JP2006267714A

JP2006267714A - Illuminating device and projection type video display device

Info

Publication number: JP2006267714A
Application number: JP2005087221A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiro Arai; 一弘新井; Makoto Maeda; 誠前田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2006-10-05

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an illuminating device where the function of an optical member provided at a next stage to a light source is completely achieved and efficiency of fetching light emitted from the light source is improved, and to provide a projection type video display device. <P>SOLUTION: Four LEDs 11... in the illuminating device 51 are arranged so that their principal beam axes may be inclined to the optical axis of a collimator lens 13. The light emitted from the respective LEDs 11 is condensed by an LED lens 11a and guided to a small area Z with center at a point where the light incident surface of the collimator lens 13 crosses with the optical axis. The collimator lens 13 collimates the light made incident from the small area Z to be parallel beams and emits them. An integrator lens 14 is provided on the light emitting side of the collimator lens 13. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、照明装置及びこの照明装置を用いた投写型映像表示装置に関する。 The present invention relates to a lighting device and a projection display apparatus using the lighting device.

従来より、固体発光素子がアレイ状に配置された光源を用いた照明装置が提案されている（特許文献１参照）。 Conventionally, an illumination device using a light source in which solid-state light emitting elements are arranged in an array has been proposed (see Patent Document 1).

特開２００４−２２００１５号公報JP 2004-220015 A

ところで、図８に示すように、ＬＥＤがアレイ状に配置された光源１００を用い、この光源１００からの光を光学部材（例えばレンズなど）１０１の光入射面に照射することが考えられる。しかしながら、前記光源１００における各固体発光素子からの出射光を十分に平行光化することは容易でなく、十分に平行光化できなかった場合には次段の光学部材１０１の機能を十分に発揮させることはできない。また、前記光学部材１０１の光入射面が前記光源の発光面よりも小さいと、光の取り込み効率が低下する。 Incidentally, as shown in FIG. 8, it is conceivable to use a light source 100 in which LEDs are arranged in an array, and to irradiate the light incident surface of an optical member (for example, a lens) 101 with light from the light source 100. However, it is not easy to sufficiently collimate the emitted light from each solid-state light emitting element in the light source 100. If the collimated light cannot be sufficiently collimated, the function of the optical member 101 at the next stage is sufficiently exhibited. I can't let you. Further, when the light incident surface of the optical member 101 is smaller than the light emitting surface of the light source, the light capturing efficiency is lowered.

この発明は、上記事情に鑑み、光源の次段に設けられる光学部材の機能を十分に発揮させることができ、また、光源が出射する光の取り込み効率を向上することができる照明装置及びこれを用いた投写型映像表示装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, the present invention can sufficiently exhibit the function of an optical member provided at the next stage of the light source, and can improve the efficiency of capturing light emitted from the light source, It is an object of the present invention to provide a projection display apparatus used.

この発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、光源と、前記光源から出射された光が入射される光入射面及び前記光が出射される光出射面を有した光学部材と、から成る照明装置において、前記光源は固体発光素子から出射された光を集光するか又は分散角が小さくなるように制御する光学素子を備えており、前記光源はその主光線軸を前記光学部材の光軸に対して傾けて配置されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the illumination device of the present invention includes a light source, a light incident surface on which light emitted from the light source is incident, and an optical member having a light emission surface from which the light is emitted, The light source includes an optical element that condenses the light emitted from the solid light emitting element or controls the dispersion angle to be small, and the light source has its principal ray axis as the optical member. It is arranged to be inclined with respect to the optical axis.

上記の構成であれば、光源はその主光線軸を前記光学部材の光軸に対して傾けて配置されているので、光源が出射する光の取り込み効率を向上することができる。 If it is said structure, since the light source is arrange | positioned inclining the principal ray axis with respect to the optical axis of the said optical member, the capture efficiency of the light which a light source radiate | emits can be improved.

上記構成の照明装置において、前記光源からの光は、前記光入射面と前記光軸とが交わる点を中心とした小領域に集光されるのがよい。これによれば、光源の次段に設けられる光学部材の機能を十分に発揮させることができる。 In the illuminating device having the above configuration, the light from the light source may be collected in a small region centered on a point where the light incident surface and the optical axis intersect. According to this, the function of the optical member provided at the next stage of the light source can be sufficiently exhibited.

これら構成の照明装置において、前記光学部材の光入射面は、平面、曲面、又は凹凸面であってもよい。また、これら構成の照明装置において、前記光学部材はレンズであってもよし、或いは受けた光を重畳して出射するロッドインテグレータであってもよい。前記レンズはコリメータレンズであってもよい。前記ロッドインテグレータは光出射面よりも光入射面が小さいテーパ型のロッドインテグレータであってもよい。 In the illumination device having these configurations, the light incident surface of the optical member may be a flat surface, a curved surface, or an uneven surface. In the illumination device having these configurations, the optical member may be a lens or a rod integrator that superimposes and emits received light. The lens may be a collimator lens. The rod integrator may be a tapered rod integrator having a light incident surface smaller than that of the light emitting surface.

これら構成の照明装置において、前記光源を複数有し、各々の光源の主光線軸は互いに非平行に設定されていてもよい。 The illuminating device having these configurations may include a plurality of the light sources, and the principal ray axes of the light sources may be set non-parallel to each other.

これら構成の照明装置において、前記光源は、所定の色光を出射する色光源であってもよい（以下、この項において第１照明装置という）。或いは、これら構成の照明装置において、前記光源は白色光源であってもよい（以下、この項において第２照明装置という）。 In the illumination device having these configurations, the light source may be a color light source that emits predetermined color light (hereinafter referred to as a first illumination device in this section). Alternatively, in the illumination device having these configurations, the light source may be a white light source (hereinafter referred to as a second illumination device in this section).

また、前記複数の光源を有する照明装置において、前記複数の光源は異なる色光を出射してもよい。かかる構成において、前記複数の光源として、赤色光を出射する光源と、青色光を出射する光源と、緑色光を出射する光源と、を有していてもよい。（以下、この項において第３照明装置という）。 In the illumination device having the plurality of light sources, the plurality of light sources may emit different color lights. In such a configuration, the plurality of light sources may include a light source that emits red light, a light source that emits blue light, and a light source that emits green light. (Hereinafter referred to as the third lighting device in this section).

また、この発明の照明装置は、第１色光を出射する第１照明装置と、第２色光を出射する第１照明装置と、第３色光を出射する第１照明装置と、各照明装置からの各色光を略同一方向に導く光学部材と、から成ることを特徴とする。また、かかる構成において、第１色光は赤色であり、第２色光は青色であり、第３色光は緑色であってもよい（以下、この項において第４照明装置という）。 Further, the illumination device of the present invention includes a first illumination device that emits first color light, a first illumination device that emits second color light, a first illumination device that emits third color light, and each illumination device. And an optical member for guiding each color light in substantially the same direction. In such a configuration, the first color light may be red, the second color light may be blue, and the third color light may be green (hereinafter referred to as a fourth illumination device in this section).

第３照明装置又は第４照明装置において、照明中は赤色光と青色光と緑色光が常時出射されるように構成されていてもよい（以下、この項において、第５照明装置という）。 The third illumination device or the fourth illumination device may be configured so that red light, blue light, and green light are always emitted during illumination (hereinafter referred to as a fifth illumination device in this section).

第３照明装置又は第４照明装置において、照明中は赤色光と青色光と緑色光が時分割で出射されるように構成されていてもよい（以下、この項において第６照明装置という）。 The third illumination device or the fourth illumination device may be configured such that red light, blue light, and green light are emitted in a time-division manner during illumination (hereinafter referred to as a sixth illumination device in this section).

また、この発明の投写型映像表示装置は、赤色光を出射する第１照明装置と、青色光を出射する第２照明装置と、緑色光を出射する第１照明装置と、各照明装置からの色光をそれぞれ受けるように設けられたライトバルブと、各ライトバルブを経た各色映像光を合成して投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする。 The projection display apparatus according to the present invention includes a first illumination device that emits red light, a second illumination device that emits blue light, a first illumination device that emits green light, and each illumination device. A light valve provided to receive each color light, and a projection unit that synthesizes and projects each color image light that has passed through each light valve.

また、この発明の投写型映像表示装置は、第２照明装置又は第５照明装置と、一つのフルカラーライトバルブと、前記フルカラーライトバルブを経ることで得られた映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする。 The projection display apparatus of the present invention includes a second illumination device or a fifth illumination device, one full-color light valve, and a projection unit that projects image light obtained through the full-color light valve, It is provided with.

また、この発明の投写型映像表示装置は、第２照明装置又は第５照明装置と、前記照明装置から出射された白色光を赤色光と緑色光と青色光に分離する分離手段と、各色光をそれぞれ受けるように設けられたライトバルブと、各ライトバルブ経た各色映像光を合成して投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする。 The projection display apparatus of the present invention includes a second illumination device or a fifth illumination device, a separating unit that separates white light emitted from the illumination device into red light, green light, and blue light, and each color light. And a projection unit that synthesizes and projects each color image light that has passed through each light valve.

また、この発明の投写型映像表示装置は、第６照明装置と、一つのライトバルブと、各色光の出射タイミングに同期して前記ライトバルブに各色用の映像信号を供給する手段と、前記ライトバルブを経ることで得られた映像光を投写する投写手段と、を備えたことを特徴とする。 The projection display apparatus of the present invention includes a sixth illumination device, one light valve, means for supplying a video signal for each color to the light valve in synchronization with the emission timing of each color light, and the light And projection means for projecting image light obtained by passing through the bulb.

この発明によれば、光源の次段に設けられる光学部材の機能を十分に発揮させることができ、また、光源が出射する光の取り込み効率を向上することができるという効果を奏する。 According to the present invention, the function of the optical member provided at the next stage of the light source can be sufficiently exerted, and the effect of capturing the light emitted from the light source can be improved.

以下、この発明の実施例を図１乃至図７に基づいて説明していく。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.

図１は投写型映像表示装置４Ａの光学系を示した図である。この投写型映像表示装置４Ａは３つの照明装置５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂを備える（以下、個々の照明装置を特定しないで示すときには、符号”５１”を用いる）。各照明装置５１は、４個のＬＥＤ（発光ダイオード）１１…と、コリメータレンズ１３と、インテグレータレンズ１４と、レンズ１５と、を備えて成る。 FIG. 1 is a diagram showing an optical system of the projection display apparatus 4A. The projection display apparatus 4A includes three illumination devices 51R, 51G, and 51B (hereinafter, when the individual illumination devices are indicated without being specified, the symbol “51” is used). Each lighting device 51 includes four LEDs (light emitting diodes) 11, a collimator lens 13, an integrator lens 14, and a lens 15.

各ＬＥＤ１１は、ＬＥＤチップとＬＥＤ基板とヒートシンク（放熱板）とを備えて成る。また、各ＬＥＤ１１は、図２にも示すように、ＬＥＤチップから出射された光を集光するためのレンズ（以下、ＬＥＤレンズという）１１ａを備えている。照明装置５１ＲにおけるＬＥＤ１１は赤色光を出射し、照明装置５１ＧにおけるＬＥＤ１１は緑色光を出射し、照明装置５１ＢにおけるＬＥＤ１１は青色光を出射する。 Each LED 11 includes an LED chip, an LED substrate, and a heat sink (heat sink). Further, as shown in FIG. 2, each LED 11 includes a lens (hereinafter referred to as an LED lens) 11a for condensing light emitted from the LED chip. The LED 11 in the illumination device 51R emits red light, the LED 11 in the illumination device 51G emits green light, and the LED 11 in the illumination device 51B emits blue light.

各照明装置５１における４個のＬＥＤ１１…はその主光線軸をコリメータレンズ１３の光軸（図１及び図２において点線で示している）に対して傾けて配置されている。前記４個のＬＥＤ１１…は、前記光軸の側から見ると、図３に示しているように配置される。そして、各ＬＥＤ１１から出射された光は前記ＬＥＤレンズ１１ａにて集光され、前記コリメータレンズ１３の光入射面（平面）と前記光軸とが交わる点を中心とした小領域Ｚに導かれる。 The four LEDs 11... In each lighting device 51 are arranged with their principal ray axes inclined with respect to the optical axis of the collimator lens 13 (shown by dotted lines in FIGS. 1 and 2). The four LEDs 11 are arranged as shown in FIG. 3 when viewed from the optical axis side. The light emitted from each LED 11 is collected by the LED lens 11a and guided to a small area Z centered at a point where the light incident surface (plane) of the collimator lens 13 and the optical axis intersect.

前記コリメータレンズ１３は、前記小領域Ｚから入射された光を平行光化して出射する。なお、ＬＥＤレンズ１１ａにて集光された入射光の角度をθ₁とし、入射後の広がり角度をθ₂とすると（図２参照）、θ₁＞θ₂の関係が成り立つ。また、コリメータレンズ１３の屈折率ｎを１．５とすると、θ₂＜４１．８２°の関係が成り立つ。 The collimator lens 13 collimates the light incident from the small area Z and emits it. If the angle of incident light collected by the LED lens 11a is θ ₁ and the spread angle after incidence is θ ₂ (see FIG. 2), the relationship θ ₁ > θ ₂ is established. When the refractive index n of the collimator lens 13 is 1.5, the relationship θ ₂ <41.82 ° is established.

前記コリメータレンズ１３の光出射側にはインテグレータレンズ１４が設けられている。インテグレータレンズ１４は、一対のフライアイレンズ１４ａ，１４ｂにて構成されており、個々のレンズ対が前記コリメータレンズ１３から出射された光を液晶表示パネル１の全面へ導くようになっている。すなわち、ＬＥＤチップ１１から出射された光は液晶表示パネル１へインテグレートされて導かれることになるため、液晶表示パネル１に導かれる光の輝度分布に不均一が生じるのを抑制することができる。 An integrator lens 14 is provided on the light exit side of the collimator lens 13. The integrator lens 14 is composed of a pair of fly-eye lenses 14 a and 14 b, and each lens pair guides light emitted from the collimator lens 13 to the entire surface of the liquid crystal display panel 1. That is, since the light emitted from the LED chip 11 is integrated and guided to the liquid crystal display panel 1, it is possible to suppress the occurrence of unevenness in the luminance distribution of the light guided to the liquid crystal display panel 1.

図示はしていないが、インテグレータレンズ１４と集光レンズ１５との間に偏光変換装置を設けておいてもよい。この偏光変換装置は、偏光ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成される。ＰＢＳアレイは、偏光分離膜と位相差板（１／２λ板）とを備える。ＰＢＳアレイの各偏光分離膜は、フライアイレンズ対１３からの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更する。光路変更されたＳ偏光は隣接の偏光分離膜にて反射されて出射される。一方、偏光分離膜を透過したＰ偏光はその前側（光出射側）に設けてある前記位相差板によってＳ偏光に変換されて出射される。すなわち、ほぼ全ての光はＳ偏光に変換される。勿論、ほぼ全ての光をＰ偏光に変換することもできる。 Although not shown, a polarization conversion device may be provided between the integrator lens 14 and the condenser lens 15. This polarization conversion device is constituted by a polarization beam splitter array (hereinafter referred to as a PBS array). The PBS array includes a polarization separation film and a phase difference plate (1 / 2λ plate). Each polarization separation film of the PBS array passes, for example, P-polarized light out of the light from the fly-eye lens pair 13, and changes the optical path of S-polarized light by 90 °. The S-polarized light whose optical path has been changed is reflected by the adjacent polarization separation film and emitted. On the other hand, the P-polarized light transmitted through the polarization separation film is converted into S-polarized light by the retardation plate provided on the front side (light emitting side) and emitted. That is, almost all light is converted to S-polarized light. Of course, almost all light can be converted to P-polarized light.

液晶表示パネル１Ｒ，１Ｂ，１Ｇには図示しないドライバから各色用の液晶駆動信号（映像信号）が供給される。各液晶表示パネル１を透過することで変調された各色映像光は、クロスダイクロイックプリズム２によって合成されてフルカラー映像光となる。このフルカラー映像光は、投写レンズ３によって拡大投写され、図示しないスクリーン上に投影表示される。 A liquid crystal drive signal (video signal) for each color is supplied from a driver (not shown) to the liquid crystal display panels 1R, 1B, and 1G. Each color image light modulated by passing through each liquid crystal display panel 1 is combined by the cross dichroic prism 2 to become full color image light. This full-color image light is enlarged and projected by the projection lens 3 and projected and displayed on a screen (not shown).

前記照明装置５１においては、ＬＥＤ１１はその主光線軸をコリメータレンズ１３の光軸に対して傾けて配置されており、ＬＥＤ１１から出射された光はコリメータレンズ１３の光入射面と光軸とが交わる点を中心とした小領域Ｚに集光される。従って、ＬＥＤ１１を複数設けたとしても、これら複数のＬＥＤ１１は前記小領域Ｚ上に存在する１点の光源（単一光源）と見做すことができ、次段の光学部材（上記の例ではコリメータレンズ１３）の設計が容易になり、高効率で光を伝達することが可能になる。なお、コリメータレンズ１３上の前記小領域Ｚは平面に限るものではない。 In the illumination device 51, the LED 11 is disposed with its principal ray axis inclined with respect to the optical axis of the collimator lens 13, and the light emitted from the LED 11 intersects the light incident surface of the collimator lens 13 and the optical axis. The light is focused on a small area Z centered on the point. Therefore, even if a plurality of LEDs 11 are provided, the plurality of LEDs 11 can be regarded as a single light source (single light source) existing on the small area Z, and the next stage optical member (in the above example) The collimator lens 13) can be easily designed, and light can be transmitted with high efficiency. The small area Z on the collimator lens 13 is not limited to a plane.

図４は投写型映像表示装置４Ｂを示した説明図である。投写型映像表示装置４Ａとの相違点は、４個のＬＥＤ（発光ダイオード）１２…とロッドインテグレータ１６とから成る照明装置５２（５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ）を備えている点である。照明装置５２ＲにおけるＬＥＤ１２は赤色光を出射し、照明装置５２ＧにおけるＬＥＤ１２は緑色光を出射し、照明装置５２ＢにおけるＬＥＤ１２は青色光を出射する。 FIG. 4 is an explanatory view showing the projection display apparatus 4B. The difference from the projection display apparatus 4A is that an illumination device 52 (52R, 52G, 52B) including four LEDs (light emitting diodes) 12 and a rod integrator 16 is provided. The LED 12 in the illumination device 52R emits red light, the LED 12 in the illumination device 52G emits green light, and the LED 12 in the illumination device 52B emits blue light.

各照明装置５２の各ＬＥＤ１２は、図５にも示しているように、半球レンズカバーを有するＬＥＤチップの光出射側に角度制御レンズ１２ａを備える。前記角度制御レンズ１２ａは、回転対称な形状を有する透明部材から成り、中央部の凸状曲面領域（光出射領域）と、周辺側曲面領域（光出射領域）と、周辺側曲面反射領域と、中央の凹状曲面領域（光入射領域）とから成る。ＬＥＤチップから出射された光のうち、前記周辺側曲面反射領域にて反射された光は、周辺側曲面領域から前方向（光の出射角度制御において予定している方向）に出射される。また、前記ＬＥＤチップから出射された光のうち、中央部の凸状曲面領域に進む光も、前方向（光の出射角度制御において予定している方向）に出射される。なお、角度制御レンズ１２ａは上記のような形状に限るものではなく、他の形状を採用してもよいし、或いは、単なる両凸レンズ或いは片凸レンズ等でもよい。 As shown in FIG. 5, each LED 12 of each lighting device 52 includes an angle control lens 12a on the light emitting side of the LED chip having a hemispherical lens cover. The angle control lens 12a is made of a transparent member having a rotationally symmetric shape, and has a convex curved area (light exit area) at the center, a peripheral curved face area (light exit area), a peripheral curved face reflective area, It consists of a central concave curved surface area (light incident area). Of the light emitted from the LED chip, the light reflected by the peripheral curved surface region is emitted forward from the peripheral curved surface region (the direction planned in the light emission angle control). Of the light emitted from the LED chip, the light traveling to the convex curved region at the center is also emitted in the forward direction (the direction planned in the light emission angle control). The angle control lens 12a is not limited to the shape as described above, and other shapes may be employed, or a simple biconvex lens or a single convex lens may be used.

各照明装置５２における４個のＬＥＤ１２…はその主光線軸をロッドインテグレータ１６の光軸に対して傾けて配置されている。そして、各ＬＥＤ１２から出射された光は、前記角度制御レンズ１２ａにて分散角が制御され、前記ロッドインテグレータ１６の光入射面に導かれる。 The four LEDs 12... In each lighting device 52 are arranged with their principal ray axes inclined with respect to the optical axis of the rod integrator 16. The light emitted from each LED 12 has its dispersion angle controlled by the angle control lens 12 a and is guided to the light incident surface of the rod integrator 16.

ロッドインテグレータ１６に入射した光は、ロッド内面で反射を繰り返し、インテグレートされて出射される。ロッドインテグレータ１６は、その光出射面が光入射面よりも大きいテーパ型となっており、出射光の低分散角化が期待できるものとなっている。勿論、このようなテーパ型に限るものではなく、直方体形状のロッドインテグレータを採用できる。また、ロッドインテグレータ１６は内面が反射面とされた中空構造を有するものでもよいし、透明ガラス等から成る非中空構造を有するものでもよい。また、ロッドインテグレータ１６の光入射面は平面に限らず、曲面形状或いは凹凸形状を有することによって光の取り込み効率を向上させたものでもよい。 The light incident on the rod integrator 16 is repeatedly reflected on the inner surface of the rod, and is integrated and emitted. The rod integrator 16 has a tapered shape in which the light exit surface is larger than the light entrance surface, and a low dispersion angle of the emitted light can be expected. Of course, it is not limited to such a taper type, and a rectangular parallelepiped rod integrator can be adopted. The rod integrator 16 may have a hollow structure whose inner surface is a reflecting surface, or may have a non-hollow structure made of transparent glass or the like. Further, the light incident surface of the rod integrator 16 is not limited to a flat surface, but may have a curved surface shape or an uneven shape to improve the light capturing efficiency.

偏光変換装置をロッドインテグレータ１６の光出射側に設けてもよい。この場合の偏光変換装置はロッドインテグレータ１６の光出射部の大きさに対応した単一のＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）と、このＰＢＳにおける偏光分離膜に平行に設けられたミラーと、前記ミラー又はＰＢＳの光出射側に設けた位相差板とを備えればよい。ただし、この場合には、偏光変換装置の光出射部の大きさはロッドインテグレータ１６の光出射部の大きさの２倍になる。従って、偏光変換装置の光出射部の全体形状が液晶パネルの縦横比に略一致させるのが望ましい。 A polarization conversion device may be provided on the light exit side of the rod integrator 16. In this case, the polarization conversion device includes a single PBS (polarization beam splitter) corresponding to the size of the light emitting portion of the rod integrator 16, a mirror provided in parallel with the polarization separation film in the PBS, and the mirror or PBS. And a phase difference plate provided on the light exit side. However, in this case, the size of the light emitting portion of the polarization conversion device is twice the size of the light emitting portion of the rod integrator 16. Accordingly, it is desirable that the overall shape of the light emitting part of the polarization conversion device substantially matches the aspect ratio of the liquid crystal panel.

なお、以上説明した例では、投写型映像表示装置４Ａ，４Ｂの各照明装置は４個のＬＥＤを有したが、５個以上のＬＥＤを有するもの、或いは、一つのＬＥＤを有するものでもよい。また、複数のＬＥＤの全てが光軸に対して斜めに配置されることに限るものではなく、ＬＥＤの主光線軸が次段の光学部材の光軸と平行に配置されるＬＥＤが存在していてもよいものである。 In the example described above, each of the illumination devices of the projection display devices 4A and 4B has four LEDs, but may have five or more LEDs or one LED. Further, not all of the plurality of LEDs are arranged obliquely with respect to the optical axis, and there is an LED in which the principal ray axis of the LED is arranged in parallel with the optical axis of the optical member in the next stage. It may be.

図６は投写型映像表示装置４Ｃを示した説明図である。この投写型映像表示装置４Ｃは、ロッドインテグレータ１６と、赤色光を出射するＬＥＤ１２Ｒと、緑色光を出射するＬＥＤ１２Ｇと、青色光を出射するＬＥＤ１２Ｂと、を備える。これら３個のＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂはその主光線軸をロッドインテグレータ１６の光軸に対して傾けて配置されている。ＬＥＤの個数は上記３個に限るものではなく、ホワイトバランスの観点から個数を調整すればよい。ロッドインテグレータ１６の光出射側には液晶表示パネル１Ｘが設けられる。 FIG. 6 is an explanatory view showing the projection display apparatus 4C. The projection display apparatus 4C includes a rod integrator 16, an LED 12R that emits red light, an LED 12G that emits green light, and an LED 12B that emits blue light. These three LEDs 12R, 12G, and 12B are disposed with their principal ray axes inclined with respect to the optical axis of the rod integrator 16. The number of LEDs is not limited to the above three, but may be adjusted from the viewpoint of white balance. A liquid crystal display panel 1 </ b> X is provided on the light exit side of the rod integrator 16.

液晶表示パネル１Ｘは、ＲＧＢカラーフィルタを備えた構造、或いはＲＧＢカラーフィルタを備えない構造を有する。ＲＧＢカラーフィルタを備える構造の液晶表示パネル１Ｘを用いる場合には、全ＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを同時点灯して白色光を液晶表示パネル１Ｘに導く。前記ＲＧＢカラーフィルタを備えない構造の液晶表示パネルを用いる場合には、各ＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを時分割で点灯させると共に、この点灯のタイミングに同期させて液晶表示パネル１Ｘに各色の映像信号を供給する。 The liquid crystal display panel 1X has a structure with an RGB color filter or a structure without an RGB color filter. When the liquid crystal display panel 1X having the RGB color filter is used, all the LEDs 12R, 12G, and 12B are simultaneously turned on to guide white light to the liquid crystal display panel 1X. When a liquid crystal display panel having a structure without the RGB color filter is used, the LEDs 12R, 12G, and 12B are turned on in a time-sharing manner, and video signals of respective colors are sent to the liquid crystal display panel 1X in synchronization with the lighting timing. Supply.

図７は三板式の投写型映像表示装置４Ｄを示した説明図である。この投写型映像表示装置４Ｄは、一例として照明装置５１Ｗを備える。照明装置５１Ｗは照明装置５１においてＬＥＤとして白色光を出射するＬＥＤ１１Ｗを備えたものである。照明装置５１Ｗから出射された白色光は第１ダイクロイックミラー６８へと導かれる。第１ダイクロイックミラー６８は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー６８を透過した赤色波長帯域の光は、反射ミラー６９にて反射されて光路を変更される。反射ミラー６９にて反射された赤色光はコンデンサレンズ７０を経て赤色光用の透過型の液晶表示パネル８１を透過することによって光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー６８にて反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロイックミラー７１に導かれる。 FIG. 7 is an explanatory view showing a three-plate projection display apparatus 4D. As an example, the projection display apparatus 4D includes an illumination device 51W. The illumination device 51W includes the LED 11W that emits white light as an LED in the illumination device 51. White light emitted from the illuminating device 51W is guided to the first dichroic mirror 68. The first dichroic mirror 68 transmits light in the red wavelength band and reflects light in the cyan (green + blue) wavelength band. The light in the red wavelength band that has passed through the first dichroic mirror 68 is reflected by the reflection mirror 69 to change the optical path. The red light reflected by the reflection mirror 69 passes through a condenser lens 70 and is transmitted through a transmissive liquid crystal display panel 81 for red light, thereby being optically modulated. On the other hand, the light in the cyan wavelength band reflected by the first dichroic mirror 68 is guided to the second dichroic mirror 71.

第２ダイクロイックミラー７１は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第２ダイクロイックミラー７１にて反射した緑色波長帯域の光はコンデンサレンズ７２を経て緑色光用の透過型の液晶表示パネル８２に導かれ、これを透過することによって光変調される。また、第２ダイクロイックミラー７１を透過した青色波長帯域の光は、反射ミラー７４，７６、リレーレンズ７３，７５、及びコンデンサレンズ７７を経て青色光用の透過型の液晶表示パネル８３に導かれ、これを透過することによって光変調される。 The second dichroic mirror 71 transmits light in the blue wavelength band and reflects light in the green wavelength band. The light in the green wavelength band reflected by the second dichroic mirror 71 is guided to the transmissive liquid crystal display panel 82 for green light through the condenser lens 72, and is modulated by being transmitted therethrough. The light in the blue wavelength band transmitted through the second dichroic mirror 71 is guided to the transmissive liquid crystal display panel 83 for blue light through the reflection mirrors 74 and 76, the relay lenses 73 and 75, and the condenser lens 77. The light is modulated by passing through this.

各液晶表示パネル８１，８２，８３は、入射側偏光板８１ａ，８２ａ，８３ａ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８１ｂ，８２ｂ，８３ｂと、出射側偏光板８１ｃ，８２ｃ，８３ｃとを備えて成る。液晶表示パネル８１，８２，８３を経ることで変調された変調光（各色映像光）は、クロスダイクロイックプリズム７８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７９によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。 Each of the liquid crystal display panels 81, 82, 83 includes a panel portion 81b formed by sealing liquid crystal between an incident side polarizing plate 81a, 82a, 83a and a pair of glass substrates (with pixel electrodes and alignment films formed). 82b, 83b and output side polarizing plates 81c, 82c, 83c. The modulated light (each color video light) modulated by passing through the liquid crystal display panels 81, 82, 83 is synthesized by the cross dichroic prism 78 to become color video light. This color image light is enlarged and projected by the projection lens 79, and is projected and displayed on the screen.

また、例えば、図４に示した各色光を出射する照明装置（５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ）を用い、これら照明装置からの色光（赤色光と青色光と緑色光）をクロスダイクロイックプリズム或いはクロスダイクロイックミラーによって同一方向に導く構成の照明装置を採用できる（前記クロスダイクロイックプリズム等の光出射側にロッドインテグレータを設けてもよい）。勿論、各色用の照明装置としてはこの発明の他の照明装置を用いることもできる（例えば、照明装置５１Ｒ，５１Ｇ，５１Ｂを用いる場合は、インテグレータレンズ１４を設けない構成も採用できる）。各色光を同一方向に導く照明装置を用いる投写型映像表示装置で用いられる液晶表示パネルは、ＲＧＢカラーフィルタを備えた構造、或いはＲＧＢカラーフィルタを備えない構造を有する。ＲＧＢカラーフィルタを備える構造の液晶表示パネルを用いる場合には、全照明装置を同時点灯して白色光を液晶表示パネルに導く。前記ＲＧＢカラーフィルタを備えない構造の液晶表示パネルを用いる場合には、各照明装置を時分割で順次に所定時間点灯させると共に、この所定時間点灯のタイミングに同期させて液晶表示パネルに各色の映像信号を供給する。 Further, for example, the illumination devices (52R, 52G, and 52B) that emit each color light shown in FIG. 4 are used, and the color light (red light, blue light, and green light) from these illumination devices is used as a cross dichroic prism or a cross dichroic mirror. It is possible to employ an illumination device configured to guide in the same direction (a rod integrator may be provided on the light emission side of the cross dichroic prism or the like). Of course, other illumination devices of the present invention can be used as the illumination device for each color (for example, when the illumination devices 51R, 51G, and 51B are used, a configuration in which the integrator lens 14 is not provided can be employed). A liquid crystal display panel used in a projection display apparatus using an illumination device that guides each color light in the same direction has a structure with an RGB color filter or a structure without an RGB color filter. When a liquid crystal display panel having a structure including an RGB color filter is used, all the lighting devices are simultaneously turned on to guide white light to the liquid crystal display panel. When a liquid crystal display panel having a structure without the RGB color filter is used, each lighting device is sequentially turned on for a predetermined time in a time-sharing manner, and images of each color are displayed on the liquid crystal display panel in synchronization with the lighting timing of the predetermined time. Supply the signal.

以上の説明において、投写型映像表示装置は透過型の液晶パネルを用いることとしたが、これに限らず、反射型の液晶パネルを用いてもよいし、これら液晶パネルに替えて、画素となる多数の微小ミラーを個々に駆動するタイプの表示パネルを用いることとしてもよい。また、以上説明した照明装置において、投写レンズに代えて投写用の曲面ミラーを備えてもよい。また、固体発光素子はＬＥＤに限らず、有機或いは無機のＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などを用いてもよい。 In the above description, the projection-type image display device uses a transmissive liquid crystal panel. However, the present invention is not limited to this, and a reflective liquid crystal panel may be used, or a pixel instead of the liquid crystal panel may be used. A display panel of a type in which a large number of micromirrors are individually driven may be used. In the illumination device described above, a curved curved mirror for projection may be provided instead of the projection lens. Further, the solid light emitting element is not limited to an LED, and an organic or inorganic EL (electroluminescence) may be used.

この発明の照明装置を備えた三板式の投写型映像表示装置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the three-plate-type projection type video display apparatus provided with the illuminating device of this invention. 図１の投写型映像表示装置で用いられている照明装置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the illuminating device used with the projection type video display apparatus of FIG. 図１の投写型映像表示装置で用いられている照明装置のＬＥＤ配置例を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the example of LED arrangement | positioning of the illuminating device used with the projection type video display apparatus of FIG. この発明の照明装置を備えた三板式の投写型映像表示装置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the three-plate-type projection type video display apparatus provided with the illuminating device of this invention. 図４の投写型映像表示装置で用いられている照明装置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the illuminating device used with the projection type video display apparatus of FIG. この発明の照明装置を備えた単板式の投写型映像表示装置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the single plate type projection type video display apparatus provided with the illuminating device of this invention. この発明の照明装置を備えた三板式の投写型映像表示装置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the three-plate-type projection type video display apparatus provided with the illuminating device of this invention. 従の照明装置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the secondary illuminating device.

Explanation of symbols

２クロスダイクロイックプリズム
４Ａ，４Ｂ，４Ｃ，４Ｄ投写型映像表示装置
１１ＬＥＤ
１１ａレンズ
１２ＬＥＤ
１２ａ角度制御レンズ
１３コリメータレンズ
１４インテグレータレンズ
１６ロッドインテグレータ
５１照明装置
５２照明装置 2 Cross dichroic prism 4A, 4B, 4C, 4D Projection type image display device 11 LED
11a Lens 12 LED
12a Angle control lens 13 Collimator lens 14 Integrator lens 16 Rod integrator 51 Illumination device 52 Illumination device

Claims

In an illumination device comprising a light source and a light incident surface on which light emitted from the light source is incident and an optical member having a light emission surface from which the light is emitted, the light source is emitted from a solid-state light emitting element. An optical element that condenses light or controls to reduce a dispersion angle is provided, and the light source is disposed with its principal ray axis inclined with respect to the optical axis of the optical member. Lighting device.

The illuminating device according to claim 1, wherein the light from the light source is collected in a small area centered on a point where the light incident surface and the optical axis intersect.

3. The lighting device according to claim 1, wherein a light incident surface of the optical member is a flat surface, a curved surface, or an uneven surface.

The illuminating device according to claim 1, wherein the optical member is a lens.

5. The illumination device according to claim 4, wherein the lens is a collimator lens.

4. The lighting device according to claim 1, wherein the optical member is a rod integrator that superimposes and emits received light. 5.

The lighting device according to claim 6, wherein the rod integrator is a tapered rod integrator having a light incident surface smaller than a light emitting surface.

8. The illuminating device according to claim 1, wherein a plurality of the light sources are provided, and principal ray axes of the respective light sources are set non-parallel to each other.

9. The illuminating device according to claim 1, wherein the light source is a color light source that emits predetermined color light.

9. The lighting device according to claim 1, wherein the light source is a white light source.

9. The lighting device according to claim 8, wherein the plurality of light sources emit different color lights.

12. The illumination device according to claim 11, comprising a light source that emits red light, a light source that emits blue light, and a light source that emits green light.

The illumination device according to claim 9, which emits first color light, the illumination device according to claim 9, which emits second color light, the illumination device according to claim 9, which emits third color light, and each illumination An illumination device comprising: an optical member that guides each color light from the device in substantially the same direction.

14. The lighting device according to claim 13, wherein the first color light is red, the second color light is blue, and the third color light is green.

The illuminating device according to claim 12 or 14, wherein red light, blue light, and green light are always emitted during illumination.

15. The illuminating device according to claim 12 or 14, wherein red light, blue light, and green light are emitted in a time division manner during illumination.

The illumination device according to claim 9, which emits red light, the illumination device according to claim 9, which emits blue light, the illumination device according to claim 9, which emits green light, and each illumination device A projection-type image display apparatus comprising: a light valve provided to receive each color light; and a projection unit that synthesizes and projects each color image light that has passed through each light valve.

16. A projection, comprising: the illumination device according to claim 10 or 15; one full-color light valve; and projection means for projecting image light obtained through the full-color light valve. Type image display device.

16. The illumination device according to claim 10 or 15, a separation means for separating white light emitted from the illumination device into red light, green light, and blue light, and a light provided to receive each color light, respectively. A projection-type image display apparatus comprising: a bulb; and a projection unit that synthesizes and projects each color image light that has passed through each light valve.

The illumination device according to claim 16, one light valve, means for supplying a video signal for each color to the light valve in synchronization with the emission timing of each color light, and obtained through the light valve And a projection means for projecting image light.