JP2006227362A - Illuminating apparatus and projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、照明装置及びプロジェクタに関する。 The present invention relates to a lighting device and a projector.
近年、プロジェクタの光源として、固体発光素子を用いることが提案されている。特に、固体発光素子である発光ダイオード(以下、「LED」という。)は、超小型、超軽量、長寿命であるという特徴を有する。また、LEDは、照明目的で用いるための開発、改良によって、高輝度化及び高効率化が図られている。このことから、プロジェクタの小型化及び低消費電力化を図るために、プロジェクタの照明装置にLEDを用いることが期待されている。 In recent years, it has been proposed to use a solid state light emitting device as a light source of a projector. In particular, a light-emitting diode (hereinafter referred to as “LED”) that is a solid-state light-emitting element is characterized by being ultra-compact, ultra-light, and long-life. Further, LEDs have been improved in brightness and efficiency by development and improvement for use for illumination purposes. For this reason, in order to reduce the size and power consumption of the projector, it is expected to use an LED for the projector illumination device.
LEDを用いたプロジェクタとして、ロッドインテグレータの入射端面に反射面、ロッドインテグレータの射出側に偏光変換素子をそれぞれ設けたプロジェクタが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。この特許文献1に記載のプロジェクタに備えられたロッドインテグレータの入射端面には、光源から光を入射させる開口部が設けられている。これにより、開口部から入射した光は反射型偏光素子で反射され再びロッドインテグレータ内を導光し反射面において反射され、反射型偏光素子に戻るようになっている。 As a projector using an LED, a projector is proposed in which a reflecting surface is provided on the incident end face of the rod integrator and a polarization conversion element is provided on the exit side of the rod integrator (see, for example, Patent Document 1). On the incident end face of the rod integrator provided in the projector described in Patent Document 1, an opening for allowing light to enter from a light source is provided. As a result, the light incident from the opening is reflected by the reflective polarizing element, guided again through the rod integrator, reflected by the reflective surface, and returned to the reflective polarizing element.
また、照明装置から射出される光を揃える方法として、PBSプリズムを使用する方法が提案されている。この方法は、LEDから射出された光をコリメートレンズで平行化した後、PBSプリズムに入射させる。PBSプリズムに入射された光のうち、特定の振動方向の偏光のみを透過し、その他の光線は反射して光路が90度曲げられる。ここで、はじめに透過した光の光路上には位相板(λ/2板)が設けられているため、偏光方向が変わり、結果として同じ偏光方向の光を得ることが可能になる。
しかしながら、上記特許文献1に記載されている技術では、ロッドインテグレータの入射端面には光源からの光を入射させる開口部が設けられていることから、反射型偏光板で反射された光が開口部から外部に射出されてしまい、ロッドインテグレータによる光のリサイクル効率が低下する場合がある。さらに、反射型偏光板で反射された光が、開口部を通過して充分に光源に戻ったとしても、光源に備えられた反射部となる電極は、光反射率がそれ程高くない。このため、光のロスが生じてしまい、リサイクル効率が低下するという問題がある。また、アレイ状のLEDからの光を効率良くロッドインテグレータに入射させるためには、LEDを配置する領域に対応してロッドインテグレータを大型にすること、LEDに対応して複数の開口部をロッドインテグレータに設けること等の措置をとる必要を生じる。
また、照明装置から射出される光を揃える方法では、反射面を用い光源から射出された光を反射させているため、照明装置全体が大きくなってしまい、コストが上がってしまう。
However, in the technique described in Patent Document 1, an opening for allowing light from the light source to enter is provided on the incident end surface of the rod integrator, so that the light reflected by the reflective polarizing plate is opened. In some cases, the light recycling efficiency is reduced by the rod integrator. Furthermore, even if the light reflected by the reflective polarizing plate passes through the opening and sufficiently returns to the light source, the electrode serving as the reflective portion provided in the light source does not have a high light reflectance. For this reason, there is a problem that light loss occurs and the recycling efficiency decreases. In addition, in order to make the light from the arrayed LED efficiently enter the rod integrator, the rod integrator should be made large corresponding to the region where the LED is arranged, and a plurality of openings corresponding to the LED are made into the rod integrator. It is necessary to take measures such as installing in
Further, in the method of aligning the light emitted from the lighting device, the light emitted from the light source is reflected using the reflecting surface, so that the entire lighting device becomes large and the cost increases.
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、簡易な構成により光利用効率を高めることができる照明装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a lighting device and a projector that can improve light use efficiency with a simple configuration.
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の照明装置は、光を射出する光源と、該光源から射出された光のうち特定の振動方向の偏光光を透過させ、前記特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光素子と、前記光源から離間した位置に設けられ、前記反射型偏光素子で反射された光が入射され、その光を前記反射型偏光素子の方向へ反射させる第1の反射部と、前記光源に設けられ、前記反射型偏光素子で反射され前記光源の方向へ進行する光を前記反射型偏光素子の方向へ反射させる第2の反射部とを備え、前記反射型偏光子に入射する前記光源からの光の中心光線が前記反射型偏光素子の法線に対して所定の角度をなすように前記反射型偏光素子が配置されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The illumination device of the present invention transmits a light source that emits light and polarized light having a specific vibration direction among the light emitted from the light source, and transmits polarized light having another vibration direction that is different from the specific vibration direction. A reflective polarizing element that reflects, and a first reflecting unit that is provided at a position spaced from the light source and that receives light reflected by the reflective polarizing element and reflects the light toward the reflective polarizing element And a second reflecting portion that is provided in the light source and reflects light that is reflected by the reflective polarizing element and travels in the direction of the light source, in the direction of the reflective polarizing element, and the reflective polarizer The reflective polarizing element is arranged such that a central ray of light from the incident light source forms a predetermined angle with respect to a normal line of the reflective polarizing element.
本発明に係る照明装置では、光源から射出された光は、反射型偏光素子に入射する。そして、反射型偏光素子に入射した光のうち特定の振動方向の偏光光は透過し、これに対して、特定の振動方向以外の他の振動方向の光は、反射型偏光素子で反射され光源方向に向かう。反射型偏光素子から光源側に向かった光は、光源とは離間した位置に設けられた第1の反射部で反射され、再び反射型偏光素子に向かって進行する。そして、反射型偏光素子に入射した光のうち特定の振動方向以外の他の振動方向の光は、反射型偏光素子で反射され光源に向かい、光源に設けられた第2の反射部により反射され、再び反射型偏光素子に向かって進行する。ここで、第2の反射部の方は例えば、反射部が電極を兼ねる等、種々の制約により反射率をあまり高くすることができない。それに対し本発明では、第1の反射部が、光源とは離間した位置に独立して設けられているので、第1の反射部として反射率の高い材料を選択することにより、反射型偏光素子で反射された光を効率良く再び反射型偏光素子に反射させることができる。したがって、第1,第2の反射部と反射型偏光素子との光路を偏光光が循環(リサイクル)する過程において、反射型偏光素子で特定の振動方向の偏光光を効率良く取り出すことが可能となる。 In the illumination device according to the present invention, the light emitted from the light source is incident on the reflective polarizing element. Of the light incident on the reflective polarizing element, polarized light having a specific vibration direction is transmitted, whereas light having a vibration direction other than the specific vibration direction is reflected by the reflective polarizing element. Head in the direction. The light traveling from the reflective polarizing element toward the light source side is reflected by the first reflecting portion provided at a position separated from the light source, and travels again toward the reflective polarizing element. Then, light having a vibration direction other than a specific vibration direction out of the light incident on the reflective polarizing element is reflected by the reflective polarizing element, travels toward the light source, and is reflected by the second reflecting portion provided in the light source. Then, it proceeds again toward the reflective polarizing element. Here, the reflectance of the second reflecting portion cannot be made so high due to various restrictions, for example, the reflecting portion also serves as an electrode. On the other hand, in the present invention, since the first reflecting portion is provided independently at a position separated from the light source, a reflective polarizing element can be obtained by selecting a material having high reflectance as the first reflecting portion. It is possible to efficiently reflect the light reflected by the reflection type polarizing element again. Therefore, in the process in which the polarized light circulates (recycles) in the optical path between the first and second reflecting portions and the reflective polarizing element, the reflective polarizing element can efficiently extract polarized light in a specific vibration direction. Become.
また、本発明の照明装置は、前記光源から射出された光を略平行化する平行化光学系を備えることが好ましい。
本発明に係る照明装置では、光源から射出された光を平行光光学系によって略平行化するため、光源から射出された光は反射型偏光板に対して略垂直な方向から入射することになる。すなわち、光を反射型偏光板に対して略垂直な方向から入射させることにより、光源から射出された光を効率良く分離することができる。
Moreover, it is preferable that the illuminating device of this invention is equipped with the parallelizing optical system which makes the light inject | emitted from the said light source substantially parallel.
In the illuminating device according to the present invention, the light emitted from the light source is approximately collimated by the parallel light optical system, so that the light emitted from the light source is incident from a direction substantially perpendicular to the reflective polarizing plate. . That is, the light emitted from the light source can be efficiently separated by making the light incident from a direction substantially perpendicular to the reflective polarizing plate.
また、本発明の照明装置は、前記第1の反射部が前記光源に隣接して配置されるとともに、前記平行化光学系を通過した前記光源からの光の中心光線及び前記平行化光学系を通過した前記第1の反射部により反射された光の中心光線と、前記平行化光学系の光軸とのなす角が略等しくなるように前記光源及び前記第1の反射部が配置されていることが好ましい。 In the illumination device of the present invention, the first reflecting portion is disposed adjacent to the light source, and the central ray of the light from the light source that has passed through the collimating optical system and the collimating optical system are provided. The light source and the first reflecting portion are arranged so that the angle formed between the central ray of the light reflected by the first reflecting portion that has passed and the optical axis of the collimating optical system is substantially equal. It is preferable.
本発明に係る照明装置では、第1の反射部が光源に隣接して配置されているため、光源及び第1の反射部を配置し易くなるとともに、照明装置全体のコンパクト化を図ることが可能となる。また、平行化光学系とのなす角が略等しくなるように光源及び第1の反射部を配置することにより、反射型偏光素子で反射した光を効率良く第1の反射部に導くことができる。 In the illuminating device according to the present invention, since the first reflecting portion is disposed adjacent to the light source, the light source and the first reflecting portion can be easily disposed, and the entire illuminating device can be made compact. It becomes. Further, by arranging the light source and the first reflecting portion so that the angles formed by the collimating optical system are substantially equal, the light reflected by the reflective polarizing element can be efficiently guided to the first reflecting portion. .
また、本発明の照明装置は、前記光源と前記第1の反射部との少なくとも一方が、前記平行化光学系の光軸に向けて傾斜していることが好ましい。
本発明に係る照明装置では、光源と第1の反射部との少なくとも一方が、平行化光学系の光軸に向けて傾斜しているため、光源及び第1の反射部の配置の制約が少ないので、生産性を向上させることが可能となる。また、光源から射出された光が第1の反射部で効率良く反射されるように光源を傾斜させたり、また、反射型偏光素子で反射した光が第1の反射部によって効率良く反射されるように第1の反射部を傾斜させたりすることで、光利用効率を向上させることが可能である。
In the illumination device of the present invention, it is preferable that at least one of the light source and the first reflecting portion is inclined toward the optical axis of the collimating optical system.
In the illuminating device according to the present invention, at least one of the light source and the first reflecting unit is inclined toward the optical axis of the collimating optical system, and therefore there are few restrictions on the arrangement of the light source and the first reflecting unit. Therefore, productivity can be improved. In addition, the light source is tilted so that the light emitted from the light source is efficiently reflected by the first reflecting portion, and the light reflected by the reflective polarizing element is efficiently reflected by the first reflecting portion. As described above, the light use efficiency can be improved by inclining the first reflecting portion.
また、本発明の照明装置は、前記光源は、前記光の中心光線と前記平行化光学系の光軸とが一致するように配されるとともに、前記反射型偏光素子が前記光源から射出された光を前記第1の反射部に向かって反射するように傾斜していることが好ましい。
本発明に係る照明装置では、光源から射出された光の中心光線と平行化光学系の光軸とが一致しているため、光源から射出された光を平行化光学系により効率良く反射型偏光素子に導くことができ、さらに、反射型偏光素子が傾斜しているため、より多くの光を第1の反射部に反射させることが可能となる。
In the illumination device of the present invention, the light source is arranged so that a central ray of the light and an optical axis of the collimating optical system coincide with each other, and the reflective polarizing element is emitted from the light source. It is preferable to incline so that light may be reflected toward the first reflecting portion.
In the illuminating device according to the present invention, since the central ray of the light emitted from the light source coincides with the optical axis of the collimating optical system, the light emitted from the light source is efficiently reflected by the collimating optical system. Further, since the reflective polarizing element is inclined, more light can be reflected to the first reflecting portion.
本発明のプロジェクタは、上記の照明装置と、該照明装置から射出された光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、該空間光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とする。
本発明に係るプロジェクタでは、照明装置より射出された光は空間光変調装置に入射される。そして、空間光変調装置により変調された画像が、投射装置によって投影される。このとき、照明装置より射出される光は、上述したように、高い利用効率で特定の方向に振動する光に揃えられているため、空間光変調装置を通過する際、光量を落とすことがないので、高い消光比を維持するとともに、明るさが均一な画像を投射することが可能となる。
A projector of the present invention includes the above-described illumination device, a spatial light modulation device that modulates light emitted from the illumination device in accordance with an image signal, and a projection device that projects light modulated by the spatial light modulation device. It is characterized by providing.
In the projector according to the present invention, the light emitted from the illumination device enters the spatial light modulation device. Then, the image modulated by the spatial light modulation device is projected by the projection device. At this time, the light emitted from the lighting device is aligned with the light that vibrates in a specific direction with high utilization efficiency as described above, so that the amount of light does not drop when passing through the spatial light modulation device. Therefore, it is possible to project an image having a uniform brightness while maintaining a high extinction ratio.
以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each drawing used for the following description, the scale of each member is appropriately changed to make each member a recognizable size.
次に、本発明の第1実施形態について、図1から図4を参照して説明する。
本実施形態のプロジェクタ1は、図1に示すように、画像信号に応じた光をスクリーン60に投射し、スクリーン60に対してプロジェクタ1と同じ側から投射像を観察する、いわゆるフロント型プロジェクタである。
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in FIG. 1, the projector 1 of the present embodiment is a so-called front type projector that projects light according to an image signal onto a
プロジェクタ1は、赤色光(以下、「R光」という。)を射出するR光用照明装置(照明装置)10Rと、緑色光(以下、「G光」という。)を射出するG光用照明装置(照明装置)10Gと、青色光(以下、「B光」という。)を射出するB光用照明装置(照明装置)10Bと、それぞれの照明装置10R、10G、10Bから射出されたR、G、Bの輝度を画像信号に応じて変調する透過型液晶ライトバルブ(空間光変調装置)20R、20G、20Bと、変調された各色光を合成してカラー画像とするダイクロイックプリズム40と、ダイクロイックプリズム40から射出されたカラー画像をスクリーン60に投射する投射レンズ(投射装置)50とを備えている。
The projector 1 includes an R light illumination device (illumination device) 10R that emits red light (hereinafter referred to as “R light”) and a G light illumination that emits green light (hereinafter referred to as “G light”). A device (illumination device) 10G, a B light illumination device (illumination device) 10B for emitting blue light (hereinafter referred to as “B light”), and R emitted from each of the
R光用照明装置10Rは、4つの光源部11R、12R、13R、14Rと、各光源部11R〜14Rに対応して設けられたロッドインテグレータ21R、22R、23R、24Rと、各ロッドインテグレータ21R〜24Rの射出端面に配された中空ロッドインテグレータ25Rとを備えている。また、G光用照明装置10Gも同様に、4つの光源部11G、12G、13G、14Gを有し、B光用照明装置10Bは、1つの光源部11Bを有している。
The R
また、ロッドインテグレータ21R〜24Rは、中実のガラスや樹脂などの透明な部材でできており、各光源部11R〜14Rから射出された光を中空ロッドインテグレータ25Rに導くとともに、内部で全反射を繰り返すことにより、光源部11R〜14Rから照射された光の照度分布を略均一にしている。
また、中空ロッドインテグレータ25Rは中空のロッドであり、アルミ蒸着されたロッドの内面で全反射を繰り返すことにより、光源部11R〜14Rから照射された光の照度分布を略均一にし、透過型液晶ライトバルブ20Rに均一な照明を照射するようになっている。
The
Moreover, the
次に、各光源部11R〜14Rの構成を、図2に示すような簡略図を用いて説明する。また、各光源部11R〜14Rの詳細については後ほど図3を用いて説明する。
各光源部11R〜14Rは、いずれも、図2に示すように、光を射出する発光部であるR光用LED(光源)31Rと、R光用LED31Rから射出された光を略平行化するコリメータレンズ(平行化光学系)32と、コリメータレンズ32の射出側に配されたλ/4位相板33と、λ/4位相板33に直接接触するとともに、λ/4位相板33を透過した光のうち特定の振動方向の偏光光を透過させ、特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光板(反射型偏光素子)34と、R光用LED31Rから射出された光を集光させてロッドインテグレータ21Rに入射させる集光レンズ35とを備えている。なお、図2において、R光用LED31Rから射出された光の光路を分かりやすく説明するために、λ/4位相板33と反射型偏光板34とを間隔を開けて配置している。
また、R光用LED31Rの発光部の大きさは約4mm×2mmとなっている。
Next, the structure of each
As shown in FIG. 2, each of the
The size of the light emitting portion of the
R光用LED31Rには、反射型偏光板34で反射されR光用LED31R側へ進行する光をコリメータレンズ32の方向へ反射させる反射ミラー(第1の反射部)15が隣接して設けられている。また、R光用LED31Rから射出された光の中心光線Oが、コリメータレンズ32を通過することにより曲げられ、反射型偏光板34の法線(本実施形態では光源部11Rの中心軸L、すなわち、コリメータレンズ32の光軸L)に対して所定の角度をなすように反射型偏光板34が配置されている。このとき、本実施形態では、反射ミラー15をR光用LED31Rに隣接して配置されるとともに、R光用LED31Rから射出されコリメータレンズ32により曲げられた光の中心光線O及び反射ミラー15により反射されコリメータレンズ32により曲げられた光の中心光線Mと、コリメータレンズ32の光軸Lとのなす角(図中に示す角度α及び角度β)が略等しくなるようにR光用LED31R及び反射ミラー15を配置させることが好ましい。
また、中心光線O及び中心光線Mは、反射型偏光板34の法線Lと平行に射出される光線であって、かつ、R光用LED31R及び反射ミラー15の略中心から射出される光線である。
The
The central light beam O and the central light beam M are light beams emitted in parallel with the normal line L of the reflective
さらに、R光用LED31Rには、反射型偏光板34で反射され、R光用LED31Rの方向へ進行する光をコリメータレンズ32の方向へ反射させる反射部16(第2の反射部)が設けられている。
反射ミラー15及び反射部16は、光反射率の高い部材、例えば、アルミニウムや銀等の金属部材によって構成されている。この反射ミラー15及び反射部16を金属部材で構成することにより、耐熱性に優れた構成となる。これにより、R光用LED31Rに戻った光は、反射ミラー15あるいは反射部16で反射されて再びコリメータレンズ32の方向へ進行する。コリメータレンズ32を透過して再びλ/4位相板33に入射する光のうち円偏光は、例えば、直線偏光であるp偏光光に変換される。特定の振動方向の偏光光であるp偏光光は、反射型偏光板34を透過することが可能となっている。これに対して、再度、λ/4位相板33を透過することにより特定の振動方向とは異なる他の振動方向に変換された直線偏光は、反射型偏光板34で反射され、上述の循環を繰り返すようになっている。
Further, the
The
次に、光源部11Rの詳細について説明する。
光源部11Rは、図3に示すように、R光用LED31Rと、コリメータレンズ32と、λ/4位相板33と、反射型偏光板34と、集光レンズ35とが支持基板36により一体化された光源ユニットとなっている。
また、R光用LED31Rは、チップ31aが実装されたパッケージの形になっている。また、R光用LED31Rには、支持基板36に固定するLED固定板37が設けられており、このLED固定板37は、導通するための回路基板の機能が備えられている。さらに、LED固定板37は、X,Y方向(光軸LをZ方向とする)に移動可能であり、R光用LED31Rの位置を調整可能となっている。さらに、LED固定板37の背面37aには、熱的に接続されるとともにR光用LED31Rの発光の際に生じた熱をLED固定板37を介して放熱する放熱板38が備えられている。
Next, details of the
As shown in FIG. 3, the light source unit 11 </ b> R includes an R light LED 31 </ b> R, a
The
コリメータレンズ32,集光レンズ35は、2枚組で構成されており、これらは鏡筒39a,39b内に収納されている。これらの鏡筒39a,39bは、Z方向に移動,調整可能となっている。
なお、コリメータレンズ32及び集光レンズ35とも2枚組構成としたが、1枚でも良く、また、3枚以上であっても良い。
The
The
また、各光源部11G〜14Gは、R光用LED(光源)31Rに代えてG光用LED31Gを有し、光源部11Bは、R光用LED31Rに代えてB光用LED31Bを有している点の他は光源部11R〜14Rと同様の構成を有している。
Each of the
中空ロッドインテグレータ25Rから射出されたR光は、図1に示すように、透過型液晶ライトバルブ20Rに入射するようになっている。中空ロッドインテグレータ25Rの光が伝播する部分の断面は、透過型液晶ライトバルブ20Rの変調領域と略同一の形状を有している。中空ロッドインテグレータ25Rと透過型液晶ライトバルブ20Rとは互いに接合することで、中空ロッドインテグレータ25Rから射出されたR光は、直接透過型液晶ライトバルブ20Rへ入射するようになっている。また、透過型液晶ライトバルブ20Rは、R光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置であり、透過型液晶ライトバルブ20Rで変調された光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム40に入射するようになっている。
As shown in FIG. 1, the R light emitted from the
G光用照明装置10Gは、図1に示すプラスZ方向へG光を射出させるようになっている。光源部11G〜14Gからの光は、ロッドインテグレータ21G、22G、23G、24Gによって中空ロッドインテグレータ25Gへ導かれる。中空ロッドインテグレータ25GからのG光は、透過型液晶ライトバルブ20Gに入射するようになっている。中空ロッドインテグレータ25Gと透過型液晶ライトバルブ20Gとは、互いに接合している。また、透過型液晶ライトバルブ20Gは、G光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置であり、G光用空間光変調装置20Gで変調された光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム40に入射するようになっている。
The G
B光用照明装置10Bは、図1に示すマイナスX方向へB光を射出させるようになっている。光源部11Bは、B光用照明装置10BからのB光の出射方向に対して略垂直なマイナスZ方向を向けて設けられている。光源部11Bの出射側には、テーパロッド26が設けられている。テーパロッド26は、入射面より出射面が大きい構造体であって、透明部材によって構成されている。光源部11BからのB光はテーパロッド26によって中空ロッドインテグレータ27へ広げられる。テーパロッド27は、界面における全反射によって光軸方向へ光を揃える機能も果たしている。中空ロッドインテグレータ27へ入射した光は、三角プリズム28で角度を90度変換され、中空ロッドインテグレータ25Bへ導かれる。B光用照明装置10Bは、テーパロッド26から中空ロッドインテグレータ25Bまでの構成によって強度分布が均一化されるようになっている。
The B
中空ロッドインテグレータ25BからのB光は、透過型液晶ライトバルブ20Bに入射するようになっている。中空ロッドインテグレータ25Bと透過型液晶ライトバルブ20Bとは、互いに接合している。また、透過型液晶ライトバルブ20Bは、B光を画像信号に応じて変調する透過型の液晶表示装置である。透過型液晶ライトバルブ20Bで変調された光は、色合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム40に入射するようになっている。
The B light from the
クロスダイクロイックプリズム40は、B光を反射し、R光、G光を透過するダイクロイック膜と、R光を反射し、B光、G光を透過するダイクロイック膜とをX字型に直交して配置して構成されている。クロスダイクロイックプリズム40は、各空間光変調装置20R、20G、20Bでそれぞれ変調されたR光、G光及びB光を合成する。クロスダイクロイックプリズム40で合成された光は、投射レンズ50によってスクリーン60へ投射される。
In the cross
次に、以上の構成からなる本実施形態のプロジェクタ1を用いて、画像をスクリーン60に投射する方法について説明する。
なお、R光用LED31R,G光用LED31G,B光用LED31Bから射出された各色光についての作用は同一であるので、R光用LED31Rから射出された赤色光についての作用を説明し、その他の緑色光、青色光についての作用は説明を省略する。
Next, a method of projecting an image on the
Since the operation for each color light emitted from the
まず、R光用照明装置10RのR光用LED31Rに電流が供給されると、図2に示すように、R光用LED31Rから赤色光がコリメータレンズ32に向けて射出される。
コリメータレンズ32に入射した赤色光は平行化され、反射型偏光板34に入射されp偏光光のみが透過される。このとき、図4に示すように、R光用LED31RのA点から射出された光の光路は、コリメータレンズ32のB点を通過し、λ/4位相板33及び反射型偏光板34のC点に到達する。その後、反射型偏光板34を透過した赤色光のp偏光は、集光レンズ35により集光され、各ロッドインテグレータ21R〜24Rに入射される。このときの反射型偏光板34を透過したp偏光光の光路は、集光レンズ35のD点を通過し、チップ像のE点に到達する。
First, when a current is supplied to the
The red light incident on the
一方、反射型偏光板34において、反射された赤色光のs偏光は、λ/4位相板33及びコリメータレンズ32を透過し、反射ミラー15に入射する。このときの反射型偏光板34を反射したs偏光光の光路は、コリメータレンズ32のB1点を通過し、反射ミラー15のA1点に結像する。その後、反射ミラー15に入射した赤色光は反射され、再びコリメータレンズ32に向けて進行する。
On the other hand, the s-polarized light of the red light reflected by the reflective
このように、反射型偏光板34を透過しないs偏光は、反射型偏光板34と反射部16との間を行き来するが、2回λ/4位相板33を透過することにより、位相がλ/2変化することになる。このため、反射型偏光板34で反射された直線偏光のうち一部の直線偏光を再度反射型偏光板34に入射させるまでに偏光軸が90度回転して、p偏光に変換することになる。このようにしてp偏光に変換された光は、反射型偏光板34を透過することになる。
このときの反射ミラー15を反射したs偏光光の光路は、コリメータレンズ32のB2点を通過し、λ/4位相板33及び反射型偏光板34のC1点を経由する。そして、p偏光に変換された光が反射型偏光板34を透過して、集光レンズ35のD点を通過し、チップ像のE1点に到達する。
As described above, the s-polarized light that does not pass through the reflective
At this time, the optical path of the s-polarized light reflected by the reflecting
そして、ロッドインテグレータ21R〜24R内を導光し、各ロッドインテグレータ21R〜24Rから入射した光の照度分布が、中空ロッドインテグレータ25Rにより均一化される。その後、中空ロッドインテグレータ25Rから射出された光は、透過型液晶ライトバルブ20Rに入射され、プロジェクタ1に入力された映像信号に基づいて変調され、ダイクロイックプリズム40に向けて射出される。
And the illuminance distribution of the light which guided the inside of the
ダイクロイックプリズム40には、同様に、映像信号に基づいて変調された緑色光のp偏光及び青色光のp偏光も入射される。これらの色光が、青色光を反射する青色光反射ダイクロイック膜と赤色光を反射する赤色光反射ダイクロイック膜とによって合成されてカラー画像を表す光が形成され、投射レンズ50に向けて射出される。投射レンズ50は、カラー画像を表す光をスクリーン60に向けて拡大投射して、カラー画像を表示する。
Similarly, p-polarized light of green light and p-polarized light of blue light modulated based on the video signal are also incident on the
ここで、本実施形態の比較として、図5に示すように、反射ミラー15を用いず、R光用LED31Rから射出する光の中心光線Oとコリメータレンズ32の光軸Lとを一致させて配置した光源部65を用いて説明する。この構成の場合、上述した光源部11Rのときと同様に、R光用LED31RのA点から射出された光路は、コリメータレンズ32のB点を通過し、λ/4位相板33及び反射型偏光板34のC点に到達する。そして、反射型偏光板34を透過したp偏光光の光路は、集光レンズ35のD点を通過し、チップ像のE点に到達する。
Here, as a comparison with the present embodiment, as shown in FIG. 5, the central ray O of the light emitted from the R light LED 31 </ b> R and the optical axis L of the
一方、反射型偏光板34を反射したs偏光光の光路は、コリメータレンズ32のB1点を通過し、反射部16のA1点に結像する。次いで、反射部16を反射したs偏光光の光路は、コリメータレンズ32のB2点を通過し、λ/4位相板33及び反射型偏光板34のC1点を経由する。そして、p偏光に変換された光が反射型偏光板34を透過して、集光レンズ35のD点を通過し、チップ像のE1点に到達する。
比較例の光源部65によれば、反射部16の反射率が低い場合、例えば、反射率が50%であると、反射型偏光板34に戻る光は、R光用LED31Rから発光した光量の半分になってしまい、光の利用効率が低下してしまう。
On the other hand, the optical path of the s-polarized light reflected by the reflective
According to the
本実施形態に係る照明装置10R、10G、10Bによれば、反射ミラー15が、光源とは離間した位置に独立して設けられているので、反射ミラー15として反射率の高い材料を選択することにより、反射型偏光板34で反射された光を効率良く再び反射型偏光板34に反射させることができる。また、反射ミラー15として反射率の高い材料を選択しなくとも、反射ミラー15が光源とは離間した位置に独立して設けられているので、反射型偏光板34で反射された光をLEDを介さず反射することができ、LED自体の光の吸収による光の利用効率の低下を軽減することもできる。
したがって、反射ミラー15及び反射部16と反射型偏光板34との光路を偏光光が循環(リサイクル)する過程において、反射型偏光板34で特定の振動方向の偏光光を効率良く取り出すことが可能となる。さらに、照明装置10R、10G、10Bを用いることにより、高い利用効率で特定の方向に振動する光に揃えられているため、透過型液晶ライトバルブ20R,20G,20Bを通過する際、光量を落とすことがないので、高い消光比を維持するとともに、明るさが均一な画像を投射することが可能となる。
According to the illuminating
Therefore, in the process in which the polarized light circulates (recycles) in the optical path between the
なお、本実施形態において、コリメータレンズ32を用いなくても、上述と同様の効果を得られるが、コリメータレンズ32を備えることにより、R光用LED31Rから射出された光をコリメータレンズ32によって略平行化するため、R光用LED31Rから射出された光は反射型偏光板34に対して略垂直な方向から入射することになる。このように、R光用LED31Rから射出された光を反射型偏光板34に対して略垂直な方向から入射させることにより、R光用LED31Rから射出された光を効率良く分離することができる。
なお、平行化光学系としては、コリメータレンズ32を用いたが、これに限らず、例えば、リフレクタ、コリメータレンズとリフレクタとの組合せ、のいずれかであっても良い。平行化光学系としてコリメータレンズ、リフレクタ、コリメータレンズとリフレクタとの組合せのいずれかを設けることにより、R光用LED31Rから射出された光を略平行光に変換することができる。
また、照明装置10R,10G,10Bからロッドインテグレータを省いた構成としても良い。
In the present embodiment, the same effect as described above can be obtained without using the
Although the
Moreover, it is good also as a structure which excluded the rod integrator from illuminating
(プロジェクタの第2実施形態)
次に、本発明に係る第2実施形態について、図6を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態において、上述した第1実施形態に係るプロジェクタ1と構成を共通とする箇所には同一符号を付けて、説明を省略することにする。
本実施形態に係るプロジェクタにおいて、第1実施形態と異なる点は、第2実施形態では、光源部70において、R光用LED71R,G光用LED71G,B光用LED71Bと反射ミラー72とが、コリメータレンズ32の光軸Lに向けて傾斜されている点である。
この構成では、R光用LED71R,G光用LED71G,B光用LED71Bから射出された光は、コリメータレンズ32により平行化され、λ/4位相板33を透過し反射型偏光板34に向かう。そして、反射型偏光板34により反射された光は、反射ミラー72により反射した光を再び反射型偏光板34の方向へ反射される。このように、R光用LED71R,G光用LED71G,B光用LED71B及び反射ミラー72の配置の制約が少ないので、生産性を向上させることが可能となる。
(Second embodiment of projector)
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIG. In each embodiment described below, portions having the same configuration as those of the projector 1 according to the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.
In the projector according to the present embodiment, the difference from the first embodiment is that in the second embodiment, in the
In this configuration, the light emitted from the
なお、R光用LED71R,G光用LED71G,B光用LED71Bと反射ミラー72との少なくとも一方が、コリメータレンズ32の光軸Lに向けて傾斜されていれば良いため、図7に示すように、R光用LED71R,G光用LED71G,B光用LED71B及び反射型偏光板34が傾斜している光源部75であっても良い。また、反射ミラー76はコリメータ32の光軸L上に配置している。これら光源部70,75によれば、R光用LED71R,G光用LED71G,B光用LED71Bと反射ミラー72,76との少なくとも一方が傾斜しているため、R光用LED71R,G光用LED71G,B光用LED71Bから射出された光が反射ミラー72,76で効率良く反射されるように各LED71R,71G,71Bを傾斜させたり、また、反射型偏光板34で反射した光が反射ミラー72,76によって効率良く反射されるように反射ミラー72,76を傾斜させたりすることで、光利用効率を向上させることが可能である。
Note that at least one of the
(プロジェクタの第3実施形態)
本実施形態に係るプロジェクタにおいて、第1実施形態と異なる点は、第3実施形態では、図8に示すように、光源部80において、R光用LED81R,G光用LED81G,B光用LED81Bが、これらLED81R,81G,81Bから射出された光の中心光線Oとコリメータレンズ32の光軸Lとが一致するように配されるとともに、反射型偏光板34がR光用LED81R,G光用LED81G,B光用LED81Bから射出された光を反射ミラー82に向かって反射するように傾斜している点である。また、本実施形態では反射ミラー82も中心光線Oに対して傾斜させる。
(Third embodiment of projector)
In the projector according to this embodiment, the difference from the first embodiment is that, in the third embodiment, as shown in FIG. 8, in the
この構成では、各LED81R,81G,81Bから射出され、反射型偏光板34により反射された光は、反射型偏光板34が傾斜していることにより、効率良く反射ミラー82に反射されることになる。また、反射ミラー82も傾斜させることにより、反射ミラー82において反射した光をさらに効率良く反射型偏光板34に導くことができる。
In this configuration, the light emitted from each of the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、第1実施形態において、反射ミラー15をG光用LED31Gに隣接させて配置したが、G光用LED31Gと反射ミラー15とを並べてパッケージされた構造が好ましい。
また、R光用照明装置10R及びG光用照明装置10Gは、4つの光源部を備え,B光用照明装置10Bは、1つの光源部を備えた構成にしたが、光源部の個数はこれに限るものではなく、用途に応じて適宜変更が可能である。
また、投射装置とて投射レンズ50を用いたが、複数のミラーを組み合わせてミラー投射方式を用いることも可能である。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the first embodiment, the
In addition, the R
Moreover, although the
1…プロジェクタ、10R…R光用照明装置(照明装置)、10G…G光用照明装置(照明装置)、10B…B光用照明装置(照明装置)、15,72,76,82…反射ミラー(第1の反射部)、16…反射部(第2の反射部)、20R,20G,20B…透過型液晶ライトバルブ(空間光変調装置)、31R,71R,81R…R光用LED(光源)、31G,71G,81B…G光用LED(光源)、31B,71B,81B…B光用LED(光源)、32…コリメータレンズ(平行化光学系)、34…反射型偏光板(反射型偏光素子)、50…投射レンズ(投射装置)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Projector, 10R ... R light illumination device (illumination device), 10G ... G light illumination device (illumination device), 10B ... B light illumination device (illumination device), 15, 72, 76, 82 ... Reflection mirror (First reflecting part), 16 ... reflecting part (second reflecting part), 20R, 20G, 20B ... transmissive liquid crystal light valve (spatial light modulator), 31R, 71R, 81R ... LED for R light (light source) ), 31G, 71G, 81B ... LED for G light (light source), 31B, 71B, 81B ... LED for B light (light source), 32 ... Collimator lens (parallelizing optical system), 34 ... Reflective polarizing plate (reflective type) Polarizing element), 50 ... Projection lens (projection device)
Claims (6)
該光源から射出された光のうち特定の振動方向の偏光光を透過させ、前記特定の振動方向とは異なる他の振動方向の偏光光を反射する反射型偏光素子と、
前記光源から離間した位置に設けられ、前記反射型偏光素子で反射された光が入射され、その光を前記反射型偏光素子の方向へ反射させる第1の反射部と、
前記光源に設けられ、前記反射型偏光素子で反射され前記光源の方向へ進行する光を前記反射型偏光素子の方向へ反射させる第2の反射部とを備え、
前記反射型偏光子に入射する前記光源からの光の中心光線が前記反射型偏光素子の法線に対して所定の角度をなすように前記反射型偏光素子が配置されていることを特徴とする照明装置。 A light source that emits light;
A reflective polarizing element that transmits polarized light in a specific vibration direction out of the light emitted from the light source and reflects polarized light in another vibration direction different from the specific vibration direction;
A first reflection unit provided at a position separated from the light source, and the light reflected by the reflective polarizing element is incident thereon, and reflects the light toward the reflective polarizing element;
A second reflection unit provided in the light source and configured to reflect the light reflected by the reflective polarizing element and traveling in the direction of the light source toward the reflective polarizing element;
The reflective polarizing element is arranged such that a central ray of light from the light source incident on the reflective polarizer makes a predetermined angle with respect to a normal line of the reflective polarizing element. Lighting device.
該照明装置から射出された光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
該空間光変調装置により変調された光を投射する投射装置とを備えることを特徴とするプロジェクタ。
The lighting device according to any one of claims 1 to 5,
A spatial light modulation device that modulates light emitted from the illumination device in accordance with an image signal;
A projector comprising: a projection device that projects light modulated by the spatial light modulation device.
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---|---|---|---|---|
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JP2011022463A (en) * | 2009-07-17 | 2011-02-03 | Nikon Corp | Projector module, electronic equipment, and light source position adjusting method |
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