JP2005062446A - Lighting system and projection type display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置および投射型表示装置に関する。 The present invention relates to an illumination device and a projection display device.
照射装置から照射された光を液晶ライトバルブ等の光変調手段に入射させ、光変調手段から出射された映像光を投射レンズ等によりスクリーンに拡大投射させる、プロジェクタ等の投射型表示装置が広く知られている。図5(a)は、従来技術に係る照明装置の側面断面図である。照明装置100には光源110が設けられている。一般に、光源110は放射状に光を照射する。そこで、光源から放射状に照射された光を後方(下流側)に反射するリフレクター(凹面鏡)120が、光源110の側方に設けられている。なお、液晶ライトバルブ等の光変調手段に対する光の入射角が大きくなると、画像のコントラスト比が低下するという問題が生じる。そこで、反射光が平行光となるパラボラ型のリフレクター120が採用されている。
しかしながら、光軸に対して所定角度α以上の角度で光源110から照射された光140はリフレクター120に入射するが、所定角度α以下の角度で照射された光142はリフレクター120に入射しない。そして、リフレクター120に入射しない光142は放射状に直進し、投射型表示装置の画像表示に利用されない。したがって、光の利用効率が低いという問題がある。
なお、光源から照射された光の強度は、光軸に対する角度が小さいほど強く、角度が大きいほど弱くなる傾向にある。そのため、光軸に対して所定角度α以下の角度で照射された光が利用できないと、光の利用効率は著しく低下することになる。また、プロジェクタ等の投射型表示装置では、スクリーン上に投射された画像の輝度の確保が重要な課題になっている。したがって、光の利用効率の低下は、投射型表示装置の性能に重大な影響を与えることになる。
However, the
The intensity of light emitted from the light source tends to be stronger as the angle with respect to the optical axis is smaller and weaker as the angle is larger. For this reason, if the light irradiated at an angle less than or equal to the predetermined angle α with respect to the optical axis cannot be used, the light use efficiency is significantly reduced. Further, in a projection display device such as a projector, it is an important problem to ensure the luminance of an image projected on a screen. Therefore, a decrease in light utilization efficiency has a significant effect on the performance of the projection display device.
これに対して、特許文献1には、凹レンズを用いた照明装置が開示されている。図5(b)は、特許文献1に係る照明装置の側面断面図である。この照明装置200では、楕円形状のリフレクター220の第1焦点位置に、ランプ210の発光部が配置されている。また、リフレクター220の第1焦点位置と第2焦点位置との間に、凹レンズ230が配置されている。そして、ランプ210から照射されリフレクター220で反射された光240は、第2焦点位置に向かう途中で凹レンズ230に入射し、負の方向に屈折して概略平行光となる。一方、ランプ210から照射され直接凹レンズ230に入射した光242は、発散光となって凹レンズ230から出射される。
On the other hand,
しかしながら、特許文献1の構成では、ランプ210の発光部を覆うガラス部分がレンズ効果を有するため、凹レンズ230の前側焦点に発光部の像を結ぶことができないという問題がある。また、ランプ210から照射され直接凹レンズ230に入射した光は発散光となるため、照明したい所定の領域を所定の角度以内の入射角を持つ光で照明することが困難となる。つまり、光の利用効率を十分に確保することが困難であるという問題がある。
However, the configuration of
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、所定の領域を所定の角度以内の入射角を持つ光で照明することで照明効率を向上することができる照明装置およびそれを用いた投射型表示装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and an illumination device capable of improving illumination efficiency by illuminating a predetermined region with light having an incident angle within a predetermined angle, and the same An object of the present invention is to provide a projection type display device using the above-mentioned.
上記目的を達成するために、本発明の照明装置は、光源と、該光源の一方の光出射面側に配置されたコリメータレンズと、前記光源の他方の光出射面側に配置された楕円リフレクターとを備え、前記コリメータレンズが、該コリメータレンズの前側焦点位置と前記光源における発光部または前記光源におけるパッケージのレンズ効果によってできる虚像の位置とが略同一となる位置に配置され、前記楕円リフレクターが、該楕円リフレクターの第1焦点位置と前記発光部または前記虚像の位置とが略同一となり、前記楕円リフレクターの第2焦点位置と前記コリメータレンズの前側主点位置とが略同一となる位置に配置されたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an illuminating device of the present invention includes a light source, a collimator lens disposed on one light exit surface side of the light source, and an elliptic reflector disposed on the other light exit surface side of the light source. The collimator lens is disposed at a position where a front focal position of the collimator lens and a position of a virtual image formed by a lens effect of a light emitting unit in the light source or a package in the light source are substantially the same, and the elliptical reflector is The first focal position of the elliptical reflector and the position of the light emitting unit or the virtual image are substantially the same, and the second focal position of the elliptical reflector and the front principal point position of the collimator lens are substantially the same. It is characterized by that.
すなわち、本発明の照明装置は、上記発光部または上記虚像の位置と上記前側焦点の位置とが略同一なので、発光部から出射されコリメータレンズに入射する光は、コリメータレンズにより平行光化される。そのため、所定の領域を所定の角度以内の入射角を持つ光で照明することができ、照明効率を向上することができる。
また、上記発光部または上記虚像の位置と上記第1焦点の位置とが略同一であり、上記前側主点の位置と上記第2焦点の位置とが略同一であるため、発光部から出射され楕円リフレクターに入射する光は、上記主点位置近傍に集光するように反射される。そのため、反射された光の所定の領域に入射する入射角が小さくなり、所定の領域を所定の角度以内の入射角を持つ光で照明することができ、照明効率を向上することができる。
That is, in the illuminating device of the present invention, the position of the light emitting unit or the virtual image is substantially the same as the position of the front focal point, so that the light emitted from the light emitting unit and incident on the collimator lens is collimated by the collimator lens. . Therefore, a predetermined area can be illuminated with light having an incident angle within a predetermined angle, and the illumination efficiency can be improved.
In addition, since the position of the light emitting unit or the virtual image and the position of the first focus are substantially the same, and the position of the front principal point and the position of the second focus are substantially the same, the light is emitted from the light emitting unit. Light incident on the elliptical reflector is reflected so as to be condensed in the vicinity of the principal point position. Therefore, the incident angle at which the reflected light enters the predetermined area becomes small, and the predetermined area can be illuminated with light having an incident angle within a predetermined angle, so that the illumination efficiency can be improved.
上記の構成を実現するために、より具体的には、楕円リフレクターの第1焦点位置における直径が、光源の最大外径の略1倍から略1.5倍であることが望ましい。
この構成によれば、楕円リフレクターの第1焦点位置における直径が、小さくても光源の最大外径の略1倍の大きさであるので、光源から楕円リフレクター側に出射される光は全てコリメータレンズ側に反射することができる。また、上記第1焦点位置における直径が、大きくても光源の最大外径の略1.5倍の大きさであるので、楕円リフレクターに反射された光が照明する所定の領域に入射する入射角が所定の角度より大きくなることを防ぐことができる。そのため、所定の領域を所定の角度以内の入射角で照明する光を確保することができ、照明効率の低下を防止することができる。
また、上記第1焦点位置における直径の上限を、光源の最大外径の略1.5倍としているため、従来の放物面リフレクターなどを持つ照明装置よりも照明効率を損なうことなくその大きさを小さくすることができる。
More specifically, in order to realize the above configuration, it is desirable that the diameter of the elliptical reflector at the first focal position is approximately 1 to 1.5 times the maximum outer diameter of the light source.
According to this configuration, even if the diameter of the elliptical reflector at the first focal position is small, it is approximately one time the maximum outer diameter of the light source, so that all the light emitted from the light source to the elliptical reflector side is collimator lens. Can be reflected to the side. In addition, since the diameter at the first focal position is at most about 1.5 times the maximum outer diameter of the light source, the incident angle at which the light reflected by the elliptical reflector is incident on the predetermined area is illuminated. Can be prevented from becoming larger than a predetermined angle. Therefore, it is possible to secure light that illuminates a predetermined region with an incident angle within a predetermined angle, and it is possible to prevent a decrease in illumination efficiency.
Further, since the upper limit of the diameter at the first focal position is set to approximately 1.5 times the maximum outer diameter of the light source, the size thereof is not impaired without impairing the illumination efficiency as compared with a conventional illumination device having a parabolic reflector or the like. Can be reduced.
本発明の投射型表示装置は、照明装置と、照明装置からの光を変調する光変調手段と、光変調手段によって変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置であって、前記照明装置が上記本発明の照明装置であることを特徴とする。
すなわち、本発明の投射型表示装置は、上記本発明の照明装置を用いているため、光変調手段に入射する光の入射角が所定の角度以内となり、コントラスト比が高く明るい質の高い画像を投射することができる。
また、照明装置の大きさを小型化することができるため、投射型表示装置の大きさも小型化することができる。
A projection display device according to the present invention is a projection display device including an illumination device, a light modulation unit that modulates light from the illumination device, and a projection unit that projects light modulated by the light modulation unit. The illumination device is the illumination device of the present invention.
That is, since the projection display apparatus of the present invention uses the illumination apparatus of the present invention, the incident angle of light incident on the light modulation means is within a predetermined angle, and a high quality image with a high contrast ratio is obtained. Can project.
In addition, since the size of the illumination device can be reduced, the size of the projection display device can also be reduced.
〔照明装置〕
[第1の実施の形態]
以下、本発明における第1の実施の形態について図1および図2を参照して説明する。
図1は、本実施形態に係る照明装置の側面断面図である。
本実施形態に係る照明装置1は、主に、光源10と、光源10から照射された光を屈折させて平行光に変換するコリメータレンズ20と、光源10から照射された光を反射する楕円リフレクター30と、によって構成されている。
[Lighting device]
[First embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
FIG. 1 is a side sectional view of the lighting device according to the present embodiment.
The
本実施の形態においては、光源10として発光ダイオード(以下、LEDという)素子等の固体光源を用いている。LED素子は、主に、p型半導体およびn型半導体を接合したLEDチップと、Al等の導電材料からなる一対の電極と、樹脂等の透明材料からなるパッケージとによって構成されている。
LEDチップの一方端面は、一対の電極のうち一方の電極の上面に面接合されている。また、LEDチップの他方端面と、一対の電極のうち一方の電極の上面とは、ワイヤボンディングによって接続されている。そして、一対の電極およびLEDチップの全体が、パッケージによって密閉封止されている。このパッケージは、LEDチップから出射された光が屈折してレンズ効果を示さない形状または材質を有するものを使用している。例えば、このパッケージの光出射側の形状がレンズ効果を示さない略平面形状に形成されている例を挙げることができる。なお、一対の電極からパッケージの外部にリードフレームが引き出され、外部からの通電が可能になっている。
なお、光源10としては、上述したLED素子等の固体光源だけでなく、ハロゲンランプやメタルハライドランプ、高圧水銀ランプなどを用いてもよい。
In the present embodiment, a solid light source such as a light emitting diode (hereinafter referred to as LED) element is used as the
One end surface of the LED chip is surface bonded to the upper surface of one of the pair of electrodes. Moreover, the other end surface of the LED chip and the upper surface of one of the pair of electrodes are connected by wire bonding. The entire pair of electrodes and the LED chip are hermetically sealed by the package. This package uses a package having a shape or material that does not exhibit the lens effect due to the light emitted from the LED chip being refracted. For example, an example in which the shape of the light emitting side of the package is formed in a substantially planar shape that does not show a lens effect can be given. A lead frame is drawn from the pair of electrodes to the outside of the package, and electricity can be supplied from the outside.
The
LEDは、接合部に電流が流れると光を放射するダイオードである。単純なホモ接合構造のLEDは、p型半導体およびn型半導体の結晶が同じ材料で構成されたものである。ホモ接合構造のLEDに順バイアス電圧を印加すると、n型半導体の電子がp型半導体に移動し、エネルギーの高い伝導帯からエネルギーの低い価電子帯に落ちて正孔と再結合する。その際に失われるエネルギーが光として放出され、LEDが発光する。なお、放出される光の色は伝導帯と価電子帯のエネルギー差(バンドギャップ)に左右され、バンドギャップは使用する半導体材料によって決定される。例えば、AlGaAs等を使用すれば赤色に発光し、GaP等を使用すれば緑色に発光し、InGaN等を使用すれば青色に発光する。このように、LEDは単色光源となる。 An LED is a diode that emits light when a current flows through a junction. An LED with a simple homojunction structure is a p-type semiconductor and an n-type semiconductor crystal made of the same material. When a forward bias voltage is applied to the LED having a homojunction structure, electrons of the n-type semiconductor move to the p-type semiconductor, fall from a high energy conduction band to a low energy valence band, and recombine with holes. The energy lost at that time is released as light, and the LED emits light. Note that the color of emitted light depends on the energy difference (band gap) between the conduction band and the valence band, and the band gap is determined by the semiconductor material used. For example, if AlGaAs or the like is used, light is emitted in red, if GaP or the like is used, light is emitted in green, and if InGaN or the like is used, light is emitted in blue. Thus, the LED becomes a monochromatic light source.
なお、ホモ接合構造のLEDでは発光効率が低いため、光源10にはダブルへテロ接合構造や量子井戸接合構造のLEDを採用するのが好ましい。ダブルへテロ接合構造のLEDは、p型半導体およびn型半導体の間に、バンドギャップの小さい活性層を挟み込んだものである。ダブルへテロ接合構造のLEDに順バイアス電圧を印加すると、電子および正孔は活性層に閉じ込められて密度が高くなる。これにより、効率よく再結合が行われて高い発光効率を得ることができる。また、量子井戸接合構造のLEDは、p型半導体およびn型半導体の間に、電子の波長(約10nm)程度に薄い複数の半導体層を挟み込んだものである。量子井戸接合構造のLEDに順バイアス電圧を印加すると、所定のエネルギーを有する電子および正孔のみを接合領域に集めることができる。これにより、効率よく再結合が行われて高い発光効率を得ることができる。また、波長幅が小さく単色に近い光を得ることができる。このように発光効率の高いLEDを、プロジェクタ等の投射型表示装置の光源として採用することにより、画像の輝度を向上させるとともに、消費電力を低下させることができる。
In addition, since LED of a homojunction structure has low luminous efficiency, it is preferable to employ | adopt LED of a double heterojunction structure or a quantum well junction structure for the
コリメータレンズ20は、図1に示すように、光源10における照明装置1の光出射方向(図1において右方向)の面側であって、システム光軸C上に配置されている。コリメータレンズ20の前側主点21から前側焦点22までの距離(焦点距離)はf1であり、コリメータレンズ20は、コリメータレンズ20の前側焦点22と光源10の発光部とが略一致するように配置されている。
As shown in FIG. 1, the
楕円リフレクター30は光源10における照明装置1の光出射方向の逆方向(図1において左方向)の面側であって、システム光軸Cと楕円リフレクター30の長軸とが略一致するように、かつ凹面が光源10側になるように配置されている。楕円リフレクター30の内面は、光源10からの光を反射するように鏡面状態とされている。
また、楕円リフレクター30と光軸Cとが交わる点と基点31とすると、基点31から第1焦点32までの距離(第1焦点距離)がf2であり、基点31から第2焦点33までの距離(第2焦点距離)がf3である。楕円リフレクター30は、楕円リフレクター30の第1焦点32と光源10の発光部とが略一致するとともに、楕円リフレクター30の第2焦点33とコリメータレンズ20の前側主点21とが略一致するように配置されている。
さらに、楕円リフレクター30の第1焦点32における直径、つまり、楕円リフレクター30を第1焦点32においてシステム光軸Cに垂直な面で切断した切断面に現れる円の直径は、光源10の最大外径(光源10の外接円の直径)に対して1倍から1.5倍となるように形成されている。これは、上記直径が1倍よりも小さくなると、光源10から楕円リフレクター30に向けて出射される光を全て反射することができなくなり、光の利用効率が低下してしまうためである。また、上記直径が1.5倍よりも大きくなると、楕円リフレクター30の周辺部から反射された光のシステム光軸Cに対する角度が大きくなり、光の利用効率が低下してしまうためである。
The
Further, if the point where the
Further, the diameter of the
次に、上記の構成からなる照明装置1における作用について説明する。
光源10から放射状に照射された光のうち、コリメータレンズ20に向けて照射された光20は、前側焦点22が光源10の発光部に配置されているため、コリメータレンズ20により平行光41に変換されて照明装置1から出射される。
また、光源10から楕円リフレクター30に向けて放射状に照射された光42は、第1焦点32が光源10の発光部に配置されているため、第2焦点33の近傍に集光するように反射される。反射された光43はシステム光軸Cに対する角度が小さくなり、光源10およびコリメータレンズ20を透過して、照明装置1から出射される
Next, the effect | action in the illuminating
Of the light irradiated radially from the
Further, the light 42 radiated radially from the
次に本発明の照明装置における照明効率のシミュレーション結果について、従来の照明装置のシミュレーション結果と比較して説明する。
図2(a)は、従来の照明装置のシミュレーションに用いたモデルの概略図であり、図2(b)は、本発明の照明装置のシミュレーションに用いたモデルの概略図である。
シミュレーションに用いる光源としては、縦1mm、横1mmの正方形LEDチップを用いて、LEDチップから出射される光の配光をランバート分布とした。
従来の照明装置のモデルにおいては、図2(a)に示すように、上述した光源10の裏面にミラーMを配置し、光出射方向にコリメータレンズ20を配置した。これにより、ミラーM方向に出射された光は、ミラーMによりコリメータレンズ20側に向かって反射される。コリメータレンズ20の前側焦点は光源10の発光部に位置し、光源10から出射された光でコリメータレンズ20に入射した光は、平行光化されてコリメータレンズ20から出射される。
本発明の照明装置のモデルにおいては、図2(b)に示すように、上述した光源10の裏面に楕円リフレクター30を配置し、光出射方向にコリメータレンズ20を配置した。シミュレーションに用いた楕円リフレクター30の第1焦点の直径は2mmであり、光源10の最外径(略1.41mm)の略1.42倍である。また、光源10とコリメータレンズ20と、楕円リフレクター30との相対位置関係は上述した本発明における第1の実施の形態と同様であるのでその説明を省略する。
Next, the simulation result of the illumination efficiency in the illuminating device of this invention is demonstrated compared with the simulation result of the conventional illuminating device.
FIG. 2A is a schematic diagram of a model used for simulation of a conventional lighting device, and FIG. 2B is a schematic diagram of a model used for simulation of the lighting device of the present invention.
As a light source used for the simulation, a square LED chip having a length of 1 mm and a width of 1 mm was used, and a light distribution of light emitted from the LED chip was a Lambertian distribution.
In the conventional lighting device model, as shown in FIG. 2A, the mirror M is disposed on the back surface of the
In the illumination device model of the present invention, as shown in FIG. 2B, the
照明効率としては、光源10から出射される光量に対する、照明装置から出射され所定領域に所定の入射角で入射する光量の割合(%)を求めている。
以上の条件に基づいて各照明装置における照明効率のシミュレーションを行った結果、
従来の照明装置における照明効率は、49.8%であり、本発明の照明装置における照明効率は、67%であった。つまり、本発明の照明装置の照明効率は、従来のものよりも略1.3倍の照明効率を示す結果となった。
As the illumination efficiency, the ratio (%) of the amount of light emitted from the illumination device and incident on a predetermined area at a predetermined incident angle with respect to the amount of light emitted from the
As a result of simulating lighting efficiency in each lighting device based on the above conditions,
The illumination efficiency in the conventional illumination device was 49.8%, and the illumination efficiency in the illumination device of the present invention was 67%. That is, the illumination efficiency of the illumination device of the present invention was about 1.3 times higher than the conventional one.
上記の構成によれば、光源10の発光部の位置と前側焦点22の位置が略同一なので、光源10から出射されコリメータレンズ20に入射する光は、コリメータレンズ20により平行光化される。そのため、所定の領域を所定の角度以内の入射角を持つ光で照明することができ、照明効率を向上することができる。
また、光源10の発光部の位置と第1焦点32の位置が略同一であり、前側主点21の位置と第2焦点33の位置とが略同一であるため、光源10から出射され楕円リフレクター30に入射する光は、前側主点21位置近傍に集光するように反射される。そのため、反射された光のシステム光軸Cに対する角度が小さくなって、所定の領域を所定の角度以内の入射角を持つ光で照明することができ、照明効率を向上することができる。
According to the above configuration, since the position of the light emitting portion of the
Further, since the position of the light emitting portion of the
楕円リフレクター30の第1焦点32の位置における直径が、小さくても光源10における最大外径の略1倍の大きさであるので、光源10から楕円リフレクター30側に出射される光は全てコリメータレンズ20側に反射することができる。
また、上記直径が、大きくても光源10の最大外径の略1.5倍の大きさであるので、反射された光が照明する所定の領域に入射する入射角が所定の角度より大きくなることを防ぐことができる。そのため、所定の領域を所定の角度以内の入射角で照明する光を確保することができ、照明効率の低下を防止することができる。
さらに、上記直径の上限が光源10の最大外径の略1.5倍であるので、従来の放物面リフレクターなどを持つ照明装置よりも照明効率を損なうことなくその大きさを小さくすることができる。
Even if the diameter of the
In addition, even if the diameter is large, it is approximately 1.5 times the maximum outer diameter of the
Furthermore, since the upper limit of the diameter is about 1.5 times the maximum outer diameter of the
[第2の実施の形態]
次に、本発明における第2の実施の形態について図3を参照して説明する。
本実施の形態における照明装置の基本構成は、第1の実施の形態と同様であるが、第1の実施の形態とは、光源の構成が異なっている。よって、本実施の形態においては、図3を用いて光源周辺のみを説明し、コリメータレンズ等の説明を省略する。
図3は、本実施の形態に係る照明装置の側面断面図である。
本実施の形態においては、光源50として発光ダイオード(以下、LEDという)素子等の固体光源を用いている。LED素子は、主に、p型半導体およびn型半導体を接合したLEDチップと、Al等の導電材料からなる一対の電極と、樹脂等の透明材料からなるパッケージ51とによって構成されている。
パッケージ51は、照明装置2の光出射方向(図3において右方向)が凸曲面52に形成され、LEDチップから出射された光が屈折してレンズ効果を示す。パッケージ51は、全体をエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂によって形成されてもよいし、固体カバーの内部にジェル等を注入して形成してもよい。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The basic configuration of the lighting device in the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but the configuration of the light source is different from that of the first embodiment. Therefore, in the present embodiment, only the periphery of the light source will be described using FIG. 3, and the description of the collimator lens and the like will be omitted.
FIG. 3 is a side sectional view of the lighting device according to the present embodiment.
In the present embodiment, a solid light source such as a light emitting diode (hereinafter referred to as LED) element is used as the
In the
コリメータレンズ20は、コリメータレンズ20の前側焦点22と光源50の虚像53の位置とが略一致するように配置されている。
光源50の虚像53の位置とは、図3に示すように、光源50から出射された光55の出射方向を光源50方向に直線56で延長して交わる位置のことを示している。また、光源50の虚像53とは照明装置の光出射方向から光源50を眺めたときに見える光源50の像のことである。
楕円リフレクター30は、楕円リフレクター30の第1焦点32と光源10の虚像53とが略一致するとともに、楕円リフレクター30の第2焦点33とコリメータレンズ20の前側主点21とが略一致するように配置されている。
The
As shown in FIG. 3, the position of the virtual image 53 of the
The
次に、上記の構成からなる照明装置2における作用について説明する。
光源50のLEDチップから出射された光54は、パッケージ51中を伝搬して凸曲面52において屈折して光源50から光55として出射される。光55は虚像53から出射した光とみなせるため、前側焦点22から出射した光と同様に、コリメータレンズ20により平行光41に変換されて照明装置2から出射される。
また、光源50から楕円リフレクター30に向けて放射状に照射された光は、第2焦点33側に向けて反射される。反射された光はシステム光軸Cに対する角度が小さくなり、光源500およびコリメータレンズ20を透過して、照明装置2から出射される。
Next, the operation of the
The light 54 emitted from the LED chip of the
Further, the light emitted radially from the
上記の構成によれば、虚像53の位置と前側焦点22の位置とが略同一なので、光源50から出射されコリメータレンズ20に入射する光は、コリメータレンズ20により平行光化される。そのため、所定の領域を所定の角度以内の入射角を持つ光で照明することができ、照明効率を向上することができる。
また、虚像53の位置と第1焦点32の位置とが略同一であり、前側主点21の位置と第2焦点33の位置とが略同一であるため、光源50から出射され楕円リフレクター30に入射する光は、前側主点21の位置近傍に集光するように反射される。そのため、反射された光の所定の領域に入射する入射角が小さくなり、所定の領域を所定の角度以内の入射角を持つ光で照明することができ、照明効率を向上することができる。
According to the above configuration, since the position of the virtual image 53 and the position of the front focal point 22 are substantially the same, the light emitted from the
Further, since the position of the virtual image 53 and the position of the first focal point 32 are substantially the same, and the position of the front principal point 21 and the position of the second focal point 33 are substantially the same, the light is emitted from the
〔投射型表示装置〕
図4は、本発明に係る照明装置を備えたプロジェクタの説明図である。図中、符号512、513、514は照明装置、522、523、524は液晶ライトバルブ(光変調手段)、525はクロスダイクロイックプリズム、526は投写レンズ(投写手段)を示している。
[Projection type display device]
FIG. 4 is an explanatory diagram of a projector including the illumination device according to the present invention. In the figure,
図4のプロジェクタ(投射型表示装置)500は、本実施形態のように構成した3個の照明装置512、513、514を備えている。各照明装置512、513、514の光源には、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)に発光するLED素子が採用されている。なお、各照明装置の後方に、光源光の照度分布を均一化させるための均一照明系として、ロッドレンズやフライアイレンズを配置してもよい。
The projector (projection display device) 500 in FIG. 4 includes three
赤色光源512からの光束は、重畳レンズ535Rを介して反射ミラー517で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ522に入射する。また、緑色光源513からの光束は、重畳レンズ535Gを介して緑色光用液晶ライトバルブ523に入射する。また、青色光源512からの光束は、反射ミラー516で反射され、重畳レンズ535Bを介して青色光用液晶ライトバルブ522に入射する。なお、各光源からの光束は重畳レンズを介することにより液晶ライトバルブの表示領域において重畳され、液晶ライトバルブが均一に照明される。
The light beam from the
また、各液晶ライトバルブの入射側および出射側には、偏光板(不図示)が配置されている。そして、各光源からの光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブに入射する。また、入射側偏光板の前方に偏光変換手段(不図示)を設けてもよい。この場合、入射側偏光板で反射された光束をリサイクルして各液晶ライトバルブに入射させることが可能になり、光の利用効率を向上させることができる。 Further, polarizing plates (not shown) are arranged on the incident side and the emission side of each liquid crystal light valve. Then, only linearly polarized light in a predetermined direction out of the light flux from each light source passes through the incident side polarizing plate and enters each liquid crystal light valve. Further, a polarization conversion means (not shown) may be provided in front of the incident side polarizing plate. In this case, it is possible to recycle the light beam reflected by the incident-side polarizing plate and make it incident on each liquid crystal light valve, thereby improving the light utilization efficiency.
各液晶ライトバルブ522、523、524によって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム525に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成されてカラー画像を表す光が形成される。合成された光は投写光学系である投写レンズ526によりスクリーン527上に投写され、拡大された画像が表示される。
The three color lights modulated by the liquid crystal
上述したように、本実施形態に係る照明装置により光源光の利用効率が向上しているので、光源光のうち画像表示に利用することができる割合が増加している。したがって、画像の輝度を確保することができる。また、液晶ライトバルブ等の光変調手段に対して垂直に近い角度で光束を入射させることができるので、光変調手段においてすべての光束を変調することができる。したがって、画像のコントラスト比を向上させることができる。 As described above, since the use efficiency of the light source light is improved by the illumination device according to the present embodiment, the ratio of the light source light that can be used for image display is increasing. Therefore, the brightness of the image can be ensured. Further, since the light beam can be incident on the light modulation means such as a liquid crystal light valve at an angle close to the vertical, all the light beams can be modulated by the light modulation means. Therefore, the contrast ratio of the image can be improved.
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、本発明の照明装置を3板式の投射型表示装置の照明装置に適応して説明したが、この3板式の投射型表示装置の照明装置に適応されたものに限られることなく、単板式の投射型表示装置の照明装置など、その他各種の投射型表示装置の照明装置に適応することができるものである。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the lighting device of the present invention has been described as being adapted to the lighting device of a three-plate projection display device, but is adapted to the lighting device of this three-plate projection display device. The present invention is not limited to this, and can be applied to illumination devices for various other projection display devices, such as a lighting device for a single-plate projection display device.
1、2、512、513、514・・・照明装置、 10、50・・・光源、 20・・・コリメータレンズ、 21・・・前側主点、 22・・・前側焦点、 30・・・楕円リフレクター、 32・・・第1焦点、 33・・・第2焦点、 51・・・パッケージ、 53・・・虚像、 500・・・プロジェクタ(投射型表示装置)、 522、523、524・・・液晶ライトバルブ(光変調手段)、 526・・・投写レンズ(投写手段)
1, 2, 512, 513, 514...
Claims (3)
前記コリメータレンズが、該コリメータレンズの前側焦点位置と前記光源における発光部または前記光源におけるパッケージのレンズ効果によってできる虚像の位置とが略同一となる位置に配置され、
前記楕円リフレクターが、該楕円リフレクターの第1焦点位置と前記発光部または前記虚像の位置とが略同一となり、前記楕円リフレクターの第2焦点位置と前記コリメータレンズの前側主点位置とが略同一となる位置に配置されたことを特徴とする照明装置。 A light source, a collimator lens disposed on one light exit surface side of the light source, and an elliptical reflector disposed on the other light exit surface side of the light source,
The collimator lens is disposed at a position where the front focal position of the collimator lens and the position of the virtual image formed by the lens effect of the light emitting part in the light source or the package in the light source are substantially the same,
In the elliptical reflector, the first focal position of the elliptical reflector and the position of the light emitting unit or the virtual image are substantially the same, and the second focal position of the elliptical reflector and the front principal point position of the collimator lens are substantially the same. A lighting device characterized by being arranged at a position.
前記照明装置が請求項1から2のいずれかに記載の照明装置であることを特徴とする投射型表示装置。 A projection display device comprising: an illumination device; a light modulation unit that modulates light from the illumination device; and a projection unit that projects light modulated by the light modulation unit.
The projection display device, wherein the illumination device is the illumination device according to claim 1.
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