JP2006010741A - Light source device including light emitting element and image display device using same - Google Patents

Light source device including light emitting element and image display device using same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device using a light emitting element, which is easily attached to a projector main body and which is made small in size and light in weight. <P>SOLUTION: The light source device 1 comprises a plurality of light emitting elements 20R, 20G and 20B, a cross dichroic prism 40 for outputting light beams from a plurality of light emitting elements in a 1st direction, a condenser lens 50 for condensing the output light from the prism 40, a light tunnel 60 for uniformizing the output light from the condenser lens 50, and a case main body 10 for holding a plurality of light emitting elements, the cross dichroic prism 40, the condenser lens 50 and the light tunnel 60. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、投影型の高品位テレビジョン(HDTV)システムやビデオプロジェクタ等に使用される投影型の画像表示装置に関し、特に、画像表示装置において赤色、緑色、青色を発光可能な複数の発光素子を光源に含む光源装置またはその光源モジュールに関する。   The present invention relates to a projection-type image display device used in a projection-type high-definition television (HDTV) system, a video projector, and the like, and in particular, a plurality of light-emitting elements capable of emitting red, green, and blue in the image display device. The present invention relates to a light source device or a light source module thereof.

投影型の画像表示装置に代表されるプロジェクタは、液晶やDMD(Digital Micro-mirror Device)等の空間変調デバイスを用い、これにより光源からの光を変調させ、スクリーン上へカラー画像の表示を行っている。本出願人は、先に特許文献1に示す画像表示装置を開示している。図8に、この画像表示装置を示す。同図に示すように、白色光源51からの光は楕円ミラー52によって反射され、その反射光が回転自在なカラーホイール53に入射される。カラーホイール53は、R(赤色)、G(緑色)、B(青色)のカラーフィルターが周方向に配置した透過型フィルターである。カラーホイールを透過した光は、コンデンサレンズ1と、折り返しミラーとしての球面ミラー2によって反射され、DMD56に高角度で入射される。DMDに入射された光のうち、オン状態のピクセルで反射された光が投影レンズ57を介してスクリーン58上に表示される。カラーホイール53からはR、G、Bの光が順次透過され、これと同期するタイミングでDMDのピクセルが駆動され、時分割的なカラー画像の表示が行われる。   Projectors represented by projection-type image display devices use spatial modulation devices such as liquid crystal and DMD (Digital Micro-mirror Device), which modulates the light from the light source and displays a color image on the screen. ing. The present applicant has previously disclosed an image display device disclosed in Patent Document 1. FIG. 8 shows this image display apparatus. As shown in the figure, the light from the white light source 51 is reflected by an elliptical mirror 52 and the reflected light is incident on a rotatable color wheel 53. The color wheel 53 is a transmissive filter in which R (red), G (green), and B (blue) color filters are arranged in the circumferential direction. The light transmitted through the color wheel is reflected by the condenser lens 1 and the spherical mirror 2 serving as a folding mirror, and enters the DMD 56 at a high angle. Of the light incident on the DMD, the light reflected by the on-state pixels is displayed on the screen 58 via the projection lens 57. R, G, and B light are sequentially transmitted from the color wheel 53, and the DMD pixel is driven at a timing synchronized therewith, so that a time-division color image is displayed.

ここで、DMD56は、非特許文献1に記載されているように、2次元的に配列した各ピクセルが微小なミラーから構成され、各ピクセル毎に、その直下に配置されたメモリー素子による静電界作用によって、微小ミラーの傾きを制御し、反射光の反射角度を変化させることによってオン/オフ状態を作る反射型表示素子である。そして、ピクセルがオフの状態では、当該ピクセルの微小ミラーによる反射光が投影レンズに入射せず、ピクセルがオン状態では、当該ピクセルの微小ミラーによる反射光が投影レンズに入射してスクリーンに画像を形成するように光学部品が配置されている。なお、各ピクセルの微小ミラーのオン時の傾き角は、DMDの光線の入射面に対して10から12度程度に決められている。   Here, as described in Non-Patent Document 1, the DMD 56 includes two-dimensionally arranged pixels composed of minute mirrors, and each pixel has an electrostatic field generated by a memory element disposed immediately below the mirror. This is a reflective display element that controls the tilt of a micromirror by action and changes the reflection angle of reflected light to create an on / off state. When the pixel is off, the reflected light from the micro mirror of the pixel does not enter the projection lens. When the pixel is on, the reflected light from the micro mirror of the pixel enters the projection lens and the image is displayed on the screen. Optical components are arranged to form. The tilt angle of each pixel when the micromirror is on is determined to be about 10 to 12 degrees with respect to the incident surface of the DMD ray.

プロジェクタは、ハロゲンランプやキセノンランプ等を光源に用いているが、これらのランプは消費電力が大きく、また発熱も大きいという問題がある。これを回避するために、特許文献2は、図9に示すように、発光ダイオード(LED)アレイ1R、1G、1Bを光源に用いる技術を開示している。この照明光学系は、赤、緑、青のLEDと、各LEDに隣接する第1フライアイレンズ2R、2G、2Bと、そこから離間された第2フライアイレンズ3R、3G、3Bと、第2フライアイレンズからの光を入射し、出射面から赤、緑、青の合成照明光を出射するクロスダイクロイックプリズム4とを備えている。さらに特許文献3においても、図10に示すように、赤、青、緑のLEDまたはレーザ素子の発光素子アレイ2を光源に用いる同様の技術が開示されている。   The projector uses a halogen lamp, a xenon lamp, or the like as a light source. However, these lamps have a problem that power consumption is large and heat generation is large. In order to avoid this, Patent Document 2 discloses a technique of using light emitting diode (LED) arrays 1R, 1G, and 1B as light sources as shown in FIG. The illumination optical system includes red, green, and blue LEDs, first fly-eye lenses 2R, 2G, and 2B adjacent to each LED, second fly-eye lenses 3R, 3G, and 3B spaced from the first fly-eye lenses 2R, 2G, and 2B, 2 includes a cross dichroic prism 4 that receives light from the fly-eye lens and emits combined illumination light of red, green, and blue from the exit surface. Further, Patent Document 3 discloses a similar technique using a light emitting element array 2 of red, blue, and green LEDs or laser elements as a light source, as shown in FIG.

特開2002−268010号JP 2002-268010 A 特開2003−186110号JP 2003-186110 A 特開平10−333599号JP-A-10-333599 「光学」、Vol.25、No.6、p313〜314、1996年“Optics”, Vol. 25, no. 6, p313-314, 1996

しかしながら、従来のプロジェクタには次のような課題がある。特許文献1に示されるように、光源からの放出光は、カラーホイールに入射する構成になっており、例えば、赤の光を出力する場合には、その他の色をカラーホイールで反射させてしまうため、光源からの光を有効に利用しているとはいえない。この問題の一つの解決方法は、上記特許文献2および特許文献3に示されているように、赤、緑、青の3色の発光素子を用い、これらの発光素子を切り替えて点灯することである。これにより、カラーホイールの使用による光の利用効率の無駄をなくすことが可能である。しかしながら、上記特許文献2および3に示された光源は、未だ製品化されておらず、実製品としての製造上の取り扱い易さや、コストについて考慮されていない。   However, the conventional projector has the following problems. As disclosed in Patent Document 1, light emitted from a light source is configured to enter a color wheel. For example, when outputting red light, other colors are reflected by the color wheel. Therefore, it cannot be said that the light from the light source is effectively used. One solution to this problem is to use light emitting elements of three colors, red, green and blue, as shown in Patent Document 2 and Patent Document 3, and switch these light emitting elements to light. is there. As a result, it is possible to eliminate waste of light use efficiency due to the use of the color wheel. However, the light sources disclosed in Patent Documents 2 and 3 are not yet commercialized, and the ease of handling in manufacturing as an actual product and the cost are not considered.

特に、特許文献2に示される照明光学系(図9参照)では、クロスダイクロイックプリズム4から出射された光は、照明レンズ5、反射鏡6、照明レンズ7およびDMD照明プリズム8を経由してDMD10を照明するため、多くの光学部品を必要とし、そのために光源ユニットとしての小型化、軽量化を図ることが難しい。   In particular, in the illumination optical system shown in Patent Document 2 (see FIG. 9), the light emitted from the cross dichroic prism 4 passes through the illumination lens 5, the reflecting mirror 6, the illumination lens 7, and the DMD illumination prism 8. Therefore, it is difficult to reduce the size and weight of the light source unit.

また、特許文献3に示される照明光学系(図10参照)では、発光素子アレイ2から出射された光は、マイクロレンズアレイ30を含む整形光学系3、ダイクロイックミラー4を含む縮小光学系4を介して光変調装置5を照明するため、発光素子からの光の出射方向と変調装置への光の入射方向とを異なる角度になるように設計しなければならず、結果として、光源装置の小型化が難しい。   In the illumination optical system shown in Patent Document 3 (see FIG. 10), the light emitted from the light emitting element array 2 passes through the shaping optical system 3 including the microlens array 30 and the reduction optical system 4 including the dichroic mirror 4. In order to illuminate the light modulation device 5 via the light source device, it is necessary to design the light emission direction from the light emitting element and the light incidence direction to the modulation device to be at different angles. Difficult to make.

そこで本発明は、上記従来の課題を解決し、プロジェクタ本体への取り付けが容易であり、かつ小型化、軽量化が可能な、発光素子を用いた光源装置を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a light source device using a light emitting element that solves the above-described conventional problems and can be easily attached to a projector main body and can be reduced in size and weight.

本発明に係る光源装置は、複数の発光素子と、複数の発光素子からの光線を第1の方向に出力する第1の光学部品と、第1の光学部品からの出力光を集光する第2の光学部品と、第2の光学部品からの出力光を均一化させる第3の光学部品と、複数の発光素子と第1、第2および第3の光学部品を保持するケース本体とを備える。好ましくは、複数の発光素子、第1ないし第3の光学部品をケース本体内に並置させることで、薄型、小型化の光源装置を提供する。   The light source device according to the present invention includes a plurality of light emitting elements, a first optical component that outputs light rays from the plurality of light emitting elements in a first direction, and a first light that condenses output light from the first optical component. The second optical component, a third optical component that uniformizes the output light from the second optical component, a plurality of light emitting elements, and a case body that holds the first, second, and third optical components. . Preferably, a thin light source device is provided by arranging a plurality of light emitting elements and first to third optical components in the case body.

好ましくは、複数の発光素子の電極端子が、ケース本体の同一面に設けられている。また、複数の発光素子が同一面側に設けられ、光源装置はさらに、複数の発光素子からの光を第1の光学部品に導くミラー部品を有する。   Preferably, the electrode terminals of the plurality of light emitting elements are provided on the same surface of the case body. A plurality of light emitting elements are provided on the same surface side, and the light source device further includes a mirror component that guides light from the plurality of light emitting elements to the first optical component.

さらに複数の発光素子は、それぞれ異なる波長の光を第1の方向に発光し、第1の光学部品は、複数の発光素子から発せされた光を第1の方向へ出力するクロスダイクロイックプリズムを含むものであってもよい。   Further, the plurality of light emitting elements each emit light having different wavelengths in the first direction, and the first optical component includes a cross dichroic prism that outputs the light emitted from the plurality of light emitting elements in the first direction. It may be a thing.

第3の光学部品は、例えばライトトンネルまたは光インテグレーターを含む。例えば、ライトトンネルは、ケース本体内に形成された空間の内面に形成された反射面を含む、一体型の構成であっても良い。   The third optical component includes, for example, a light tunnel or an optical integrator. For example, the light tunnel may have an integrated configuration including a reflective surface formed on the inner surface of a space formed in the case body.

好ましくは、光源装置はさらに、複数の発光素子の駆動タイミングを制御する駆動制御装置を含み、複数の発光素子は、駆動制御装置の駆動タイミングに応答して、赤色、緑色、青色の光を発光する。発光素子は、半導体発光ダイオードや、半導体レーザダイオードを用いることができる。また、発光素子をアレイ状にし、光強度を向上させるようにしてもよい。   Preferably, the light source device further includes a drive control device that controls drive timings of the plurality of light emitting elements, and the plurality of light emitting elements emit red, green, and blue light in response to the drive timing of the drive control device. To do. As the light emitting element, a semiconductor light emitting diode or a semiconductor laser diode can be used. In addition, the light emitting elements may be arranged in an array to improve the light intensity.

本発明に係る画像表示装置は、上記特徴を備えた光源装置と、光源装置からの光を変調する空間変調手段と、空間変調された光を投影する投影手段とを有する。空間変調手段は、例えば、DMDや液晶素子を用いることができる。   An image display apparatus according to the present invention includes a light source device having the above characteristics, a spatial modulation unit that modulates light from the light source device, and a projection unit that projects the spatially modulated light. As the spatial modulation means, for example, a DMD or a liquid crystal element can be used.

本発明に係る光源装置によれば、ケース本体内に、複数の発光素子、第1ないし第3の光学部品をすべて収容しモジュール化したので、取り扱いが容易であるとともに、光源装置の小型化、軽量化を図ることができる。さらに、そのような光源装置を組み込んだプロジェクタ等の画像表示装置の小型化、軽量化にも貢献することができる。   According to the light source device of the present invention, since the plurality of light emitting elements and the first to third optical components are all housed and modularized in the case body, the handling is easy and the light source device can be downsized. Weight reduction can be achieved. Furthermore, it is possible to contribute to the reduction in size and weight of an image display device such as a projector incorporating such a light source device.

本発明に係る画像表示装置は、DMDを用いた投射型プロジェクタにおいて実施される。以下、詳細について図面を参照して説明する。   The image display apparatus according to the present invention is implemented in a projection type projector using DMD. Details will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の第1の実施例に係る光源装置の斜視図、図2は、図1のX−X面で切断したときの上方から見た断面図、図3は、図1のY−Y面で切断したときの側方から見た断面図である。これらの図において、光源装置1は、矩形状のケース本体10と、ケース本体10内に保持される複数の発光素子20R、20G、20Bと、一対のミラー30、32と、クロスダイクロイックプリズム40と、コンデンサレンズ50と、ライトトンネル60とを備えている。   1 is a perspective view of a light source device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view seen from above when cut along the XX plane of FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing seen from the side when cut | disconnecting at a YY surface. In these drawings, the light source device 1 includes a rectangular case body 10, a plurality of light emitting elements 20R, 20G, and 20B held in the case body 10, a pair of mirrors 30 and 32, and a cross dichroic prism 40. The condenser lens 50 and the light tunnel 60 are provided.

図4は、代表として発光素子20Rを示しているが、他の発光素子20G、20Bも発光素子20Rと同様の構成を有している。発光素子20Rは、基板22上に、LED素子24Rを含み、LED素子24Rは透明な封止部材26によって封止されている。さらに、基板22の裏面側には電極端子28Rが取り付けられ、電極端子28Rは図示しないボンディングワイヤ等によりLED素子24Rに電気的に接続されている。LED素子24Rは、基板22と略垂直方向に赤色の波長帯の光を発光する。発光素子20GのLED素子24Gは、緑色の波長帯の光を発光し、発光素子20BのLED素子24Bは、青色の波長帯の光を発光する。好ましくは、各LED素子は、端面発光型、または表面発光型のダイオードを用いることができる。   FIG. 4 shows the light emitting element 20R as a representative, but the other light emitting elements 20G and 20B have the same configuration as the light emitting element 20R. The light emitting element 20 </ b> R includes an LED element 24 </ b> R on the substrate 22, and the LED element 24 </ b> R is sealed with a transparent sealing member 26. Furthermore, an electrode terminal 28R is attached to the back side of the substrate 22, and the electrode terminal 28R is electrically connected to the LED element 24R by a bonding wire or the like (not shown). The LED element 24 </ b> R emits light in a red wavelength band in a direction substantially perpendicular to the substrate 22. The LED element 24G of the light emitting element 20G emits light in the green wavelength band, and the LED element 24B of the light emitting element 20B emits light in the blue wavelength band. Preferably, each LED element can be an edge-emitting diode or a surface-emitting diode.

ケース本体10の一側面12には、3つの開口14R、14G、14Bが略等しい間隔で形成されている。ケース本体10内には、湾曲した曲面を有する反射面16R、16G、16Bが形成されて、これらの反射面は、開口14R、14G、14Bに接続されている。反射面16R、16G、16BをX方向で切断したときの平面形状は円形であり、Y方向で切断したときの平面形状は楕円である。反射面16R、16G、16Bは、金属等の反射膜をケース本体の内壁面に蒸着、または溶着させた一体型構造であってもよいし、個別のリフレクターを内壁面に取り付けた構造であってもよい。   Three openings 14R, 14G, and 14B are formed in the side surface 12 of the case body 10 at substantially equal intervals. Reflecting surfaces 16R, 16G, and 16B having curved curved surfaces are formed in the case body 10, and these reflecting surfaces are connected to the openings 14R, 14G, and 14B. The planar shape when the reflecting surfaces 16R, 16G, and 16B are cut in the X direction is a circle, and the planar shape when cut in the Y direction is an ellipse. The reflective surfaces 16R, 16G, and 16B may have an integrated structure in which a reflective film such as a metal is vapor-deposited or welded on the inner wall surface of the case body, or a structure in which individual reflectors are attached to the inner wall surface. Also good.

発光素子20R、20B、20Bは、開口14R、14G、14BからY1方向に向けてケース本体10内に挿入される。そして、その電極端子28が一側面12から突出した状態で固定される。反射面16R、16G、16Bの焦点位置近傍にはLED素子24R、24G、24Bが位置し、LED素子24R、24B、24BからY1方向に一定の拡がり角度で発せられた光は、反射面16R、16G、16Bによって光軸方向に収束するように反射される。   The light emitting elements 20R, 20B, and 20B are inserted into the case body 10 from the openings 14R, 14G, and 14B in the Y1 direction. Then, the electrode terminal 28 is fixed in a state protruding from the one side surface 12. LED elements 24R, 24G, and 24B are positioned in the vicinity of the focal positions of the reflecting surfaces 16R, 16G, and 16B, and the light emitted from the LED elements 24R, 24B, and 24B at a certain spread angle in the Y1 direction is reflected on the reflecting surfaces 16R, Reflected so as to converge in the optical axis direction by 16G and 16B.

さらに、ケース本体10には、反射面16R、16G、16Bと連通する空間18が形成されている。空間18において、反射面16Rと対向する位置に、ミラー30が取り付けられる。ミラー30は、XおよびY方向と直交し、かつY1方向から時計方向に45度傾斜されるように配置される。好ましくは、ミラー30は、反射面16Rの開口と同程度の大きさを有し、反射面16Rから反射されたすべての光を漏らすことなく、X2方向に反射させ、クロスダイクロイックプリズム40の入射面42へ入射させる。ミラー30は、ケース本体10の内壁面に、金属等の反射膜を蒸着または接着した一体型構造であっても良いし、個別のミラーを内壁面に取り付けるものでもよい。   Further, the case body 10 is formed with a space 18 communicating with the reflecting surfaces 16R, 16G, and 16B. In the space 18, a mirror 30 is attached at a position facing the reflecting surface 16R. The mirror 30 is arranged so as to be orthogonal to the X and Y directions and inclined 45 degrees clockwise from the Y1 direction. Preferably, the mirror 30 has the same size as the opening of the reflecting surface 16R, reflects all of the light reflected from the reflecting surface 16R in the X2 direction without leaking, and enters the incident surface of the cross dichroic prism 40. 42 is incident. The mirror 30 may be an integrated structure in which a reflective film such as a metal is vapor-deposited or adhered to the inner wall surface of the case body 10, or an individual mirror may be attached to the inner wall surface.

同様に、空間18において、反射面16Bと対向する位置に45度傾斜されたミラー32が取り付けられている。ミラー32は、反射面16Bからの光をX1方向にほぼ直角に反射させ、ほぼすべての反射光をダイクロイックプリズムの入射面44へ入射させる。   Similarly, in the space 18, a mirror 32 inclined by 45 degrees is attached at a position facing the reflecting surface 16B. The mirror 32 reflects the light from the reflecting surface 16B substantially at right angles to the X1 direction, and causes almost all of the reflected light to enter the incident surface 44 of the dichroic prism.

空間18において、反射面16Gの光軸と一致する方向にクロスダイクロイックプリズム40が設けられる。反射面16Gからの反射光は、直接、クロスダイクロイックプリズム40の入射面46に入射される。クロスダイクロイックプリズム40は、入射面42から入射された発光素子20Rの光を出射面48からY1方向に出力し、入射面44から入射された発光素子20Bの光を出射面48からY1方向に出射し、入射面46から入射された発光素子20Gの光を出射面48からY1方向に出力する。   In the space 18, a cross dichroic prism 40 is provided in a direction that coincides with the optical axis of the reflecting surface 16G. The reflected light from the reflecting surface 16G is directly incident on the incident surface 46 of the cross dichroic prism 40. The cross dichroic prism 40 outputs the light of the light emitting element 20R incident from the incident surface 42 in the Y1 direction from the emission surface 48, and emits the light of the light emitting element 20B incident from the incident surface 44 in the Y1 direction from the emission surface 48. Then, the light of the light emitting element 20G incident from the incident surface 46 is output from the emission surface 48 in the Y1 direction.

出射面48に近接した位置にコンデンサレンズ50が配される。空間18は、出射面48からY1方向に一定距離だけ延在する矩形空間18aを含み、この空間18a内にコンデンサレンズ50が取り付けられる。好ましくは、コンデンサレンズ50の光軸は、反射面16Gの光軸と略一致する。コンデンサレンズ50は、クロスダイクロイックプリズム40の出射面48からの光を集光し、Y1方向に配されたライトトンネル60の入射面に入射させる。   A condenser lens 50 is disposed at a position close to the emission surface 48. The space 18 includes a rectangular space 18a extending from the emission surface 48 in the Y1 direction by a certain distance, and the condenser lens 50 is mounted in the space 18a. Preferably, the optical axis of the condenser lens 50 substantially coincides with the optical axis of the reflecting surface 16G. The condenser lens 50 condenses the light from the emission surface 48 of the cross dichroic prism 40 and makes it incident on the incident surface of the light tunnel 60 arranged in the Y1 direction.

矩形空間18a内には、ライトトンネル60の入射面62が位置される。ライトトンネル60の光軸は、コンデンサレンズ50の光軸に略等しく、コンデンサレンズ50の焦点位置が入射面62近傍に調整される。ライトトンネル60は、図5に示すように、その四方を4枚のミラー64で囲まれた内部空間66を有し、入射面62から入射された光を内部空間66内において繰り返し反射させ、その出射面68から略均一な光線束を出力する。光線束の形状は、ライトトンネル60の断面形状に依存するため、ライトトンネル60の断面形状のアスペクト比を、DMDの微小ミラーの照明領域に対応させることが望ましい。   The incident surface 62 of the light tunnel 60 is located in the rectangular space 18a. The optical axis of the light tunnel 60 is substantially equal to the optical axis of the condenser lens 50, and the focal position of the condenser lens 50 is adjusted in the vicinity of the incident surface 62. As shown in FIG. 5, the light tunnel 60 has an internal space 66 surrounded by four mirrors 64 on its four sides, and repeatedly reflects the light incident from the incident surface 62 in the internal space 66. A substantially uniform beam is output from the exit surface 68. Since the shape of the light beam depends on the cross-sectional shape of the light tunnel 60, it is desirable that the aspect ratio of the cross-sectional shape of the light tunnel 60 corresponds to the illumination area of the DMD micromirror.

このように本実施例では、ケース本体10内に、発光素子20R、20G、20B、ミラー30、32、クロスダイクロイックプリズム40、コンデンサレンズ50およびライトトンネル60を収容し、モジュール化したことで、取り扱いが容易となり、プロジェクタの製造効率も改善される。さらに、図2に示すように、これらの発光素子および光学部材が、薄型のケース本体10内に並置されているため、光源装置1をより薄型化、小型化することができる。   As described above, in the present embodiment, the light emitting elements 20R, 20G, and 20B, the mirrors 30 and 32, the cross dichroic prism 40, the condenser lens 50, and the light tunnel 60 are accommodated in the case body 10 and handled as a module. And the manufacturing efficiency of the projector is improved. Furthermore, as shown in FIG. 2, since these light emitting elements and optical members are juxtaposed in the thin case body 10, the light source device 1 can be made thinner and smaller.

次に、本発明の第2の実施例に係る光源装置の構成を図6に示す。第2の実施例の光源装置は、ライトトンネルの構成を改良したものであり、それ以外の構成は第1の実施例と同様である。図6に示すように、ケース本体10には、ライトトンネル用の矩形状の空間70が形成されている。空間70の一端部72は、矩形空間18aに連通し、これがライトトンネルの入射面となる。他端部74は、ケース本体の他方の側面12aまで延在し、そこが出射面となる。そして、空間70を形成する内壁面には、金属等の反射面が形成されており、空間70がケース本体と一体型のライトトンネルとして機能する。   Next, FIG. 6 shows a configuration of a light source device according to the second embodiment of the present invention. The light source device of the second embodiment is obtained by improving the configuration of the light tunnel, and the other configuration is the same as that of the first embodiment. As shown in FIG. 6, the case body 10 is formed with a rectangular space 70 for a light tunnel. One end portion 72 of the space 70 communicates with the rectangular space 18a, and this becomes the incident surface of the light tunnel. The other end portion 74 extends to the other side surface 12a of the case main body, and that becomes an emission surface. A reflective surface such as metal is formed on the inner wall surface forming the space 70, and the space 70 functions as a light tunnel integrated with the case body.

第2の実施例によれば、第1の実施例に比較して部品点数を削減し、低コストな光源装置を提供することができる。   According to the second embodiment, the number of parts can be reduced as compared with the first embodiment, and a low-cost light source device can be provided.

上記実施例の光源装置では、発光素子として半導体発光ダイオードを用いたが、これ以外にも、半導体レーザダイオードを用いることも可能である。さらに、発光素子20R、20G、20Bは、単一の素子を示しているが、これに限定されるものではなく、発光素子を二次元アレイ状に配列し、光強度を増加させてもよい。この場合、2次元アレイの中心が、反射面の焦点位置上に位置することが望ましい。   In the light source device of the above embodiment, a semiconductor light emitting diode is used as a light emitting element, but a semiconductor laser diode can also be used in addition to this. Furthermore, although the light emitting elements 20R, 20G, and 20B are single elements, the present invention is not limited to this, and the light intensity may be increased by arranging the light emitting elements in a two-dimensional array. In this case, it is desirable that the center of the two-dimensional array is located on the focal position of the reflecting surface.

さらに上記実施例では、光の強度を均一化させるためにライトトンネル60を用いたが、これ以外にも直方体等のガラス部材から構成される光インテグレータを用いて均一化を行うこともできる。   Further, in the above embodiment, the light tunnel 60 is used to make the light intensity uniform. However, the light tunnel 60 may be made uniform using an optical integrator made of a glass member such as a rectangular parallelepiped.

次に、本実施例の光源装置を適用したプロジェクタの構成を図7に示す。プロジェクタは、第1の実施例に係る光源装置1と、光源装置1からの光をDMDへ照射する2つの反射ミラー100、110と、複数の微小ミラーを2次元アレイ状に配列したDMD120と、DMD120からの反射光を投射する投射レンズ130と、光源装置1を駆動する発光素子駆動装置140と、発光素子駆動装置140を制御するDMDコントロール装置150とを有する。   Next, FIG. 7 shows a configuration of a projector to which the light source device of this embodiment is applied. The projector includes a light source device 1 according to the first embodiment, two reflection mirrors 100 and 110 that irradiate the DMD with light from the light source device 1, a DMD 120 in which a plurality of micromirrors are arranged in a two-dimensional array, The projection lens 130 that projects the reflected light from the DMD 120, the light emitting element driving device 140 that drives the light source device 1, and the DMD control device 150 that controls the light emitting element driving device 140.

発光素子駆動装置140は、光源装置1に対し、発光素子20R、20G、20Bを駆動するための駆動パルス信号R−EN、G−EN、B−ENを出力する。駆動パルス信号は、時分割的に異なるタイミングで出力され、発光素子20R、20G、20Bは、パルス期間に応答して赤(R)、緑(G)、青(B)の光を発光する。R,G、Bの光は、反射ミラー100、1110を介して、DMD120を時分割的に照明し、そこでオン状態にある微小ミラーの反射光が投影レンズ130に入射され、スクリーン上にカラー画像が表示される。   The light emitting element driving device 140 outputs drive pulse signals R-EN, G-EN, and B-EN for driving the light emitting elements 20R, 20G, and 20B to the light source device 1. The drive pulse signal is output at different timings in a time division manner, and the light emitting elements 20R, 20G, and 20B emit red (R), green (G), and blue (B) light in response to the pulse period. The R, G, and B lights illuminate the DMD 120 in a time-sharing manner through the reflecting mirrors 100 and 1110, and the reflected light of the micromirrors that are in the ON state is incident on the projection lens 130, and a color image is displayed on the screen. Is displayed.

DMDコントロール装置150は、発光素子駆動装置140の駆動信号のタイミングを制御し、かつ、DMD120に対して画像信号データを提供する。DMD120は、光源装置1からR、G、Bの光が出射されるタイミングに同期して、画像信号データに基づき微小ミラーの駆動を行う。   The DMD control device 150 controls the timing of the driving signal of the light emitting element driving device 140 and provides image signal data to the DMD 120. The DMD 120 drives the minute mirror based on the image signal data in synchronization with the timing at which the R, G, and B light is emitted from the light source device 1.

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。上記実施例では、空間変調素子としてDMDを用いたが、これに限らず、液晶などを用いてもよい。   The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Modifications and changes are possible. In the above embodiment, the DMD is used as the spatial modulation element. However, the present invention is not limited to this, and a liquid crystal or the like may be used.

本発明に係る画像表示装置は、テレビ映像やビデオ映像などを投射表示する投射型プロジェクタにおいて利用することができ、例えば、前面投射型プロジェクタや背面投射型プロジェクタなどに利用することができる。   The image display apparatus according to the present invention can be used in a projection type projector that projects and displays television images, video images, and the like. For example, the image display device can be used in a front projection type projector, a rear projection type projector, and the like.

本発明の第1の実施例に係る光源装置の斜視図である。It is a perspective view of the light source device which concerns on the 1st Example of this invention. 図1のY−Y線断面図である。It is the YY sectional view taken on the line of FIG. 図1のX−X線断面図である。It is the XX sectional view taken on the line of FIG. 発光素子の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a light emitting element. ライトトンネルの断面を示す図である。It is a figure which shows the cross section of a light tunnel. 本発明の第2の実施例に係る光源装置の構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the light source device which concerns on the 2nd Example of this invention. 第1の実施例の光源装置をプロジェクタに適用したときのブロック図である。It is a block diagram when the light source device of a 1st Example is applied to a projector. 従来のプロジェクタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional projector. 従来のプロジェクタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional projector. 従来のプロジェクタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the conventional projector.

符号の説明Explanation of symbols

1:光源装置 10:ケース本体
12:側面 14R、14G、14B:開口
16R、16G、16B:反射面 18:空間
18a:矩形空間 20R、20G、20B:発光素子
24R、24G、24B:LED素子 30、32:ミラー
40クロスダイクロイックプリズム 42、44、46:入射面
48:出射面 50:コンデンサレンズ
60、70:ライトトンネル
1: Light source device 10: Case main body 12: Side surface 14R, 14G, 14B: Opening 16R, 16G, 16B: Reflecting surface 18: Space 18a: Rectangular space 20R, 20G, 20B: Light emitting element 24R, 24G, 24B: LED element 30 32: Mirror 40 Cross dichroic prism 42, 44, 46: Entrance surface 48: Output surface 50: Condenser lens 60, 70: Light tunnel

Claims (9)

複数の発光素子と、
複数の発光素子からの光線を第1の方向に出力する第1の光学部品と、
第1の光学部品からの出力光を集光する第2の光学部品と、
第2の光学部品からの出力光を均一化させる第3の光学部品と、
複数の発光素子と第1、第2および第3の光学部品を保持するケース本体とを備える光源装置。
A plurality of light emitting elements;
A first optical component that outputs light rays from a plurality of light emitting elements in a first direction;
A second optical component for condensing output light from the first optical component;
A third optical component for equalizing output light from the second optical component;
A light source device comprising a plurality of light emitting elements and a case main body for holding first, second and third optical components.
前記複数の発光素子の電極端子が、ケース本体の同一面に設けられている、請求項1に記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein electrode terminals of the plurality of light emitting elements are provided on the same surface of the case main body. 前記複数の発光素子が同一面側に設けられ、光源装置はさらに、複数の発光素子からの光を第1の光学部品に導くミラー部品を有する、請求項1または2に記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the plurality of light emitting elements are provided on the same surface side, and the light source device further includes a mirror component that guides light from the plurality of light emitting elements to the first optical component. 複数の発光素子は、それぞれ異なる波長の光を第1の方向に発光し、第1の光学部品は、複数の発光素子から発せされた光を第1の方向へ出力するクロスダイクロイックプリズムを含む、請求項1ないし3いずれか1つに記載の光源装置。 The plurality of light emitting elements each emit light of different wavelengths in a first direction, and the first optical component includes a cross dichroic prism that outputs light emitted from the plurality of light emitting elements in the first direction. The light source device according to claim 1. 第3の光学部品は、ライトトンネルまたは光インテグレーターを含む、請求項1に記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the third optical component includes a light tunnel or an optical integrator. ライトトンネルは、ケース本体内に形成された空間の内面に形成された反射面を含む、請求項1または5に記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the light tunnel includes a reflective surface formed on an inner surface of a space formed in the case main body. 光源装置はさらに、複数の発光素子の駆動タイミングを制御する駆動制御装置を含み、複数の発光素子は、駆動制御装置の駆動タイミングに応答して、赤色、緑色、青色の光を発光する、請求項1ないし6いずれか1つに記載の光源装置。 The light source device further includes a drive control device that controls drive timing of the plurality of light emitting elements, and the plurality of light emitting elements emit red, green, and blue light in response to the drive timing of the drive control device. Item 7. The light source device according to any one of Items 1 to 6. 複数の発光素子、第1の光学部品、第2の光学部品および第3の光学部品は、ケース本体内に並置されている、請求項1ないし7いずれか1つに記載の光源装置。 The light source device according to claim 1, wherein the plurality of light emitting elements, the first optical component, the second optical component, and the third optical component are juxtaposed in the case main body. 請求項1ないし8いずれか1つに記載の光源装置と、
光源装置からの光を変調する空間変調手段と、
空間変調された光を投影する投影手段とを有する、画像表示装置。
A light source device according to any one of claims 1 to 8,
Spatial modulation means for modulating light from the light source device;
An image display device comprising: a projecting unit that projects spatially modulated light.
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