JP2004014367A - Light source device and projection display device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device capable of providing practical high-luminance luminous flux by using multiple light emitting diode elements, and of reducing a projection area (emission luminous flux area) of the light source as compared with the number of used light emitting diode elements, and allowing miniaturization of the device itself. <P>SOLUTION: Components each comprising a light emitting diode and a reflecting surface coupled with it are circularly arranged, and the circular units are disposed hierarchically form without blocking each luminous flux. The light emitting diodes are disposed in a form where the optical axis thereof is directed to the center axis of the device, and each reflecting surface is disposed at such an angle as to face the light emitting part of the corresponding light emitting diode and to reflect the optical axis of the light emitting diode in the optical axis direction of the device. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光源装置及び投写型表示装置に関し、特に、発光ダイオードを用いた光源装置及び投写型表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に投写型表示装置の光源としては、発光効率の高い高圧放電ランプ等が用いられている。光源として発光ダイオードを用いる場合には発光ダイオード素子単体の光量が少ないため多数の発光ダイオード素子を必要とし、素子を多数個配列することにより光源を構成することが多い。
【0003】
従来の、発光ダイオードを用いた投写型表示装置の光源(以下、光源装置と表記)の構成例を図8に示す。この光源装置は、複数の発光ダイオード素子201と基板202とから構成されており、基板202(ここでは円形基板)上に、複数の発光ダイオード素子201を単純に上向きで緊密に敷き詰めた構成である。
【0004】
なお、発光ダイオードを用いた従来の装置として、例えば特開2001−007406号公報、特開平11−163418号公報、特開平11−177144号公報などに開示の技術があるが、いずれも、発光ダイオードの配置の向きは装置の光軸方向と一致しているなど本願の主旨や構成とは異なる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の投写型表示装置の光源装置には、次に挙げるような課題があった。第1点として、発光ダイオード素子単体の光量が少ないことから多数の発光ダイオード素子を使用して多くの光束を取り出す構成とするため、発光ダイオードを実装している光源装置の投影面積(出射光束面積)が大きくなり、同時に光源装置自体も大型化してしまう。第2点として、前述のように光源装置が大きくなってしまうと、それに伴って光源装置を搭載する装置全体も大型化してしまう。
【0006】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、多数の発光ダイオード素子を使用して実用的な高輝度の光束を得ることができると共に、使用する発光ダイオード素子の個数に比して光源の投影面積(出射光束面積)を小さくすることができ、かつ装置自体を小型化することのできる光源装置及びそれを搭載した投写型表示装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために、請求項1記載の発明は、発光ダイオードとそれと対となる反射面とから成る部品が円状に配列され、円状ユニットが円半径の異なる形で階層状に配置され、発光ダイオードはその光軸が装置中心軸に向く形で配置され、前記反射面は前記発光ダイオードの発光部に面し、かつ前記発光ダイオードの光軸を装置光軸方向に反射する角度で配置され、前記円状ユニットは、前記発光ダイオードから放射され前記反射面で反射される光束が互いに遮られない形で配置される構造であることを特徴としている。
【0008】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、発光ダイオードは装置光軸と直交する形で配置されることを特徴としている。
【0009】
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、反射面は発光ダイオードの光軸と45度の関係で配置されることを特徴としている。
【0010】
請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の発明において、装置の出射光束が平行光束となる様にユニットが配置されることを特徴としている。
【0011】
請求項5記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の発明において、反射面は発光ダイオードの発光部の極近に配置されることを特徴としている。
【0012】
請求項6記載の発明は、発光ダイオードを用いた光源装置と、光源装置からの出射光束を照明光として画像変調を行う表示デバイスと、表示デバイスからの光をスクリーンに投写する投写レンズとを有する投写型表示装置であって、光源装置は、発光ダイオードとそれと対となる反射面とから成る部品が円状に配列され、円状ユニットが円半径の異なる形で階層状に配置され、発光ダイオードはその光軸が装置中心軸に向く形で配置され、反射面は発光ダイオードの発光部に面しかつ発光ダイオードの光軸を装置光軸方向に反射する角度で配置され、円状ユニットは、発光ダイオードから放射され反射面で反射される光束が互いに遮られない形で配置される構造であることを特徴としている。
【0013】
請求項7記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の光源装置を照明系として使用した投写型表示装置であって、赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光色の発光ダイオード素子を用いて3つの光源装置を構成し、3つの光源装置からの各色の出射光束を色合成素子により合成して照明光として表示デバイスを照明し、表示デバイスで画像変調された光を投写レンズを介して投写する構成であることを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら詳細に説明する。まず図1から図6を参照して本発明の実施の形態における光源装置1について説明する。その後、図7を参照して本発明の実施の形態における投射型表示装置100について説明する。投射型表示装置100は光源装置1を照明系として使用して構成される。
【0015】
図1は、本発明の第1の実施の形態における光源装置1を側面から見た構成を示す断面図である。また図2は同光源装置1を上面(光束が出射され発光する側の面)から見た構成を示す図である。光源装置1は全体としては略円筒形状であり、特に内部構造的には複数の発光ダイオード素子の配列による略円錐形状(逆円錐形)となっている。図1では円筒中心軸を通る断面を示している。
【0016】
本光源装置1では、図3に示すような、発光ダイオード素子11とそれと対となる反射面12とからなる部品13を用いている。発光ダイオード素子11から発する光は、反射面12において反射され、上方に出射される。ここでは特に反射面12は発光ダイオード素子11の光軸と45度の関係を持つように配置している。これにより発光ダイオード素子11からの光は反射面12において90度反射され上方(光源装置1の上面方向)に出射することとなる。なお部品13は説明のための便宜的な単位であり、光源装置1全体を組立る際の手順にも特に限定はない。
【0017】
本実施例では、発光ダイオード素子11としてφ5mmタイプの発光ダイオード素子を用い、これを64個用いて構成した場合の光源装置について示す。以下この構成に関して説明を行う。
【0018】
図1及び図2に参照されるように、光源装置1は、発光ダイオード11と反射面12とからなる部品13を円形に配置したユニット(以下、発光ユニット)14を階層状(階段状)に配置することにより構成される。この略円錐状の発光ダイオード配列体は円筒状のケース(筐体)15により収容されている。図1に参照されるように、発光ダイオード素子11と反射面12とからなる部品13は、光源装置1において略水平方向(筐体側面に対しては垂直方向)に配置される。かつ、図2に参照されるように、発光ダイオード素子11から発する光の光軸が略円筒状ケース15及び略円錐状発光ダイオード配列体の中心軸方向に向く形で配置される。
【0019】
図1及び図2に参照されるように、各部品13の発光ダイオード素子11から発される光束が互いに遮られない様な配置で部品13及び円形状の発光ユニット14を階層状(階段状)に配置する。円半径の小さいユニットから順に下から上へ重ねて配置する。本実施例では特に発光ユニット14として発光ユニット14A〜14Dを4段階層状に上下に重ねて配置している。この段数は任意であってよい。なお発光ユニット14も説明のための便宜的な単位である。
【0020】
図1に参照されるように、略水平方向向きとなる形(装置1の光軸に直交する形)で配置されている各発光ダイオード素子11から発された光は対の反射面12で上方に反射され、光源装置1としての出射光束(照明光束)面を形成する。
【0021】
図2に参照されるように、光源装置1の上面=発光面(出射光束面)において、部品13のうちの反射面12が露出する配置となっている。反射面12と共に少し覗いているのは発光ダイオード素子11のうちの前面の放射部である。
【0022】
なお、ケース15の底面中心(円形ユニット14Aの中心点)には発光ダイオード素子11が単一で配置されており、出射光束面の中心点の光束となる。
【0023】
反射面12は、金属蒸着や鍍金等の鏡面加工などの手法により形成可能である。反射面12は、発光ダイオード素子11の前面の放射部(砲弾形の素子11において半球形側の部分)から極近い距離に配置される。また、発光ダイオード素子11の光軸を水平方向とすると反射面12はそれに対し45度の傾きを持ち、素子11からの光束は、反射面12において90度反射され、垂直方向(光源装置1上面方向)へと出射される。ここで用いている発光ダイオード素子11は指向性が鋭いものであり、発光ダイオード素子11から発された光はほとんど損失なく反射面12で反射する。発光ダイオード素子11に指向性を持たせるための構成などは公知技術である。
【0024】
このような構成により、単純に同数の発光ダイオード素子を平面に配置した構成に比べて、光源装置としての出射光束(照明光束)の面積を最小限に抑えつつ高輝度を達成し、同時に光源装置を小型化している。
【0025】
図4は、光源装置1を上面から見た場合でかつ反射面12と円中心の発光ダイオード素子11のみを仮想的に記した略図であり、円形ユニット14における各発光ダイオード素子11からの光軸について反射面12上に点で示している。本実施例の光源装置1ではφ5mmタイプの発光ダイオード素子を使用しており、発光ユニット14Aでは40°間隔で9個、発光ユニット14Bでは約25°間隔で14個、発光ユニット14Cでは20°間隔で18個、発光ユニット14Dでは約16°間隔で22個の素子を円状に配置している。また光源装置1の底面中央の隙間には1個の発光ダイオード素子11を配置している。このような配置によりφ37の真円の範囲において合計64個の発光ダイオード素子11を配置している。
【0026】
図5に、本実施例の構成との比較のために従来の構成での発光ダイオード素子の配置を示す。図5は、従来型のφ5mmタイプの発光ダイオード素子を使用してφ37の真円内に単純に上向きで緊密配置した構成である。この配置構成ではφ37の真円の範囲で発光ダイオード素子を合計37個しか配置することができない。本実施例の配置では、この従来配置例と比較すると、光源装置としての発光部(出射光束面)の同一面積当たりにより多くの発光ダイオード素子からの光束を集積することができるので、多数の発光ダイオード素子を並べて光源を構成する場合に有利な構成となっている。また、同数の発光ダイオード素子を用いて光源装置を構成しようとした際に、平面に単純に配置した場合と比べて本実施例の配置構成では光源装置としての出射光束面の面積を小さく抑えることができる。
【0027】
図6は、上記実施例の光源装置1を利用して、更に配置する発光ダイオード素子の数を増やした場合の構成である。前述した配置構成に加え、発光ユニットDの上に更に発光ユニット14E(斜線部分)を配置している。左上は上面図、左下は側面断面図、右上は発光部のみ仮想的に示した上面略図である。発光ユニット14Eとして、発光ダイオード素子11を上向き(出射光束面方向)に円状に2列で配列する。φ55の円環において、内側には15°間隔で24個、外側には12°間隔で30個の発光ダイオード素子11を配列しており、より多数の発光ダイオード素子を配置して効率的な光源装置を提供することができる。この構成例では発光ダイオード素子を合計118個配置している。
【0028】
次に、図7は、本発明の実施の形態における投写型表示装置100の構成を示す。投射型表示装置100は上述した実施形態の光源装置1を用いて照明系を構成している。投射型表示装置100の光源装置として、赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光色の発光ダイオード素子を使用した例を示している。投射型表示装置100は、赤色光を出射する発光ダイオードユニット(R)101、緑色光を出射する発光ダイオードユニット(G)102、青色光を出射する発光ダイオードユニット(B)103、集光レンズ104、色合成素子105、及び、表示デバイス106を有して構成されている。各発光ダイオードユニット101〜103は、図6で示した実施例の配置構造を有し、それぞれ異なる各色(R、G、B)の発光ダイオード素子により構成されている。
【0029】
集光レンズ104として通常インテグレーションレンズやコンデンサレンズを使用する。色合成素子105としてクロスダイクロイックプリズムやダイクロイックミラー等を使用する。ここでは色合成素子105から表示デバイス106までに配置され得る部品は省略している。表示デバイス106は、画像情報をもたらす装置であり、LCD(液晶ディスプレイパネル)やDMD(ディジタルミラーデバイス)等が用いられる。発光ダイオードユニット101〜103からの各色光は色合成素子105において合成されて照明光を成し、照明対象である表示デバイス106の方向へと出射される。照明光により表示デバイス106が照明され、表示デバイス106がもたらす画像情報により画像変調された光が非図示の投写レンズを介してスクリーンに投写されることにより画像の表示が行われる。
【0030】
以上により本発明の実施の形態について説明した。なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【0031】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の光源装置及び投写型表示装置によれば、第1点として、発光ダイオード素子から発せられた光を素子と対の反射面を介して使用することにより光源装置発光部(出射光束面)の面積を小さくすることができるため、光源装置の受光側から見た投影面内において、発光ダイオード素子を平面上に単純に配列した場合と比較してより多数の発光ダイオード素子を配列・集積して輝度の大きくかつ発光部面積の小さい照明光束を得ることができるという効果がある。
【0032】
第2点として、同個数の発光ダイオード素子を用いた場合と比較して発光部の面積を小さくすることができ、本光源装置を用いた装置(投写型表示装置)全体も小さく構成することが可能という効果がある。
【0033】
第3点として、発光部の面積を小さくすることができるため、赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光色の発光ダイオード素子を用いて光源を構成する場合において、本光源を用いた装置全体を小さく構成することが可能という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態における光源装置1の側面断面図である。
【図2】本発明の実施の形態における光源装置1の上面図である。
【図3】発光ダイオード素子11と反射面12とから成る部品13を示す図である。
【図4】光源装置1の上面において発光部を示す略図である。
【図5】比較のために本実施例の構成と同半径の円平面内に発光ダイオードを配置した構成を示す図である。
【図6】本発明の実施の形態における光源装置1を利用して更に発光ダイオード利用効率を高めた場合の構成を示す上面図、断面図、発光部略図である。
【図7】本発明の実施の形態における投写型表示装置100の構成を示す図である。
【図8】従来の光源装置の構成例を示す概略図である。
【符号の説明】
1 光源装置
100 投写型表示装置
11 発光ダイオード素子
12 反射面
13 11と12から成る部品
14 発光ユニット(部品13の円状の配列体)
14A 発光ユニット
14B 発光ユニット
14C 発光ユニット
14D 発光ユニット
15 ケース(略円筒状筐体)
14E 発光ユニット(上向き)
101 発光ダイオードユニット(R)
102 発光ダイオードユニット(G)
103 発光ダイオードユニット(B)
104 集光レンズ
105 色合成素子
106 表示デバイス(画像情報器)
201 発光ダイオード素子
202 基板
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device and a projection display device, and more particularly to a light source device and a projection display device using light emitting diodes.
[0002]
[Prior art]
Generally, a high-pressure discharge lamp or the like having high luminous efficiency is used as a light source of a projection display device. When a light emitting diode is used as a light source, a large number of light emitting diode elements are required because the light intensity of a single light emitting diode element is small, and a light source is often configured by arranging many elements.
[0003]
FIG. 8 shows a configuration example of a conventional light source (hereinafter, referred to as a light source device) of a projection display device using light emitting diodes. This light source device is composed of a plurality of light emitting diode elements 201 and a substrate 202, and has a configuration in which a plurality of light emitting diode elements 201 are simply laid upward and tightly on a substrate 202 (here, a circular substrate). .
[0004]
In addition, as a conventional device using a light emitting diode, for example, there are techniques disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-007406, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-163418, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-177144, etc. The arrangement direction is different from the gist or configuration of the present application, for example, it coincides with the optical axis direction of the device.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the light source device of the conventional projection display device has the following problems. The first point is that the light-emitting diode element alone has a small amount of light, so that a large number of light-emitting diodes are used to extract a large amount of light flux. ) Increases, and at the same time, the size of the light source device itself increases. Second, as described above, when the size of the light source device increases, the size of the entire device on which the light source device is mounted also increases.
[0006]
The present invention has been made in view of such a problem, and a practical high-luminance luminous flux can be obtained using a large number of light emitting diode elements, and the number of light emitting diode elements used is small. It is an object of the present invention to provide a light source device capable of reducing the projection area (emission light beam area) of a light source and reducing the size of the device itself, and a projection display device equipped with the light source device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 provides a light emitting diode and a reflection surface paired with the light emitting diode, in which the components are arranged in a circle, and the circular units are arranged in a hierarchy with different circle radii. The light-emitting diode is disposed so that its optical axis faces the central axis of the device, the reflecting surface faces the light-emitting portion of the light-emitting diode, and reflects the optical axis of the light-emitting diode in the direction of the device optical axis. The circular unit is arranged, and is characterized in that the light flux emitted from the light emitting diode and reflected by the reflection surface is arranged so as not to be blocked from each other.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the light emitting diodes are arranged so as to be orthogonal to the optical axis of the device.
[0009]
According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the reflecting surface is arranged at a 45-degree relationship with the optical axis of the light emitting diode.
[0010]
According to a fourth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the units are arranged such that a light beam emitted from the device is a parallel light beam.
[0011]
According to a fifth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the reflecting surface is disposed very close to the light emitting portion of the light emitting diode.
[0012]
The invention according to claim 6 includes a light source device using a light emitting diode, a display device that performs image modulation using light emitted from the light source device as illumination light, and a projection lens that projects light from the display device onto a screen. The projection type display device, wherein the light source device includes a light emitting diode, a component including a reflection surface paired with the light emitting diode, arranged in a circle, circular units arranged in a hierarchy with different circle radii, and a light emitting diode. Is arranged so that its optical axis faces the central axis of the device, the reflecting surface faces the light emitting portion of the light emitting diode, and is arranged at an angle that reflects the optical axis of the light emitting diode in the device optical axis direction. The light emitting device is characterized in that light beams emitted from the light emitting diodes and reflected by the reflection surface are arranged so as not to be blocked from each other.
[0013]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a projection type display device using the light source device according to any one of the first to fifth aspects as an illumination system, wherein red (R), green (G), blue (B ), Three light source devices are configured using the light emitting diode elements of each emission color, and the emitted light fluxes of each color from the three light source devices are combined by a color combining element to illuminate the display device as illumination light. The image-modulated light is projected through a projection lens.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First, a light source device 1 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. Then, the projection display device 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The projection display device 100 is configured using the light source device 1 as an illumination system.
[0015]
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a light source device 1 according to a first embodiment of the present invention as viewed from a side. FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the light source device 1 as viewed from above (the surface on the side where light is emitted and emits light). The light source device 1 has a substantially cylindrical shape as a whole, and particularly has a substantially conical shape (an inverted conical shape) formed by an arrangement of a plurality of light emitting diode elements in terms of an internal structure. FIG. 1 shows a cross section passing through the central axis of the cylinder.
[0016]
In the present light source device 1, as shown in FIG. 3, a component 13 including a light emitting diode element 11 and a reflecting surface 12 that is paired with the light emitting diode element 11 is used. Light emitted from the light emitting diode element 11 is reflected by the reflection surface 12 and emitted upward. Here, particularly, the reflection surface 12 is arranged so as to have a 45-degree relationship with the optical axis of the light emitting diode element 11. As a result, the light from the light emitting diode element 11 is reflected at the reflection surface 12 by 90 degrees and emitted upward (in the direction of the upper surface of the light source device 1). The component 13 is a unit for convenience of explanation, and the procedure for assembling the entire light source device 1 is not particularly limited.
[0017]
In this embodiment, a light source device in the case of using a light emitting diode element of φ5 mm type as the light emitting diode element 11 and using 64 light emitting diode elements will be described. Hereinafter, this configuration will be described.
[0018]
As shown in FIGS. 1 and 2, in the light source device 1, a unit (hereinafter, a light-emitting unit) 14 in which components 13 each including a light-emitting diode 11 and a reflection surface 12 are arranged in a circle is arranged in a hierarchical (step-like) manner. It is configured by arranging. The substantially conical light emitting diode array is housed in a cylindrical case (housing) 15. As shown in FIG. 1, the component 13 including the light emitting diode element 11 and the reflection surface 12 is arranged in the light source device 1 in a substantially horizontal direction (a direction perpendicular to the side surface of the housing). In addition, as shown in FIG. 2, the optical axis of the light emitted from the light emitting diode element 11 is arranged so as to face the center axis direction of the substantially cylindrical case 15 and the substantially conical light emitting diode array.
[0019]
As shown in FIGS. 1 and 2, the components 13 and the circular light-emitting unit 14 are arranged in a hierarchical manner (step-like shape) in such an arrangement that the luminous flux emitted from the light-emitting diode element 11 of each component 13 is not obstructed from each other. To place. Units with smaller circle radii are placed one on top of the other from bottom to top. In this embodiment, in particular, the light emitting units 14A to 14D are arranged as a light emitting unit 14 so as to be vertically stacked in four layers. This number of stages may be arbitrary. The light emitting unit 14 is also a convenient unit for explanation.
[0020]
As shown in FIG. 1, light emitted from each light emitting diode element 11 which is arranged in a substantially horizontal direction (a shape orthogonal to the optical axis of the device 1) is reflected upward by a pair of reflection surfaces 12. To form an outgoing light beam (illumination light beam) surface as the light source device 1.
[0021]
As shown in FIG. 2, on the upper surface of the light source device 1 = the light-emitting surface (emission light beam surface), the reflection surface 12 of the component 13 is arranged to be exposed. A part of the light emitting diode element 11 that is slightly viewed along with the reflecting surface 12 is a radiation part on the front surface.
[0022]
The single light-emitting diode element 11 is arranged at the center of the bottom surface of the case 15 (the center point of the circular unit 14A), and serves as a light beam at the center point of the emitted light beam surface.
[0023]
The reflection surface 12 can be formed by a technique such as mirror finishing such as metal evaporation or plating. The reflection surface 12 is arranged at a very short distance from a radiating portion on the front surface of the light emitting diode element 11 (a part on the hemispherical side in the bullet-shaped element 11). When the optical axis of the light emitting diode element 11 is in the horizontal direction, the reflection surface 12 has an inclination of 45 degrees with respect to the light axis, and the light flux from the element 11 is reflected by the reflection surface 12 at 90 degrees, and is reflected in the vertical direction (the upper surface of the light source device 1). Direction). The light emitting diode element 11 used here has a sharp directivity, and light emitted from the light emitting diode element 11 is reflected by the reflecting surface 12 with almost no loss. The configuration for giving the light emitting diode element 11 directivity is a known technique.
[0024]
With such a configuration, compared to a configuration in which the same number of light emitting diode elements are simply arranged on a plane, high brightness is achieved while minimizing the area of the emitted light beam (illumination light beam) as the light source device, and at the same time, the light source device Has been downsized.
[0025]
FIG. 4 is a schematic view showing the light source device 1 as viewed from above and showing only the reflecting surface 12 and the light emitting diode elements 11 at the center of the circle, and the optical axis from each light emitting diode element 11 in the circular unit 14. Are indicated by dots on the reflection surface 12. In the light source device 1 of this embodiment, φ5 mm type light emitting diode elements are used, and nine light emitting units are arranged at 40 ° intervals in the light emitting unit 14A, 14 light emitting units are arranged in approximately 25 ° intervals in the light emitting unit 14B, and 20 ° intervals in the light emitting unit 14C. In the light-emitting unit 14D, 18 elements are arranged in a circle at intervals of about 16 °. One light-emitting diode element 11 is arranged in a gap at the center of the bottom surface of the light source device 1. With such an arrangement, a total of 64 light emitting diode elements 11 are arranged in the range of a perfect circle of φ37.
[0026]
FIG. 5 shows an arrangement of light emitting diode elements in a conventional configuration for comparison with the configuration of the present embodiment. FIG. 5 shows a configuration in which a conventional φ5 mm type light-emitting diode element is simply arranged upward and tightly within a true circle of φ37. In this arrangement, only a total of 37 light emitting diode elements can be arranged within the range of a perfect circle of φ37. In the arrangement of the present embodiment, as compared with this conventional arrangement, the luminous flux from more light-emitting diode elements can be integrated per the same area of the light-emitting portion (outgoing luminous flux surface) as the light source device, so This is advantageous when a light source is configured by arranging diode elements. Further, when an attempt is made to configure a light source device using the same number of light emitting diode elements, the arrangement of the present embodiment reduces the area of the emitted light beam surface as the light source device as compared with the case where the light source device is simply arranged on a plane. Can be.
[0027]
FIG. 6 shows a configuration in which the number of light emitting diode elements to be arranged is further increased by using the light source device 1 of the above embodiment. In addition to the arrangement described above, a light emitting unit 14E (hatched portion) is further arranged on the light emitting unit D. The upper left is a top view, the lower left is a side cross-sectional view, and the upper right is a schematic top view in which only the light emitting unit is virtually shown. As the light emitting unit 14E, the light emitting diode elements 11 are arranged in two rows in a circular shape upward (in the direction of the emitted light beam). In the ring of φ55, 24 light emitting diode elements 11 are arranged at 15 ° intervals on the inside and 30 light emitting diode elements 11 at 12 ° intervals on the outside. An apparatus can be provided. In this configuration example, a total of 118 light emitting diode elements are arranged.
[0028]
Next, FIG. 7 shows a configuration of the projection display apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. The projection display device 100 forms an illumination system using the light source device 1 of the above-described embodiment. An example in which light-emitting diode elements of each of red (R), green (G), and blue (B) are used as a light source device of the projection display device 100 is shown. The projection display device 100 includes a light emitting diode unit (R) 101 for emitting red light, a light emitting diode unit (G) 102 for emitting green light, a light emitting diode unit (B) 103 for emitting blue light, and a condenser lens 104. , A color synthesizing element 105, and a display device 106. Each of the light emitting diode units 101 to 103 has the arrangement structure of the embodiment shown in FIG. 6, and is configured by light emitting diode elements of different colors (R, G, B).
[0029]
Normally, an integration lens or a condenser lens is used as the condenser lens 104. A cross dichroic prism, a dichroic mirror, or the like is used as the color combining element 105. Here, components that can be arranged from the color combining element 105 to the display device 106 are omitted. The display device 106 is a device for providing image information, and an LCD (Liquid Crystal Display Panel), a DMD (Digital Mirror Device), or the like is used. The respective color lights from the light emitting diode units 101 to 103 are combined in the color combining element 105 to form illumination light, and are emitted toward the display device 106 to be illuminated. The display device 106 is illuminated by the illumination light, and the image modulated by the image information provided by the display device 106 is projected on a screen via a projection lens (not shown) to display an image.
[0030]
The embodiment of the invention has been described above. The embodiment described above is an example of a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. .
[0031]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the light source device and the projection display device of the present invention, the first point is that light emitted from the light emitting diode element is used through the element and the pair of reflecting surfaces. Since the area of the light source device light emitting unit (emission light beam surface) can be reduced, a larger number of light emitting diode elements are arranged in a projection plane viewed from the light receiving side of the light source device than in the case where the light emitting diode elements are simply arranged on a plane. The arrangement and integration of the light-emitting diode elements described above have an effect that an illumination light beam having a large luminance and a small light-emitting portion area can be obtained.
[0032]
Second, the area of the light emitting portion can be reduced as compared with the case where the same number of light emitting diode elements are used, and the entire device (projection display device) using the light source device can be configured to be small. The effect is possible.
[0033]
Third, since the area of the light emitting portion can be reduced, the light source is configured using light emitting diode elements of each of the red (R), green (G), and blue (B) emission colors. There is an effect that the entire device using the light source can be configured to be small.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a light source device 1 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a top view of the light source device 1 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a view showing a component 13 including a light emitting diode element 11 and a reflection surface 12;
FIG. 4 is a schematic view showing a light emitting unit on the upper surface of the light source device 1.
FIG. 5 is a diagram showing a configuration in which light emitting diodes are arranged in a circular plane having the same radius as the configuration of the present embodiment for comparison.
FIG. 6 is a top view, a cross-sectional view, and a schematic diagram of a light-emitting unit showing a configuration in a case where the light-emitting diode utilization efficiency is further increased by using the light source device 1 according to the embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a projection display device 100 according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a conventional light source device.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 light source device 100 projection display device 11 light-emitting diode element 12 reflecting surface 13 component 14 composed of 11 and 12 light-emitting unit (circular array of components 13)
14A Light emitting unit 14B Light emitting unit 14C Light emitting unit 14D Light emitting unit 15 Case (substantially cylindrical housing)
14E light emitting unit (upward)
101 Light emitting diode unit (R)
102 Light emitting diode unit (G)
103 Light emitting diode unit (B)
104 Condensing lens 105 Color combining element 106 Display device (image information device)
201 light emitting diode element 202 substrate

Claims (7)

発光ダイオードとそれと対となる反射面とから成る部品が円状に配列され、該円状ユニットが円半径の異なる形で階層状に配置され、
前記発光ダイオードはその光軸が装置中心軸に向く形で配置され、
前記反射面は前記発光ダイオードの発光部に面し、かつ前記発光ダイオードの光軸を装置光軸方向に反射する角度で配置され、
前記円状ユニットは、前記発光ダイオードから放射され前記反射面で反射される光束が互いに遮られない形で配置される構造であることを特徴とする光源装置。
Components consisting of a light emitting diode and a reflective surface that is paired with the light emitting diode are arranged in a circle, and the circular units are arranged in a hierarchy with different circle radii,
The light emitting diode is arranged so that its optical axis is directed to the central axis of the device,
The reflection surface faces the light emitting portion of the light emitting diode, and is arranged at an angle that reflects an optical axis of the light emitting diode in a device optical axis direction,
The light source device according to claim 1, wherein the circular unit has a structure in which light beams emitted from the light emitting diodes and reflected by the reflection surface are arranged so as not to be blocked from each other.
前記発光ダイオードは装置光軸と直交する形で配置されることを特徴とする請求項1記載の光源装置。The light source device according to claim 1, wherein the light emitting diodes are arranged orthogonal to a device optical axis. 前記反射面は前記発光ダイオードの光軸と45度の関係で配置されることを特徴とする請求項1記載の光源装置。The light source device according to claim 1, wherein the reflection surface is disposed at a 45-degree relationship with an optical axis of the light emitting diode. 装置の出射光束が平行光束となる様に前記ユニットが配置されることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光源装置。The light source device according to any one of claims 1 to 3, wherein the unit is arranged such that a light beam emitted from the device is a parallel light beam. 前記反射面は前記発光ダイオードの発光部の極近に配置されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光源装置。The light source device according to any one of claims 1 to 4, wherein the reflection surface is disposed very close to a light emitting unit of the light emitting diode. 発光ダイオードを用いた光源装置と、該光源装置からの出射光束を照明光として画像変調を行う表示デバイスと、該表示デバイスからの光をスクリーンに投写する投写レンズとを有する投写型表示装置であって、
前記光源装置は、
発光ダイオードとそれと対となる反射面とから成る部品が円状に配列され、該円状ユニットが円半径の異なる形で階層状に配置され、
前記発光ダイオードはその光軸が装置中心軸に向く形で配置され、
前記反射面は前記発光ダイオードの発光部に面し、かつ前記発光ダイオードの光軸を装置光軸方向に反射する角度で配置され、
前記円状ユニットは、前記発光ダイオードから放射され前記反射面で反射される光束が互いに遮られない形で配置される構造であることを特徴とする投写型表示装置。
A projection display apparatus comprising: a light source device using a light-emitting diode; a display device that modulates an image using light emitted from the light source device as illumination light; and a projection lens that projects light from the display device onto a screen. hand,
The light source device,
Components consisting of a light emitting diode and a reflective surface that is paired with the light emitting diode are arranged in a circle, and the circular units are arranged in a hierarchy with different circle radii,
The light emitting diode is arranged so that its optical axis is directed to the central axis of the device,
The reflection surface faces the light emitting portion of the light emitting diode, and is arranged at an angle that reflects an optical axis of the light emitting diode in a device optical axis direction,
The projection display device, wherein the circular unit has a structure in which light beams emitted from the light emitting diodes and reflected by the reflection surface are arranged so as not to be blocked from each other.
請求項1から5のいずれか1項に記載の光源装置を照明系として使用した投写型表示装置であって、
赤(R)、緑(G)、青(B)の各発光色の発光ダイオード素子を用いて3つの光源装置を構成し、該3つの光源装置からの各色の出射光束を色合成素子により合成して照明光として表示デバイスを照明し、該表示デバイスで画像変調された光を投写レンズを介して投写する構成であることを特徴とする投写型表示装置。
A projection display device using the light source device according to any one of claims 1 to 5 as an illumination system,
Three light source devices are configured using light-emitting diode elements of each color of red (R), green (G), and blue (B), and the emitted light beams of each color from the three light source devices are combined by a color combining element. A display device as illumination light, and projecting the light image-modulated by the display device via a projection lens.
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