JP4957186B2 - 光源装置及び画像表示装置 - Google Patents
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Description
Nuy=N´u´y´(∵N、N´は屈折率、u、u´は光線角度、y、y´は像高である。)
E=πSsin2θ
Nuy<N´u´y´
裏面側に反射膜が配置され表面側に発光面を有する面発光光源である固体発光素子と、固体発光素子の発光面に空隙を介して対向された第1の面と互いに平行に対向し第1の面に対して略々垂直となされた第2及び第3の面と第2及び第3の面に対して略々垂直となされ第1の面に対向し該第1の面に対して傾斜された第4の面と第1乃至第4の面の側縁部が周縁となっている第5の面とを有しこれら第1乃至第5の面に囲まれた多面体の空間が周囲の媒質の屈折率以上の屈折率を有する媒質により満たされ第4の面の少なくとも第1の面との間のエッジ部の近傍に保護部材が貼着されている光学素子とを備え、光学素子の第5の面は、固体発光素子の発光面の面積よりも小面積となっており、第4の面は、固体発光素子に対向する面が第5の面側において第1の面に向けて凹である曲面となっており、中央部に変曲点を有し、第5の面から遠い側において第1の面に向けて凸筒面となっており、固体発光素子より発せられた光は、第1の面より光学素子内に入射し、第1乃至第4の面及び固体発光素子の反射膜のいずれかにおいて反射された後、あるいは、これら第1乃至第4の面及び反射膜によって反射されずに、第5の面を介して外方に射出されることを特徴とするものである。
裏面側に反射膜が配置され表面側に発光面を有する面発光光源である固体発光素子と、固体発光素子の発光面に空隙を介して対向された第1の面と互いに平行に対向し第1の面に対して略々垂直となされた第2及び第3の面と第2及び第3の面に対して略々垂直となされ第1の面に対向し該第1の面に対して傾斜された第4の面と第1乃至第4の面の側縁部が周縁となっている第5の面とを有しこれら第1乃至第5の面に囲まれた多面体の空間が周囲の媒質の屈折率以上の屈折率を有する媒質により満たされ第4の面の少なくとも第1の面との間のエッジ部の近傍に保護部材が貼着されている光学素子と、光学素子内の媒質の屈折率以上の屈折率を有する媒質により該光学素子の第5の面において該光学素子に一体的に連続され該光学素子から離れるにつれて拡径されたテーパ形状に形成されており射出端面となる先端面が第5の面と平行となされたライトパイプとを備え、光学素子の第5の面は、固体発光素子の発光面の面積よりも小面積となっており、第4の面は、固体発光素子に対向する面が第5の面側において第1の面に向けて凹である曲面となっており、中央部に変曲点を有し、第5の面から遠い側において第1の面に向けて凸筒面となっており、固体発光素子より発せられた光は、第1の面より光学素子内に入射し、第1乃至第4の面及び固体発光素子の反射膜のいずれかにおいて反射された後、あるいは、これら第1乃至第4の面及び反射膜によって反射されずに、第5の面を経てライトパイプ内に入射し、このライトパイプの射出端面から外方に射出されることを特徴とするものである。
構成1、または、構成2を有する光源装置において、第4の面、または、第4の面及びこの第4の面に連続するライトパイプの一の面には、反射材料からなる反射面が形成されていることを特徴とするものである。
構成2、または、構成3を有する光源装置において、ライトパイプの射出端面には、反射型偏光板、または、反射型偏光板及び四分の一波長板が設置されていることを特徴とするものである。
構成1乃至構成4のいずれか一を有する光源装置と、光源装置から射出された光によって照明される空間光変調素子と、空間光変調素子を経た光が入射され該空間光変調素子の像を結像させる結像光学系とを備えたことを特徴とするものである。
また、この光源装置においては、第4の面は、固体発光素子に対向する面が、第5の面側において第1の面に向けて凹筒面となっており、中央部に変曲点を有し、第5の面から遠い側において第1の面に向けて凸筒面となっているので、光の利用効率が向上し、光源エテンデューに支配的であった照明光の輝度を向上させることができる。
また、この光源装置においては、第4の面は、固体発光素子に対向する面が、第5の面側において第1の面に向けて凹筒面となっており、中央部に変曲点を有し、第5の面から遠い側において第1の面に向けて凸筒面となっているので、光の利用効率が向上し、光源エテンデューに支配的であった照明光の輝度を向上させることができる。
図1は、本発明に係る光源装置の第1の実施の形態における構成を示す斜視図である。
sinθ=n/n´
S´=S・{sin(90°)/sin(30°)}2= 4S
X´=X・{sin(90°)/sin(30°)}=2X
図8は、本発明に係る光源装置の第2の実施の形態における構成を示す断面図である。なお、図8は、縦断面図であるため、第2及び第3の面2,3については、第3の面3のみが表され、第2の面2については、断面の手前側となるため、表されない。
図9は、本発明に係る光源装置の第3の実施の形態における構成を示す断面図である。なお、図9は、縦断面図であるため、第2及び第3の面2,3については、第3の面3のみが表され、第2の面2については、断面の手前側となるため、表されない。
Y=B*sin1.25(Xπ/4C)
図10は、本発明に係る光源装置の第4の実施の形態における構成を示す断面図である。なお、図10は、縦断面図であるため、第2及び第3の面2,3については、第3の面3のみが表され、第2の面2については、断面の手前側となるため、表されない。
図11は、本発明に係る光源装置の第5の実施の形態における構成を示す断面図である。なお、図11は、縦断面図であるため、第2及び第3の面2,3については、第3の面3のみが表され、第2の面2については、断面の手前側となるため、表されない。
図12は、本発明に係る光源装置の第6の実施の形態における構成を示す平面図である。
(0.5×1)/(0.7×0.025)=6.7〔K〕
前述のような光源装置において、固体発光素子21からの光の利用効率を向上させ、エテンデューを改善することにより、固体発光素子21における単位面積あたりの発光光量を増加させることなしに、照明効率を向上させるためには、光学素子22の形状精度を高精度に維持する必要がある。特に、光学素子22において第1の面1と第4の面4との間の鋭角のエッジ部は、カケが発生し易く、加工及び加工後の取扱いが困難である
図13は、本発明に係る光源装置の光学素子の製造方法を説明する断面図である。なお、図13は、縦断面図であるため、第2及び第3の面2,3については、第3の面3のみが表され、第2の面2については、断面の手前側となるため、表されない。
図16は、本発明に係る画像表示装置30の実施の形態における構成を示す平面図である。
2 第2の面
2a 第2の面の一側縁部
3 第3の面
3a 第3の面の一側縁部
4 第4の面
4a 第4の面の側縁部
5 第5の面
8 ライトパイプ
8a 射出端面
10R 空間光変調素子
10G 空間光変調素子
10B 空間光変調素子
11R 光源装置
11G 光源装置
11B 光源装置
16B 投射レンズ
21 固体発光素子
21a 反射膜の一側縁部
22 光学素子
24 四分の一波長板
25 反射型偏光板
26 レンズ
27 循環パイプ
28 熱交換装置
29 保護部材
30 画像表示装置
Claims (5)
- 裏面側に反射膜が配置され表面側に発光面を有する面発光光源である固体発光素子と、
前記固体発光素子の発光面に空隙を介して対向された第1の面と、互いに平行に対向し前記第1の面に対して略々垂直となされた第2及び第3の面と、前記第2及び第3の面に対して略々垂直となされ前記第1の面に対向し該第1の面に対して傾斜された第4の面と、前記第1乃至第4の面の側縁部が周縁となっている第5の面とを有し、これら第1乃至第5の面に囲まれた多面体の空間が、周囲の媒質の屈折率以上の屈折率を有する媒質により満たされ、前記第4の面の少なくとも前記第1の面との間のエッジ部の近傍に保護部材が貼着されている光学素子と
を備え、
前記光学素子の前記第5の面は、前記固体発光素子の発光面の面積よりも小面積となっており、
前記第4の面は、前記固体発光素子に対向する面が、前記第5の面側において、前記第1の面に向けて凹である曲面となっており、中央部に変曲点を有し、前記第5の面から遠い側において、前記第1の面に向けて凸筒面となっており、
前記固体発光素子より発せられた光は、前記第1の面より前記光学素子内に入射し、前記第1乃至第4の面及び前記固体発光素子の反射膜のいずれかにおいて反射された後、あるいは、これら第1乃至第4の面及び反射膜によって反射されずに、前記第5の面を介して外方に射出される
ことを特徴とする光源装置。 - 裏面側に反射膜が配置され表面側に発光面を有する面発光光源である固体発光素子と、 前記固体発光素子の発光面に空隙を介して対向された第1の面と、互いに平行に対向し前記第1の面に対して略々垂直となされた第2及び第3の面と、前記第2及び第3の面に対して略々垂直となされ前記第1の面に対向し該第1の面に対して傾斜された第4の面と、前記第1乃至第4の面の側縁部が周縁となっている第5の面とを有し、これら第1乃至第5の面に囲まれた多面体の空間が、周囲の媒質の屈折率以上の屈折率を有する媒質により満たされ、前記第4の面の少なくとも前記第1の面との間のエッジ部の近傍に保護部材が貼着されている光学素子と、
前記光学素子内の媒質の屈折率以上の屈折率を有する媒質により、該光学素子の第5の面において該光学素子に一体的に連続され、該光学素子から離れるにつれて拡径されたテーパ形状に形成されており、射出端面となる先端面が前記第5の面と平行となされたライトパイプと
を備え、
前記光学素子の前記第5の面は、前記固体発光素子の発光面の面積よりも小面積となっており、
前記第4の面は、前記固体発光素子に対向する面が、前記第5の面側において、前記第1の面に向けて凹である曲面となっており、中央部に変曲点を有し、前記第5の面から遠い側において、前記第1の面に向けて凸筒面となっており、
前記固体発光素子より発せられた光は、前記第1の面より前記光学素子内に入射し、前記第1乃至第4の面及び前記固体発光素子の反射膜のいずれかにおいて反射された後、あるいは、これら第1乃至第4の面及び反射膜によって反射されずに、前記第5の面を経て前記ライトパイプ内に入射し、このライトパイプの射出端面から外方に射出される
ことを特徴とする光源装置。 - 前記第4の面、または、前記第4の面及びこの第4の面に連続する前記ライトパイプの一の面には、反射材料からなる反射面が形成されている
ことを特徴とする請求項1、または、請求項2記載の光源装置。 - 前記ライトパイプの射出端面には、反射型偏光板、または、反射型偏光板及び四分の一波長板が設置されている
ことを特徴とする請求項2、または、請求項3記載の光源装置。 - 請求項1乃至請求項4のいずれか一に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された光によって照明される空間光変調素子と、
前記空間光変調素子を経た光が入射され、該空間光変調素子の像を結像させる結像光学系と
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
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