JP2004334055A

JP2004334055A - Projection display device

Info

Publication number: JP2004334055A
Application number: JP2003132444A
Authority: JP
Inventors: Teruo Miyamoto; 照雄宮本; Toshiyuki Yoneda; 俊之米田; Hiroyuki Yahara; 寛之矢原; Yasushi Hisaoka; 靖久岡
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-05-12
Filing date: 2003-05-12
Publication date: 2004-11-25
Anticipated expiration: 2023-05-12
Also published as: JP4247042B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a projection display device which has little light loss in theory and is capable of obtaining excellent tint of projection image without reducing a projection luminous flux quantity. <P>SOLUTION: The projection display device modulates the light emitted from a lamp 1 by means of a spatial light modulator 25 and displays the light as an image by the use of a projection lens 29. Further, the projection display device is provided with an auxiliary light emitting element 3 which emits the light of a wavelength region to supplement light intensity in the light emission wavelength region of the lamp and is constituted so that outgoing light of the auxiliary light emitting element 3 is superimposed and added to the outgoing light from the lamp 1. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は投写型表示装置に関し、特に光源からの投写光量を途中で減少させることなく投写画像の色合いを自在に調整することも可能な投写型表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の投写型表示装置は、所定の光源より出射される照明光を赤色、緑色、青色の波長帯域に分離して液晶パネル等の光空間変調素子によりそれぞれ変調したのち、これら光空間変調素子の出射光を同一光軸上に重畳し、スクリーンに投写することによりカラーの画像を形成するようになされている。このような投写型表示装置においては、光源として可視光の波長帯域で発光効率の高い例えば超高圧水銀ランプを使用することにより、効率良く照明光を出射することができるようになされている。
【０００３】
一方、超高圧水銀ランプは図２３に概略の発光スペクトルを示すように、青色の波長帯域である４４０ｎｍ近辺の波長帯域、及び緑色の波長帯域である５５０ｎｍ近辺の波長帯域においては、十分な光量があるのに対し、赤色の波長帯域である６００ｎｍ以上の波長帯域においては、これら青色、緑色の波長帯域に比して、十分な光量を確保できないという特性があるため、従来の投写型表示装置においては、これら青色、緑色の波長帯域の出射光量を意図的に減衰して赤色の波長帯域の出射光量との比率調整を図り、適切な色合いを得るようになされている。
【０００４】
ところが、このように青色、緑色の波長帯域の出射光量を減衰して赤色の波長帯域の出射光量との比率調整を図ると、結局、光源から出射された照明光の一部が光損失となり、表示画面が暗くなるという問題があった。これに対して、例えば特開２００２−２９６６８０号公報（特許文献１）に開示された画像表示装置のように、超高圧水銀ランプからなる主の光源と発光ダイオード等からなる副の光源を設け、副の光源光に比して主の光源光の光量が少ない所定の波長帯域において、主の光源光を副の光源光に置き換えるようになされた発明が提案されている。
【０００５】
この構成によれば、主の光源光の発光スペクトラムの所定の波長帯域を副の光源光により強調して照明光を生成する照明光合成手段を有しているので、主の光源光の損失を可及的に抑制し、主の光源及び副の光源より出射される照明光を効率良く利用して、良好な色再現性と明るい画像の形成の両立が可能となるといった利点がある（例えば特許文献１参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００−２９６６８０号公報（第３頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の投写型表示装置は、主の光源光の一部の波長領域を副の光源光と完全に置き換える構成となっているので、主の光源光の一部の波長領域は原理的には光損失となっており、光利用効率の更なる向上のためには阻害要因となっていた。
【０００８】
この発明は、上記のような従来技術の課題を解消するためになされたものであり、原理的に光損失が少なく、投写光束量を減少させることなく良好な色合いの投写画像が得られる投写型表示装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明によるの投写型表示装置は、ランプからの出射光を光変調素子により変調し映像表示する投写型表示装置において、上記ランプの発光波長領域の内、光強度を補うべき波長領域の光を出射する補助発光素子を備え、この補助発光素子の出射光を上記ランプからの出射光に重畳付加するようにしたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１ないし図５は本発明を実施するための実施の形態１による投写型表示装置を説明するための図であり、図１は光学系の全体構成を概略的に示す構成図、図２は図１の光学系の一部を直線状に展開して示す光路図、図３は第１のアレイレンズと半導体発光素子の立体的な配置を光入射方向（ランプ側）から示す斜視図、図４は第１のアレイレンズの面内におけるランプからの光束の強度分布の例を示す特性図、図５は用いた偏光変換素子近傍の構造を説明する要部断面図である。なお、各図を通じて同一符合は同一もしくは相当部分を示すものとする。
【００１１】
図１において、超高圧水銀ランプなどの主光源（以下、単にランプという）１は、凹面反射鏡２の内部に保持されている。凹面反射鏡２の前方の光路上には、第１のアレイレンズ４、第２のアレイレンズ５、偏光変換素子６、リレーレンズ７、及び反射鏡１３が順次配設され、補助発光素子としての半導体発光素子３は、この実施の形態１では上記凹面反射鏡２と第１のアレイレンズ４との間における所定位置に設けられている。
【００１２】
なお、８〜１２はリレーレンズ、１４〜１６は反射鏡、１７〜１８は誘電体多層膜ミラー、１９〜２４は偏光板、２５〜２７は光空間変調素子、２８は色合成プリズム、２９は投写レンズである。また、その他付随する例えば機械的な調整構成、電気的な制御回路などは図示を省略しているが、公知の従来技術は何れも特別な制限なく用いることができることは言うまでもない。
【００１３】
次に上記のように構成された実施の形態１の動作について説明する。図１、図２に示すように、投写型表示装置のランプ１から出射した光は、凹面反射鏡２で反射され、略平行光束１００となる。光束１００は第１のアレイレンズ４を構成する要素レンズ４ａに入射する。
【００１４】
要素レンズ４ａを出射した光束１０１は、徐々に集光されながら、第２のアレイレンズ５の対応する要素レンズ５ａに入射後、偏光変換素子６に入射する。この偏光変換素子６は、図５に示すように断面がひし形の短冊状透明材料を多数接着により積層した板状光学素子である。各短冊の斜面には偏光分離面４０と全反射面４１が交互に設置されている。なお図５において、４２は１／２波長板である。
【００１５】
偏光変換素子６に入射した光束１１０は、偏光分離面４０により、Ｐ偏光（紙面に平行方向に電界ベクトルを有する光）１１０ＰとＳ偏光（紙面に垂直方向に電界ベクトルを有する光）１１０Ｓに分離される。Ｐ偏光１１０Ｐは偏光分離面４０を透過し、Ｓ偏光１１０Ｓは偏光分離面４０で反射される。反射されたＳ偏光１１０Ｓは全反射面４１により９０度伝播方向を曲げられ、１／２波長板４２を透過することにより偏光面が９０度回転されＰ偏光となる。これら一連の動作によりランプ１からのランダム偏光光が単一の直線偏光光（本例ではＰ偏光光）に変換される。
【００１６】
上記のようにしてＰ偏光光に変換された光束は、リレーレンズ７を通過後光束１０２となる。光束１０２はリレーレンズ１１により略平行光束となり光空間変調素子２６を照明する。光空間変調素子２６を透過した光束は、光合成プリズム２８を透過後、投写レンズ２９によりスクリーン（図示省略）などに映像が映し出される。
【００１７】
なおこの実施の形態１では、光束１０２は、リレーレンズ７を通過後、光空間変調素子２６に到る途中で、誘電体多層膜ミラー１７及び１８により、それぞれ赤色帯域、青色帯域の成分が反射され光空間変調素子２５及び２７へと分配される。従って、光空間変調素子２６に到る光束は緑色帯域の波長の光となる。ただし、これら３色の波長帯域の分配順序は任意であって、もとよりこの実施の形態に限定されるものではない。
【００１８】
一方、補助発光素子としての半導体発光素子３は、図３に示すように第１のアレイレンズ４の略中心部と周辺四隅部に設置されており、発光波長が青色帯域または赤色帯域のもののどちらか一方のみ、あるいは双方の混成となっている。なお、補助発光素子として好ましく用いることができるものとしては、例えば発光ダイオードやレーザーダイオードなどの半導体発光素子を挙げることができる。また、第１のアレイレンズ４の面内におけるランプ１からの光束の強度分布は、通常図４に示すように中抜けのドーナツ状となっており、しかも周辺部の光強度も弱いので、前記半導体発光素子３によるランプ１からの光束のケラレはほとんど発生しない。
【００１９】
上記半導体発光素子３を出射した光束は、第１のアレイレンズ４を構成する要素レンズ４ｂに入射する。なお、第１のアレイレンズ４は、図３に示すように略矩形状の多数のレンズが碁盤目状に規則的に配置されたような構造となっている。その後、要素レンズ４ｂを出射した光束は、前記動作と同様にしてＰ偏光光に偏光方向が統一され、リレーレンズ１１により略平行光束となり光空間変調素子２６を照明する。
【００２０】
以上の動作により、主たる光源であるランプ１を発した光束、補助発光素子である半導体発光素子３を発した光束が、偏光変換素子６の上で、重畳付加され強度分布、色度分布が均一な照明がなされる。
【００２１】
以上説明したように、この実施の形態１によれば、半導体発光素子３よりなる補助発光素子を、ランプ１からの光束をほとんど遮らない光強度の弱い位置に配設し主光源であるランプ１の光束に付加重畳するようにしたので、主たる光源であるランプ１からの光束の損失が非常に少なくなり、明るく、しかも色合いの良好な画像が再現できる。さらに、半導体発光素子３の光量を電気的に調節するようにした場合には投写画面の色合いを任意に調整することも可能となる。
【００２２】
なお第１のアレイレンズ４において、半導体発光素子３に対応する要素レンズ４ｂと、それ以外のランプ１からの光束が通過する要素レンズ４ａのレンズ特性（焦点距離及び面形状）を、それぞれに適したように個別に設定すると、光学系の光伝送効率が向上し、更に明るく、色合いの良好な画像が再現できる。また、上記実施の形態１においては、光空間変調素子２５〜２７は透過型として説明したが、反射型の素子を用いた場合でも同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００２３】
実施の形態２．
図６及び図７は実施の形態２による投写型表示装置を説明する図であり、図６は補助発光素子の配置を示す要部構成図、図７は半導体発光素子からの光束の伝播動作を説明するための光路図である。図に示すように、この実施の形態２においては補助発光素子である例えば赤色波長領域の光を発光する半導体発光素子３は、凹面反射鏡２と第１のアレイレンズ４との間における凹面反射鏡２からの光束１００の両外側に対向して配設され、また、この半導体発光素子３から光軸Ａに交差する方向に出射された光束を光束１００と略平行な向きに反射させるための三角柱プリズム５０が該半導体発光素子３の出射方向前方にそれぞれ配設されている。その他の構成は、上記図１に示した実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００２４】
次に動作について説明する。半導体発光素子３を出射した光束は、三角柱プリズム５０の入射面５０ａに入射する。入射面５０ａを透過した光束は、斜面５０ｂにより空気と三角柱プリズムの材質との屈折率差により全反射され、その伝播方向が略９０度曲げられる。
【００２５】
斜面５０ｂで全反射された光束は、出射面５０ｃより三角柱プリズム５０を出射し、第１のアレイレンズ４の対応する要素レンズ４ａに入射する。第１のアレイレンズ４を出射した光束は、第２のアレイレンズ５，偏光変換素子６，リレーレンズ７を通過後、反射鏡１３によりその伝播方向が９０度曲げられる。反射鏡１３より先の動作は、図１に示した実施の形態１の投写型表示装置と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００２６】
以上説明したようにこの実施の形態２によれば、半導体発光素子３をランプ１からの光照射範囲から外した位置に設けるようにしたので、ランプ１からの直接光で照射されなくなり、半導体発光素子３の温度上昇が抑制される。このため半導体発光素子３の発光効率低下、すなわち光量減少が抑制され、投写画面の色合い調整範囲を十分確保することが可能となる。
【００２７】
なお、上記半導体発光素子３は、ランプ１からの光束１００の外側に三角柱プリズム５０と共に２組設けた例で説明したが、これに限定されるものではない。例えば３組以上設けても良いし、また、一つの三角柱プリズム５０に対して複数の半導体発光素子３を配設し、それら複数の半導体発光素子からの出射光を集光して一つの入射面５０ａに入射させることなども差し支えない。
【００２８】
実施の形態３．
図８ないし図１０は実施の形態３による投写型表示装置の要部構成を説明するための図であり、図８は光源部分を模式的に示す構成図、図９は第１のアレイレンズ近傍の立体的な配置を光入射方向（ランプ側）から示す斜視図、図１０は半導体発光素子を出射した光束の伝播動作を模式的に示す説明図である。図において、６０は直方体の一端部が斜めに切断された形状の斜面６０ｃを有する一対の導光体である。
【００２９】
該導光体６０は、図に示すようにその斜面６０ｃを光軸の中心部近傍で対向させ、第１のアレイレンズ４の手前側（光の入射方向）中心部を横断する如く横長に延在して設けられ、光軸の外側の各入射面６０ａを半導体発光素子３の出射面にそれぞれ対向させて図の左右対称的に配設されている。その他の構成は上記実施の形態２の投写型表示装置と略同様であるので説明を省略する。
【００３０】
次に動作について説明する。半導体発光素子３を出射した光束は、導光体６０の入射面６０ａに入射する。入射面６０ａを透過した光束は、導光体６０の側面６０ｂを空気層との屈折率差による界面反射により繰り返し全反射しながら、斜面６０ｃに到達する。斜面６０ｃにおいても空気層との界面反射により全反射され、伝播方向が９０度曲げられる。
【００３１】
斜面６０ｃで反射された光束は、導光体６０を出射し、第１のアレイレンズ４の対応する要素レンズ４ｃに入射する。第１のアレイレンズ４を出射した光束は、第２のアレイレンズ５，偏光変換素子６，リレーレンズ７を通過後、反射鏡１３により伝播方向が９０度曲げられる。反射鏡１３より先の動作は、図１に示した実施の形態１の投写型表示装置と同一であるのでここでは説明を省略する。
【００３２】
以上説明したように本実施の形態によれば、半導体発光素子３にランプ１からの直接光が照射されることなく第１のアレイレンズ４の中心部近傍から光を出射することができるので、ランプ１からの直接光で照射されなくなり、半導体発光素子３の温度上昇が抑制されると同時に、中心部近傍の光強度の弱い領域を有効に活用することができる。このため半導体発光素子３の発光効率低下、すなわち光量減少の抑制と、搭載可能な半導体発光素子の数量が増大され、投写画面の色合い調整範囲を十分確保することが可能となる。
【００３３】
実施の形態４．
図１１及び図１２は実施の形態４に係る投写型表示装置の要部を説明する図であり、図１１は光源部分の配置を模式的に示す構成図、図１２は用いたプリズム部において、ランプと半導体発光素子から発した光束の伝播動作を説明するための光路図である。図において、７０は三角柱プリズム７１、７２をその斜面を僅かな間隙を設けて互いに対向設置した三角柱プリズムユニットである。その他の構成は、上記実施の形態２の投写型表示装置と実質的に同様であるので説明を省略する。
【００３４】
次に動作について説明する。なお、この実施の形態４においては図１２に示す三角柱プリズム７１、７２の屈折率ｎを１．６とし、三角柱プリズム７１及び７２の頂角を図１２に示したように設定するものとする。（即ち、対向面側の一方の頂角を何れのプリズムとも３８°、三角柱プリズム７１の入射面７１ａと出射面７１ｃとの頂角を１０２°、三角柱プリズム７１の斜面７１ｂの法線に対する半導体発光素子からの入射角を４０°としている。）
【００３５】
図１２に示すように、半導体発光素子３を出射した光束は、三角柱プリズムユニット７０の第１の三角柱プリズム７１の入射面７１ａに入射する。入射面７１ａを透過した光束は、斜面７１ｂにより空気と三角柱プリズムの材質との屈折率差により全反射され、伝播方向が略８０度曲げられる。斜面７１ｂで反射された光束は、出射面７１ｃより三角柱プリズム７１を出射し、第１のアレイレンズ４の対応する要素レンズ４ａに入射する。第１のアレイレンズ４を出射した光束は、第２のアレイレンズ５，偏光変換素子６，リレーレンズ７を通過後、反射鏡１３により伝播方向が９０度曲げられる。
【００３６】
また、ランプ１からの光束は、三角柱プリズムユニット７０の第２の三角柱プリズム７２の入射面７２ａに入射する。入射面７２ａを透過した光束は、斜面７２ｂ、７１ｂを透過し、出射面７１ｃより三角柱プリズム７１を出射し、第１のアレイレンズ４の対応する要素レンズ４ａに入射する。第１のアレイレンズ４を出射した光束は、第２のアレイレンズ５，偏光変換素子６，リレーレンズ７を通過後、反射鏡１３により伝播方向が９０度曲げられる。反射鏡１３より先の動作は、図１に示した実施の形態１の投写型表示装置と同一であるのでここでは説明を省略する。
【００３７】
なお、この実施の形態４では、三角柱プリズム７１の屈折率と頂角を上記図１２の通り設定したが、特にこれに限定されるものではなく、半導体発光素子３からの光束が第１の三角柱プリズム７１の斜面７１ｂで全反射され、ランプ１からの光束が斜面７２ｂで全反射されないような組み合わせとなっていればよい。
【００３８】
以上説明したようにこの実施の形態４によれば、半導体発光素子３をランプ１からの光照射範囲から外れた位置に配設したので、ランプ１からの直接光で照射されなくなり、半導体発光素子３の温度上昇が抑制される。さらに光量は少ないものの周辺部のランプ光束も有効活用できるようになる。このため半導体発光素子３の発光効率低下、すなわち光量減少の抑制と、総光量の増大が図れ、投写画面の色合い調整範囲を十分確保しつつ画面を明るくすることが可能となる。
【００３９】
実施の形態５．
図１３は本発明を実施するための実施の形態５による投写型表示装置の構造の一部を説明するための要部構成図である。図に示すように、この実施の形態５では、凹面反射鏡２と第１のアレイレンズ４との間部分を横切るように台形プリズム７３を配設し、この台形プリズム７３の両端部にそれぞれ設けられた入斜面の外方に三角柱プリズム７１を介して半導体発光素子３をそれぞれ配設したものであり、台形プリズム７３を中心部に三角柱プリズム７１と半導体発光素子３が左右対称的に形成されている。なお、その他の構成は上記実施の形態４の投写型表示装置と実質的に同一構成であるので説明を省略する。
【００４０】
本実施の形態５は、実施の形態４で説明した三角柱プリズム７２の替わりに、台形プリズム７３を設置したものに相当する。この実施の形態５のように台形プリズム７３を設置すると、実施の形態４において、三角柱プリズムユニット７０を通過する光束と、三角柱プリズムユニット７０を通過しない光束との光学距離を一致させることができる。その他の動作については実施の形態４と基本的に同じであるので説明を省略する。
【００４１】
以上説明したように本実施の形態５によれば、半導体発光素子３をランプ１からの光照射範囲から外れた位置に配設したので、ランプ１からの直接光で照射されなくなり、半導体発光素子３の温度上昇が抑制される。また光量は少ないものの周辺部のランプ光束も有効活用できるようになる。さらにランプ１からの光束の伝播光路長を一定に保つことができるので、光利用効率が向上する。このため半導体発光素子３の発光効率低下、すなわち光量減少の抑制と、総光量の更なる増大が図れ、投写画面の色合い調整範囲を十分確保しつつ画面を明るくすることが可能となる。
【００４２】
実施の形態６．
図１４は実施の形態６による投写型表示装置の要部構造を示す構成図である。図に示すようにこの実施の形態６においては、補助発光素子である半導体発光素子３は第１のレンズアレイ４と第２のレンズアレイ５の間における第２のレンズアレイ５の側に近接させた位置に配設されている。なお、その他の構成は上記図１に示した実施の形態１の投写型表示装置と実質的に同一構成であるので説明を省略する。
【００４３】
本実施の形態６においては、実施の形態１で説明した投写型表示装置において、半導体発光素子３の設置位置を、第１のアレイレンズ４と第２のアレイレンズ５の間に変更したものである。基本的な動作は実施の形態１とほぼ同様であるのでここでは説明を省略する。
【００４４】
上記のようにこの実施の形態６によれば、半導体発光素子３をランプ１から離れた位置に設置するようにしたので、ランプ近傍の高温空気との接触や輻射熱の影響が少なくなり、半導体発光素子３の温度上昇が抑制される。このため半導体発光素子３の発光効率低下、すなわち光量減少が抑制され、投写画面の色合い調整範囲を十分確保することが可能となる。
【００４５】
なお、この実施の形態６では、便宜上実施の形態１の変形例をもとに説明しているが、特にこれに限定されるものではなく、例えば実施の形態２ないし５に示す補助発光素子及びプリズムなどの光学素子を第１のアレイレンズと第２のアレイレンズとの間に配設すること、異なる実施の形態相互の要素を組み合わせることなども差し支えなく、いずれの場合も同様の効果が期待できる。
【００４６】
実施の形態７．
図１５は実施の形態７による投写型表示装置の要部を模式的に示す構成図である。図において、８０は半導体発光素子３に密着固定され、該半導体発光素子３を冷却するためのヒートシンクである。その他の構成は、上記図１１に示した実施の形態４の投写型表示装置と略同一であるので説明を省略する。
【００４７】
この実施の形態７は、実施の形態４で説明した投写型表示装置における半導体発光素子３の背面部にヒートシンク８０を設置したものに相当し、これにより半導体発光素子３の温度上昇が抑制される。その他の基本的な動作は実施の形態４と同じであるのでここでは説明を省略する。
【００４８】
以上説明したように本実施の形態７によれば、半導体発光素子３の背面にヒートシンク８０を設置したので、放熱効率が向上し温度上昇を効果的に抑制することができる。このため半導体発光素子３の発光効率低下、すなわち光量減少が抑制され、投写画面の色合い調整範囲を一層十分に確保することが可能となる。
【００４９】
なお、本実施の形態７では、実施の形態４の構成をもとにしているが、とくにこれに限定されるものではなく、その他の実施の形態と組み合わせても同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００５０】
実施の形態８．
図１６は実施の形態８による投写型表示装置の要部を模式的に示す構成図である。図において、８１は一端部が半導体発光素子３に熱的に結合され、他端部がヒートシンク８０に熱的に結合して設けられ、上記半導体発光素子３から発生する熱を放散するためのヒートパイプである。その他の構成は実施の形態４の投写型表示装置と実質的に同一構成であるので説明を省略する。
【００５１】
本実施の形態８は、実施の形態４で説明した投写型表示装置において、半導体発光素子３の背面部にヒートパイプ８１の受熱部を密着させ、ヒートパイプ８１の他端部にヒートシンク８０を設置し、半導体発光素子３から発生する熱を該半導体発光素子３から離れた位置で放熱するようにしたものである。その他の基本的な動作は実施の形態４と同じであるのでここでは説明を省略する。
【００５２】
以上説明したように本実施の形態８によれば、半導体発光素子３の熱をヒートパイプ８１により輸送しランプから離れた位置に設置したヒートシンク８０で放熱するようにしたので、放熱効率が飛躍的に向上し半導体発光素子３の温度上昇を効果的に抑制することができる。このため半導体発光素子３の発光効率低下、すなわち光量減少がさらに抑制され、投写画面の色合い調整範囲を十分確保することが可能となる。
【００５３】
なお、本実施の形態８では、実施の形態４の構成をもとにしているが、とくにこれに限定されるものではなく、その他の実施の形態と組み合わせても同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００５４】
実施の形態９．
図１７及び図１８は本発明を実施するための実施の形態９になる投写型表示装置の光学系を模式的に説明する図であり、図１７は要部構成図、図１８は用いるカラーホイールを示す説明図である。なお、図１８（ａ）は正面図、図１８（ｂ）は側面図である。図に示すように、この実施例では凹面反射鏡２の放射方向前方にリレーレンズ７５が配設され、さらに導光体９２、リレーレンズ７６、反射型光空間変調素子９４、及び投写レンズ２９などが光軸方向に順次配設されている。なお、上記凹面反射鏡２とリレーレンズ７５によって集光手段３０を構成している。
【００５５】
そして、上記導光体９２はリレーレンズ７５で収束された光が、該導光体９２の入射面の約半分の面積領域（図の上半部）に集光されるように配設され、さらに該導光体９２と上記リレーレンズ７５との間に、カラーホイール９３が設置されている。また、導光体９２の入射面の約残部の領域（図の下半部）には半導体発光素子３から放射された光を入射させるための反射鏡９１が配設されている。
【００５６】
次に上記のように構成された実施の形態９の動作について説明する。ランプ１を発した光は、凹面反射鏡２で反射され略平行光束２００となる。光束２００はリレーレンズ７５で更に集光され導光体９２の前方に配設されたカラーホイール９３に照射される。
【００５７】
カラーホイール９３は図１８に示すように、赤色、緑色、青色をそれぞれ選択的に透過する３種類のダイクロイックミラー９３Ｒ、９３Ｇ、９３Ｂを互いに隣接して円周上に設置された円板とこれを回転させるモーター９３Ｍとから構成されており、モーター９３Ｍにより一定の回転数で回転している。上記集光手段３０によってカラーホイール９３に照射された光は、該カラーホイール９３が回転していることにより、透過する光束の波長範囲が、赤、緑、青と順次切り替えられるようになっている。
【００５８】
上記のようにカラーホイール９３を透過した光束は、導光体９２に入射する。導光体９２は透明材料でできた直方体状の中詰まり（中実）素子である。なお、該導光体９２としては、光入射面と光出射面を除く４つの側面部が全反射ミラーで囲まれた中空素子であってもよい。上記導光体９２に入射した光束は側面部で全反射を繰り返しながら伝播するに従い光軸に垂直な断面内の光強度分布が均一化される。
【００５９】
導光体９２を出射した光束はリレーレンズ７６により、反射型光空間変調素子９４を照明し、図示を省略している制御回路により入力映像信号に応じて反射型光空間変調素子９４をカラーホイール９３に同期させて制御することにより映像信号に応じた変調を受け、投写レンズ２９によりスクリーン（図示省略）に画像を投写する。
【００６０】
一方、半導体発光素子３を出た光束は、反射手段としての反射鏡９１により、伝播方向が９０度曲げられ、導光体９２に入射する。反射鏡９１は、光束２００の集光スポットを遮らないように、導光体９２の入射面における残りの下半部の面積領域近傍に設置される。導光体９２に入射した半導体発光素子３からの光束は、前記ランプ１からの光束と同様に反射型光空間変調素子９４を照明するが、例えばカラーホイール９３と同期させて光強度が不足する領域の光、例えば公知の技術により赤色の光が反射型光空間変調素子９４を照明しているときに赤色発光ダイオードなどの半導体発光素子３を発光させるように断続的に動作させることにより、色合いを改善した画像を形成することができる。
【００６１】
以上説明したように本実施の形態９によれば、半導体発光素子３よりなる補助発光素子からの光束を、ランプ１からの光束を遮らない位置から導光体９２部分で合成するようにしたので、主たる光源であるランプ１からの光束の損失が非常に少なくなり、明るく、色合いの良好な画像が再現できる。また、半導体発光素子３の光量を電気的に調節するようにした場合には、更に投写画面の色合いを任意に調整することが可能となるという効果が得られる。
【００６２】
なお、カラーホイール９３の色切り替えタイミングに同期して、反射型光空間変調素子９４に照射されている色と同色（例えば赤色領域）の前記半導体発光素子３を断続的に発光させるようにした場合には、連続で発光させた場合に比べ、瞬時電力を増大させることが可能となり、実質的に半導体発光素子３の光量を増大させることができ、色合い調整裕度が更に拡大するという効果も期待できる。
【００６３】
実施の形態１０．
図１９及び図２０は実施の形態１０による投写型表示装置の要部構造を説明するための図であり、図１９は光学系の全体構成を模式的に示す構成図、図２０は用いるプリズム部分を拡大して示す光路説明図である。図に示すように、この実施の形態１０では、リレーレンズ７５からの光が導光体９２の入射面９２ａの略下半部に入るように配設され、更にカラーホイール９３と導光体９２の入射面９２ａとの間に光合成ユニット９５が設けられている。
【００６４】
上記光合成ユニット９５は、詳細を図２０に示すように、ビームスプリッタ９５ａ、反射手段である反射鏡９５ｂ、半透過面９５ｃからなっている。その他の構成は上記実施の形態９と略同様であるので説明を省略する。
【００６５】
次に動作について説明する。なお、基本的な動作は実施の形態９に示した投写型表示装置と同様であるが、実施の形態９とは、ランプ１からの光束と半導体発光素子３からの光束の合成方法が異なっている。
【００６６】
ランプ１を発した光束は、集光手段３０により集光されビームスプリッタ９５ａに入射し、半透過面９５ｃにより、反射光束と透過光束に分割される。透過光束はビームスプリッタを出射し、導光体９２に入射する。一方、反射光束は反射鏡９５ｂにより伝播方向が９０度曲げられ、導光体９２に入射する。半導体発光素子３からの光束も前記と同様な動作により、ビームスプリッタ９５ａを透過もしくは反射して全ての光束が導光体９２に入射する。
【００６７】
このように、実施の形態１０によれば、半導体発光素子３よりなる補助発光素子からの光束を、ランプ１からの光束を遮らない位置から合成するようにしたので、主たる光源であるランプ１からの光束の損失が非常に少なくなり、明るく、色合いの良好な画像が再現できるとともに、半導体発光素子３の光量を電気的に調節することにより投写画面の色合いを任意に調整することが可能となる。
【００６８】
なお、ビームスプリッタ９５ａの半透過面９５ｃとしては、偏光分離面（いわゆる偏光ビームスプリッタ）や、任意の強度比に光束を分割する半透過鏡などが好適である。また、特に中詰まり（中実）のプリズム状でなくとも、分離面が露出した単なる板状の半透過面であっても同様の効果が期待できる。
【００６９】
実施の形態１１．
図２１は本発明を実施するための実施の形態１１による投写型表示装置の光学系を模式的に示す構成図である。図２１において、１５０は三角柱プリズム１５１及び１５２をその斜面を僅かな間隙を設けて互いに対向設置した三角柱プリズムユニットある。その他の構成は上記実施の形態９と実質的に同様であるので説明を省略する。
【００７０】
本実施の形態１１は、実施の形態９で説明した投写型表示装置において、反射鏡９１の替わりに三角柱プリズムユニット１５０を設置したものに相当する。三角柱プリズムユニット１５０での動作は図１２に示す実施の形態４の場合とほぼ同様であるのでここでは説明を省略する。
【００７１】
以上説明したように本実施の形態１１によれば、半導体発光素子３よりなる補助光学素子を、ランプ１からの光束を遮らない位置に設置したので、主たる光源であるランプ１からの光束の損失が非常に少なくした状態で、補助発光素子からの光束を重畳付加することができ、明るく、色むらのない画像が再現できるとともに、半導体発光素子の光量を電気的に調節することにより投写画面の色度を任意に調整することが可能となる。
【００７２】
なお、カラーホイール９３の色切り替えタイミングに同期して、反射型光空間変調素子９４に照射されている色と同色の前記半導体発光素子３を断続的に発光させるようにすると、連続で発光させた場合に比べ、瞬時電力を増大させることが可能となり、実質的に半導体発光素子３の光量を増大させることができ、色合い調整裕度が更に拡大するという効果も得られる。
【００７３】
実施の形態１２．
図２２は本発明を実施するための実施の形態１２による投写型表示装置の要部構成を模式的に説明する構成図である。図２２において、補助発光素子としての半導体発光素子３はカラーホイール９３の方向へ向けて光を出射するように配設されている。その他の構成は上記実施の形態１０と同様であるので説明を省略する。
【００７４】
次に動作について説明する。ランプ１を発した光は、凹面反射鏡２で反射され略平行光束２００となる。光束２００はリレーレンズ７５で集光される。リレーレンズ７５による光束２００の集光点近傍にカラーホイール９３が設置されている。カラーホイール９３の動作は、実施の形態９と同様であるのでここでは説明を省略する。
【００７５】
カラーホイール９３を透過した光束は、導光体９２に入射する。導光体９２は透明材料でできた直方体状の中詰まりの素子（あるいは側面が全反射ミラーで囲まれた中空の筒状素子）である。導光体９２に入射した光束は側面で全反射を繰り返しながら伝播するに従い光軸に垂直な断面内の光強度分布が均一化される。導光体９２を出射した光束はリレーレンズ７６により、反射型光空間変調素子９４を照明し、反射型光空間変調素子９４より映像信号に応じた変調を受け、投写レンズ２９によりスクリーン（図示省略）に画像を投写する。
【００７６】
一方、半導体発光素子３はカラーホイール９３の方向へ向けて光を出射する。発光タイミングは、カラーホイール９３を透過したランプ光束の色帯域が半導体発光素子３の発光波長帯域と異なっている期間に同期して発光する。例えば半導体発光素子３の発光色が赤色波長帯であった場合、カラーホイールが緑または青の波長帯域を透過させる時に発光する。このようなタイミングで発光させると、半導体発光素子３を出た光束はカラーホイールで全反射され導光体９２に入射する。入射した光束は、前記ランプからの光束と同様な動作により画像を投写する。
【００７７】
以上説明したように本実施の形態１２によれば、半導体発光素子１よりなる補助発光素子からの光束を、ランプ１からの光束を全く遮らない状態で合成できるので、明るく、色むらのない画像が再現できるとともに、半導体発光素子の光量を電気的に調節することにより投写画面の色度を任意に調整することが可能となる。
【００７８】
ところで上記実施の形態の説明では、主光源であるランプとして、超高圧水銀ランプを用いたが必ずしもこれに限定されるものではない。また、補助発光素子として赤色や青色の発光ダイオード、レーザーダイオードなどの半導体発光素子を用いる場合について説明したが、発光色や発光素子の種類などは必ずしもこれらのみに限定されるものではない。例えば、ランプとしてハロゲンランプを用い、補助発光素子として青色発光ダイオードを用いた場合などでも同様の効果が期待できる。
【００７９】
さらに上記以外においても、例えば、実施の形態２と実施の形態３の組み合わせなど、上記各種例示した実施の形態相互を任意に組み合わせることも自由であり、その場合においても同様の効果が期待できる。更に光学系に用いる素子や、光変調、合成手段の構成なども上記実施の形態に例示したものに限定されないことは当然である。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ランプからの出射光を光空間変調素子により変調し映像表示する投写型表示装置において、上記ランプの発光波長領域の内、光強度を補うべき波長領域の光を出射する補助発光素子を備え、この補助発光素子の出射光を上記ランプからの出射光に重畳付加するようにしたことにより、光損失が少なく、投写光量を減少させることなく良好な色合いの投写画像が得られる投写型表示装置を提供することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１による投写型表示装置の光学系の全体構成を概略的に示す構成図である。
【図２】図１の光学系の一部を直線状に展開して示す光路図である。
【図３】図１に示す第１のアレイレンズと半導体発光素子の立体的な配置を光入射方向（ランプ側）から示す斜視図である。
【図４】図１に示す第１のアレイレンズの面内におけるランプからの光束の強度分布の例を示す特性図である。
【図５】図１に示す偏光変換素子近傍の構造を説明する要部断面図である。
【図６】実施の形態２になる投写型表示装置における補助発光素子の配置を示す要部構成図である。
【図７】図６に示す半導体発光素子からの光束の伝播動作を説明するための光路図である。
【図８】実施の形態３に係る投写型表示装置の光源部分を模式的に示す構成図である。
【図９】図８に示す第１のアレイレンズ近傍の立体的な配置を光入射方向（ランプ側）から示す斜視図である。
【図１０】図８に示す半導体発光素子を出射した光束の伝播動作を模式的に示す説明図である。
【図１１】実施の形態４になる投写型表示装置の光源部分の配置を模式的に示す構成図である。
【図１２】図１１の投写型表示装置に用いたプリズム部において、ランプと半導体発光素子から発した光束の伝播動作を説明するための光路図である。
【図１３】実施の形態５による投写型表示装置を示す要部構成図である。
【図１４】実施の形態６による投写型表示装置の要部構造を示す構成図である。
【図１５】実施の形態７による投写型表示装置の要部を模式的に示す構成図である。
【図１６】実施の形態８による投写型表示装置の要部を模式的に示す構成図である。
【図１７】実施の形態９による投写型表示装置の要部を模式的に示す構成図である。
【図１８】図１７の投写型表示装置に用いられたカラーホイールを示す説明図であり、図１８（ａ）は正面図、図１８（ｂ）は側面図である。
【図１９】実施の形態１０による投写型表示装置の光学系の全体構成を模式的に示す構成図である。
【図２０】図１９の投写型表示装置に用いられたプリズム部分を拡大して示す光路説明図である。
【図２１】実施の形態１１による投写型表示装置の光学系を模式的に示す構成図である。
【図２２】実施の形態１２に係る投写型表示装置の構造を説明するための図である。
【図２３】一般的な超高圧水銀ランプの発光スペクトルを示す特性図である。
【符号の説明】
１（ランプ）超高圧水銀ランプ、２凹面反射鏡、３（補助発光素子）半導体発光素子、４第１のアレイレンズ、５第２のアレイレンズ、６偏光変換素子、７〜１２リレーレンズ、１３〜１６反射鏡、１７〜１８誘電体多層膜ミラー、１９〜２４偏光板、２５〜２７光空間変調素子、２８色合成プリズム、２９投写レンズ、３０集光手段、５０三角柱プリズム、６０導光体、７０三角柱プリズムユニット、８０ヒートシンク、８１ヒートパイプ、９１反射手段（反射鏡）、９２導光体、９３カラーホイール、９４反射型光変調素子、９５光合成ユニット、１５０三角柱プリズムユニット。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection display device, and more particularly, to a projection display device capable of freely adjusting the hue of a projected image without reducing the amount of light projected from a light source on the way.
[0002]
[Prior art]
A conventional projection display device separates illumination light emitted from a predetermined light source into red, green, and blue wavelength bands and modulates them by a spatial light modulating element such as a liquid crystal panel. The emitted light is superimposed on the same optical axis and projected on a screen to form a color image. In such a projection display device, an illumination light can be efficiently emitted by using, for example, an ultra-high pressure mercury lamp having a high luminous efficiency in a visible light wavelength band as a light source.
[0003]
On the other hand, the ultra-high pressure mercury lamp has a sufficient light intensity in the wavelength band around 440 nm, which is a blue wavelength band, and in the wavelength band around 550 nm, which is a green wavelength band, as shown in a schematic emission spectrum in FIG. On the other hand, in a wavelength band of 600 nm or more, which is a red wavelength band, there is a characteristic that a sufficient amount of light cannot be secured as compared with these blue and green wavelength bands. Are designed to attenuate the amount of emitted light in the blue and green wavelength bands and adjust the ratio of the amount of emitted light to the amount of emitted light in the red wavelength band to obtain an appropriate color.
[0004]
However, when the ratio of the amount of emitted light in the blue wavelength band to the amount of emitted light in the red wavelength band is adjusted by attenuating the amount of emitted light in the blue and green wavelength bands, part of the illumination light emitted from the light source eventually becomes light loss. There was a problem that the display screen became dark. On the other hand, for example, as in an image display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-296680 (Patent Document 1), a main light source composed of an ultra-high pressure mercury lamp and a sub light source composed of a light emitting diode and the like are provided. There has been proposed an invention in which the main light source light is replaced with the sub light source light in a predetermined wavelength band in which the amount of the main light source light is smaller than the sub light source light.
[0005]
According to this configuration, the illumination light combining means for generating illumination light by emphasizing the predetermined wavelength band of the emission spectrum of the main light source light with the auxiliary light source light is provided. There is an advantage that it is possible to achieve both good color reproducibility and formation of a bright image by efficiently using the illumination light emitted from the main light source and the sub light source (for example, see Patent Document 1). 1).
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-296680 (page 3, FIG. 1)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
The conventional projection display device as described above has a configuration in which a part of the wavelength region of the main light source light is completely replaced with the sub light source light. This is a light loss, which has been a hindrance for further improving the light use efficiency.
[0008]
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has a small light loss in principle, and a projection type in which a projected image having a good color tone can be obtained without reducing the amount of projected light flux. It is an object to provide a display device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
According to the projection display device of the present invention, in a projection display device that modulates light emitted from a lamp by a light modulation element to display an image, of the emission wavelength region of the lamp, light of a wavelength region to compensate for light intensity is used. An auxiliary light emitting element for emitting light is provided, and light emitted from the auxiliary light emitting element is superimposed on light emitted from the lamp.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiment 1 FIG.
1 to 5 are views for explaining a projection display apparatus according to a first embodiment for carrying out the present invention. FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an entire configuration of an optical system, and FIG. FIG. 3 is an optical path diagram showing a part of the optical system shown in FIG. 1 developed linearly, and FIG. 3 is a perspective view showing a three-dimensional arrangement of a first array lens and a semiconductor light emitting element from a light incident direction (lamp side). 4 is a characteristic diagram showing an example of an intensity distribution of a light beam from a lamp in the plane of the first array lens, and FIG. 5 is a cross-sectional view of a principal part explaining a structure near a used polarization conversion element. It should be noted that the same reference numerals throughout the drawings indicate the same or corresponding parts.
[0011]
In FIG. 1, a main light source (hereinafter simply referred to as a lamp) 1 such as an ultra-high pressure mercury lamp is held inside a concave reflecting mirror 2. A first array lens 4, a second array lens 5, a polarization conversion element 6, a relay lens 7, and a reflection mirror 13 are sequentially disposed on an optical path in front of the concave reflection mirror 2, and serve as an auxiliary light emitting element. The semiconductor light emitting element 3 is provided at a predetermined position between the concave reflecting mirror 2 and the first array lens 4 in the first embodiment.
[0012]
8 to 12 are relay lenses, 14 to 16 are reflecting mirrors, 17 to 18 are dielectric multilayer mirrors, 19 to 24 are polarizing plates, 25 to 27 are spatial light modulators, 28 is a color combining prism, and 29 is a color combining prism. It is a projection lens. Further, other accompanying components such as a mechanical adjustment configuration and an electrical control circuit are not shown, but it goes without saying that any of the known conventional techniques can be used without any particular limitation.
[0013]
Next, the operation of the first embodiment configured as described above will be described. As shown in FIGS. 1 and 2, light emitted from a lamp 1 of a projection display device is reflected by a concave reflecting mirror 2 to become a substantially parallel light flux 100. The light beam 100 enters the element lens 4a constituting the first array lens 4.
[0014]
The light beam 101 emitted from the element lens 4a is incident on the corresponding element lens 5a of the second array lens 5 and then is incident on the polarization conversion element 6 while being gradually collected. As shown in FIG. 5, the polarization conversion element 6 is a plate-shaped optical element in which a large number of strip-shaped transparent materials having a rhombic cross section are laminated by bonding. The polarization separation surface 40 and the total reflection surface 41 are alternately provided on the slope of each strip. In FIG. 5, reference numeral 42 denotes a half-wave plate.
[0015]
The light beam 110 incident on the polarization conversion element 6 is separated by the polarization separation surface 40 into P-polarized light (light having an electric field vector in a direction parallel to the paper) 110P and S-polarized light (light having an electric field vector in a direction perpendicular to the paper) 110S. Is done. The P-polarized light 110P transmits through the polarization splitting surface 40, and the S-polarized light 110S is reflected by the polarization splitting surface 40. The reflected S-polarized light 110S is bent by 90 degrees in the propagation direction by the total reflection surface 41, and is transmitted through the half-wave plate 42, whereby the polarization plane is rotated by 90 degrees to become P-polarized light. Through a series of these operations, the randomly polarized light from the lamp 1 is converted into a single linearly polarized light (in this example, P-polarized light).
[0016]
The light beam converted into the P-polarized light as described above becomes the light beam 102 after passing through the relay lens 7. The light beam 102 is turned into a substantially parallel light beam by the relay lens 11 and illuminates the light spatial modulation element 26. The light beam transmitted through the light spatial modulation element 26 is transmitted through the light combining prism 28, and then an image is projected on a screen (not shown) by the projection lens 29.
[0017]
In the first embodiment, after the light beam 102 passes through the relay lens 7 and reaches the spatial light modulator 26, the components of the red band and the blue band are reflected by the dielectric multilayer mirrors 17 and 18, respectively. The light is then distributed to the spatial light modulators 25 and 27. Therefore, the light flux reaching the spatial light modulator 26 is light having a wavelength in the green band. However, the order of distribution of the wavelength bands of these three colors is arbitrary, and is not limited to this embodiment.
[0018]
On the other hand, the semiconductor light-emitting elements 3 as auxiliary light-emitting elements are installed at substantially the center of the first array lens 4 and four peripheral corners as shown in FIG. Either one or a mixture of both. Examples of the auxiliary light emitting element that can be preferably used include a semiconductor light emitting element such as a light emitting diode or a laser diode. In addition, the intensity distribution of the light flux from the lamp 1 in the plane of the first array lens 4 is usually a hollow donut shape as shown in FIG. 4 and the light intensity in the peripheral portion is weak. Vignetting of the light beam from the lamp 1 by the semiconductor light emitting element 3 hardly occurs.
[0019]
The light beam emitted from the semiconductor light emitting element 3 is incident on an element lens 4b constituting the first array lens 4. Note that the first array lens 4 has a structure in which a large number of substantially rectangular lenses are regularly arranged in a grid pattern as shown in FIG. After that, the light beam emitted from the element lens 4b is unified in the polarization direction to the P-polarized light in the same manner as the above operation, becomes a substantially parallel light beam by the relay lens 11, and illuminates the light spatial modulation element 26.
[0020]
By the above operation, the luminous flux emitted from the lamp 1 as the main light source and the luminous flux emitted from the semiconductor light emitting element 3 as the auxiliary light emitting element are superimposed and added on the polarization conversion element 6 so that the intensity distribution and the chromaticity distribution are uniform. Lighting.
[0021]
As described above, according to the first embodiment, the auxiliary light-emitting element composed of the semiconductor light-emitting element 3 is disposed at a position where the light intensity from which the light flux from the lamp 1 is hardly interrupted is low, and Is superimposed on the luminous flux, the loss of the luminous flux from the lamp 1, which is the main light source, is extremely reduced, and a bright and good-color image can be reproduced. Further, when the light amount of the semiconductor light emitting element 3 is electrically adjusted, it is possible to arbitrarily adjust the color of the projection screen.
[0022]
In the first array lens 4, the lens characteristics (focal length and surface shape) of the element lens 4b corresponding to the semiconductor light emitting element 3 and the other element lens 4a through which the light beam from the lamp 1 passes are suitable. As described above, the optical transmission efficiency of the optical system is improved, and a brighter image with a good color tone can be reproduced. In the first embodiment, the spatial light modulators 25 to 27 have been described as transmissive. However, it is needless to say that similar effects can be obtained by using reflective devices.
[0023]
Embodiment 2 FIG.
6 and 7 are views for explaining a projection display according to a second embodiment. FIG. 6 is a main part configuration diagram showing an arrangement of an auxiliary light emitting element. FIG. 7 is a view showing an operation of propagating a light beam from a semiconductor light emitting element. It is an optical-path figure for description. As shown in the figure, in the second embodiment, an auxiliary light emitting element, for example, a semiconductor light emitting element 3 that emits light in a red wavelength region has a concave reflection between the concave reflecting mirror 2 and the first array lens 4. A light beam emitted from the semiconductor light emitting element 3 in a direction crossing the optical axis A is reflected in a direction substantially parallel to the light beam 100. Triangular prisms 50 are respectively disposed in front of the semiconductor light emitting element 3 in the emission direction. Other configurations are the same as those of the first embodiment shown in FIG.
[0024]
Next, the operation will be described. The light beam emitted from the semiconductor light emitting element 3 is incident on the incident surface 50 a of the triangular prism 50. The light beam transmitted through the incident surface 50a is totally reflected by the inclined surface 50b due to the difference in the refractive index between the air and the material of the triangular prism, and its propagation direction is bent by approximately 90 degrees.
[0025]
The light beam totally reflected by the inclined surface 50b exits the triangular prism 50 from the exit surface 50c and enters the corresponding element lens 4a of the first array lens 4. The light beam emitted from the first array lens 4 passes through the second array lens 5, the polarization conversion element 6, and the relay lens 7, and its propagation direction is bent by 90 degrees by the reflecting mirror 13. The operation before the reflecting mirror 13 is the same as that of the projection display device according to the first embodiment shown in FIG.
[0026]
As described above, according to the second embodiment, since the semiconductor light emitting element 3 is provided at a position outside the light irradiation range from the lamp 1, the semiconductor light emitting element 3 is not irradiated with the direct light from the lamp 1, and the semiconductor light emission is not performed. The temperature rise of the element 3 is suppressed. For this reason, a decrease in the luminous efficiency of the semiconductor light emitting element 3, that is, a decrease in the amount of light is suppressed, and it is possible to sufficiently secure the color adjustment range of the projection screen.
[0027]
Although the semiconductor light emitting element 3 has been described as an example in which two sets of the semiconductor light emitting element 3 and the triangular prism 50 are provided outside the light beam 100 from the lamp 1, the present invention is not limited to this. For example, three or more sets may be provided, or a plurality of semiconductor light emitting elements 3 are provided for one triangular prism 50, and light emitted from the plurality of semiconductor light emitting elements is condensed to form one incident surface. There is no problem if the light is incident on 50a.
[0028]
Embodiment 3 FIG.
8 to 10 are diagrams for explaining the main configuration of the projection display apparatus according to the third embodiment. FIG. 8 is a configuration diagram schematically showing a light source portion, and FIG. 9 is a vicinity of a first array lens. FIG. 10 is a perspective view showing the three-dimensional arrangement from the light incident direction (lamp side), and FIG. 10 is an explanatory view schematically showing a propagation operation of a light beam emitted from the semiconductor light emitting element. In the figure, reference numeral 60 denotes a pair of light guides each having a slope 60c in which one end of a rectangular parallelepiped is cut obliquely.
[0029]
As shown in the figure, the light guide 60 has its inclined surface 60c opposed near the center of the optical axis, and extends horizontally so as to cross the center of the first array lens 4 on the near side (in the light incident direction). The light-incident surfaces 60a outside the optical axis are arranged symmetrically with respect to the light-emitting surface of the semiconductor light-emitting element 3 in the left-right direction in the figure. The other configuration is substantially the same as that of the projection display device according to the second embodiment, and the description is omitted.
[0030]
Next, the operation will be described. The light flux emitted from the semiconductor light emitting element 3 is incident on the incident surface 60 a of the light guide 60. The light beam transmitted through the incident surface 60a reaches the inclined surface 60c while being repeatedly and totally reflected on the side surface 60b of the light guide 60 by the interface reflection due to the difference in the refractive index between the light guide 60 and the air layer. Also on the slope 60c, the light is totally reflected by the interface reflection with the air layer, and the propagation direction is bent by 90 degrees.
[0031]
The light beam reflected by the slope 60c exits the light guide 60 and enters the corresponding element lens 4c of the first array lens 4. The light beam emitted from the first array lens 4 passes through the second array lens 5, the polarization conversion element 6, and the relay lens 7, and the propagation direction is bent by 90 degrees by the reflecting mirror 13. The operation before the reflecting mirror 13 is the same as that of the projection display device according to the first embodiment shown in FIG.
[0032]
As described above, according to the present embodiment, light can be emitted from the vicinity of the center of the first array lens 4 without irradiating the semiconductor light emitting element 3 with direct light from the lamp 1. Irradiation with the direct light from the lamp 1 is stopped, so that the temperature rise of the semiconductor light emitting element 3 is suppressed, and at the same time, the area where the light intensity is low near the center can be effectively used. For this reason, a reduction in the luminous efficiency of the semiconductor light emitting element 3, that is, a reduction in the amount of light, and an increase in the number of semiconductor light emitting elements that can be mounted are increased, and it is possible to sufficiently secure a hue adjustment range of the projection screen.
[0033]
Embodiment 4 FIG.
11 and 12 are diagrams for explaining main parts of a projection display apparatus according to Embodiment 4, FIG. 11 is a configuration diagram schematically showing an arrangement of a light source portion, and FIG. FIG. 3 is an optical path diagram for explaining a propagation operation of a light beam emitted from a lamp and a semiconductor light emitting element. In the figure, reference numeral 70 denotes a triangular prism unit in which triangular prisms 71 and 72 are installed facing each other with a slight gap between them. The other configuration is substantially the same as that of the projection display device according to the second embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0034]
Next, the operation will be described. In the fourth embodiment, the refractive index n of the triangular prisms 71 and 72 shown in FIG. 12 is set to 1.6, and the apex angles of the triangular prisms 71 and 72 are set as shown in FIG. (That is, the apex angle of one of the opposing surfaces is 38 ° with all the prisms, the apex angle between the incident surface 71a and the outgoing surface 71c of the triangular prism 71 is 102 °, and the semiconductor light emission is normal to the slope 71b of the triangular prism 71. The angle of incidence from the element is 40 °.)
[0035]
As shown in FIG. 12, the light beam emitted from the semiconductor light emitting element 3 is incident on the incident surface 71a of the first triangular prism 71 of the triangular prism unit 70. The light beam transmitted through the incident surface 71a is totally reflected by the inclined surface 71b due to the difference in refractive index between the air and the material of the triangular prism, and the propagation direction is bent by approximately 80 degrees. The light beam reflected by the inclined surface 71b exits the triangular prism 71 from the exit surface 71c, and enters the corresponding element lens 4a of the first array lens 4. The light beam emitted from the first array lens 4 passes through the second array lens 5, the polarization conversion element 6, and the relay lens 7, and the propagation direction is bent by 90 degrees by the reflecting mirror 13.
[0036]
Further, the light beam from the lamp 1 is incident on the incident surface 72a of the second triangular prism 72 of the triangular prism unit 70. The light beam transmitted through the incident surface 72a passes through the inclined surfaces 72b and 71b, exits the triangular prism 71 from the exit surface 71c, and enters the corresponding element lens 4a of the first array lens 4. The light beam emitted from the first array lens 4 passes through the second array lens 5, the polarization conversion element 6, and the relay lens 7, and the propagation direction is bent by 90 degrees by the reflecting mirror 13. The operation before the reflecting mirror 13 is the same as that of the projection display device according to the first embodiment shown in FIG.
[0037]
In the fourth embodiment, the refractive index and the apex angle of the triangular prism 71 are set as shown in FIG. 12. However, the present invention is not limited to this. It is sufficient that the combination is such that the light is totally reflected on the inclined surface 71b of the prism 71 and the luminous flux from the lamp 1 is not totally reflected on the inclined surface 72b.
[0038]
As described above, according to the fourth embodiment, since the semiconductor light emitting element 3 is disposed at a position out of the light irradiation range from the lamp 1, the semiconductor light emitting element 3 is not irradiated with the direct light from the lamp 1, 3, the temperature rise is suppressed. Further, although the amount of light is small, the lamp light flux in the peripheral portion can be effectively used. For this reason, a reduction in the luminous efficiency of the semiconductor light emitting element 3, that is, a reduction in the amount of light, and an increase in the total amount of light can be achieved, and the screen can be brightened while a sufficient hue adjustment range of the projection screen is secured.
[0039]
Embodiment 5 FIG.
FIG. 13 is a main part configuration diagram for explaining a part of the structure of a projection display according to a fifth embodiment for carrying out the present invention. As shown in the drawing, in the fifth embodiment, trapezoidal prisms 73 are disposed so as to cross the portion between concave reflecting mirror 2 and first array lens 4, and provided at both ends of trapezoidal prism 73. The semiconductor light-emitting elements 3 are respectively disposed outside of the provided inclined planes via a triangular prism 71. The triangular prism 71 and the semiconductor light-emitting element 3 are formed symmetrically with respect to the trapezoidal prism 73 at the center. I have. The other configuration is substantially the same as that of the projection display device according to the fourth embodiment, and the description is omitted.
[0040]
The fifth embodiment corresponds to a configuration in which a trapezoidal prism 73 is provided instead of the triangular prism 72 described in the fourth embodiment. By installing the trapezoidal prism 73 as in the fifth embodiment, the optical distance between the light beam passing through the triangular prism unit 70 and the light beam not passing through the triangular prism unit 70 can be matched in the fourth embodiment. The other operations are basically the same as those in the fourth embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0041]
As described above, according to the fifth embodiment, since the semiconductor light emitting device 3 is disposed at a position outside the light irradiation range from the lamp 1, the semiconductor light emitting device 3 is not irradiated with the direct light from the lamp 1, 3, the temperature rise is suppressed. Although the amount of light is small, the lamp luminous flux in the peripheral portion can be effectively used. Further, since the propagation optical path length of the light beam from the lamp 1 can be kept constant, the light use efficiency is improved. For this reason, the luminous efficiency of the semiconductor light emitting element 3 is reduced, that is, the reduction of the light amount is suppressed, and the total light amount is further increased, so that the screen can be brightened while sufficiently securing the hue adjustment range of the projection screen.
[0042]
Embodiment 6 FIG.
FIG. 14 is a configuration diagram showing a main structure of a projection display according to the sixth embodiment. As shown in the figure, in the sixth embodiment, the semiconductor light emitting element 3 which is an auxiliary light emitting element is brought close to the second lens array 5 side between the first lens array 4 and the second lens array 5. It is arranged in the position where it was. The other configuration is substantially the same as that of the projection display apparatus according to the first embodiment shown in FIG.
[0043]
In the sixth embodiment, the installation position of the semiconductor light emitting element 3 is changed between the first array lens 4 and the second array lens 5 in the projection display device described in the first embodiment. is there. The basic operation is almost the same as in the first embodiment, and the description is omitted here.
[0044]
As described above, according to the sixth embodiment, the semiconductor light-emitting element 3 is installed at a position distant from the lamp 1, so that the effect of contact with the high-temperature air near the lamp and the influence of radiant heat are reduced, and the semiconductor light-emitting element 3 is reduced. The temperature rise of the element 3 is suppressed. For this reason, a decrease in the luminous efficiency of the semiconductor light emitting element 3, that is, a decrease in the amount of light is suppressed, and it is possible to sufficiently secure a hue adjustment range of the projection screen.
[0045]
Although the sixth embodiment has been described based on a modification of the first embodiment for convenience, the present invention is not particularly limited to this. For example, the auxiliary light emitting elements shown in the second to fifth embodiments and Arranging an optical element such as a prism between the first array lens and the second array lens, combining elements of different embodiments, and the like may be performed without any problem. In any case, similar effects are expected. it can.
[0046]
Embodiment 7 FIG.
FIG. 15 is a configuration diagram schematically showing a main part of a projection display according to the seventh embodiment. In the figure, reference numeral 80 denotes a heat sink that is fixedly attached to the semiconductor light emitting element 3 and cools the semiconductor light emitting element 3. Other configurations are substantially the same as those of the projection display device of the fourth embodiment shown in FIG.
[0047]
The seventh embodiment corresponds to the projection display device described in the fourth embodiment in which a heat sink 80 is provided on the back surface of the semiconductor light emitting element 3, thereby suppressing the temperature rise of the semiconductor light emitting element 3. . The other basic operations are the same as those in the fourth embodiment, and the description is omitted here.
[0048]
As described above, according to the seventh embodiment, since the heat sink 80 is provided on the back surface of the semiconductor light emitting device 3, the heat radiation efficiency is improved and the temperature rise can be effectively suppressed. For this reason, a decrease in the luminous efficiency of the semiconductor light emitting element 3, that is, a decrease in the amount of light is suppressed, and the hue adjustment range of the projection screen can be more sufficiently secured.
[0049]
Although the seventh embodiment is based on the configuration of the fourth embodiment, the present invention is not particularly limited to this, and it goes without saying that similar effects can be obtained even when combined with the other embodiments. No.
[0050]
Embodiment 8 FIG.
FIG. 16 is a configuration diagram schematically showing a main part of a projection display according to the eighth embodiment. In the figure, reference numeral 81 denotes a heat source for thermally dissipating heat generated from the semiconductor light emitting element 3, which is provided with one end thermally coupled to the semiconductor light emitting element 3 and the other end thermally coupled to the heat sink 80. It is a pipe. The other configuration is substantially the same as that of the projection display device of the fourth embodiment, and thus the description is omitted.
[0051]
In the eighth embodiment, in the projection display device described in the fourth embodiment, the heat receiving portion of the heat pipe 81 is adhered to the back surface of the semiconductor light emitting element 3, and the heat sink 80 is installed at the other end of the heat pipe 81. In addition, the heat generated from the semiconductor light emitting element 3 is radiated at a position away from the semiconductor light emitting element 3. The other basic operations are the same as those in the fourth embodiment, and the description is omitted here.
[0052]
As described above, according to the eighth embodiment, the heat of the semiconductor light emitting element 3 is transported by the heat pipe 81 and is radiated by the heat sink 80 provided at a position away from the lamp. And the temperature rise of the semiconductor light emitting element 3 can be effectively suppressed. Therefore, a decrease in the luminous efficiency of the semiconductor light emitting element 3, that is, a decrease in the amount of light, is further suppressed, and it is possible to sufficiently secure a hue adjustment range of the projection screen.
[0053]
Although the eighth embodiment is based on the configuration of the fourth embodiment, the present invention is not particularly limited to this, and it goes without saying that similar effects can be obtained when combined with the other embodiments. No.
[0054]
Embodiment 9 FIG.
17 and 18 are diagrams schematically illustrating an optical system of a projection display according to a ninth embodiment for carrying out the present invention. FIG. 17 is a configuration diagram of a main part, and FIG. FIG. FIG. 18A is a front view, and FIG. 18B is a side view. As shown in the figure, in this embodiment, a relay lens 75 is provided in front of the concave reflecting mirror 2 in the radiation direction, and further, a light guide 92, a relay lens 76, a reflection type spatial light modulator 94, a projection lens 29, and the like. Are sequentially arranged in the optical axis direction. The concave reflecting mirror 2 and the relay lens 75 constitute the light collecting means 30.
[0055]
The light guide 92 is disposed so that the light converged by the relay lens 75 is focused on an area (about the upper half in the figure) of about half the incident surface of the light guide 92, Further, a color wheel 93 is provided between the light guide 92 and the relay lens 75. Further, a reflection mirror 91 for allowing light emitted from the semiconductor light emitting element 3 to enter is provided in a region (the lower half in the figure) of the remaining portion of the light incident surface of the light guide 92.
[0056]
Next, the operation of the ninth embodiment configured as described above will be described. Light emitted from the lamp 1 is reflected by the concave reflecting mirror 2 to become a substantially parallel light flux 200. The light beam 200 is further condensed by the relay lens 75 and is applied to the color wheel 93 disposed in front of the light guide 92.
[0057]
As shown in FIG. 18, the color wheel 93 has three types of dichroic mirrors 93R, 93G, and 93B that selectively transmit red, green, and blue, respectively. The motor 93M is rotated by the motor 93M at a constant rotation speed. The light irradiated on the color wheel 93 by the light condensing means 30 is configured such that the wavelength range of the transmitted light flux is sequentially switched to red, green, and blue by rotating the color wheel 93. .
[0058]
The light beam transmitted through the color wheel 93 as described above enters the light guide 92. The light guide 92 is a rectangular solid (solid) element made of a transparent material. The light guide 92 may be a hollow element whose four side surfaces except the light incident surface and the light exit surface are surrounded by a total reflection mirror. As the light beam incident on the light guide 92 propagates while repeating total reflection at the side surface, the light intensity distribution in a cross section perpendicular to the optical axis is made uniform.
[0059]
The light beam emitted from the light guide 92 illuminates the reflective spatial light modulating element 94 by the relay lens 76, and the reflective spatial light modulating element 94 is controlled by a control circuit (not shown) in accordance with an input video signal to control the reflective spatial light modulating element 94. The signal is modulated in accordance with the video signal by performing control in synchronization with 93, and an image is projected on a screen (not shown) by the projection lens 29.
[0060]
On the other hand, the light flux that has exited the semiconductor light emitting element 3 has its propagation direction bent by 90 degrees by the reflecting mirror 91 as a reflecting means, and enters the light guide 92. The reflecting mirror 91 is installed in the vicinity of the remaining lower half area area on the incident surface of the light guide 92 so as not to block the converging spot of the light beam 200. The light beam from the semiconductor light emitting element 3 incident on the light guide 92 illuminates the reflective spatial light modulator 94 in the same manner as the light beam from the lamp 1, but the light intensity becomes insufficient, for example, in synchronization with the color wheel 93. By operating the semiconductor light-emitting element 3 such as a red light-emitting diode intermittently to emit light when the light in the area, for example, red light is illuminating the reflective spatial light modulator 94 by a known technique, the tint is obtained. Can be formed.
[0061]
As described above, according to the ninth embodiment, the light beam from the auxiliary light emitting element including the semiconductor light emitting element 3 is synthesized at the light guide 92 from a position where the light beam from the lamp 1 is not blocked. The loss of the light beam from the lamp 1, which is the main light source, is very small, and a bright and good-color image can be reproduced. Further, when the light quantity of the semiconductor light emitting element 3 is electrically adjusted, an effect is obtained that the color tone of the projection screen can be further arbitrarily adjusted.
[0062]
In the case where the semiconductor light emitting element 3 of the same color (for example, a red area) as the color irradiated to the reflection type spatial light modulating element 94 is intermittently emitted in synchronization with the color switching timing of the color wheel 93. As compared with the case where light is emitted continuously, it is possible to increase the instantaneous power, substantially increase the amount of light of the semiconductor light emitting element 3, and also expect the effect of further expanding the hue adjustment latitude. it can.
[0063]
Embodiment 10 FIG.
19 and 20 are diagrams for explaining the main structure of the projection display apparatus according to the tenth embodiment. FIG. 19 is a configuration diagram schematically showing the entire configuration of the optical system, and FIG. It is an optical-path explanatory drawing which expands and shows. As shown in the figure, in the tenth embodiment, the light from the relay lens 75 is disposed so as to enter substantially the lower half of the incident surface 92 a of the light guide 92, and the color wheel 93 and the light guide 92 are further arranged. A light combining unit 95 is provided between the light combining unit 95 and the light incident surface 92a.
[0064]
As shown in detail in FIG. 20, the light combining unit 95 includes a beam splitter 95a, a reflecting mirror 95b serving as a reflecting means, and a semi-transmissive surface 95c. The other configuration is substantially the same as that of the ninth embodiment, and the description is omitted.
[0065]
Next, the operation will be described. The basic operation is the same as that of the projection display apparatus shown in the ninth embodiment, but differs from the ninth embodiment in the method of combining the luminous flux from the lamp 1 and the luminous flux from the semiconductor light emitting element 3. I have.
[0066]
The light beam emitted from the lamp 1 is condensed by the light condensing means 30, enters the beam splitter 95a, and is split by the semi-transmissive surface 95c into a reflected light beam and a transmitted light beam. The transmitted light flux exits the beam splitter and enters the light guide 92. On the other hand, the direction of propagation of the reflected light beam is bent by 90 degrees by the reflecting mirror 95 b and enters the light guide 92. The light beam from the semiconductor light emitting element 3 is transmitted or reflected by the beam splitter 95a by the same operation as described above, and all the light beam enters the light guide 92.
[0067]
As described above, according to the tenth embodiment, the luminous flux from the auxiliary light-emitting element including the semiconductor light-emitting element 3 is synthesized from a position where the luminous flux from the lamp 1 is not blocked. The loss of the luminous flux is very small, a bright image with good color tone can be reproduced, and the color tone of the projection screen can be arbitrarily adjusted by electrically adjusting the light amount of the semiconductor light emitting element 3. .
[0068]
As the semi-transmissive surface 95c of the beam splitter 95a, a polarization splitting surface (a so-called polarization beam splitter), a semi-transmissive mirror that divides a light beam into an arbitrary intensity ratio, or the like is preferable. In addition, the same effect can be expected even if it is not a solid (solid) prism shape but a simple plate-shaped semi-transmissive surface with an exposed separation surface.
[0069]
Embodiment 11 FIG.
FIG. 21 is a configuration diagram schematically showing an optical system of a projection display according to Embodiment 11 for carrying out the present invention. In FIG. 21, reference numeral 150 denotes a triangular prism unit in which the triangular prisms 151 and 152 are opposed to each other with their slopes provided with a slight gap. The other configuration is substantially the same as that of the ninth embodiment, and the description is omitted.
[0070]
The eleventh embodiment corresponds to the projection display apparatus described in the ninth embodiment in which a triangular prism unit 150 is provided instead of the reflecting mirror 91. The operation of the triangular prism unit 150 is substantially the same as that of the fourth embodiment shown in FIG.
[0071]
As described above, according to the eleventh embodiment, since the auxiliary optical element including the semiconductor light emitting element 3 is installed at a position where the light from the lamp 1 is not blocked, the loss of the light from the lamp 1 which is the main light source is lost. The light from the auxiliary light-emitting element can be superimposed and added in a state where the amount of light emitted from the auxiliary light-emitting element is extremely small, and a bright, color-free image can be reproduced. The chromaticity can be adjusted arbitrarily.
[0072]
When the semiconductor light-emitting element 3 of the same color as the color radiated to the reflection type spatial light modulation element 94 is made to emit light intermittently in synchronization with the color switching timing of the color wheel 93, the light emission is made continuous. As compared with the case, the instantaneous power can be increased, the light amount of the semiconductor light emitting element 3 can be substantially increased, and the effect of further increasing the hue adjustment latitude can be obtained.
[0073]
Embodiment 12 FIG.
FIG. 22 is a configuration diagram schematically illustrating a main configuration of a projection display according to a twelfth embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 22, a semiconductor light emitting element 3 as an auxiliary light emitting element is disposed so as to emit light toward the color wheel 93. Other configurations are the same as those of the tenth embodiment, and a description thereof will be omitted.
[0074]
Next, the operation will be described. Light emitted from the lamp 1 is reflected by the concave reflecting mirror 2 to become a substantially parallel light flux 200. The light beam 200 is collected by the relay lens 75. A color wheel 93 is provided near the converging point of the light beam 200 by the relay lens 75. The operation of the color wheel 93 is the same as that of the ninth embodiment, and the description is omitted here.
[0075]
The light beam transmitted through the color wheel 93 enters the light guide 92. The light guide 92 is a rectangular solid element (or a hollow cylindrical element whose side surface is surrounded by a total reflection mirror) made of a transparent material. As the light flux incident on the light guide 92 propagates while repeating total reflection on the side surface, the light intensity distribution in a cross section perpendicular to the optical axis becomes uniform. The light beam emitted from the light guide 92 illuminates the reflective spatial light modulating element 94 by the relay lens 76, undergoes modulation according to the video signal from the reflective spatial light modulating element 94, and is screened by the projection lens 29 (not shown). ) To project the image.
[0076]
On the other hand, the semiconductor light emitting element 3 emits light toward the color wheel 93. The light emission timing is synchronized with a period in which the color band of the lamp light beam transmitted through the color wheel 93 is different from the light emission wavelength band of the semiconductor light emitting element 3. For example, when the emission color of the semiconductor light-emitting element 3 is in the red wavelength band, the light is emitted when the color wheel transmits the green or blue wavelength band. When light is emitted at such a timing, the light flux exiting the semiconductor light emitting element 3 is totally reflected by the color wheel and enters the light guide 92. The incident light beam projects an image by the same operation as the light beam from the lamp.
[0077]
As described above, according to the twelfth embodiment, the luminous flux from the auxiliary luminous element composed of the semiconductor luminous element 1 can be synthesized without interrupting the luminous flux from the lamp 1 at all. Can be reproduced, and the chromaticity of the projection screen can be arbitrarily adjusted by electrically adjusting the light amount of the semiconductor light emitting element.
[0078]
By the way, in the description of the above embodiment, an ultra-high pressure mercury lamp is used as a lamp as a main light source, but the present invention is not limited to this. Further, a case has been described in which a semiconductor light emitting element such as a red or blue light emitting diode or a laser diode is used as the auxiliary light emitting element. However, the emission color, the type of the light emitting element, and the like are not necessarily limited thereto. For example, the same effect can be expected when a halogen lamp is used as a lamp and a blue light emitting diode is used as an auxiliary light emitting element.
[0079]
Further, in addition to the above, it is also possible to freely combine the various exemplary embodiments described above, for example, a combination of the second embodiment and the third embodiment, and a similar effect can be expected in such a case. Further, it goes without saying that the elements used in the optical system, the configurations of the light modulation and the combining means, etc. are not limited to those exemplified in the above embodiment.
[0080]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a projection display device that modulates light emitted from a lamp by a spatial light modulator and displays an image, light of a wavelength region to compensate for light intensity among light emission wavelength regions of the lamp. An auxiliary light-emitting element that emits light, and the light emitted from the auxiliary light-emitting element is superimposed on the light emitted from the lamp, so that light loss is small and a good color is projected without reducing the amount of projection light. The effect of being able to provide a projection display device capable of obtaining an image is obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram schematically showing an overall configuration of an optical system of a projection display according to a first embodiment.
FIG. 2 is an optical path diagram showing a part of the optical system of FIG. 1 developed linearly.
FIG. 3 is a perspective view showing a three-dimensional arrangement of a first array lens and a semiconductor light emitting element shown in FIG. 1 from a light incident direction (lamp side).
4 is a characteristic diagram showing an example of an intensity distribution of a light beam from a lamp in a plane of a first array lens shown in FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a principal part explaining a structure near the polarization conversion element shown in FIG. 1;
FIG. 6 is a main part configuration diagram showing an arrangement of auxiliary light emitting elements in the projection display according to the second embodiment.
FIG. 7 is an optical path diagram for explaining the operation of propagating a light beam from the semiconductor light emitting device shown in FIG. 6;
FIG. 8 is a configuration diagram schematically showing a light source portion of a projection display according to a third embodiment.
FIG. 9 is a perspective view showing a three-dimensional arrangement near the first array lens shown in FIG. 8 from the light incident direction (lamp side).
FIG. 10 is an explanatory diagram schematically showing a propagation operation of a light beam emitted from the semiconductor light emitting device shown in FIG.
FIG. 11 is a configuration diagram schematically showing an arrangement of a light source portion of a projection display device according to a fourth embodiment.
12 is an optical path diagram for explaining a propagation operation of a light beam emitted from a lamp and a semiconductor light emitting element in a prism portion used in the projection display device of FIG.
FIG. 13 is a main part configuration diagram showing a projection display device according to a fifth embodiment.
FIG. 14 is a configuration diagram showing a main structure of a projection display according to a sixth embodiment.
FIG. 15 is a configuration diagram schematically showing a main part of a projection display according to a seventh embodiment.
FIG. 16 is a configuration diagram schematically showing a main part of a projection display according to an eighth embodiment.
FIG. 17 is a configuration diagram schematically showing a main part of a projection display according to a ninth embodiment.
18 is an explanatory view showing a color wheel used in the projection type display device of FIG. 17, wherein FIG. 18 (a) is a front view and FIG. 18 (b) is a side view.
FIG. 19 is a configuration diagram schematically showing an overall configuration of an optical system of a projection display according to a tenth embodiment.
FIG. 20 is an optical path explanatory diagram showing a prism portion used in the projection display device of FIG. 19 in an enlarged manner.
FIG. 21 is a configuration diagram schematically showing an optical system of a projection display according to an eleventh embodiment.
FIG. 22 is a diagram illustrating a structure of a projection display according to a twelfth embodiment.
FIG. 23 is a characteristic diagram showing an emission spectrum of a general ultra-high pressure mercury lamp.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 1 (lamp) ultra-high pressure mercury lamp, 2 concave reflector, 3 (auxiliary light emitting element) semiconductor light emitting element, 4 first array lens, 5 second array lens, 6 polarization conversion element, 7-12 relay lens, 13 16 Reflecting mirror, 17-18 Dielectric multilayer mirror, 19-24 Polarizing plate, 25-27 Spatial light modulator, 28 color combining prism, 29 Projection lens, 30 Condensing means, 50 Triangular prism, 60 Light guide , 70 triangular prism unit, 80 heat sink, 81 heat pipe, 91 reflecting means (reflecting mirror), 92 light guide, 93 color wheel, 94 reflective light modulator, 95 light combining unit, 150 triangular prism unit.

Claims

In a projection display device that modulates light emitted from a lamp by a light modulation element and displays an image, an auxiliary light emitting element that emits light in a wavelength region to compensate for light intensity among light emission wavelength regions of the lamp is provided. A projection display device wherein light emitted from a light emitting element is superimposed on light emitted from the lamp.

A concave reflecting mirror for reflecting the light of the lamp, a first array lens and a second array lens disposed so as to sequentially enter the light emitted from the concave reflecting mirror, and the auxiliary light emitting element is provided. 2. The light-emitting device according to claim 1, wherein the light-emitting element is disposed at a portion where the light intensity is low between the concave reflecting mirror and the first array lens or between the first array lens and the second array lens. Projection display device.

A concave reflecting mirror for reflecting light of the lamp, a first array lens and a second array lens arranged on an optical axis so as to sequentially enter light emitted from the concave reflecting mirror, and the concave surface It is provided outside the light beam emitted from the reflecting mirror and exits between the lamp and the first array lens or between the first and second array lenses in a direction intersecting the optical axis. An auxiliary light-emitting element provided so as to receive emitted light, and a prism or a light guide disposed to deflect light emitted from the auxiliary light-emitting element in the direction of the optical axis. The projection display device according to claim 1.

A light condensing means for condensing light emitted from the lamp, a light guide disposed so that light condensed by the light condensing means is incident on a part of the incident surface, and A color wheel disposed between the light condensing unit and a reflection unit disposed so that light emitted from the auxiliary light emitting element is incident on the remaining part of the incident surface of the light guide. The projection display device according to claim 1, wherein:

Condensing means for condensing the light emitted from the lamp, a light guide arranged so that the light condensed by the condensing means is incident on an incident surface, and a light guide and the light condensing means A color wheel disposed between the color wheel and the light guide, and an auxiliary light emission provided so that emitted light is introduced from between the color wheel and the light guide from a direction intersecting the optical axis of the condensed light. The element, and the condensed light from the lamp, which is provided between the color wheel and the light guide and passed through the color wheel, is incident on the incident surface of the light guide, and is emitted from the auxiliary light emitting element. 2. The projection display device according to claim 1, further comprising: light combining means for deflecting the light in the optical axis direction of the condensed light and causing the light to enter the incident surface of the light guide.

6. The projection display device according to claim 5, wherein the light combining means includes a beam splitter and a reflecting means.

6. The projection type display device according to claim 5, wherein the light combining means comprises a triangular prism unit disposed so as to face each other with a slight gap between the slopes.

The light modulating element is composed of a reflection type spatial light modulating element, and the auxiliary light emitting element is irradiated with the emission color of the auxiliary light emitting element and the reflective type spatial light modulating element in synchronization with the color switching timing of the color wheel. 8. The projection display device according to claim 4, wherein light is emitted when the color is the same.

Condensing means for condensing the light emitted from the lamp, a light guide arranged so that the light condensed by the condensing means is incident on an incident surface, and a light guide and the light condensing means A color wheel disposed between the light guide and the auxiliary light emitting element, the auxiliary light emitting element being provided so that emitted light is irradiated to the color wheel from the light guide side. 2. The light emitting device according to claim 1, wherein, in synchronization with a color switching timing of a color wheel, light is emitted when a color emitted from the auxiliary light emitting device and a color emitted to the light spatial modulation device are different. Projection display device.