JP5532815B2 - 照明装置、プロジェクター及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、照明装置、プロジェクター及び電子機器に関するものである。

照明装置の基本的な構成要素は、複数のＬＥＤ配列からなる光源、光源からの光を表示パネルへ導光する導光体、及び被照射体である表示パネルである。この表示パネルを均一に照明する照明装置として、ＬＥＤの光を導光体に入射させ、導光体を伝播する間に光の強度分布を均一化する技術がある。例えば、図２１に示すように、入光端面６０１ａ及び出光端面６０１ｃの大きさが表示パネル６０３の表示領域６０３Ａと同程度の大きさを有する導光体６０１に、複数のＬＥＤ６０９からの光を入射させ、出光端面６０１ｃでの光の強度分布を均一にする照明装置６００が知られている（例えば、特許文献１）。各ＬＥＤ６０９から射出された光は導光体６０１の入光端面６０１ａから導光体６０１内に入射する。

例えば図２２に示すように、ＬＥＤ（Ａ）から出た光線ＲＡ１は導光体６０１の側面６０１ｂで全反射して光線ＲＡ２となる。また、ＬＥＤ（Ｂ）から出た光線ＲＢ１は導光体６０１の側面６０１ｂで全反射して光線ＲＢ２となる。このように光が導光体６０１を伝搬することで光の強度分布が均一化され、表示パネル６０３の表示領域６０３Ａを均一に照明できるようになる。

上記導光体６０１は、入光端面６０１ａ及び出光端面６０１ｃの大きさが表示パネル６０３の表示領域６０３Ａと略同じ大きさとなっている。また、光源６０８は、導光体６０１の入光端面６０１ａに対応する領域に配列された複数のＬＥＤ６０９からなる。しかしながらこの構成では、ＬＥＤ６０９の数が導光体６０１の入光端面６０１ａの面積に収まる数に限られるため、表示パネル６０３を照明する光の照度向上には限界があるという問題があった。

そこで、照度を高めるために、導光体の入光射面の面積より大きな領域により多くのＬＥＤを配列させて各ＬＥＤからの光を導光体に入射させる構成が特許文献２，３に開示されている。

特開２００７−４１９７号公報 特開２００５−２７４８３６号公報 特開２００６−２０８８９４号公報

しかしながら、複数の基板にＬＥＤを配置させて導光体の複数面から入射させたり、ＬＥＤを曲面状に配置させたりしているため、ＬＥＤの実装が複雑になるという問題があった。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、簡単な構成でより明るい照明光が得られる照明装置、明るく表示品質の高いプロジェクター及び電子機器を提供することを目的の１つとしている。

本発明の照明装置は、上記課題を解決するために、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、基板と、該基板における前記導光体の入光端面と対向する面に設けられたＬＥＤとを有し、前記導光体の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、前記導光体の出光端面には、前記被照射体の表示領域の面積と略等しい面積の第１の開口を有する出光側反射部材が設けられ、前記導光体の入光端面には、前記ＬＥＤに対応する位置に第２の開口を有する第１の入光側反射部材が設けられており、前記基板上には、前記ＬＥＤに対応する位置に第３の開口を有する第２の入光側反射部材が設けられており、前記第２の開口は、前記第３の開口よりも大きいことを特徴とする。

本発明では、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備えることとしたので、より多くの光を導光体内部に入射させることが可能である。また、導光体内に入射した光は、導光体内を伝播しながら出光端面側へと向かい該出光端面に設けられた出光側反射部材によって入光端面側へ反射され、さらに入光端面に設けられた入光側反射部材により再び反射されて出光端面側に形成された上記表示領域の面積と略等しい面積の第１の開口から被照射体に向けて出射することとなる。これより、導光体内に入射した光をムダにすることなく被照射体の照明光として利用することができる。
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。

また、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を有することが好ましい。
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。

また、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が好ましい。
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。

また、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が好ましい。
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。

また、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が好ましい。
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。

また、前記導光体の外側に側周面全体を覆うとともに当該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が好ましい。
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。

また、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が好ましい。
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。

また、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が好ましい。
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。

また、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が好ましい。
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。

また、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が好ましい。
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。

また、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が好ましい。
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。

また、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が好ましい。
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。

また、前記光源が、有機ＥＬ素子からなる面光源であることが好ましい。
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。

本発明のプロジェクターは、請求項１ないし１２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。
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。

本発明の電子機器は、先に記載のプロジェクターを備えることを特徴とする。
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。

本発明のプロジェクターの概略構成図。 本プロジェクターにおける照明装置の概略構成を示す斜視図。 （ａ）は、光源側から見た導光体の入光端面を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図。 （ａ）は、液晶表示素子側から見た導光体の出光端面を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図。 照明装置の光軸方向における断面図。 導光体の入光端面及び出光端面に対する側面の傾きの下限値を説明するための図。 第２実施形態の照明装置の概略構成を示す図であって液晶表示素子側から見た斜視図。 第２実施形態の照明装置の概略構成を示す図であって光源側から見た斜視図。 ＬＥＤの周囲に形成された光源側反射ミラーの構造を説明する図。 照明装置の光軸方向における断面図。 第３実施形態の照明装置の概略構成を示す斜視図。 （ａ）は、導光体の入光端面側から見た平面図、（ｂ）は図１２（ａ）のＤ−Ｄ断面図。 液晶表示素子側から見た第４実施形態の照明装置の概略構成を示す斜視図。 液晶表示素子側から見た第５実施形態の照明装置の概略構成を示す斜視図。 （ａ）は光源側から見た導光体の入光端面を示す平面図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面図。 （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。 （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。 プロジェクターの概略構成図。 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の概略構成図。 ヘッドアップディスプレイの画像を車両運転席から見た図。 従来の照明装置の概略構成を示す斜視図。 従来の照明装置の光軸方向における断面図。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
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。

本実施形態のプロジェクター１は、図１に示すように、照明装置２、液晶表示素子３（表示素子）、投射レンズ４（投射光学系）、スクリーン５を備えている。照明装置２は被照射体である液晶表示素子３に向けて光を射出して照射する。液晶表示素子３は、一対の基板間に液晶層を挟持してなり、図示しないドライバから液晶駆動信号（映像信号）が供給される。そして、照明装置２からの入射光を駆動信号の論理状態に応じて光変調し、画像として出力可能になっている。投射レンズ４は、液晶表示素子３で光変調された画像をスクリーン５に結像させることが可能に設計されている。スクリーン５は半透明状で光を乱反射可能に構成され、投射レンズ４の反対側から表示画像を観察可能になっている。そして、液晶表示素子３を透過することで変調された映像光は、投射レンズ４によって拡大投射され、スクリーン５上に投影表示される。

ここで、図２を用いて本実施形態の照明装置について詳述する。図２は、本プロジェクターにおける照明装置の概略構成を示す斜視図である。
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。

光源８は、導光体７の入光端面７ａの面積と略等しい発光面積を有している。この光源８は、点光源であるＬＥＤ９がＬＥＤ基板１４上に面状に複数配列されてなり、導光体７とは別体で、光射出側の面を導光体７の入光端面７ａ側に向けた姿勢で配置されている。本実施形態では、縦３行、横４列の合計１２個のＬＥＤが用いられていた従来の構成に比べて、その９倍の数のＬＥＤ９が用いられている。ここでは、白色で発光するＬＥＤ９を約１０８個用い、同一の基板上における導光体７の入光端面７ａと等しい領域に面状（例えば二次元的）に集積して等間隔で配列してある。

導光体７は、アクリルなどの透明な樹脂あるいはガラスからなり、光の伝播方向で対向する入光端面７ａ及び出光端面７ｃの面積が互いに等しい直方体形状を呈するとともに、液晶表示素子３の有効表示領域３Ａよりもこれら入光端面７ａ及び出光端面７ｃの面積の方が相対的に大きい形状となっている。ここで、液晶表示素子３における表示領域３Ａとは、複数の画素（図示略）がマトリクス状に配列された有効光変調領域のことであり、この表示領域３Ａ（有効光変調領域）が実質的に表示に寄与する領域である。

導光体７の大きさは、入光端面７ａの横方向（水平方向）の幅Ｗ１が、１２個のＬＥＤ９を所定のピッチＰ（３ｍｍ）で配置可能な長さであって、ここでは３９ｍｍとなっている。また、入光端面７ａの高さＨ１は、所定のピッチＰ（３ｍｍ）で配置された９個のＬＥＤ９に対応可能な長さであって、ここでは３０ｍｍとなっている。さらに、導光体７の全長Ｌ１（光の伝播方向における長さ）は３０ｍｍであり、各ＬＥＤ９からの光が導光体７内で伝播して出光端面７ｃから十分均一な強度で射出されるような長さに設定されている。

上述したように、導光体７は直方体形状を呈することから、入光端面７ａと出光端面７ｃとを繋ぐ側面７ｂがこれら入光端面７ａ及び出光端面７ｃに対してほぼ垂直になっており、この側面７ｂが導光体７内部の伝播光を全反射する全反射面となっている。つまり、入光端面７ａ側から入射した光が側面７ｂにおいて全反射されて外部に漏れ出すことのない構成とされている。なお、製造時における形状の寸法誤差等を考慮すると、例えば、導光体７内に入射した光が側面７ｂにおいて全反射する範囲として、入光端面７ａ及び出光端面７ｃに対する側面７ｂの傾斜θが７°以下であればよい（図６参照）。

本実施形態の導光体７には、入光端面７ａ及び出光端面７ｃにそれぞれ反射ミラー１０，１１が設けられている。入光端面７ａには、上記複数のＬＥＤ９に対向する複数のＬＥＤ開口１０Ａ（第２の開口）を有した入光側反射ミラー１０（第１の入光側反射部材）が設けられている。ＬＥＤ開口１０Ａは、ＬＥＤ９の発光領域よりも大きい開口領域を有した正方形状とされ、ＬＥＤ９から導光体７内へ入射する光を遮らない寸法に設定されている。

また、出光端面７ｃには、中央に導光体７内を伝播した光を射出させるための出射開口１１Ａ（第１の開口）が形成された出光側反射ミラー１１（出光側反射部材）が設けられている。出射開口１１Ａの大きさは、液晶表示素子３の表示領域３Ａの大きさに対応して設定され、本実施形態では出射開口１１Ａに対向して配置される液晶表示素子３の表示領域３Ａを均一に照明できるように表示領域３Ａとほぼ等しい大きさで形成されている。

入光側反射ミラー１０及び出光側反射ミラー１１は、ＬＥＤ開口１０Ａあるいは出射開口１１Ａを遮蔽するマスクパターンをそれぞれ用いてアルミニウムなどの金属を蒸着する方法により形成される。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、入光端面７ａあるいは出光端面７ｃにそれぞれ貼り合わせることで形成してもよい。

また、図２に示すように、導光体７の入光端面７ａには該導光体７全体を支持する支持部材１３が設けられている。導光体７の側面７ｂは光を全反射させる機能を有していることから、支持部材を用いて導光体７を支持する場合には、導光体７の側面７ｂに支持部材を接触させることはできない。したがって、導光体７に支持部材１３を取り付ける際には、導光体７内での光の混合を妨げない位置に支持部材１３を配置させる必要がある。このため、本実施形態では図２に示すように、入光端面７ａの四隅であって入光側反射ミラー１０のＬＥＤ開口１０Ａ以外の領域に支持部材１３を配置してある。導光体７の入光端面７ａは入光側反射ミラー１０で覆われているため、ＬＥＤ開口１０Ａ以外の領域であれば支持部材１３を配置させても良い。なお、支持部材１３は導光体７と一体的に成型されていても良い。このような支持部材１３によって導光体７の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。

また、上述した光源８は、ＬＥＤ基板１４上に多数のＬＥＤ９が密集して配置された構成であるためＬＥＤ基板１４全体が発熱する。このため、ファンやヒートシンクあるいはペルチェ効果を利用した冷却素子などで冷却することが好ましい。

次に、入光側反射ミラー及び出光側反射ミラーの構成について詳述する。
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。

まず、入光側反射ミラー１０について説明する。
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。

したがって、平面視においてＬＥＤ９の側端からＬＥＤ開口１０Ａの開口端までの距離ａを上記距離ｄより若干大きい０．６ｍｍとすると、ＬＥＤ開口１０Ａの各辺の長さＬ２は、Ｗ２＋２×ａによって得られ、実際の値を入れると２．２ｍｍとなる。

図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ９における光出射角θが８０°の光でも、導光体７に入射してしまえば導光体材料で決まる臨界角（導光体７をガラスとし、その屈折率が１．５２であれば臨界角は４１．１°）よりも大きな角度で導光体７の側面７ｂに入射するので、ＬＥＤ９から導光体７に入射した光は、導光体７あるいは各反射ミラー１０（１１）によって散乱されることがなければ必ず導光体７の側面７ｂで全反射することになり、導光体７の側面７ｂから出射することなく導光体７内を伝搬できる。

ＬＥＤ配列における各ＬＥＤ９のピッチＰが３ｍｍとされていることから、入光側反射ミラー１０の幅（ＬＥＤ開口１０Ａ間の距離）Ｗ３は０．８ｍｍとなる。入光側反射ミラー１０は、出光側反射ミラー１１で反射されて戻ってきた光を再び反射させ、再度導光体７の出光端面７ｃ側へ光を伝搬させる。

なお、ＬＥＤ開口１０Ａの形状が正方形である場合を説明したが、ＬＥＤ９から導光体７へ入射する光を遮らなければ長方形、多角形あるいは円形でも良い。

次に、出光側反射ミラー１１の出射開口１１Ａについて説明する。図４（ａ）は、液晶表示素子３側から見た導光体７の出光端面７ｃを示す平面図、図４（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図である。
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は、照明装置２の光軸方向における断面図である。
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。

ここで、ＬＥＤ９の配列を従来構成と同じ配列にした場合、図５中の破線で示した仮想境界が従来構成の導光体（図２２）の大きさに相当することになる。従来構成では、ＬＥＤ（Ａ）、（Ｂ）から出た光線ＲＡ１、ＲＢ１は導光体６０１の側面６０１ｂで全反射して光線ＲＡ２、ＲＢ２となって光強度の混合に寄与していたが（図２２参照）、本実施形態の構成ではこれら光線ＲＡ１、ＲＢ１は仮想境界の位置では反射されずに直進し、出光側反射ミラー１１と入光側反射ミラー１０との間で反射されたのちに出射開口１１Ａから射出する。そして、仮想境界に対してＬＥＤ（Ａ）、（Ｂ）の鏡像の位置に配置されたＬＥＤ（Ｅ）、（Ｆ）からの光線ＲＥ２、ＲＦ２がそれぞれ従来のＲＡ２、ＲＢ２と同一の機能を果たし、光強度分布の均一化が図られる。

このように、本実施形態の照明装置２は、入光端面７ａと出光端面７ｃとの面積が液晶表示素子３の表示領域３Ａ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の面積と略等しい発光面積を有する光源８と、を利用して、単純な構成でありながらより多くのＬＥＤ９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２を備えたプロジェクター１となり、明るく表示品質の高い画像を表示することができる。

以上、第１の実施形態を説明したが、導光体７の出射開口１１Ａと液晶表示素子３との間に、出射開口１１Ａから出射された光の強度分布をさらに均一化するための拡散板あるいは拡散シート（いずれも不図示）を配置しても良い。さらに、拡散板あるいは拡散シートで拡散された光の指向性を強くするために、拡散板あるいは拡散シートと液晶表示素子３との間にプリズムシート（不図示）を配置しても良い。

また、導光体７の出射開口１１Ａと液晶表示素子３との間にレンズ（不図示）を挿入し、出射開口１１Ａの像を液晶表示素子３の面に形成して液晶表示素子３を照明しても良い。

以下に示す各実施形態のプロジェクターの基本構成は、上記実施形態と略同様であるが、照明装置の構成において異なる。よって、以下の説明では照明装置の構成を中心に説明する。また、説明に用いる各図面において、図１〜図５と共通の構成要素には同一の符号を付すものとする。

（第２実施形態）
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。

以下の説明では、光源側反射ミラー２０の構成について詳述し、導光体７及び出光側反射ミラー１１の構成は第１実施形態と同じなので説明は省略する。
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）。

具体的に光源側反射ミラー２０は、基板２１と、その表面２１ａに蒸着法などで形成された金属薄膜からなるＬＥＤ周辺ミラー２２とから構成されている。基板２１には、ＬＥＤ基板１４上の各ＬＥＤ９を露出させる開口２１Ａが形成されている。ＬＥＤ周辺ミラー２２は、基板２１の表面２１ａに形成され、ＬＥＤ基板１４上の各ＬＥＤ９の光射出面側を露出させるように井桁状に形成されている。ここで、金属薄膜を蒸着させる基板２１としては、加工が容易でかつ絶縁性を有するアクリルなどの透明樹脂からなる基板が好ましい。これにより、図９に示すようにＬＥＤ９の端部とＬＥＤ周辺ミラー２２との距離ａが０．１ｍｍ程度となり上記実施形態よりも上記間隔を小さくすることができるので、ＬＥＤ周辺ミラー２２の幅Ｗ１は１．８ｍｍとなり、第１実施形態の入光側反射ミラー１０よりも広い反射領域を有したミラーとなる。また、光源側反射ミラー２０のＬＥＤ開口２０Ａは、ＬＥＤ９の外形寸法よりも若干大きい正方形状を呈し、縦横の幅Ｗ８が１．２ｍｍの大きさを有する。

このような光源側反射ミラー２０は、ＬＥＤ周辺ミラー２２を導光体７の入光端面７ａ側に向けた姿勢で、ＬＥＤ基板１４の表面１４ａ上における各ＬＥＤ９の周辺領域を覆うようにして光源８に取り付けられる。各ＬＥＤ９は、光源側反射ミラー２０のＬＥＤ開口２０Ａ内にそれぞれ配置され、この状態においてＬＥＤ９の光射出面がＬＥＤ周辺ミラー２２の表面とほぼ一致している。

図１０に示すように、光源８の各ＬＥＤ９から放射された光は、入光端面７ａから導光体７内に入射して側面７ｂにおいて全反射された後、出光側反射ミラー１１により入光端面７ａ側へ向かって反射される。導光体７内を戻ってきた戻り光は、入光端面７ａから一旦外に出た後、光源８側の光源側反射ミラー２０（ＬＥＤ周辺ミラー２２）で反射されて再び導光体７内に入射して出光端面７ｃ（出射開口１１Ａ）へ向かって進み、出射開口１１Ａから射出されて液晶表示素子３を照明する。

本実施形態の光源側反射ミラー２０は、第１実施形態の入光側反射ミラー１０に比べて反射領域が大きいことから、より多くの光を出光端面７ｃ側へ反射させることができ、導光体７内を伝播して合成された光が出射開口１１Ａから射出されて液晶表示素子３を照明する光をより多くすることができる。すなわち、より明るい光で液晶表示素子３を照明可能な照明装置３０を提供することができる。

（第３実施形態）
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。

導光体７の側面７ｂでは光が全反射されることから、図１２（ａ），（ｂ）に示すように、光吸収部材３１を導光体７の側面７ｂに接触しないように各側面７ｂとの間に隙間を設けて配置されている。光吸収部材３１としては、黒色の布あるいは黒色の塗料を塗布した部材を用いることができる。

なお、図１２（ｂ）中の二点差線で示すように、光吸収部材３１を延長してＬＥＤ基板１４の側周を覆うようにし、光源８の周囲へ漏れる光を遮蔽しても良い。また、光吸収部材３１を上記実施形態に適用しても良い。

（第４実施形態）
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。

本実施形態の照明装置５０は、先に記載した第１及び第２実施形態とは異なり、水平方向（ｘ方向）にだけ拡張したＬＥＤアレイを備えた光源５３及び導光体５２によって出射開口１１Ａから出射する光を増強させる構成となっている。

（第５実施形態）
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。

本実施形態の照明装置６０は、先に記載した第１及び第２実施形態とは異なり、出射開口１１Ａの開口領域よりも高さ方向（垂直方向）にだけ拡張したＬＥＤ配列及び導光体６２によって、出射開口１１Ａから出射する光を増強させる構成となっている。

（変形例１）
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。

但し、導光体７から射出させることなく入光端面７ａにおいて反射させる方が損失が少なくて済むことから、光源側反射ミラー２０だけ備えるよりも入光側反射ミラー１０とともに備える構成とすることが好ましい。

（変形例２）
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。

このように、反射部材８１を設けることによって、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ができるとともに、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。さらに、導光体７の側面７ｂを支持したい場合には有効である。なお、導光体７の側面７ｂを支持する場合は、不図示の支持部材が導光体７の側面７ｂに接触する部分だけ反射部材８１を形成し、それ以外の部分は全反射が利用できるようにする構成が好ましい。

（変形例３）
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。

このような構成によれば、中空の導光構造を採用していることから、導光体９２全体を軽量化することが可能である。中空構造の導光体９２では、側面９２ｂでの全反射が期待できないため、透明支持体９１の周囲に反射部材８１が必要となる。これにより、導光体９２内から外部に光が漏れ出すことを防止できる。

以上、本発明の照明装置について幾つかの実施形態及び変形例を説明したが、ＬＥＤ９の数や導光体７の入光端面７ａ及び出光端面７ｃの縦横の長さあるいは縦横比などは適宜変更が可能である。

また、投射画像の拡大率を大きくするためにより強い光量が必要な場合には、図１８に示すように、原色ごとに液晶表示素子及び照明装置を備えたプロジェクターにしてもよい。
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。

３組の照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂは、それぞれ赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、青色（Ｂ）光の各色光を射出するもので、それぞれＲ、Ｇ、Ｂで発光するＬＥＤの配列から成るＬＥＤ光源１０８Ｒ、１０８Ｇ、１０８Ｂ（光源）と、ＬＥＤ光源１０８からの色光を後段の光学系に向けて導光する導光体ロッド１０７と、を備えている。各照明光学系１０２Ｒ，１０２Ｇ，１０２Ｂとしては、上述した各実施形態及び各変形例のいずれかから選択された照明装置が採用される。
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。

［電子機器］
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。

図１９において車両２７０はセダンタイプの乗用自動車である。ヘッドアップディスプレイ１７００は、電気光学装置３００と、電気光学装置３００から射出された光（画像光）をフロントウィンドウ２７２上に投射する光学系と、フロントウィンドウ２７２上に投射された光を運転席に向けて反射するハーフミラー２７４と、を備えている。

電気光学装置３００は、上述した本発明の照明装置２、液晶表示素子３及び投射レンズ４を備えた電気光学装置であって、ダッシュボード２７３の内部に収納されている。ダッシュボード２７３には、フロントウィンドウ２７２の下部に、光Ｌを透過させるための開口部２７３Ｈが設けられており、該開口部２７３Ｈを介して、電気光学装置３００から射出された光Ｌがハーフミラー２７４上に投影されるようになっている。投影された画像は虚像Ｉとして車両の乗員Ｍに視認される。

ハーフミラー２７４は、例えばシート状の膜として構成されるが、フロントウィンドウ２７２の表面を処理することにより光Ｌの一部を反射させるようにしても良い。図２０に示すように、ハーフミラー２７４は運転席の正面に配置されている。ハーフミラー２７４上には、速度メータやガソリン残量、警告等の情報が表示される。乗員Ｍは運転中に視線を大きく動かさずにこれらの情報を視認することができる。

ここで、電気光学装置３００は、前述した本発明の前述した本発明のプロジェクター（照明装置）の構成を備えている。したがって、昼夜問わず情報が鮮明に表示されるため、快適な運転環境を提供することができる。
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。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

先の実施形態では、ＬＥＤとして白色光を発するＬＥＤを用いたが、ＲＧＢで発光するＬＥＤをＬＥＤ基板上に配置してＲＧＢのＬＥＤを順番に点灯させるいわゆるフィールドシーケンシャル方式の照明装置及び表示装置を構成することができる。この場合は、液晶表示素子にカラーフィルターを内蔵させる必要はない。

また、光源として、ＬＥＤ配列の代わりに、以下のような光源を用いることができる。例えば、有機ＥＬ点状発光素子配列あるいは有機ＥＬ線状発光素子配列を利用した有機ＥＬ素子からなる面光源や、冷陰極管配列を利用した光源などが挙げられる。なお、有機ＥＬ線状光源や棒状の冷陰極管を用いた場合には、入射面側のミラー要素は隣接する線状光源あるいは棒状光源の間に配置する。

さらに、本発明の照明装置は、液晶表示素子だけでなく、それ以外の被照明体への適用が可能である。

１…プロジェクター、２,４０,５０,６０，７０，８０，９０…照明装置、３…液晶表示素子（被照射体）、３Ａ…表示領域、７,５２,６２，６８，８２，９２…導光体、７ａ,５２ａ，６２ａ，９１ａ，９２ａ…入光端面、７ｂ，６８ｂ，９１ｂ，９２ｂ…側面
、７ｃ,５２ｃ，６２ｃ，９２ｃ…出光端面、８，５３，６３…光源、９…ＬＥＤ、１０…入光側反射ミラー（第１の入光側反射部材）、１０Ａ…開口（第２の開口）、１１…出光側反射ミラー（出光側反射部材）、１１Ａ…出射開口（第１の開口）、１３…支持部材、１４…基板、２０…光源側反射ミラー（第２の入光側反射部材）、２０Ａ…開口、２１…基板、２１ａ…表面、２２…ＬＥＤ周辺ミラー、３１…光吸収部材、８１…反射部材、１００…プロジェクター、１７００…ヘッドアップディスプレイ（電子機器）、１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂ…液晶ライトバルブ（表示素子）、１０６…投射光学系

Claims (11)

1. 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、
   基板と、該基板における前記導光体の入光端面と対向する面に設けられたＬＥＤとを有し、前記導光体の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、
   前記導光体の出光端面には、前記被照射体の表示領域の面積と略等しい面積の第１の開口を有する出光側反射部材が設けられ、
   前記導光体の入光端面には、前記ＬＥＤに対応する位置に第２の開口を有する第１の入光側反射部材が設けられており、
   前記基板上には、前記ＬＥＤに対応する位置に第３の開口を有する第２の入光側反射部材が設けられており、
   前記第２の開口は、前記第３の開口よりも大きいことを特徴とする照明装置。
2. 前記ＬＥＤが、有機ＥＬ素子であることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 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または２に記載の照明装置。
4. 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３のいずれか一項に記載の照明装置。
5. 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３のいずれか一項に記載の照明装置。
6. 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ないし３のいずれか一項に記載の照明装置。
7. 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。
8. 前記導光体は、前記入光端面および前記出光端面の高さが前記被照射体の前記表示領域の高さとほぼ等しく、かつ前記入光端面および前記出光端面の幅が前記表示領域の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。
9. 前記導光体は、前記入光端面および前記出光端面の幅が前記被照射体の前記表示領域の幅とほぼ等しく、かつ前記入光端面および前記出光端面の高さが前記表示領域の高さ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。
10. 請求項１ないし９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。
11. 請求項１０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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