JP2006018162A - Illuminating apparatus and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、液晶ライトバルブその他の表示装置を照明するための照明装置、並びに、か
かる照明装置を組み込んだプロジェクタに関する。
The present invention relates to an illumination device for illuminating a liquid crystal light valve and other display devices, and a projector incorporating such an illumination device.
所謂単板式のプロジェクタとして、RGBの3色のLEDを用いて単一の液晶ライトバ
ルブを照明するものが存在する(特許文献1参照)。このプロジェクタでは、R色のLE
DアレイとG色のLEDアレイとB色のLEDアレイとからの各色の光をクロスダイクロ
イックプリズムによって同一光路に導き、このクロスダイクロイックプリズムの射出面に
対向配置された1つの液晶ライトバルブを照明する。
As a so-called single-plate projector, there is one that illuminates a single liquid crystal light valve using RGB three-color LEDs (see Patent Document 1). In this projector, the R color LE
Light of each color from the D array, the G color LED array, and the B color LED array is guided to the same optical path by the cross dichroic prism, and illuminates one liquid crystal light valve arranged to face the exit surface of the cross dichroic prism. .
また、所謂3板式のプロジェクタとして、光量確保のためRGBの3色ごとに液晶ライ
トバルブを設け、各液晶ライトバルブからの像光をクロスダイクロイックプリズムにて合
成するものも存在する(特許文献2参照)。このプロジェクタでは、R色のLEDアレイ
及び導波路ブロックによってR光用の液晶ライトバルブを照明し、G色のLEDアレイ及
び導波路ブロックによってG光用の液晶ライトバルブを照明し、B色のLEDアレイ及び
導波路ブロックによってB光用の液晶ライトバルブを照明する。
しかしながら、前者のプロジェクタは、単一の液晶ライトバルブを照明するものである
ため、所謂3板式のプロジェクタに比較して像光の光量が大幅に少なくなり、高輝度の画
像を投射することができない。また、クロスダイクロイックプリズムの入射面にレンズア
レイやコリメータレンズを介して各色のLEDアレイを対向配置するため、液晶ライトバ
ルブの視野角に起因するエテンデュ(etendue)の関係から、各色のLEDアレイ
の配列個数に一定の上限が生じる。特に、光量が不足しやすいG光については、LEDア
レイからの照明光によって液晶ライトバルブを効率良く照明することができないといった
傾向が生じる。このようなLEDアレイの配列個数の制限については、LEDアレイやコ
リメータレンズと液晶ライトバルブとの間隔を広げるという解決方法もあるが、結果的に
光源装置が一挙に大型化してしまうといった問題が発生する。
However, since the former projector illuminates a single liquid crystal light valve, the amount of image light is significantly smaller than a so-called three-plate projector, and a high-luminance image cannot be projected. . Further, since the LED arrays of the respective colors are arranged opposite to each other via the lens array or the collimator lens on the incident surface of the cross dichroic prism, the arrangement of the LED arrays of the respective colors is obtained from the etendue caused by the viewing angle of the liquid crystal light valve. There is a certain upper limit on the number. In particular, the G light that tends to have a shortage of light tends to be unable to efficiently illuminate the liquid crystal light valve with the illumination light from the LED array. Regarding the limitation on the number of arrayed LED arrays, there is a solution to widen the distance between the LED array or collimator lens and the liquid crystal light valve, but as a result, the problem arises that the size of the light source device increases at once. To do.
一方、後者のプロジェクタでも、導波路ブロックの入射面に対向してLEDアレイを配
置するので、LEDアレイを構成するLEDの配列個数に面積上の制限があり、特にG光
の光量不足が生じやすい。なお、前者のプロジェクタの場合と同様に、レンズアレイやコ
リメータレンズを用いて光源光の断面積を少なくすることも考えられるが、上述したエテ
ンデュの関係から、LEDアレイやコリメータと液晶ライトバルブとの間隔を広げる必要
が生じ、結果的に光源装置が一挙に大型化するという問題がある。
On the other hand, even in the latter projector, since the LED array is arranged facing the incident surface of the waveguide block, there is a limitation in the area of the number of LEDs constituting the LED array, and in particular, the amount of G light is likely to be insufficient. . As in the case of the former projector, it is possible to reduce the cross-sectional area of the light source light using a lens array or a collimator lens. However, due to the above-mentioned etendue relationship, the LED array or collimator and the liquid crystal light valve There is a problem in that it is necessary to widen the interval, and as a result, the light source device increases in size at a stroke.
そこで、本発明は、光源装置をほとんど大きくすることなくLEDアレイからの照明光
によって液晶ライトバルブを効率良く十分な光量で照明することができる照明装置、及び
、かかる照明装置を組み込んだプロジェクタを提供することを目的とする。
Accordingly, the present invention provides an illumination device that can efficiently illuminate a liquid crystal light valve with a sufficient amount of light by illumination light from an LED array without almost increasing the size of the light source device, and a projector incorporating such an illumination device. The purpose is to do.
上記課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、(a)所定の単一色に対応する波
長域内において互いに異なる複数波長の光源光をそれぞれ個別に発生する複数の光源と、
(b)複数の光源からの複数波長の光源光を結合して同一光路に導くことによって得た結
合光を照明光として射出する光結合部材とを備える。なお、以上の光結合部材は、複数の
光源からの複数波長の光源光をそれらの波長の相違を利用して光結合し同一光路に導くも
のである。
In order to solve the above problems, an illumination device according to the present invention includes: (a) a plurality of light sources that individually generate light sources having different wavelengths within a wavelength range corresponding to a predetermined single color;
(B) An optical coupling member that emits combined light obtained by combining light sources having a plurality of wavelengths from a plurality of light sources and guiding them to the same optical path as illumination light. In addition, the above optical coupling member carries out the optical coupling of the light source light of several wavelengths from a several light source using the difference of those wavelengths, and guides it to the same optical path.
上記照明装置では、光結合部材が複数の光源からの複数波長の光源光を結合して同一光
路に導くことによって得た結合光を照明光として射出するので、同一色の複数の光源光を
同一光路上に互いに遮らないように配置して照明光を得ると同様の効果を達成することが
できる。よって、複数の光源からの光源光の角度範囲を光源の配置やレンズ等に頼って調
節する場合に比較して、液晶ライトバルブ等の対象を効率良く照明することができ、光源
装置延いては照明装置を簡易に小型化することができる。具体例で説明すると、所定の単
一色の光源が例えば2次元的に配列される複数の発光素子からなる場合において、エテン
デュに関連して発光素子の配列個数等に制限があっても、かかる制限個数を超える発光素
子からの光源光を光結合部材を介して制限個数内の発光素子と共通の光路に導くことがで
きるので、光源装置の大型化を制限しつつ、効率良く十分な光量で液晶ライトバルブ等の
対象を照明することができる。
In the illuminating device, since the optical coupling member emits combined light obtained by combining multiple light sources from a plurality of light sources and guiding them to the same optical path as the illumination light, a plurality of light sources of the same color are the same. When the illumination light is obtained by arranging the light paths so as not to block each other, the same effect can be achieved. Therefore, compared with the case where the angle range of the light source light from a plurality of light sources is adjusted depending on the arrangement of the light source, the lens, etc., the target such as the liquid crystal light valve can be efficiently illuminated, The lighting device can be easily downsized. As a specific example, in the case where a predetermined single color light source is composed of a plurality of light emitting elements that are two-dimensionally arranged, for example, such a restriction is imposed even if the number of light emitting elements is limited in relation to etendue. Since the light source light from the light emitting elements exceeding the number can be guided to the same optical path as the light emitting elements within the limited number through the optical coupling member, the liquid crystal can be efficiently and sufficiently lightened while limiting the enlargement of the light source device. An object such as a light bulb can be illuminated.
また、本発明の別の具体的態様では、光結合部材が、複数の光源の数よりも1だけ少な
い数のダイクロイックフィルタを含み、複数の光源からの複数波長の光源光を重ね合わせ
て同一光路に導く。この場合、複数の光源からの光源光を少ない損失で簡単に合成するこ
とができる。
In another specific aspect of the present invention, the optical coupling member includes a dichroic filter whose number is one less than the number of the plurality of light sources, and superimposes the light sources having a plurality of wavelengths from the plurality of light sources, and has the same optical path. Lead to. In this case, the light sources from a plurality of light sources can be easily combined with little loss.
また、本発明の別の具体的態様では、複数の光源が、固体発光素子をそれぞれ有する。
この場合、小型で安定性の高い固体発光素子を利用して高効率かつ高輝度の光源光を得る
ことができる。
In another specific aspect of the present invention, each of the plurality of light sources has a solid-state light emitting element.
In this case, light source light with high efficiency and high luminance can be obtained by using a small and highly stable solid state light emitting device.
また、本発明の別の具体的態様では、複数の光源が、2次元的に配列された複数の固体
発光素子をそれぞれ有する。この場合、所定の単一色に対応する各光源が並列的に配列さ
れた複数の固体発光素子でそれぞれ構成されるが、これら固体発光素子によって光源の面
積が必要以上に大きくなることを防止できる。
In another specific aspect of the present invention, the plurality of light sources each include a plurality of solid state light emitting devices arranged two-dimensionally. In this case, each light source corresponding to a predetermined single color is constituted by a plurality of solid light emitting elements arranged in parallel, but the solid light emitting elements can prevent the area of the light source from becoming larger than necessary.
また、本発明の別の具体的態様では、複数の光源が、複数の固体発光素子に対向する複
数のレンズ要素(レンズエレメント)からなるレンズアレイをそれぞれ有する。この場合
、各固体発光素子からの光源光を各レンズ要素によって効率よく集めて、光結合部材に導
くことができ、液晶ライトバルブ等の対象を効率良く照明することができる。
In another specific aspect of the present invention, each of the plurality of light sources has a lens array including a plurality of lens elements (lens elements) facing the plurality of solid state light emitting elements. In this case, light source light from each solid-state light emitting element can be efficiently collected by each lens element and guided to the optical coupling member, and an object such as a liquid crystal light valve can be efficiently illuminated.
また、本発明の別の具体的態様では、所定の単一色と異なる少なくとも1色の光源光を
照明光として発生する光源をさらに備える。この場合、複数色の照明光を発生する照明装
置を提供することができる。
In another specific aspect of the present invention, a light source that generates light of at least one color different from a predetermined single color as illumination light is further provided. In this case, an illumination device that generates illumination light of a plurality of colors can be provided.
また、本発明の別の具体的態様では、所定の単一色が、三原色のうち1つの原色に対応
し、所定の単一色と異なる少なくとも1色は、三原色のうち残りの2つの原色に対応する
。この場合、三原色の照明光を個別に発生する照明装置を提供することができる。
In another specific aspect of the invention, the predetermined single color corresponds to one primary color among the three primary colors, and at least one color different from the predetermined single color corresponds to the remaining two primary colors of the three primary colors. . In this case, it is possible to provide an illumination device that individually generates illumination light of the three primary colors.
また、本発明の別の具体的態様では、所定の単一色が、RGBの三原色のうちG色であ
り、所定の単一色と異なる少なくとも1色が、RGBの三原色のうちR光及びB光である
。この場合、ホワイトバランスを達成する上で他の色に比較して大きな光量を必要とする
場合が多いG光について、光結合部材を利用して複数の光源光の重ね合わせが可能になり
、十分な光量を確保することができる。
In another specific aspect of the present invention, the predetermined single color is G among the three primary colors of RGB, and at least one color different from the predetermined single color is R light and B light among the three primary colors of RGB. is there. In this case, it is possible to superimpose a plurality of light sources using an optical coupling member for G light, which often requires a larger amount of light than other colors to achieve white balance. A sufficient amount of light can be secured.
また、本発明に係るプロジェクタは、(a)上述の照明装置と、(b)光結合部材から
射出される所定の単一色の照明光と、所定の単一色と異なる少なくとも1色の照明光とに
よってそれぞれ照明されるとともに、各色の照明光をそれぞれ変調して各色の変調光を形
成する各色の光変調装置と、(c)各色の光変調装置を経た各色の変調光を合成する光合
成部材と、(d)光合成部材を経ることによって合成された像光の投射像を形成する投射
光学系とを備える。
The projector according to the present invention includes (a) the above-described illumination device, (b) illumination light of a predetermined single color emitted from the optical coupling member, and illumination light of at least one color different from the predetermined single color. And each color light modulation device that modulates each color illumination light to form each color modulation light, and (c) a light synthesis member that synthesizes each color modulation light that has passed through each color light modulation device. And (d) a projection optical system that forms a projection image of the image light synthesized by passing through the light synthesis member.
上記プロジェクタは、上述の照明装置を備えており、照明装置に設けた各色の光源から
の十分な輝度の光源光によって、各色の光変調装置を高輝度で照明することができる。ま
た、本プロジェクタによれば、光結合部材が所定の単一色の複数の光源からの複数波長の
光源光を結合して同一光路に導くことによって得た結合光を所定の単一色の照明光として
射出するので、所定の単一色の光変調装置を効率良く照明することができ、照明装置延い
てはプロジェクタを簡易に小型化することができる。
The projector includes the above-described illumination device, and can illuminate the light modulation device of each color with high luminance by the light source light having sufficient luminance from the light source of each color provided in the illumination device. Further, according to the projector, the combined light obtained by the light coupling member combining light sources of a plurality of wavelengths from a plurality of light sources of a predetermined single color and guiding them to the same optical path as the illumination light of the predetermined single color. Since the light is emitted, it is possible to efficiently illuminate a predetermined single color light modulation device, and it is possible to easily reduce the size of the illumination device and the projector.
図1は、本発明の第1実施形態に係るプロジェクタの構造を概念的に説明するブロック
図である。このプロジェクタ10は、照明装置20と、光変調装置30と、投射レンズ4
0と、制御装置50とを備える。ここで、照明装置20は、B光照明装置21と、G光照
明装置23と、R光照明装置25と、光源駆動装置27とを有する。また、光変調装置3
0は、画像情報に応じて照明光の変調を行う3つの液晶ライトバルブ31,33,35と
、画像合成用のクロスダイクロイックプリズム37と、各液晶ライトバルブ31,33,
35に駆動信号を出力する素子駆動装置38とを有する。
FIG. 1 is a block diagram conceptually illustrating the structure of the projector according to the first embodiment of the invention. The
0 and a
0 denotes three liquid
35 has an
B光照明装置21は、B色の光源光を発生する光源ユニット21aと、光源ユニット2
1aからの光源光を適宜集光する集光レンズアレイ21bとを備える。前者の光源ユニッ
ト21aは、固体光源とも呼ばれる固体発光素子である複数のLED21fからなり、こ
れらのLED21fは、光軸に垂直な面内に延在する回路基板21g上に、例えばマトリ
ックス配列等の適当な2次元配列で取り付けられている。各LED21fは、サイズが規
格化された既製品であり、3原色のうちB色(青色)の範疇に含まれる同一波長の光源光
をそれぞれ発生する。後者の集光レンズアレイ21bは、各LED21fの正面に対向し
て2次元的に配置された複数のビーム整形用のレンズエレメント21hからなり、各レン
ズエレメント21hは、各LED21fから射出されたB色の光源光をコリメートし或い
は適当な角度で発散させつつ所望の方向に射出させる。
The B light
And a
以上のB光照明装置21において、光源ユニット21aからB色の光源光は、集光レン
ズアレイ21bによって無駄なく回収され、光変調装置30のうちB光用の液晶ライトバ
ルブ31に均一化された第1照明光LBとして入射する。
In the B
なお、図面では省略しているが、集光レンズアレイ21bと液晶ライトバルブ31との
間にフライアイレンズやロッドインテグレータ等を配置することもでき、この場合、第1
照明光LBを波面分割と重畳とによってさらに均一化して液晶ライトバルブ31上の被照
射領域に入射させることができる。また、例えば光源ユニット21aと集光レンズアレイ
21bとの間には、偏光変換素子を配置することもでき、この場合、液晶ライトバルブ3
1での変調に適した偏光面を有する第1照明光LBを液晶ライトバルブ31に入射させる
ことができる。
Although not shown in the drawing, a fly-eye lens, a rod integrator, or the like can be arranged between the
The illumination light LB can be further uniformized by wavefront division and superposition and can be incident on the irradiated region on the liquid crystal
The first illumination light LB having a polarization plane suitable for modulation at 1 can be made incident on the liquid crystal
G光照明装置23は、ともにG色の光源光を発生する第1及び第2光源ユニット23a
,24aと、両光源ユニット23a,24aからの光源光を適宜集光する第1及び第2集
光レンズアレイ23b,24bと、第1及び第2光源ユニット23a,24aからの光源
光を結合して同一光路に導く光結合部材41とを備える。
The
24a, the first and second
第1光源ユニット23aは、複数のLED23fからなり、これらのLED23fは、
光軸に垂直な面内に延在する回路基板23g上に適当な2次元配列で取り付けられている
。各LED23fは、サイズが規格化された既製品であり、3原色のうちG色(緑色)の
範疇に含まれる第1緑波長(例えば536nm〜550nm)の光源光SG1をそれぞれ
発生する。また、第2光源ユニット24aも、複数のLED24fからなり、これらのL
ED24fは、光軸に垂直な面内に延在する回路基板24g上に適当な2次元配列で取り
付けられている。各LED24fは、上述のLED23fと同様の形状及び構造を有する
が、G色の範疇に含まれる光のうちLED23fよりも短い第2緑波長(例えば520n
m〜535nm)の光源光SG2をそれぞれ発生する。
The first
It is mounted in a suitable two-dimensional array on a
The
m to 535 nm) of source light SG2.
第1集光レンズアレイ23bは、第1光源ユニット23aに組み込まれた各LED23
fの正面に対向して2次元的に配置された複数のビーム整形用のレンズエレメント23h
からなり、各レンズエレメント23hは、各LED23fから射出された光源光SG1を
コリメートし或いは適当な角度で発散させつつ所望の方向に射出させる。同様に、第2集
光レンズアレイ24bも、第2光源ユニット24aに組み込まれた各LED24fの正面
に対向して2次元的に配置された複数のビーム整形用のレンズエレメント24hからなり
、各レンズエレメント24hは、各LED24fから射出された光源光SG2をコリメー
トし或いは適当な角度で発散させつつ所望の方向に射出させる。
The first
A plurality of beam shaping
Each
光結合部材41は、ダイクロイックプリズムであり、光源光SG1を透過させるととも
に光源光SG2を反射するダイクロイックフィルタとしての誘電体多層膜41aを内蔵す
る。つまり、この光結合部材41は、第1集光レンズアレイ23bを射出した第1光源ユ
ニット23aからの第1緑波長の光源光SG1を透過・直進させ、第2集光レンズアレイ
24bを射出した第2光源ユニット24aからの第2緑波長の光源光SG2を反射・偏向
させ、両光源光SG1,SG2を同一方向に射出する。
The
以上のG光照明装置25において、第1光源ユニット23aからのG色光SG1は、第
1集光レンズアレイ23bによって無駄なく回収されて光結合部材41に入射し、第2光
源ユニット24aからG色光SG2は、第2集光レンズアレイ24bによって無駄なく回
収されて光結合部材41に入射する。光結合部材41に入射した両G色光SG1,SG2
は、誘電体多層膜41aの透過・反射特性を利用することによって重ね合わされ、光変調
装置30のうちG光用の液晶ライトバルブ33に均一化された第2照明光LGとして入射
する。この際、上述の光結合部材41において、両光源ユニット23a,24aからの一
対の光源光を少ない損失で重ね合わせて同一光路に導くことができるので、第1光源ユニ
ット23a単独で得られる光量を省スペースで簡単に上回る明るい第2照明光LGを得る
ことができる。
In the G
Are superimposed by using the transmission / reflection characteristics of the
なお、図面では省略しているが、光結合部材41と液晶ライトバルブ33との間にフラ
イアイレンズやロッドインテグレータ等を配置することもでき、この場合、第2照明光L
Gを波面分割と重畳とによってさらに均一化して液晶ライトバルブ33上の被照射領域に
入射させることができる。また、例えば第1光源ユニット23aと集光レンズアレイ23
bとの間や、第2光源ユニット24aと集光レンズアレイ24bとの間等には、偏光変換
素子を配置することもでき、この場合、液晶ライトバルブ33での変調に適した偏光面を
有する第2照明光LGを液晶ライトバルブ33に入射させることができる。
Although not shown in the drawing, a fly-eye lens, a rod integrator, or the like can be disposed between the
G can be made more uniform by wavefront division and superposition and can be incident on the irradiated region on the liquid crystal light valve 33. Further, for example, the first
b, or between the second
図2は、G光照明装置25の具体的な作製例を説明するグラフである。グラフからも明
らかなように、第1光源ユニット23aに使用するLED23fとして、波長544nm
に発光ピークを有するもの(グラフ中の二点鎖線)を用い、第2光源ユニット24aに使
用するLED24fとして、波長523nmに発光ピークを有するもの(グラフ中の一点
鎖線)を用いている。また、光結合部材41に使用する誘電体多層膜41aとして、半値
が波長532nmのローパスフィルタ(グラフ中の破線)を用いている。両LED23f
,24fを光結合部材41によって合成した分光特性は、実線で示すように、波長518
nmに最大の第1ピークを有し、波長546nmにショルダ状の第2ピークを有するもの
となっており、全体としての光量は、第1ピークと第2ピークとを比較的効率よく加算し
たものとなっている。
FIG. 2 is a graph for explaining a specific production example of the G
The
, 24f are synthesized by the
It has a maximum first peak at nm and a shoulder-like second peak at a wavelength of 546 nm, and the total amount of light is a relatively efficient addition of the first peak and the second peak. It has become.
以下の表1は、図2のグラフに示す一対のLED23f,24fの照度の計測値と、一
方のLED24fの単独ルーメン換算値と、両LED23f,24fの合成ルーメン換算
値とを示している。表1中の一対のルーメン換算値を比較すると、G色照明光が合成によ
って単独の場合の1.33倍程度の明るさになっていることが分かる。
光源ユニット25aからの光源光を適宜集光する集光レンズアレイ25bとを備える。前
者の光源ユニット25aは、複数のLED25fからなり、これらのLED25fは、光
軸に垂直な面内に延在する回路基板25g上に適当な2次元配列で取り付けられている。
各LED25fは、サイズが規格化された既製品であり、3原色のうちR色(赤色)の範
疇に含まれる同一波長の光源光をそれぞれ発生する。後者の集光レンズアレイ25bは、
各LED25fの正面に対向して2次元的に配置された複数のビーム整形用のレンズエレ
メント25hからなり、各レンズエレメント25hは、各LED25fから射出されたR
色の光源光をコリメートし或いは適当な角度で発散させつつ所望の方向に射出させる。
Table 1 below shows the measured values of illuminance of the pair of
A condensing
Each
Each of the
Color light source light is collimated or emitted in a desired direction while diverging at an appropriate angle.
以上のR光照明装置25において、光源ユニット25aからR色の光源光は、集光レン
ズアレイ25bによって無駄なく回収され、光変調装置30のうちR光用の液晶ライトバ
ルブ35に均一化された第3照明光LRとして入射する。
In the R
なお、図面では省略しているが、集光レンズアレイ25bと液晶ライトバルブ35との
間にフライアイレンズやロッドインテグレータ等を配置することもでき、この場合、第3
照明光LRを波面分割と重畳とによってさらに均一化して液晶ライトバルブ35上の被照
射領域に入射させることができる。また、例えば光源ユニット25aと集光レンズアレイ
25bとの間には、偏光変換素子を配置することもでき、この場合、液晶ライトバルブ3
5での変調に適した偏光面を有する第3照明光LRを液晶ライトバルブ35に入射させる
ことができる。
Although not shown in the drawing, a fly-eye lens, a rod integrator, or the like can be arranged between the
The illumination light LR can be further uniformized by wavefront division and superposition and can be incident on the irradiated region on the liquid crystal
The third illumination light LR having a polarization plane suitable for modulation at 5 can be incident on the liquid crystal
光変調装置30は、第1,第2,及び第3照明光LB,LG,LRがそれぞれ入射する
3つの液晶ライトバルブ31,33,35と、各液晶ライトバルブ31,33,35を挟
むように配置される3組の偏光フィルタ36a,36b,36cとを備える。B光照明装
置21からの第1照明光LBは、液晶ライトバルブ31の被照射面すなわち画面に入射す
る。また、G光照明装置23からの第2照明光LGは、液晶ライトバルブ33の被照射面
すなわち画面に入射する。さらに、R光照明装置25からの第3照明光LRは、液晶ライ
トバルブ35の被照射面すなわち画面に入射する。各液晶ライトバルブ31,33,35
は、入射した照明光LB,LG,LRの空間的強度分布を変調するための非発光型の光変
調装置であり、各液晶ライトバルブ31,33,35にそれぞれ入射した3色の光は、各
液晶ライトバルブ31,33,35に電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信
号に応じて画素単位で偏光状態が調整される。その際、入射側及び射出側に配置される一
組の偏光フィルタ36a,36b,36cによって、各液晶ライトバルブ31,33,3
5に入射する照明光の偏光方向が調整されるとともに、各液晶ライトバルブ31,33,
35から射出される光から所定の偏光方向の変調光のみが取り出される。
The
Is a non-light-emitting light modulation device for modulating the spatial intensity distribution of the incident illumination light LB, LG, LR, and the three colors of light incident on the liquid
The polarization direction of the illumination light incident on 5 is adjusted, and the liquid
Only the modulated light having a predetermined polarization direction is extracted from the light emitted from 35.
クロスダイクロイックプリズム37は、光合成部材であり、B光反射用の誘電体多層膜
37aとR光反射用の誘電体多層膜37bとを直交させた状態で内蔵するものであり、液
晶ライトバルブ31からのR光を誘電体多層膜37aで反射して進行方向左側に射出させ
、液晶ライトバルブ33からのG光を誘電体多層膜37a,37bを介して直進・射出さ
せ、液晶ライトバルブ35からのR光を誘電体多層膜37bで反射して進行方向右側に射
出させる。このようにして、クロスダイクロイックプリズム37で合成された合成光は、
カラーの像光として投射光学系である投射レンズ40に入射する。
The cross
The light enters the
制御装置50は、光源駆動装置27に制御信号を出力して、各色照明装置21,23,
25に設けた光源ユニット21a,23a,24a,25aを構成する各LED21f,
23f,24f,24fを適当なタイミングで発光させる。また、制御装置50は、素子
駆動装置38に制御信号を出力して、各液晶ライトバルブ31,33,35に投射画像の
輝度に対応する2次元的な偏光特性分布を形成する。
The
23f, 24f, and 24f are caused to emit light at an appropriate timing. Further, the
以下、図1に示すプロジェクタ10の動作について説明する。照明装置20に設けたB
GR色照明装置21,23,25からの各色の照明光LB,LG,LRは、対応する液晶
ライトバルブ31,33,35にそれぞれ入射する。各液晶ライトバルブ31,33,3
5は、外部からの画像信号に応じて動作する素子駆動装置38によって駆動されて光学特
性の2次元的分布を有しており、各色の照明光を2次元空間的に画素単位で変調する。こ
のように、各液晶ライトバルブ31,33,35で変調された照明光すなわち像光は、ク
ロスダイクロイックプリズム37で合成されて投射レンズ40に入射してスクリーン(不
図示)に投影される。この場合、プロジェクタ10が3原色の各色照明装置21,23,
25を個別に備え、各色照明装置21,23,25が各液晶ライトバルブ31,33,3
5を個別に照明するので、各色照明装置21,23,25の並列的な活用によって高輝度
の画像を投射することができる。また、このプロジェクタ10では、光結合部材41が、
第1光源ユニット23aからの第1緑波長の光源光SG1と、第2光源ユニット24aか
らの第2緑波長の光源光SG2とを同一光路に導くことによって第2照明光LGを得てい
るので、不足しがちなG色の液晶ライトバルブ33を効率良く照明することができ、目標
とするホワイトバランスを簡易に達成することができる。この際、光結合部材41を光路
上に挿入するとともに第2光源ユニット24aを光結合部材41の側面に対向して配置す
るだけで上述の光結合を行っているので、照明装置20延いてはプロジェクタ10を簡易
に小型化することができる。
Hereinafter, the operation of the
The illumination lights LB, LG, LR of the respective colors from the GR
Reference numeral 5 denotes a two-dimensional distribution of optical characteristics that is driven by an
25, and each
5 is individually illuminated, it is possible to project a high-luminance image by using the
Since the second illumination light LG is obtained by guiding the first green wavelength light source light SG1 from the first
以上の第1実施形態では、G光照明装置23において、第1光源ユニット23aからの
G色光SG1と、第2集光レンズアレイ24bからのG色光SG2とを光結合部材41に
よって重ね合わせて光量を相対的に増大させた第2照明光LGを得ているが、残りのB光
照明装置21やR光照明装置25においても、複数の光源ユニットを設けこれら光源ユニ
ットからの光源光を光結合部材によって同様に結合することができ、相対的に光量を増加
させたR色照明光やB色照明光を得ることができる。
In the first embodiment described above, in the G
また、以上の第1実施形態では、G光照明装置25において、2つの光源ユニット23
a,24bを組み込んでいるが、光結合部材41をクロスダイクロイックミラーとして、
かかるクロスダイクロイックミラーの遮断波長を近似する異なる波長に適宜設定するなら
ば、3つの光源ユニットからの光源光を比較的低損失で重ね合わせることができ、G色照
明光等の光量をさらに増大させることができる。
In the first embodiment described above, the two
a, 24b are incorporated, but the
If the cutoff wavelength of the cross dichroic mirror is appropriately set to a different wavelength that approximates, the light source light from the three light source units can be superimposed with relatively low loss, and the amount of light such as G color illumination light is further increased. be able to.
〔第2実施形態〕
図3は、第2実施形態に係るプロジェクタの構造を説明する図である。第2実施形態の
プロジェクタは、第1実施形態に係るプロジェクタをG光照明装置23に関して変更した
ものであり、同一部分には同一の符合を付して重複説明を省略する。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is a diagram illustrating the structure of the projector according to the second embodiment. The projector according to the second embodiment is obtained by changing the projector according to the first embodiment with respect to the G
第2実施形態のG光照明装置123では、図1の光結合部材41をダイクロイックミラ
ー141に置き換える。このダイクロイックミラー141は、図1に示す誘電体多層膜4
1aに対応する誘電体多層膜を備える。第1光源ユニット23aからの第1緑波長の光源
光SG1は、ダイクロイックミラー141を通過して直進する。第2光源ユニット24a
からの第2緑波長の光源光SG2は、ダイクロイックミラー141で折り曲げられて光源
光SG1と同一方向に射出する。つまり、ダイクロイックミラー141により、一対の光
源ユニット23a,24aからの一対の光源光SG1,SG2が重ね合わされて同一光路
に射出され、比較的大きな光量を有する第2照明光LGを得ることができる。
In the G
A dielectric multilayer film corresponding to 1a is provided. The first green wavelength light source light SG1 from the first
The second green wavelength light source light SG2 is bent by the
以上の第2実施形態では、G光照明装置123において、2つの光源ユニット23a,
24bからの光源光を重ね合わせているが、ダイクロイックミラー141を光路上に複数
配置し、これらダイクロイックミラーの遮断波長を適宜設定するならば、3つ以上の光源
ユニットからの光源光を比較的低損失で重ね合わせることもでき、G色照明光等の光量を
さらに増大させることができる。
In the above second embodiment, in the G
Although the light source light from 24b is superimposed, if a plurality of
〔第3実施形態〕
以下、本発明の第3実施形態に係るプロジェクタについて説明する。第3実施形態のプ
ロジェクタは、第1実施形態を変形したものである。図4に示すように、このプロジェク
タ210において、照明装置220は、各色の光照明装置21,23,24のほか、クロ
スダイクロイックプリズム237を備える。また、照明装置220によって照明されるの
は、単板式の液晶ライトバルブ230である。この液晶ライトバルブ230は、一対の偏
光フィルタ36d,36dに挟まれている。
[Third Embodiment]
Hereinafter, a projector according to a third embodiment of the invention will be described. The projector according to the third embodiment is a modification of the first embodiment. As shown in FIG. 4, in the
クロスダイクロイックプリズム237は、B光反射用の誘電体多層膜237aとR光反
射用の誘電体多層膜237bとを直交させた状態で内蔵するものである。一方の誘電体多
層膜237aは、B色光を反射するダイクロイックフィルタであり、他方の誘電体多層膜
273bは、R色光を反射するダイクロイックミラーである。
The cross
B光照明装置21からの第1照明光LBは、クロスダイクロイックプリズム237の誘
電体多層膜237aで反射され、G光照明装置23からの第2照明光LGは、両誘電体多
層膜237a,237bを通過し、R光照明装置25からの第3照明光LRは、誘電体多
層膜237bで反射される。これより、各色の光照明装置21,23,24からの第1〜
第3照明光LB,LG,LRが重ね合わされて高輝度の照明光を得ることができ、単板式
の液晶ライトバルブ230を、白色の照明光や、時系列でオン状態となる各色の照明光L
B,LG,LRによって照明することができる。
The first illumination light LB from the B
The third illumination light LB, LG, LR can be superimposed to obtain high-intensity illumination light, and the single-plate liquid crystal
Illumination can be performed by B, LG, and LR.
以上のプロジェクタ210によれば、特に光量が必要とされるG光照明装置23におい
て、光結合部材41により一対の光源ユニット23a,24aからの一対の光源光SG1
,SG2を同一光路に導いて第2照明光LGを得るので、G色の相対強度を高めて所望の
ホワイトバランスを達成することができる。
According to the
SG2 are guided to the same optical path to obtain the second illumination light LG, so that the relative intensity of the G color can be increased to achieve a desired white balance.
〔第4実施形態〕
図5は、第4実施形態に係るプロジェクタの構造を説明する図である。このプロジェク
タ310は、第3実施形態と同様の照明装置220と、集光レンズ316aと、ロッドイ
ンテグレータ316bと、重畳レンズ318と、反射ミラー351と、フィールドレンズ
352と、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)353と、投射レンズ354
とを、システム光軸SAに沿って順に配置して構成されている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 5 is a diagram illustrating the structure of the projector according to the fourth embodiment. The
Are arranged in order along the system optical axis SA.
照明装置220からは、時系列的に異なるタイミングでRGBの光源光が照明光として
射出される。照明装置220から射出された各色の照明光は、集光レンズ316a、ロッ
ドインテグレータ316b、フィールドレンズ352等を介してDMD353上に入射し
、DMD353の均一な照明が達成される。このDMD353は、反射方向制御型の空間
光変調装置であり、これに入射する照明光を、与えられた画像信号に応じて各画素に対応
するマイクロミラーで反射することにより、投射レンズ354の方向に画像を表す画像光
を射出する機能を有する。DMD353から射出される画像光は、フィールドレンズ35
2及び投射レンズ354を介してスクリーン(不図示)上に投射される。このようにして
投射された画像は、G色についても十分な光量を有し、優れた画質となっている。
From the
2 and a
以上、実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるもの
ではない。例えば、図1等に示すLED21f,23f,24f,25fに代えて、有機
EL素子や無機EL素子を組み込むことができる。
As described above, the present invention has been described according to the embodiment, but the present invention is not limited to the above embodiment. For example, an organic EL element or an inorganic EL element can be incorporated in place of the
10…プロジェクタ、 20…照明装置、 21,23,25…各色光照明装置、 2
1a,23a,24a,25a…光源ユニット、 21b,23b,24b,25b…集
光レンズアレイ、 21f,23f,24f,24f…LED、 21h,23h,24
h,25h…レンズエレメント、 27…光源駆動装置、 30…光変調装置、 31,
33,35…各色の液晶ライトバルブ、 37…クロスダイクロイックプリズム、 38
…素子駆動装置、 40…投射レンズ、 41…光結合部材、 41a…誘電体多層膜、
50…制御装置
DESCRIPTION OF
1a, 23a, 24a, 25a ... Light source unit, 21b, 23b, 24b, 25b ... Condensing lens array, 21f, 23f, 24f, 24f ... LED, 21h, 23h, 24
h, 25h ... lens element, 27 ... light source driving device, 30 ... light modulation device, 31,
33, 35 ... Liquid crystal light valves for each color, 37 ... Cross dichroic prism, 38
, Element driving device, 40, projection lens, 41, optical coupling member, 41a, dielectric multilayer film,
50 ... Control device
Claims (9)
別に発生する複数の光源と、
前記複数の光源からの前記複数波長の光源光を結合して同一光路に導くことによって得
た結合光を照明光として射出する光結合部材と
を備える照明装置。 A plurality of light sources that individually generate light sources having different wavelengths within a wavelength range corresponding to a predetermined single color, and
An illuminating device comprising: an optical coupling member that emits combined light obtained by combining and guiding the light sources of the plurality of wavelengths from the plurality of light sources to the same optical path.
タを含み、前記複数の光源からの前記複数波長の光源光を重ね合わせて同一光路に導くこ
とを特徴とする請求項1記載の照明装置。 The optical coupling member includes a number of dichroic filters that is one less than the number of the plurality of light sources, and superimposes the light sources of the plurality of wavelengths from the plurality of light sources to the same optical path. Item 2. The lighting device according to Item 1.
項2のいずれか一項記載の照明装置。 The lighting device according to claim 1, wherein each of the plurality of light sources includes a solid light emitting element.
特徴とする請求項3記載の照明装置。 The lighting device according to claim 3, wherein each of the plurality of light sources includes a plurality of solid-state light emitting elements arranged two-dimensionally.
ズアレイをそれぞれ有することを特徴とする請求項4記載の照明装置。 The lighting device according to claim 4, wherein each of the plurality of light sources includes a lens array including a plurality of lens elements facing the plurality of solid state light emitting elements.
に備えることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項記載の照明装置。 The illumination device according to any one of claims 1 to 5, further comprising a light source that generates light of at least one color different from the predetermined single color as illumination light.
くとも1色は、三原色のうち残りの2つの原色に対応することを特徴とする請求項6記載
の照明装置。 7. The predetermined single color corresponds to one primary color among the three primary colors, and at least one color different from the predetermined single color corresponds to the remaining two primary colors of the three primary colors. Lighting device.
なくとも1色は、RGBの三原色のうちR光及びB光であることを特徴とする請求項7記
載の照明装置。 8. The predetermined single color is G color among the three primary colors of RGB, and at least one color different from the predetermined single color is R light and B light of the three primary colors of RGB. Lighting equipment.
前記光結合部材から射出される前記所定の単一色の照明光と、前記所定の単一色と異な
る少なくとも1色の照明光とによってそれぞれ照明されるとともに、各色の照明光をそれ
ぞれ変調して各色の変調光を形成する各色の光変調装置と、
前記各色の光変調装置を経た各色の変調光を合成する光合成部材と、
前記光合成部材を経ることによって合成された像光の投射像を形成する投射光学系と
を備えるプロジェクタ。
The lighting device according to any one of claims 6 to 8,
Illumination is performed by the illumination light of the predetermined single color emitted from the optical coupling member and the illumination light of at least one color different from the predetermined single color, and the illumination light of each color is modulated, respectively. A light modulator for each color that forms modulated light; and
A light synthesizing member that synthesizes the modulated light of each color via the light modulation device of each color;
A projector comprising: a projection optical system that forms a projection image of image light synthesized by passing through the light synthesis member.
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