JP2006171287A - Illuminator, projection-type video display device using the same, and optical hexahedron - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は照明装置およびそれを用いた投写型映像表示装置並びに光学六面体に関する。 The present invention relates to an illumination device, a projection display apparatus using the illumination device, and an optical hexahedron.
近年、液晶プロジェクタなどに用いられる投写型映像表示装置において、省電力化等の観点からLED(発光ダイオード)素子を光源として用いたものが知られている(例えば、特許文献1)。
LED素子を光源とした投写型映像表示装置においては、多数のLED素子をマトリクス状に密集させ、充分な光量を得る必要がある。しかし、その場合には、損失熱の放熱効果が悪くなるため、LED素子を用いて実用的な光量を得ることは困難であった。 In a projection display apparatus using LED elements as light sources, it is necessary to gather a large number of LED elements in a matrix and obtain a sufficient amount of light. However, in that case, since the heat dissipation effect of the lost heat is deteriorated, it is difficult to obtain a practical light amount using the LED element.
本発明は上記不具合に鑑みてなされたものであり、充分な光量と放熱機能とを両立することのできる照明装置およびそれを用いた投写型映像表示装置並びに光学六面体を提供することを課題としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an illuminating device capable of achieving both a sufficient amount of light and a heat dissipation function, a projection display device using the same, and an optical hexahedron. .
上記課題を解決するために本発明は、複数の発光素子を有する光源と、この光源の発光素子毎に設けられたセルレンズを有する第1フライアイレンズと、この第1フライアイレンズのセルレンズ毎に設けられ、マトリクス状に配置されたセルレンズを有する第2フライアイレンズとを備えた照明装置において、六面体に形成され、一の面にセルレンズ毎にマトリクス状に出射口が形成された出射光面と、この出射光面を除く少なくとも2面に設けられ、何れかの出射口と1:1の関係で光路が形成された入射口とを有する光学六面体を設け、前記第1フライアイレンズのセルレンズと該セルレンズに対応する光源の発光素子とを前記入射口に分散配置したことを特徴とする照明装置である。 In order to solve the above problems, the present invention provides a light source having a plurality of light emitting elements, a first fly eye lens having a cell lens provided for each light emitting element of the light source, and a cell lens of the first fly eye lens. In each of the illuminating devices including the second fly-eye lens having the cell lenses arranged in a matrix, the emission ports are formed in a matrix on one surface for each cell lens. An optical hexahedron provided on an outgoing light surface and at least two surfaces excluding the outgoing light surface and having an outgoing port and an incident port formed with an optical path in a 1: 1 relationship is provided. The illumination device is characterized in that a cell lens of a lens and light emitting elements of a light source corresponding to the cell lens are dispersedly arranged at the entrance.
この態様では、フライアイレンズ対を設けてインテグレータを構成するに際し、第1フライアイレンズを構成するセルレンズを光学六面体の各入射口に分散配置しているので、第2フライアイレンズの集積度に対して光源を構成する発光素子の集積度が少なくとも1/2に低減される。この結果、必要な光量を充分に得ることができ、しかも、損失熱の放熱効果が高くなる。 In this aspect, when the fly eye lens pair is provided to constitute the integrator, the cell lenses constituting the first fly eye lens are dispersedly arranged at the respective entrances of the optical hexahedron, so that the integration degree of the second fly eye lens is increased. On the other hand, the integration degree of the light emitting elements constituting the light source is reduced to at least one half. As a result, the necessary amount of light can be sufficiently obtained, and the heat dissipation effect of lost heat is enhanced.
好ましい態様において、前記光学六面体に形成される各光路長は、等しく設定されている。 In a preferred embodiment, each optical path length formed in the optical hexahedron is set equal.
この態様では、各入射口から入射された光が同じ長さの光路を経て出射口から照射されるので、第1フライアイレンズからの光を第2フライアイレンズ上に等しく結像することが可能になる。 In this aspect, since the light incident from each incident port is irradiated from the output port through the optical path having the same length, the light from the first fly-eye lens can be imaged equally on the second fly-eye lens. It becomes possible.
別の好ましい態様において、前記光学六面体の入射口は、出射光面に対向する第1入射光面と、この第1入射光面に隣接する側面に構成された第2、第3入射光面とにそれぞれ形成されており、前記第1入射光面の入射口を、当該出射口の並ぶ横方向および縦方向において一つおきに出射口に対向させ、第2入射光面の入射口と第3入射光面の入射口とを、第1入射光面に形成された入射口の光路との干渉を回避できるようにそれぞれ上下方向に互い違いに配列している。 In another preferred aspect, the entrance of the optical hexahedron includes a first incident light surface facing the outgoing light surface, and second and third incident light surfaces configured on side surfaces adjacent to the first incident light surface. And the second incident light surface is made to be opposite to each other in the horizontal direction and the vertical direction in which the emission ports are arranged, and the incident ports of the second incident light surface The incident ports on the incident light surface are alternately arranged in the vertical direction so as to avoid interference with the optical path of the incident port formed on the first incident light surface.
この態様では、第1〜第3入射光面の入射口の配置を繰り返しパターンに設定することができ、寸法設定や仕様設計が容易になる。 In this aspect, the arrangement of the entrances of the first to third incident light surfaces can be set in a repetitive pattern, which facilitates dimension setting and specification design.
別の好ましい態様において、前記光学六面体は、各入射口のうち出射口と直交するものの光路を直角に導く反射面を有している。 In another preferred embodiment, the optical hexahedron has a reflecting surface that guides the optical path of each incident port orthogonal to the exit port at a right angle.
この態様では、反射面を組み合わせるだけで、容易に光学六面体に形成された複数の入射口からの光を同一の出射光面から照射することが可能になる。 In this aspect, it is possible to easily irradiate light from a plurality of entrances formed in the optical hexahedron from the same outgoing light surface only by combining the reflecting surfaces.
別の好ましい態様において、前記反射面は、樹脂製の反射部材に蒸着された金属で形成されている。 In another preferred embodiment, the reflection surface is formed of a metal deposited on a resin reflection member.
この態様では、比較的容易な加工で反射面を構成することが可能になる。 In this aspect, the reflecting surface can be configured with relatively easy processing.
別の好ましい態様において、前記光学六面体は、出射口の上下方向に積層される仕切板と、この仕切板を等間隔隔てて支持する支持部材とを備えている。 In another preferred embodiment, the optical hexahedron includes a partition plate that is stacked in the vertical direction of the emission port, and a support member that supports the partition plate at equal intervals.
この態様では、仕切板を上下に積層することによって、複雑な光路を有する光学六面体を容易に製造することが可能になる。 In this aspect, it is possible to easily manufacture an optical hexahedron having a complicated optical path by stacking the partition plates vertically.
別の好ましい態様において、前記第1フライアイレンズのセルレンズは、一体化された成型品である。 In another preferable aspect, the cell lens of the first fly-eye lens is an integrated molded product.
この態様では、複数のセルレンズが所定の単位で一体化されるので、寸法精度の高いレンズ群を構成することが可能になる。また、組付時の調整が簡略化されるという利点もある。 In this aspect, since a plurality of cell lenses are integrated in a predetermined unit, a lens group with high dimensional accuracy can be configured. There is also an advantage that adjustment at the time of assembly is simplified.
別の好ましい態様において、前記発光素子は、発光ダイオードで構成されている。 In another preferred embodiment, the light emitting element is composed of a light emitting diode.
この態様では、発光素子を低廉な発光ダイオードで構成しているので、光源を安価に製造することができる。 In this aspect, since the light emitting element is composed of an inexpensive light emitting diode, the light source can be manufactured at low cost.
本発明の別の態様は、上述した照明装置を用いた投写型映像表示装置において、波長の異なる3色の光を個別に照射する複数の前記照明装置と、各照明装置の光源からの光を合成して照射する色合成手段とを備えている投写型映像表示装置である。 According to another aspect of the present invention, in the projection display apparatus using the above-described illumination device, a plurality of the illumination devices that individually irradiate light of three colors having different wavelengths, and light from a light source of each illumination device. And a color composition unit that synthesizes and irradiates.
この態様では、色合成手段によって、異なる波長の光を照射する複数の照明装置から光を合成することができるので、有色の照射光を得ることができる。 In this aspect, since the light can be combined from the plurality of illumination devices that irradiate light of different wavelengths by the color combining means, colored irradiation light can be obtained.
別の好ましい投写型映像表示装置の態様において、前記照明装置の第2フライアイレンズは、光合成手段が照射する光路の下流側に配置された単一の第2フライアイレンズで構成されている。 In another preferable aspect of the projection display apparatus, the second fly-eye lens of the illuminating device is composed of a single second fly-eye lens arranged on the downstream side of the optical path irradiated by the light combining means.
この態様では、複数の照明装置を採用するに際し、共通の第2フライアイレンズを採用しているので、部品点数を低減できる他、各照明装置と色合成手段との距離を短く設定することができる結果、装置全体のコンパクト化に寄与することが可能になる。 In this aspect, since a common second fly-eye lens is employed when a plurality of illumination devices are employed, the number of parts can be reduced, and the distance between each illumination device and the color combining means can be set short. As a result, it is possible to contribute to downsizing of the entire apparatus.
別の好ましい投写型映像表示装置の態様において、前記3色は、赤色、緑色、青色である。 In another preferred embodiment of the projection display apparatus, the three colors are red, green and blue.
この態様では、自然色のカラー画像を投写するのに好適となる。 This aspect is suitable for projecting a natural color image.
本発明の別の態様は、複数の発光素子を有する光源と、この光源の発光素子毎に設けられたセルレンズを有する第1フライアイレンズと、この第1フライアイレンズのセルレンズ毎に設けられ、マトリクス状に配置されたセルレンズを有する第2フライアイレンズとを備えた照明装置に用いられる光学六面体であって、一の面に構成された出射光面と、この出射光面に、セルレンズ毎にマトリクス状に形成された出射口と、この出射光面を除く少なくとも2面に設けられ、何れかの出射口と1:1の関係で光路が形成された入射口とを有し、前記入射口は、出射光面に対向する第1入射光面と、この第1入射光面に隣接する側面に構成された第2、第3入射光面とにそれぞれ形成されており、前記第1入射光面の入射口を、当該出射口の並ぶ横方向および縦方向において一つおきに出射口に対向させ、第2入射光面の入射口と第3入射光面の入射口とを、第1入射光面に形成された入射口の光路との干渉を回避できるようにそれぞれ上下方向に互い違いに配列していることを特徴とする光学六面体である。 Another aspect of the present invention provides a light source having a plurality of light emitting elements, a first fly eye lens having a cell lens provided for each light emitting element of the light source, and a cell lens of the first fly eye lens. An optical hexahedron used in an illuminating device including a second fly-eye lens having cell lenses arranged in a matrix, and an outgoing light surface configured on one surface, and the outgoing light surface, Each cell lens has an exit port formed in a matrix and an exit port provided on at least two surfaces excluding the exit light surface and having an exit path and a light path formed in a 1: 1 relationship. The incident ports are respectively formed on a first incident light surface facing the outgoing light surface and second and third incident light surfaces formed on side surfaces adjacent to the first incident light surface, The entrance of the first incident light surface is aligned with the exit. The second and the third incident light surfaces are opposed to each other in the vertical direction and the vertical direction, and the incident ports of the second incident light surface and the third incident light surface are connected to the optical path of the incident port formed on the first incident light surface. The optical hexahedrons are alternately arranged in the vertical direction so as to avoid interference.
好ましい態様において、この光学六面体は、各入射口のうち出射口と直交するものの光路を直角に導く反射面を有している。 In a preferred embodiment, the optical hexahedron has a reflecting surface that guides the optical path of each of the incident ports orthogonal to the output port at a right angle.
好ましい態様において、この光学六面体の前記反射面は、樹脂製の反射部材に蒸着された金属で形成されている。 In a preferred embodiment, the reflecting surface of the optical hexahedron is made of metal deposited on a resin-made reflecting member.
好ましい態様において、この光学六面体は、出射口の上下方向に積層される仕切板と、この仕切板を等間隔隔てて支持する支持部材とを備えている。 In a preferred embodiment, the optical hexahedron includes a partition plate that is stacked in the vertical direction of the emission port, and a support member that supports the partition plate at equal intervals.
以上説明したように、本発明によれば、フライアイレンズ対を設けてインテグレータを構成するに際し、第2フライアイレンズの集積度に対して光源を構成する発光素子の集積度が少なくとも1/2に低減される。この結果、必要な光量を充分に得ることができ、しかも、損失熱の放熱効果が高くなるので、充分な光量と放熱機能とを両立することができるという顕著な効果を奏する。また、第1フライアイレンズが分散配置されることに伴い、光源の基板が第1フライアイレンズよりも大きくなった場合でも、その寸法差を吸収することができるので、設計の自由度も高くなるという利点がある。 As described above, according to the present invention, when the fly eye lens pair is provided to configure the integrator, the integration degree of the light emitting elements constituting the light source is at least 1/2 with respect to the integration degree of the second fly eye lens. Reduced to As a result, the necessary amount of light can be sufficiently obtained, and the heat dissipation effect of the lost heat is enhanced, so that a remarkable effect that both the sufficient amount of light and the heat dissipation function can be achieved is achieved. In addition, since the first fly-eye lens is dispersedly arranged, even if the substrate of the light source becomes larger than the first fly-eye lens, the dimensional difference can be absorbed, so the degree of freedom in design is also high. There is an advantage of becoming.
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の一形態に係る投写型映像表示装置100の要部を示す平面略図であり、図2は同投写型映像表示装置100に採用された照明装置10の概略構成を示す斜視図である。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a main part of a
各図を参照して、図示の実施形態に係る投写型映像表示装置100は、いわゆる三板式であり、3つの照明装置10R、10G、10Bと、各照明装置10R、10G、10Bからの光を合成するダイクロイックプリズム12と、ダイクロイックプリズム12からの光を図外のスクリーンに投写する投写レンズ14と、各照明装置10を制御する光源点灯制御ユニット40とを備えている。
Referring to the drawings, the
照明装置10Rは、赤色光を照射し、照明装置10Gは、緑色光を照射し、照明装置10Bは、青色光を照射するものである。これらの照明装置10R、10G、10Bは、LED(発光ダイオード)アレイ1R、1G、1B、集光レンズ群2R、2G、2B、第1フライアイレンズ3R、3G、3B、第2フライアイレンズ5R、5G、5B、光学六面体6R、6G、6B、第2フライアレイレンズ5R、5G、5Bの下流側に配置された一対の集光レンズ7R、8R、7G、8G、7B、8B並びに下流側の集光レンズ8R、8G、8Bからの光が結像される液晶表示パネル9R、9G、9Bを含んでいる。なお、以下の説明において、符号の末尾のR、G、Bは、各発光色(R:赤色、G:緑色、B:青色)を表わすものであり、特に発光色の区別を要しない場合には、省略する。
The
LEDアレイ1R、1G、1Bは、それぞれ赤色、緑色、青色の光を生成するLEDが所定の規則を有するマトリクス状に配列されたものである。なお、LEDアレイ1R、1G、1Bの全体、又は各々は本発明の光源の具体例に該当する。また、LEDアレイ1R、1G、1Bは、全体を本発明の光源の具体例としたときに、各々は本発明の第1乃至第3光源、即ち第1、第2および第3光源の具体例にも該当する。LEDアレイ1を構成する個々のLED素子は、本発明の発光素子の具体例に該当する。各LED素子は、透明樹脂によりモールドされており、この透明樹脂が凸状に形成されたことで集光レンズ群2のレンズセルを構成している。LED素子及びレンズセルは、丸形でもよい。この実施形態では矩形に形成されており、さらに、液晶表示パネル9のアスペクト比に対応したものとなっている。
The
集光レンズ群2は、対応するLEDアレイ1が発生する発散光を幅広く集光し、実質的に平行な光束を射出するものである。集光レンズ群2を構成する個々のレンズは、LEDアレイ1を構成するLEDに個別に対向している。
The
図2を参照して、第1フライアイレンズ3は、同じくそれぞれLEDアレイ1に対向するように配置され、対向するLEDアレイ1から照射され集光レンズ群2を透過した光を集光するものである。本実施形態においては図2に示すように、光学六面体6を用いることにより、この第1フライアイレンズ3を構成するセルレンズ3aが分散配置されている。第1フライアイレンズ3の各セルレンズ3aは、樹脂製のフレーム体3bに一体成形されている。
Referring to FIG. 2, the first fly-
第2フライアイレンズ5は、マトリクス状に配列された矩形のセルレンズ5aと、このセルレンズ5aを一体化するフレーム体5bとを有している。各セルレンズ5aは、第1フライアイレンズ3の各セルレンズ3aの何れかと1:1の関係で対応しており、当該セルレンズ5aを透過した光を個別に集束する。第2フライアイレンズ5のセルレンズ5aは、第1フライアイレンズ3の各々のセルレンズ3aとは、相似形に設定されている。なお、第1フライアイレンズ3および第2フライアイレンズ5において、各セルレンズ3a、5aは単一の凸レンズとして描かれているが、本発明はこれに限定されるものではない。
The second fly-
第1、第2フライアイレンズ3、5の各セルレンズ3a、5aは、何れも液晶表示パネル9のアスペクト比に対応したものとなっている。
Each of the
図3ないし図6は、本発明の実施形態に係る光学六面体6の概略構成を示す斜視図である。
3 to 6 are perspective views showing a schematic configuration of the
これらの図を参照して、光学六面体6は、平面が正方形に形成された立方体または直方体であり、その一の側面に出射光面60が形成されている。出射光面60は、第2フライアイレンズ5のアスペクト比に対応して、セルレンズ5a毎にマトリクス状に出射口6aを形成している。この出射光面60を除く各面のうち、出射光面60に対向する側面(以下、「第1入射光面」という)61、この第1入射光面61と隣接する両側面(以下、「第2、第3入射光面」という)62、63には、本実施形態において、何れかの出射口6aと1:1の関係で光路が形成された入射口61a、62a、63aがそれぞれ形成されている。
Referring to these drawings, the
図7および図8は同光学六面体6の概略構成を示すものであり、(A)が光路を層毎に表わす平面略図、(B)が(A)に対応する層の斜視図である。また、図9は同光学六面体6に採用されている部材の一部を拡大して示す斜視図である。
7 and 8 show a schematic configuration of the
これらの図を参照して、複数の入射光面(例えば第1入射光面61と第2入射光面62、或いは第1入射光面61と第3入射光面63)の光を特定の出射口6aに対応づけて同一の光路長で光を導くために、光学六面体6は、ミラー65を有する仕切板66を上下に積層した構造に構成されている。ミラー65は、プラスチック製の板にアルミニウムまたはアルミニウム合金を蒸着させて鏡面に仕上げたもので具体化されている。ミラー65は、本発明の反射面を構成する部材の具体例に該当する。
Referring to these drawings, light from a plurality of incident light surfaces (for example, the first incident
図9に示すように、このミラー65を仕切板66に取り付けるために、仕切板66の定位置には、一対のガイドバー67が立設されており、両ガイドバー67に形成されたスリット67a、67a間にミラー65の端縁を沿わせることにより、ミラー65を仕切板66の各辺に対して平面視45°の角度で傾斜させた姿勢で等配している。図7(B)図8(B)において、68はベースであり、69は支柱である。これらベース68および支柱69は、本発明の支持部材の具体例に該当する。
As shown in FIG. 9, in order to attach the
図示の例において、最下層から数えて奇数番の層は、第1入射光面61からの光と第2入射光面62からの光とを透過させるように、ミラー65が配置され(図7参照)、偶数番の層は、第1入射光面61からの光と第3入射光面63からの光とを透過させるように、ミラー65が配置されている(図8参照)。
In the illustrated example, a
図7(A)図8(A)を参照して、より詳細に説明すると、仮に、第1入射光面61を出射光面60の出射口6a毎に等分してこれを行とし、これと同一ピッチで第2、第3入射光面62、63を等分してこれを列とした場合、一方の層(図示の例では、図7に示す奇数番の層)においては、偶数行に第1入射光面61の入射口61aが形成され、奇数行奇数列にミラー65が配置されて、それぞれの奇数列に第2入射光面62の入射口62aが形成され、偶数列は、閉塞されるようになっている。そして、各ミラー65は、奇数行、奇数列のそれぞれ交わる位置に配置され、第2入射光面62の入射口62aからの光を対応する行の出射口6aに導くように固定されている。
Referring to FIG. 7 (A) and FIG. 8 (A), this will be described in more detail. Temporarily, the first incident
また、他方の層(図示の例では、図8に示す偶数番の層)においては、奇数行に第1入射光面61の入射口61aが形成され、偶数行奇数列にミラー65が配置されて、それぞれの奇数列に第2入射光面62の入射口62aが形成され、偶数列は、閉塞されるようになっている。そして、各ミラー65は、偶数行、奇数列のそれぞれ交わる位置に配置され、第3入射光面63の入射口63aからの光を対応する行の出射口6aに導くように固定されている。
Further, in the other layer (in the illustrated example, the even-numbered layer shown in FIG. 8), the
なお、各ミラー65の配置は、対応する入射口62a、63aからミラー65までの距離と、ミラー65から対応する出射口6aまでの距離の和が、第1入射光面61の入射口61aから対応する出射口6aまでの距離と等しくなる位置に設定されている。
The arrangement of each
このように、図示の実施形態においては、出射光面60に対向する第1入射光面61と、この第1入射光面61に隣接する側面に形成された第2、第3入射光面62、63とにそれぞれ前記入射口61a、62a、63aを形成し、前記第1入射光面61の入射口61aを、当該出射口6aの並ぶ横方向(図7(A)および図8(A)において行方向)および縦方向(図7(B)および図8(B)において、積層方向)において一つおきに出射口6aに対向させ、第2入射光面62の入射口62aと第3入射光面63の入射口63aとを、第1入射光面61に形成された入射口61aの光路との干渉を回避できるようにそれぞれ上下方向に互い違いに配列している(図2参照)。
Thus, in the illustrated embodiment, the first incident
この結果、本実施の形態による投写型映像表示装置100では、LEDアレイ1の光量を維持しつつ、放熱効果を高めている。
As a result, in the
次に、図1を参照して、集光レンズ7、8は、第2フライアイレンズ5から出射された光を液晶表示パネル9に導くものである。
Next, referring to FIG. 1, the condensing lenses 7 and 8 guide the light emitted from the second fly-
各液晶表示パネル9は、入射側偏光板と、一対のガラス基板(画素電極や配向膜を形成してある)間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側偏光板とを備えて成る。液晶表示パネル9を経ることで変調された変調光(各色映像光)は、ダイクロイックプリズム12によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ14によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。この液晶表示パネル9のアスペクト比は、表示する画像のアスペクト比に対応している。例えば、テレビジョン放送の標準的な規格であるNTSCに準拠した画像を表示するには、液晶表示パネル9のアスペクト比は4/3に設定され、高解像度テレビジョン(HDTV;いわゆるハイビジョンTV)放送の規格に準拠した画像を表示するには、16/9に設定され、パーソナルコンピュータ用ディスプレイのSXGAに準拠した画像を表示するには、5/4に設定される。
Each liquid crystal display panel 9 includes an incident-side polarizing plate, a panel unit in which liquid crystal is sealed between a pair of glass substrates (pixel electrodes and alignment films are formed), and an output-side polarizing plate. . The modulated light (each color video light) modulated by passing through the liquid crystal display panel 9 is synthesized by the
ダイクロイックプリズム12は、立方体又は直方体をなしており、接合された4個の直角プリズムを有する。接合部には、第1フライアイレンズ3Bを透過した青色の光を45度の入射角に対して直角に反射し、赤色及青色の光を透過させる第1のダイクロイックミラー部12aと、赤色の光を45度の入射角に対して直角に反射し、緑色および青色の光を透過させる第2のダイクロイックミラー部12bとが形成されている。この構成により、第2フライアイレンズ5を透過した3色の光は、何れも投写レンズ14へ入射する。このダイクロイックプリズム4は、本発明の色合成手段の具体例に該当する。
The
投写レンズ14は、本発明の投写光学系の具体例に該当する。
The
光源点灯制御ユニット40は、3色の光を発生するLEDアレイ1R、1G、1Bを時分割により順次点灯させ、投写レンズ14の投写光として、不図示の外部のスクリーンに映出可能なカラーの光像が投写されることとなる。
The light source
上記構成によると、レンズアレイ(第1、第2フライアイレンズ3、5)を設けてインテグレータを構成するに際し、第1フライアイレンズ3を構成するセルレンズ3aを光学六面体6の各入射口61a、62a、63aに分散配置しているので、第2フライアイレンズ5の集積度に対して光源を構成する発光素子の集積度が少なくとも1/2に低減される。この結果、必要な光量を充分に得ることができ、しかも、損失熱の放熱効果が高くなる。
According to the above configuration, when the lens array (first and second fly's
また、本実施形態では、光学六面体6に形成される各光路長は、図7(A)図8(B)から明らかなように、等しく設定されている。従って、各入射口61a、62a、63aから入射された光が同じ長さの光路を経て出射口6aから照射されるので、第1フライアイレンズ3からの光を第2フライアイレンズ5上に等しく結像することが可能になる。
Moreover, in this embodiment, each optical path length formed in the
また、本実施形態では、光学六面体6は、出射光面60に対向する第1入射光面61と、この第1入射光面61に隣接する側面に形成された第2、第3入射光面62、63とにそれぞれ入射口61a、62a、63aを形成し、第1入射光面61の入射口61aを、当該出射口の並ぶ横方向および縦方向において一つおきに出射口6aに対向させ、第2入射光面62の入射口62aと第3入射光面63の入射口63aとを、第1入射光面61に形成された入射口61aの光路との干渉を回避できるようにそれぞれ上下方向に互い違いに配列している。従って、第1〜第3入射光面63の入射口61a、62a、63aの配置を繰り返しパターンに設定することができ、寸法設定や仕様設計が容易になる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、光学六面体6が、各入射口61a、62a、63aのうち出射口6aと直交するものの光路を直角に導くミラー65を有している。従って、図7(A)(B)および図8(A)(B)に示したように、ミラー65を組み合わせるだけで、容易に光学六面体6に形成された複数の入射口61a、62a、63aからの光を同一の出射光面60から照射することが可能になる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、ミラー65は、樹脂製の反射部材に蒸着された金属(アルミニウムまたはアルミニウム合金)で形成されている。従って、比較的容易な加工でミラー65を構成することが可能になる。
In the present embodiment, the
また、本実施形態では、光学六面体6は、仕切板66が出射口6aの上下方向に積層される積層体で構成されている。従って、複雑な光路を有する光学六面体6を容易に製造することが可能になる。
Moreover, in this embodiment, the
また、本実施形態に係る第1フライアイレンズ3のセルレンズ3aは、一体化された樹脂モールド成型品である(図2参照)。従って、複数のセルレンズ3aが所定の単位で一体化されるので、寸法精度の高いレンズ群を構成することが可能になる。また、組付時の調整が簡略化されるという利点もある。
Further, the
また本実施形態に係る発光素子は、発光ダイオードで構成されている。従って、光源を安価に製造することができる。 In addition, the light emitting element according to the present embodiment is composed of a light emitting diode. Therefore, the light source can be manufactured at low cost.
また、本実施形態では、波長の異なる3色の光を個別に照射する複数の照明装置10R、10G、10Bと、各照明装置10R、10G、10Bの光源からの光を合成して照射する色合成手段としてのダイクロイックプリズム12とを備えている。従って、異なる波長の光を照射する複数の照明装置10R、10G、10Bから光を合成することができるので、有色の照射光を得ることができる。また、前記3色は、赤色、緑色、青色であるから、自然色のカラー画像を投射するのに好適となる。
Further, in the present embodiment, a plurality of
以上説明したように、本発明によれば、レンズアレイ(第1、第2フライアイレンズ3、5)を設けてインテグレータを構成するに際し、第2フライアイレンズ5の集積度に対して光源を構成する発光素子の集積度が少なくとも1/2(第1入射光面61においては、1/2、第2、第3入射光面62、63においては、それぞれ1/4)に低減される。この結果、必要な光量を充分に得ることができ、しかも、損失熱の放熱効果が高くなるので、充分な光量と放熱機能とを両立することができるという顕著な効果を奏する。また、第1フライアイレンズ3が分散配置されることに伴い、光源としてのLED(発光ダイオード)アレイ1の基板が第1フライアイレンズ3よりも大きくなった場合でも、その寸法差を吸収することができるので、設計の自由度も高くなるという利点がある。
As described above, according to the present invention, when an integrator is configured by providing lens arrays (first and second fly-
上述した実施形態は、本発明の好ましい具体例を例示したものに過ぎず、本発明は上述した実施形態に限定されない。 The above-described embodiments are merely examples of preferred specific examples of the present invention, and the present invention is not limited to the above-described embodiments.
図10は、本発明のさらに別の実施形態に係る同光学六面体の概略構成を示す斜視図であり、図11〜図14は同光学六面体の層の一部を示す平面略図である。 FIG. 10 is a perspective view showing a schematic configuration of the optical hexahedron according to still another embodiment of the present invention, and FIGS. 11 to 14 are schematic plan views showing a part of layers of the optical hexahedron.
これらの図を参照して、光学六面体6の入射光面としては、上述した第1〜第3入射光面61〜63の他に、上面64を入射光面として構成することが可能である。その場合には、レンズアレイの個数を4の倍数個に設定し(図示の例では、8行×8列)、例えば、奇数層(図11、図13)については、第1入射光面61の入射口61aと第2入射光面62の入射口62aから光を導入するとともに第2入射光面62の入射口62aからの光については、ミラー65により出射口6aから照射させ、偶数層(図12、図14)については、第3入射光面63の入射口63aと上面64からの入射口64aからの光を導入し、第3入射光面63の入射口63aからの光については、ミラー65により出射口6aから照射させ、上面64の入射口64aからの光については、プリズム165によって出射口6aから照射させるようにしている。さらに、図11〜図14から明らかなように、各仕切板66は、上位層に行くについて、下位層に設けられたプリズム165を上面64に開放する開口660が設けられている。プリズム165は、本発明の反射面を構成する部材の具体例に該当する。
With reference to these drawings, as the incident light surface of the
この構成を採用した場合には、第1入射光面61の第1フライアイレンズ3の集積度も1/4以下に分散することが可能になる。なお、アスペクト比の関係によって、光学六面体6を立方体に構成することができない場合には、上面64からの光源を列毎に光学六面体6から離反させて、光路長が揃うようにすればよい。
When this configuration is adopted, the integration degree of the first fly's
なお、上面64に代えて、下面を入射光面としてもよい。
In place of the
さらに、本発明の照明装置を単板式の投写型映像表示装置に採用することも可能である。その場合には、集光レンズ7の上流側にダイクロイックプリズム12を配置するとともに、このダイクロイックプリズム12と前記集光レンズ7との間に単一の第2フライアイレンズ5を採用してもよい。この場合、第1入射光面61側には、発光効率のよくない色のLEDを配置するようにしてもよい。
Furthermore, the lighting device of the present invention can be employed in a single-plate projection display apparatus. In that case, a
その他、本発明の特許請求の範囲内で種々の変更が可能であることはいうまでもない。 It goes without saying that various modifications can be made within the scope of the claims of the present invention.
1R、1G、1B 光源アレイ
2R、2G、2B 集光レンズ群
3R、3G、3B 第1フライアイレンズ(レンズアレイ対の一例)
5R、5G、5B 第2フライアイレンズ(レンズアレイ対の一例)
6 光学六面体
6a 出射口
7R、7G、7B 集光レンズ
8R、8G、8B 集光レンズ
9R、9G、9B 液晶表示パネル
10R、10G、10B 照明装置
12 ダイクロイックプリズム
14 投写レンズ
40 光源点灯制御ユニット
60 出射光面
61〜63 第1〜第3入射光面
61a、62a、63a、64a 入射口
64 上面
65 ミラー(反射面の一例)
66 仕切板
68 ベース(支持部材の一例)
69 支柱(支持部材の一例)
100 投写型映像表示装置
165 プリズム(反射面の一例)
1R, 1G, 1B
5R, 5G, 5B Second fly-eye lens (an example of a lens array pair)
6
66
69 Support (an example of a support member)
100
Claims (15)
六面体に形成され、一の面にセルレンズ毎にマトリクス状に出射口が形成された出射光面と、この出射光面を除く少なくとも2面に設けられ、何れかの出射口と1:1の関係で光路が形成された入射口とを有する光学六面体を設け、
前記第1フライアイレンズのセルレンズと該セルレンズに対応する光源の発光素子とを前記入射口に分散配置したことを特徴とする照明装置。 A light source having a plurality of light emitting elements, a first fly eye lens having a cell lens provided for each light emitting element of the light source, and provided for each cell lens of the first fly eye lens, arranged in a matrix In an illumination device including a second fly-eye lens having a cell lens,
An exit light surface formed in a hexahedron and having exit surfaces formed in a matrix for each cell lens on one surface, and provided on at least two surfaces excluding the exit light surface. An optical hexahedron having an entrance with an optical path formed in relation,
An illumination device, wherein a cell lens of the first fly-eye lens and a light emitting element of a light source corresponding to the cell lens are dispersedly arranged at the entrance.
前記光学六面体に形成される各光路長は、等しく設定されていることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 1.
The optical path length formed in the said optical hexahedron is set equal, The illuminating device characterized by the above-mentioned.
前記光学六面体の入射口は、出射光面に対向する第1入射光面と、この第1入射光面に隣接する側面に構成された第2、第3入射光面とにそれぞれ形成されており、
前記第1入射光面の入射口を、当該出射口の並ぶ横方向および縦方向において一つおきに出射口に対向させ、
第2入射光面の入射口と第3入射光面の入射口とを、第1入射光面に形成された入射口の光路との干渉を回避できるようにそれぞれ上下方向に互い違いに配列している
ことを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 1 or 2,
The incident ports of the optical hexahedron are respectively formed on a first incident light surface facing the outgoing light surface and second and third incident light surfaces formed on side surfaces adjacent to the first incident light surface. ,
Make the entrance of the first incident light surface face every other exit in the horizontal and longitudinal directions of the exit,
The incident ports of the second incident light surface and the incident ports of the third incident light surface are alternately arranged in the vertical direction so as to avoid interference with the optical path of the incident port formed on the first incident light surface. A lighting device characterized by comprising:
前記光学六面体は、各入射口のうち出射口と直交するものの光路を直角に導く反射面を有していることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 3,
The optical hexahedron has a reflecting surface that guides the optical path of each incident port orthogonal to the exit port at a right angle.
前記反射面は、樹脂製の反射部材に蒸着された金属で形成されていることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to claim 4.
The said reflecting surface is formed with the metal vapor-deposited on resin-made reflecting members, The illuminating device characterized by the above-mentioned.
前記光学六面体は、出射口の上下方向に積層される仕切板と、この仕切板を等間隔隔てて支持する支持部材とを備えていることを特徴とする照明装置。 The lighting device according to any one of claims 1 to 5,
The optical hexahedron includes a partition plate stacked in a vertical direction of an emission port, and a support member that supports the partition plate at equal intervals.
前記第1フライアイレンズのセルレンズは、一体化された成型品であることを特徴とする照明装置。 In the illuminating device of any one of Claim 1 to 6,
The cell lens of the first fly-eye lens is an integrated molded product.
前記発光素子は、発光ダイオードで構成されていることを特徴とする照明装置。 The illumination device according to any one of claims 1 to 7,
The illuminating device, wherein the light emitting element is formed of a light emitting diode.
波長の異なる3色の光を個別に照射する複数の前記照明装置と、
各照明装置の光源からの光を合成して照射する色合成手段と
を備えていることを特徴とする投写型映像表示装置。 In the projection type video display apparatus using the illuminating device of any one of Claim 1 to 8,
A plurality of the illumination devices that individually irradiate light of three colors having different wavelengths;
A projection-type image display device comprising: color composition means for synthesizing and irradiating light from the light sources of each illumination device.
前記照明装置の第2フライアイレンズは、光合成手段が照射する光路の下流側に配置された単一の第2フライアイレンズで構成されていることを特徴とする投写型映像表示装置。 The projection display apparatus according to claim 9, wherein
The projection type image display device, wherein the second fly's eye lens of the illumination device comprises a single second fly's eye lens disposed on the downstream side of the optical path irradiated by the light combining means.
前記3色は、赤色、緑色、青色であることを特徴とする投写型映像表示装置。 The projection display apparatus according to claim 9 or 10,
The projection display apparatus characterized in that the three colors are red, green, and blue.
一の面に構成された出射光面と、
この出射光面に、セルレンズ毎にマトリクス状に形成された出射口と、
この出射光面を除く少なくとも2面に設けられ、何れかの出射口と1:1の関係で光路が形成された入射口と
を有し、
前記入射口は、出射光面に対向する第1入射光面と、この第1入射光面に隣接する側面に構成された第2、第3入射光面とにそれぞれ形成されており、
前記第1入射光面の入射口を、当該出射口の並ぶ横方向および縦方向において一つおきに出射口に対向させ、
第2入射光面の入射口と第3入射光面の入射口とを、第1入射光面に形成された入射口の光路との干渉を回避できるようにそれぞれ上下方向に互い違いに配列している
ことを特徴とする光学六面体。 A light source having a plurality of light emitting elements, a first fly eye lens having a cell lens provided for each light emitting element of the light source, and provided for each cell lens of the first fly eye lens, arranged in a matrix An optical hexahedron used in an illumination device including a second fly-eye lens having a cell lens,
An outgoing light surface configured on one surface;
On this outgoing light surface, outgoing ports formed in a matrix for each cell lens,
Provided on at least two surfaces excluding the outgoing light surface, and having either one of the outgoing ports and an incident port formed with an optical path in a 1: 1 relationship;
The incident ports are respectively formed on a first incident light surface facing the outgoing light surface, and second and third incident light surfaces configured on side surfaces adjacent to the first incident light surface,
Make the entrance of the first incident light surface face every other exit in the lateral and longitudinal directions of the exit,
The incident ports of the second incident light surface and the incident ports of the third incident light surface are alternately arranged in the vertical direction so as to avoid interference with the optical path of the incident port formed on the first incident light surface. An optical hexahedron characterized by
各入射口のうち出射口と直交するものの光路を直角に導く反射面を有していることを特徴とする光学六面体。 The optical hexahedron according to claim 12,
An optical hexahedron having a reflecting surface that guides the optical path of each incident port orthogonal to the output port at a right angle.
前記反射面は、樹脂製の反射部材に蒸着された金属で形成されていることを特徴とする光学六面体。 The optical hexahedron according to claim 13, wherein
The said reflecting surface is formed with the metal vapor-deposited on the resin-made reflecting members, The optical hexahedron characterized by the above-mentioned.
出射口の上下方向に積層される仕切板と、この仕切板を等間隔隔てて支持する支持部材とを備えていることを特徴とする光学六面体。 The optical hexahedron according to any one of claims 12 to 14,
An optical hexahedron comprising: a partition plate stacked in the vertical direction of the emission port; and a support member that supports the partition plate at equal intervals.
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JP2009204871A (en) * | 2008-02-27 | 2009-09-10 | Sanyo Electric Co Ltd | Illumination device and projection video display |
JP2009294550A (en) * | 2008-06-06 | 2009-12-17 | Sanyo Electric Co Ltd | Photosynthesis method, illuminator and projection type image display device |
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- 2004-12-15 JP JP2004362857A patent/JP2006171287A/en not_active Withdrawn
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