JP2007072172A - Illumination device and projection-type display apparatus - Google Patents

Illumination device and projection-type display apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2007072172A
JP2007072172A JP2005259151A JP2005259151A JP2007072172A JP 2007072172 A JP2007072172 A JP 2007072172A JP 2005259151 A JP2005259151 A JP 2005259151A JP 2005259151 A JP2005259151 A JP 2005259151A JP 2007072172 A JP2007072172 A JP 2007072172A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
light source
projection
color
lens
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005259151A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hibiki Tatsuno
響 辰野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ricoh Co Ltd filed Critical Ricoh Co Ltd
Priority to JP2005259151A priority Critical patent/JP2007072172A/en
Publication of JP2007072172A publication Critical patent/JP2007072172A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illumination device capable of reducing the distribution of illuminance on the light valve of a liquid crystal panel or the like and efficiently illuminating the light valve as a whole, and to provide a projection-type display apparatus. <P>SOLUTION: A light source (LED1) includes a light-emitting element array formed from light-emitting elements arranged in an array. The distribution of the illuminance of light emitted by each light-emitting element (LED1) is removed by a gradient filter 5. Emission light with the distribution of the illuminance reduced is made incident on the first lens array 2 and on the second lens array 3. Thereby the nonuniform brightness of the light source (LED1) is dispersed, and the emission light is made incident on the light modulating means (liquid crystal panel 4). <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、プロジェクタ装置等に用いる照明装置、および投射型表示装置に関する。   The present invention relates to an illumination device used for a projector device and the like, and a projection display device.

近年、ノートブック型パソコンに代表されるようなモバイル機器の小型・軽量化が進み、機器の持ち運びが簡便になり、プロジェクタを用いたプレゼンテーションが広く普及している。それに伴い、プロジェクタの小型・軽量化も進められている。   In recent years, mobile devices such as notebook personal computers have been reduced in size and weight, making them easier to carry around, and presentations using projectors have become widespread. Along with that, projectors are also becoming smaller and lighter.

しかし、プロジェクタに通常利用されるハロゲンランプやメタルハライドランプなどの光源ランプは、比較的大型で重い。そのため、ハロゲンランプやメタルハライドランプに換わる光源ランプとして、発光ダイオード(Light Emitting Diode:以下、LEDとする)が利用されてきている。   However, light source lamps such as halogen lamps and metal halide lamps normally used for projectors are relatively large and heavy. Therefore, a light emitting diode (hereinafter referred to as LED) has been used as a light source lamp that replaces a halogen lamp or a metal halide lamp.

LEDの開発は活発に行われており、LED素子の発光効率が急速に改良され、従来、最も発光効率が高いといわれている放電タイプの高圧水銀ランプや蛍光灯ランプの発光効率を越えると言われている。また、LEDは、一般的に長寿命、高発光効率、高耐久性、単色発光などの利点を有しており、多くの照明分野への応用が期待されている。   LED is being actively developed, and the luminous efficiency of the LED element has been improved rapidly, exceeding the luminous efficiency of discharge-type high-pressure mercury lamps and fluorescent lamps, which are said to have the highest luminous efficiency. It has been broken. In addition, LEDs generally have advantages such as long life, high luminous efficiency, high durability, and monochromatic light emission, and are expected to be applied in many lighting fields.

LEDを光源に用いたプロジェクタとしては以下の提案がなされている。   The following proposals have been made for projectors using LEDs as light sources.

特許文献1では、光源と、該光源からの光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射レンズを備えた投射型表示装置であって、前記光源が複数の発光素子をアレイ状に配してなる発光素子アレイからなり、個々の発光素子から出射される光をそれぞれ前記光変調装置の光変調領域全体に照射させる光拡散手段を備えることにより、十分な輝度を確保して明るい画像が得られるとともに、投射型表示装置の小型化、軽量化、駆動電力の低減化を図った投射型表示装置が提案されている。   In Patent Document 1, there is provided a projection type display device including a light source, a light modulation device that modulates light from the light source, and a projection lens that projects light modulated by the light modulation device. A light diffusing means for irradiating the entire light modulation area of the light modulation device with light emitted from each light emitting element. A projection display device has been proposed in which brightness is ensured and a bright image is obtained, and the projection display device is reduced in size, weight, and driving power is reduced.

特許文献2では、発光色の異なる複数の半導体発光素子からなる複数の発光体と、前記複数の半導体発光素子を前記発光色毎に順次発光させて複数の出力光を時系列的に出射させる駆動手段と、前記複数の発光体から出射された前記複数の出力光を平行光に整形する整形光学系と、前記整形光学系からの前記平行光に前記発光色に対応する画像信号に応じた空間変調を施して複数の画像信号光を時系列的に出力する単一の空間光変調手段と、前記空間光変調手段からの前記複数の画像信号光をスクリーンに投影する投影光学系を有することにより、光利用効率が高く、かつ小型・低消費電力で光源寿命が長いプロジェクタ装置が提案されている。   In Patent Document 2, a plurality of light emitters composed of a plurality of semiconductor light emitting elements having different emission colors, and a drive for emitting a plurality of output lights in time series by sequentially emitting the plurality of semiconductor light emitting elements for each of the emission colors. Means, a shaping optical system for shaping the plurality of output lights emitted from the plurality of light emitters into parallel light, and a space corresponding to the parallel light from the shaping optical system according to an image signal corresponding to the emission color By having a single spatial light modulator that modulates and outputs a plurality of image signal lights in time series, and a projection optical system that projects the plurality of image signal lights from the spatial light modulator on a screen A projector device has been proposed that has high light utilization efficiency, small size, low power consumption, and long light source life.

特許文献3では、複数の発光ダイオードからなる光源と、該光源からの光源光によって照明され、入射した該照明光の偏向状態を変調する液晶ライトバルブと、該液晶ライトバルブから出射光を投射するための投射レンズとを備えた画像投射装置において、各前記発光ダイオードからの出射光を個別に偏向変換する偏向変換素子アレイを設けたことにより、高い光利用効率と小型の光学系を両立させた画像投射装置が提案されている。
特開2001−249400号公報 特開平11−32278号公報 特開2002−244211号公報
In Patent Document 3, a light source composed of a plurality of light-emitting diodes, a liquid crystal light valve that is illuminated by light source light from the light source and modulates the deflection state of the incident illumination light, and light emitted from the liquid crystal light valve is projected. In the image projection apparatus provided with a projection lens for providing a deflection conversion element array that individually deflects and converts the light emitted from each of the light emitting diodes, both high light utilization efficiency and a compact optical system are achieved. An image projection apparatus has been proposed.
JP 2001-249400 A JP-A-11-32278 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-244211

しかし、上記の発明は以下の問題を有している。   However, the above invention has the following problems.

特許文献1記載の投射型表示装置では、発光素子の出射光を直接フライアイレンズに入射させている。また、特許文献2記載のプロジェクタ装置では、発光素子の出射光をマイクロレンズアレイによって整形しているものの、整形後は光束幅を絞っただけで、そのまま2次元マイクロ偏向ミラーアレイに導光している。   In the projection display device described in Patent Document 1, the light emitted from the light emitting element is directly incident on the fly-eye lens. Further, in the projector device described in Patent Document 2, the light emitted from the light emitting element is shaped by the microlens array, but after shaping, the light beam width is narrowed and the light is guided to the two-dimensional micro deflection mirror array as it is. Yes.

一般にLEDの出射光は、出射角度ごとの強度が異なり、この強度分布は配光分布と呼ばれている。特許文献1及び2の構成を用いた場合、LEDの配光分布特性が、液晶パネルや2次元マイクロ偏向ミラーアレイ上で照度ムラとなって表れることは明白である。   In general, emitted light from an LED has different intensities for each outgoing angle, and this intensity distribution is called a light distribution. When the configurations of Patent Documents 1 and 2 are used, it is obvious that the light distribution characteristics of the LEDs appear as illuminance unevenness on the liquid crystal panel or the two-dimensional micro deflection mirror array.

仮に、特許文献1記載の投射型表示装置において、光源に砲弾型LEDを用い、出射光の指向性を高め光の発散度を下げる事で配光分布特性の影響を下げたとしても、フライアイレンズのNAが小さくなりすぎ、液晶パネル全体を照らすことができない。   Even if the projection type display device described in Patent Document 1 uses a bullet-type LED as a light source and increases the directivity of the emitted light and lowers the divergence of the light, the effect of the light distribution characteristics is reduced. The NA of the lens becomes too small to illuminate the entire liquid crystal panel.

また、特許文献3記載の画像投射装置は、光利用効率と小型化を目指しているが、照度ムラについては検討されていない。   Moreover, although the image projection apparatus described in Patent Document 3 aims for light use efficiency and miniaturization, illumination unevenness has not been studied.

つまり、LEDの発光効率が向上しているとはいえ、現在のところLEDをプロジェクタ用光源に用いるには、LEDを複数個配列しなければ、A3用紙程度の大きさのスクリーンを想定した場合に明るさ不足である。また、LEDを複数個用いるに関して、各LEDの出射光を効率良く利用する方法は種々考えられる。例えば、従来技術のフライアイレンズを流用し、フライアイレンズ中の各レンズと各LEDとをカップリングして2次光源を作る方式は非常に効率的である。しかし、フライアイレンズは、本来、光源光を複数に分割することで、光源の持つ配光分布特性によるライトバルブ面上での照度ムラを少なくするものである。よって、LEDとフライアイレンズとをカップリングする方法は、ライトバルブ面に光源光を導く方法としては問題無いが、フライアイレンズ本来の働きを行う事が無い。このため、単純にLEDとフライアイレンズとをカップリングしただけでは、LEDの配光分布特性が照度ムラとなって、ライトバルブ上にそのまま現れてしまう。   In other words, although the light emission efficiency of the LED is improved, at present, in order to use the LED as a light source for the projector, if a plurality of LEDs are not arranged, a screen having a size of about A3 paper is assumed. Insufficient brightness. Further, regarding the use of a plurality of LEDs, various methods for efficiently using the light emitted from each LED are conceivable. For example, a method of making a secondary light source by diverting a fly-eye lens of the prior art and coupling each lens in the fly-eye lens and each LED is very efficient. However, the fly-eye lens originally reduces the illuminance unevenness on the light valve surface due to the light distribution characteristic of the light source by dividing the light source light into a plurality of parts. Therefore, the method of coupling the LED and the fly-eye lens has no problem as a method of guiding the light source light to the light valve surface, but does not perform the original function of the fly-eye lens. For this reason, when the LED and the fly-eye lens are simply coupled, the light distribution characteristic of the LED becomes uneven illuminance and appears on the light valve as it is.

ここで、従来の投射型表示装置の具体的な構成について図5を用いて説明する。従来の投射型表示装置は、3行3列のLED1と、第1レンズアレイ2と、第2レンズアレイ3からなるものであり、これによって液晶板4を照らしている。図5に示すように、第1レンズアレイ2と第2レンズアレイ3はLED1の出射光を受けて、各LED1の2次光源像を形成している。一般的に、このような手法を用いると、2次光源像それぞれが液晶板全体を照明することで、効率良くムラの少ない照明が行われる。しかし、個々のLED1にレンズが取り付けられている砲弾型LEDでなければ、LED1の出射光は図5に示すようにLED正面方向の放射強度が最も強く、正面から角度をなすにつれて徐々に弱くなる(ここではなす角のコサイン二乗にしたがって弱くなるものとする)。そのため、それぞれのLED1が液晶面全体を照明しているため、LED1の配光分布(ここではコサイン二乗分布)がそのまま液晶面に重畳され、そのまま照度ムラとなり表れる。   Here, a specific configuration of a conventional projection display apparatus will be described with reference to FIG. The conventional projection display device is composed of LEDs 1 in 3 rows and 3 columns, a first lens array 2 and a second lens array 3, thereby illuminating the liquid crystal plate 4. As shown in FIG. 5, the first lens array 2 and the second lens array 3 receive light emitted from the LEDs 1 and form secondary light source images of the respective LEDs 1. In general, when such a method is used, each secondary light source image illuminates the entire liquid crystal plate, so that illumination with less unevenness is performed efficiently. However, if the LED 1 is not a bullet-type LED in which a lens is attached, the emitted light from the LED 1 has the highest radiation intensity in the front direction of the LED as shown in FIG. (Here, it becomes weaker according to the cosine square of the angle made.) Therefore, since each LED 1 illuminates the entire liquid crystal surface, the light distribution distribution (here, cosine square distribution) of the LED 1 is directly superimposed on the liquid crystal surface and appears as illuminance unevenness as it is.

そこで、本発明は、光源が発光素子をアレイ状に配してなる発光素子アレイからなり、個々の発光素子から出射される光の照度分布をグラディエントフィルタにより取り除き、照度分布がない出射光を光変調手段に入射することにより、液晶パネル等のライトバルブ上に照度分布を軽減し、かつライトバルブ全体を効率よく照らすことができる照射装置、及び投射型表示装置を提案することを目的としている。   Therefore, the present invention comprises a light emitting element array in which light sources are arranged in an array, the illuminance distribution of light emitted from each light emitting element is removed by a gradient filter, and outgoing light having no illuminance distribution is emitted as light. An object of the present invention is to propose an irradiating device and a projection display device capable of reducing the illuminance distribution on a light valve such as a liquid crystal panel and efficiently illuminating the entire light valve by entering the modulation means.

請求項1記載の発明は、複数の発光ダイオードからなる光源と、前記光源からの光を変調する光変調手段とを有する照明装置において、前記各光源から出射される光をそれぞれ前記光変調手段の光変調領域全体に照射させる光拡散手段と、前記光源と前記光拡散手段との間又は前記光拡散手段内部に、前記各光源の照度分布を打ち消す透過率分布を持ったグラディエントフィルタとを有することを特徴とする。   The invention according to claim 1 is an illumination device including a light source composed of a plurality of light emitting diodes and a light modulation unit that modulates light from the light source. A light diffusing unit that irradiates the entire light modulation region; and a gradient filter having a transmittance distribution that cancels the illuminance distribution of each light source between the light source and the light diffusing unit or inside the light diffusing unit. It is characterized by.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の照明装置において、前記光拡散手段は、複数のレンズをアレイ状に配列したフライアイレンズを一対有することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the illumination device according to the first aspect, the light diffusing means includes a pair of fly-eye lenses in which a plurality of lenses are arranged in an array.

請求項3記載の発明は、請求項2記載の照明装置において、前記グラディエントフィルタは、前記フライアイレンズの各レンズと1対1で対応していることを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the illumination device according to the second aspect, the gradient filter has a one-to-one correspondence with each lens of the fly-eye lens.

請求項4記載の発明は、請求項3記載の照明装置において、前記グラディエントフィルタは、前記光拡散手段のいずれか一方のフライアイレンズの各レンズ面に、薄膜状に形成されていることを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the illumination device according to the third aspect, the gradient filter is formed as a thin film on each lens surface of one of the fly-eye lenses of the light diffusing means. And

請求項5記載の発明は、請求項3又は4記載の照明装置において、前記グラディエントフィルタは、ガラス又はプラスチック材料からなり、前記グラディエントフィルタの透過率は材料の厚み変化によって調整することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the illumination device according to the third or fourth aspect, the gradient filter is made of glass or a plastic material, and the transmittance of the gradient filter is adjusted by changing the thickness of the material. .

請求項6記載の発明は、請求項5記載の照明装置において、前記グラディエントフィルタには、厚み変化による光線の屈折作用を防止するために、補償板が接合されていることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the illumination device according to the fifth aspect of the present invention, a compensation plate is joined to the gradient filter in order to prevent light from being refracted by a thickness change.

請求項7記載の発明は、請求項1から6のいずれか1項記載の照明装置において、前記光源と前記光拡散手段との間に、前記光源の出射光を取り出す取り出しレンズ系が配置されていることを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the illuminating device according to any one of the first to sixth aspects, an extraction lens system for taking out the emitted light of the light source is disposed between the light source and the light diffusing means. It is characterized by being.

請求項8記載の発明は、請求項1から7のいずれか1項記載の照明装置において、前記光拡散手段と前記光変調手段との間に、少なくとも1枚のリレーレンズを有することを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the illumination device according to any one of claims 1 to 7, wherein at least one relay lens is provided between the light diffusion means and the light modulation means. To do.

請求項9記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項記載の照明装置を有する投射型表示装置であって、前記各光源は、光源単体で複数色の色光を出射し、前記光変調手段は、前記光源から時間順次に出射される各色光の出射タイミングに同期して時分割駆動し、前記光変調手段によって変調された光を投射する投射手段を有することを特徴とする。   A ninth aspect of the invention is a projection display device having the illumination device according to any one of the first to eighth aspects, wherein each of the light sources emits light of a plurality of colors by a single light source. The modulation means includes projection means for time-division driving in synchronism with the emission timing of each color light emitted sequentially from the light source and projecting the light modulated by the light modulation means.

請求項10記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項記載の照明装置を有する投射型表示装置であって、前記各光源は、光源単体では一色の色光を出射し、かつ出射する色光が互いに異なる三種類以上の光源からなり、前記光変調手段は、前記光源から時間順次に出射される各色光の出射タイミングに同期して時分割駆動し、前記光変調手段によって変調された光を投射する投射手段を有することを特徴とする。   A tenth aspect of the present invention is a projection display device having the illumination device according to any one of the first to eighth aspects, wherein each of the light sources emits a single color light and emits a single color light source. The light modulated by three or more types of light sources having different color lights, and the light modulation means is time-division driven in synchronization with the emission timing of each color light emitted from the light source in time sequence, and is modulated by the light modulation means. It has the projection means which projects.

請求項11記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項記載の照明装置を備えた投射型表示装置であって、前記各光源は、互いに異なる色の色光を出射可能な複数の面光源からなり、前記光変調手段は、前記面光源から出射される各色光を変調し、前記光変調手段により変調された色光を合成する色合成手段と、前記色合成手段により合成された光を投射する投射手段とを有することを特徴とする。   Invention of Claim 11 is a projection type display apparatus provided with the illuminating device of any one of Claim 1-8, Comprising: Each said light source is a several surface which can radiate | emit color light of a mutually different color A light source, and the light modulation means modulates each color light emitted from the surface light source, and combines the color light modulated by the light modulation means, and the light synthesized by the color synthesis means. And projecting means for projecting.

請求項12記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項記載の照明装置を備えた投射型表示装置であって、前記光源は白色LEDであり、前記光変調手段は、前記LEDから出射される白色光を複数の色に変換するカラーフィルタからなり、前記光変調手段によって変調された光を投射する投射手段を有することを特徴とする。   Invention of Claim 12 is a projection type display apparatus provided with the illuminating device of any one of Claim 1-8, Comprising: The said light source is white LED, The said light modulation means is from said LED. It comprises a color filter that converts the emitted white light into a plurality of colors, and has projection means for projecting the light modulated by the light modulation means.

本発明は、光源が発光素子をアレイ状に配してなる発光素子アレイからなり、個々の発光素子から出射される光の照度分布をグラディエントフィルタにより取り除き、照度分布がない出射光を光変調手段に入射することにより、液晶パネル等のライトバルブ上に照度分布を軽減し、かつライトバルブ全体を効率よく照らすことができる。   The present invention comprises a light emitting element array in which light sources are arranged in an array, and the light intensity emitted from the individual light emitting elements is removed by a gradient filter, and the emitted light having no illuminance distribution is modulated by light. By making it incident on the light bulb, it is possible to reduce the illuminance distribution on the light valve such as a liquid crystal panel and to efficiently illuminate the entire light valve.

以下、本発明の一実施形態に係わる投射型表示装置の構成及び動作について説明する。   Hereinafter, the configuration and operation of a projection display device according to an embodiment of the present invention will be described.

本実施形態に係わる投射型表示装置(図1に示す)は、3行3列のLED1、第一レンズアレイ2、第二レンズアレイ3、及び液晶板4を有して構成される。また、第一レンズアレイ2の各レンズ上には、LED1の配向分布特性を打ち消すような透過率分布をもったグラディエント(ND)フィルタ5が設けられている。つまり、例えば、LED1の配向分布がランバード分布のようなものである場合、各LED1と第一レンズアレイ2との間に、中心から周辺に向かって透過率の上がる特性を持ったグラディエントフィルタ5により、第一レンズアレイ2の各レンズに入射する前に、上述の照度ムラの原因を取り除く。   The projection type display device according to the present embodiment (shown in FIG. 1) is configured to have 3 rows and 3 columns of LEDs 1, a first lens array 2, a second lens array 3, and a liquid crystal plate 4. Further, a gradient (ND) filter 5 having a transmittance distribution that cancels the orientation distribution characteristics of the LED 1 is provided on each lens of the first lens array 2. In other words, for example, when the orientation distribution of the LEDs 1 is a Lambard distribution, the gradient filter 5 having a characteristic in which the transmittance increases from the center toward the periphery between each LED 1 and the first lens array 2. Before the incident on each lens of the first lens array 2, the cause of the above-mentioned illuminance unevenness is removed.

また、LED1の出射光を効率良く取り出すには、LED1とカップリングするレンズの開口数(NA)が大きい事が望ましい。従来のフライアイレンズは、通常、平行光線が入射されることが想定された設計になっているので、LED1の出射光を効率良く取り出すことは困難である。また、フライアイレンズの設計を変更し、LED1の出射光の取り出し効率を上げる方法には、限界がある。このため、LED1と第一レンズアレイ2の間には、少なくとも1枚のLED1の出射光を取り出すレンズ系(以下、カップリングレンズ系とする)を配置し、NAの向上を図る事が望ましい。   Further, in order to efficiently extract the light emitted from the LED 1, it is desirable that the numerical aperture (NA) of the lens coupled with the LED 1 is large. Since the conventional fly-eye lens is usually designed to receive parallel light rays, it is difficult to efficiently extract the light emitted from the LED 1. Further, there is a limit to the method of changing the design of the fly-eye lens and increasing the extraction efficiency of the emitted light from the LED 1. For this reason, it is desirable to arrange a lens system (hereinafter referred to as a coupling lens system) for extracting the emitted light of at least one LED 1 between the LED 1 and the first lens array 2 to improve the NA.

本実施形態に係わる投射型表示装置は、図2に示すような透過率分布を持ったグラディエントフィルタ5を用いることで、LED1から発光された出射光の照度ムラを打ち消すものである。図1に示す投射型表示装置においては、第一レンズアレイ2の第1面(LED1側の面)にこのフィルタ膜を形成することによって、図1に示すように、照度ムラなく液晶板4を照らすことを実現している。   The projection type display apparatus according to the present embodiment uses the gradient filter 5 having the transmittance distribution as shown in FIG. 2 to cancel the illuminance unevenness of the emitted light emitted from the LED 1. In the projection type display device shown in FIG. 1, by forming this filter film on the first surface (the surface on the LED 1 side) of the first lens array 2, as shown in FIG. We are shining.

なお、上述の投射型表示装置でカラー表示を行う方法には、大別すると、ライトバルブを細工することによりカラー表示を行う方法と、光源を含んだ照明光学系で複数の色光を混合してカラー表示を行う方法とがある。   In addition, the method of performing color display with the above-described projection display device can be broadly divided into a method of performing color display by crafting a light valve, and a method of mixing a plurality of color lights with an illumination optical system including a light source. There is a method of performing color display.

ライトバルブを細工する方法には、例えば、カラーフィルタを用いる方法や、一個のマイクロレンズに赤/緑/青の3個のサブピクセルを対応させる方法(テレビジョン学会技術報告VOL.19 , NO.8 ,IDY95-41)がある。しかし、ライトバルブに細工を加える方法は、明るさや解像度を犠牲にするものである。   The light valve can be crafted by, for example, a method using a color filter, or a method in which three sub-pixels of red / green / blue are associated with one microlens (TVJ Technical Report VOL.19, NO. 8, IDY95-41). However, the method of adding work to the light valve sacrifices brightness and resolution.

光源を含んだ照明光学系で複数の色光を混合する方法としては、赤/緑/青それぞれのチップを一つの素子中に含んだLEDを用いる方法や、赤/緑/青それぞれの色を出射するLEDを配列し、ライトバルブ上で混色する方法や、赤/緑/青、各色のLEDごとに配列し、赤色の面光源、緑色の面光源、青色の面光源を作り、それぞれの出射光をプリズム等で混色する方法がある。   As a method of mixing a plurality of color lights with an illumination optical system including a light source, a method using an LED including a red / green / blue chip in one element, or a red / green / blue color is emitted. LEDs are arranged and mixed on the light valve, or arranged for each LED of red / green / blue, to produce a red surface light source, a green surface light source, and a blue surface light source. There is a method of mixing colors with a prism or the like.

なお、本実施形態に係わる投射型表示装置には、LEDから時間順次に出射される各色光の出射タイミングに同期して時分割駆動するライトバルブを用いた。   In the projection display device according to the present embodiment, a light valve that is time-division driven in synchronization with the emission timing of each color light emitted sequentially from the LED is used.

次に、第二の実施形態に係わる投射型表示装置の構成及び動作について説明する。   Next, the configuration and operation of the projection display apparatus according to the second embodiment will be described.

本実施形態に係わる投射型表示装置(図3に示す)は、5行5列のLED1、各LED1に対応するカップリングレンズ6、第一レンズアレイ(グラディエントフィルタ膜5付き)2と、第二レンズアレイ3と、リレーレンズ7と、フィールドレンズ8と、液晶板9とを有して構成される。   The projection type display device according to the present embodiment (shown in FIG. 3) includes 5 rows and 5 columns of LEDs 1, a coupling lens 6 corresponding to each LED 1, a first lens array (with a gradient filter film 5) 2, a second The lens array 3, the relay lens 7, the field lens 8, and the liquid crystal plate 9 are included.

第一の実施形態においても説明したように、フライアイレンズのみでLED1から発光された出射光を効率よく取り出すことは困難である。そこで、本実施形態においては、LED1と第一レンズアレイ2との間にLED1からの出射光を取り出すカップリングレンズ6を配置することにより、NAを向上させている。   As described in the first embodiment, it is difficult to efficiently extract the emitted light emitted from the LED 1 using only the fly-eye lens. Therefore, in the present embodiment, the NA is improved by arranging the coupling lens 6 for extracting the light emitted from the LED 1 between the LED 1 and the first lens array 2.

また、第一の実施形態において第二レンズアレイ3と一体化されていたリレーレンズ7とをと分割し、さらに液晶板4近傍にフィールドレンズ8を配置することにより、リレーレンズ7とフィールドレンズ8とからなるレンズ系の収差を低減した。この収差が大きいと、2次光源像を液晶板4に導く際に、光利用効率を下げ、更には照度ムラの原因となる。   In addition, the relay lens 7 integrated with the second lens array 3 in the first embodiment is divided, and the field lens 8 is disposed in the vicinity of the liquid crystal plate 4, whereby the relay lens 7 and the field lens 8 are arranged. The aberration of the lens system consisting of When this aberration is large, when the secondary light source image is guided to the liquid crystal plate 4, the light use efficiency is lowered, and further illuminance unevenness is caused.

また、グラディエントフィルタ5は、フィルタ膜の代わりに、図4に示す吸収タイプのグラディエントフィルタを用いてもよい。図4の斜線を引いて示した凸レンズのように、厚みを変化させることで所望の透過率分布を得ることができる。ただし、フィルタ内での屈折を防止するために、図4に示した凹レンズのような補償板を用いることが望ましい。なお、補償板の屈折率は凸レンズと同じであり、また凹レンズの曲率と凸レンズの曲率とは同じである。   The gradient filter 5 may be an absorption type gradient filter shown in FIG. 4 instead of the filter film. A desired transmittance distribution can be obtained by changing the thickness as in the convex lens shown by hatching in FIG. However, in order to prevent refraction in the filter, it is desirable to use a compensation plate such as a concave lens shown in FIG. The refractive index of the compensation plate is the same as that of the convex lens, and the curvature of the concave lens and the curvature of the convex lens are the same.

以上に説明した照明光学系に投影光学系を組み合わせることによって、小型で省エネエネルギーであり、なおかつ照度ムラの少ない投射型表示装置を構成することができる。   By combining the projection optical system with the illumination optical system described above, it is possible to configure a projection display apparatus that is small in size, saves energy, and has little illuminance unevenness.

本実施形態に係わる投射型表示装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the projection type display apparatus concerning this embodiment. 本実施形態に係わる投射型表示装置に用いたグラディエントフィルタの透過率分布を示す図である。It is a figure which shows the transmittance | permeability distribution of the gradient filter used for the projection type display apparatus concerning this embodiment. 本実施形態に係わる投射型表示装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the projection type display apparatus concerning this embodiment. 吸収タイプのグラディエントフィルタの概略図である。It is the schematic of an absorption type gradient filter. 従来の投射型表示装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional projection type display apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

1 LED
2 第一のレンズアレイ
3 第二のレンズアレイ
4 液晶板
5 グラディエントフィルタ
6 カップリングレンズ
7 リレーレンズ
8 フィールドレンズ
1 LED
2 First lens array 3 Second lens array 4 Liquid crystal plate 5 Gradient filter 6 Coupling lens 7 Relay lens 8 Field lens

Claims (12)

複数の発光ダイオードからなる光源と、前記光源からの光を変調する光変調手段とを有する照明装置において、
前記各光源から出射される光をそれぞれ前記光変調手段の光変調領域全体に照射させる光拡散手段と、
前記光源と前記光拡散手段との間又は前記光拡散手段内部に、前記各光源の照度分布を打ち消す透過率分布を持ったグラディエントフィルタとを有することを特徴とする照明装置。
In an illumination device having a light source composed of a plurality of light emitting diodes, and a light modulation means for modulating light from the light source,
A light diffusing means for irradiating the entire light modulation area of the light modulation means with the light emitted from each light source;
An illuminating device comprising a gradient filter having a transmittance distribution that cancels an illuminance distribution of each light source between the light source and the light diffusing unit or inside the light diffusing unit.
前記光拡散手段は、複数のレンズをアレイ状に配列したフライアイレンズを一対有することを特徴とする請求項1記載の照明装置。   The lighting device according to claim 1, wherein the light diffusion means includes a pair of fly-eye lenses in which a plurality of lenses are arranged in an array. 前記グラディエントフィルタは、前記フライアイレンズの各レンズと1対1で対応していることを特徴とする請求項2記載の照明装置。   The lighting device according to claim 2, wherein the gradient filter has a one-to-one correspondence with each lens of the fly-eye lens. 前記グラディエントフィルタは、前記光拡散手段のいずれか一方のフライアイレンズの各レンズ面に、薄膜状に形成されていることを特徴とする請求項3記載の照明装置。   4. The illumination device according to claim 3, wherein the gradient filter is formed in a thin film shape on each lens surface of one of the fly-eye lenses of the light diffusing means. 前記グラディエントフィルタは、ガラス又はプラスチック材料からなり、
前記グラディエントフィルタの透過率は材料の厚み変化によって調整することを特徴とする請求項3又は4記載の照明装置。
The gradient filter is made of glass or plastic material,
5. The illumination device according to claim 3, wherein the transmittance of the gradient filter is adjusted by a change in material thickness.
前記グラディエントフィルタには、厚み変化による光線の屈折作用を防止するために、補償板が接合されていることを特徴とする請求項5記載の照明装置。   6. The illumination device according to claim 5, wherein a compensation plate is joined to the gradient filter in order to prevent a light refraction action due to a thickness change. 前記光源と前記光拡散手段との間に、前記光源の出射光を取り出す取り出しレンズ系が配置されていることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項記載の照明装置。   The illumination device according to any one of claims 1 to 6, wherein a take-out lens system for taking out light emitted from the light source is disposed between the light source and the light diffusion means. 前記光拡散手段と前記光変調手段との間に、少なくとも1枚のリレーレンズを有することを特徴とする請求項1から7のいずれか1項記載の照明装置。   8. The lighting device according to claim 1, wherein at least one relay lens is provided between the light diffusing unit and the light modulating unit. 9. 請求項1から8のいずれか1項記載の照明装置を有する投射型表示装置であって、
前記各光源は、光源単体で複数色の色光を出射し、
前記光変調手段は、前記光源から時間順次に出射される各色光の出射タイミングに同期して時分割駆動し、
前記光変調手段によって変調された光を投射する投射手段を有することを特徴とする投射型表示装置。
A projection display device comprising the illumination device according to any one of claims 1 to 8,
Each of the light sources emits light of a plurality of colors with a single light source,
The light modulation means is time-division driven in synchronization with the emission timing of each color light emitted sequentially from the light source,
A projection type display device comprising projection means for projecting light modulated by the light modulation means.
請求項1から8のいずれか1項記載の照明装置を有する投射型表示装置であって、
前記各光源は、光源単体では一色の色光を出射し、かつ出射する色光が互いに異なる三種類以上の光源からなり、
前記光変調手段は、前記光源から時間順次に出射される各色光の出射タイミングに同期して時分割駆動し、
前記光変調手段によって変調された光を投射する投射手段を有することを特徴とする投射型表示装置。
A projection display device comprising the illumination device according to any one of claims 1 to 8,
Each of the light sources is composed of three or more types of light sources that emit color light of one color as a single light source, and the emitted color lights are different from each other,
The light modulation means is time-division driven in synchronization with the emission timing of each color light emitted sequentially from the light source,
A projection type display device comprising projection means for projecting light modulated by the light modulation means.
請求項1から8のいずれか1項記載の照明装置を備えた投射型表示装置であって、
前記各光源は、互いに異なる色の色光を出射可能な複数の面光源からなり、
前記光変調手段は、前記面光源から出射される各色光を変調し、
前記光変調手段により変調された色光を合成する色合成手段と、
前記色合成手段により合成された光を投射する投射手段とを有することを特徴とする投射型表示装置。
A projection display device comprising the illumination device according to any one of claims 1 to 8,
Each of the light sources is composed of a plurality of surface light sources capable of emitting different color lights.
The light modulation means modulates each color light emitted from the surface light source,
Color combining means for combining the color light modulated by the light modulating means;
Projection type display apparatus comprising projection means for projecting light synthesized by said color synthesis means.
請求項1から8のいずれか1項記載の照明装置を備えた投射型表示装置であって、
前記光源は白色LEDであり、
前記光変調手段は、前記LEDから出射される白色光を複数の色に変換するカラーフィルタからなり、
前記光変調手段によって変調された光を投射する投射手段を有することを特徴とする投射型表示装置。
A projection display device comprising the illumination device according to any one of claims 1 to 8,
The light source is a white LED;
The light modulation means comprises a color filter that converts white light emitted from the LED into a plurality of colors,
A projection type display device comprising projection means for projecting light modulated by the light modulation means.
JP2005259151A 2005-09-07 2005-09-07 Illumination device and projection-type display apparatus Withdrawn JP2007072172A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005259151A JP2007072172A (en) 2005-09-07 2005-09-07 Illumination device and projection-type display apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005259151A JP2007072172A (en) 2005-09-07 2005-09-07 Illumination device and projection-type display apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2007072172A true JP2007072172A (en) 2007-03-22

Family

ID=37933664

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005259151A Withdrawn JP2007072172A (en) 2005-09-07 2005-09-07 Illumination device and projection-type display apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2007072172A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008268271A (en) * 2007-04-16 2008-11-06 Mitsubishi Electric Corp Projection display apparatus
US7507942B2 (en) 2006-06-13 2009-03-24 Ricoh Company, Ltd. Illumination apparatus that suppresses light intensity distribution irregularity and projection-type display apparatus using the illumination apparatus
EP2215523A1 (en) * 2007-12-04 2010-08-11 Shenzhen TCL New Technology LTD System and method for modular led illumination
US7810931B2 (en) 2005-07-27 2010-10-12 Ricoh Company, Ltd. Light source apparatus, optical modulation apparatus, display apparatus, light condense illumination apparatus and projection type color display apparatus
US7852522B2 (en) 2006-07-28 2010-12-14 Ricoh Company, Ltd. Original-document illumination apparatus, image reading apparatus, color-original-document reading apparatus, and image forming apparatus
KR20200095371A (en) * 2019-01-31 2020-08-10 캐논 가부시끼가이샤 Light source device, illumination apparatus, exposure apparatus, and method for manufacturing article

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7810931B2 (en) 2005-07-27 2010-10-12 Ricoh Company, Ltd. Light source apparatus, optical modulation apparatus, display apparatus, light condense illumination apparatus and projection type color display apparatus
US7507942B2 (en) 2006-06-13 2009-03-24 Ricoh Company, Ltd. Illumination apparatus that suppresses light intensity distribution irregularity and projection-type display apparatus using the illumination apparatus
US7589307B2 (en) 2006-06-13 2009-09-15 Ricoh Company, Ltd. Image display apparatus that reduces illuminance irregularity, projection-type image display apparatus using the image display apparatus and rear-projection televison
US7852522B2 (en) 2006-07-28 2010-12-14 Ricoh Company, Ltd. Original-document illumination apparatus, image reading apparatus, color-original-document reading apparatus, and image forming apparatus
JP2008268271A (en) * 2007-04-16 2008-11-06 Mitsubishi Electric Corp Projection display apparatus
US7950808B2 (en) 2007-04-16 2011-05-31 Mitsubishi Electric Corporation Project display apparatus having diffusion element for reducing speckle
EP2215523A1 (en) * 2007-12-04 2010-08-11 Shenzhen TCL New Technology LTD System and method for modular led illumination
EP2215523A4 (en) * 2007-12-04 2010-12-15 Shenzhen Tcl New Technology System and method for modular led illumination
KR20200095371A (en) * 2019-01-31 2020-08-10 캐논 가부시끼가이샤 Light source device, illumination apparatus, exposure apparatus, and method for manufacturing article
JP2020122921A (en) * 2019-01-31 2020-08-13 キヤノン株式会社 Light source device, illuminating device, exposure device and manufacturing method of articles
JP7267761B2 (en) 2019-01-31 2023-05-02 キヤノン株式会社 Light source device, illumination device, exposure device, and method for manufacturing article
KR102638498B1 (en) * 2019-01-31 2024-02-20 캐논 가부시끼가이샤 Light source device, illumination apparatus, exposure apparatus, and method for manufacturing article

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4182804B2 (en) Illumination device and projection display device
US7278755B2 (en) Illumination apparatus
CN105278226B (en) Light source module and projection device
KR100611972B1 (en) Micro light emitting module and projection display using the same
EP1577872A1 (en) Projection type video display device
US20050213345A1 (en) Light source device for illumination
US10558114B2 (en) Illumination system and projection apparatus having a small volume
CN1854807A (en) Illumination unit and image projection apparatus having the same
JP4909546B2 (en) Illumination device, light modulation device, and projection display device
JP2012234162A (en) Light source device and projection type display device
CN104460202A (en) Illumination system and projection apparatus
US7258453B2 (en) Projector
JP2006071817A (en) Image display device, projector, and image observing device
JP2011158500A (en) Projection-type image display device
US20140028982A1 (en) Projection with semiconductor light sources, deflection mirror and transmitted-light regions
JP2007072172A (en) Illumination device and projection-type display apparatus
US20190253676A1 (en) Illumination system and projection apparatus
JP4411923B2 (en) Lighting device, display device, and projector
TW201935085A (en) Illumination system and projection apparatus
US8979344B2 (en) Backlight module using laser emitters as light source
CN213715489U (en) Color microlens array and optical projection module
JP2011107372A (en) Lighting device and projector
JP2006039338A (en) Lighting system and projection type video display device
JP6354288B2 (en) Light source device and projector
JP6217210B2 (en) Light source device and projector

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20081202