【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードを用いた投射型表示装置の光源装置に関し、特に発光ダイオードに反射型発光ダイオードを用いた投射型表示装置の光装置源に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、投射型表示装置に使用されている光源を集光する手段として、放物面や楕円面からなるリフレクタが用いられている。また、光源におい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。しかし近年、発光ダイオードの高出力化が進み、光源に高圧放電ランプではなく発光ダイオードを使用した例が提案されている。
【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は、図６の断面図に示される。図６のように、発光ダイオード４１と、放物面からなるリフレクタ１０ｂとから構成されており、、このリフレクタ焦点１３ａに発光ダイオード４１が設けられ、リフレクタの反射面１０ｃは、発光ダイオード４１の発光点が焦点１３ａと一致させるものであった。
【０００４】
図７は、他の従来例の多光源集光装置を説明する断面図である。多数の三原色発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオードを光源に利用して、それらの光線を集束して後続処理に使用する。多光源集光装置５０は、複数の三原色発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオードを光源として、それらの光線を集束して後続処理の使用に供し、反射器５１，光源ユニット５２及びレンズマトリクス積分器６３を含む。
【０００５】
これらのうち反射器（リフレクタ）５１は所定長さの曲面反射鏡で、反射面５４と焦点５５を具え，複数の光源も複数の赤，緑，青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）三原色発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオードによって組立てられ、所定の位置配列に半球状基板５６に配設される。
【０００６】
この半球状基板５６が反射器５１の片側に装設され、光源ユニット５２をみな上記反射器５１の焦点５５に相対させて、それらの放出した光線を焦点５５に集束通過させた後、反射面５４に照射して平行光線として反射させる。そのレンズマトリクス積分器５３は該反射器５１の他方側に位置付けられて、上記平行光線がレンズマトリクス積分器５３に入って後続の処理が行われる。尚、半球状基板５６はこの他の形状に形成してもよく、但し、その光源の光線は集束して焦点５５を通ることを要する。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−２１６５０３号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の発光ダイオードを使用した投写型表示装置の光源には、次に挙げるような課題があった。
【０００９】
すなわち、第１点として、１つのリフレクタ１０ｂに対応する光源が１つしかおくことができないというものである。このリフレクタ１０ｂの反射面が放物面の場合には、放物面の焦点位置に光源を配置して、光源から出射されリフレクタの反射面１０ｃより反射された光は放物面の回転対称の回転軸に対して略平行な光線となる。また、リフレクタの反射面１０ｃが楕円面の場合には、片方の焦点（第１焦点）位置に光源を配置して、光源から出射されリフレクタの反射面１０ｃより反射された光は他方の焦点（第２焦点）位置に略集光する光線となる。このように一つのリフレクタに対しては一つの光源しか配置ができないという課題があった。
【００１０】
第２点として、前述のように一つのリフレクタに対応する発光ダイオードは一つしか配置できないため、発光ダイオードにおいては高圧放電ランプと比較して光量が極端に少ないので、投射型表示装置の光源としては所望の明るさが得られないという課題があった。
【００１１】
また、特許文献１では、半球状基板５６からの発光ダイオードを多光源に用い、この多光源の光を反射鏡６１に反射させ、積分器６３に取り出すもので、構造的に光源として外部に効率よく取り出すには限界があるという問題がある。
【００１２】
本発明の目的は、投射型表示装置として所望の明るさを得るために、一つのリフレクタに対し、複数個の発光ダイオードの配置ができるようにして、所望の明るさを得ることを可能とする投写型表示装置の光装置源を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の構成は、発光素子がその発光面側に位置する反射面を有する複数の反射型発光ダイオードと、前記複数の反射型発光ダイオードの出射光を集光するリフレクタとからなる投射型表示装置の光源装置において、前記反射型発光ダイオードの反射面は前記発光素子を第１焦点とする曲線の回転対称面からなり、前記曲線の回転対称面の第２焦点が前記リフレクタの焦点と一致する点となる様に配置されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明において、反射型発光ダイオードの反射面が、双曲線の回転対称面からなることができ、また、リフレクタが、放物面または楕円面からなることができる。さらに、複数の反射型発光ダイオードの発光素子の位置を反射双曲面の第１の焦点とするとき、リフレクタの焦点が、前記反射双曲面の第２の焦点に配置されるようにでき、また、発光ダイオードとして、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の発光色である発光ダイオードを用いたユニットを有することもでき、さらに、発光ダイオードを用いたユニットは、色合成光学系により１つの光路に色合成され、結像光学系により集光されることもできる。
【００１５】
本発明の構成によれば、複数の発光素子から出射された光はそれぞれの第 双曲線の回転対称面で反射して発光素子の反射面と逆の方向へ出射してリフレクタの反射面で反射するが、その双曲線の回転対称面で反射した光は双曲線の第２焦点から出射された光と略同一となるため、前記双曲線の第２焦点と一致した焦点をもつリフレクタの反射面で反射した光はリフレクタの焦点から出射された光と略一致することになり、複数の反射型発光ダイオードから出射された光は一つのリフレクタの焦点から出射された光とほぼ等価となる。従って、従来一つのリフレクタに対して一つの光源のみしか使用できなかったリフレクタから、複数の発光ダイオードの光を使用することが可能になるため、光量を増やすことが可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）（ｂ）は、本発明の第１の実施形態による反射型発光ダイオードを使用した投写型表示装置の光源の斜視図およびその斜視図の中心での断面図である。なお、図１（ｂ）では回転中心軸１５から対称部分の半分は省略し、また、図では発光ダイオード等を取り付ける構造部品も省略している。ここでは実施例として、φ５ｍｍの反射型発光ダイオード１１を１４個使用し、リフレクタ１０の反射面１０ａには放物面を使用した例で説明する。
【００１７】
本の実施形態による投射型表示装置の光源装置は、図１（ｂ）に示すように、複数（ここでは２個）の反射型発光ダイオード１１、１２が、発光素子１１ｂ、１２ｂからなり、これら反射型発光ダイオード１１、１２に反射面１１ａ、１２ａと、出射面１１ｃ、１２ｃとを備え、また、リフレクタ１０は、リフレクタ焦点１３と、リフレクタ反射面１０ａとを有している。反射型発光ダイオード１１の反射面１１ａは、発光素子１１ｂの発光面中心を第１焦点とした第１双曲線において、発光素子１１ｂとリフレクタ焦点１３とを結んだ線を軸とする回転双曲面で、焦点１３が第２焦点となるように配置される。リフレクタ１０の出射面１１ｃは焦点１３を中心とする球面であり、反射面１１ａと出射面１１ｃの間は発光素子１１ｂと共に樹脂やガラスなどの封止剤で封止される。
【００１８】
同様に、反射型発光ダイオード１２の反射面１２ａは、発光素子１２ｂの発光面中心を第１焦点とした第１双曲線において、発光素子１２ｂと焦点１３を結んだ線を軸とする回転双曲面で、焦点１３が第２焦点となるように配置される。反射型発光ダイオード１２の出射面１２ｃは点１３を中心とする球面であり、反射面１２ａと出射面１２ｃの間は発光素子１２ｂと共に樹脂やガラスなどで封止される。リフレクタ１０は、焦点１３を焦点として回転基準軸１５を軸とする回転放物面１０ａを反射面とする構造となっている。
【００１９】
次に、本実施形態による投写型表示装置の光装置源について詳細な動作原理を説明する。図２は図１における反射型発光ダイオード１２を省略し、反射型発光ダイオード１１に注目した構成図である。図２において、リフレクタ１０の回転放物反射面１０ａは、ｆ２を焦点とし、ｘ２を回転軸とし、反射型発光ダイオード１１の反射面１１ａとなる回転双曲面１６は、ｙ１、ｘ１ａを座標軸とし、ｆ１ａを第１焦点、ｆ２を第２焦点とし、ｙ１を軸とする第１の回転双曲面である。また、１６は軸ｘ１ａに対称な第２双曲線１６ａである。第１焦点ｆ１ａは、図１における発光素子１１ｂの発光部中心に対応する。
【００２０】
第１焦点ｆ１ａの発光素子１１ｂから出射した光は、回転双曲反射面１６からｙ１軸の矢印方向へ反射して回転放物面１０ａへ向かう。この際、回転双曲反射面１６から反射した光線は、第２焦点ｆ２から放射状に発射された光線と略一致するため、ｆ２を焦点とする回転放物面１０ａに当たって反射した光はｘ２方向へ略並行に出射する。この時、回転双曲反射面の第２焦点ｆ２と回転放物面３０１の焦点ｆ２は同じ点であるため、ｆ１ａから出射した光線はあたかも焦点ｆ２から出射した光線と略一致することとなる。
【００２１】
同様に、図３は図１における反射型発光ダイオード１１を省略し、反射型発光ダイオード１２に注目した原理図である。図１における回転放物反射面１０ａは、ｆ２を焦点とし、ｘ２を回転軸とする。反射型発光ダイオード１２の反射面１２ａである回転双曲面１６ｂは、ｙ 、ｘ１ｂを座標軸とし、ｆ１ｂを第１焦点、ｆ２を第２焦点とし、ｙ２を軸とする回転双曲面であり、回転双曲面１６ｃはｘ１ｂ軸に対称な回転双曲面１６ｂの第２双曲線である。ｆ１ｂは図１における発光素子１２ｂの発光部中心に対応する。第１焦点ｆ１ｂの発光素子１２ｂから出射した光は、回転双曲反射面１６ｂからｙ２軸の矢印方向へ反射して回転放物面１０ａへ向かう。この際、回転双曲反射面１６ｂから反射した光線は、ｆ２から放射状に発射された光線と略一致するため、ｆ２を焦点とする回転放物面１０ａに当たって反射した光はｘ２方向へ略並行に出射する。この時、回転双曲反射面の第２焦点ｆ２と回転放物面１０ａの焦点ｆ２は同じ点であるため、ｆ１ｂから出射した光線はあたかもｆ２から出射した光線と略一致することとなる。
【００２２】
図４は本発明の第２の実施形態による反射型発光ダイオードを使用した投写型表示装置の光源の中心断面図である。ここでは実施例として、図１におけるリフレクタの反射面のみ変更し、リフレクタの反射面に楕円面を使用した例を説明する。なお、中心軸１５から対称部分の半分、発光ダイオード等を取り付ける構造部品も省略している。
【００２３】
本の実施形態は、図４に示すように、反射型発光ダイオード１１、１２は、発光素子１１ｂ、１２ｂと、反射面１１ａ、１２ａと、出射面１１ｃ、１２ｃとを有し、楕円面を用いたリフレクタ２０は、リフレクタの第１焦点２３と、リフレクタの第２焦点２４とを有し、またリフレクタ反射面２０ａを有する。反射型発光ダイオード１１の反射面１１ａは、発光素子１１ｂの発光面中心を第１焦点とした第１双曲線で、発光素子１１ｂと第１焦点２３を結んだ線を軸とする回転双曲面であり、点２３が第２焦点となるように配置される。反射型発光ダイオード１１の出射面１１ｃは点２３を中心とする球面であり、反射型発光ダイオード１１の反射面１１ａと出射面１１ｃの間は発光素子１１ｂと共に樹脂やガラスなどで封止される。
【００２４】
同様に、反射型発光ダイオード１２の反射面１２ａは、発光素子１２ｂの発光面中心を第１焦点とした第１双曲線で、発光素子１２ｂと第１焦点２３を結んだ線を軸とする回転双曲面であり、焦点２３が第２焦点となるように配置される。出射面１２ｃは焦点２３を中心とする球面であり、反射面１２ａと出射面１２ｃの間は発光素子１２ｂと共に樹脂やガラスなどで封止される。リフレクタ２０は、点２３を第１焦点、点２４を第２焦点として、１５を軸とする回転楕円面２０ａを反射面とする構造となっている。
【００２５】
反射型発光ダイオード１１、１２の第１焦点に配置されている発光素子１１ｂ、１２ｂから出射した光は、回転双曲反射面１１ａ、１２ａで反射して回転楕円面２０ａへ向かう。この際、回転双曲反射面１１ａ、１２ａから反射した光線は、焦点２３から放射状に発射された光線と略一致するため、回転楕円面２０ａに当たって反射した光は回転楕円面２０ａの第２焦点２４方向へ略集光する。
【００２６】
図５は本発明の第３の実施の形態による反投写型表示装置の光源装置の構成図である。本実施形態による投射型表示装置の光源装置は、図５に示すように、反射型発光ダイオードユニット３１、３２、３３と、照明・結像光学系３５と、色合成光学系３４と、表示デバイス３６と、投写レンズ３７とから構成される。
【００２７】
この例では、反射型発光ダイオードユニット３１、３２、３３にはそれぞれ発光素子に赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードを使用し、反射型発光ダイオードユニット３１、３２、３３のリフレクタの反射面に回転放物面を使用し、表示デバイスにはＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を使用している。反射型発光ダイオードユニット３１、３２、３３のを出た光は色合成光学系３４にて一つの光路へ合成される。
【００２８】
色合成光学系３４にはダイクロイックミラーやクロスプリズムなどが用いられる。照明・結像光学系３５にはフライアイレンズを使用したインテグレータ光学系を用いてもよい。一つの光路へ合成された光は、表示デバイス３６にて映像に変換され、投写レンズ３７を通ってスクリーンへ映し出される。表示デバイスにはＬＣＤパネルを用いてもよい。
【００２９】
また、反射型発光ダイオードユニット３１、３２、３３のリフレクタの反射面に回転楕円面を使用した場合には、照明・結像光学系の中にロッドレンズやライトパイプを使用したインテグレータ光学系を用いてもよい。
【００３０】
本実施形態のように、反射型発光ダイオードとリフレクタを用いた反射型発光ダイオードユニットを使用して、発光素子に光の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を合成して用いた場合においても、従来よりも光量ＵＰを実現することが可能となる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明の反射型発光ダイオードを使用した投写型表示装置の光源装置によれば、反射型発光ダイオードの反射面を回転双曲反射面として、複数の反射型発光ダイオードの回転双曲反射面の第２焦点と、リフレクタの焦点を一致させることにより、複数の反射型発光ダイオードから発せられた光がリフレクタの１つの焦点から発せられた光と略一致することとなり、従来リフレクタの焦点に一つの光源のみしか配置できなかったものが複数個の光源を配置できることになるので、従来より光量をＵＰさせることができるという効果がある。
【００３２】
第２点として、反射型発光ダイオードとリフレクタを用いた反射型発光ダイオードユニットを使用して、発光素子に光の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を用いた場合においても、従来よりも光量ＵＰを実現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】（ａ）（ｂ）は本発明の一実施形態による反射型発光ダイオードを使用した投写型表示装置の光源の斜視図及びその中心断面図そのである。
【図２】図１の反射型発光ダイオード１１を使用した投射型表示装置の原理を説明する断面図である。
【図３】図１の反射型発光ダイオード１２を使用した投射型表示装置の原理を説明する断面図ある。
【図４】本発明の第２の実施の形態による反射型発光ダイオードを使用した投射型表示装置の断面図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態による反射型発光ダイオードを使用した投射型表示装置の構成図である。。
【図６】従来例による投射型表示装置の構成を説明する断面図である。
【図７】他の従来例による多光源集光装置の構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０，１０ｂ，５１ リフレクタ（反射器：放物面）
１０ａ，１０ｃ，５４ リフレクタの反射面
１１，１２ 反射型発光ダイオード
１１ａ，１２ａ 反射型発光ダイオードの反射面
１１ｂ，１２ｂ 反射型発光ダイオードの発光素子
１１ｃ，１２ｃ 反射型発光ダイオードの出射面
１３，１３ａ，１３ｂ，５５ リフレクタ焦点
１５ リフレクタ回転対称の基準軸
１６，１６ａ ２次双曲線面
２０ リフレクタ（楕円面）
２０ａ リフレクタの反射面
２３，２４ リフレクタの焦点
３１〜３３ 反射型発光ダイオードユニット（赤、緑、青）
３４ 色合成光学系
３５ 照明・結像光学系
３６ 表示デバイス
３７ 投写レンズ
４１ 発光ダイオード
５０ 多光源集光装置
５２ 光源ユニット
５３ 積分器
５６ 半球状基板
ｆ１ａ，ｆ１ｂ 反射面の回転双曲面の焦点
ｆ２ リフレクタの焦点
ｘ１ａ，ｘ１ｂ 反射面の回転双曲面と第２双曲線の対称軸
ｘ２ リフレクタ回転対称の基準軸
ｙ１，ｙ２ 反射面の回転双曲面の回転軸[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device of a projection display device using a light emitting diode, and more particularly to a light source of a projection display device using a reflection type light emitting diode as a light emitting diode.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a reflector having a paraboloid or an ellipsoid has been used as a means for condensing a light source used in a projection display device. As the light source, a high-pressure discharge lamp or the like having high luminous efficiency is used. However, in recent years, the output of light-emitting diodes has been increased, and examples of using light-emitting diodes instead of high-pressure discharge lamps as light sources have been proposed.
[0003]
A conventional light source of a projection display device using a light emitting diode is shown in a sectional view of FIG. As shown in FIG. 6, a light emitting diode 41 and a reflector 10b having a parabolic surface are provided. The light emitting diode 41 is provided at the reflector focal point 13a, and the reflection surface 10c of the reflector emits light from the light emitting diode 41. The point coincided with the focal point 13a.
[0004]
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating another conventional multi-light source condensing device. A number of three primary color light emitting diodes (LEDs) or laser diodes are used as light sources, and the light beams are focused and used for further processing. The multi-light source condensing device 50 uses a plurality of three primary color light emitting diodes (LEDs) or laser diodes as light sources, converges the light beams for use in subsequent processing, and uses a reflector 51, a light source unit 52, and a lens matrix integrator 63. including.
[0005]
Among these, a reflector (reflector) 51 is a curved reflecting mirror having a predetermined length, and has a reflecting surface 54 and a focal point 55. A plurality of light sources are also provided with a plurality of red, green, and blue (R, G, B) three-color light emitting diodes ( An LED (light emitting diode) or a laser diode is mounted on the hemispherical substrate 56 in a predetermined positional arrangement.
[0006]
The hemispherical substrate 56 is mounted on one side of the reflector 51, and all the light source units 52 are opposed to the focal point 55 of the reflector 51, and the emitted light rays are focused and passed to the focal point 55, and then the reflection surface is formed. The light is radiated to 54 and reflected as parallel rays. The lens matrix integrator 53 is positioned on the other side of the reflector 51, and the parallel light enters the lens matrix integrator 53 for subsequent processing. It should be noted that the hemispherical substrate 56 may be formed in other shapes, provided that the light from the light source must be focused and pass through the focal point 55.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-216503
[Problems to be solved by the invention]
However, a conventional light source of a projection display device using a light emitting diode has the following problems.
[0009]
That is, the first point is that only one light source corresponding to one reflector 10b can be provided. When the reflection surface of the reflector 10b is a paraboloid, a light source is arranged at the focal position of the paraboloid, and the light emitted from the light source and reflected by the reflection surface 10c of the reflector has the rotational symmetry of the paraboloid. The light beam becomes substantially parallel to the rotation axis. When the reflecting surface 10c of the reflector is an elliptical surface, the light source is arranged at one focal point (first focal point), and the light emitted from the light source and reflected by the reflecting surface 10c of the reflector is focused on the other focal point (first focal point). It becomes a light beam that is substantially converged at the (second focus) position. As described above, there is a problem that only one light source can be arranged for one reflector.
[0010]
Secondly, as described above, only one light emitting diode corresponding to one reflector can be arranged, and the light amount of the light emitting diode is extremely small as compared with the high pressure discharge lamp. Has a problem that desired brightness cannot be obtained.
[0011]
In Patent Document 1, a light emitting diode from a hemispherical substrate 56 is used for multiple light sources, and the light from the multiple light sources is reflected by a reflecting mirror 61 and extracted to an integrator 63. There is a problem that there is a limit to taking out well.
[0012]
An object of the present invention is to enable a plurality of light-emitting diodes to be arranged for one reflector to obtain a desired brightness in order to obtain a desired brightness as a projection display device. An object of the present invention is to provide an optical device source for a projection display device.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
The configuration of the present invention is a projection display device comprising: a plurality of reflective light-emitting diodes each having a reflective surface whose light-emitting element is located on the light-emitting surface side; and a reflector that collects light emitted from the plurality of reflective light-emitting diodes. In the light source device of (1), the reflection surface of the reflection type light-emitting diode comprises a curved rotationally symmetric surface having the light emitting element as a first focal point, and a second focal point of the curved rotationally symmetric surface coincides with the focal point of the reflector. It is characterized by being arranged so that
[0014]
In the present invention, the reflection surface of the reflection type light emitting diode may be formed of a hyperbolic rotationally symmetric surface, and the reflector may be formed of a paraboloid or an ellipsoid. Further, when the positions of the light emitting elements of the plurality of reflective light emitting diodes are set as the first focal point of the reflective hyperboloid, the focal point of the reflector can be arranged at the second focal point of the reflective hyperboloid, As the light emitting diode, a unit using a light emitting diode that emits light of red (R), green (G), and blue (B) can be included. Further, the unit using the light emitting diode is provided by a color combining optical system. Colors can be combined in one optical path and collected by an imaging optical system.
[0015]
According to the configuration of the present invention, the light emitted from the plurality of light emitting elements is reflected on the rotationally symmetric surface of each hyperbola, emitted in the direction opposite to the reflecting surface of the light emitting element, and reflected on the reflecting surface of the reflector. However, since the light reflected on the hyperbolic rotationally symmetric surface is substantially the same as the light emitted from the second focal point of the hyperbola, the light reflected on the reflecting surface of the reflector having the focal point coincident with the second focal point of the hyperbola Will substantially coincide with the light emitted from the focal point of the reflector, and the light emitted from the plurality of reflective light emitting diodes will be substantially equivalent to the light emitted from the focal point of one reflector. Therefore, it is possible to use light from a plurality of light emitting diodes from a reflector in which conventionally only one light source can be used for one reflector, so that it is possible to increase the amount of light.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIGS. 1A and 1B are a perspective view of a light source of a projection display device using a reflective light emitting diode according to a first embodiment of the present invention and a cross-sectional view at the center of the perspective view. In FIG. 1B, a half of a symmetrical portion from the rotation center axis 15 is omitted, and structural parts to which a light emitting diode or the like is attached are omitted in the figure. Here, as an embodiment, an example will be described in which 14 reflective light emitting diodes 11 having a diameter of 5 mm are used, and a parabolic surface is used as the reflecting surface 10a of the reflector 10.
[0017]
As shown in FIG. 1B, the light source device of the projection display according to the present embodiment includes a plurality of (here, two) reflective light emitting diodes 11 and 12 composed of light emitting elements 11b and 12b. The reflection type light emitting diodes 11 and 12 are provided with reflection surfaces 11a and 12a and emission surfaces 11c and 12c, and the reflector 10 has a reflector focal point 13 and a reflector reflection surface 10a. The reflection surface 11a of the reflection type light emitting diode 11 is a hyperboloid of revolution on the axis of a line connecting the light emitting element 11b and the reflector focal point 13 in a first hyperbola having the light emission surface center of the light emitting element 11b as a first focal point. The focal point 13 is arranged so as to be the second focal point. The light exit surface 11c of the reflector 10 is a spherical surface centered on the focal point 13, and the space between the reflection surface 11a and the light exit surface 11c is sealed together with the light emitting element 11b with a sealing agent such as resin or glass.
[0018]
Similarly, the reflection surface 12a of the reflection type light emitting diode 12 is a hyperboloid of revolution with a line connecting the light emitting element 12b and the focal point 13 as an axis in a first hyperbola having the light emitting element 12b center at the first focal point. , 13 are arranged such that the focal point 13 becomes the second focal point. The light emitting surface 12c of the reflective light emitting diode 12 is a spherical surface with the point 13 as a center, and the space between the reflecting surface 12a and the light emitting surface 12c is sealed together with the light emitting element 12b with resin or glass. The reflector 10 has a structure in which the focal point 13 is the focal point, and the paraboloid of revolution 10a around the rotation reference axis 15 is the reflecting surface.
[0019]
Next, a detailed operation principle of the light source of the projection display device according to the present embodiment will be described. FIG. 2 is a configuration diagram in which the reflective light emitting diode 12 in FIG. In FIG. 2, the paraboloid of revolution 10a of the reflector 10 has f2 as a focal point, x2 as a rotation axis, and a hyperboloid of revolution 16 as a reflection surface 11a of the reflection type light emitting diode 11, with y1, x1a as coordinate axes, f1a is a first focal point, f2 is a second focal point, and a first hyperboloid of revolution around y1. Reference numeral 16 denotes a second hyperbola 16a symmetric with respect to the axis x1a. The first focal point f1a corresponds to the center of the light emitting portion of the light emitting element 11b in FIG.
[0020]
Light emitted from the light emitting element 11b at the first focal point f1a is reflected from the hyperboloid of revolution 16 in the direction of the arrow y1 to the paraboloid of revolution 10a. At this time, since the light beam reflected from the rotating hyperbolic reflecting surface 16 substantially coincides with the light beam emitted radially from the second focal point f2, the light reflected on the rotating paraboloid 10a having the focal point at f2 is reflected in the x2 direction. The light is emitted almost in parallel. At this time, since the second focal point f2 of the hyperboloid of revolution and the focal point f2 of the paraboloid of revolution 301 are at the same point, the light beam emitted from f1a substantially matches the light beam emitted from the focal point f2.
[0021]
Similarly, FIG. 3 is a principle diagram in which the reflection type light emitting diode 11 in FIG. The paraboloid of revolution 10a in FIG. 1 has f2 as the focal point and x2 as the axis of rotation. The hyperboloid of revolution 16b, which is the reflecting surface 12a of the reflective light-emitting diode 12, is a hyperboloid of revolution with y and x1b as coordinate axes, f1b as a first focal point, f2 as a second focal point, and y2 as an axis. The curved surface 16c is the second hyperbola of the hyperboloid of revolution 16b symmetric with respect to the x1b axis. f1b corresponds to the center of the light emitting portion of the light emitting element 12b in FIG. Light emitted from the light emitting element 12b at the first focal point f1b is reflected from the hyperboloid of revolution 16b in the direction of the arrow of the y2 axis to the paraboloid of revolution 10a. At this time, since the light beam reflected from the rotating hyperboloid reflecting surface 16b substantially coincides with the light beam emitted radially from f2, the light reflected on the rotating paraboloid 10a having the focal point at f2 is substantially parallel to the x2 direction. Emit. At this time, since the second focal point f2 of the hyperboloid of revolution and the focal point f2 of the paraboloid of revolution 10a are at the same point, the light beam emitted from f1b almost coincides with the light beam emitted from f2.
[0022]
FIG. 4 is a central sectional view of a light source of a projection display device using a reflective light emitting diode according to a second embodiment of the present invention. Here, as an embodiment, an example in which only the reflecting surface of the reflector in FIG. 1 is changed and an elliptical surface is used as the reflecting surface of the reflector will be described. It should be noted that a half of the symmetrical portion from the central axis 15 and structural components for mounting the light emitting diode and the like are also omitted.
[0023]
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the reflective light emitting diodes 11 and 12 have light emitting elements 11b and 12b, reflecting surfaces 11a and 12a, and emitting surfaces 11c and 12c. The reflector 20 has a first focal point 23 of the reflector, a second focal point 24 of the reflector, and has a reflector reflecting surface 20a. The reflective surface 11a of the reflective light-emitting diode 11 is a first hyperbola having the first focal point at the center of the light-emitting surface of the light-emitting element 11b, and is a rotating hyperboloid having a line connecting the light-emitting element 11b and the first focal point 23 as an axis. , Point 23 are located at the second focal point. The light-emitting surface 11c of the reflective light-emitting diode 11 is a spherical surface centered at the point 23, and the space between the reflective surface 11a and the light-emitting surface 11c of the reflective light-emitting diode 11 is sealed together with the light-emitting element 11b with resin or glass.
[0024]
Similarly, the reflection surface 12a of the reflection type light emitting diode 12 is a first hyperbola having the center of the light emitting surface of the light emitting element 12b as the first focal point, and a rotational hyperbolic axis having a line connecting the light emitting element 12b and the first focal point 23 as an axis. It is a curved surface and is arranged so that the focal point 23 is the second focal point. The emission surface 12c is a spherical surface centered on the focal point 23, and the space between the reflection surface 12a and the emission surface 12c is sealed with resin or glass together with the light emitting element 12b. The reflector 20 has a structure in which the point 23 is a first focal point, the point 24 is a second focal point, and the spheroid 20a around the axis 15 is a reflecting surface.
[0025]
Light emitted from the light emitting elements 11b and 12b arranged at the first focal point of the reflection type light emitting diodes 11 and 12 is reflected by the hyperboloidal reflecting surfaces 11a and 12a and goes to the spheroidal surface 20a. At this time, the rays reflected from the hyperboloid of revolution 11a, 12a substantially coincide with the rays emitted radially from the focal point 23. The light is collected substantially in the direction.
[0026]
FIG. 5 is a configuration diagram of a light source device of an anti-projection display device according to a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, the light source device of the projection type display device according to the present embodiment includes a reflection type light emitting diode unit 31, 32, 33, an illumination / imaging optical system 35, a color combining optical system 34, a display device. 36 and a projection lens 37.
[0027]
In this example, a red light emitting diode, a green light emitting diode, and a blue light emitting diode are used as light emitting elements for the reflective light emitting diode units 31, 32, and 33, respectively, and the reflecting surfaces of the reflectors of the reflective light emitting diode units 31, 32, and 33 are used. , And a DMD (Digital Micromirror Device) is used as a display device. Light emitted from the reflective light emitting diode units 31, 32, and 33 is combined into one optical path by a color combining optical system.
[0028]
A dichroic mirror, a cross prism, or the like is used for the color combining optical system 34. As the illumination / imaging optical system 35, an integrator optical system using a fly-eye lens may be used. The light combined into one optical path is converted into an image by the display device 36, and is projected on the screen through the projection lens 37. An LCD panel may be used as the display device.
[0029]
When a spheroidal surface is used as the reflection surface of the reflectors of the reflection type light emitting diode units 31, 32, and 33, an integrator optical system using a rod lens or a light pipe is used in the illumination / imaging optical system. You may.
[0030]
As in the present embodiment, the three primary colors of light, red (R), green (G), and blue (B), are applied to the light emitting element by using a reflective light emitting diode unit using a reflective light emitting diode and a reflector. Even in the case of combining and using, it is possible to realize a light quantity UP more than before.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the light source device of the projection display device using the reflective light emitting diode of the present invention, the reflective surface of the reflective light emitting diode is used as a hyperboloidal reflective surface, and the rotational By making the second focal point of the curved reflecting surface coincide with the focal point of the reflector, light emitted from a plurality of reflective light emitting diodes substantially coincides with light emitted from one focal point of the reflector. Although only one light source can be arranged at the focal point, a plurality of light sources can be arranged, so that there is an effect that the light amount can be increased as compared with the related art.
[0032]
As a second point, using a reflection type light emitting diode unit using a reflection type light emitting diode and a reflector, red (R), green (G), and blue (B) which are three primary colors of light are used for a light emitting element. Also in this case, there is an effect that the light amount UP can be realized as compared with the related art.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a perspective view and a central cross-sectional view of a light source of a projection display device using a reflective light emitting diode according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the principle of a projection display device using the reflective light emitting diode 11 of FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating the principle of a projection display device using the reflective light emitting diode 12 of FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a projection display device using a reflective light emitting diode according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a configuration diagram of a projection display device using a reflective light emitting diode according to a third embodiment of the present invention. .
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional projection display device.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a multi-light source condensing device according to another conventional example.
[Explanation of symbols]
10, 10b, 51 reflector (reflector: parabolic surface)
10a, 10c, 54 Reflector reflecting surface 11, 12 Reflective light emitting diode 11a, 12a Reflective light emitting diode reflecting surface 11b, 12b Reflective light emitting diode light emitting device 11c, 12c Reflective light emitting diode emitting surface 13, 13a, 13b, 55 Reflector focal point 15 Reference axis 16, 16a of reflector rotational symmetry Secondary hyperbolic surface 20 Reflector (elliptical surface)
20a Reflector surfaces 23, 24 of reflectors Focuses 31-33 of reflectors Reflective light emitting diode unit (red, green, blue)
34 Color Combining Optical System 35 Illumination / Imaging Optical System 36 Display Device 37 Projection Lens 41 Light Emitting Diode 50 Multi-Light Source Condenser 52 Light Source Unit 53 Integrator 56 Semispherical Substrates f1a, f1b Focus of Rotation Hyperboloid of Reflection Surface f2 Reflector The focal points x1a, x1b of the hyperboloid of revolution of the reflecting surface and the axis of symmetry x2 of the second hyperbola Reference axes y1, y2 of the rotational symmetry of the reflector The axis of rotation of the hyperboloid of revolution of the reflecting surface
