JP2006221954A - Light source device and image display device - Google Patents

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JP2006221954A
JP2006221954A JP2005034092A JP2005034092A JP2006221954A JP 2006221954 A JP2006221954 A JP 2006221954A JP 2005034092 A JP2005034092 A JP 2005034092A JP 2005034092 A JP2005034092 A JP 2005034092A JP 2006221954 A JP2006221954 A JP 2006221954A
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Hidefumi Sakata
秀文 坂田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a light source device with the high use efficiency of light emitted by a light source. <P>SOLUTION: In the light source device, a plurality of LED chips 100 (solid emission light source chips) in each of which the intensity distribution of injection light has directivity are arranged in parallel. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光源装置、およびこの光源装置を備えたプロジェクタ等の画像表示装置に関するものである。   The present invention relates to a light source device and an image display device such as a projector including the light source device.

近年、発光量の大きな発光ダイオード(Light Emitting Diode, 以下LEDと略す)等の固体発光光源が開発されており、これを光源に用いたプロジェクタが検討されている。LED等の固体発光光源は、従来のプロジェクタの光源として用いられていた熱発光型のハロゲンランプや放電型のメタルハライドランプ等に比べて高効率で消費電力が小さく、長寿命で信頼性が高いという特徴を有するが、未だ開発途上にあり、性能が向上してきているといっても、従来の熱発光型、放電型ランプに比べると発光量が小さく、所望の輝度が得られないという課題を有していた。
そこで、下記の特許文献1には、複数のLED光源をアレイ状に配列して高輝度化を図る光源装置の構成が提案されている。
特開2001−305657号公報
In recent years, solid-state light sources such as light emitting diodes (hereinafter, abbreviated as LEDs) with a large amount of light emission have been developed, and projectors using these as light sources have been studied. Solid-state light-emitting light sources such as LEDs are more efficient, consume less power, have a longer service life, and are more reliable than thermoluminescent halogen lamps and discharge-type metal halide lamps that have been used as light sources for conventional projectors. Although it has features, it is still under development and its performance is improving. However, it has the problem that the amount of light emitted is small compared to conventional thermoluminescent and discharge lamps, and the desired brightness cannot be obtained. Was.
Therefore, Patent Document 1 below proposes a configuration of a light source device that increases the luminance by arranging a plurality of LED light sources in an array.
JP 2001-305657 A

しかしながら、光源の数を増やした場合、発光部全体の面積が増加するが、被照明系側が取り込める光束量には限界があるため、ある数を超えると利用可能な光束量が増えないという問題がある。また、特許文献1ではレンズ機能を持つ砲弾型のパッケージを使って光をコリメート(平行化)し、ある角度範囲の光のみを使用することが記載されている。ところが、LEDチップから等方的に発光した光をレンズでコリメートすると、確かに放射光の角度分布は狭くなるが、発光部の像が大きくなる、すなわち発光部の面積が増えることと等価になるため、結局のところ、利用可能な光束量が増えないという問題は解決されないままである。   However, when the number of light sources is increased, the area of the entire light emitting unit increases, but there is a limit to the amount of light flux that can be captured by the illuminated system side. is there. Patent Document 1 describes that light is collimated (parallelized) using a shell-type package having a lens function, and only light in a certain angle range is used. However, when the light emitted isotropically from the LED chip is collimated by the lens, the angular distribution of the emitted light is certainly narrowed, but this is equivalent to an increase in the image of the light emitting part, that is, an increase in the area of the light emitting part. Therefore, after all, the problem that the amount of available light flux does not increase remains unsolved.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光源から射出される光の利用効率が高い光源装置を提供することを目的とする。また、上記のような光源装置の採用により明るい表示が可能な画像表示装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a light source device with high utilization efficiency of light emitted from a light source. It is another object of the present invention to provide an image display device capable of bright display by adopting the light source device as described above.

上記の目的を達成するために、本発明の光源装置は、射出光の強度分布が指向性を有する固体発光光源チップを複数個並列配置したことを特徴とする。   In order to achieve the above object, the light source device of the present invention is characterized in that a plurality of solid state light source chips having a directivity in the intensity distribution of emitted light are arranged in parallel.

画像表示装置等の光学系において、有効に扱える光束が存在する空間的な広がりを面積と立体角との積(Etendue,以下、エテンデューという)として表すことができ、エテンデューは光学系において保存される。ここで、画像表示装置の光変調装置等の被照明領域の面積をS’、被照明領域が取り込める入射光の立体角をΩ’とすると、被照明領域側のエテンデュー、すなわちS’×Ω’の値は設計上決まるものである。上述したように、エテンデューは保存されるので、光源装置の発光面積をS、射出光の立体角をΩとすると、光源装置側のエテンデュー、すなわちS×Ωの値がS’×Ω’の値よりも小さければ光源装置からの光は全て利用されることになるが、S×Ωの値がS’×Ω’の値よりも大きくなると大きい分の光は無駄に捨てることになる。したがって、光源装置側のエテンデュー(S×Ωの値)ができるだけ小さい方が光の有効利用には好適である。   In an optical system such as an image display device, a spatial spread in which a light beam that can be handled effectively exists can be expressed as a product of an area and a solid angle (hereinafter referred to as etendue), and the etendue is stored in the optical system. . Here, if the area of the illuminated region of the light modulation device of the image display device is S ′ and the solid angle of incident light that can be captured by the illuminated region is Ω ′, the etendue on the illuminated region side, that is, S ′ × Ω ′. The value of is determined by design. As described above, since the etendue is stored, if the light emitting area of the light source device is S and the solid angle of the emitted light is Ω, the etendue on the light source device side, that is, the value of S × Ω is the value of S ′ × Ω ′. If it is smaller than that, all the light from the light source device will be used. However, if the value of S × Ω is larger than the value of S ′ × Ω ′, the larger amount of light is wasted. Therefore, it is preferable for the effective use of light that the etendue (S × Ω) on the light source device side is as small as possible.

その点、本発明においては、光源装置を構成する固体発光光源(例えばLED)チップからの射出光の強度分布が指向性を有している。すなわち、射出光の強度が全ての方向に対して等しい等方発光(ランバート)ではなく、所定の方向にのみ大きくなっており、これは射出光の立体角Ωが小さくなることと等価である。これにより、光源装置のエテンデューを小さくすることができ、ひいては被照明領域側のエテンデュー(S’×Ω’の値)を超えない範囲で発光面積Sを大きくすることができる。したがって、射出光の強度分布が指向性を有する固体発光光源チップを複数個並列配置することができ、光源から射出される光の利用効率が高い光源装置を提供することができる。   In that respect, in the present invention, the intensity distribution of the light emitted from the solid state light source (for example, LED) chip constituting the light source device has directivity. That is, the intensity of the emitted light is not equal isotropic light emission (Lambert) in all directions, but is increased only in a predetermined direction, which is equivalent to a reduction in the solid angle Ω of the emitted light. Thereby, the etendue of the light source device can be reduced, and as a result, the light emission area S can be increased within a range not exceeding the etendue (S ′ × Ω ′ value) on the illuminated region side. Therefore, a plurality of solid state light source chips having directivity in the intensity distribution of emitted light can be arranged in parallel, and a light source device with high utilization efficiency of light emitted from the light source can be provided.

また、前記固体発光光源からの射出光の所定の放射立体角における光強度の最大値が、射出光全体における光束量が前記固体発光光源と等しい等方発光光源の前記所定の放射立体角における光強度の最大値よりも大きいことが望ましい。
この構成によれば、射出光全体における光束量が前記固体発光光源と等しい等方発光光源を用いた場合よりも輝度を向上させることができる。
Further, the light at the predetermined radiation solid angle of the isotropic light source in which the maximum value of the light intensity at the predetermined radiation solid angle of the emitted light from the solid light source is equal to the amount of light flux in the whole emitted light is equal to that of the solid light source. It is desirable that the intensity is greater than the maximum value.
According to this configuration, the luminance can be improved as compared with a case where an isotropic light source having the same luminous flux amount as that of the solid light source is used.

本発明の画像表示装置は、上記本発明の光源装置と、前記光源装置からの光を変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投写する投写レンズとを備えたことを特徴とする。
この構成によれば、上記本発明の光源装置の採用により明るい表示が可能な画像表示装置を実現することができる。
An image display device of the present invention includes the light source device of the present invention, a light modulation device that modulates light from the light source device, and a projection lens that projects light modulated by the light modulation device. Features.
According to this configuration, it is possible to realize an image display device capable of bright display by employing the light source device of the present invention.

[光源装置]
以下、本発明の一実施形態としての光源装置を図1〜図6を参照して説明する。
図1は本実施形態の光源装置の平面図、図2は図1のA−A’線に沿う断面図、図3は光源装置を構成するLEDチップの斜視図、図4は同LEDチップの作用を説明するための図、図5はLEDチップからの射出光の強度分布を示す図、である。
なお、以下の各図においては、各構成要素を認識しやすくするため、各構成要素の寸法の比率等は適宜異ならせてある。
[Light source device]
Hereinafter, a light source device as an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 is a plan view of the light source device of the present embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1, FIG. 3 is a perspective view of an LED chip constituting the light source device, and FIG. FIG. 5 is a diagram for explaining the operation, and FIG. 5 is a diagram showing an intensity distribution of light emitted from the LED chip.
In each of the following drawings, the ratio of dimensions of each component is appropriately changed in order to make it easy to recognize each component.

本実施形態の光源装置1は、図1および図2に示すように、射出光の強度分布が指向性を有するLEDチップ100(固体発光光源チップ)がベース基板3上に複数個並列配置されている。この例では、平面視して6個のLEDチップ100が2行3列にアレイ状に配置されている。通常、単体のLEDチップは基本的に光が等方的に射出されるが、本実施形態の場合、以下の構成により射出光の強度分布が指向性を持つようになっている。なお、図1,図2は、複数個のLEDチップ100の配列のイメージのみを示す図であり、以下に述べる四角錐プリズム、電極、配線、パッケージ等の具体的な構成は図示を省略している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the light source device 1 of the present embodiment includes a plurality of LED chips 100 (solid-state light-emitting light source chips) arranged in parallel on a base substrate 3, the intensity distribution of emitted light having directivity. Yes. In this example, six LED chips 100 are arranged in an array in 2 rows and 3 columns in plan view. Normally, a single LED chip basically emits light isotropically, but in the case of this embodiment, the intensity distribution of emitted light has directivity by the following configuration. 1 and 2 are diagrams showing only an image of the arrangement of the plurality of LED chips 100, and the specific configurations of the quadrangular pyramid prisms, electrodes, wirings, packages, and the like described below are not shown. Yes.

図3は本実施形態に係るLEDチップ100の斜視図である。また、図4はLEDチップ100の断面構成を示す。図4において、サファイア基板102にGa、In、N等の結晶を成長させて面発光部101が形成されており、面発光部101の端部にボンディングワイヤ103が設けられている。面発光部101は、平面発光領域101aから光を全ての方向に対して略等しい強度で放射する。すなわち、面発光部101自体は、いわゆるランバート面として機能する。そして、面発光部101の一方の面側には、反射部である反射金属電極106が設けられている。また、面発光部101の他方の面側には、高屈折率硝子等の光学的透明部材からなる四角錐プリズム104が光学的接着剤で固着されている。四角錐プリズム104の底面104aには、入射光を散乱させる拡散板107が設けられている。   FIG. 3 is a perspective view of the LED chip 100 according to the present embodiment. FIG. 4 shows a cross-sectional configuration of the LED chip 100. In FIG. 4, a surface light emitting unit 101 is formed by growing a crystal of Ga, In, N or the like on a sapphire substrate 102, and a bonding wire 103 is provided at an end of the surface light emitting unit 101. The surface light emitting unit 101 emits light from the flat light emitting region 101a with substantially equal intensity in all directions. That is, the surface light emitting unit 101 itself functions as a so-called Lambertian surface. A reflective metal electrode 106 that is a reflective portion is provided on one surface side of the surface light emitting portion 101. A square pyramid prism 104 made of an optically transparent member such as a high refractive index glass is fixed to the other surface side of the surface light emitting portion 101 with an optical adhesive. A diffusing plate 107 that scatters incident light is provided on the bottom surface 104 a of the quadrangular pyramid prism 104.

次に、上述の構成において、面発光部101から放射された光の振る舞いについて説明する。四角錐プリズム104の底面104aは、略正方形形状である。底面104aは、略正方形形状の平面発光領域101aと略同一の大きさ及び形状である。また、高屈折率硝子からなる四角錐プリズム104の屈折率nは、サファイア基板102の屈折率と略同一、またはそれ以上で有れば良い。好ましくは、四角錐プリズム104の屈折率nは、少なくとも1.45以上が望ましい。さらに好ましくは、四角錐プリズム104の屈折率n=1.77である。これにより、面発光部101から放射されサファイア基板102内を進行する光は、サファイア基板102と四角錐プリズム104の底面104aとの間の界面で全反射されることがない。このため、面発光部101からの光は、効率良く四角錐プリズム104内へ底面104aから入射する。   Next, the behavior of light emitted from the surface light emitting unit 101 in the above configuration will be described. The bottom surface 104a of the quadrangular pyramid prism 104 has a substantially square shape. The bottom surface 104a has substantially the same size and shape as the substantially square planar light emitting region 101a. Further, the refractive index n of the quadrangular pyramid prism 104 made of high refractive index glass may be substantially the same as or higher than the refractive index of the sapphire substrate 102. Preferably, the refractive index n of the quadrangular pyramid prism 104 is at least 1.45 or more. More preferably, the refractive index n of the quadrangular pyramid prism 104 is 1.77. Thereby, the light emitted from the surface light emitting unit 101 and traveling in the sapphire substrate 102 is not totally reflected at the interface between the sapphire substrate 102 and the bottom surface 104 a of the quadrangular pyramid prism 104. For this reason, the light from the surface light emitting unit 101 efficiently enters the quadrangular pyramid prism 104 from the bottom surface 104a.

面発光部101は、上述のようにランバート面であるため、発光点から全ての方向に略同一の強度の光を放射する。底面104aから四角錐プリズム104内に入射した光は、四角錐プリズム104内を進行して、斜面105aに到達する。ここで、斜面105aへの入射角度により、斜面105aと外界の媒質、例えば空気との界面で屈折する場合と、界面で反射する場合がある。例えば、光L1は、位置P1において斜面105aの界面で屈折して特定の方向へ射出される。   Since the surface light emitting unit 101 is a Lambertian surface as described above, it emits light having substantially the same intensity in all directions from the light emitting point. Light that has entered the quadrangular pyramid prism 104 from the bottom surface 104a travels in the quadrangular pyramid prism 104 and reaches the inclined surface 105a. Here, depending on the incident angle to the inclined surface 105a, there are cases where the light is refracted at the interface between the inclined surface 105a and an external medium, for example, air, and there is a case where the light is reflected at the interface. For example, the light L1 is refracted at the interface of the inclined surface 105a at the position P1 and is emitted in a specific direction.

これに対して、光L2は、位置P2において斜面105aの界面で屈折されることなく反射される。位置P2において反射された光は、さらに四角錐プリズム104内を進行する。斜面105aで反射された光L2は、四角錐プリズム104内を進行して他の異なる斜面105bへ到達する。光L2が、他の異なる斜面105bの位置P3で反射される場合、さらに光路を変換されて四角錐プリズム104内を底面104aの方向へ進行する。底面104aを透過して面発光部101の方向へ戻った光は、さらに面発光部101を透過する。面発光部101を透過した光は、面発光部101の一方の面側、すなわち四角錐プリズム104が設けられている面と反対側の面に設けられている反射部である反射金属電極106に入射する。反射金属電極106に入射した光L2は、反射金属電極106で四角錐プリズム104の方向へ再度反射される。   On the other hand, the light L2 is reflected without being refracted at the interface of the inclined surface 105a at the position P2. The light reflected at the position P2 further travels in the quadrangular pyramid prism 104. The light L2 reflected by the slope 105a travels through the quadrangular pyramid prism 104 and reaches another different slope 105b. When the light L2 is reflected at the position P3 on another different inclined surface 105b, the optical path is further changed and the light L2 travels in the quadrangular pyramid prism 104 toward the bottom surface 104a. The light transmitted through the bottom surface 104 a and returning to the surface light emitting unit 101 further passes through the surface light emitting unit 101. The light transmitted through the surface light emitting unit 101 is applied to the reflective metal electrode 106 which is a reflecting unit provided on one surface side of the surface light emitting unit 101, that is, the surface opposite to the surface on which the quadrangular pyramid prism 104 is provided. Incident. The light L2 incident on the reflective metal electrode 106 is reflected again by the reflective metal electrode 106 toward the quadrangular pyramid prism 104.

再度反射された光L2は、面発光部101を透過して、底面104aから再度、四角錐プリズム104へ入射する。このような反射を複数回繰り返すうちに、プリズムの斜面105bへ入射する角度が、第1回目に斜面105bへ入射する角度と異なってくる。このため、斜面105bで屈折できる角度となっている光L2は、斜面105bで屈折されて特定の方向へ射出される。また、斜面105bで屈折されずに反射される場合、斜面105a、105bで屈折して射出するまで上述の反射工程をさらに繰り返す。従って、四角錐プリズム104や反射金属電極106における光の吸収を無視すれば、面発光部101から放射された光は、全て特定の方向へ射出させることができる。これにより、射出光の強度分布に指向性を持たせることができる。   The light L2 reflected again passes through the surface light emitting unit 101 and enters the quadrangular pyramid prism 104 again from the bottom surface 104a. As such reflection is repeated a plurality of times, the angle of incidence on the slope 105b of the prism differs from the angle of incidence on the slope 105b for the first time. For this reason, the light L2 having an angle that can be refracted by the inclined surface 105b is refracted by the inclined surface 105b and emitted in a specific direction. Further, when the light is reflected without being refracted by the slope 105b, the above-described reflection process is further repeated until the light is refracted by the slopes 105a and 105b and emitted. Therefore, if light absorption in the quadrangular pyramid prism 104 and the reflective metal electrode 106 is ignored, all the light emitted from the surface light emitting unit 101 can be emitted in a specific direction. Thereby, directivity can be given to the intensity distribution of the emitted light.

図5は、本実施形態の四角錐プリズムを備えたLEDチップ100と通常のLEDチップとの射出光の強度分布の違いを表したものである。通常のLEDチップの射出光の強度分布が破線の正円で示すような等方発光(ランバート)であるのに対し、本実施形態の四角錐プリズムを備えたLEDチップ100の射出光の強度分布は実線の楕円で示すようなチップ表面(発光面)の法線方向に高い強度分布を持つ指向性を有している。エテンデューの観点から、このことは放射光の立体角Ωが狭まったことと等価になる。よって、エテンデューの保存則からすると放射光の立体角Ωが小さくなった分、面積Sを増やすことができる。すなわち、LEDチップの個数を増やし、本実施形態のように複数のLEDチップをアレイ状に配置することができるのである。   FIG. 5 shows the difference in intensity distribution of the emitted light between the LED chip 100 having the quadrangular pyramid prism of the present embodiment and a normal LED chip. The intensity distribution of the emitted light of the normal LED chip is isotropic light emission (Lambert) as indicated by a dashed circle, whereas the intensity distribution of the emitted light of the LED chip 100 provided with the quadrangular pyramid prism of the present embodiment. Has directivity having a high intensity distribution in the normal direction of the chip surface (light emitting surface) as indicated by a solid oval. From the viewpoint of etendue, this is equivalent to the narrow solid angle Ω of the emitted light. Therefore, according to Etendue's conservation law, the area S can be increased by the amount that the solid angle Ω of the emitted light is reduced. That is, the number of LED chips can be increased and a plurality of LED chips can be arranged in an array as in the present embodiment.

また本実施形態の場合、LEDチップが単に指向性を有するというだけでなく、図5に示したように、LEDチップからの射出光の所定の放射立体角Ωにおける光強度の最大値E1が、射出光全体における光束量がこのLEDチップと等しい等方発光のLEDの所定の放射立体角における光強度の最大値E2よりも大きくなっている。したがって、等方発光LEDを用いた場合よりも輝度を向上させることができる。   In the case of this embodiment, not only the LED chip has directivity but also the maximum value E1 of the light intensity at a predetermined radiation solid angle Ω of the light emitted from the LED chip as shown in FIG. The amount of light flux in the whole emitted light is larger than the maximum value E2 of the light intensity at a predetermined radiation solid angle of the isotropic light emitting LED equal to this LED chip. Therefore, the luminance can be improved as compared with the case where an isotropic light emitting LED is used.

本発明者は本実施形態のLEDチップを用いた場合と等方発光LEDチップを用いた場合とについて光源個数に対する光束量の変化をシミュレーションにより求めた。図6はそのシミュレーション結果であり、横軸が光源の個数(個)、縦軸が光束量(無単位、相対量)である。図6において、三角印(△)で示したのが等方発光LEDチップの場合、丸印(○)で示したのが本実施形態のLEDチップの場合である。図から明らかなように、等方発光LEDチップの場合には光源の個数を増やしても光束量は増えない、つまり明るさの改善が図れない。それに対して、本実施形態のLEDチップの場合には光源の個数を増やすにつれて光束量が増える、つまり明るさの改善が図れることがわかった。   The inventor obtained a change in the amount of light flux with respect to the number of light sources by simulation for the case of using the LED chip of the present embodiment and the case of using the isotropic LED chip. FIG. 6 shows the simulation results, where the horizontal axis represents the number of light sources (pieces) and the vertical axis represents the amount of light flux (no unit, relative amount). In FIG. 6, the triangle mark (Δ) indicates an isotropic LED chip, and the circle mark (◯) indicates the LED chip of the present embodiment. As is apparent from the figure, in the case of an isotropic light emitting LED chip, the amount of light flux does not increase even if the number of light sources is increased, that is, the brightness cannot be improved. On the other hand, in the case of the LED chip of this embodiment, it was found that the amount of light flux increases as the number of light sources increases, that is, the brightness can be improved.

以上述べたように、本実施形態の光源装置においては、等方発光光源を用いた場合と比べて光の利用効率を向上させることができるとともに、高輝度化を図ることができる。また、複数のLEDチップをアレイ化する際にチップ間の距離を小さくできるため、アレイ化時の損失を小さくすることができる。   As described above, in the light source device of the present embodiment, the light use efficiency can be improved and the luminance can be increased as compared with the case where the isotropic light source is used. Further, since the distance between the chips can be reduced when arraying a plurality of LED chips, the loss at the time of arraying can be reduced.

[プロジェクタ]
以下、本発明の一実施形態として、上記実施形態の光源装置を備えたプロジェクタ(画像表示装置)について説明する。
図7は、上記実施形態の光源装置を備えたプロジェクタ500の説明図である。図中、符号512、513、514は上記実施形態の光源装置、522、523、524は液晶ライトバルブ(光変調手段)、525はクロスダイクロイックプリズム(色光合成手段)、526は投写レンズ(投写手段)を示している。
[projector]
Hereinafter, as an embodiment of the present invention, a projector (image display device) including the light source device of the above embodiment will be described.
FIG. 7 is an explanatory diagram of a projector 500 including the light source device of the above embodiment. In the figure, reference numerals 512, 513, and 514 denote light source devices of the above-described embodiment, 522, 523, and 524 denote liquid crystal light valves (light modulation means), 525 denotes a cross dichroic prism (color light synthesis means), and 526 denotes a projection lens (projection means). ).

図7に示すプロジェクタ500は、本実施形態のように構成した3個の光源装置512、513、514を備えている。各光源装置512、513、514には、それぞれ赤(R)、緑(G)、青(B)に発光するLEDチップ100R,100G,100Bが採用されている。なお、光源光の照度分布を均一化させるための均一照明系として、各光源装置の後方にロッドレンズ535R,535G,535Bが配置されている。赤色光源装置512からの光束は、ロッドレンズ535R、リレーレンズ536Rを透過して赤色光用液晶ライトバルブ522に入射する。また、緑色光源装置513からの光束は、ロッドレンズ535G、リレーレンズ536Gを透過して緑色光用液晶ライトバルブ523に入射する。また、青色光源装置514からの光束は、ロッドレンズ535B、リレーレンズ536Bを透過して青色光用液晶ライトバルブ524に入射する。   The projector 500 shown in FIG. 7 includes three light source devices 512, 513, and 514 configured as in the present embodiment. LED chips 100R, 100G, and 100B that emit light in red (R), green (G), and blue (B) are employed for the light source devices 512, 513, and 514, respectively. In addition, rod lenses 535R, 535G, and 535B are arranged behind each light source device as a uniform illumination system for making the illuminance distribution of the light source light uniform. The light beam from the red light source device 512 passes through the rod lens 535R and the relay lens 536R and enters the liquid crystal light valve 522 for red light. Further, the light beam from the green light source device 513 passes through the rod lens 535G and the relay lens 536G and enters the liquid crystal light valve 523 for green light. The light beam from the blue light source device 514 passes through the rod lens 535B and the relay lens 536B and enters the liquid crystal light valve 524 for blue light.

また、各液晶ライトバルブ522,523,524の入射側および出射側には、偏光板(図示せず)が配置されている。そして、各光源装置512,513,514からの光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブ522,523,524に入射する。また、入射側偏光板の前方に偏光変換手段(図示せず)を設けてもよい。この場合、入射側偏光板で反射された光束をリサイクルして各液晶ライトバルブ522,523,524に入射させることが可能になり、光の利用効率を向上させることができる。   In addition, polarizing plates (not shown) are disposed on the incident side and the emission side of each liquid crystal light valve 522, 523, 524. Of the light beams from the light source devices 512, 513, and 514, only linearly polarized light in a predetermined direction passes through the incident side polarizing plate and enters the liquid crystal light valves 522, 523, and 524. Further, a polarization conversion means (not shown) may be provided in front of the incident side polarizing plate. In this case, the light beam reflected by the incident side polarizing plate can be recycled and made incident on the liquid crystal light valves 522, 523, and 524, and the light use efficiency can be improved.

各液晶ライトバルブ522、523、524によって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム525に入射する。このプリズムは4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ526により投写スクリーン527上に投写され、拡大された画像が表示される。   The three color lights modulated by the liquid crystal light valves 522, 523, and 524 are incident on the cross dichroic prism 525. This prism is formed by bonding four right-angle prisms, and a dielectric multilayer film that reflects red light and a dielectric multilayer film that reflects blue light are arranged in a cross shape on the inner surface thereof. These dielectric multilayer films combine the three color lights to form light representing a color image. The synthesized light is projected onto the projection screen 527 by the projection lens 526 which is a projection optical system, and an enlarged image is displayed.

上述した本実施形態の光源装置512,513,514は、光の利用効率が高く、高輝度の光を供給できるものである。したがって、上述した光源装置512,513,514を備えることにより、明るい表示が可能なプロジェクタを提供することができる。   The light source devices 512, 513, and 514 of the present embodiment described above have high light use efficiency and can supply high-luminance light. Therefore, by providing the light source devices 512, 513, and 514 described above, a projector capable of bright display can be provided.

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば上記実施形態においてはLEDからの射出光の強度分布に指向性を持たせる手段として、四角錐プリズムを備えたものを採用したが、これに代えて、例えばLEDチップの光射出面に屈折率分布構造、回折格子などを作り込んだものを用いても良い。   The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, as a means for imparting directivity to the intensity distribution of the light emitted from the LED, a device having a quadrangular pyramid prism is employed. Instead, for example, the refractive index is provided on the light emitting surface of the LED chip. You may use what made distribution structure, a diffraction grating, etc. built-in.

本発明の一実施形態である光源装置の平面図である。It is a top view of the light source device which is one Embodiment of this invention. 図1のA−A’線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the A-A 'line of FIG. 同、光源装置を構成するLEDチップの斜視図である。It is a perspective view of the LED chip which comprises a light source device equally. 同、LEDチップの作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of an LED chip. 同、LEDチップからの射出光の強度分布を示す図である。It is a figure which shows intensity distribution of the emitted light from an LED chip. 本実施形態のLEDチップを用いた場合と等方発光LEDチップを用いた場合とにおける光源個数に対する光束量の変化のシミュレーション結果である。It is the simulation result of the change of the light beam quantity with respect to the number of light sources in the case where the LED chip of this embodiment is used and the case where the isotropic light emitting LED chip is used. 本発明の一実施形態のプロジェクタの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the projector of one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1,512,513,514…光源装置、100,100R,100G,100B…LEDチップ(固体発光光源チップ)、500…プロジェクタ(画像表示装置)。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,512,513,514 ... Light source device, 100, 100R, 100G, 100B ... LED chip (solid light-emitting light source chip), 500 ... Projector (image display device).

Claims (3)

射出光の強度分布が指向性を有する固体発光光源チップを複数個並列配置したことを特徴とする光源装置。   A light source device comprising a plurality of solid-state light emitting light source chips having directivity in intensity distribution of emitted light arranged in parallel. 前記固体発光光源からの射出光の所定の放射立体角における光強度の最大値が、射出光全体における光束量が前記固体発光光源と等しい等方発光光源の前記所定の放射立体角における光強度の最大値よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の光源装置。   The maximum value of the light intensity at a predetermined radiation solid angle of the emitted light from the solid-state light source is the light intensity at the predetermined radiation solid angle of the isotropic light source in which the amount of light flux in the entire emitted light is equal to the solid light source. The light source device according to claim 1, wherein the light source device is larger than a maximum value. 請求項1または2に記載の光源装置と、前記光源装置からの光を変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投写する投写レンズとを備えたことを特徴とする画像表示装置。

An image comprising: the light source device according to claim 1; a light modulation device that modulates light from the light source device; and a projection lens that projects light modulated by the light modulation device. Display device.

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