JPH10319873A - 光源ユニットおよびこれを用いた表示装置、表示器、照明装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の光源手段の指向特性に起因する個体間
の表示特性のばらつきを低減し、所望の視野領域に高輝
度の映像光を供する光源ユニットを提供する。 【解決手段】 光源ユニット１は、基板手段５、この基
板手段５に配列される発光ダイオード素子２１、２２、
この発光ダイオード素子２１、２２の前方に配置される
基板材料８、この基板材料８の片面に成形されるホログ
ラフィック光学素子７、このホログラフィック光学素子
と基板材料８を支持する筺体手段６を備えており、発光
ダイオード素子２１、２２から放射された光はホログラ
フィック光学素子７に入射し、ホログラム面で偏向かつ
拡散されて所定の方向へ放射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は互いに異なる波長の
光を放射する複数種類の発光素子（例えば赤、緑、青色
の光を放射する発光素子）が基板上の所定の位置に配置
され、単位ユニットを構成するとともに、この単位ユニ
ットを規則的に配列することで発光画面を構成し、かつ
その発光を制御することによりカラー画像表示を実現す
る画像表示装置およびその応用装置、例えば固定パター
ンを表示する表示器や照明装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報機器だけでなく多くの電子機
器にとってディスプレイがキーデバイスとなっている
が、大画面のディスプレイにより一度に大勢の人々に情
報を提供する大型映像分野においてはこれまで市場を開
拓してきたＣＲＴや放電管方式に加えて発光ダイオード
素子（以後、ＬＥＤ素子とする）を用いたフルカラーＬ
ＥＤディスプレイが大きく進出しつつある。これは純緑
色ＬＥＤ素子に加えて青色ＬＥＤ素子が量産化され、色
再現範囲が大きく広がったことだけでなく、従来の競技
場や遊技場だけでなく一般の建物の壁面に常設され不特
定多数の人間に対して各種情報を提供する公共表示板と
してのニーズが増大してきたことによる。このような大
画面ディスプレイは比較的周囲光量の低い屋内等や特別
な照明下で用いられる特定の場合を除くと、一般に太陽
などの強い周囲光が存在する場所で使用される事が多
い。よって、１〜数人の観察者を想定して作られた小型
ディスプレイ装置に比べて非常に高輝度であること、外
光によるコントラスト低減を抑制する手段を備えている
こと、水平方向に関しては特に広い視野角を持つことな
どが要求される。さらに、耐候性や寿命、メンテナンス
性などについても厳しい条件が求められることになる。

【０００３】例えばＬＥＤディスプレイにおいては、パ
イロットランプ型ＬＥＤ、もしくはチップ型ＬＥＤとい
った既製のＬＥＤ素子をマトリクス状に敷き詰めて表示
画面を構成し、他の大画面ディスプレイに比べて寿命、
価格、重量などに優れたディスプレイを実現することが
できる。また１画素から数画素に相当する複数のＬＥＤ
素子をモジュール化し、この単位ユニットをマトリクス
状に配列して画面全体を構成する方法もある。このよう
に既製の発光素子を配列する方法では、ディスプレイ装
置の配光分布が単位ユニットを構成する発光素子の性能
に大きく依存するため、装置全体として所望の視野角や
明るさを得るため様々な工夫がなされる。

【０００４】例えば図２０は従来の典型的なＬＥＤディ
スプレイ装置の一部を拡大して示した断面図である。図
において、１はディスプレイ装置を構成する単位ユニッ
トである。また、２はＬＥＤ素子の配列であり、ここで
はＬＥＤ素子２５、２６、２７、２８が基板５の上に配
置されている。フルカラーの表示を行う場合は赤色、緑
色、青色（以下、それぞれＲ，Ｇ，Ｂとする）の表示色
のＬＥＤ素子が使われることになる。また、各色の強度
バランスをとるためＲ、Ｇ、Ｂそれぞれ必要数のＬＥＤ
素子が配置され単位ユニットを構成している。９０はデ
ィスプレイ装置の法線であり、各ＬＥＤ素子２５、２
６、２７、２８はこの法線９０と平行になるように配置
されている。また、６２、６３は各ユニット間にディス
プレイの水平方向に沿って配置される遮光手段であり、
太陽光などのような強い外光がディスプレイ装置の表示
面に進入するのを防ぐものである。図では実線の矢印で
外光を概念的に示す。

【０００５】図２０のような従来のＬＥＤディスプレイ
装置の視野角は、ＬＥＤ素子の先端に設けられた樹脂レ
ンズや光の拡散作用を生じる分散剤によって決められる
指向特性に大きく依存する。例えば、指向性が強く正面
輝度が高いＬＥＤ素子を用いると、ディスプレイ装置の
正面輝度を高くすることができるが、視野角は狭くな
る。一方、拡散性を強めて指向性を弱めたＬＥＤ素子を
用いると、視野角の広いディスプレイ装置を実現するこ
とができるが正面輝度は低くなる。このように、ＬＥＤ
素子には視野角と明るさのトレードオフが存在するので
ディスプレイの要求性能に応じてどちらかを犠牲にした
り、両者の妥協値を求めたりすることになる。以上のよ
うに、ＬＥＤ素子の特性を決定すればディスプレイ装置
の視野角を決めることができるが、実際には遮光手段６
２、６３等のようなＬＥＤ素子以外のディスプレイ構成
部品によってさらに視野角が制限される場合がある。

【０００６】この遮光手段６２、６３によれば、外光が
表示面へ進入することに起因する表示映像のコントラス
トの低減を抑えることができる。ディスプレイ装置を屋
外に常設する場合は、表示面に進入する外光の角度、あ
るいは強度などは大体予測できるため、所望の視野角、
明るさ、コントラスト等の表示性能が得られるように単
位ユニットが構成され、遮光手段が配置される。しかし
この遮光手段６２、６３によって上下方向の視野角は水
平方向と比べて制限されることになる。これを再度図２
０により説明する。図において、ディスプレイ装置に対
する上下方向の視野範囲の下限は、遮光手段の形状およ
び配置とＬＥＤ素子の配置との関係から図の破線のよう
に決定される。すなわち、単位ユニットの基準軸から下
方の視野角は、図中Ａの角度によって定義することがで
きる。遮光部材６２、６３を装置の法線９０方向に長く
すると遮光効果は高くなるが、角度Ａは小さくなり、上
下方向の視野範囲が狭められる。逆にディスプレイ装置
に対して下方の視野範囲を広げようとすると遮光手段は
短くなければならないが、外光によるコントラスト低減
を抑えることが難しくなる。このようなトレードオフ
は、ディスプレイ装置を構成する発光素子の種類に関係
がなく、ＬＥＤ素子以外の発光素子を用いた場合にも生
じる可能性がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】大画面ディスプレイ装
置の場合、多人数に対して映像を提供する、すなわち広
い視野範囲に映像を提供する目的のために、ディスプレ
イ装置が観察者より相対的に高い位置に設置され、観察
者は画面の下方からディスプレイを視認するという位置
関係が一般的に多くなる。例えばビルの壁面に設置され
たディスプレイ装置を路上から見上げる、といった状況
がこれに相当する。このような場合には、ディスプレイ
から上方へ向かう光が下方へ向かう光ほど重要でないと
言える。言い換えると、水平方向には広く、上下方向に
は下方を強めた配光特性を持たせることができれば、観
察者が存在する領域へ効率よく光を集めることができ、
この限定された範囲において明るいディスプレイを提供
することができる。

【０００８】このような観察者のいない領域に無駄に光
が放射されてしまう不都合を解消する工夫として、ＬＥ
Ｄ素子の樹脂レンズの断面形状を楕円にして指向特性に
異方性を持たせ、例えば上下方向よりも水平方向に広い
指向性を持たせ、観察者の存在する領域へ有効に光を放
射させることもできる。しかし、このような偏平レンズ
形状による指向性制御には角度的な限界があり、また上
下方向の指向性を制御することも困難である。さらに、
実際には適正なレンズ効果を得るために必要なＬＥＤペ
レットの位置精度とレンズ形状の加工精度が低く、素子
毎の指向特性に光学的に無視できないばらつきがあるた
め、ディスプレイ装置の表示均一性を著しく損なうとい
う不具合が生じている。例えば、全白の画像を表示して
いる場合、画面に正対した位置から観察した場合には均
一性の高い映像が観察できる場合にも、これから外れた
位置に移動して斜め方向からディスプレイを観察すると
前述の指向特性ばらつきに起因する斑模様が現れてく
る。このような画像均一性の劣化は偏平レンズのＬＥＤ
素子を用いた場合に限らず、一般的にＬＥＤ素子を用い
たディスプレイ装置全般に共通する問題である。

【０００９】また、視野角増大のために分散剤と呼ばれ
る微粒子がＬＥＤ素子の樹脂レンズ部近傍に練り込まれ
たり、分散剤を含んだ拡散板がＬＥＤ素子の前方に配置
されることもある。しかし、このような拡散手段は含有
される物理量と得られる拡散効果がほぼ比例しており、
広く拡散させようとすると分散剤の量や拡散板の厚みを
増やさなければならない。そのため光の透過率が低くな
り、結果として視野角増大のためには明るさを犠牲にし
なければならなかった。

【００１０】上記のような単位ユニット１を配列してデ
ィスプレイ装置を構成した場合、各単位ユニットを構成
する複数の発光素子の配列と遮光部材の幾何学的な関係
に起因して、ディスプレイ装置に対する見込み角によっ
て表示色が変化するという問題が生じる。図２１は従来
の典型的なＬＥＤディスプレイの構成を概略的に示す図
である。図において、記号Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ赤色、
緑色、青色の表示色を持つＬＥＤ素子である。その他の
記号および符号は図２０と同様である。破線の矩形で囲
んだ領域が単位ユニット１であり緑色が２個、赤色、青
色が各１個の合計４個のＬＥＤ素子により構成されてい
る。また、単位ユニット間には垂直方向にのみ遮光部材
６２が配置されている。この遮光部材６２は太陽などの
外光がＬＥＤ素子を照らすことを避ける目的で一般的に
ＬＥＤ素子よりもディスプレイの法線９０方向に長くな
るように形成されている。

【００１１】上述のような配置によれば、遮光手段によ
って単位ユニットを構成する発光素子のうち、下段に配
置されている素子から観察者へ向かう光の一部あるいは
全部が遮られるという「けられ」現象が生じる。これを
図２１で説明すると、破線で示される鉛直下方の視野範
囲の境界線とディスプレイ装置の法線９０がなす角度Ａ
より大きな角度でディスプレイを見上げる場合には前述
の「けられ」現象が始まる。その角度が角度Ａより大き
くなるほど単位ユニットを構成する下段の表示色、すな
わちＧとＢの光が遮られ、単位ユニットにおいてＧとＢ
の割合が減った表示色を見ることになる。言い換える
と、もし、Ｒ、Ｇ、ＢすべてのＬＥＤが発光して白い画
像を表示していても、この「けられ」によって黄色味を
帯びた画像を見ることになる。

【００１２】さらに、この「けられ」現象は、観察者が
静止している場合でも、ディスプレイ装置の上下方向で
色バランスを崩すという不都合を引き起こす。つまり、
画面の上方の単位ユニットほど光が遮られる量が大きく
なり、画面の上下で色むらを生じることになる。例えば
単位ユニットを構成する発光素子の数を増やし、１画素
に相当する表示面積を大きくして「けられ」の影響を相
対的に減らしても、これにともなって必然的に遮光手段
も大きくせざるを得なくなり、所望の効果を得ることは
困難である。結局このような現象は単位ユニットにおけ
る各色ＬＥＤの配置や数量に関係なく、遮光手段の作用
と、各色光が単位ユニットの表示面において十分に混色
されていないところに原因がある。よって、従来は太陽
などの強い外光が直接進入しない設置条件を優先し、遮
光手段を小さくしても所望のコントラストが得られるよ
うにしなければ、「けられ」の影響を抑制することは困
難であった。

【００１３】また、図２２は特開平８−２０２２９２号
公報に開示された従来のフルカラーＬＥＤディスプレイ
のＬＥＤからの放射光を模式的に示した断面図である。
図において、２Ｒは赤色ＬＥＤ、２Ｇは緑色ＬＥＤ、２
Ｂは青色ＬＥＤ、３Ｒ，３Ｇ，３ＢはＬＥＤペレット、
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂは樹脂レンズ、４０はシリンドリカル
凹レンズ、７０はレンチキュラーレンズ、ｋは光軸、Ｐ
は１画素である。次に動作について説明する。１画素を
形成する赤色、緑色、青色のＬＥＤのうち、赤色および
青色のＬＥＤペレット３Ｒ，３Ｂを樹脂レンズの光軸の
外側に設け、各色のＬＥＤから放射される主光線を集束
させる。さらに各色の主光線を屈折手段でＬＥＤのピッ
チより狭いピッチの平行光に屈折させ、拡散手段で水平
方向に拡散させるように構成される。このような構成に
よれば、１画素を形成している各色のＬＥＤから放射さ
れる主光線が短い距離で混色して見えるため、ＬＥＤの
配列構造に起因する表示品質の劣化を防ぐことができ
る。

【００１４】ところで、本従来例ではディスプレイの指
向性をシリンドリカルレンズ４０およびレンチキュラレ
ンズ７０のレンズ作用により制御する構造のため、両レ
ンズの形状による効果が期待できない方向、すなわちレ
ンズ形状が繰り返される方向と直交する方向には大きな
拡散角度を期待することができない。シリンドリカルレ
ンズ４０とレンチキュラレンズ７０による指向特性制御
の効果を十分に得るためには、各ＬＥＤ素子は強い指向
特性を持つ必要があり、両レンズの効果が期待できない
方向は各ＬＥＤ素子の指向特性を反映して視野角は小さ
くなる。従って、例えば水平方向の視野角を広げること
ができても垂直方向はこれに比べて非常に狭い視野範囲
にしか配光されないことになる。さらに各ＬＥＤ素子の
指向特性のばらつきを平均化する手段が存在しないた
め、ディスプレイを斜め方向から観察した場合に起きる
前述の斑模様の発生を避けることが困難である。

【００１５】さらに本従来例には、外光成分が表示面に
直接進入することに起因するコントラスト低減を積極的
に抑制するための構成要素が存在しない。また、図２２
によれば各色のＬＥＤから放射される主光線以外の光線
が隣接画素に対応する凹レンズ部に進入するため、この
ような光線は結果として解像度やコントラストなどの表
示性能を劣化させるという不都合を生じる。ＬＥＤチッ
プ自体はインコヒーレント光を発生させる有限の体積を
持った光源であるため、チップをモールドする樹脂のレ
ンズ作用だけではコントロールできない不要光が生じる
ことは避けられない。

【００１６】また、図２３は特開平８−２０２２９１号
公報に開示された従来のフルカラーＬＥＤディスプレイ
構成を概略的に示す図であり、右が断面図、左はディス
プレイを正面から見た図である。４ａはレンズマトリク
ス、４ｂは平凸レンズ、６ａは遮光手段、６ｂは開口
部、Ｄは狭視角レンズを備えた発光ダイオードである。
また、ＰはＬＥＤペレット、ＲはＬＥＤペレットＰをマ
ウントするリフレクタである。マトリクス状に配置され
た発光ダイオードＤのレンズ部に対応する位置に、平面
部に遮光手段が形成された平凸レンズ４ｂを凸面部が上
記レンズ部に対向するように配置し、遮光手段６ａに上
記凸面部で集光された光を透過する開口部６ｂを形成し
てＬＥＤ表示装置を構成する。

【００１７】このような構成によれば、各ＬＥＤ素子の
レンズ部から放射された光がレンズ部とこれに対向して
配置される平凸レンズ４ｂの屈折作用によって集光さ
れ、微小な開口部６ｂを効率よく透過し、かつ外光は大
面積の遮光手段６ａによって遮られるため、明るさと高
いコントラストの両立を図ることができる。しかし、こ
の従来例においても前従来例と同様に、あるＬＥＤ素子
から放射された光が、これと隣接するＬＥＤ素子に対応
した平凸レンズ４ｂへ進入することを完全には防ぐこと
ができない上に、このような無効光は対向して配列され
た平凸レンズ４ｂとＬＥＤ素子のレンズ部間で多重反射
を繰り返すことになる。こうして、微小な開口部６ｂを
通過する有効光線が少なくなり、明るさを得るためには
開口部６ｂの径を大きくしなければならず、結果として
コントラストを低減させるという不都合が生じる。ま
た、開口部６ｂを通過した光の指向性を決定するのは平
凸レンズ４ｂの屈折作用であるが、ディスプレイの視野
角を十分に広くするためにはＬＥＤ素子からの光線を屈
折させる大きなパワーを平凸レンズ４ｂに持たせる必要
がある。例えば、複雑な非球面形状を小さな平凸レンズ
に形成するといった煩雑な工程が必要とる。さらに前記
従来例と同様、各ＬＥＤ素子の指向特性ばらつきを平均
化する手段が存在しないため、斜め方向からディスプレ
イを観察した場合には、ディスプレイを構成する各ＬＥ
Ｄ素子の輝度むらに起因する斑模様が出現することを避
けることができない。

【００１８】本発明は、以上のようなＬＥＤディスプレ
イ装置に限らず、互いに異なる波長の光を放射する発光
素子をマトリクス状に配列してなる大画面表示装置、特
に同時に多人数に大画面映像を提供する屋内、屋外型の
表示装置の光源ユニット、およびこれを用いた表示装
置、あるいは照明装置などの応用装置に関するものであ
り、第１の目的は複数の発光素子が持つ指向特性のばら
つきを平均化し、個体間の特性ばらつきが少ない光源ユ
ニットを提供することである。また、所望の視野領域に
効率よく光を導き、視野領域内で十分な輝度の発光を実
現することを目的とする。

【００１９】また、第２の目的は、この光源ユニットに
よって発光素子が持つ指向特性のばらつきを平均化し、
観察領域内において表示均一性の高いディスプレイを提
供することである。さらにこの光源ユニットの発光面、
あるいは光源ユニットにより構成されるディスプレイの
表示面に、太陽光や室内照明光などの外光が入射するこ
とで生じるコントラスト低減を抑制することを目的とす
る。さらにまた、遮光部材などの構造、あるいは光源ユ
ニットの配置によって生じる、視野角度に依存する明る
さや色のむら等の不都合を軽減することを目的とする。

【００２０】さらに、第３の目的は、この光源ユニット
によって所定の方向へ光を偏向し、所望の視野範囲に良
好な固定パターンを表示する表示器や、所望の領域を効
率よく照明する照明装置などの応用装置を提供すること
である。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る光源ユニッ
トにおいては、基板手段と、この基板手段の所定の位置
に配置される発光ダイオード素子と、この発光ダイオー
ド素子の前方に配置されるホログラフィック光学素子か
らなるものである。

【００２２】また、光源ユニットにおいては、基板手段
と、この基板手段の所定の位置に配置される発光ダイオ
ード素子と、発光ダイオード素子の前方に配置されるホ
ログラフィック光学素子と、発光ダイオード素子の近傍
に配置され、ホログラフィック光学素子を支持する遮光
手段からなるものである。

【００２３】また、光源ユニットにおいては、ホログラ
フィック光学素子は、光の入射面にプリズム手段が形成
され、もう一方の面にホログラム面が配置された透明基
板材料からなる。

【００２４】また、光源ユニットにおいては、透明基板
材料は特定の範囲の波長成分を選択的に透過する光学フ
ィルターからなるものである。

【００２５】また、光源ユニットにおいては、基板手段
と、基板手段の所定の位置に配置された複数の発光ダイ
オード素子と、この発光ダイオード素子の複数の発光主
波長に対応した異なるプリズム形状を有する単位構造が
配列されてなるプリズム手段と、このプリズム手段を光
の入射面に有し、もう一方の面にホログラム面を有する
透明基板材料からなるホログラフィック光学素子からな
るものである。

【００２６】また、光源ユニットにおいては、基板手段
と、この基板手段の所定の位置に配置される発光ダイオ
ード素子と、発光ダイオード素子の前方に配置されるレ
ンズ手段と、このレンズ手段の光出射面にホログラム面
を形成するホログラフィック光学素子からなるものであ
る。

【００２７】また、光源ユニットにおいては、基板手段
と、基板手段の所定の位置に配置される複数の発光ダイ
オード素子と、第１の所定面に配置されるアレイ状レン
ズ板と、第２の所定面に配置されるホログラフィック光
学素子からなるものである。

【００２８】また、光源ユニットにおいては、複数の発
光ダイオード素子が、各発光ダイオード素子からの出射
光束がアレイ状レンズ板の各レンズ素子上に集光される
ように配置されるものである。

【００２９】また、光源ユニットにおいては、基板手段
と、基板手段の所定の位置に配置される発光ダイオード
素子と、発光ダイオード素子からの光を所定の面に導く
ライトパイプと、この所定面に入射面が配置されるホロ
グラフィック光学素子からなるものである。

【００３０】また、光源ユニットにおいては、基板手段
と、基板手段の所定の位置に配置される発光ダイオード
素子と、発光ダイオード素子からの光を所定の面に導く
オプティカルインテグレータと、この所定面に入射面が
配置されるホログラフィック光学素子からなるものであ
る。

【００３１】また、光源ユニットにおいては、発光ダイ
オード素子のペレットが発光ダイオード素子の樹脂レン
ズの光軸から外れた位置に配置されるものである。

【００３２】また、光源ユニットにおいては、互いに異
なる波長の光を放射する複数の発光ダイオード素子から
なるものである。

【００３３】また、光源ユニットにおいては、ライトパ
イプの出射開口端近傍の内面に拡散手段が配置されるも
のである。

【００３４】また、光源ユニットにおいては、オプティ
カルインテグレータの出射開口端面が光源ユニットの法
線に垂直な面から傾斜しているものである。

【００３５】また、光源ユニットにおいては、オプティ
カルインテグレータの入射面と出射面の少なくともいず
れか一方が非球面レンズである。

【００３６】また、光源ユニットにおいては、ホログラ
フィック光学素子がオプティカルインテグレータの出射
面に密着して配置されるものである。

【００３７】また、光源ユニットにおいては、ホログラ
フィック光学素子が入射光を所定の１方向に偏向させる
屈折作用と所定の範囲に拡散させる拡散作用の両方を備
えているものである。

【００３８】また、光源ユニットにおいては、ホログラ
フィック光学素子の拡散作用によって拡散される光の分
布が、水平方向に広く上下方向に狭い特性を有するもの
である。

【００３９】また、表示装置においては、光源ユニット
をＸＹマトリクス状に配列し、各光源ユニットの発光を
制御するものである。

【００４０】また、表示器においては、光源ユニットが
配列されその発光が制御される。

【００４１】また、照明装置においては、光源ユニット
あるいは光源ユニットの集合体によって構成されその発
光が制御される。

【００４２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態である光源ユ
ニットにおいては、基板手段の所定の位置に配置される
発光ダイオード素子から放射された光が、発光ダイオー
ド素子の前方に配置されたホログラフィック光学素子に
入射し、この光を所定の方向に拡散させるように働く。

【００４３】また、ホログラフィック光学素子が遮光手
段の一部に支持され、発光ダイオード素子の前方に配置
されるように働く。

【００４４】また、ホログラフィック光学素子に入射し
た光が、プリズム手段により屈折され、さらにホログラ
ム面で偏向および拡散されるように働く。

【００４５】また、透明基板材料に入射した光のうち、
特定の範囲の波長成分を選択的に透過するように働く。

【００４６】また、複数の発光ダイオード素子から放射
された異なる波長の光が、各々の発光主波長に対応した
異なるプリズム形状の単位構造が配列されてなるプリズ
ム手段に入射し屈折され、さらにホログラム面で偏向お
よび拡散されるように働く。

【００４７】また、発光ダイオード素子から放射された
光が、発光ダイオード素子の樹脂レンズと合成レンズ系
を構成するレンズ手段によって屈折され、レンズ手段の
光出射面に形成されたホログラム面において偏向および
拡散されるように働く。

【００４８】また、複数の発光ダイオード素子から放射
された光はアレイ状レンズ板に入射し、アレイ状レンズ
板は発光ダイオードの光出射面である第１の所定面の形
状を、第２の所定面上に結像伝達し、さらにアレイ状レ
ンズ板を出射した光は、第２の所定面に配置されたホロ
グラフィック光学素子により偏向および拡散されるよう
に働く。

【００４９】また、複数の発光ダイオード素子から放射
された光が、アレイ状レンズ板の各レンズ素子上に集光
するように働く。

【００５０】また、発光ダイオード素子から放射された
光が鏡面反射を繰り返して所定の面に導かれ、さらに所
定の方向へ拡散させるように働く。

【００５１】また、発光ダイオード素子から放射された
光が全反射を繰り返して所定の面に導かれ、さらに所定
の方向へ拡散させるように働く。

【００５２】また、発光ダイオード素子のペレットから
放射された光が、樹脂レンズの表面で屈折され、所定の
方向に光が指向するように働く。

【００５３】また、光源ユニットから異なる複数の波長
の光が放射されるように働く。

【００５４】また、ライトパイプ内を鏡面反射を繰り返
しながら進行した光を、ライトパイプの出射開口端近傍
の内面において拡散させるように働く。

【００５５】また、オプティカルインテグレータ内を全
反射を繰り返しながら進行した光を、オプティカルイン
テグレータの出射開口端面において屈折させ、所定の方
向へ指向するように働く。

【００５６】また、オプティカルインテグレータ内を進
行したのち、ホログラフィック光学素子に入射する光の
指向性を最適化するように働く。

【００５７】また、オプティカルインテグレータ内を進
行した光が、効率よくホログラフィック光学素子に入射
するように働く。

【００５８】また、ホログラフィック光学素子に入射し
た光が屈折および拡散され、所定の指向性を有するよう
に働く。

【００５９】また、ホログラフィック光学素子を出射し
た光が、水平方向に広く上下方向に狭い指向性を有する
ように働く。

【００６０】また、光源ユニットがＸＹマトリクス状に
配列され、各光源ユニットの発光を制御して映像を表示
するように働く。

【００６１】また、光源ユニットが配列され、所定の固
定パターンを表示するように働く。

【００６２】また、光源ユニットあるいは光源ユニット
の集合体から放射された光が、所定の領域に集光される
ように働く。

【００６３】実施の形態１．図１は本発明の実施の形態
１である光源ユニットの構成を概略的に示す断面図であ
る。図１において、１は光源ユニット、２１および２２
は発光ダイオード素子（以下、ＬＥＤ素子とする）であ
り、３１、３２はペレット、４１、４２は樹脂レンズで
ある。５は基板であり、ＬＥＤ素子２１、２２がマウン
トされている。６は筐体手段、７はホログラフィック光
学素子（以下ＨＯＥ（ Holographic Optical Element）
とする）、８は基板材料でありＨＯＥ７がその片面に形
成されている。９１、９２はそれぞれＬＥＤ素子２１、
２２の光軸である。また、この基板材料８は筐体手段６
の開口部付近で支持されている。また基板５が筐体手段
６を支持することにより、複数のＬＥＤ素子を内包した
光源ユニット１を形成している。

【００６４】次に動作について説明する。図１のＬＥＤ
素子２１、２２はその形状から一般的に砲弾型、用途か
らパイロットランプ型と呼ばれているＬＥＤ素子であ
り、リフレクタ３０１、３０２の上に配置されたＬＥＤ
ペレット３１、３２が樹脂によって円筒状にモールドさ
れ、先端には樹脂レンズ４１、４２がそれぞれ形成され
ている。各ＬＥＤペレットから放射された光はリフレク
タ３０１、３０２によって効率よく前方へ導かれ、樹脂
内部を伝播し、先端に形成された樹脂レンズ４１、４２
のレンズ作用により所定の指向性をもって外部へ放射さ
れる。ＬＥＤ素子２１、２２から放射された光は基板材
料８の片面に形成されたＨＯＥ７に入射する。ＨＯＥ７
には光の偏向作用、ならびに拡散作用が与えられてお
り、入射した光は下方へ拡散される。このようにＨＯＥ
７に与えられた作用により、所望の方向へ光線が指向す
るように拡散させることが可能となる。

【００６５】樹脂レンズ４１、４２の形状は半球状や回
転楕円体などが公知であるが、この形状はＬＥＤ素子の
指向性を決めるためだけでなく、樹脂と空気の界面での
反射によるロスを最小するような形状が選択されること
が多い。指向性については樹脂レンズ４１，４２だけで
なく、リフレクタ３０１，３０２の形状も設計パラメー
タとなる。また、樹脂レンズの光軸に垂直な断面を円形
でなく長円形とし、かつ長手方向に沿ったレンズ部の曲
率半径を大きくして所定の方向への指向性を強めた「猫
目」形状も公知である。一方、光の拡散範囲を広げるた
め、樹脂レンズ部分や樹脂全体に分散材を混入させたも
のや、発光波長を変化させたり、色純度を上げる目的で
色素を混入させたものもある。このようにＬＥＤ素子の
特性は用途に応じて様々なものが公知であるが、本発明
においてこのようなＬＥＤ素子を適用することは勿論可
能である。

【００６６】ところで、ＨＯＥ７はホログラムの基本機
能を利用した光学素子であり、例えば光を収束する働き
を含めた波面変換機能や、回折格子としての分散および
偏向機能、ホログラム内部での多重干渉を利用した角度
および波長に対するフィルタ機能などを持たせることが
できる。本発明においては、拡散板のような光拡散機
能、光を任意の方向に指向させる偏向機能、光束の断面
形状を変化させる波面変換機能などを持たせることが有
効である。

【００６７】図２は本発明の実施の形態１である光源ユ
ニットの出射光束の変化を概念的に示す図であり、図に
おいて、２１、２２、２３、２４はＬＥＤ素子、５は基
板、７はＨＯＥ、８０は観測面である。９１は２×２に
配列されたＬＥＤ光源ユニットの左上のＬＥＤ素子２１
の光軸、９３はＨＯＥ７により下方に偏向された光束の
光軸である。光束の偏向、断面形状変化が分かり易いよ
うに、ＬＥＤ素子２１の樹脂レンズ付近、ＨＯＥ７、観
測面８０における光束断面を斜線部で示している。つま
り、ＬＥＤ素子２１から放射された円形光束がＨＯＥ７
の作用により偏向され、水平方向に偏平な楕円光束とし
て観測面に到達する様子を表している。またＨＯＥ７を
光軸９１に関して回転させると、観測面８０上で簡単に
楕円光束を回転させることもできる。

【００６８】また、図３はＨＯＥ７の偏向作用を概念的
に示す図である。実線はＨＯＥ７を透過した光の角度分
布、破線はＨＯＥ７に入射する前の光の角度分布を示し
ており、破線のピーク値を観察角度の基準としている。
破線で示された元のＬＥＤ素子の指向性がＨＯＥの作用
によって変化しており、最も強度の大きい光軸方向の光
が鉛直下方に指向するよう偏向作用を受けたことを表し
ている。

【００６９】このようなＨＯＥとしては、例えばPhysic
al Optics Corporation 社（CA、USA）のＬＳＤ（Light
Shaping Diffusers）を用いることができる。ＬＳＤの
特性についてはPOC社資料の「HOLOGRAPHIC LIGHT SHAPI
NG DIFFUSERS」（Jeremy M.Lerner, Rick Shie, Joel
Petersen, presented at the Aerospace LightingInsti
tute, Advanced Seminar, February 1994)もしくは「R.
L. Shie, C. W.Chau, J. M. Lerner； Surface relief
holography for use in display screens 」に詳しく
述べられているので、ここでは省略する。

【００７０】このＬＳＤはサーフェスレリーフ技術と同
種のホログラフィ技術を応用して、基板材料表面に微小
な凹凸形状を設けることにより作成することができ、微
小な無数のマイクロレンズが平面にランダム配置されて
いるのと同様の効果を発揮する。このレンズ作用による
出射光の指向性制御の他に、ホログラムの作用により平
行光の入射に対して所定の位置において円形、楕円形、
矩形形状等、任意の光束断面形状を得ることもできる。
このようなＨＯＥ７をＬＥＤ素子の前方に配置すること
により所定の方向へ放射光を強く指向させることができ
る。

【００７１】ＬＳＤのようなＨＯＥ７はＰＭＭＡやＰＣ
などの樹脂材料にエンボス加工などによってホログラム
パターンを転写することで容易に形成することができ
る。例えばシート状の基板材料に形成されたＨＯＥ７を
湾曲させて用いたり、曲面を持った基板材料に直接形成
されたＨＯＥ７を用いることによって指向性制御の範囲
をさらに広げることも可能である。また、このような転
写技術を応用するとＬＥＤ素子の樹脂レンズ部４１、４
２の表面に直接ＨＯＥ７を形成することも可能である。

【００７２】また、前述のＬＳＤの透過率は９０％以上
と非常に高く、すりガラスや拡散剤を内含した拡散板の
ような一般的な拡散素子を光路上に配置する場合と比べ
て、ＨＯＥ７によれば総合的に高い光利用効率で指向性
制御を行うことができる。一般的な拡散素子では総合的
な透過率と拡散効果の間にトレードオフが生じるが、Ｈ
ＯＥ７では高い透過率と、所定の拡散効果の両方を得る
ことが可能である。また、ＬＥＤ素子は樹脂レンズによ
り指向性を制御できるので、ＨＯＥ７の設計入射条件
（例えば略平行入射）に合わせた入射光とすることで、
十分な光束変形ならびに指向性制御の効果を得ることが
できる。また、透過率が高く、吸収が少ないことからＨ
ＯＥ７は耐熱性が高く、これを形成する基板材料に耐熱
性の高い材料を選定すれば光源を十分近づけて配置する
ことが可能であり、省スペース化を図ることもできる。

【００７３】さらに ＬＳＤには拡散作用による光束整
形効果がある。図４は本発明の実施の形態１におけるホ
ログラフィック光学素子の拡散作用を概念的に示す図で
あり、角度に関する強度ばらつきの大きい光束に対して
ＬＳＤを用いた場合に、強度分布が微小角度範囲で平均
化され、全体として滑らかな強度分布を得られる効果を
概念的に示したものである。図において、破線は角度に
関する強度ばらつきの大きい光束の強度分布であり、実
線はＬＳＤを光束中に配置し強度分布を整形した後の状
態を示している。このような光束整形効果によれば、各
ＬＥＤ素子が持つ角度に関する強度分布の不均一性を低
減させることが可能である。

【００７４】さて、以上に説明した光源ユニットによれ
ば、光源ユニットを構成する複数のＬＥＤ素子から放射
される光束の変形と偏向を効率よく行うことができ、ま
た角度に関する指向特性のばらつきを平均化させること
ができるが、光源ユニットを構成するＬＥＤ素子が一つ
であっても同様の効果を得ることができるのは言うまで
もない。十分な光束の変形と偏向効果を得るためには、
ＨＯＥの特性を含めた総合的な光源ユニットの最適設計
がされるべきであり、ＬＥＤ素子の樹脂レンズやリフレ
クタの形状と関連付けてＨＯＥの光学特性設計が行われ
ることが好ましい。また、光源はＬＥＤ素子に限る必要
はなく、もちろん他の発光デバイスを光源とすることが
できる。さらに、各光源ユニットの光出力あるいは各光
源ユニットを構成するＬＥＤ素子の発光を制御すること
によって映像を表示するディスプレイを構成することが
できるが、この場合ＬＥＤ素子間に存在する発光角度特
性のばらつきが平均化され、前述のディスプレイ面内の
斑模様の発生を抑制することができる。また、複雑な発
光制御を行わず、ある固定パターンを表示するように複
数の光源ユニットを配列した表示器を構成することも可
能である。さらにまた、光源ユニットあるいはその集合
体を照明装置として用いれば、限定された所望の領域を
照明する、いわゆるスポット照明を効率よく行うことが
できる。

【００７５】一方、光源ユニットを構成する複数のＬＥ
Ｄ素子が互いに異なる表示色を持ち、これらの混色効果
を必要とする場合、例えばフルカラーやマルチカラーの
表示装置を構成する目的の場合は、ＨＯＥ７そのものを
２次光源面とみなし、ＨＯＥ７とＬＥＤ素子の間隔を所
定の長さに設定することで遮光手段による光のけられを
低減させることができる。このような光源ユニットの応
用例として、複数の光源ユニットをマトリクス状に配置
し表示装置を構成した場合の、光源ユニット部分を拡大
した断面図を図５に示す。図において６１、６２は遮光
手段であり、その他の符号は図１と同様である。なお、
ＨＯＥ７は図１では別に描いている基板材料８に形成さ
れており、これらは一体であるとして図５では両者から
なる部材をあらためてＨＯＥ７とする。遮光手段６１、
６２は太陽光のような外光がＨＯＥ７に直接入射するこ
とを防ぐ遮光機能と、基板手段５を保持する筐体機能の
両方を有している。

【００７６】以上のような構成によれば、ＨＯＥ７の拡
散作用により各ＬＥＤ素子の２次的な発光面がＨＯＥ７
上に形成されるため、光源ユニットの下段に配置されて
いるＬＥＤ素子からの放射光が遮光手段によって遮られ
る割合が減少する。また、上段の遮光手段で遮られずＨ
ＯＥ７に入射した外光は、ＨＯＥ７の透過率が高いため
に大部分が下段の遮光手段に到達し吸収されることにな
る。すなわち、ＨＯＥ７の表面で反射され観察領域に向
かう外光成分を低減させることができるため、光源ユニ
ットの表示性能を大きく損ねることがない。このように
前述の混色効果だけでなく、外光による表示映像のコン
トラスト低減を緩和し、かつ構成の簡単な光源ユニット
を得ることができる。なお、遮光手段６１、６２の形状
やＨＯＥ７の配置は図４に示す応用例に限らず、例えば
遮光手段６１、６２はそれぞれ複数の部材から構成され
ていてもよく、またＨＯＥ７も遮光手段６１、６２に保
持されずに図示しない筐体手段によって配置される構造
とすることは勿論可能である。さらに、前述の通りＨＯ
Ｅ７を湾曲させて配置することも可能である。

【００７７】なお、光の偏向作用をＨＯＥ７と異なる部
材に持たせる場合、ＨＯＥ７を形成する基板材料にプリ
ズム作用を持たせればよい。図６は基板材料として垂直
方向に同一形状を有する微小プリズムを多数配置したプ
リズム板８１を用いた変形例を示す断面図である。他の
符号は図１と同様であるので説明を省略する。図６下の
円内にはプリズム板８１とＨＯＥ７の接合部分を拡大し
た図を示す。このように微小プリズムが形成された面と
反対の面にＨＯＥ７を形成し、光の入射側にプリズム板
８１を配置すれば、プリズムの屈折作用を効果的に利用
することができ、下方に偏向された光をＨＯＥ７によっ
て効率よく拡散することができる。また、互いに異なる
複数の波長の光を放射するＬＥＤ素子が配列されている
場合は、各々の波長に応じて最適設計された異なる形状
の微小プリズムを各ＬＥＤ素子に対応した位置に配置さ
せることで各色毎に偏向角度の制御を行うことができ
る。ところで、このプリズム形状は図６のように必ずし
もＬＥＤ素子の大きさに対して十分小さくする必要はな
く、基本単位となる形状はＬＥＤ素子に１対１に対応し
ていてもよいし、さらに複数のＬＥＤ素子に対応するこ
とも可能である。また、プリズム板８１ではなく、偏向
作用だけを有したＨＯＥ７を代わりに配置することも勿
論可能である。この場合も偏向作用を持ったＨＯＥを入
射側に配置し、次段のＨＯＥに拡散作用を持たせること
で効率よく表示光の偏向ならびに拡散を行うことができ
る。

【００７８】一方、ＨＯＥ７を形成する基板材料として
所望の波長成分だけを選択的に透過させるフィルター手
段を用いることもできる。この色フィルターによって各
色の色純度が高められるが、同時に外光に対してもＨＯ
Ｅ７を透過する光成分を選択的に除去することができる
ので、結果としてコントラストも向上させることができ
る。また、このような方法によれば発光素子が単色光を
放射する場合だけでなく、白色光を放射するような場合
にでもカラー表示させることができるが、勿論このよう
な応用も可能である。なお、色フィルターとして種類を
限定することはなく、所望の効果が得られる範囲内にお
いて様々なフィルター手段を配置できることは言うまで
もない。また、必ずしもＨＯＥ７を形成する基板材料と
して色フィルターを用いる必要はなく、勿論、別の部材
としてＬＥＤ素子の前方に配置することが可能である。

【００７９】ＬＥＤディスプレイなどのように発光素子
を直接見るような種類のディスプレイでは、その素子形
状に起因する映像の滑らかさの低減、言い換えれば解像
度の劣化に直接影響を与える表示品質の低減原因が潜在
的に存在する。隣り合う画素の発光領域の間隔が小さい
ほど見かけ上の解像度は向上すると言えるが、砲弾型の
素子を配列したＬＥＤディスプレイの場合は一般的に画
素形状はほぼ円形であり、矩形画素の場合に比べて画素
間隔が大きく感じられることになる。また、混色効果を
得るためには人間の目の積分作用が有効に働く十分な距
離をおいて観察することが必要になってくる。そこで、
短い視距離で効果的な混色作用を得るために、分散剤な
どを内含して光拡散作用を有したスクリーン手段をＨＯ
Ｅ７以後に配置した変形例について図７により説明す
る。図において、８２は分散剤（図中の黒点）を内含し
たスクリーン手段であり、その他の符号は図１と同様で
ある。また、前述の通り、ＨＯＥ７をスクリーン手段８
２のＬＥＤ素子側表面に成形して単一の部材としてＬＥ
Ｄ素子の前方に配置することも勿論可能である。

【００８０】本変形例のようにスクリーン手段８２を配
置すると、一般的に全体としての透過光量は低下する
が、２次光源面としてのスクリーン手段８２を用いるの
で、より大きな混色効果を得ることができる。また、ス
クリーン手段８２としては分散剤が内含されているもの
が好適であるが、表面を粗面にして拡散効果を得るよう
にしたマットスクリーンを用いてもよい。なお、スクリ
ーン表面での反射を低減させ、全体としての透過光量を
向上させるためにスクリーン手段８２の入射面や出射面
に無反射コート等のコーティングを施してもよい。

【００８１】一方、ＬＥＤ素子の樹脂レンズ４１、４２
の作用だけでは十分な狭指向性の光が得られない場合に
は、光束平行化のためのレンズ系をＬＥＤ素子とＨＯＥ
７の間に付加的に配置することも勿論可能である。この
場合には前述の通り、曲面形成が可能なＨＯＥ７を、付
加的に配置したレンズ系の最終面に形成することもでき
る。図８にレンズ系として１枚の単位レンズを付加した
光源ユニットの変形例を示す。図において、４０１、４
０２は付加的に配置した単位レンズ、７１、７２は単位
レンズ４０１、４０２の出射面に成形されたＨＯＥであ
る。その他の符号は図１と同様である。単位レンズ４０
１、４０２はそれぞれ、ＬＥＤ素子の樹脂レンズ４１、
４２に対応して配置されているが、樹脂レンズとの合成
作用として所望のレンズ作用が得られれば良く、単位レ
ンズ４０１、４０２はそれぞれ複数枚になっても構わな
い。また単位レンズ４０１、４０２としてフレネルレン
ズ等の平板レンズを用いることも可能である。

【００８２】以上の実施例およびその変形例には、ＬＥ
Ｄ素子の配列が２×２の正方配列の場合を示したが、Ｈ
ＯＥの作用はＬＥＤ素子の配列には依存せず、多角形や
放射状、多環状、ランダム配置等、様々なＬＥＤ素子配
置に対して同様の拡散、偏向作用ならびに混色効果を得
ることができる。また、上述のＨＯＥの光束変形作用に
ついても、円形から楕円形への変換作用だけでなく、円
形から円形、もしくは円形から長方形への変換作用を有
するＨＯＥを用いることもできる。また入射光束と出射
光束は1対1に対応している必要はなく、ＬＥＤ素子から
到達した光束が複数の光束に分岐され、複数の所定の方
向へ強く指向されるような機能をＨＯＥに持たせること
も可能である。

【００８３】このような光束分岐タイプの変形例とし
て、多環状にＬＥＤ素子を配列した光源ユニットからの
放射光をＨＯＥにより２分岐する様子を図９に概念的に
示す。図において２は光源ユニットのＬＥＤ素子集合
部、５は基板、７はＨＯＥであり、その他の符号は図２
と同様である。またＨＯＥ７、観測面９における光束断
面を斜線部で示している。ＬＥＤ素子集合部２から放射
された円形光束がＨＯＥ７の作用により分岐されて観測
面に到達する様子を概念的に表している。勿論、図７の
ような鉛直方向の分岐作用は、ＨＯＥ７を光軸に関して
回転させることで水平方向への分岐作用に簡単に変換で
きることは前述の通りである。

【００８４】また、図１０はＨＯＥ７の光分岐作用を概
念的に示す図である。実線はＨＯＥ７を透過した光の角
度分布、破線はＨＯＥ７に入射する前の光の角度分布を
示しており、破線のピーク値を観察角度の基準としてい
る。破線で示された元のＬＥＤ素子の指向性がＨＯＥの
作用によって分岐され、強度の大きい２つの偏向角度が
現れたことを示している。なお、本変形例では各ＬＥＤ
素子が同一平面上で環状配列を成しているが、例えばユ
ニット中央部が***しているような立体的な素子配置に
することも勿論可能である。

【００８５】以上、実施の形態１について、透過型のＨ
ＯＥを用いた場合について述べた。しかし反射型ＨＯＥ
を用いることも勿論可能であり、透過型と同様、所望の
拡散効果、光束変形効果、指向性制御効果を得ることが
できる。また、本実施例では公知のパイロットランプ型
のＬＥＤ素子を用いた場合について説明したが、光源ユ
ニットの指向性制御作用を効果的に増大させるために、
ＬＥＤ素子を所望の形態に変更することもできる。図１
１は本発明の実施の形態１の変形例であり、光源ユニッ
トを構成するＬＥＤ素子を示す断面図である。また、図
１２はこれを正面から見た図である。図１１において、
符号はすべて図１と同様であり、図１２にはＬＥＤ素子
２３、２４とそれぞれのＬＥＤペレット３３、３４が付
加されている。各々の図中の矢印は、ＬＥＤ素子から放
射された光の指向性を概念的に示したものである。

【００８６】本変形例では２×２のＬＥＤ素子が正方配
列されており、各ＬＥＤ素子のペレット３１、３２はＬ
ＥＤの樹脂レンズ光軸から上方へ外れた位置に配置され
ている。図１２では水平方向に左右対称となるようペレ
ットが樹脂レンズ光軸に対して偏心して配置されている
様子を示している。このような配置によれば、それぞれ
のＬＥＤ素子からの放射光分布は光軸に対して非同心円
の分布となり、光源ユニット全体の放射光は下方に、か
つ左右に広い指向性を持たせることが可能となる。勿
論、各ペレットの配置はこれに限らず、例えばこのよう
な偏心ペレットを有するＬＥＤ素子を用い、光源ユニッ
トの中央へ各ペレットが集約されるように配置すれば、
光源ユニット全体の放射光の指向性を同心円状に広くす
ることも可能である。これとは反対に、光源ユニットを
構成する複数のＬＥＤ素子からの放射光を、例えばＨＯ
Ｅ７面上で合成したい場合は、各偏心ペレットを周囲へ
分散するような配置として、放射光を中央に集めること
もできる。さらにこのような場合には樹脂レンズの光軸
がＨＯＥ７面上で交差するように各ＬＥＤ素子を傾斜さ
せて基板に配置すればさらに効果的である。

【００８７】なお、ＬＥＤ素子の変形例として、公知の
チップ型ＬＥＤ素子を用いることも勿論可能である。図
１３は本発明の実施の形態１である光源ユニットの変形
例の構成を概略的に示す図であり、一般的なチップ型Ｌ
ＥＤ素子とＨＯＥを組み合わせた光源を概念的に示して
いる。図において、３は発光ダイオードチップ、５０は
樹脂もしくはセラミック製の筐体、６０は透明モールド
樹脂、７はＨＯＥであり、矢印により光線の指向性を概
念的に示している。透明モールド樹脂６０はＬＥＤ素子
表面で若干盛り上がっており、発光ダイオードチップ３
から放射された光が所定の指向性を持って拡散されるよ
うにレンズ作用を有する。一般的にチップ型ＬＥＤ素子
の透明モールド樹脂６０は砲弾型とは異なり、広い指向
性を与えるような形状となっていることが多いが、ＨＯ
Ｅ７の効果を効率よく得るためには、狭い指向性を与え
るような小さな曲率半径を有するように成形されている
方が好ましい。また図１３の構成によらず、前述の通り
モールド樹脂表面に直接ＨＯＥ７を湾曲させて成形する
ことも可能である。以上のような構成によれば、前述の
通りＬＥＤ素子の角度に関する強度分布のばらつきを低
減させ、かつ所望の指向性を持たせることが可能とな
る。さらに、砲弾型のＬＥＤ素子の例と同様、複数のＬ
ＥＤに対して共通のＬＯＥ７を用いる構成として光源ユ
ニットを構成し、複数の光源ユニットをマトリクス状に
配置して表示装置を構成することも勿論可能である。ま
た、光源ユニットあるいはその集合体を照明装置として
用いることもできる。こうして得られた表示装置および
照明装置にも前述の砲弾型ＬＥＤ素子の例と同様の効果
が得られることは言うまでもない。

【００８８】実施の形態２．図１４は本発明の実施の形
態２である光源ユニットの構成を概略的に示す図であ
る。本実施の形態の特徴は、前述の実施の形態１の場合
とは異なり、ＬＥＤ素子とＨＯＥとの間に偏心レンズ系
を配置していることにある。図において、１は光源ユニ
ット、２はＬＥＤ素子集合部で複数のＬＥＤ素子２１，
２２，２３，２４が集合配置されている。４００は各Ｌ
ＥＤ素子の光軸と垂直な平面内に複数の単位レンズを配
列して成るレンズ板であり、４０１，４０２，４０３，
４０４は単位レンズである。また、５は基板であり複数
のＬＥＤ素子がマウントされている。６は光源ユニット
を形成する筐体部材、７はＨＯＥである。筐体部材６は
レンズ板４００およびＨＯＥ７を保持している。９は光
源ユニット１の光軸である。

【００８９】次に、図１４における動作について説明す
る。ＬＥＤ素子２１、２２、２３、２４からは、先端に
形成された樹脂レンズの作用により所定の指向性を持っ
た光が前方へ放射される。また、樹脂レンズは収束性の
光線を前方へ放射させるようなレンズ作用を有してい
る。次に各ＬＥＤ素子からの放射光はそれぞれ光学的に
対応して配置されたレンズ板４００の単位レンズ４０
１、４０２、４０３、４０４に入射する。また、単位レ
ンズは対応するＬＥＤ素子の光軸に対して偏心してお
り、このため各入射光は所定の方向へ偏向されＨＯＥ７
へ到達する。図中の実線はＬＥＤペレットから放射され
たＨＯＥ７に入射する境界光線を表しており、ＨＯＥ７
以後の矢印はＨＯＥ７へ入射した光線が所定の偏向、拡
散作用を受けた後、観察領域に向けて放射される様子を
概念的に表している。

【００９０】次に、図１５は光源ユニット１の出射光束
の変化を概念的に示す図である。図の符号は図１４と同
様であるので説明は省略する。図に示されるようにレン
ズ板４００の単位レンズは複数のＬＥＤ素子に光学的に
対応して配置される。例えば、左上のＬＥＤ素子から放
射された光線は、光学的に対応する左上の単位レンズに
入射しＨＯＥ７へ到達する。このような構成によれば、
各ＬＥＤ素子の樹脂レンズ近傍の像（斜線部）は拡大さ
れながら伝播し、それぞれ重畳されてＨＯＥ７上で再び
像（斜線部）を形成する。

【００９１】また、図１６は本発明の実施の形態２であ
る光源ユニットの構成を概略的に示す図であり、ＬＥＤ
素子の樹脂レンズ近傍に形成される像２０１，２０２と
単位レンズ４０１，４０２ならびにＨＯＥ７上に重畳さ
れる照明領域７１の光学的な対応関係を示している。Ｌ
１はＬＥＤ素子の樹脂レンズ近傍に形成される像から単
位レンズまでの距離、Ｌ２は単位レンズからＨＯＥ７ま
での距離である。その他の符号は図１４と同様である。
単位レンズ４０１、４０２は、像２０１、２０２をＨＯ
Ｅ７へ伝達するように、ＬＥＤ集合部２とＨＯＥ７の間
に配置されている。このような対応関係の場合、単位レ
ンズ４０１、４０２の位置は像２０１、２０２の大きさ
と、ＨＯＥ７上に形成される照明領域の大きさの比によ
って決定することができる。また、Ｌ１：Ｌ２＝像の大
きさ：照明領域の大きさ、という関係が成立するので、
像２０１、２０２の大きさとＨＯＥ７の照明領域の大き
さが決まれば、各単位レンズの位置と焦点距離を決定す
ることができる。

【００９２】一方、ＬＥＤ素子の先端部に形成される樹
脂レンズは、ＬＥＤ素子内部のペレットから放射された
光を、対応する単位レンズの中央に収束させるようにそ
の焦点距離が決められている。また、単位レンズの寸法
が、樹脂レンズの作用によって単位レンズの中央に結像
されるペレットの像の大きさと比べて大きければ、樹脂
レンズからの光は全て単位レンズを通過して損失なくＨ
ＯＥ７へ到達することになる。さらに、ＬＥＤ素子およ
び単位レンズは光源ユニットの光軸から外れた位置に配
置されている。このような場合、単位レンズはその曲率
中心がレンズ中心から外れる偏心レンズでなければなら
ない。

【００９３】また、像２０１、２０２の大きさとＨＯＥ
７の照明領域の大きさの比は任意の値を取ることが可能
である。図１６では光源ユニット１の光軸９とＨＯＥ７
の中心軸が等しくなるような配置としているが、照明領
域７１の位置はこれに限る必要はなく、図１４，１５に
示されるように光軸９に対して偏った位置に設定されて
いても問題無い。すなわち、レンズ板４００に形成され
る単位レンズの偏心量と、上記の像と照明領域の大きさ
の光学的関係により所望の大きさの照明領域を所望の位
置に重畳させることができる。

【００９４】以上のような光源ユニットの構成によれ
ば、各ＬＥＤ素子からの放射光が重畳結合されてＨＯＥ
７に導かれるので、複数のＬＥＤ素子の間に特性ばらつ
きが存在していても光束の結合によってばらつきは平均
化され、ＨＯＥ７上において強度ムラの少ない光分布を
得ることができる。さらに、各ＬＥＤ素子には互いに異
なる波長のものを用いることができ、その数や配置によ
りフルカラーやマルチカラーの表示特性を持つ光源ユニ
ット１を構成することができる。先の実施の形態１で
は、各ＬＥＤ素子から放射された互いに異なる波長の光
をＨＯＥ７以後に混色させたが、本実施の形態において
は、複数光束の合成によりＨＯＥ７上において混色され
るので、色ムラの少ない良好な光分布を得ることができ
る。

【００９５】また、このような光源ユニットを配列し、
フルカラーやマルチカラーの表示装置を構成する場合、
１画素に対応する１つの光源ユニットから観察領域へ到
達する光分布の特性は主にＨＯＥ７の特性に依存するこ
とになる。光源ユニットの出射面で既に混色されている
ので、結果として短い視距離でも良好な画像を観察する
ことができる。さらに、図５と同様に、光源ユニット間
に外光によるコントラスト低減を防止する遮光手段が設
けられている場合、遮光手段によるけられ現象に依存し
ていた観察位置による表示装置の色調変化を解消するこ
とができる。

【００９６】実施の形態３．図１７は本発明の実施の形
態３である光源ユニットの構成を示す断面図である。本
実施の形態の特徴は、光源ユニットを形成する筒状部材
がライトパイプによって構成されているところにある。
図において、６１はライトパイプであり、内面が光学的
鏡面に仕上げられた金属からなる。ライトパイプ６１は
反射時の光損失を最小限にする必要があるが、これを実
現する反射コーティングを筒状の樹脂材料などに施した
構成でもよい。また、５は基板でありＬＥＤ素子２１、
２２がマウントされている。ライトパイプ６１の断面は
基板５の形状あるいはＬＥＤ素子の配置に合わせた形状
であればよく、例えば断面が矩形であっても勿論構わな
い。また、７はＨＯＥであり、ライトパイプ６０の開口
部で保持されている。以上の要素より光源ユニット１が
構成されており、９は光源ユニット１の光軸である。

【００９７】基板５にマウントされた複数のＬＥＤ素子
から放射された光は、拡散しながら伝播し、ライトパイ
プ６１の内面で鏡面反射を繰り返しながらＨＯＥ７面に
到達する。ＬＥＤ素子からの放射光の合成あるいは混色
のためには、先の実施の形態２のようにレンズ系を配置
することも可能であるが、光源ユニット１の長さを十分
に長くできる場合は本実施の形態によっても良好な合
成、混色効果を得ることが可能である。また、実施の形
態１と同様、構成部品が少なく、光源ユニット作成時の
煩雑さを軽減させることもできる。

【００９８】また、反射面の面積を増やせば混色効果は
相対的に増大する。図１８は実施の形態３である光学ユ
ニットの変形例でありの構成を示す図であり、図におい
て、６０１はライトパイプ６１の開口部近傍の内面に設
けられた拡散反射面である。その他の符号は本実施の形
態３を示す図１７と同様である。拡散反射面６０１はラ
イトパイプ６１の内面を部分的に粗面にして作成しても
よいし、拡散材を塗布することも可能である。以上のよ
うな構成によれば、ＨＯＥ７に到達するまでに十分な光
の合成が行われ、ＨＯＥ７が持つ光の拡散、偏向作用に
よって光源ユニット１として所望の表示性能が得られる
ことは、先の実施の形態２に述べたのと同様である。ま
た、ライトパイプ６１の開口部の一部分を延長させて外
光に対する遮光部材として機能させることも可能であ
る。

【００９９】さらに、本実施の形態３の変形例として、
ライトパイプ６１の代わりにロッドインテグレータを用
いることもできる。図１９はＬＥＤ素子から放射された
光の伝達手段としてロッドインテグレータを用いた光源
ユニットを概略的に示す断面図である。図において、６
０２はロッドインテグレータ（斜線部）であり、先のラ
イトパイプを用いた変形例と同様に、断面は任意の形状
を取ることが可能である。ロッドインテグレータ６０２
は透明な硝材、もしくはプラスチック材を用いたバルク
光学素子であり、側面および入射／出射端面を光学的鏡
面に仕上げてある。その他の符号は図１７と同様であ
る。ロッドインテグレータ６０２に入射したＬＥＤ素子
の放射光はロッドインテグレータ６０２と空気の界面で
全反射を繰り返しながら伝播するので、原理的に１００
％の伝播効率を実現することができる。

【０１００】また、ＬＥＤ素子２１、２２とロッドイン
テグレータ６０２の入射面との間に屈折率を整合させる
マッチング液を充填することで、ロッドインテグレータ
６０２の入射損失を軽減させることも可能である。よっ
て、マッチング液のパッキングと光源ユニット１の重量
に不都合がなければ、先のライトパイプを用いた変形例
より高い光利用効率が実現可能である。なお、ロッドイ
ンテグレータ６０２の出射端面は光軸９に垂直な状態か
ら傾いてもよく、この場合はＨＯＥ７の作用と併せてさ
らに光の偏向作用を強めることができる。一方、ロッド
インテグレータ６０２の入射端面および出射端面の少な
くとも一方を非球面レンズ形状とすればＨＯＥ７への入
射光の角度分布を最適化することができ、ＨＯＥ７の光
束変形および偏向作用を最大限に利用することができ
る。

【０１０１】以上、多数の実施の形態および変形例にて
本発明の説明を行ったが、光源ユニットを構成する光源
はここに述べたようなＬＥＤ素子に限らなくてもよく、
素子自体の機能、あるいは付加的な手段によって指向性
を制御できるような光源であれば同様の効果を実現する
ことができる。また、ホログラフィック光学素子につい
ても上述の実施例ならびにその変形例に限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で様々な機能を持たせるこ
とができる。

【０１０２】

【発明の効果】本発明は、上記実施例に説明したように
構成されているので、以下に示すような効果を奏する。

【０１０３】発光ダイオード素子から放射された光の指
向特性を整え、かつ所望の方向へ高い効率で拡散させる
光源ユニットを提供することができる。

【０１０４】また、発光ダイオード素子から放射された
光の指向特性を整え、かつ所望の方向へ高い効率で拡散
させるホログラフィック光学素子を備えた光源ユニット
を、少ない部品で構成することができ、光損失の少ない
光源ユニット提供することができる。

【０１０５】また、ホログラフィック光学素子の光入射
面に形成されたプリズム手段によって光をまず屈折さ
せ、次に偏向された光をホログラフィック光学素子に入
射させることでホログラム作用による拡散効果の効率を
上げることができるので、整った指向特性を有し、かつ
所望の方向へ光を拡散させる光損失の少ない光源ユニッ
トを提供することができる。

【０１０６】また、ホログラフィック光学素子の基板材
料が波長選択性光学フィルタの機能を有するので、効率
よく単色光を放射し、光損失の少ない光源ユニットを提
供することができる。さらに、外光が光源ユニットに入
射しても、光学フィルタの作用により特定の範囲の波長
成分を反射あるいは吸収することができるため、外光反
射が軽減された光源ユニットを構成することができる。

【０１０７】また、異なる波長の光を放射する複数の発
光ダイオード素子の各々にホログラフィック光学素子の
入射面に形成されたプリズム形状が対応しているので、
出射光の指向特性を複数の波長に依存しない均一なもの
とすることができ、異なる波長を有する複数の発光ダイ
オードの配置や数量の自由度が大きい光源ユニットを提
供することができる。

【０１０８】また、発光ダイオード素子の樹脂レンズと
合成レンズ系を構成するレンズ手段により、光の指向特
性の制御範囲を大きくすることができるので、発光ダイ
オードの指向特性の自由度が大きい光源ユニットを提供
することができる。また、このレンズ手段の光出射面に
ホログラフィック光学素子を形成するので、光損失の少
ない光源ユニットを構成することができる。

【０１０９】また、アレイ状レンズ板の重畳結像作用に
より、複数の発光ダイオード素子からの放射光を効率よ
く合成することができ、発光ダイオードの特性ばらつき
を平均化することができる。よって、発光ダイオードの
特性ばらつきの許容範囲を広げることができ、安価な光
源ユニットを提供することができる。さらに、異なる波
長の光を放射する発光ダイオードの光を効率よく合成す
ることができるため、混色効果に優れた光源ユニットを
提供することができる。さらにまた、各発光ダイオード
からの光をホログラフィック光学素子面上のほぼ同じ位
置に集光することができるため、波長によらない均一な
表示特性を有する光源ユニットを提供することができ
る。

【０１１０】また、複数の発光ダイオード素子からの放
射光を、アレイ状レンズ板の各レンズ素子上に効率よく
集光できるため、光損失の少ない光源ユニットを提供す
ることができる。

【０１１１】また、複数の発光ダイオードからの光をラ
イトパイプにより合成するので、少ない部品で効率よく
複数の発光ダイオード素子からの光を合成することがで
きる。また、ライトパイプの開口径にほぼ等しい光出射
面が得られるので、各発光ダイオード素子の特性ばらつ
きによらない均一な表示特性を有する光源ユニットを提
供することができる。

【０１１２】また、複数の発光ダイオードからの光をオ
プティカルインテグレータにより合成するので、少ない
部品で効率よく複数の発光ダイオード素子からの光を合
成することができる。また、オプティカルインテグレー
タの開口径にほぼ等しい光出射面が得られるので、各発
光ダイオード素子の特性ばらつきによらない均一な表示
特性を有する光源ユニットを提供することができる。

【０１１３】また、発光ダイオード素子のペレットが樹
脂レンズの光軸に対して偏心して配置されているので、
樹脂レンズから出射した光はこの偏心量に応じて光軸に
関して偏った分布を有することになる。よって、簡単な
構成で指向性が光軸外へ傾いた発光ダイオード素子を提
供することができる。

【０１１４】また、光源手段が互いに異なる波長の光を
放射する複数の発光ダイオード素子からなるので、少な
い部品で効率よく複数の発光ダイオード素子からの異な
る波長の光を混色することができる。よって、各発光ダ
イオード素子の波長によらない均一な表示特性を有する
光源ユニットを提供することができる。

【０１１５】また、ライトパイプの出射開口端近傍の内
面に配置された拡散手段により光の合成ならびに混色効
果を強めることができる。

【０１１６】また、オプティカルインテグレータの出射
開口端面が光源ユニットの法線に垂直な面から傾いてい
るので、所定の方向へ光を偏向させることができる。よ
って少ない部品構成で光源ユニットの偏向効果を増加さ
せることができる。

【０１１７】また、オプティカルインテグレータの入射
面と出射面の少なくともいずれか一方を非球面レンズと
し、ホログラフィック光学素子への入射光の指向特性を
制御できるので、ホログラフィック光学素子による光の
偏向ならびに拡散作用をより効率よく得ることができ
る。

【０１１８】また、オプティカルインテグレータからホ
ログラフィック光学素子への光の伝達ロスを低減でき、
光損失の少ない光源ユニットを提供することができる。

【０１１９】また、ホログラフィック光学素子が入射光
を所定の１方向に偏向させる屈折作用と所定の範囲に拡
散させる拡散作用の両方を備えているので、簡単な構成
でかつ光損失の少ない光源ユニットを提供することがで
きる。

【０１２０】また、ホログラフィック光学素子の拡散作
用によって拡散される光の分布は、水平方向に広く垂直
方向に狭い特性であるので、ディスプレイ用途に適した
光源ユニットを提供することができる。

【０１２１】また、本光源ユニットをＸＹマトリクス状
に配列し、各光源ユニットの発光を制御して映像を表示
するので、光損失が少なく、かつ所望の観察領域に効率
よく映像光を提供する表示装置を提供することができ
る。さらに、各ＬＥＤ素子の発光特性のばらつきを平均
化するので、指向特性の個体間ばらつきに起因する表示
面内における斑模様の発生を抑えることができ、高品位
な映像が表示可能な表示装置を提供することができる。
さらにまた、外光による表示映像のコントラスト低減も
抑制することが可能である。

【０１２２】また、本光源ユニットを配列し、所定の固
定パターンを表示させるので、光損失が少なく、かつ所
望の観察領域に効率よく映像光を提供する表示器を提供
することができる。さらに、各ＬＥＤ素子の発光特性の
ばらつきを平均化するので、指向特性の個体間ばらつき
に起因する表示面内における斑模様の発生を抑えること
ができ、高品位な画像パターンが表示可能な表示器を提
供することができる。さらにまた、外光による表示画像
のコントラスト低減も抑制することが可能である。

【０１２３】また、本光源ユニットあるいは光源ユニッ
トの集合体により構成するので、光損失が少なく、かつ
所望の領域を効率よく照明する照明装置を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１である光源ユニットの
構成を概略的に示す断面図である。

【図２】 本発明の実施の形態１である光源ユニットの
出射光束の変化を概念的に示す図である。

【図３】 本発明の実施の形態１におけるホログラフィ
ック光学素子の偏向作用を概念的に示す図である。

【図４】 本発明の実施の形態１におけるホログラフィ
ック光学素子の拡散作用を概念的に示す図である。

【図５】 本発明の実施の形態１である光源ユニットの
応用例の構成を概略的に示す断面図である。

【図６】 本発明の実施の形態１である光源ユニットの
変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図７】 本発明の実施の形態１である光源ユニットの
変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図８】 本発明の実施の形態１である光源ユニットの
変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図９】 本発明の実施の形態１におけるホログラフィ
ック光学素子の光分岐作用を概念的に示す図である。

【図１０】 本発明の実施の形態１におけるホログラフ
ィック光学素子の光分岐作用を概念的に示す図である。

【図１１】 本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ素子
の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図１２】 本発明の実施の形態１におけるＬＥＤ素子
の変形例の構成を概略的に示す正面図である。

【図１３】 本発明の実施の形態１である光源ユニット
の変形例の構成を概略的に示す図である。

【図１４】 本発明の実施の形態２である光源ユニット
の構成を概略的に示す断面図である。

【図１５】 本発明の実施の形態２である光源ユニット
の出射光束の変化を概念的に示す図である。

【図１６】 本発明の実施の形態２である光源ユニット
の構成を概略的に示す断面図である。

【図１７】 本発明の実施の形態３である光源ユニット
の構成を概略的に示す断面図である。

【図１８】 本発明の実施の形態３である光源ユニット
の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図１９】 本発明の実施の形態３である光源ユニット
の変形例の構成を概略的に示す断面図である。

【図２０】 従来の典型的なＬＥＤディスプレイの単位
ユニットの構成を概

【図２１】 従来の典型的なＬＥＤディスプレイの構成
を概略的に示す図である。

【図２２】 従来のフルカラーＬＥＤディスプレイのＬ
ＥＤからの放射光を模式的に示した断面図である。

【図２３】 従来のフルカラーＬＥＤディスプレイの構
成を概略的に示す図である。

【符号の説明】

１ 光源ユニット、２ ＬＥＤ素子の配列、２１〜２８
ＬＥＤ素子、２０１，２０２ 像、３１，３２ ＬＥ
Ｄペレット、３０１，３０２ リフレクタ、４１， ４
２ 樹脂レンズ、４００ レンズ板、４０１〜４０４
単位レンズ、５基板手段、６ 筐体、６０ 透明モー
ルド樹脂、６１ ライトパイプ、６２，６３ 遮光手
段、６０１ 拡散反射面６０２ ロッドインテグレー
タ、７，７１，７２ ホログラフィック光学素子、８
基板材料、８０ 観測面、８１ プリズム板、８２ ス
クリーン手段、９，９１，９２，９３ 光軸、９０ 法
線、Ｌ１ＬＥＤ素子の樹脂レンズ近傍に形成される像か
ら単位レンズまでの距離、Ｌ２単位レンズからホログラ
ム拡散素子までの距離。

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板手段の所定の位置に配置される発光
   ダイオード素子からなる光源手段と、光源手段の前方に
   配置され光源手段からの光を所定の方向に拡散させるホ
   ログラフィック光学素子からなる光源ユニット。
2. 【請求項２】 基板手段の所定の位置に配置される発光
   ダイオード素子からなる光源手段と、光源手段の前方に
   配置され光源手段からの光を所定の方向に拡散させるホ
   ログラフィック光学素子と、発光ダイオード素子の近傍
   に配置される遮光手段を備え、前記ホログラフィック光
   学素子は遮光手段の一部に支持され発光ダイオード素子
   の前方に配置されることを特徴とする光源ユニット。
3. 【請求項３】 前記ホログラフィック光学素子は、光の
   入射面にプリズム手段が形成され、もう一方の面にホロ
   グラム面が配置される透明基板材料からなることを特徴
   とする請求項１または請求項２記載の光源ユニット。
4. 【請求項４】 前記透明基板材料は特定の範囲の波長成
   分を選択的に透過する光学フィルターであることを特徴
   とする請求項３に記載の光源ユニット。
5. 【請求項５】 基板手段の所定の位置に配置され、異な
   る波長の光を放射する複数の発光ダイオード素子からな
   る光源手段と、発光ダイオード素子の複数の発光主波長
   に対応した異なるプリズム形状の単位構造が配列されて
   なるプリズム手段を光の入射面に有し、もう一方の面に
   ホログラム面を有する透明基板材料からなるホログラフ
   ィック光学素子とを備えたことを特徴とする光源ユニッ
   ト
6. 【請求項６】 基板手段の所定の位置に配置される発光
   ダイオード素子からなる光源手段と、発光ダイオード素
   子の前方に配置され、発光ダイオード素子の樹脂レンズ
   と合成レンズ系を構成するレンズ手段と、該レンズ手段
   の光出射面にホログラム面を形成するホログラフィック
   光学素子とを備えたことを特徴とする光源ユニット。
7. 【請求項７】 基板手段の所定の位置に配置される複数
   の発光ダイオード素子からなる光源手段と、前記複数の
   発光ダイオード素子の各々に対応し、発光ダイオードの
   光出射面である第１の所定面の形状を、第２の所定面上
   に結像伝達するアレイ状レンズ板と、前記第２の所定面
   に配置され前記レンズ板からの光を所定の方向に拡散さ
   せるホログラフィック光学素子を備えていることを特徴
   とする光源ユニット。
8. 【請求項８】 前記複数の発光ダイオード素子は、前記
   アレイ状レンズ板の各レンズ素子上に出射光束を集光す
   るように構成されることを特徴とする請求項７記載の光
   源ユニット。
9. 【請求項９】 基板手段の所定の位置に配置される発光
   ダイオード素子からなる光源手段と、光源手段からの光
   を所定の面に導くライトパイプと、この所定面に入射面
   が配置され、ライトパイプからの光を所定方向へ拡散さ
   せるホログラフィック光学素子を備えていることを特徴
   とする光源ユニット。
10. 【請求項１０】 基板手段の所定の位置に配置される発
    光ダイオード素子からなる光源手段と、光源手段からの
    光を所定の面に導くオプティカルインテグレータと、該
    所定面に入射面が配置され、オプティカルインテグレー
    タからの光を所定の方向へ拡散させるホログラフィック
    光学素子を備えていることを特徴とする光源ユニット。
11. 【請求項１１】 前記発光ダイオード素子はペレットが
    発光ダイオード素子の樹脂レンズの光軸から外れた位置
    に配置され、所定の方向に光が指向することを特徴とす
    る請求項１〜請求項４のいずれかに記載の光源ユニッ
    ト。
12. 【請求項１２】 前記光源手段は互いに異なる波長の光
    を放射する複数の発光ダイオード素子からなる請求項７
    〜請求項９のいずれかに記載の光源ユニット。
13. 【請求項１３】 前記ライトパイプの出射開口端近傍の
    内面に拡散手段が配置されることを特徴とする請求項９
    記載の光源ユニット。
14. 【請求項１４】 前記オプティカルインテグレータの出
    射開口端面は光源ユニットの法線に垂直な面から傾いて
    いることを特徴とする請求項９記載の光源ユニット。
15. 【請求項１５】 前記オプティカルインテグレータの入
    射面と出射面の少なくともいずれか一方が非球面レンズ
    であることを特徴とする請求項９記載の光源ユニット。
16. 【請求項１６】 前記ホログラフィック光学素子はオプ
    ティカルインテグレータの出射面に密着して配置されて
    いることを特徴とする請求項９記載の光源ユニット。
17. 【請求項１７】 前記ホログラフィック光学素子は入射
    光を所定の１方向に偏向させる屈折作用と所定の範囲に
    拡散させる拡散作用の両方を備えていることを特徴とす
    る請求項１〜請求項１６のいずれかに記載の光源ユニッ
    ト。
18. 【請求項１８】 前記拡散作用によって拡散される光の
    分布は、水平方向に広く垂直方向に狭い特性であること
    を特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の光源ユ
    ニット。
19. 【請求項１９】 請求項１から請求項１８のいずれかに
    記載の光源ユニットをＸＹマトリクス状に配列し、各光
    源ユニットの発光を制御して映像を表示する表示装置。
20. 【請求項２０】 請求項１から請求項１８のいずれかに
    記載の光源ユニットを配列して構成し、所定の固定パタ
    ーンを表示する表示器。
21. 【請求項２１】 請求項１から請求項１８のいずれかに
    記載の光源ユニットあるいは光源ユニットの集合体によ
    って構成される照明装置。