段１８が配設されている。また、各点状光源１４Ｗは、白色発光ダイオード（以下、白色ＬＥＤともいう）からなり、点状光源１４Ｗに電力を供給する配線パターン（図示せず）が形成された回路基板１６上に実装されて、導光体１２の長手方向（図１の紙面左右方向）に整列配置されている。その際、各点状光源１４Ｗの発光面１４ａは、導光体１２の側面１２ｃに対向するように配置されており、光源装置１０は、各点状光源１４Ｗから、導光体１２の側面１２ｃを介して入射した光を、その長手方向に伝播させて、導光体１２の他方の端面１２ａ（以下、出射端面という）から出射させるものである。

なお、本発明は、光反射手段１８の態様に限定されるものではなく、例えば適切な反射フィルムを粘着または接着等によって端面１２ｂに固着するものであっても、あるいは、端面１２ｂに対して銀またはアルミニウム等の金属を蒸着することにより形成するものであってもよい。また、回路基板１６としては、例えばフレキシブルプリント基板を使用することができ、好ましくは、複数の点状光源１４Ｗから発生する熱を放熱するための、任意の適切な放熱手段を備えるものである。

本実施形態において、導光体１２の側面１２ｃ、１２ｄに設けられた光路変換手段１３は、図１に模式的に示すように、導光体１２の厚み方向（図１の紙面上下方向）に延びる複数条の溝からなるものであり、それぞれの溝は、図２に示すように、略三角形の断面を有している。このような複数条の溝の好ましい構成例を具体的に記せば、次の通りである。すなわち、それぞれの溝は、幅Ｗ＝０．１ｍｍ、深さｄ＝０．０７ｍｍ、頂角α＝７２°を有しており、各溝は、ピッチＰ＝０．５ｍｍで配列されている。

次に、図３を参照して、光源装置１０の作用および効果を説明する。ここで、図３（ａ）は、各点状光源１４Ｗからの出射光の光路を概略的に示す平面図であり、図３（ｂ）はそのＡ部拡大図である。
本実施形態において、各点状光源１４Ｗからの出射光は、導光体１２の側面１２ｃを介して導光体１２内に入射し、その後、図３（ａ）に示す光路Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のように、光路変換手段１３による反射を繰返しながら、出射端面１２ａに伝播される。その過程で、各光路にほぼランダムな混合が生じるため、各点状光源１４Ｗの配列形態、および各点状光源１４Ｗからの出射光分布の偏り等の影響が消失し、出射端面１２ａからは、一様に合波された均一な光線束が出射されることになる。
また、本実施形態における光路変換手段１３は、複数条の溝（プリズム群）からなるものであるため、図３（ｂ）に示すように、反射前に進行方向の近接していた複数の光路Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３の反射後の進行方向は拡散する傾向を有しており、光路変換手段１３による反射を繰返す度にその拡散作用は累積されて、例えば金属鏡面による反射や一様な平面による内部全反射等と比較して、多重反射による光の混合効果は大幅に向上するものである。加えて、光路変換手段１３では、例えば、上述した幅Ｗ、深さｄ、頂角α、溝間のピッチＰ等の各パラメータや溝形状を変更することによってその反射特性を変更し、混合の最適化を図ることができる。

また、図示は省略するが、光路変換手段１３からの反射光には、反射端面１２ｂ側（後方）へと光路が変換される光も含まれており、このような後方への反射を繰返した反射端面１２ｂに到達した光は、反射手段１８によって反射されて、再び出射端面１２ａ側にその光路が変更される。このように、後方へ向かった後に再び前方へと伝播されるという過程を繰り返す光路の長さは、直接出射端面１２ａに向かう光の光路よりも延長されることになり、光路変換手段１３による反射回数が増大して、光の均一化が一層向上する。

さらに、本実施形態における光源装置１０において、光源群１４は、各点状光源１４Ｗを二次元的に配列した面光源として構成するのではなく、導光体１２の側面１２ｃに長手方向に一次元的に配列して構成するものであり、導光体１２は、その側面１２ｃから入射した各点状光源１４Ｗからの出射光の光路を、側面１２ｃ、１２ｄに形成された光路変換手段１３、１３で長手方向に変換し、共通の光軸上に沿って合波するものであるため、導光体１２の断面積を点状光源１４Ｗの灯数に応じて設定する必要がなく、例えば、少なくとも側面１２ｃが点状光源１４Ｗの発光面１４ａの面積と同程度であれば良い。さらに、整列配置される点状光源１４Ｗの灯数を増大させた場合でも、導光体１２の断面積は一定のまま、必要な場合、単に導光体１２の長さを延長することにより対応することができ、この際、各点状光源１４Ｗからの出射光の、光路変換手段１３による反射回数はむしろ増大するため、導光体１２の光合波作用および光均一化作用が低下することはない。

なお、本実施形態では、光路変換手段１３は、導光体１２の互いに対向する一対の側面１２ｃ、１２ｄの両方に設けられており、この構成は、各点状光源１４Ｗからの出射光分布の拡散作用が向上するために好ましいものであるが、本発明に係る導光体１２は、光路変換手段１３を互いに対向する一対の側面１２ｃ、１２ｄの一方（例えば、側面１２ｄ）に形成し、他方の側面（例えば、１２ｃ）に光源群１４を配置するものであってもよい。

次に、図４〜図７を参照して、本発明の第２〜第４の実施形態における光源装置を説明するが、以下の説明において、上述した第１の実施形態における光源装置１０と同一の構成要素には同一の符号を付し、重複する部分の説明は適宜省略する。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態における光源装置２０の要部を示す斜視図である。図４に示すように、本実施形態における光源装置２０は、複数の点状光源１４Ｗからなる光源群１４−１、１４−２と、導光体１２とを備えている。光源装置２０は、透明材料から略四角柱状に形成された導光体１２の互いに対向する一対の側面１２ｃ、１２ｄに光路変換手段１３、１３（但し、側面１２ｄ側の光路変換手段１３の図示は省略する）が設けられ、反射端面１２ｂに光反射手段１８が配設されている点で、第１の実施形態における光源装置１０と同様のものであるが、回路基板１６上に実装された複数の白色ＬＥＤ１４Ｗからなる光源群１４−１、１４−２が、側面１２ｃにその発光面１４ａ（図示は省略する）を対向させて導光体１２の長手方向に整列配置された一列１４−１と、側面１２ｄにその発光面１４ａを対向させて導光体１２の長手方向に整列配置された一列１４−２とからなる点で相違するものである。

以上のような構成により、本実施形態における光源装置２０は、上述した光源装置１０と同様の作用・効果を得るものであることに加えて、使用する点状光源１４Ｗを導光体１２の二側面１２ｃ、１２ｄに配置することによって、点状光源１４Ｗの灯数と導光体１２の長さとのバランスを調整することができる。例えば、導光体１２の長さを一定に保持しつつ使用する点状光源１４Ｗの灯数を倍増させ、光源装置２０自体のサイズをほとんど増大させることなくその発光輝度を増大させることができる。あるいは、使用する点状光源１４Ｗの灯数を減少させることなく、導光体１２の長さを半減することによって、一定の発光輝度を保持しつつ光源装置２０のサイズを縮小することができる。

（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施施形態における光源装置３０の要部を示す図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立図である。図５に示すように、本実施形態における光源装置３０は、複数の点状光源１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂからなる光源群１５と、導光体１２とを備えている。光源装置３０は、透明材料から略四角柱状に形成された導光体１２の互いに対向する一対の側面１２ｃ、１２ｄに光路変換手段１３、１３が設けられ、反射端面１２ｂに光反射手段１８が配設されている点で、第１の実施形態における光源装置１０と同様のものであるが、光源群１５を構成する複数の点状光源が、回路基板１６上に実装された赤色発光ダイオード（赤色ＬＥＤ）１５Ｒ、緑色発光ダイオード（緑色ＬＥＤ）１５Ｇ、および青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）１５Ｂからなり、各発光色の点状光源１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂが、側面１２ｃにその発光面１５ａを対向させて、導光体１２の長手方向に整列配置されている点で相違するものである。

本実施形態における光源装置３０においても、その導光体１２は、上述した第１の実施形態における光源装置と同様の光合波機能および光均一化機能を有するものである。したがって、各発光色の点状光源１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂからの出射光は、図６に概略的に示す光路Ｐｒ、Ｐｇ、Ｐｂのように、導光体１２の側面１２ｃを介して導光体１２内に入射し、その後、光路変換手段１３による反射を繰返しながら、出射端面１２ａに伝播される過程で、ほぼランダムに混合されて、各点状光源１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの配列形態、および各点状光源１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂからの出射光分布の偏り等の影響が消失する。それによって、出射端面１２ａからは、一様に合波された白色光の、均一な光線束が出射されることになる。

なお、本発明に係る光源装置３０では、各発光色の点状光源１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの灯数、配列、および駆動電流等を適切に設定することによって、各発光色の光量バランスを調整し、所望のスペクトル分布を有する白色光を得ることができる。また、所望の白色光を実現可能な組合せであれば、光源群１５を構成する各点状光源の発光色は、必ずしも赤色、緑色、青色の組には限定されない。

（第４の実施形態）
図７は、本発明の第４の実施形態における光源装置４０の要部を示す斜視図である。図７に示すように、本実施形態における光源装置４０は、複数の点状光源１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂからなる光源群１５−１、１５−２と、導光体１２とを備えている。光源装置４０は、透明材料から略四角柱状に形成された導光体１２の互いに対向する一対の側面１２ｃ、１２ｄに光路変換手段１３、１３（但し、側面１２ｄ側の光路変換手段１３の図示は省略する）が設けられ、反射端面１２ｂに光反射手段１８が配設されており、光源群１５−１、１５−２が、回路基板１６上に実装された赤色発光ダイオード（赤色ＬＥＤ）１５Ｒ、緑色発光ダイオード（緑色ＬＥＤ）１５Ｇ、および青色発光ダイオード（青色ＬＥＤ）１５Ｂからなる点で、上述した第３の実施形態における光源装置３０と同様のものであるが、光源群１５−１、１５−２が、側面１２ｃにその発光面１５ａ（図示は省略する）を対向させて導光体１２の長手方向に整列配置された一列１５−１と、側面１２ｄにその発光面１５ａを対向させて導光体１２の長手方向に整列配置された一列１５−２とからなる点で相違するものである。

以上のような構成により、本実施形態における光源装置４０は、上述した光源装置３０と同様の作用・効果を得るものであることに加えて、使用する点状光源１５Ｒ、１５Ｇ，１５Ｂを導光体１２の二側面１２ｃ、１２ｄに配置することによって、配置する各点状光源１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの灯数と、導光体１２の長さとのバランスを調整することができる。例えば、導光体１２の長さを一定に保持しつつ使用する点状光源１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの灯数を倍増させ、光源装置４０自体のサイズをほとんど増大させることなくその発光輝度を増大させることができる。あるいは、使用する点状光源１５Ｒ、１５Ｇ、１５Ｂの灯数を減少させることなく、導光体１２の長さを半減することによって、一定の発光輝度を保持しつつ光源装置４０のサイズを縮小することができる。

次に、本発明の第５および第６の実施形態として、本発明に係る光源装置を使用した画像表示装置を説明する。なお、以下に説明する実施形態では、その光源装置として上述した第１の実施形態における光源装置１０を含むものとしたが、第２〜第４の実施形態における光源装置２０〜４０を、光源装置１０と置換することによって、本発明に係る画像表示装置を構成するものであってもよい。

（第５の実施形態）
図８は、本発明の第５の実施形態における画像表示装置５０の光学系の要部を示す図である。図８に示すように、画像表示装置５０は、光源装置１０を含む光源部５２と、光源部５２からの光を画像情報に基づいて空間的に変調する光変調手段５６と、光変調手段５６からの光を拡大して投射する投射光学系５８とを備え、また、光源部５２と光変調手段５６との間には、光源装置１０の出射端面１２ａからの出射光束を適切に拡大または縮小して光変調手段５６に照射する集光光学系５４が配設されており、この集光光学系は、コンデンサレンズ５３により構成されている。
本実施形態において、光変調手段５６は、図示しない駆動装置からの画像情報に応じて、画素単位で光の透過／非透過を制御する透過型の液晶表示素子であり、カラーフィルタを備えて、その各画素が赤色、緑色、青色のカラー画素から構成されるものである。

画像表示装置５０は、光源部５２からの出射光を、集光光学系５４によって光変調手段５６に導き、画像情報に基づいて光変調手段５６により変調された光を、投射光学系５８によりスクリーン等に投射することによって画像を表示する投影型の画像表示装置である。画像表示装置５０は、複数の点状光源からの光合波手段と各点状光源からの光均一化手段とが導光体１２により一体化された小型・軽量の光源装置１０を使用することで、その光源部５２、ひいては画像表示装置５０を大幅に小型・軽量化することができる。また、光源装置１０を構成する点状光源は、簡易な駆動回路でバッテリー駆動可能なＬＥＤにより構成されており、画像表示装置５０は、バッテリー駆動に対応したモバイル用の簡易型プロジェクタに好適に適用されるものである。
なお、画像表示装置５０において、その光変調手段５６を、カラーフィルタを備えた透過型の液晶表示素子とすることは、画像表示装置５０を単純かつ安価に構成できるため好ましいものであるが、本発明に係る画像表装置５０は、この態様に限定されるものではなく、光源装置１０は、任意の色分離手段および／または反射型の光変調手段を用いた画像表示装置で使用することができる。

（第６の実施形態）
図９は、本発明の第６の実施形態における画像表示装置６０の光学系の要部を示す図である。画像表示装置６０は、光源部６２、光変調手段６６、投射光学系６８、および集光光学系６４を備え、その基本的な構成および作用は、上述した第５の実施形態における画像表示装置５０と同様のものであるが、光源部６２が、光源装置１０と同一の光源装置１０−１、１０−２、１０−３を複数（図示の例では３）含んでおり、集光光学系６４が、各光源装置１０−１、１０−２、１０−３にそれぞれ対応するコンデンサレンズ群６３−１、６３−２、６３−３を含んでいる点で相違するものである。ただし、集光光学系６４は、各光源装置１０−１、１０−２、１０−３の出射端面１２ａ、１２ａ、１２ａからの出射光束を適切に拡大または縮小して、光変調手段６６を一様に照射するように構成されているものであり、このような作用を有する限り、任意の適切な光学系により実現するものであってもよい。
本発明に係る画像表示装置は、図９に示すような比較的単純な構成によって、複数の光源装置１０を使用する形態に容易に拡張することができ、それによって、所望の明るさで画像を投影する画像表示装置を実現することができる。

本発明の第１の実施形態における光源装置を示す図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立図である。 図１に示す光源装置において、光路変換手段を拡大して示す平面図である。 （ａ）は、図１に示す光源装置において、各点状光源からの出射光の光路を概略的に示す平面図であり、（ｂ）はそのＡ部拡大図である。 本発明の第２の実施形態における光源装置を示す斜視図である。 本発明の第３の実施形態における光源装置を示す図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立図である。 本発明の第４の実施形態における光源装置を示す斜視図である。 図６に示す光源装置において、各点状光源からの出射光の光路を概略的に示す平面図である。 本発明の第５の実施形態における画像表示装置において、その光学系の要部を示す図である。 本発明の第６の実施形態における画像表示装置において、その光学系の要部を示す図である。 従来の投影型画像表示装置において、光源として放電灯を使用した光学系の構成例を示す図である。 従来の投影型画像表示装置において、光源として複数の点状光源を使用した光学系の第１の構成例を示す図である。 従来の投影型画像表示装置において、光源として複数の点状光源を使用した光学系の第２の構成例を示す図である。 従来の投影型画像表示装置において、光源として複数の点状光源を使用した光学系の第３の構成例を示す図である。

符号の説明

１０，２０，３０，４０：光源装置、１２：導光体、１２ａ：端面（出射端面）、１２ｃ、１２ｄ：側面、１３：光路変換手段（複数条の溝）、１４：点状光源（白色ＬＥＤ）、１５：点状光源（赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ）、５０，６０：画像表示装置、５６，６６：光変調手段、５８，６８：投射光学系

Claims (6)

1. 複数の点状光源からなる光源群と、透明材料からなる角柱状の導光体とを備えた光源装置であって、
   前記導光体の互いに対向する一対の側面の少なくとも一方に光路変換手段が設けられ、前記複数の点状光源は、前記導光体の前記光路変換手段が設けられた方の一対の側面のうち少なくとも一方の側面に各点状光源の発光面を対向させて、前記導光体の長手方向に整列するように配置されており、
   前記複数の点状光源からの出射光は、前記導光体の側面から入射して長手方向に沿って伝播し、前記導光体の端面から出射することを特徴とする光源装置。
2. 前記光路変換手段は、前記導光体の側面に設けられた複数条の溝からなることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記複数の点状光源は、白色発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記複数の点状光源は、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、および青色発光ダイオードを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の光源装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置と、該光源装置からの光を画像情報に基づいて空間的に変調する光変調手段と、前記光変調手段からの光を拡大して投射する投射光学系とを備えている画像表示装置。
6. 前記光変調手段は、液晶表示素子であることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
   

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