JP4337377B2 - 光源装置及びそれを用いた投影型表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源装置及びそれを用いた投影型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投影型表示装置等に利用される光源装置は、強度分布が均一な光を出射するために、光を出射する光源部の出射側に、前記光源部からの出射光を入射端から入射させ、その光を内部で反射しながら導いて出射端から出射する導光部材を配置した構成とされている（特許文献１参照）。
【０００３】
この種の光源装置には、ムクな棒状の導光部材を備えたものと、中空な筒状の導光部材を備えたものとがあるが、筒状の導光部材の方が、軽く、しかも安価である。
【０００４】
図７は筒状の導光部材を備えた従来の光源装置の側面図であり、その光源部１は、光源ランプ２と、一端に出射口３ａを有し、内部に収容された前記光源ランプ２からの放射光を前記出射口３ａの前方において集光する方向に反射して前記出射口３ａから出射するリフレクタ３とからなっている。
【０００５】
また、導光部材４は、透明な周壁５と、前記周壁５により囲まれた貫通孔６を有し、一端が入射端とされ、他端が出射端とされた矩形筒体からなっており、前記周壁５の入射側端面５ａと出射側端面５ｂはそれぞれ、導光部材４の軸線（筒体の軸線）に対して垂直な面に形成されている。
【０００６】
すなわち、この導光部材４の周壁５の入射側端面５ａは、前記貫通孔６の入射側開口面６ａと面一に形成され、前記周壁５の出射側端面５ｂは、前記貫通孔６の出射側開口面６ｂと面一に形成されている。
【０００７】
この導光部材４は、その入射端を前記光源部１に対向させて配置されており、前記入射端から貫通孔６内に入射した光を、図に実線で示したように、周壁５の内周面と貫通孔６内の空気層との界面で全反射しながら貫通孔６内を導いてその出射側開口面６ｂから出射し、前記入射端から周壁５内に入射した光を、図に破線で示したように、前記周壁５の内周面及び外周面と前記貫通孔６内及び外部の空気層との界面で全反射しながら周壁５内を導いてその出射側端面５ｂから出射する。
【０００８】
前記光源装置は、例えば、一般にＤＭＤと略称されるマイクロミラー表示素子（Digital Micromirror Device）や液晶表示素子等のような光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体を備えた投影型表示装置に用いられており、その投影型表示装置は、図示しないが、光源装置と、前記光源装置からの出射光を前記表示体に入射させる光源側光学系と、前記表示体からの出射光をスクリーン等の投影面に投影する投影光学系とにより構成されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９―１６００３４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記投影型表示装置の光源側光学系は、前記光源装置の導光部材４からの出射光を表示体にピントを合わせて入射させるように設計され、投影光学系は、前記表示体からの出射光を投影面にピントを合わせて投影するように設計されている。
【００１１】
一方、図７に示した光源装置は、筒状の導光部材４が、その入射端から入射した光のうち、貫通孔６内に入射した光をこの貫通孔６内を導いてその出射側開口面６ｂから出射し、周壁５内に入射した光をこの周壁５内を導いてその出射側端面５ｂから出射するため、この導光部材４の出射端から出射する光は、前記貫通孔６の出射側開口面６ｂから出射した矩形面状の光Ａ１の周囲が前記周壁５の出射側端面５ｂから出射した矩形枠状の光Ａ２で囲まれた光である。
【００１２】
そして、従来の光源装置は、前記導光部材４の周壁５の出射側端面５ｂと貫通孔６の出射側開口面６ｂとが面一であり、前記貫通孔６の出射側開口面６ｂから出射した光も、前記周壁５の出射側端面５ｂから出射した光も、前記光源側光学系により表示体にピント合わせされて前記表示体に入射するため、前記貫通孔６の出射側開口面６ｂから出射して前記表示体に入射する面状光Ａ１と、前記周壁５の出射側端面５ｂから出射して前記表示体に入射する枠状光Ａ２との境目が目立つ。
【００１３】
図８は前記従来の光源装置から出射した光の表示体への入射状態を示す模式図であり、図では、前記導光部材４の貫通孔６の出射側開口面６ｂから出射して表示体７に入射した面状光Ａ１に実線ハッチングを施し、前記導光部材４の周壁５の出射側端面５ｂから出射して前記表示体７に入射した枠状光Ａ２に破線ハッチングを施している。
【００１４】
このように、従来の光源装置は、前記導光部材４の貫通孔６の出射側開口面６ｂと周壁５の出射側端面５ｂからそれぞれ出射して表示体７に入射する面状光Ａ１と枠状光Ａ２との境目が目立つため、その境目が前記表示体７の表示エリア７ａ内に入り込むと、前記表示体７の表示画面中に、前記面状光Ａ１と枠状光Ａ２との境目に沿った線模様が見える。
【００１５】
そのため、前記従来の光源装置を利用する投影型表示装置は、前記光源装置からの出射光のうち、前記導光部材４の貫通孔６の出射側開口面６ｂから出射した面状光Ａ１だけを表示体７の表示エリア７ａ内に入射させ、前記表示体７に、その表示画面中に前記線模様が見えない良好な画像を表示させるように設計されている。
【００１６】
しかし、投影型表示装置の組立て精度にはある程度の誤差があるため、その誤差により表示体７に対する光源装置からの光の入射位置がずれた場合でも、前記光源装置の導光部材４の貫通孔６の出射側開口面６ｂから出射した面状光Ａ１だけを確実に表示体７の表示エリア７ａ内に入射させるようにするためには、図８に示したように、前記表示体７の表示エリア７ａを、投影型表示装置の組立て精度の誤差を考慮して、前記表示体７に入射する前記面状光Ａ１の外形よりも充分に小さくしなければならず、そのために、前記従来の光源装置を利用する投影型表示装置は、前記光源装置からの出射光を効率良く表示体７の表示に利用することができなかった。
【００１７】
この発明は、例えば投影型表示装置の表示体等に対して、筒状の導光部材の貫通孔の出射側開口面からの出射光と周壁の出射側端面からの出射光との境目が目立たない光を入射させることができる光源装置を提供するとともに、光源装置からの光を効率良く表示に利用することができる投影型表示装置を提供することを目的としたものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明の光源装置は、光を出射する光源部と、透明な周壁と前記周壁により囲まれた貫通孔を有し、一端が入射端とされ、他端が出射端とされるとともに、前記周壁の出射側端面が前記貫通孔の出射側開口面の延長面からずらして形成された筒体からなり、前記入射端を前記光源部に対向させて配置され、前記入射端から前記貫通孔内に入射した光を前記周壁の内周面で反射しながら前記貫通孔内を導いてその出射側開口面から出射し、前記入射端から前記周壁内に入射した光を前記周壁の内周面及び外周面で反射しながら前記周壁内を導いてその出射側端面から出射する導光部材と、を備え、前記光源部は、光源ランプと、一端に出射口を有し、内部に収容された前記光源ランプからの放射光を前記出射口の前方において集光する方向に反射して前記出射口から出射するリフレクタとからなっており、前記導光部材は、その前記貫通孔の入射側開口面及び周壁の入射側端面を前記光源部から集光されて出射する光束の断面内に位置させて配置され、前記導光部材の前記周壁の入射側端面が、前記周壁の内周面から外周面に向かって前記出射端方向に傾いた傾斜面に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この光源装置は、例えば、光源装置からの出射光を光源側光学系により表示体に入射させ、前記表示体からの出射光を投影光学系により投影面に投影する投影型表示装置に用いられるものであり、この投影型表示装置の光源側光学系は、前記光源装置の導光部材の貫通孔の出射側開口面からの出射光を前記表示体にピントを合わせて入射させるように設計される。
【００２０】
そして、この発明の光源装置は、前記導光部材の周壁の出射側端面を前記周壁により囲まれた貫通孔の出射側開口面の延長面からずらして形成したものであるため、前記導光部材から出射し、前記光源側光学系を経て前記表示体に入射する光のうち、前記導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光が前記表示体にピントの合った光として入射し、前記導光部材の周壁の出射側端面から出射した光が前記表示体にピントの合わない光、つまり輪郭がぼけた光として入射する。
【００２１】
したがって、この光源装置によれば、例えば前記投影型表示装置の表示体等に対して、筒状の導光部材の貫通孔の出射側開口面からの出射光と周壁の出射側端面からの出射光との境目が目立たない光を入射させることができる。
【００２４】
また、前記導光部材は、その周壁の内周面を直筒面に形成し、前記周壁の外周面を出射端側から入射端側に向かって太くなるテーパー筒面に形成したものが好ましい。
【００２５】
この発明の投影型表示装置は、前記発明の光源装置と、光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体と、前記光源装置からの出射光を前記表示体に入射させる光源側光学系と、前記表示体からの出射光を投影面に投影する投影光学系とを備え、前記光源側光学系が、前記光源装置の導光部材からの出射光のうち、前記導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光を前記表示体にピントを合わせて入射させるように設計されているものであるため、前記表示体の表示エリアを、前記導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射して表示体に入射する光の外形よりも小さくする必要は無く、したがって、前記光源装置からの光を効率良く表示に利用することができる。
【００２６】
この発明の投影型表示装置において、前記表示体は、前記光源装置の導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光が入射する領域と実質的に等しい面積の表示エリアを有するか、あるいは、前記光源装置の導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光が入射する領域よりも大きく、前記導光部材の周壁の出射側端面から出射した光が入射する領域の外形よりも小さい面積の表示エリアを有しているのが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１〜図４はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は投影型表示装置の構成図、図２は前記投影型表示装置に用いた光源装置の拡大側面図、図３は前記光源装置の導光部材の断面図である。
【００２８】
この実施例の投影型表示装置は、図１に示したように、光源装置１０と、光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体１７と、前記光源装置１０からの光を前記表示体１７に入射させる光源側光学系１８と、前記表示体１７からの出射光を投影面に投影する投影光学系２０とを備えている。
【００２９】
前記表示体１７は、例えば、複数のマイクロミラーが行方向及び列方向にマトリックス状に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から所定の入射角で入射した光の反射方向を、前記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより制御して画像を表示するマイクロミラー表示素子である。以下、この表示体１７をマイクロミラー表示素子という。
【００３０】
なお、この実施例では、前記マイクロミラー表示素子１７にカラー画像を表示させるため、前記光源装置１０の出射側に、前記光源装置１０からの出射光を複数の色、例えば赤、緑、青の３色に順次着色するためのカラーホィール２２を配置している。
【００３１】
このカラーホィール２２は、扇形状の赤、緑、青の３色のカラーフィルタを周方向に並べて設けた円板状の回転板からなっており、モータ２３により回転駆動される。
【００３２】
前記光源装置１０は、図２及び図３に示したように、光を出射する光源部１１と、前記光源部１１の出射側に配置され、前記光源部１１からの出射光を入射端から入射させ、その光を内部で反射しながら導いて出射端から出射する筒状の導光部材１４とからなっている。
【００３３】
この光源装置１０の光源部１１は、光源ランプ１２と、一端に出射口を有し、内部に収容された前記光源ランプ１２からの放射光を前記出射口の前方において集光する方向に反射して前記出射口から出射するリフレクタ１３とにより構成されている。
【００３４】
また、前記導光部材１４は、ガラス等からなる４枚の透明板の側縁部を互いに貼り合わせて構成された透明な周壁１５と、前記周壁１５により囲まれた貫通孔１６を有し、一端が入射端とされ、他端が出射端とされた矩形筒体からなっており、その内周面と外周面は、互いに平行な直筒面に形成されている。
【００３５】
この筒状の導光部材１４の周壁１５の入射側端面１５ａは、導光部材１４の軸線（筒体の軸線）に対して垂直な面に形成されており、出射側端面１５ｂは、前記周壁１５の内周面から外周面に向かって入射端方向に傾いた傾斜面に形成されている。
【００３６】
すなわち、この導光部材１４の周壁１５の入射側端面１５ａは、前記貫通孔１６の入射側開口面１６ａと面一に形成され、前記周壁１５の出射側端面１５ｂは、前記貫通孔１６の出射側開口面１６ｂの延長面から斜めにずらして形成されている。
【００３７】
この導光部材１４は、その入射端を前記光源部１１に対向させるとともに、その貫通孔１６の入射側開口面１６ａ及び周壁１５の入射側端面１５ａを前記光源部１１から集光されて出射する光束の断面内に位置させて配置されており、前記入射端から貫通孔１６内に入射した光を、図２に実線で示したように、周壁１５の内周面と貫通孔１６内の空気層との界面で全反射しながら貫通孔１６内を導いてその出射側開口面１６ｂから出射し、前記入射端から周壁１５内に入射した光を、図２に破線で示したように、前記周壁１５の内周面及び外周面と前記貫通孔１６内及び外部の空気層との界面で全反射しながら周壁１５内を導いてその出射側端面１５ｂから出射する。
【００３８】
なお、この実施例では、前記導光部材１４の入射端から前記周壁１５内に入射した光を、その内周面及び外周面と貫通孔１６内及び外部の空気層との界面で全反射しながら導くようにしているが、前記導光部材１４の外周面に反射膜を設け、前記周壁１５内に入射した光を、その内周面と貫通孔１６内の空気層との界面と、前記反射膜とにより反射しながら導くようにしてもよい。
【００３９】
前記光源側光学系１８は、前記光源装置１０の導光部材１４から出射し、その出射側に配置されたカラーホィール２２により着色された光を平行光に補正して前記マイクロミラー表示素子１７に入射させる光源側レンズ１９を備えており、この光源側光学系１８は、前記光源装置１０の導光部材１４からの出射光のうち、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した光を前記マイクロミラー表示素子１７にピントを合わせて入射させるように設計されている。
【００４０】
また、前記投影光学系２０は、前記マイクロミラー表示素子１７からの出射光をその光束を拡大して投影する投影レンズ２１を備えており、この投影光学系２０は、前記マイクロミラー表示素子１７からの出射光を図示しないスクリーン等の投影面にピントを合わせて投影するように設計されている。
【００４１】
この投影型表示装置は、上述した構成の光源装置１０を用いたものであるため、前記光源装置１０の導光部材１４から出射し、前記光源側光学系１８を経て前記マイクロミラー表示素子１７に入射する光を、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂからの出射光と前記周壁１５により囲まれた貫通孔１６の出射側開口面１６ｂからの出射光との境目が目立たない光として前記マイクロミラー表示素子１７に入射させることができる。
【００４２】
すなわち、前記光源装置１０は、筒状の導光部材１４が、その入射端から入射した光のうち、貫通孔１６内に入射した光をこの貫通孔１６内を導いてその出射側開口面１６ｂから出射し、周壁１５内に入射した光をこの周壁１５内を導いてその出射側端面１５ｂから出射するため、この導光部材１４の出射端から出射する光は、前記貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した矩形面状の光Ｂ１の周囲が前記周壁１５の出射側端面１５ｂから出射した矩形枠状の光Ｂ２で囲まれた光である。
【００４３】
しかし、前記光源装置１０は、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂを前記周壁１５により囲まれた貫通孔１６の出射側開口面１６ｂの延長面からずらして形成したものであり、前記光源側光学系１８は、前記光源装置１０の導光部材１４からの出射光のうち、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した光を前記マイクロミラー表示素子１７にピントを合わせて入射させるように設計されているため、前記光源装置１０の導光部材１４から出射し、前記光源側光学系１８を経て前記マイクロミラー表示素子１７に入射する光のうち、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が前記マイクロミラー表示素子１７にピントの合った光として入射し、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射した枠状光Ｂ２が前記マイクロミラー表示素子１７にピントの合わない光、つまり輪郭がぼけた光として入射する。
【００４４】
したがって、前記光源装置１０によれば、前記マイクロミラー表示素子１７に対して、前記筒状の導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂからの出射光Ｂ１と周壁１５の出射側端面１５ｂからの出射光Ｂ２との境目が目立たない光を入射させることができる。
【００４５】
また、この実施例では、前記光源装置１０の光源部１１を、光源ランプ１２と、一端に出射口を有し、内部に収容された前記光源ランプ１２からの放射光を前記出射口の前方において集光する方向に反射して前記出射口から出射するリフレクタ１３とにより構成し、前記導光部材１４を、その貫通孔１６の入射側開口面１６ａ及び周壁１５の入射側端面１５ａを前記光源部１１から集光されて出射する光束の断面内に位置させて配置しているため、前記光源部１１からの出射光を前記導光部材１４の貫通孔１６内と周壁１５内とに入射させ、その光を前記貫通孔１６の出射側開口面１６ｂと前記周壁１５の出射側端面１５ｂから出射することができる。
【００４６】
そして、前記投影型表示装置は、前記光源装置１０の導光部材１４から出射して前記マイクロミラー表示素子１７に入射する光が、上述したように前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂからの出射光Ｂ１と周壁１５の出射側端面１５ｂからの出射光Ｂ２との境目が目立たない光であるため、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリアを、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射してマイクロミラー表示素子１７に入射する面状光Ｂ１の外形よりも小さくする必要は無く、したがって、前記光源装置１０からの光を効率良く表示に利用することができる。
【００４７】
この投影型表示装置において、前記マイクロミラー表示素子１７は、前記光源装置１０の導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射する領域と実質的に等しい面積の表示エリアを有するか、あるいは、前記光源装置１０の導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射する領域よりも大きく、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射した枠状光Ｂ２が入射する領域の外形よりも小さい面積の表示エリアを有しているのが好ましい。
【００４８】
図４は、前記光源装置１０から出射した光の前記マイクロミラー表示素子１７への入射状態を示す模式図であり、図では、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射してマイクロミラー表示素子１７に入射した面状光Ｂ１に実線ハッチングを施し、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射して前記マイクロミラー表示素子１７に入射した枠状光Ｂ２に破線ハッチングを施している。
【００４９】
図４において、（ａ）は、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａの面積を前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射する領域と実質的に等しくしたときの入射状態を示し、（ｂ）は、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａの面積を前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射する領域よりも大きく、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射した枠状光Ｂ２が入射する領域の外形よりも小さくしたときの入射状態を示している。
【００５０】
なお、図４（ａ），（ｂ）はいずれも、投影型表示装置の組立て誤差によりマイクロミラー表示素子１７に対する光源装置１０からの光の入射位置が図において斜め左上方向にずれた場合の入射状態を示している。
【００５１】
まず、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａの面積を前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射する領域と実質的に等しくしたときの光源装置１０からの光の入射状態を説明すると、このときは、図４（ａ）のように、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａの略全域に、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射するため、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１のほとんどを効率良く表示に利用することができる。
【００５２】
そして、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１は、上述したように前記マイクロミラー表示素子１７にピントの合った光として入射するため、前記マイクロミラー表示素子１７にその表示エリア１７ａの略全域にわたって良好な品質の画像を表示させ、その画像を前記投影光学系２０により投影面に投影することができる。
【００５３】
なお、この場合、上述したように投影型表示装置の組立て誤差により前記マイクロミラー表示素子１７に対する光源装置１０からの光の入射位置がずれると、前記表示エリア１７ａ内の光入射位置のずれ方向とは反対側の縁部に、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射したピントの合わない枠状光Ｂ２が入射してその領域の表示がぼけるが、前記表示エリア１７ａの表示画面中に前記面状光Ｂ１と枠状光Ｂ２との境目に沿った線模様が見えることは無く、また、前記枠状光Ｂ２が入射する領域の幅は極く小さいため、前記ピントの合わない枠状光Ｂ２が入射することによるマイクロミラー表示素子１７の表示品質への影響はほとんど無い。
【００５４】
次に、マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａの面積を前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射する領域よりも大きく、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射した枠状光Ｂ２が入射する領域の外形よりも小さくしたときの光源装置１０からの光の入射状態を説明すると、このときは、図４（ｂ）のように、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａ内の周縁部を除く領域に、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射し、前記表示エリア１７ａ内の周縁部に、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射した枠状光Ｂ２の一部（表示エリア外に入射する光以外の光）が入射するため、前記光源装置１０からの光をより効率良く表示に利用することができる。
【００５５】
なお、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａ内の周縁部を除く領域に入射する前記面状光Ｂ１がピントの合った光であり、前記表示エリア１７ａ内の周縁部に入射する前記枠状光Ｂ２がピントの合わない光であるため、その両方の光Ｂ１，Ｂ２を前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａに入射させると、前記表示エリア１７ａの表示画面が、その周縁部がぼけた表示になる。
【００５６】
しかし、このときも、前記表示画面中に前記面状光Ｂ１と枠状光Ｂ２との境目に沿った線模様が見えることは無く、また表示画面の周縁部の表示のぼけはあまり目立たないため、前記マイクロミラー表示素子１７に充分な品質の画像を表示させ、その画像を前記投影光学系２０により投影面に投影することができる。
【００５７】
図５はこの発明の第２の実施例を示す光源装置の側面図、図６はこの発明の第３の実施例を示す光源装置の側面図である。なお、図５及び図６において、上述した第１の実施例の光源装置１０と同じものについては、図に同符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
図５に示した第２の実施例の光源装置１０ａは、内周面と外周面が互いに平行な直筒面に形成された筒状の導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂを、第１の実施例の光源装置１０と同様に、貫通孔１６の出射側開口面１６ｂの延長面から斜めにずらして形成するとともに、前記導光部材１４の周壁１５の入射側端面１５ａを、前記周壁１５の内周面から外周面に向かって出射端方向に傾いた傾斜面に形成したものである。
【００５９】
この光源装置１０ａによれば、光源部１１から集光されて出射する光のうち、前記導光部材１４の周壁１５内に入射する光の量を多くし、前記周壁１５の出射側端面１５ｂから出射する光Ｂ２の強度を高くすることができる。
【００６０】
すなわち、前記筒状の導光部材１４は、その入射端から貫通孔１６内に入射した光を周壁１５の内周面で反射しながら前記貫通孔１６内を導いてその出射側開口面１６ｂから出射し、前記入射端から周壁１５内に入射した光を前記周壁１５の内周面及び外周面で反射しながら前記周壁１５内を導いてその出射側端面１５ｂから出射するが、前記貫通孔１６内に入射した光は、この貫通孔１６内（空気層内）をほとんど減衰すること無く導かれてその出射側開口面１６ｂから出射するのに対し、前記周壁１５内に入射した光は、この前記周壁１５内を導かれる過程である程度減衰してその出射側開口面１６ｂから出射する。
【００６１】
しかし、この実施例の光源装置１０ａでは、前記導光部材１４の周壁１５の入射側端面１５ａを前記周壁１５の内周面から外周面に向かって出射端方向に傾いた傾斜面に形成しているため、前記導光部材１４の周壁１５内に入射する光の量を上述した第１の実施例の光源装置１０よりも多くすることができ、したがって、前記周壁１５の出射側端面１５ｂから前記貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射する光Ｂ１とほとんど変わらない強度の光Ｂ２を出射し、図１に示した投影型表示装置のマイクロミラー表示素子１７に対して、前記貫通孔１６の出射側開口面１６ｂからの出射光Ｂ１と前記周壁１５の出射側端面１５ｂからの出射光Ｂ２との境目がより目立たない光を入射させることができる。
【００６２】
また、図６に示した第３の実施例の光源装置１０ｂは、導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂを、第１の実施例の光源装置１０と同様に、貫通孔１６の出射側開口面１６ｂの延長面から斜めにずらして形成するとともに、前記周壁１５の内周面を直筒面に形成し、前記周壁１５の外周面を出射端側から入射端側に向かって太くなるテーパー筒面に形成することにより、前記周壁１５の入射側端面１５ａの面積を大きくしたものである。
【００６３】
この光源装置１０ａによっても、前記第２の実施例と同様に、光源部１１から集光されて出射する光のうち、前記導光部材１４の周壁１５内に入射する光の量を多くし、前記周壁１５の出射側端面１５ｂから出射する光Ｂ２の強度を高くすることができるため、前記マイクロミラー表示素子１７に対し、前記貫通孔１６の出射側開口面１６ｂからの出射光Ｂ１と前記周壁１５の出射側端面１５ｂからの出射光Ｂ２との境目がより目立たない光を入射させることができる。
【００６４】
なお、この実施例では図６に示したように、前記導光部材１４の周壁１５の入射側端面１５ａを貫通孔１６の入射側開口面１６ａと面一に形成しているが、前記導光部材１４は、上記のように周壁１５の内周面を直筒面に形成し、前記周壁１５の外周面を出射端側から入射端側に向かって太くなるテーパー筒面に形成するとともに、前記周壁１５の入射側端面１５ａを、前記第２の実施例と同様に内周面から外周面に向かって出射端方向に傾いた傾斜面に形成した構成としてもよい。
【００６５】
また、上記第１〜第３の実施例の光源装置１０，１０ａ，１０ｂでは、導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂを前記周壁１５の内周面から外周面に向かって入射端方向に傾いた傾斜面に形成しているが、前記周壁１５の出射側端面１５ｂは、貫通孔１６の出射側開口面１６ｂの延長面からずれた面であれば、前記周壁１５の外周面から内周面に向かって入射端方向に傾いた傾斜面や、湾曲面または階段状面等としてもよい。
【００６６】
さらに、図１に示した投影型表示装置は、マイクロミラー表示素子１７を表示体としたものであるが、この発明は、背面側に反射膜を備えた反射型液晶表示素子を表示体とする投影型表示装置や、光の透過を制御して画像を表示する透過型液晶表示素子を表示体とし、その入射側に光源装置からの光を前記表示体に入射させるための光源側光学系を配置し、前記表示体の出射側に投影光学系を配置した投影型表示装置にも適用することができる。
【００６７】
なお、液晶表示素子を表示体とする投影型表示装置の場合、前記液晶表示素子は、複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えたカラー画像表示素子でもよく、その場合は、図１に示した投影型表示装置において光源装置１０の出射側に配置したカラーホィール２２は不要である。
【００６８】
また、この発明の光源装置は、光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体を備えた投影型表示装置に限らず、他の光学装置にも利用することができる。
【００６９】
【発明の効果】
この発明の光源装置は、光を出射する光源部と、透明な周壁と前記周壁により囲まれた貫通孔を有し、一端が入射端とされ、他端が出射端とされるとともに、前記周壁の出射側端面が前記貫通孔の出射側開口面の延長面からずらして形成された筒体からなり、前記入射端を前記光源部に対向させて配置され、前記入射端から前記貫通孔内に入射した光を前記周壁の内周面で反射しながら前記貫通孔内を導いてその出射側開口面から出射し、前記入射端から前記周壁内に入射した光を前記周壁の内周面及び外周面で反射しながら前記周壁内を導いてその出射側端面から出射する導光部材とを備えたものであるため、例えば投影型表示装置の表示体等に対して、筒状の導光部材の貫通孔の出射側開口面からの出射光と周壁の出射側端面からの出射光との境目が目立たない光を入射させることができる。
【００７０】
この発明の光源装置においては、前記光源部を、光源ランプと、一端に出射口を有し、内部に収容された前記光源ランプからの放射光を前記出射口の前方において集光する方向に反射して前記出射口から出射するリフレクタとにより構成し、前記導光部材を、その貫通孔の入射側開口面及び周壁の入射側端面を前記光源部から集光されて出射する光束の断面内に位置させて配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記光源部からの出射光を前記導光部材の貫通孔内と周壁内とに入射させ、その光を前記貫通孔の出射側開口面と前記周壁の出射側端面から出射することができる。
【００７１】
この光源装置において、前記導光部材の周壁の入射側端面は、前記周壁の内周面から外周面に向かって出射端方向に傾いた傾斜面に形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記導光部材の周壁内に入射する光の量を多くして前記周壁の出射側端面から出射する光強度を高くし、前記表示体等に対し、前記貫通孔の出射側開口面からの出射光と前記周壁の出射側端面からの出射光との境目がより目立たない光を入射させることができる。
【００７２】
また、前記導光部材は、その周壁の内周面を直筒面に形成し、前記周壁の外周面を出射端側から入射端側に向かって太くなるテーパー筒面に形成したものが好ましく、このようにすることにより、前記導光部材の周壁内に入射する光の量を多くして前記周壁の出射側端面から出射する光強度を高くし、前記表示体等に対し、前記貫通孔の出射側開口面からの出射光と前記周壁の出射側端面からの出射光との境目がより目立たない光を入射させることができる。
【００７３】
この発明の投影型表示装置は、前記発明の光源装置と、光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体と、前記光源装置からの出射光を前記表示体に入射させる光源側光学系と、前記表示体からの出射光を投影面に投影する投影光学系とを備え、前記光源側光学系が、前記光源装置の導光部材からの出射光のうち、前記導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光を前記表示体にピントを合わせて入射させるように設計されていることを特徴とする。
【００７４】
この投影型表示装置によれば、前記光源装置の導光部材から出射して前記表示体に入射する光が、上述したように前記導光部材の貫通孔の出射側開口面からの出射光と周壁の出射側端面からの出射光との境目が目立たない光であるため、前記表示体の表示エリアを、前記導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射して表示体に入射する光の外形よりも小さくする必要は無く、したがって、前記光源装置からの光を効率良く表示に利用することができる。
【００７５】
この発明の投影型表示装置において、前記表示体は、前記光源装置の導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光が入射する領域と実質的に等しい面積の表示エリアを有しているのが好ましく、このようにすることにより、前記導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光のほとんどを効率良く表示に利用することができるとともに、前記表示体にその表示エリアの略全域にわたって良好な品質の画像を表示させ、その画像を前記投影光学系により投影面に投影することができる。
【００７６】
また、前記表示体は、前記光源装置の導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光が入射する領域よりも大きく、前記導光部材の周壁の出射側端面から出射した光が入射する領域の外形よりも小さい面積の表示エリアを有するものでもよく、このようにすることにより、前記光源装置からの光をより効率良く表示に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施例を示す投影型表示装置の構成図。
【図２】 第１の実施例の投影型表示装置に用いた光源装置の拡大側面図。
【図３】 前記光源装置の導光部材の断面図。
【図４】 前記光源装置から出射した光の表示体への入射状態を示す模式図。
【図５】 この発明の第２の実施例を示す光源装置の側面図。
【図６】 この発明の第３の実施例を示す光源装置の側面図。
【図７】 筒状の導光部材を備えた従来の光源装置の側面図。
【図８】 従来の光源装置から出射した光の表示体への入射状態を示す模式図。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ…光源装置、１１…光源部、１２…光源ランプ、１３…リフレクタ、１４…導光部材、１５…周壁、１５ａ…入射側端面、１５ｂ…出射側端面、１６…貫通孔、１６ａ…入射側開口面、１６ｂ…出射側開口面、１７…マイクロミラー表示素子（表示体）、１８…光源側光学系、２０…投影光学系、２２…カラーホィール。
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源装置及びそれを用いた投影型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
投影型表示装置等に利用される光源装置は、強度分布が均一な光を出射するために、光を出射する光源部の出射側に、前記光源部からの出射光を入射端から入射させ、その光を内部で反射しながら導いて出射端から出射する導光部材を配置した構成とされている（特許文献１参照）。
【０００３】
この種の光源装置には、ムクな棒状の導光部材を備えたものと、中空な筒状の導光部材を備えたものとがあるが、筒状の導光部材の方が、軽く、しかも安価である。
【０００４】
図７は筒状の導光部材を備えた従来の光源装置の側面図であり、その光源部１は、光源ランプ２と、一端に出射口３ａを有し、内部に収容された前記光源ランプ２からの放射光を前記出射口３ａの前方において集光する方向に反射して前記出射口３ａから出射するリフレクタ３とからなっている。
【０００５】
また、導光部材４は、透明な周壁５と、前記周壁５により囲まれた貫通孔６を有し、一端が入射端とされ、他端が出射端とされた矩形筒体からなっており、前記周壁５の入射側端面５ａと出射側端面５ｂはそれぞれ、導光部材４の軸線（筒体の軸線）に対して垂直な面に形成されている。
【０００６】
すなわち、この導光部材４の周壁５の入射側端面５ａは、前記貫通孔６の入射側開口面６ａと面一に形成され、前記周壁５の出射側端面５ｂは、前記貫通孔６の出射側開口面６ｂと面一に形成されている。
【０００７】
この導光部材４は、その入射端を前記光源部１に対向させて配置されており、前記入射端から貫通孔６内に入射した光を、図に実線で示したように、周壁５の内周面と貫通孔６内の空気層との界面で全反射しながら貫通孔６内を導いてその出射側開口面６ｂから出射し、前記入射端から周壁５内に入射した光を、図に破線で示したように、前記周壁５の内周面及び外周面と前記貫通孔６内及び外部の空気層との界面で全反射しながら周壁５内を導いてその出射側端面５ｂから出射する。
【０００８】
前記光源装置は、例えば、一般にＤＭＤと略称されるマイクロミラー表示素子（Digital Micromirror Device）や液晶表示素子等のような光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体を備えた投影型表示装置に用いられており、その投影型表示装置は、図示しないが、光源装置と、前記光源装置からの出射光を前記表示体に入射させる光源側光学系と、前記表示体からの出射光をスクリーン等の投影面に投影する投影光学系とにより構成されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９―１６００３４号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記投影型表示装置の光源側光学系は、前記光源装置の導光部材４からの出射光を表示体にピントを合わせて入射させるように設計され、投影光学系は、前記表示体からの出射光を投影面にピントを合わせて投影するように設計されている。
【００１１】
一方、図７に示した光源装置は、筒状の導光部材４が、その入射端から入射した光のうち、貫通孔６内に入射した光をこの貫通孔６内を導いてその出射側開口面６ｂから出射し、周壁５内に入射した光をこの周壁５内を導いてその出射側端面５ｂから出射するため、この導光部材４の出射端から出射する光は、前記貫通孔６の出射側開口面６ｂから出射した矩形面状の光Ａ１の周囲が前記周壁５の出射側端面５ｂから出射した矩形枠状の光Ａ２で囲まれた光である。
【００１２】
そして、従来の光源装置は、前記導光部材４の周壁５の出射側端面５ｂと貫通孔６の出射側開口面６ｂとが面一であり、前記貫通孔６の出射側開口面６ｂから出射した光も、前記周壁５の出射側端面５ｂから出射した光も、前記光源側光学系により表示体にピント合わせされて前記表示体に入射するため、前記貫通孔６の出射側開口面６ｂから出射して前記表示体に入射する面状光Ａ１と、前記周壁５の出射側端面５ｂから出射して前記表示体に入射する枠状光Ａ２との境目が目立つ。
【００１３】
図８は前記従来の光源装置から出射した光の表示体への入射状態を示す模式図であり、図では、前記導光部材４の貫通孔６の出射側開口面６ｂから出射して表示体７に入射した面状光Ａ１に実線ハッチングを施し、前記導光部材４の周壁５の出射側端面５ｂから出射して前記表示体７に入射した枠状光Ａ２に破線ハッチングを施している。
【００１４】
このように、従来の光源装置は、前記導光部材４の貫通孔６の出射側開口面６ｂと周壁５の出射側端面５ｂからそれぞれ出射して表示体７に入射する面状光Ａ１と枠状光Ａ２との境目が目立つため、その境目が前記表示体７の表示エリア７ａ内に入り込むと、前記表示体７の表示画面中に、前記面状光Ａ１と枠状光Ａ２との境目に沿った線模様が見える。
【００１５】
そのため、前記従来の光源装置を利用する投影型表示装置は、前記光源装置からの出射光のうち、前記導光部材４の貫通孔６の出射側開口面６ｂから出射した面状光Ａ１だけを表示体７の表示エリア７ａ内に入射させ、前記表示体７に、その表示画面中に前記線模様が見えない良好な画像を表示させるように設計されている。
【００１６】
しかし、投影型表示装置の組立て精度にはある程度の誤差があるため、その誤差により表示体７に対する光源装置からの光の入射位置がずれた場合でも、前記光源装置の導光部材４の貫通孔６の出射側開口面６ｂから出射した面状光Ａ１だけを確実に表示体７の表示エリア７ａ内に入射させるようにするためには、図８に示したように、前記表示体７の表示エリア７ａを、投影型表示装置の組立て精度の誤差を考慮して、前記表示体７に入射する前記面状光Ａ１の外形よりも充分に小さくしなければならず、そのために、前記従来の光源装置を利用する投影型表示装置は、前記光源装置からの出射光を効率良く表示体７の表示に利用することができなかった。
【００１７】
この発明は、例えば投影型表示装置の表示体等に対して、筒状の導光部材の貫通孔の出射側開口面からの出射光と周壁の出射側端面からの出射光との境目が目立たない光を入射させることができる光源装置を提供するとともに、光源装置からの光を効率良く表示に利用することができる投影型表示装置を提供することを目的としたものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明の光源装置は、光を出射する光源部と、透明な周壁と前記周壁により囲まれた貫通孔を有し、一端が入射端とされ、他端が出射端とされるとともに、前記周壁の出射側端面が前記貫通孔の出射側開口面の延長面からずらして形成された筒体からなり、前記入射端を前記光源部に対向させて配置され、前記入射端から前記貫通孔内に入射した光を前記周壁の内周面で反射しながら前記貫通孔内を導いてその出射側開口面から出射し、前記入射端から前記周壁内に入射した光を前記周壁の内周面及び外周面で反射しながら前記周壁内を導いてその出射側端面から出射する導光部材と、を備え、前記光源部は、光源ランプと、一端に出射口を有し、内部に収容された前記光源ランプからの放射光を前記出射口の前方において集光する方向に反射して前記出射口から出射するリフレクタとからなっており、前記導光部材は、その前記貫通孔の入射側開口面及び周壁の入射側端面を前記光源部から集光されて出射する光束の断面内に位置させて配置され、前記導光部材の前記周壁の入射側端面が、前記周壁の内周面から外周面に向かって前記出射端方向に傾いた傾斜面に形成されていることを特徴とする。
【００１９】
この光源装置は、例えば、光源装置からの出射光を光源側光学系により表示体に入射させ、前記表示体からの出射光を投影光学系により投影面に投影する投影型表示装置に用いられるものであり、この投影型表示装置の光源側光学系は、前記光源装置の導光部材の貫通孔の出射側開口面からの出射光を前記表示体にピントを合わせて入射させるように設計される。
【００２０】
そして、この発明の光源装置は、前記導光部材の周壁の出射側端面を前記周壁により囲まれた貫通孔の出射側開口面の延長面からずらして形成したものであるため、前記導光部材から出射し、前記光源側光学系を経て前記表示体に入射する光のうち、前記導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光が前記表示体にピントの合った光として入射し、前記導光部材の周壁の出射側端面から出射した光が前記表示体にピントの合わない光、つまり輪郭がぼけた光として入射する。
【００２１】
したがって、この光源装置によれば、例えば前記投影型表示装置の表示体等に対して、筒状の導光部材の貫通孔の出射側開口面からの出射光と周壁の出射側端面からの出射光との境目が目立たない光を入射させることができる。
【００２４】
また、前記導光部材は、その周壁の内周面を直筒面に形成し、前記周壁の外周面を出射端側から入射端側に向かって太くなるテーパー筒面に形成したものが好ましい。
【００２５】
この発明の投影型表示装置は、前記発明の光源装置と、光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体と、前記光源装置からの出射光を前記表示体に入射させる光源側光学系と、前記表示体からの出射光を投影面に投影する投影光学系とを備え、前記光源側光学系が、前記光源装置の導光部材からの出射光のうち、前記導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光を前記表示体にピントを合わせて入射させるように設計されているものであるため、前記表示体の表示エリアを、前記導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射して表示体に入射する光の外形よりも小さくする必要は無く、したがって、前記光源装置からの光を効率良く表示に利用することができる。
【００２６】
この発明の投影型表示装置において、前記表示体は、前記光源装置の導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光が入射する領域と実質的に等しい面積の表示エリアを有するか、あるいは、前記光源装置の導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光が入射する領域よりも大きく、前記導光部材の周壁の出射側端面から出射した光が入射する領域の外形よりも小さい面積の表示エリアを有しているのが好ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１〜図４はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は投影型表示装置の構成図、図２は前記投影型表示装置に用いた光源装置の拡大側面図、図３は前記光源装置の導光部材の断面図である。
【００２８】
この実施例の投影型表示装置は、図１に示したように、光源装置１０と、光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体１７と、前記光源装置１０からの光を前記表示体１７に入射させる光源側光学系１８と、前記表示体１７からの出射光を投影面に投影する投影光学系２０とを備えている。
【００２９】
前記表示体１７は、例えば、複数のマイクロミラーが行方向及び列方向にマトリックス状に配列した表示エリアを有し、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から所定の入射角で入射した光の反射方向を、前記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより制御して画像を表示するマイクロミラー表示素子である。以下、この表示体１７をマイクロミラー表示素子という。
【００３０】
なお、この実施例では、前記マイクロミラー表示素子１７にカラー画像を表示させるため、前記光源装置１０の出射側に、前記光源装置１０からの出射光を複数の色、例えば赤、緑、青の３色に順次着色するためのカラーホィール２２を配置している。
【００３１】
このカラーホィール２２は、扇形状の赤、緑、青の３色のカラーフィルタを周方向に並べて設けた円板状の回転板からなっており、モータ２３により回転駆動される。
【００３２】
前記光源装置１０は、図２及び図３に示したように、光を出射する光源部１１と、前記光源部１１の出射側に配置され、前記光源部１１からの出射光を入射端から入射させ、その光を内部で反射しながら導いて出射端から出射する筒状の導光部材１４とからなっている。
【００３３】
この光源装置１０の光源部１１は、光源ランプ１２と、一端に出射口を有し、内部に収容された前記光源ランプ１２からの放射光を前記出射口の前方において集光する方向に反射して前記出射口から出射するリフレクタ１３とにより構成されている。
【００３４】
また、前記導光部材１４は、ガラス等からなる４枚の透明板の側縁部を互いに貼り合わせて構成された透明な周壁１５と、前記周壁１５により囲まれた貫通孔１６を有し、一端が入射端とされ、他端が出射端とされた矩形筒体からなっており、その内周面と外周面は、互いに平行な直筒面に形成されている。
【００３５】
この筒状の導光部材１４の周壁１５の入射側端面１５ａは、導光部材１４の軸線（筒体の軸線）に対して垂直な面に形成されており、出射側端面１５ｂは、前記周壁１５の内周面から外周面に向かって入射端方向に傾いた傾斜面に形成されている。
【００３６】
すなわち、この導光部材１４の周壁１５の入射側端面１５ａは、前記貫通孔１６の入射側開口面１６ａと面一に形成され、前記周壁１５の出射側端面１５ｂは、前記貫通孔１６の出射側開口面１６ｂの延長面から斜めにずらして形成されている。
【００３７】
この導光部材１４は、その入射端を前記光源部１１に対向させるとともに、その貫通孔１６の入射側開口面１６ａ及び周壁１５の入射側端面１５ａを前記光源部１１から集光されて出射する光束の断面内に位置させて配置されており、前記入射端から貫通孔１６内に入射した光を、図２に実線で示したように、周壁１５の内周面と貫通孔１６内の空気層との界面で全反射しながら貫通孔１６内を導いてその出射側開口面１６ｂから出射し、前記入射端から周壁１５内に入射した光を、図２に破線で示したように、前記周壁１５の内周面及び外周面と前記貫通孔１６内及び外部の空気層との界面で全反射しながら周壁１５内を導いてその出射側端面１５ｂから出射する。
【００３８】
なお、この実施例では、前記導光部材１４の入射端から前記周壁１５内に入射した光を、その内周面及び外周面と貫通孔１６内及び外部の空気層との界面で全反射しながら導くようにしているが、前記導光部材１４の外周面に反射膜を設け、前記周壁１５内に入射した光を、その内周面と貫通孔１６内の空気層との界面と、前記反射膜とにより反射しながら導くようにしてもよい。
【００３９】
前記光源側光学系１８は、前記光源装置１０の導光部材１４から出射し、その出射側に配置されたカラーホィール２２により着色された光を平行光に補正して前記マイクロミラー表示素子１７に入射させる光源側レンズ１９を備えており、この光源側光学系１８は、前記光源装置１０の導光部材１４からの出射光のうち、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した光を前記マイクロミラー表示素子１７にピントを合わせて入射させるように設計されている。
【００４０】
また、前記投影光学系２０は、前記マイクロミラー表示素子１７からの出射光をその光束を拡大して投影する投影レンズ２１を備えており、この投影光学系２０は、前記マイクロミラー表示素子１７からの出射光を図示しないスクリーン等の投影面にピントを合わせて投影するように設計されている。
【００４１】
この投影型表示装置は、上述した構成の光源装置１０を用いたものであるため、前記光源装置１０の導光部材１４から出射し、前記光源側光学系１８を経て前記マイクロミラー表示素子１７に入射する光を、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂからの出射光と前記周壁１５により囲まれた貫通孔１６の出射側開口面１６ｂからの出射光との境目が目立たない光として前記マイクロミラー表示素子１７に入射させることができる。
【００４２】
すなわち、前記光源装置１０は、筒状の導光部材１４が、その入射端から入射した光のうち、貫通孔１６内に入射した光をこの貫通孔１６内を導いてその出射側開口面１６ｂから出射し、周壁１５内に入射した光をこの周壁１５内を導いてその出射側端面１５ｂから出射するため、この導光部材１４の出射端から出射する光は、前記貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した矩形面状の光Ｂ１の周囲が前記周壁１５の出射側端面１５ｂから出射した矩形枠状の光Ｂ２で囲まれた光である。
【００４３】
しかし、前記光源装置１０は、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂを前記周壁１５により囲まれた貫通孔１６の出射側開口面１６ｂの延長面からずらして形成したものであり、前記光源側光学系１８は、前記光源装置１０の導光部材１４からの出射光のうち、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した光を前記マイクロミラー表示素子１７にピントを合わせて入射させるように設計されているため、前記光源装置１０の導光部材１４から出射し、前記光源側光学系１８を経て前記マイクロミラー表示素子１７に入射する光のうち、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が前記マイクロミラー表示素子１７にピントの合った光として入射し、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射した枠状光Ｂ２が前記マイクロミラー表示素子１７にピントの合わない光、つまり輪郭がぼけた光として入射する。
【００４４】
したがって、前記光源装置１０によれば、前記マイクロミラー表示素子１７に対して、前記筒状の導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂからの出射光Ｂ１と周壁１５の出射側端面１５ｂからの出射光Ｂ２との境目が目立たない光を入射させることができる。
【００４５】
また、この実施例では、前記光源装置１０の光源部１１を、光源ランプ１２と、一端に出射口を有し、内部に収容された前記光源ランプ１２からの放射光を前記出射口の前方において集光する方向に反射して前記出射口から出射するリフレクタ１３とにより構成し、前記導光部材１４を、その貫通孔１６の入射側開口面１６ａ及び周壁１５の入射側端面１５ａを前記光源部１１から集光されて出射する光束の断面内に位置させて配置しているため、前記光源部１１からの出射光を前記導光部材１４の貫通孔１６内と周壁１５内とに入射させ、その光を前記貫通孔１６の出射側開口面１６ｂと前記周壁１５の出射側端面１５ｂから出射することができる。
【００４６】
そして、前記投影型表示装置は、前記光源装置１０の導光部材１４から出射して前記マイクロミラー表示素子１７に入射する光が、上述したように前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂからの出射光Ｂ１と周壁１５の出射側端面１５ｂからの出射光Ｂ２との境目が目立たない光であるため、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリアを、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射してマイクロミラー表示素子１７に入射する面状光Ｂ１の外形よりも小さくする必要は無く、したがって、前記光源装置１０からの光を効率良く表示に利用することができる。
【００４７】
この投影型表示装置において、前記マイクロミラー表示素子１７は、前記光源装置１０の導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射する領域と実質的に等しい面積の表示エリアを有するか、あるいは、前記光源装置１０の導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射する領域よりも大きく、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射した枠状光Ｂ２が入射する領域の外形よりも小さい面積の表示エリアを有しているのが好ましい。
【００４８】
図４は、前記光源装置１０から出射した光の前記マイクロミラー表示素子１７への入射状態を示す模式図であり、図では、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射してマイクロミラー表示素子１７に入射した面状光Ｂ１に実線ハッチングを施し、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射して前記マイクロミラー表示素子１７に入射した枠状光Ｂ２に破線ハッチングを施している。
【００４９】
図４において、（ａ）は、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａの面積を前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射する領域と実質的に等しくしたときの入射状態を示し、（ｂ）は、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａの面積を前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射する領域よりも大きく、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射した枠状光Ｂ２が入射する領域の外形よりも小さくしたときの入射状態を示している。
【００５０】
なお、図４（ａ），（ｂ）はいずれも、投影型表示装置の組立て誤差によりマイクロミラー表示素子１７に対する光源装置１０からの光の入射位置が図において斜め左上方向にずれた場合の入射状態を示している。
【００５１】
まず、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａの面積を前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射する領域と実質的に等しくしたときの光源装置１０からの光の入射状態を説明すると、このときは、図４（ａ）のように、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａの略全域に、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射するため、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１のほとんどを効率良く表示に利用することができる。
【００５２】
そして、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１は、上述したように前記マイクロミラー表示素子１７にピントの合った光として入射するため、前記マイクロミラー表示素子１７にその表示エリア１７ａの略全域にわたって良好な品質の画像を表示させ、その画像を前記投影光学系２０により投影面に投影することができる。
【００５３】
なお、この場合、上述したように投影型表示装置の組立て誤差により前記マイクロミラー表示素子１７に対する光源装置１０からの光の入射位置がずれると、前記表示エリア１７ａ内の光入射位置のずれ方向とは反対側の縁部に、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射したピントの合わない枠状光Ｂ２が入射してその領域の表示がぼけるが、前記表示エリア１７ａの表示画面中に前記面状光Ｂ１と枠状光Ｂ２との境目に沿った線模様が見えることは無く、また、前記枠状光Ｂ２が入射する領域の幅は極く小さいため、前記ピントの合わない枠状光Ｂ２が入射することによるマイクロミラー表示素子１７の表示品質への影響はほとんど無い。
【００５４】
次に、マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａの面積を前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射する領域よりも大きく、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射した枠状光Ｂ２が入射する領域の外形よりも小さくしたときの光源装置１０からの光の入射状態を説明すると、このときは、図４（ｂ）のように、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａ内の周縁部を除く領域に、前記導光部材１４の貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射した面状光Ｂ１が入射し、前記表示エリア１７ａ内の周縁部に、前記導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂから出射した枠状光Ｂ２の一部（表示エリア外に入射する光以外の光）が入射するため、前記光源装置１０からの光をより効率良く表示に利用することができる。
【００５５】
なお、前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａ内の周縁部を除く領域に入射する前記面状光Ｂ１がピントの合った光であり、前記表示エリア１７ａ内の周縁部に入射する前記枠状光Ｂ２がピントの合わない光であるため、その両方の光Ｂ１，Ｂ２を前記マイクロミラー表示素子１７の表示エリア１７ａに入射させると、前記表示エリア１７ａの表示画面が、その周縁部がぼけた表示になる。
【００５６】
しかし、このときも、前記表示画面中に前記面状光Ｂ１と枠状光Ｂ２との境目に沿った線模様が見えることは無く、また表示画面の周縁部の表示のぼけはあまり目立たないため、前記マイクロミラー表示素子１７に充分な品質の画像を表示させ、その画像を前記投影光学系２０により投影面に投影することができる。
【００５７】
図５はこの発明の第２の実施例を示す光源装置の側面図、図６はこの発明の第３の実施例を示す光源装置の側面図である。なお、図５及び図６において、上述した第１の実施例の光源装置１０と同じものについては、図に同符号を付してその説明を省略する。
【００５８】
図５に示した第２の実施例の光源装置１０ａは、内周面と外周面が互いに平行な直筒面に形成された筒状の導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂを、第１の実施例の光源装置１０と同様に、貫通孔１６の出射側開口面１６ｂの延長面から斜めにずらして形成するとともに、前記導光部材１４の周壁１５の入射側端面１５ａを、前記周壁１５の内周面から外周面に向かって出射端方向に傾いた傾斜面に形成したものである。
【００５９】
この光源装置１０ａによれば、光源部１１から集光されて出射する光のうち、前記導光部材１４の周壁１５内に入射する光の量を多くし、前記周壁１５の出射側端面１５ｂから出射する光Ｂ２の強度を高くすることができる。
【００６０】
すなわち、前記筒状の導光部材１４は、その入射端から貫通孔１６内に入射した光を周壁１５の内周面で反射しながら前記貫通孔１６内を導いてその出射側開口面１６ｂから出射し、前記入射端から周壁１５内に入射した光を前記周壁１５の内周面及び外周面で反射しながら前記周壁１５内を導いてその出射側端面１５ｂから出射するが、前記貫通孔１６内に入射した光は、この貫通孔１６内（空気層内）をほとんど減衰すること無く導かれてその出射側開口面１６ｂから出射するのに対し、前記周壁１５内に入射した光は、この前記周壁１５内を導かれる過程である程度減衰してその出射側開口面１６ｂから出射する。
【００６１】
しかし、この実施例の光源装置１０ａでは、前記導光部材１４の周壁１５の入射側端面１５ａを前記周壁１５の内周面から外周面に向かって出射端方向に傾いた傾斜面に形成しているため、前記導光部材１４の周壁１５内に入射する光の量を上述した第１の実施例の光源装置１０よりも多くすることができ、したがって、前記周壁１５の出射側端面１５ｂから前記貫通孔１６の出射側開口面１６ｂから出射する光Ｂ１とほとんど変わらない強度の光Ｂ２を出射し、図１に示した投影型表示装置のマイクロミラー表示素子１７に対して、前記貫通孔１６の出射側開口面１６ｂからの出射光Ｂ１と前記周壁１５の出射側端面１５ｂからの出射光Ｂ２との境目がより目立たない光を入射させることができる。
【００６２】
また、図６に示した第３の実施例の光源装置１０ｂは、導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂを、第１の実施例の光源装置１０と同様に、貫通孔１６の出射側開口面１６ｂの延長面から斜めにずらして形成するとともに、前記周壁１５の内周面を直筒面に形成し、前記周壁１５の外周面を出射端側から入射端側に向かって太くなるテーパー筒面に形成することにより、前記周壁１５の入射側端面１５ａの面積を大きくしたものである。
【００６３】
この光源装置１０ａによっても、前記第２の実施例と同様に、光源部１１から集光されて出射する光のうち、前記導光部材１４の周壁１５内に入射する光の量を多くし、前記周壁１５の出射側端面１５ｂから出射する光Ｂ２の強度を高くすることができるため、前記マイクロミラー表示素子１７に対し、前記貫通孔１６の出射側開口面１６ｂからの出射光Ｂ１と前記周壁１５の出射側端面１５ｂからの出射光Ｂ２との境目がより目立たない光を入射させることができる。
【００６４】
なお、この実施例では図６に示したように、前記導光部材１４の周壁１５の入射側端面１５ａを貫通孔１６の入射側開口面１６ａと面一に形成しているが、前記導光部材１４は、上記のように周壁１５の内周面を直筒面に形成し、前記周壁１５の外周面を出射端側から入射端側に向かって太くなるテーパー筒面に形成するとともに、前記周壁１５の入射側端面１５ａを、前記第２の実施例と同様に内周面から外周面に向かって出射端方向に傾いた傾斜面に形成した構成としてもよい。
【００６５】
また、上記第１〜第３の実施例の光源装置１０，１０ａ，１０ｂでは、導光部材１４の周壁１５の出射側端面１５ｂを前記周壁１５の内周面から外周面に向かって入射端方向に傾いた傾斜面に形成しているが、前記周壁１５の出射側端面１５ｂは、貫通孔１６の出射側開口面１６ｂの延長面からずれた面であれば、前記周壁１５の外周面から内周面に向かって入射端方向に傾いた傾斜面や、湾曲面または階段状面等としてもよい。
【００６６】
さらに、図１に示した投影型表示装置は、マイクロミラー表示素子１７を表示体としたものであるが、この発明は、背面側に反射膜を備えた反射型液晶表示素子を表示体とする投影型表示装置や、光の透過を制御して画像を表示する透過型液晶表示素子を表示体とし、その入射側に光源装置からの光を前記表示体に入射させるための光源側光学系を配置し、前記表示体の出射側に投影光学系を配置した投影型表示装置にも適用することができる。
【００６７】
なお、液晶表示素子を表示体とする投影型表示装置の場合、前記液晶表示素子は、複数の色、例えば赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えたカラー画像表示素子でもよく、その場合は、図１に示した投影型表示装置において光源装置１０の出射側に配置したカラーホィール２２は不要である。
【００６８】
また、この発明の光源装置は、光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体を備えた投影型表示装置に限らず、他の光学装置にも利用することができる。
【００６９】
【発明の効果】
この発明の光源装置は、光を出射する光源部と、透明な周壁と前記周壁により囲まれた貫通孔を有し、一端が入射端とされ、他端が出射端とされるとともに、前記周壁の出射側端面が前記貫通孔の出射側開口面の延長面からずらして形成された筒体からなり、前記入射端を前記光源部に対向させて配置され、前記入射端から前記貫通孔内に入射した光を前記周壁の内周面で反射しながら前記貫通孔内を導いてその出射側開口面から出射し、前記入射端から前記周壁内に入射した光を前記周壁の内周面及び外周面で反射しながら前記周壁内を導いてその出射側端面から出射する導光部材とを備えたものであるため、例えば投影型表示装置の表示体等に対して、筒状の導光部材の貫通孔の出射側開口面からの出射光と周壁の出射側端面からの出射光との境目が目立たない光を入射させることができる。
【００７０】
この発明の光源装置においては、前記光源部を、光源ランプと、一端に出射口を有し、内部に収容された前記光源ランプからの放射光を前記出射口の前方において集光する方向に反射して前記出射口から出射するリフレクタとにより構成し、前記導光部材を、その貫通孔の入射側開口面及び周壁の入射側端面を前記光源部から集光されて出射する光束の断面内に位置させて配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記光源部からの出射光を前記導光部材の貫通孔内と周壁内とに入射させ、その光を前記貫通孔の出射側開口面と前記周壁の出射側端面から出射することができる。
【００７１】
この光源装置において、前記導光部材の周壁の入射側端面は、前記周壁の内周面から外周面に向かって出射端方向に傾いた傾斜面に形成するのが好ましく、このようにすることにより、前記導光部材の周壁内に入射する光の量を多くして前記周壁の出射側端面から出射する光強度を高くし、前記表示体等に対し、前記貫通孔の出射側開口面からの出射光と前記周壁の出射側端面からの出射光との境目がより目立たない光を入射させることができる。
【００７２】
また、前記導光部材は、その周壁の内周面を直筒面に形成し、前記周壁の外周面を出射端側から入射端側に向かって太くなるテーパー筒面に形成したものが好ましく、このようにすることにより、前記導光部材の周壁内に入射する光の量を多くして前記周壁の出射側端面から出射する光強度を高くし、前記表示体等に対し、前記貫通孔の出射側開口面からの出射光と前記周壁の出射側端面からの出射光との境目がより目立たない光を入射させることができる。
【００７３】
この発明の投影型表示装置は、前記発明の光源装置と、光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体と、前記光源装置からの出射光を前記表示体に入射させる光源側光学系と、前記表示体からの出射光を投影面に投影する投影光学系とを備え、前記光源側光学系が、前記光源装置の導光部材からの出射光のうち、前記導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光を前記表示体にピントを合わせて入射させるように設計されていることを特徴とする。
【００７４】
この投影型表示装置によれば、前記光源装置の導光部材から出射して前記表示体に入射する光が、上述したように前記導光部材の貫通孔の出射側開口面からの出射光と周壁の出射側端面からの出射光との境目が目立たない光であるため、前記表示体の表示エリアを、前記導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射して表示体に入射する光の外形よりも小さくする必要は無く、したがって、前記光源装置からの光を効率良く表示に利用することができる。
【００７５】
この発明の投影型表示装置において、前記表示体は、前記光源装置の導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光が入射する領域と実質的に等しい面積の表示エリアを有しているのが好ましく、このようにすることにより、前記導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光のほとんどを効率良く表示に利用することができるとともに、前記表示体にその表示エリアの略全域にわたって良好な品質の画像を表示させ、その画像を前記投影光学系により投影面に投影することができる。
【００７６】
また、前記表示体は、前記光源装置の導光部材の貫通孔の出射側開口面から出射した光が入射する領域よりも大きく、前記導光部材の周壁の出射側端面から出射した光が入射する領域の外形よりも小さい面積の表示エリアを有するものでもよく、このようにすることにより、前記光源装置からの光をより効率良く表示に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施例を示す投影型表示装置の構成図。
【図２】 第１の実施例の投影型表示装置に用いた光源装置の拡大側面図。
【図３】 前記光源装置の導光部材の断面図。
【図４】 前記光源装置から出射した光の表示体への入射状態を示す模式図。
【図５】 この発明の第２の実施例を示す光源装置の側面図。
【図６】 この発明の第３の実施例を示す光源装置の側面図。
【図７】 筒状の導光部材を備えた従来の光源装置の側面図。
【図８】 従来の光源装置から出射した光の表示体への入射状態を示す模式図。
【符号の説明】
１０，１０ａ，１０ｂ…光源装置、１１…光源部、１２…光源ランプ、１３…リフレクタ、１４…導光部材、１５…周壁、１５ａ…入射側端面、１５ｂ…出射側端面、１６…貫通孔、１６ａ…入射側開口面、１６ｂ…出射側開口面、１７…マイクロミラー表示素子（表示体）、１８…光源側光学系、２０…投影光学系、２２…カラーホィール。
Claims (5)
- 光を出射する光源部と、透明な周壁と前記周壁により囲まれた貫通孔を有し、一端が入射端とされ、他端が出射端とされるとともに、前記周壁の出射側端面が前記貫通孔の出射側開口面の延長面からずらして形成された筒体からなり、前記入射端を前記光源部に対向させて配置され、前記入射端から前記貫通孔内に入射した光を前記周壁の内周面で反射しながら前記貫通孔内を導いてその出射側開口面から出射し、前記入射端から前記周壁内に入射した光を前記周壁の内周面及び外周面で反射しながら前記周壁内を導いてその出射側端面から出射する導光部材と、を備え、前記光源部は、光源ランプと、一端に出射口を有し、内部に収容された前記光源ランプからの放射光を前記出射口の前方において集光する方向に反射して前記出射口から出射するリフレクタとからなっており、前記導光部材は、その前記貫通孔の入射側開口面及び周壁の入射側端面を前記光源部から集光されて出射する光束の断面内に位置させて配置され、前記導光部材の前記周壁の入射側端面が、前記周壁の内周面から外周面に向かって前記出射端方向に傾いた傾斜面に形成されていることを特徴とする光源装置。
- 前記導光部材の前記周壁の内周面が直筒面に形成され、前記周壁の外周面が前記出射端側から前記入射端側に向かって太くなるテーパー筒面に形成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。
- 請求項１に記載の光源装置と、光の反射または透過を制御して画像を表示する表示体と、前記光源装置からの出射光を前記表示体に入射させる光源側光学系と、前記表示体からの出射光を投影面に投影する投影光学系とを備え、前記光源側光学系が、前記光源装置の導光部材からの出射光のうち、前記導光部材の前記貫通孔の出射側開口面から出射した光を前記表示体にピントを合わせて入射させるように設計されていることを特徴とする投影型表示装置。
- 前記表示体は、前記光源装置の導光部材の前記貫通孔の出射側開口面から出射した光が入射する領域と実質的に等しい面積の表示エリアを有していることを特徴とする請求項３に記載の投影型表示装置。
- 前記表示体は、前記光源装置の導光部材の前記貫通孔の出射側開口面から出射した光が入射する領域よりも大きく、前記導光部材の前記周壁の出射側端面から出射した光が入射する領域の外形よりも小さい面積の表示エリアを有していることを特徴とする請求項３に記載の投影型表示装置。
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