JP2007134085A - 光源装置及び表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数個の光源から出射される光線を効率良く合成し、低消費電力で、輝度均一の光束を出射することが可能な光源装置を提供する。
【解決手段】複数の発光素子１（１Ｒ、１Ｂ、１Ｇ）を囲んで、内面に反射面が形成された反射材３が配置され、反射材３に開口部４が設けられ、この開口部４に対して、開口部４から出射する光の向きを制御する導光手段５が設けられていることを特徴とする光源装置１０を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、設計自由度が高く、複数個の発光素子からの光線を効率良く合成し、低消費電力で、明るく、均一な光束を出射する光源装置、及びこの光源装置を備えた表示装置に関する。

近年、プロジェクタの小型化、低消費電力化、光源の長寿命化の要求に伴い、従来の高圧水銀ランプ、蛍光灯ランプ等の従来のランプを光源として使用したプロジェクタから、小型、高耐性、長寿命の特徴を有する、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として使用した表示装置が開発されている。

しかし、ＬＥＤは、高圧水銀ランプや蛍光灯ランプに比べて、発光効率が劣るという問題がある。
また、大きな光量を得るために、ＬＥＤ光源を複数個配置した場合、発光する光を効率良く集光し、均一な光束を得ることが難しいという合成効率の問題があり、明るい光学系を設計することが困難であった。

従来使用されている、反射板を使用したプロジェクタ用光学系の断面図を図１１に示す。
図１１に示す光学系は、ＬＥＤ光源５１と、ＬＥＤ光源５１を中心として周りを囲む放物面の反射板（リフレクタ）５３によって形成される光源装置５０と、放物面の反射板の開放側に、液晶パネル（ＬＣＤ）５７と、複数枚の投射レンズ群５８とによって構成される。

図１１に示した光源装置５０から液晶パネル５７に照射される、光線の光線図を図１２に示し、その光線の照度分布を図１３に示す。
図１２に光線図を示すように、リフレクタ５３を使用した場合、ＬＥＤ光源５１から出射する直接光５９ａ及び反射光５９ｂのうち、反射光５９ｂを平行光束として、液晶パネル５７に入射させることができる。そのため、液晶パネル５７を照明するための輝度を、均一化することが可能である。さらに、光源装置の短縮化、小型化が可能である。
しかし、図１３に示すように、図１１に示した光源装置５０は、液晶パネル面での照度が均一ではあるが、光束が少なく、表示装置として利用できる光線の出射量が少ないことが分かる。そのため、光源装置５０からの少ない光線を有効に利用するためには、光源装置の以降にレンズ等を入れて明るく、照度均一の面を作成する必要がある。従って、光学系が複雑になり、小型化や、コストダウンが難しくなる。

次に、従来使用されている、ライトパイプによる光線全反射を利用したプロジェクタ用光学系の断面図を図１４に示す。
図１４に示す光学系は、ＬＥＤ光源５１と、ＬＥＤ光源５１を中心として、光線の入射側の中央部と光線の出射側の双方に凸状の曲面を有するライトパイプ５５とから成る光源装置６０、液晶パネル５７と、複数枚の投射レンズ群５８とを有している。

図１４に示した光源装置６０から液晶パネル５７に入射する光線の照度分布を図１５に示す。
図１５に示すように、図１４に示した光源装置６０は、光線の利用効率は高いが、照度の高い領域が液晶パネル５７の中央に集中し、液晶パネル５７の端部に行くほど照度が低くなるという分布を示し、液晶パネル５７面で均一の照度を得ることができないことが分かる。
液晶パネル５７の周辺まで均一な照度の面を作成する為には、ライトパイプ５５と液晶パネル５７の間の距離を離すことにより、液晶パネル５７面での照度を均一にすることが可能であるが、その場合、液晶パネル５７画面全体の照度が低下することになる。
このように、ライトパイプ５５を用いた表示装置では、光線の高い利用効率を維持しながら、光線の照度分布を均一にすることは困難である。

そこで、ＬＥＤ等の安価・小型・低消費電力の光源を複数用いた、表示装置が提案されている。
例えば、複数のＬＥＤ等の光源から入射された光束を、ダイクロイックプリズムと凸レンズ等により構成される光合成部によって１つの光束に合成して出射する光源装置や、複数の異なる方向から入射される光線を、テーパロッドや、ロッド、プリズム、ダイクロイックミラー等を使用して、集光性、平行性の高い照明光を合成して、所定の方向に合成した光線を出射する表示装置が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。
また、例えば、色光供給手段から、時間順次的に青色光、緑色光、赤色光がこの順に供給され、画像形成手段において供給される各色光を同期して、１つのカラー合成画像を構成する青色画像、緑色画像、赤色画像を時間順次的に形成するという表示方法が提案されている。（例えば、特許文献３参照）
特開２００５−１８９８２４号公報 特開２００５−３８８３１号公報 特開平１１−１５３９６６号公報

しかし、上述の光源装置や、表示装置では、ＬＥＤ光源の光軸上の距離が被照射面に対して異なる場所に配置されているため、合成された光線の傾きが各々異なり、光線の利用効率が落ちる。さらに、上述の光源装置では、ＬＥＤ光源からの出射角度の大きい光線を使用することができないため、光の利用効率が低い。
その上、複数のＬＥＤ光源を使用する場合、ＬＥＤ光源がプリズムと平行な位置に並列され、又は、ＬＥＤ光源ごとにプリズムに光線を導くためのロッドが必要となるため、光源装置として大きくなってしまう。

また、色光を時間順次的に供給する表示方法の場合には、色光を時間順次的に供給する手段としてカラーフィルタを用いているため、カラーフィルタによって光が吸収されてしまい光の利用効率が低下する。このため、高い輝度を得る場合、光源の消費電力が増大してしまう。

上述した課題の解決のため、本発明は、複数個の光源から出射される光線を効率良く合成し、低消費電力で、輝度均一の光束を出射することが可能な光源装置、及び、設計自由度が高く、装置全体を小型化することが可能な表示装置を提供するものである。

上記課題を解決し、本発明の目的を達成するため、本発明の光源装置は、複数の発光素子を囲んで、内面に反射面が形成された反射材が配置され、反射材に開口部が設けられ、この開口部に対して、開口部から出射する光の向きを制御する導光手段が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の表示装置は、画像を表示する表示部と、この表示部を照明する光源装置とを備え、光源装置を上記本発明の光源装置の構成としたものである。

本発明の光源装置の構成によれば、複数の発光素子を囲んで、内面に反射面が形成された反射材が配置されていることにより、複数の発光素子が反射材の内部にまとめられると共に、複数の発光素子からの光線を反射材の内面の反射面で反射させて、反射材の内部でこれらの光線を全て合成することができる。
そして、反射材の開口部に設けられ、この開口部に対して、開口部から出射する光の向きを制御する導光手段が設けられていることにより、反射材によって合成した光を、反射材の開口部から出射させて、導光手段によって光線の向きを制御することができる。
また、複数の発光素子からの光線が、反射材の内部で合成されて開口部から出射されるので、複数の発光素子から被照射面までの距離をほぼ揃えることができる。
本発明の表示装置の構成によれば、表示部を照明する光源装置が上記本発明の光源装置の構成であることにより、各発光素子から表示部までの距離をほぼ揃えて、光源装置から表示部への光線の向きを制御することができる。

上述の本発明の構成によれば、複数の発光素子からの光線を反射材の内部で全て合成することができ、また、各発光素子から被照射面までの距離をほぼ揃えることができるため、光線を効率良く利用することが可能になる。
このように、複数の発光素子からの光線を効率良く合成して、光線を効率良く利用することが可能になることから、光源装置からの出射光の輝度を向上して明るい光とすることや、同じ輝度の出射光を得るために必要となる電力を低減することが可能になる。
さらに、導光手段により反射材の開口部から出射される光線の向きを制御することができるため、光源装置から出射される光線の照度分布をほぼ均一にすることが可能になり、明るくて輝度がほぼ均一な光束を出射する光源装置を実現することが可能になる。

従って、本発明により、低消費電力で、明るく、輝度がほぼ均一な光束を出射する光源装置を実現することが可能になる。
そして、発光素子を多数個使用した場合でも、反射材の内部に発光素子がまとめられるので、光源装置や表示装置全体の外形寸法を大きくする必要がない。また、導光手段により光源装置からの出射光が制御されるため、光源装置と表示部との間の光学系の構成をコンパクトにして、表示装置全体を小型化することが可能になる。
さらにまた、光源装置とその他の光学系とを独立して設計することも可能となるため、表示装置全体の設計自由度が高くなる。

以下、本発明の実施の形態を図を用いて説明する。
まず、本発明の第１の実施形態の光源装置の構成の断面図を図１に示す。
図１に示した光源装置１０は、赤色のＬＥＤ光源１Ｒと、青色のＬＥＤ光源１Ｂと、緑色のＬＥＤ光源１Ｇとを有し、これら複数のＬＥＤ光源１を反射板（リフレクタ）３が囲み、リフレクタ３の一箇所に開口部４が設けられ、開口部４に導光手段として、ライトパイプ５が取り付けられている。

この光源装置１０では、内側に反射面を持つリフレクタ３の内部に設置された複数のＬＥＤ光源１（１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ）からの光線の一部は、リフレクタ３の内面に反射されることなく、リフレクタ３の一部に設けられた開口部４から直接出射し、直接光となる。
また、直接光以外の光線は、リフレクタ３の内面により反射されて、反射光となる。反射光は、リフレクタ３の中で反射を繰り返しながらリフレクタ３の一部に設けられた開口部４から出射する。
開口部４から出射された全ての光線は、開口部４に設置されたライトパイプ５によって出射する方向を制御することができる。

なお、リフレクタ３の形状は、図１の形状に限らず、球形や、多面体、円錐形状等のＬＥＤ光源１を囲み、ＬＥＤ光源１からの光線を直接光又は反射光としてすべて開口部４へ導ける形であればどのような形状でも良く、必要に応じてリフレクタ３の形状を自由に設計することができる。

ＬＥＤ光源１は、図１のように、複数色のＬＥＤを組み合わせて使用することもできるし、単色のＬＥＤを複数個使用することもできる。
また、ＬＥＤ光源は、開口部４と開口部４に取り付けられた導光手段とを結ぶ線の延長線上の光軸方向にあるリフレクタ３の内面を中心として取り付けられることが好ましい。さらに、上記以外の位置に取り付けられるＬＥＤ光源１は、中心のＬＥＤ光源１が取り付けられた面と平行か、もしくは光軸方向へ向く角度を有することが望ましい。

リフレクタ３の開口部４は、大きさや形状を任意に設定できるが、光線の導光手段での光線の集光、拡散の効率を考慮すると円形が好ましい。また、開口部４の大きさは、後述のように表示装置の大きさに合わせて設計することができる。

本実施の形態の光源装置１０において、リフレクタ３の内部で合成された光線は、開口部４から１８０度の拡散角で光線が出射する。そのため、開口部４から離れた位置に導光手段を設置すると、開口部４と導光手段の間から、光線が漏れるため光量が減少することになる。従って、本実施の形態においては、導光手段は開口部４の近くに設置されていることが好ましい。

本実施の形態の光源装置１０によれば、複数のＬＥＤ光源１（１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ）からの光を、リフレクタ３の内面で多重反射させて合成し、開口部４から出射することができる。そのため、光源装置１０の開口部４を一つの仮想面光源とみなすことができる。従って、本実施の形態の光源装置１０を使用した表示装置は、装置の外形寸法を小さくすることができ、光の利用効率が高く、輝度の高い構成とすることができる。

さらに、開口部から出射される光を集める導光手段によって、出射する光線を制御できるため、照度分布を均一にすることができる。そして、複数のＬＥＤ光源１（１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ）を使用した場合であっても、光源装置１０の大きさに影響を与えないため、設計自由度が高く、この光源装置１０を用いた表示装置の照明視野の大きさや、照明系開口数等をそれぞれ独立して設計することが可能となる。

例えば、小さな光源装置１０に対して、大きな光学系を設計する場合には、リフレクタ３の形状を半球形のように開口部４が大きい形状とすることにより、光線の出射する面積を大きくすることができ、光源装置１０の大きさに係わらず、光学系の大きさを任意に設計することができる。
また、大きな光源装置１０に対して、小さな光学系を設計する場合には、リフレクタ３の開口部４を小さくし、光線の出射する面積を小さくすることにより、光学系を小さく設計することができる。

このように、本実施の形態では、光源装置１０を他の光学系に対して独立に設計することができるため、本実施の形態の光源装置１０の大きさが、使用する液晶パネル７の大きさや各種光学系と異なる場合であっても、それぞれを独立して設計することができるため、表示装置全体として小型化が可能となる。

従って、ＬＥＤ光源を複数個使用した場合であっても、光源装置とその他の光学系を独立して設計することが可能となる。そのため、本実施の形態の光源装置を使用した表示装置の外形寸法を大きくする必要がなくなり、表示装置全体の設計自由度を高くすることが可能であり、装置全体の外径寸法を小さくする事が可能である。

次に、本発明の表示装置の一実施の形態の断面図を図２に示す。
図２の表示装置は、ＰＳ変換素子２１及びプリズム２２、１／４波長板２３、液晶パネル７から成る光学系２０と、図１に示した構成の光源装置１０によって構成される。また、光源装置１０から出射される光を光線１５で示す。

図２の表示装置において、光源装置１０から出射された光線１５は、ＰＳ変換素子２１で偏光方向が揃えられ、プリズム２２と１／４波長板２３を通過し、液晶パネル７で反射され、再び１／４波長板２３とを通過した後、プリズム２２によって図面上方向へ９０度折り曲げられ、図示していない投射レンズ群へと導く構成となっている。

図２に記載の光学系２０中を進む光線１５の様子を図３に示す。
まず、光源装置１０から出射された光線１５は無偏光の光であるが、ＰＳ変換素子２１を通過することによって、紙面に対して垂直方向に振動するＰ偏光１５ａとなる。
次に、Ｐ偏光１５ａはプリズム２２を通過した後、１／４波長板２３を通過することによって、Ｐ偏光１５ａから、進行方向に向かって時計回りの左円偏光１５ｂとなる。
次に、左円偏光１５ｂは、液晶パネル７で反射され、進行方向に向かって反時計回りの右円偏光１５ｃとなる。
次に、右円偏光１５ｃは、再び１／４波長板２３を通過することによって、紙面に対して水平方向に振動するＳ偏光１５ｄとなる。
次に、Ｓ偏光１５ｄは、再びプリズム２２に入射し、プリズム２２によって図面上方向に９０度折り曲げられ、図示していない投射レンズ群へと導かれる。

また、図２及び図３に示した光学系２０の各々の部品の順序を変えてもよい。例えば、図４に示すように、ＰＳ変換素子２１からの光線１５をプリズム２２で折り曲げてから、１／４波長板２３を通過させて液晶パネル７で反射させる構成としてもよい。

図４に示した、光学系２０中を進む光線１５の様子を以下に説明する。
まず、光源装置１０から出射された光線１５は無偏光の光であるが、ＰＳ変換素子２１を通過することによって、紙面に対して水平方向に振動するＳ偏光１５ｄとなる。
次に、Ｓ偏光１５ｄは、プリズム２２に入射し、プリズム２２によって図面下方向に９０度折り曲げられた後、１／４波長板２３を通過することによって、Ｓ偏光１５ｄから、進行方向に向かって反時計回りの右円偏光１５ｃとなる。
次に、右円偏光１５ｃは、液晶パネル７で反射され、進行方向に向かって時計回りの左円偏光１５ｂとなる。
次に、左円偏光１５ｂは、再び１／４波長板２３に入射し、紙面に対して垂直方向に振動するＰ偏光１５ａとなり、プリズム２２を通過して、図示していない投射レンズ群へと導かれる。

図２に示した表示装置の光源装置１０から液晶パネル７に入射する光線１５の照度分布を図５に示す。図５では、光束０．０２［ｌｍ］毎に、等高線を描いている。
図５より、光線１５の照度分布は、０．１８［ｌｍ］を中心として大部分が０．１６〜０．２０［ｌｍ］の範囲内にあり、分布がほぼ均一となっていることが分かる。
即ち、図２の表示装置によれば、複数のＬＥＤ光源１（１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ）からの光線をリフレクタ３により合成し、合成した光線をリフレクタ３の開口部４から全て出射することにより、リフレクタ３の開口部４を一つの仮想面光源とみなすことができ、さらに、リフレクタ３の開口部４に導光手段としてライトパイプ６が設けられているため、ＬＥＤ光源５１を１個使用した点光源の光源装置５０（図１１参照）に比べ、光源装置１０から出射される光束が向上し、また、液晶パネル７面での照度分布がほぼ均一となった。

従って、光源装置１０によって、複数のＬＥＤ光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂからの光線を全て合成することができるため、光線を効率良く利用することが可能であり、また、照度分布を均一にすることが可能である。
さらに、本実施の形態の表示装置によれば、複数の光源１Ｒ、１Ｇ、１Ｂを効率良く合成し、低消費電力で、明るくて輝度が均一な光束を出射する表示装置を提供する事が可能である。

また、上述した図２の表示装置の光源装置１０から出射した光線の反射及び拡散のシミュレーションを行なった。その結果、３色が均一に混ざり合って、白色光が得られることが確かめられた。
なお、光源装置１０から出射する光は、白色光に限らず、所望の色を出射させることが可能である。
例えば、赤、青、緑の単色のＬＥＤ光源１を複数使用することにより、それぞれの単色の光を出射することが可能である。また、赤、青、緑のＬＥＤ光源１を所望の比率で組み合わせて使用することにより、さまざまな色の光を出射することが可能である。

次に、本発明の第２の実施形態の光源装置及び表示装置を図６に示す。
図６に示した表示装置は、光源装置１１と、レンズ２４と、液晶パネル７とを有する。
光源装置１１は、複数の赤色のＬＥＤ光源１Ｒと、青色のＬＥＤ光源１Ｂと、緑色のＬＥＤ光源１Ｇとを有し、これら複数のＬＥＤ光源１を反射板（リフレクタ）３が囲み、リフレクタ３の一箇所に開口部４が設けられ、開口部４に導光手段として集光レンズ６が設けられている。

図６に示した光源装置１１から出射される光線は、集光レンズ６により、出射する方向が制御され、更にレンズ２４によって、液晶パネル７へと導かれる。
集光レンズ６は、リフレクタ３の開口部４の大きさにあわせて開口部４の前面に配置され、リフレクタ３の開口部４を通過した光線をすべて集光レンズ６に入射できる構成となっている。
レンズ２４は、集光レンズ６から離れた位置に配置され、集光レンズ６からの光線をすべて入射させ、液晶パネル７へと出射させることができる構成となっている。

なお、集光レンズ６及びレンズ２４の位置や大きさについては、光源装置１１から液晶パネル７までの距離、光源装置１１の開口部４、光源装置１１と液晶パネル７の大きさによって、任意に設計できる。
本実施の形態の光源装置１１において、リフレクタ３の内部で合成された光線は、開口部４から１８０度の拡散角で光線が出射する。そのため、開口部から離れた位置に導光手段である集光レンズ６を設置すると、開口部と集光レンズ６の間から、光線が漏れるため、光量が減少することになる。従って、集光レンズ６は開口部４の近くに設置されていることが好ましい。
また、本実施の形態では、集光レンズ６及びレンズ２４は、それぞれ２枚の凸レンズを用いた構成としたが、使用するレンズの構成は、必要に応じて１枚でも２枚以上の複数でも良く、さらに、レンズの形状は、凸凹レンズ、凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等のいずれを用いてもよい。

図６に示した第２の実施形態ではレンズ２４を用いているが、レンズ２４以外でも、光源装置１１から出射される光を液晶パネルに導く構成であればどのような構成でも良く、例えば、図２に示した光学系２０を用いることもできる。

次に、本発明の第３の実施形態の光源装置を図７に示す。
図７に示した光源装置１２は、複数の赤色のＬＥＤ光源１Ｒと、青色のＬＥＤ光源１Ｂと、緑色のＬＥＤ光源１Ｇとを有し、これら複数のＬＥＤ光源１を反射板（リフレクタ）３が囲み、リフレクタ３の一箇所に開口部４が設けられ、開口部４に導光手段として円錐台形状のリフレクタ３ａが設けられている。

リフレクタ３の開口部４を通過した光がリフレクタ３ａによって反射されるため、光源装置１２から出射される光線の出射角を所望の角度に制御することができる。

なお、リフレクタ３ａの位置や大きさについては、光源装置１２から出射させる所望の角度、光源装置１２の開口部４、光源装置１２の大きさによって、任意に設計できる。
本実施の形態の光源装置１２において、リフレクタ３の内部で合成された光線は、開口部４から１８０度の拡散角で光線が出射する。そのため、開口部から離れた位置に導光手段であるリフレクタ３ａを設置すると、開口部とリフレクタ３ａの間から、光線が漏れるため、光量が減少することになる。従って、リフレクタ３ａは、開口部４と接続されている構成が好ましく、また、リフレクタ３とリフレクタ３ａが一体成型されていても良い。

図７に示した第３の実施形態において、光源装置１２を用いた表示装置を図示していないが、表示装置は、光源装置１２から出射される光を液晶パネル及び投射レンズ等に導く構成であればどのような構成でも良く、例えば、図２に示した光学系２０を用いることもできる。

次に、本発明の第４の実施形態の光源装置を図８に示す。
図８に示した光源装置１３は、複数の赤色のＬＥＤ光源１Ｒと、青色のＬＥＤ光源１Ｂと、緑色のＬＥＤ光源１Ｇとを有し、これら複数のＬＥＤ光源１（１Ｒ、１Ｇ、１Ｂ）を半球形の反射板（リフレクタ）３が囲み、半球形の底面に複数のＬＥＤ光源１が設置され、リフレクタ３の球面の中心の一箇所に開口部４が設けられ、開口部４に導光手段としてライトパイプ５が設けられている。

図８に示した光源装置１３から出射される光線は、ライトパイプ５により、出射する方向が制御される。
ライトパイプ５は、リフレクタ３の開口部４の大きさにあわせて開口部４の前面に配置され、リフレクタ３の開口部４を通過した光線をすべてライトパイプ５に入射できる構成となっている。

なお、ライトパイプ５の位置や大きさについては、光源装置１３から光学系までの距離、光源装置１３の開口部４、光源装置１１と光学系の大きさによって、任意に設計できる。
本実施の形態の光源装置１３において、リフレクタ３の内部で合成された光線は、開口部４から１８０度の拡散角で光線が出射する。そのため、開口部から離れた位置に導光手段であるライトパイプ５を設置すると、開口部とライトパイプ５の間から、光線が漏れるため、光量が減少することになる。従って、ライトパイプ５は開口部４の近くに設置されていることが好ましい。

図８に示した第４の実施形態において、光源装置１３を用いた表示装置を図示していないが、表示装置は、光源装置１３から出射される光を液晶パネル及び投射レンズ等に導く構成であればどのような構成でも良く、例えば、図２に示した光学系２０を用いることもできる。

次に、本発明の第５の実施形態の光源装置を図９に示す。
図９に示した光源装置１４は、複数の赤色のＬＥＤ光源１Ｒと、青色のＬＥＤ光源１Ｂと、緑色のＬＥＤ光源１Ｇとを有し、これら複数のＬＥＤ光源１を多面体の形状をした反射板（リフレクタ）３が囲み、多面体の一箇所に開口部４が設けられ、開口部４に導光手段として集光レンズ６が設けられている。

図９に示した光源装置１４から出射される光線は、集光レンズ６により、出射する方向が制御される。
集光レンズ６は、リフレクタ３の開口部４の大きさにあわせて開口部４の前面に配置され、リフレクタ３の開口部４を通過した光線をすべて集光レンズ６に入射できる構成となっている。

なお、集光レンズ６の位置や大きさについては、光源装置１４から光学系までの距離、光源装置１４の開口部４、光源装置１４と光学系の大きさによって、任意に設計できる。
本実施の形態の光源装置１４において、リフレクタ３の内部で合成された光線は、開口部４から１８０度の拡散角で光線が出射する。そのため、開口部から離れた位置に導光手段である集光レンズ６を設置すると、開口部と集光レンズ６の間から、光線が漏れるため、光量が減少することになる。従って、集光レンズ６は開口部４の近くに設置されていることが好ましい。
また、本実施の形態では、集光レンズ６は、２枚の凸レンズを用いた構成としたが、使用するレンズの構成は、必要に応じて１枚でも２枚以上の複数でも良く、さらに、レンズの形状は、凸凹レンズ、凹レンズ、平凸レンズ、平凹レンズ等のいずれを用いてもよい。

図９に示した第５の実施形態において、光源装置１４を用いた表示装置を図示していないが、表示装置は、光源装置１４から出射される光を液晶パネル及び投射レンズ等に導く構成であればどのような構成でも良く、例えば、図２に示した光学系２０を用いることもできる。

次に、本発明の第６の実施形態の光源装置及び表示装置を図１０に示す。
図１０に示した表示装置は、赤色光、青色光、緑色光をそれぞれ発光する光源装置１０Ｒ、１０Ｂ、１０Ｇと、各色の光源装置の前に置かれた液晶パネル７Ｒ、７Ｂ、７Ｇと、プリズム２２と、投射レンズ群２５から構成される。

光源装置１０Ｒ、１０Ｂ、１０Ｇは、複数のＬＥＤ光源１が単一色によって構成されていること以外は、それぞれ、図１の光源装置１０と同様の構成となっている。
液晶パネル７Ｒ、７Ｂ、７Ｇはそれぞれ、光源装置１０Ｒ、１０Ｂ、１０Ｇの前面に置かれ、それぞれの光源装置から出射される色に対応している。
プリズム２２は、詳細の図示は省略するが、光線の波長により、反射又は透過をするクロスダイクロイックプリズム等で構成され、それぞれ異なる方向から入射された単一色の光を合成し、合成した光を所定の方向に出射することができる構成となっている。

図１０に示した各光源装置１０Ｒ、１０Ｂ、１０Ｇから出射された光線は、対応する液晶パネル７Ｒ、７Ｂ、７Ｇを通過した後、プリズム２２のそれぞれ異なる面から入射し、プリズム２２の内部で合成され、図面右方向の投射レンズ群２５に出射される。

本実施の形態の表示装置によれば、各色の光源装置１０Ｒ、１０Ｂ、１０Ｇをそれぞれ設けたことにより、カラーフィルタ等が不要になる。これにより、カラーフィルタ等によって光が吸収されることがなく、光源装置１０Ｒ、１０Ｂ、１０Ｇから出射した光を効率よく利用することができる。
従って、本実施の形態によれば、低消費電力であっても、高い輝度を得ることが可能な表示装置を構成することができる。

このように、本発明の表示装置は、単一色の光を出射する光源装置を複数使用し、この光源装置から出射される各色の光をダイクロイックプリズム等に入射し、ダイクロイックプリズム等で各色の光を合成して、投射レンズ群に導く構成とすることも可能である。

また、図１０に示した表示装置を変形して、各光源装置１０Ｒ、１０Ｂ、１０Ｇを時系列で点滅させる構成とすることも可能である。
この構成とした場合、液晶パネルを各色毎に設ける必要がなくなり、クロスダイクロイックプリズムの後段に液晶パネルを１個だけ配置することが可能になるため、液晶パネルの個数が減ることにより、表示装置の小型化や部品点数の削減及び部品コストの低減が可能になる。
また、時系列で必要なときに必要な色の光を発光させるので、常時発光させる場合よりも消費電力を低減することができる。

上述の各実施の形態では、発光素子として、発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用した場合を説明したが、本発明では、その他の比較的小型の発光素子を用いて光源装置を構成してもよい。例えば、半導体レーザー等を発光素子として用いることも可能である。
そして、複数の発光素子を用いて、上述の各実施の形態と同様に、リフレクタ等の反射材で囲い、反射材の開口部にライトパイプやリフレクタ等の導光手段を設けて光源装置を構成すればよい。

上述の各実施の形態では、ライトパイプやリフレクタ等の導光手段を、反射材であるリフレクタ３の開口部４を覆ってリフレクタ３に接するように配置したが、本発明では、導光手段と反射材が接していない構成も含む。
反射材の内部における発光ダイオード等の発光素子の配置によっては、反射材の開口部からの出射光の放射角が１８０度ではなく、より小さい角度となることもあり、その場合は、導光手段が反射材と接していなくても開口部からの出射光を全て導光手段に入射させることが可能である。

上述した各実施の形態では、光源装置からの光を液晶パネルに入射させる構成であったが、本発明は、液晶パネル以外の構成により画像を表示する表示装置にも適用することが可能である。
例えば、超微小な鏡を多数敷き詰めることにより光を反射させて投射する構成、所謂ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）を用いた表示装置にも、本発明を適用することが可能である。

上述した各実施の形態では、薄板上のリフレクタ３を用いて、光源からの光を反射させていたが、本発明の反射材は薄板状に限定されるものではなく、同様の機能を有する部材を使用することが可能である。
薄板状のリフレクタを使用した場合には、他の構成の部材を反射材に使用した場合と比較して、光源装置を小型化や軽量化することができる利点を有する。

本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲でその他様々な構成が取り得る。

本発明の光源装置の第１の実施形態を示す構成図である。 図１の光源装置を用いた表示装置の構成図である。 図２の表示装置の光線の様子を示す図である。 図２の表示装置の部品の順序を変えた構成の光線の様子を示す図である。 図２の表示装置の液晶パネル面での照度分布のグラフである。 本発明の光源装置及び表示装置の第２の実施形態を示す構成図である。 本発明の光源装置の第３の実施形態を示す構成図である。 本発明の光源装置の第４の実施形態を示す構成図である。 本発明の光源装置の第５の実施形態を示す構成図である。 本発明の光源装置及び表示装置の第６の実施形態を示す構成図である。 従来の表示装置の構成図である。 従来の表示装置の光線図である。 従来の表示装置の液晶パネル面での照度分布のグラフである。 従来の表示装置の構成図である。 従来の表示装置の液晶パネル面での照度分布のグラフである。

符号の説明

１，１Ｒ，１Ｂ，１Ｇ ＬＥＤ光源、３，３ａ 反射板（リフレクタ）、４ 開口部、５ ライトパイプ、６ 集光レンズ、７ 液晶パネル、８ 投射レンズ、９ 光線、９ａ 直接光、９ｂ 反射光、１０，１０Ｒ，１０Ｂ，１０Ｇ，１１，１２，１３，１４ 光源装置、１５ 光線、１５ａ Ｐ偏光、１５ｂ 左円偏光、１５ｃ 右円偏光、１５ｄ Ｓ偏光、２１ ＰＳ変換素子、２２ プリズム、２３ １／４波長板、２４ 照明レンズ

Claims (4)

1. 複数の発光素子を囲んで、内面に反射面が形成された反射材が配置され、
   前記反射材に開口部が設けられ、
   前記開口部に対して、前記開口部から出射する光の向きを制御する導光手段が設けられている
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記発光素子が発光ダイオードであることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記導光手段が、前記開口部を覆い前記反射材に接するように、配置されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
4. 画像を表示する表示部と、
   前記表示部を照明する光源装置とを備え、
   前記光源装置は、複数の発光素子を囲んで、内面に反射面が形成された反射材が配置され、前記反射材に開口部が設けられ、前記開口部に対して、前記開口から出射する光の向きを制御する導光手段が設けられている構成である
   ことを特徴とする表示装置。

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