JP2014187026A - 照明装置、プロジェクター及び電子機器 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の照明装置2は、対向する入光端面7aと出光端面7cとの面積が液晶表示素子3における表示領域の面積よりも相対的に大きい面積を有する導光体7と、導光体7の入光端面7a側に配置された光源8と、を備え、導光体7の出光端面7cには、液晶表示素子3の表示領域の面積と略等しい面積の第1の開口が形成されているとともに、第1の開口以外の領域に出光側反射部材が設けられ、導光体の入光側には、光源8からの光軸方向において出光側反射部材と対向する入光側反射部材が設けられている。
【選択図】図1
Description
したがって、単純な構成でありながらより明るい照明光が得られる照明装置となる。
本発明によれば、対向する入光端面と出光端面との面積が被照射体における表示領域の面積よりも相対的に大きい導光体を利用して、単純な構成でありながらより多くのLEDからの光を照明光として利用することができる。これにより、照度が高くより明るい照明装置となる。
本発明によれば、導光体の入光端面に、複数のLEDに対応する位置に複数の第2の開口を有した第1の入光側反射部材が設けられていることとしたので、LEDからの光を効率よく導光体内に取り込むことができるとともに、出光端面側からの反射光(戻り光)を入光端面側から光を外部に漏らすことなく出光端面側の第1の開口へ向けて効率よく反射させることが可能となる。
本発明によれば、光源側にLEDに対応した第2の開口を有する第2の入光側反射部材が設けられていることとしたので、LEDの光を遮るおそれがなく、出光端面側からの反射光を第1の開口へ向けて反射させることが可能となる。
本発明によれば、導光体の側面が光源から入射した光を全反射させる全反射面となっていることから、側面から外部に光が漏れ出すのを防止することができる。
本発明によれば、導光体の側周面全体を覆うとともに側面とは間隔をおいて光吸収部材が配置されていることとしたので、この光吸収部材により、導光体内に入射する外光を遮ることができる。また、光吸収部材により、導光体の内部で散乱する光があった場合に導光体の周囲に光が漏れ出すのを防止することも可能となる。
本発明によれば、導光体の入光端面に導光体を支持する支持部材が設けられていることとしたので、導光体機能を損なわせることなく所定の設置場所へ取り付けることが可能となる。
本発明によれば、入光端面及び出光端面が被照射体の表示領域の面積と略等しい面積を有する従来の導光体に比べて、より多くのLEDからの光を内部に取り込むことが可能である。
本発明によれば、入光端面及び出光端面が被照射体の表示領域の面積と略等しい面積を有する従来の導光体に比べて、より多くのLEDからの光を内部に取り込むことが可能である。
本発明によれば、第1の入光側反射部材および第2の入光側反射部材の両方を備えた構成としたので、導光体の出光端面側からの反射光をこれら第1及び第2の入光側反射部材によってより確実に第1の開口側へと反射させることが可能である。これにより、より一層明るい照明装置となる。
本発明によれば、導光体の外側に側周面全体を覆う反射部材が設けられていることとしたので、導光体の側面から導光体の内部に入射する外光を遮ることができるとともに、導光体の内部で散乱する光があった場合に、導光体の周囲に光が漏れだすことを防止することができる。
本発明によれば、導光体が、入光端面側を開口端とした筒状体からなり、導光体の外側に側周面全体を覆う反射部材が設けられていることとしたので、導光体全体を軽量化することが可能である。また、中空構造の導光体であっても反射部材によって側面での反射を実現することが可能である。
本発明によれば、有機EL素子からなる面光源を利用した場合にも、より明るい照明光を得ることができる。
本発明によれば、上記した照明装置を備えたことから、より明るく視認性に優れた表示品質の高いプロジェクターが得られる。
本発明によれば、より明るく視認性に優れた表示品質の高いプロジェクターを備えていることから、製品性能の高い電子機器が得られる。
図1は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
図2に示すように、照明装置2は、導光体7と複数のLEDアレイからなる光源8と備えてなり、導光体7の入光端面7a側に配置された光源8から射出された光が導光体7内に入射するようになっている。
図3(a)は、光源側から見た導光体の入光端面を示す平面図、図3(b)は(a)のA−A断面図である。なお、図3(a)ではLEDのみを示し、LED基板は省略してある。
図3(a),(b)に示すように、本実施形態では、LED9の発光領域9Aの縦横の幅W2をそれぞれ1mmとし、LED9の光出射面9aから導光体7の入光端面7aまでの距離Sを0.1mmとした場合、LED9における光射出角θが80°までの周辺光を導光体7に入射させるとすると、面方向においてLED9の側端から一定距離(d=0.57mm)の範囲の光を導光体7に入射させる必要がある。
図4(a),(b)に示すように、本実施形態の導光体7の出光端面7c側に設けられた出射開口11Aの大きさは、横方向(水平方向)の幅W4は15mmで、LED9の数(4個分)×所定ピッチP(3mm)=12mmをカバーし、縦方向(垂直方向)の幅W5は12mmで、LED9の数(3個分)×所定ピッチP(3mm)=9mmをカバーしている。また、本実施形態で用いられる液晶表示素子3の表示領域3Aの大きさは、対角0.7インチで、横方向の幅W6が14.2mm、縦方向の幅W7が10.7mmである。導光体7の出射開口11Aの大きさは液晶表示素子3の表示領域3Aと略等しいかこれよりも若干大きい。
図5に示すように、照明装置2の各LED9から放射された光は入光側反射ミラー10のLED開口10Aを通過して導光体7内に入射する。導光体7内を伝播した光は、そのまま出射開口11Aに到達して出射する光もあれば、側面7bでの全反射、及び出光側反射ミラー11や入光側反射ミラー10での反射を繰り返して出射開口11Aに到達して射出する光もある。このように、最終的に出射開口11Aから出射した光が液晶表示素子3を照明する照明光となる。
次に、本発明の照明装置に係る第2実施形態について図7〜図10を用いて説明する。
本実施形態の照明装置30は、導光体7側ではなく光源8側に光源側反射ミラー(第2の入光側反射部材)20が設けられている点において第1実施形態と異なる。
図7は、本実施形態の照明装置30における液晶表示素子3側から見た斜視図、図8は光源8側から見た斜視図、図9(a)は光源側反射ミラー20の概略構成を示す平面図、(b)は、(a)のC−C断面図である。
本実施形態の光源側反射ミラー20は、第1実施形態で説明した入光側反射ミラー10と同様の機能を有するもので、図7及び図8に示すように導光体7側ではなく光源8側に設けられている。よって、導光体7の入光端面7aには反射部材は設けられておらず、全体が透明な入射面となっている(図8)。
次に、本発明の照明装置に係る第3実施形態について図11及び図12を用いて説明する。図11は、本実施形態の照明装置の概略構成を示す斜視図であり、図12(a)は、導光体の入光端面側から見た平面図、図12(b)は図12(a)のD−D断面図である。
図11に示すように、本実施形態の照明装置40は、導光体7の外側に側面全体を覆うように周方向を取り囲む光吸収部材31を備えており、導光体7の側面7bから導光体7内部に入射する外光を遮ることのできる構成となっている。また、この光吸収部材31により、導光体7の内部で散乱する光があった場合に導光体7の周囲に光が漏れ出すことを防止することができる。
次に、本発明の照明装置に係る第4実施形態について図13を用いて説明する。図13は、液晶表示素子側から見た本実施形態の照明装置の概略構成を示す斜視図である。
本実施形態の照明装置50は、導光体及び光源の構成が上記各実施形態と異なる。
図13に示すように、本実施形態の照明装置50が備える導光体52は、入光端面52aおよび出光端面52cの短辺方向における幅(高さH)が液晶表示素子3の表示領域3Aの有効表示幅とほぼ等しく、かつ入光端面52aおよび出光端面52cの長辺方向における幅が表示領域3Aの有効表示幅の整数倍の長さを有する大きさで形成されている。
具体的には、入光端面52a及び出光端面52cの長辺方向(x方向)における幅Wが、液晶表示素子3の外形に対応して形成された出射開口11Aの長辺方向における開口幅Wの3倍程度の寸法とされ、かつその高さHが出射開口11Aの短辺方向における幅と同程度の寸法とされており、上記各実施形態で示したような立方体に近い直方体形状ではなく、全体が平板状(直角柱状)とされている。
このような導光体52の入光端面52a側には、この入光端面52a全体にLED配列が対応するようにして、横12列、縦3行の合計36個のLED9を有した光源53が配置されている。
次に、本発明の照明装置に係る第5実施形態について図14を用いて説明する。図14は、液晶表示素子側から見た本実施形態の照明装置の概略構成を示す斜視図である。
図14に示すように、本実施形態の照明装置60が備える導光体62は、入光端面62a及び出光端面62cの長辺方向(x方向)における幅Wが、液晶表示素子3の外形に対応して形成された出射開口11Aの長辺方向における開口幅と同程度の寸法とされ、高さHが出射開口11Aの短辺方向における開口幅の3倍程度の寸法とされた形状となっている。この導光体62の入光端面62a側には、この入光端面62a全体にLED配列が対応するようにして、横3列、縦12行の合計36個のLED9を有した光源63が配置されている。
次に、本発明の照明装置に係る変形例1について図15を用いて説明する。図15(a)は光源側から見た導光体の入光端面を示す平面図、図15(b)は図15(a)のE−E断面図である。
変形例1における照明装置70は、入光側反射ミラー10および光源側反射ミラー20を両方に備えた構成となっており、各LED開口10A,20A同士が対向している。上述したように、入光側反射ミラー10のLED開口10Aは、光源側反射ミラー20のLED開口20Aの開口よりも相対的に大きい形状とされていることから、導光体7内を伝播して出光側反射ミラー11にて反射されて戻された戻り光のうち、入光側反射ミラー10にて再反射される光と、LED開口10Aから導光体7外へ出た後に光源側反射ミラー20にて再反射される光とがある。つまり、入光側反射ミラー10にて反射されずに導光体7から漏れ出た光を有効利用することができるため、入光側反射ミラー10だけの場合よりも照度を高めることができる。
次に、本発明の照明装置に係る変形例2について図16を用いて説明する。図16(a)は導光体の入光端面側から見た平面図、(b)は(a)のF−F断面図である。
変形例2における照明装置80は、図16(a),(b)に示すように、導光体7の外面側に各側面7b全体を覆うようにして金属薄膜などから構成される反射部材81が設けられている。反射部材81としては、アルミニウムなどの金属を蒸着する方法により形成してもよいし、あるいは導光体7とは異なる基板に金属薄膜を形成した後に、各側面7bにそれぞれ貼り合わせることで形成してもよい。なお、導光体7の出光端面7cに設けられる出光側反射ミラー11と同時に形成することも可能である。
次に、本発明の照明装置に係る変形例2について図17を用いて説明する。図17(a)は導光体の入光端面側から見た平面図、(b)は(a)のG−G断面図である。
変形例3における照明装置90は、図17(a),(b)に示すように、内部に空洞Kを有した透明支持体91からなる中空構造の導光体92を備えている。透明支持体91は、アクリルなどの透明な樹脂あるいはガラスからなり、入光端面92a側を開口端とした筒状体を呈する。導光体92の出光端面92c側に出光側反射ミラー11が設けられているのは勿論のこと、導光体92の周方向における各側面92b全体が反射部材81によって覆われた構成となっている。
なお、このように側周面全体が反射部材81によって覆われた導光体92の場合、入光端面92a側が開口端とされていることから入光側反射ミラーを形成することが困難なため、上述した光源側反射ミラー20(図7)を備えた光源8を具備するようにする。
図18は、本実施形態のプロジェクターの概略構成図である。
本実施形態のプロジェクター100は、図18に示すように、3組の照明光学系102R,102G,102Bと、各照明光学系102R,102G,102Bに対応した3組の液晶ライトバルブ103R,103G,103B(表示素子)と、クロスプリズム105と、投射光学系106と、スクリーン109と、を備えている。
各液晶ライトバルブ103R,103G,103Bは、各照明光学系102R,102G,102Bから入射された各色光を変調するものである。なお、本実施形態の液晶ライトバルブ103R,103G,103Bは、一対の基板間に液晶層が挟持された液晶表示素子の光入射側および光射出側にそれぞれ偏光板(いずれも図示せず)が配置されたものである。
クロスプリズム105は、各液晶ライトバルブ103R,103G,103Bによって変調された3つの色光を合成するものである。投射光学系106は、クロスプリズム105によって合成された光をスクリーン109上に投射するものである。
図19は、電子機器の一実施形態であるヘッドアップディスプレイ1700の概略構成図である。図20は、ヘッドアップディスプレイ1700の画像を車両運転席から見た図である。
なお、このような表示装置は、頭部に装着して眼前遠方に拡大された虚像を表示するヘッドマウントディスプレイへの適用も可能である。
Claims (15)
- 対向する入光端面と出光端面との面積が被照射体における表示領域の面積よりも相対的に大きい面積を有する導光体と、
前記導光体の前記入光端面側に配置され該入光端面の面積と略等しい発光面積を有する光源と、を備え、
前記導光体の前記出光端面には、前記被照射体の前記表示領域の面積と略等しい面積の第1の開口が形成されているとともに、前記第1の開口以外の領域に出光側反射部材が設けられ、
前記導光体の入光側には、前記光源からの光軸方向において前記出光側反射部材と対向する入光側反射部材が設けられていることを特徴とする照明装置。 - 前記光源が、前記導光体の前記入光端面に対応する領域に面状に配列された複数のLEDを有することを特徴とする請求項1記載の照明装置。
- 前記導光体の前記入光端面に、前記複数のLEDに対応する位置に複数の第2の開口を有した第1の前記入光側反射部材が設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の照明装置。
- 前記光源が、基板と該基板における前記導光体の前記入光端面と対向する表面に面状に配列された前記複数のLEDとを有してなり、
前記基板上に前記複数のLEDに対応する位置に複数の第2の開口を有した第2の前記入光側反射部材が設けられていることを特徴とする請求項2記載の照明装置。 - 前記導光体の側面が、前記光源から入射した光を全反射させる全反射面となっていることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記導光体の外側に側周面全体を覆うとともに当該側周面とは間隔をおいて光吸収部材が配置されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記導光体の入光端面に、当該導光体を支持する支持部材が設けられていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記導光体は、前記入光端面および前記出光端面の短辺方向における幅が前記被照射部材の前記表示領域の有効表示幅とほぼ等しく、かつ前記入光端面および前記出光端面の長辺方向における幅が前記表示領域の有効表示幅の整数倍の長さを有する大きさで形成されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記導光体は、前記入光端面および前記出光端面の長辺方向における幅が前記被照射部材の前記表示領域の有効表示幅とほぼ等しく、かつ前記入光端面および前記出光端面の短辺方向における幅が前記表示領域の有効表示幅の整数倍の長さを有する大きさで形成されていることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか一項に記載の照明装置。
- 第1の前記入光側反射部材および第2の前記入光側反射部材を備え、
前記第2の入光側反射部材の前記第2の開口よりも前記第1の入光側反射部材の前記第1の開口の方が大きいことを特徴とする請求項3または4記載の照明装置。 - 前記導光体の外側に側周面全体を覆う反射部材が設けられていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか一項に記載の照明装置。
- 前記導光体が前記入光端面側を開口端とした筒状体からなり、当該導光体の外側に側周面全体を覆う反射部材が設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の照明装置。
- 前記光源が、有機EL素子からなる面光源であることを特徴とする請求項1記載の照明装置。
- 請求項1ないし13のいずれかに記載の照明装置と、
前記照明装置から射出される光を変調する表示素子と、前記表示素子によって変調された光を投射する投射光源系と、を備えることを特徴とするプロジェクター。 - 請求項14に記載のプロジェクターを備えることを特徴とする電子機器。
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