JP4599809B2 - 照明装置および投射型表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置および投射型表示装置に関する。特に、光源から出射された光の利用効率の向上と、装置の寸法を小型化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、投射型表示装置に用いられている照明装置は、発光素子から出射された光をレンズで集光してライトバルブに向かって照射していた。
この発光素子として、例えば発光部の面積が大きいＬＥＤを用いると、その放射角度領域が広くなり、広角度に放射された光を集光レンズで集光してライトバルブに向かって照射していた。しかしながら、集光レンズの入射瞳の外側に入射した光はライトバルブの照明には寄与せず損失となるばかりか迷光となり表示品質を落とす原因となっていた。
【０００３】
上記の問題を解決する照明装置として、発光素子と、発光素子を封止するモールド樹脂と、モールド樹脂の背面に設けられた光反射部とから概略形成されている照明装置が知られている。
モールド樹脂には、その前方界面の光軸周辺部に発光素子の光を直接外部へ出射させる直接出射領域と、直接出射領域の周囲に発光素子の光を全反射させる全反射領域とが形成され、直接出射領域は凸レンズ状に形成されている。
【０００４】
発光素子から出射された光の一部は、直接出射領域を通過する時レンズ作用を受けて前方に出射される。発光素子から出射された光の別な一部は、全反射領域で全反射されたあと、光反射部で反射され、全反射領域から前方へ出射される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−９４１２９号公報 （第８−９頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の照明装置においては、光軸に対して大きい角度で出射した光を全反射領域で全反射して後方へ戻し、反射鏡でさらに反射して前方に取り出しているため、反射鏡の分だけ寸法が大きくなっていたという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光源から出射された光の利用効率を向上させるとともに、小型化することができる照明装置および投射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】
上記目的を達成するために、本発明の照明装置は、被照明領域を照明するために用いられる照明装置であって、光源と、光源の前方の所定領域の周囲に配置された第１の反射手段とを備えてなり、第１の反射手段が、所定領域から外れる光を光源に向けて反射することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明の照明装置は、光源から前方へ出射された光は光軸に対してさまざまな角度を持ち、その一部は所定領域を前方に伝搬して被照明領域に向かう。残りの光は所定領域から外れて第１の反射手段に入射し、光源に向けて反射されて戻される。光源に戻された光の一部は光源で前方に反射され、他の一部は光源に吸収され再び発光して前方に出射される。前方に再び伝搬する光は、その一部が所定領域を透過し、残りが第１の反射手段に反射され、上述した過程を繰り返す。
したがって、光源から出射された光は所定領域を伝搬するまで第１の反射手段および光源により反射されるので、光の利用効率が高くなる。
また、光源から出射された光を光軸から離れる方向に全反射させ、光反射部で前方に反射する従来例と異なり、第１の反射手段は光源から出射された光を光源に向けて反射しているので寸法を小型化することができる。
【００１０】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記光源の後方に第２の反射手段を設けて、第２の反射手段が第１の反射手段により反射されて後方に向かって伝搬する光を前方に向かって反射させることが望ましい。
この構成によれば、光源から後方へ向けて出射された光を前方に向けて反射させることができるので、光源から出射される光の利用効率を向上させることができる。さらに、第１の反射手段に反射され、光源に入射した光のうち光源を透過した光を前方に向けて反射させることができるので、上記所定領域から外れた光の利用効率を向上させることができる。
【００１１】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記第１の反射手段が、光軸を中心とした円環状に形成されるとともに、光軸から外方に向かうにつれて光源に近づくように傾斜して形成され、光源からの光を反射する面が平面であることが望ましい。
この構成によれば、光源から出射され、第１の反射手段に入射される光を光源に反射することができる。
また、光を反射する面が平面に形成されているので、加工、研磨などの工程に費やす労力が少なくて済み、製造を容易にすることができる。
【００１２】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記第１の反射手段が、光軸を中心とした円環状に形成され、その光を反射する面が凹曲面であることが望ましい。より望ましくは、上記凹曲面が光源からの光を全て光源に反射する非球面形状であることが望ましい。
この構成によれば、光源から出射され、第１の反射手段に入射される光のほぼ全てを光源に反射することができる。そのため、光源から出射して、上記所定領域を伝搬して上記被照明領域に照射される光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００１３】
上記の構成を実現するために、上記第１の反射手段が、光再帰性反射体から構成されることが望ましい。より具体的には、光再帰性反射体が、角錐状のコーナーキューブを複数配列したコーナーキューブアレイで構成されたものが望ましい。
この構成によれば、コーナーキューブを複数配列したコーナーキューブアレイで構成された光再帰性反射体は、入射した光をその入射方向とほぼ同じ方向に反射することができるため、第１の反射手段の配置精度を緩くしても光源に光を反射することができる。そのため、第１の反射手段を配置する際の労力を低減することができ、製造を容易にすることができる。
【００１４】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記光再帰性反射体が球状のビーズを複数配列したビーズ集合体で構成されたものでも良い。
この構成によれば、比較的製造の容易な球状のビーズを複数配列したビーズ集合体が光再帰性反射体となるため、上記第１の反射手段を容易に製造することができる。
【００１５】
上記の構成を実現するために、上記光源の周りに、後方に伝搬する光を前方に反射する第３の反射手段を備えていても良い。
この構成によれば、第１の反射手段に反射され後方に伝搬する光のうち、光源に入射されずその周囲にこぼれた光が、第３の反射手段に入射され前方に反射される。つまり、光源の周囲にこぼれた光も利用することができるので、光源から出射して、上記所定領域を伝搬して上記被照明領域に照射される光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００１６】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記第３の反射手段が、光軸を中心とした円環状に形成され、その光の反射面が平面であることが望ましい。
この構成によれば、光源の周囲にこぼれた光も利用することができるので、光の利用効率をさらに高くすることができる。
また、光を反射する面が平面に形成されているので、加工、研磨などの工程に費やす労力が少なくて済み、製造を容易にすることができる。
【００１７】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記第３の反射手段が、光軸を中心とした円環状に形成され、その光の反射面が凹曲面であることが望ましい。
この構成によれば、第１の反射手段に反射され、光源の周囲にこぼれた光のほぼ全てを、前方の上記所定領域に反射することができる。そのため、光源から出射して、上記所定領域を伝搬して上記被照明領域に照射される光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００１８】
上記の構成を実現するために、前記光源が発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤと表記する）であっても良い。
現在、Ｒ、Ｇ、Ｂ等の各色光について高出力のＬＥＤが提供されており、この種のＬＥＤをアレイ状に平面的にまたは曲面的に配列することができるため、光源の寸法を小さく収めることができる。そのため、本発明の照明装置に好適な光源を得ることができる。
【００１９】
上記の構成を実現するために、上記所定領域に集光レンズを備え、集光レンズにより、所定領域に入射する光は上記被照明領域に集光されるように構成されてもよい。
この構成によれば、上記所定領域に入射した光は、漏れなく集光レンズにより被照明領域に集光されるので、光源から出射して被照明領域に照射される光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００２０】
光源を備えた照明装置と、該照明装置からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置の照明装置に、上記本発明の照明装置を備えることができる。
投射型表示装置の照明装置に上記照明装置が用いられることにより、光源から出射される光の利用効率を向上することができ、照明装置の小型化ひいては投射型表示装置の小型化を図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図２を参照して説明する。
本実施の形態においては、３板式の投射型液晶表示装置の例を示す。図１は投射型表示装置１０の全体構成を示す概略図であって、符号１１ｒ、１１ｇ、１１ｇは照明装置、３１、３２、３３は液晶ライトバルブ（光変調手段）、３５はクロスダイクロイックプリズム、４１は投射レンズ（投射手段）である。
【００２２】
本実施の形態の投射型表示装置１０は、図１に示すように、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの各色光を射出可能な照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂと、照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂからそれぞれ射出されたＲ、Ｇ、Ｂの色光に対応した液晶ライトバルブ３１、３２、３３と、液晶ライトバルブ３１、３２、３３に変調された各色光を合成するクロスダイクロイックプリズム３５と、合成された光束をスクリーンＳに投射する投射レンズ４１とから概略構成されている。
【００２３】
図２は、本実施形態の照明装置の構成を示す概略図である。
照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂは、図１および図２に示すように、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの色光を出射するＬＥＤチップ（光源）１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと、電極ｐからなるリードフレーム１３ｐと、電極ｐからなるリードフレーム１３ｑと、ボンディングワイヤ１４と、集光レンズ１８と、反射円環（第１の反射手段）１６とから概略構成されている。
電極ｐ１３ｐの上端面には、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを載置する台部（第２の反射手段）１７が形成されており、台部１７は凹曲面状に形成され、その面はＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射された光を反射するように形成されている。なお、この台部１７の形状は、球面形状、非球面形状、平面、平面を組み合わせた形状など、さまざまな形状に形成されていてもよい。
【００２４】
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの上面と電極ｑ１３ｑとの間は、ボンディングワイヤ１４によって電気的に接続され、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの下面と台部１７との間は、導電性接着剤（図示せず）により電気的接続と固着とが行われている。
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと液晶ライトバルブ３１、３２、３３との間には集光レンズ１８が配置され、その中心軸とＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの各色光出射方向の光軸とが一致するように配置されている。ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと集光レンズ１８との間には反射円環１６が配置され、その中心軸と上記光軸とが一致するように配置されている。反射円環１６は、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ側の面が凹になった非球面形状に形成され、この非球面形状は、反射円環１６に入射した光を全てＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に反射する形状に形成されている。
【００２５】
液晶ライトバルブ３１、３２、３３は液晶パネルと、入射側偏光板（図示せず）と、射出側偏光板（図示せず）とから構成され、液晶パネルには、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。
クロスダイクロイックプリズム３５は４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。
【００２６】
次に、上記の構成からなる投射型表示装置１０における作用について説明する。
照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂからそれぞれ出射された色光Ｒ、Ｇ、Ｂは、図１に示すように、各色光に対応する液晶ライトバルブ３１、３２、３３に入射される。入射された各色光は液晶ライトバルブ３１、３２、３３により変調されてクロスダイクロイックプリズム３５に出射される。変調された各色光は、クロスダイクロイックプリズム３５において合成されて投射レンズ４１に出射される。投射レンズ４１は、合成された各色光をスクリーンＳに向かって拡大投射する。
【００２７】
次に、本発明の特徴部である照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの作用について説明する。
リードフレーム１３ｐおよびリードフレーム１３ｑから電流を供給されたＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂは、図１および図２に示すように、それぞれ対応したＲ、Ｇ、Ｂの色光を全方向に向けて出射する。そのうち後方に向けて出射された色光は、台部１７に入射して前方に向けて反射され、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを透過して前方に伝搬する。
【００２８】
前方に伝搬した各色光のうち、集光レンズ１８に入射した光は液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に集光するように出射される。
集光レンズ１８から外れた方向に伝搬した光は、反射円環１６に入射してＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに向けて反射される。ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に入射した各色光の一部は、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの発光層（図示せず）に吸収され、残りの各色光は吸収されずに透過する。
【００２９】
発光層に吸収された各色光は、発光層の電子にそのエネルギーを与えて励起状態にし、この電子の励起状態が解けるときに再び各色光として出射される。ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを透過した各色光は、台部１７に入射して前方に向けて反射され、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを再び透過して前方に伝搬する。
【００３０】
上記の構成によれば、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射された各色光は集光レンズ１８に入射するまで、台部１７、反射円環１６、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの間を反射している。つまり、各色光は、集光レンズ１８を透過して取り出されるまでは照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ内で損失することがないので、光の利用効率を高くすることができる。
【００３１】
集光レンズ１８を備えることにより、照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから出射された各色光の全てを拡散させることなく液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に照射することができる。つまり、照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから液晶ライトバルブ３１、３２、３３の間で各色光の損失を防ぐことができ、光の利用効率を高くすることができる。
【００３２】
反射円環１６は、その光の反射面が非球面形状に形成されているので、反射円環１６に入射する各色光のほぼ全てをＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に反射することができる。そのため、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射して、液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に照射される各色光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００３３】
また、反射円環１６はＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射された光をＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに向けて反射しているので、光の利用効率を向上させている従来の照明装置よりも照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの寸法の小型化を図ることができる。ひいては投射型表示装置１０の寸法の小型化を図ることができる。
【００３４】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図３から図４を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、照明装置の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図３および図４を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図３は本実施形態の照明装置の構成を示す概略図である。
照明装置５０ｒ、５０ｇ、５０ｂは、図３に示すように、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと集光レンズ１８との間には反射円環（第１の反射手段）５１が配置され、その中心軸と上記光軸とが一致するように配置されている。
反射円環５１のＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ側の面には、角錐状に形成されたコーナーキューブ５２ａをマトリクス状に複数配列したコーナーキューブアレイ（光再帰性反射体）５２が設けられている。コーナーキューブ５２ａは、光反射面を持つ三角形状の板を光反射面が内側を向くようにして、３枚角錐形状に組み合わせたものである。このコーナーキューブ５２ａは、そこに入射した光を、その光の入射方向と略同一方向に反射させることができるものである。
【００３５】
次に、本発明の特徴部である照明装置５０ｒ、５０ｇ、５０作用について説明する。
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから前方に出射された各色光および、後方に出射され台部１７により前方に反射された各色光のうち、集光レンズ１８に入射した光は液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に集光するように出射される。
【００３６】
図４は、コーナーキューブアレイにおける光の反射を模式的に示した図である。
集光レンズ１８から外れた方向に伝搬した各色光は、反射円環５1のコーナーキューブアレイ５２に入射する。コーナーキューブアレイ５２に入射した各色光は、図４に示すように、各コーナーキューブ５２ａの光反射面で複数回反射され、入射光と略同一方向つまりＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに向けて反射される。
【００３７】
上記の構成によれば、コーナーキューブ５２ａを配列したコーナーキューブアレイ５２が、そこに入射した各色光をその入射方向と略同一方向に反射することができる。そのため、反射円環５1の配置精度（特に光軸に対する光の反射面の傾斜角度）を緩くしても、反射円環５1はＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに各色光を反射することができる。そのため、反射円環５1を配置する時の労力を低減することができ、照明装置５０ｒ、５０ｇ、５０ｂの製造を容易にすることができる。
【００３８】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図５から図６を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、照明装置の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図５および図６を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図５は本実施形態の照明装置の構成を示す概略図である。
照明装置６０ｒ、６０ｇ、６０ｂは、図５に示すように、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと集光レンズ１８との間には反射円環（第１の反射手段）６１が配置され、その中心軸と上記光軸とが一致するように配置されている。
反射円環６１のＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ側の面には、球状のビーズ６２ａが複数配列されたビーズ集合体（光再帰性反射体）６２が設けられている。ビーズ６２ａは、その半分が反射円環６１に埋め込まれ、残りの半分が反射円環６１から突出するように配置されている。
【００３９】
次に、本発明の特徴部である照明装置５０ｒ、５０ｇ、５０作用について説明する。
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから前方に出射された各色光および、後方に出射され台部１７により前方に反射された各色光のうち、集光レンズ１８に入射した光は液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に集光するように出射される。
【００４０】
図６は、ビーズ集合体における光の反射を模式的に示した図である。
集光レンズ１８から外れた方向に伝搬した各色光は、反射円環６1のビーズ集合体６２に入射する。各ビーズ６２ａに入射した各色光は、図６に示すように、ビーズ６２ａ内で複数回反射され、入射光と略同一方向つまりＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに向けて反射される。
【００４１】
上記の構成によれば、比較的製造の容易な球状のビーズ６２ａを複数配列したビーズ集合体６２が、そこに入射した各色光をその入射方向と略同一方向に反射することができる。そのため、反射円環６１の製造がより容易になるとともに、反射円環６1の配置精度を緩くすることができるため、照明装置６０ｒ、６０ｇ、６０ｂの製造を容易にすることができる。
【００４２】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図７を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、照明装置の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図７を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図７は本実施形態の照明装置の構成を示す概略図である。
照明装置７０ｒ、７０ｇ、７０ｂは、図７に示すように、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと集光レンズ１８との間には反射円環（第１の反射手段）７１が配置され、その中心軸と上記光軸とが一致するように配置されている。反射円環７１は、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ側の面が凹になった球面形状に形成され、この球面形状は、反射円環７１に入射した光をＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂおよび後述する集光円環（第３の反射手段）７２に反射する向きに配置されている。
【００４３】
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの周囲には、集光円環７２が設けられ、その中心軸と上記光軸とが一致するように配置されている。集光円環７２は、反射円環７１から反射された各色光の入射する面が凹になった非球面形状に形成され、この非球面形状は、そこに入射する各色光を全て集光レンズ１８に向けて反射する形状に形成されている。
【００４４】
次に、本発明の特徴部である照明装置７０ｒ、７０ｇ、７０ｂの作用について説明する。
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから前方に出射された各色光および、後方に出射され台部１７により前方に反射された各色光のうち、集光レンズ１８に入射した光は液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に集光するように出射される。
集光レンズ１８から外れた方向に伝搬した光は、反射円環７１に入射してＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂおよび後述する集光円環７２に向けて反射される。反射された光の一部はＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に入射される。ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に入射した光は第１の実施の形態で述べたように前方に反射される。残りの光は、集光円環７２に入射して集光レンズ１８方向へ反射される。
【００４５】
上記の構成によれば、反射円環７１に反射され、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに入射されずその周囲にこぼれた光が、集光円環７２に入射され前方に反射される。
つまり、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの周囲にこぼれた光も利用することができるので、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射して、液晶ライトバルブ３１、３２、３３に照射される光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００４６】
また、集光円環７２の光が入射する面の形状を非球面上に形成しているので、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの周囲にこぼれた光のほぼ全てを、集光レンズ１８に向けて反射することができる。そのため、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射して、液晶ライトバルブ３１、３２、３３に照射される光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００４７】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図８を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、照明装置の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図８を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図８は本実施形態の照明装置の構成を示す概略図である。
照明装置８０ｒ、８０ｇ、８０ｂは、図８に示すように、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと、リードフレーム１３ｐと、リードフレーム１３ｑと、ボンディングワイヤ１４とが樹脂からなる封止部８１により封止されている。
封止部８１の液晶ライトバルブ３１、３２、３３側には凸部８２が設けられ、その中心軸と光軸とが一致するように配置されている。凸部８２は、そこを透過する各色光を液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に集光するようなレンズ状に形成されている。封止部８１の側面には、反射円環８３がその中心軸と上記光軸とが一致するように配置されている。反射円環８３は、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ側の面が凹になった非球面形状に形成され、この非球面形状は、反射円環８３に入射した光を全てＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に反射する形状に形成されている。
【００４８】
次に、本発明の特徴部である照明装置８０ｒ、８０ｇ、８０ｂの作用について説明する。
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから前方に出射された各色光および、後方に出射され台部１７により前方に反射された各色光のうち、凸部８２に入射した光は液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に集光するように出射される。
凸部８２から外れた方向に伝搬した光は、反射円環８３に入射してＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ方向に反射される。反射された光はＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に入射され、第１の実施の形態で述べたように前方に反射される。
【００４９】
上記の構成によれば、照明装置８０ｒ、８０ｇ、８０ｂの各構成要素が、封止部８１の内部または表面に設けられている。そのため、各構成要素を小型化してその強度が低下しても封止部８１により支持され、強度低下を補うことができるので照明装置８０ｒ、８０ｇ、８０ｂの小型化を図りやすい。
また、照明装置８０ｒ、８０ｇ、８０ｂを１個の部品として取り扱うことができるので、投射型表示装置を製造する際に取り扱う部品点数を減らすことができ、製造しやすくすることができる。
【００５０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、反射円環の光を反射する面が非球面状に形成されたものに適応して説明したが、この非球面形状に形成されているものに限られることなく、平面形状に形成されるものなど、その他各種の形状に形成されるものに適応することができるものである。
また、上記の実施の形態においては、集光円環の光を反射する面が非球面状に形成されたものに適応して説明したが、この非球面形状に形成されているものに限られることなく、平面形状や球面形状に形成されるものなど、その他各種の形状に形成されるものに適応することができるものである。
この場合、反射円環および集光円環の光反射面の形成が容易になり、加工、研磨などの工程に費やす労力が少なくて済み、照明装置および投射型表示装置の製造が容易になる。
【００５１】
また、上記の実施の形態においては、照明装置は、集光レンズまたは凸部が設けられたものに適応して説明したが、この集光レンズまたは凸部が設けられたものに限られることなく、集光レンズまたは凸部がないものなど、その他各種の集光機能を持たない形態に適応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の投射型表示装置を示す概略図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態の照明装置を示す概略図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態の照明装置を示す概略図である。
【図４】 図３のコーナーキューブアレイにおける光の反射を示す模式図である。
【図５】 本発明の第３の実施の形態の照明装置を示す概略図である。
【図６】 図５のビーズ集合体における光の反射を示す模式図である。
【図７】 本発明の第４の実施の形態の照明装置を示す概略図である。
【図８】 本発明の第５の実施の形態の照明装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１０ 投射型表示装置、 １１ｒ、１１ｇ、１１ｂ、５０ｒ、５０ｇ、５０ｂ、６０ｒ、６０ｇ、６０ｂ、７０ｒ、７０ｇ、７０ｂ 照明装置、 １２ｒ、１２ｇ、１２ｂ ＬＥＤチップ（光源）、 １６、５１、６１、７１ 反射円環（第１の反射手段）、 １７ 台部（第２の反射手段）、 １８ 集光レンズ、 ３１、３２、３３液晶ライトバルブ（光変調手段）、 ４１ 投射レンズ（投射手段）、 ５２ コーナーキューブアレイ（光再帰性反射体）、 ６２ａ ビーズ集合体（光再帰性反射体）、 ７２ 集光円環（第３の反射手段）
【発明の属する技術分野】
本発明は、照明装置および投射型表示装置に関する。特に、光源から出射された光の利用効率の向上と、装置の寸法を小型化する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、投射型表示装置に用いられている照明装置は、発光素子から出射された光をレンズで集光してライトバルブに向かって照射していた。
この発光素子として、例えば発光部の面積が大きいＬＥＤを用いると、その放射角度領域が広くなり、広角度に放射された光を集光レンズで集光してライトバルブに向かって照射していた。しかしながら、集光レンズの入射瞳の外側に入射した光はライトバルブの照明には寄与せず損失となるばかりか迷光となり表示品質を落とす原因となっていた。
【０００３】
上記の問題を解決する照明装置として、発光素子と、発光素子を封止するモールド樹脂と、モールド樹脂の背面に設けられた光反射部とから概略形成されている照明装置が知られている。
モールド樹脂には、その前方界面の光軸周辺部に発光素子の光を直接外部へ出射させる直接出射領域と、直接出射領域の周囲に発光素子の光を全反射させる全反射領域とが形成され、直接出射領域は凸レンズ状に形成されている。
【０００４】
発光素子から出射された光の一部は、直接出射領域を通過する時レンズ作用を受けて前方に出射される。発光素子から出射された光の別な一部は、全反射領域で全反射されたあと、光反射部で反射され、全反射領域から前方へ出射される（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−９４１２９号公報 （第８−９頁、第３図）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来の照明装置においては、光軸に対して大きい角度で出射した光を全反射領域で全反射して後方へ戻し、反射鏡でさらに反射して前方に取り出しているため、反射鏡の分だけ寸法が大きくなっていたという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光源から出射された光の利用効率を向上させるとともに、小型化することができる照明装置および投射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】
上記目的を達成するために、本発明の照明装置は、被照明領域を照明するために用いられる照明装置であって、光源と、光源の前方の所定領域の周囲に配置された第１の反射手段とを備えてなり、第１の反射手段が、所定領域から外れる光を光源に向けて反射することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、本発明の照明装置は、光源から前方へ出射された光は光軸に対してさまざまな角度を持ち、その一部は所定領域を前方に伝搬して被照明領域に向かう。残りの光は所定領域から外れて第１の反射手段に入射し、光源に向けて反射されて戻される。光源に戻された光の一部は光源で前方に反射され、他の一部は光源に吸収され再び発光して前方に出射される。前方に再び伝搬する光は、その一部が所定領域を透過し、残りが第１の反射手段に反射され、上述した過程を繰り返す。
したがって、光源から出射された光は所定領域を伝搬するまで第１の反射手段および光源により反射されるので、光の利用効率が高くなる。
また、光源から出射された光を光軸から離れる方向に全反射させ、光反射部で前方に反射する従来例と異なり、第１の反射手段は光源から出射された光を光源に向けて反射しているので寸法を小型化することができる。
【００１０】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記光源の後方に第２の反射手段を設けて、第２の反射手段が第１の反射手段により反射されて後方に向かって伝搬する光を前方に向かって反射させることが望ましい。
この構成によれば、光源から後方へ向けて出射された光を前方に向けて反射させることができるので、光源から出射される光の利用効率を向上させることができる。さらに、第１の反射手段に反射され、光源に入射した光のうち光源を透過した光を前方に向けて反射させることができるので、上記所定領域から外れた光の利用効率を向上させることができる。
【００１１】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記第１の反射手段が、光軸を中心とした円環状に形成されるとともに、光軸から外方に向かうにつれて光源に近づくように傾斜して形成され、光源からの光を反射する面が平面であることが望ましい。
この構成によれば、光源から出射され、第１の反射手段に入射される光を光源に反射することができる。
また、光を反射する面が平面に形成されているので、加工、研磨などの工程に費やす労力が少なくて済み、製造を容易にすることができる。
【００１２】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記第１の反射手段が、光軸を中心とした円環状に形成され、その光を反射する面が凹曲面であることが望ましい。より望ましくは、上記凹曲面が光源からの光を全て光源に反射する非球面形状であることが望ましい。
この構成によれば、光源から出射され、第１の反射手段に入射される光のほぼ全てを光源に反射することができる。そのため、光源から出射して、上記所定領域を伝搬して上記被照明領域に照射される光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００１３】
上記の構成を実現するために、上記第１の反射手段が、光再帰性反射体から構成されることが望ましい。より具体的には、光再帰性反射体が、角錐状のコーナーキューブを複数配列したコーナーキューブアレイで構成されたものが望ましい。
この構成によれば、コーナーキューブを複数配列したコーナーキューブアレイで構成された光再帰性反射体は、入射した光をその入射方向とほぼ同じ方向に反射することができるため、第１の反射手段の配置精度を緩くしても光源に光を反射することができる。そのため、第１の反射手段を配置する際の労力を低減することができ、製造を容易にすることができる。
【００１４】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記光再帰性反射体が球状のビーズを複数配列したビーズ集合体で構成されたものでも良い。
この構成によれば、比較的製造の容易な球状のビーズを複数配列したビーズ集合体が光再帰性反射体となるため、上記第１の反射手段を容易に製造することができる。
【００１５】
上記の構成を実現するために、上記光源の周りに、後方に伝搬する光を前方に反射する第３の反射手段を備えていても良い。
この構成によれば、第１の反射手段に反射され後方に伝搬する光のうち、光源に入射されずその周囲にこぼれた光が、第３の反射手段に入射され前方に反射される。つまり、光源の周囲にこぼれた光も利用することができるので、光源から出射して、上記所定領域を伝搬して上記被照明領域に照射される光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００１６】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記第３の反射手段が、光軸を中心とした円環状に形成され、その光の反射面が平面であることが望ましい。
この構成によれば、光源の周囲にこぼれた光も利用することができるので、光の利用効率をさらに高くすることができる。
また、光を反射する面が平面に形成されているので、加工、研磨などの工程に費やす労力が少なくて済み、製造を容易にすることができる。
【００１７】
上記の構成を実現するために、より具体的には、上記第３の反射手段が、光軸を中心とした円環状に形成され、その光の反射面が凹曲面であることが望ましい。
この構成によれば、第１の反射手段に反射され、光源の周囲にこぼれた光のほぼ全てを、前方の上記所定領域に反射することができる。そのため、光源から出射して、上記所定領域を伝搬して上記被照明領域に照射される光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００１８】
上記の構成を実現するために、前記光源が発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ、以下ＬＥＤと表記する）であっても良い。
現在、Ｒ、Ｇ、Ｂ等の各色光について高出力のＬＥＤが提供されており、この種のＬＥＤをアレイ状に平面的にまたは曲面的に配列することができるため、光源の寸法を小さく収めることができる。そのため、本発明の照明装置に好適な光源を得ることができる。
【００１９】
上記の構成を実現するために、上記所定領域に集光レンズを備え、集光レンズにより、所定領域に入射する光は上記被照明領域に集光されるように構成されてもよい。
この構成によれば、上記所定領域に入射した光は、漏れなく集光レンズにより被照明領域に集光されるので、光源から出射して被照明領域に照射される光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００２０】
光源を備えた照明装置と、該照明装置からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置の照明装置に、上記本発明の照明装置を備えることができる。
投射型表示装置の照明装置に上記照明装置が用いられることにより、光源から出射される光の利用効率を向上することができ、照明装置の小型化ひいては投射型表示装置の小型化を図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施形態について図１から図２を参照して説明する。
本実施の形態においては、３板式の投射型液晶表示装置の例を示す。図１は投射型表示装置１０の全体構成を示す概略図であって、符号１１ｒ、１１ｇ、１１ｇは照明装置、３１、３２、３３は液晶ライトバルブ（光変調手段）、３５はクロスダイクロイックプリズム、４１は投射レンズ（投射手段）である。
【００２２】
本実施の形態の投射型表示装置１０は、図１に示すように、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの各色光を射出可能な照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂと、照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂからそれぞれ射出されたＲ、Ｇ、Ｂの色光に対応した液晶ライトバルブ３１、３２、３３と、液晶ライトバルブ３１、３２、３３に変調された各色光を合成するクロスダイクロイックプリズム３５と、合成された光束をスクリーンＳに投射する投射レンズ４１とから概略構成されている。
【００２３】
図２は、本実施形態の照明装置の構成を示す概略図である。
照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂは、図１および図２に示すように、それぞれＲ、Ｇ、Ｂの色光を出射するＬＥＤチップ（光源）１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと、電極ｐからなるリードフレーム１３ｐと、電極ｐからなるリードフレーム１３ｑと、ボンディングワイヤ１４と、集光レンズ１８と、反射円環（第１の反射手段）１６とから概略構成されている。
電極ｐ１３ｐの上端面には、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを載置する台部（第２の反射手段）１７が形成されており、台部１７は凹曲面状に形成され、その面はＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射された光を反射するように形成されている。なお、この台部１７の形状は、球面形状、非球面形状、平面、平面を組み合わせた形状など、さまざまな形状に形成されていてもよい。
【００２４】
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの上面と電極ｑ１３ｑとの間は、ボンディングワイヤ１４によって電気的に接続され、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの下面と台部１７との間は、導電性接着剤（図示せず）により電気的接続と固着とが行われている。
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと液晶ライトバルブ３１、３２、３３との間には集光レンズ１８が配置され、その中心軸とＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの各色光出射方向の光軸とが一致するように配置されている。ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと集光レンズ１８との間には反射円環１６が配置され、その中心軸と上記光軸とが一致するように配置されている。反射円環１６は、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ側の面が凹になった非球面形状に形成され、この非球面形状は、反射円環１６に入射した光を全てＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に反射する形状に形成されている。
【００２５】
液晶ライトバルブ３１、３２、３３は液晶パネルと、入射側偏光板（図示せず）と、射出側偏光板（図示せず）とから構成され、液晶パネルには、画素スイッチング用素子として薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、以下、ＴＦＴと略記する）を用いたＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）モードのアクティブマトリクス方式の透過型の液晶セルが使用されている。
クロスダイクロイックプリズム３５は４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。
【００２６】
次に、上記の構成からなる投射型表示装置１０における作用について説明する。
照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂからそれぞれ出射された色光Ｒ、Ｇ、Ｂは、図１に示すように、各色光に対応する液晶ライトバルブ３１、３２、３３に入射される。入射された各色光は液晶ライトバルブ３１、３２、３３により変調されてクロスダイクロイックプリズム３５に出射される。変調された各色光は、クロスダイクロイックプリズム３５において合成されて投射レンズ４１に出射される。投射レンズ４１は、合成された各色光をスクリーンＳに向かって拡大投射する。
【００２７】
次に、本発明の特徴部である照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの作用について説明する。
リードフレーム１３ｐおよびリードフレーム１３ｑから電流を供給されたＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂは、図１および図２に示すように、それぞれ対応したＲ、Ｇ、Ｂの色光を全方向に向けて出射する。そのうち後方に向けて出射された色光は、台部１７に入射して前方に向けて反射され、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを透過して前方に伝搬する。
【００２８】
前方に伝搬した各色光のうち、集光レンズ１８に入射した光は液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に集光するように出射される。
集光レンズ１８から外れた方向に伝搬した光は、反射円環１６に入射してＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに向けて反射される。ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に入射した各色光の一部は、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの発光層（図示せず）に吸収され、残りの各色光は吸収されずに透過する。
【００２９】
発光層に吸収された各色光は、発光層の電子にそのエネルギーを与えて励起状態にし、この電子の励起状態が解けるときに再び各色光として出射される。ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを透過した各色光は、台部１７に入射して前方に向けて反射され、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを再び透過して前方に伝搬する。
【００３０】
上記の構成によれば、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射された各色光は集光レンズ１８に入射するまで、台部１７、反射円環１６、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの間を反射している。つまり、各色光は、集光レンズ１８を透過して取り出されるまでは照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂ内で損失することがないので、光の利用効率を高くすることができる。
【００３１】
集光レンズ１８を備えることにより、照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから出射された各色光の全てを拡散させることなく液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に照射することができる。つまり、照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂから液晶ライトバルブ３１、３２、３３の間で各色光の損失を防ぐことができ、光の利用効率を高くすることができる。
【００３２】
反射円環１６は、その光の反射面が非球面形状に形成されているので、反射円環１６に入射する各色光のほぼ全てをＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に反射することができる。そのため、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射して、液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に照射される各色光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００３３】
また、反射円環１６はＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射された光をＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに向けて反射しているので、光の利用効率を向上させている従来の照明装置よりも照明装置１１ｒ、１１ｇ、１１ｂの寸法の小型化を図ることができる。ひいては投射型表示装置１０の寸法の小型化を図ることができる。
【００３４】
〔第２の実施の形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について図３から図４を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、照明装置の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図３および図４を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図３は本実施形態の照明装置の構成を示す概略図である。
照明装置５０ｒ、５０ｇ、５０ｂは、図３に示すように、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと集光レンズ１８との間には反射円環（第１の反射手段）５１が配置され、その中心軸と上記光軸とが一致するように配置されている。
反射円環５１のＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ側の面には、角錐状に形成されたコーナーキューブ５２ａをマトリクス状に複数配列したコーナーキューブアレイ（光再帰性反射体）５２が設けられている。コーナーキューブ５２ａは、光反射面を持つ三角形状の板を光反射面が内側を向くようにして、３枚角錐形状に組み合わせたものである。このコーナーキューブ５２ａは、そこに入射した光を、その光の入射方向と略同一方向に反射させることができるものである。
【００３５】
次に、本発明の特徴部である照明装置５０ｒ、５０ｇ、５０作用について説明する。
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから前方に出射された各色光および、後方に出射され台部１７により前方に反射された各色光のうち、集光レンズ１８に入射した光は液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に集光するように出射される。
【００３６】
図４は、コーナーキューブアレイにおける光の反射を模式的に示した図である。
集光レンズ１８から外れた方向に伝搬した各色光は、反射円環５1のコーナーキューブアレイ５２に入射する。コーナーキューブアレイ５２に入射した各色光は、図４に示すように、各コーナーキューブ５２ａの光反射面で複数回反射され、入射光と略同一方向つまりＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに向けて反射される。
【００３７】
上記の構成によれば、コーナーキューブ５２ａを配列したコーナーキューブアレイ５２が、そこに入射した各色光をその入射方向と略同一方向に反射することができる。そのため、反射円環５1の配置精度（特に光軸に対する光の反射面の傾斜角度）を緩くしても、反射円環５1はＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに各色光を反射することができる。そのため、反射円環５1を配置する時の労力を低減することができ、照明装置５０ｒ、５０ｇ、５０ｂの製造を容易にすることができる。
【００３８】
〔第３の実施の形態〕
次に、本発明の第３の実施形態について図５から図６を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、照明装置の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図５および図６を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図５は本実施形態の照明装置の構成を示す概略図である。
照明装置６０ｒ、６０ｇ、６０ｂは、図５に示すように、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと集光レンズ１８との間には反射円環（第１の反射手段）６１が配置され、その中心軸と上記光軸とが一致するように配置されている。
反射円環６１のＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ側の面には、球状のビーズ６２ａが複数配列されたビーズ集合体（光再帰性反射体）６２が設けられている。ビーズ６２ａは、その半分が反射円環６１に埋め込まれ、残りの半分が反射円環６１から突出するように配置されている。
【００３９】
次に、本発明の特徴部である照明装置５０ｒ、５０ｇ、５０作用について説明する。
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから前方に出射された各色光および、後方に出射され台部１７により前方に反射された各色光のうち、集光レンズ１８に入射した光は液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に集光するように出射される。
【００４０】
図６は、ビーズ集合体における光の反射を模式的に示した図である。
集光レンズ１８から外れた方向に伝搬した各色光は、反射円環６1のビーズ集合体６２に入射する。各ビーズ６２ａに入射した各色光は、図６に示すように、ビーズ６２ａ内で複数回反射され、入射光と略同一方向つまりＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに向けて反射される。
【００４１】
上記の構成によれば、比較的製造の容易な球状のビーズ６２ａを複数配列したビーズ集合体６２が、そこに入射した各色光をその入射方向と略同一方向に反射することができる。そのため、反射円環６１の製造がより容易になるとともに、反射円環６1の配置精度を緩くすることができるため、照明装置６０ｒ、６０ｇ、６０ｂの製造を容易にすることができる。
【００４２】
〔第４の実施の形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について図７を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、照明装置の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図７を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図７は本実施形態の照明装置の構成を示す概略図である。
照明装置７０ｒ、７０ｇ、７０ｂは、図７に示すように、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと集光レンズ１８との間には反射円環（第１の反射手段）７１が配置され、その中心軸と上記光軸とが一致するように配置されている。反射円環７１は、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ側の面が凹になった球面形状に形成され、この球面形状は、反射円環７１に入射した光をＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂおよび後述する集光円環（第３の反射手段）７２に反射する向きに配置されている。
【００４３】
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの周囲には、集光円環７２が設けられ、その中心軸と上記光軸とが一致するように配置されている。集光円環７２は、反射円環７１から反射された各色光の入射する面が凹になった非球面形状に形成され、この非球面形状は、そこに入射する各色光を全て集光レンズ１８に向けて反射する形状に形成されている。
【００４４】
次に、本発明の特徴部である照明装置７０ｒ、７０ｇ、７０ｂの作用について説明する。
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから前方に出射された各色光および、後方に出射され台部１７により前方に反射された各色光のうち、集光レンズ１８に入射した光は液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に集光するように出射される。
集光レンズ１８から外れた方向に伝搬した光は、反射円環７１に入射してＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂおよび後述する集光円環７２に向けて反射される。反射された光の一部はＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に入射される。ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に入射した光は第１の実施の形態で述べたように前方に反射される。残りの光は、集光円環７２に入射して集光レンズ１８方向へ反射される。
【００４５】
上記の構成によれば、反射円環７１に反射され、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂに入射されずその周囲にこぼれた光が、集光円環７２に入射され前方に反射される。
つまり、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの周囲にこぼれた光も利用することができるので、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射して、液晶ライトバルブ３１、３２、３３に照射される光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００４６】
また、集光円環７２の光が入射する面の形状を非球面上に形成しているので、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂの周囲にこぼれた光のほぼ全てを、集光レンズ１８に向けて反射することができる。そのため、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから出射して、液晶ライトバルブ３１、３２、３３に照射される光の割合、つまり光の利用効率をさらに高くすることができる。
【００４７】
〔第５の実施の形態〕
次に、本発明の第５の実施形態について図８を参照して説明する。
本実施の形態の投射型表示装置の基本構成は、第１の実施の形態と同様であるが、第１の実施の形態とは、照明装置の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図８を用いて照明装置周辺のみを説明し、液晶ライトバルブ等の説明を省略する。
図８は本実施形態の照明装置の構成を示す概略図である。
照明装置８０ｒ、８０ｇ、８０ｂは、図８に示すように、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂと、リードフレーム１３ｐと、リードフレーム１３ｑと、ボンディングワイヤ１４とが樹脂からなる封止部８１により封止されている。
封止部８１の液晶ライトバルブ３１、３２、３３側には凸部８２が設けられ、その中心軸と光軸とが一致するように配置されている。凸部８２は、そこを透過する各色光を液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に集光するようなレンズ状に形成されている。封止部８１の側面には、反射円環８３がその中心軸と上記光軸とが一致するように配置されている。反射円環８３は、ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ側の面が凹になった非球面形状に形成され、この非球面形状は、反射円環８３に入射した光を全てＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に反射する形状に形成されている。
【００４８】
次に、本発明の特徴部である照明装置８０ｒ、８０ｇ、８０ｂの作用について説明する。
ＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂから前方に出射された各色光および、後方に出射され台部１７により前方に反射された各色光のうち、凸部８２に入射した光は液晶ライトバルブ３１、３２、３３上に集光するように出射される。
凸部８２から外れた方向に伝搬した光は、反射円環８３に入射してＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ方向に反射される。反射された光はＬＥＤチップ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂ上に入射され、第１の実施の形態で述べたように前方に反射される。
【００４９】
上記の構成によれば、照明装置８０ｒ、８０ｇ、８０ｂの各構成要素が、封止部８１の内部または表面に設けられている。そのため、各構成要素を小型化してその強度が低下しても封止部８１により支持され、強度低下を補うことができるので照明装置８０ｒ、８０ｇ、８０ｂの小型化を図りやすい。
また、照明装置８０ｒ、８０ｇ、８０ｂを１個の部品として取り扱うことができるので、投射型表示装置を製造する際に取り扱う部品点数を減らすことができ、製造しやすくすることができる。
【００５０】
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、反射円環の光を反射する面が非球面状に形成されたものに適応して説明したが、この非球面形状に形成されているものに限られることなく、平面形状に形成されるものなど、その他各種の形状に形成されるものに適応することができるものである。
また、上記の実施の形態においては、集光円環の光を反射する面が非球面状に形成されたものに適応して説明したが、この非球面形状に形成されているものに限られることなく、平面形状や球面形状に形成されるものなど、その他各種の形状に形成されるものに適応することができるものである。
この場合、反射円環および集光円環の光反射面の形成が容易になり、加工、研磨などの工程に費やす労力が少なくて済み、照明装置および投射型表示装置の製造が容易になる。
【００５１】
また、上記の実施の形態においては、照明装置は、集光レンズまたは凸部が設けられたものに適応して説明したが、この集光レンズまたは凸部が設けられたものに限られることなく、集光レンズまたは凸部がないものなど、その他各種の集光機能を持たない形態に適応することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態の投射型表示装置を示す概略図である。
【図２】 本発明の第１の実施の形態の照明装置を示す概略図である。
【図３】 本発明の第２の実施の形態の照明装置を示す概略図である。
【図４】 図３のコーナーキューブアレイにおける光の反射を示す模式図である。
【図５】 本発明の第３の実施の形態の照明装置を示す概略図である。
【図６】 図５のビーズ集合体における光の反射を示す模式図である。
【図７】 本発明の第４の実施の形態の照明装置を示す概略図である。
【図８】 本発明の第５の実施の形態の照明装置を示す概略図である。
【符号の説明】
１０ 投射型表示装置、 １１ｒ、１１ｇ、１１ｂ、５０ｒ、５０ｇ、５０ｂ、６０ｒ、６０ｇ、６０ｂ、７０ｒ、７０ｇ、７０ｂ 照明装置、 １２ｒ、１２ｇ、１２ｂ ＬＥＤチップ（光源）、 １６、５１、６１、７１ 反射円環（第１の反射手段）、 １７ 台部（第２の反射手段）、 １８ 集光レンズ、 ３１、３２、３３液晶ライトバルブ（光変調手段）、 ４１ 投射レンズ（投射手段）、 ５２ コーナーキューブアレイ（光再帰性反射体）、 ６２ａ ビーズ集合体（光再帰性反射体）、 ７２ 集光円環（第３の反射手段）
Claims (9)
- 被照明領域を照明するために用いられる照明装置であって、
発光ダイオードである光源と、該光源の前方の所定領域の周囲に配置された第１の反射手段と、前記光源の後方に該光源を載置する台部であって前記光源から出射された光を反射する平面形状の第２の反射手段と、前記光源の周りに設けられた第３の反射手段と、を備えてなり、
前記第１の反射手段が、前記所定領域から外れる光を前記光源に向けて反射し、
前記第２の反射手段が、前記第１の反射手段により反射されて後方に向かって伝搬する光を前方に向かって反射させ、
前記第３の反射手段は、光軸を中心とした円環状に形成され、かつ前記第１の反射手段により反射されて後方に向かって伝搬する光を前方に向かって反射させることを特徴とする照明装置。 - 前記第１の反射手段が、前記光源から出射される光の光軸を中心とした円環状に形成され、前記光源からの光を反射する面が凹曲面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
- 前記第１の反射手段が、光再帰性反射体からなることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
- 前記光再帰性反射体が、角錐状のコーナーキューブを複数配列したコーナーキューブアレイであることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
- 前記光再帰性反射体が、球状のビーズを複数配列したビーズ集合体であることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
- 前記第３の反射手段の光の反射面が平面であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
- 前記第３の反射手段の光の反射面が凹曲面であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
- 前記所定領域に集光レンズを備え、
該集光レンズにより、前記所定領域に入射する光が前記被照明領域に集光されることを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の照明装置。 - 光源を備えた照明装置と、該照明装置からの光を変調する光変調手段と、該光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置であって、
前記照明装置が請求項１から８のいずれかに記載の照明装置であることを特徴とする投射型表示装置。
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