JP2007256680A - Projection image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、各色の光が、焦点が確実に一致した状態で、DMDに集光され得、光の利用効率が良好であり、投射光が明るい投射型画像表示装置に関する。 The present invention relates to a projection-type image display apparatus in which light of each color can be condensed on a DMD in a state where the focal points are surely matched, light utilization efficiency is good, and projection light is bright.
従来、フロントプロジェクション方式として光源により生成した画像に係る変調光をスクリーンに投影してスクリーン上に画像表示を行うプロジェクタ(投射型画像表示装置)が存在する。また、このような投射型画像表示装置の構成は、リアプロジェクションテレビに代表されるリアプロジェクション方式にも適用されている。投射型画像表示装置は光源としてランプを用いるものと、レーザ及びダイオード等の発光素子を用いるものがあり、一方、投影対象の元画像を生成する空間光変調素子(ライトバルブ)の種類で区別した場合、DMD(Digital Mirror Device:登録商標)を用いるものと、液晶表示パネルを用いたものとに分かれる。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a projector (projection type image display apparatus) that projects modulated light on an image generated by a light source on a screen as a front projection method and displays an image on the screen. Further, such a configuration of the projection type image display device is also applied to a rear projection system represented by a rear projection television. Projection-type image display devices include those using lamps as light sources and those using light-emitting elements such as lasers and diodes. On the other hand, they are distinguished by the type of spatial light modulator (light valve) that generates the original image to be projected. The case is divided into those using DMD (Digital Mirror Device: registered trademark) and those using a liquid crystal display panel.
図4は、光源に発光素子を用いると共にライトバルブに1枚のDMDを用いたDMD1枚方式の従来の投射型画像表示装置(DLP方式:Digital Light Projector)30の構成を示す概略図である。この投射型画像表示装置においては、発光素子として発光ダイオード(LED)が用いられている。
立方体状の導光体としてのクロスダイクロイックプリズム34の周囲三面には、赤(以下、Rと称す)色の光を発光するLED31R、緑(以下、Gと称す)色の光を発光するLED31G、及び青(以下、Bと称す)色の光を発光するLED31Bが配置されている。各LED31R、31G及び31Bとクロスダイクロイックプリズム34との間には、集光レンズ32R及び33R、32G及び33G、32B及び33Bがそれぞれ配置されている。クロスダイクロイックプリズム34の出射側には、TIR(Total Internal Reflection:全反射)プリズム35、DMD36及び投射レンズ37が配置されている。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a configuration of a conventional projection type image display apparatus (DLP system: Digital Light Projector) 30 of a DMD single sheet system using a light emitting element as a light source and one DMD as a light valve. In this projection type image display apparatus, a light emitting diode (LED) is used as a light emitting element.
On three surfaces around the cross
クロスダイクロイックプリズム34は、R光を反射する一方、G、B光を透過するダイクロイックミラー34R、及びB光を反射する一方、R、G光を透過するダイクロイックミラー34Bを対角線上に設けている。なお、各ダイクロイックミラー34R、34Bは、クロスダイクロイックプリズム34を構成するプリズム部材を貼り合わせて一体的に形成されている。
The cross
LED31Rで発光し、集光レンズ32R及び33Rを通過したR光は、ダイクロイックミラー34Rで反射し、クロスダイクロイックプリズム34を出射してTIRプリズム35へ向かう。また、LED31Bで発光し、集光レンズ32B及び33Bを通過したB光は、ダイクロイックミラー34Bで反射し、クロスダイクロイックプリズム34を出射してTIRプリズム35へ向かう。LED31Gで発光し、集光レンズ32G及び33Gを通過したG光は、光軸がダイクロイックミラー34Rと34Bとの交点を通る状態で、ダイクロイックミラー34R及び34Bを透過して、クロスダイクロイックプリズム34を出射し、TIRプリズム35へ向かう。LED31R、LED31G及びLED31Bは、時分割駆動により順次点灯され、各色の光は、このダイクロイックプリズム34において、同一の光軸上に合成された上で、クロスダイクロイックプリズム34を出射する。
The R light emitted from the
TIRプリズム35は、平面視が、図の如く一角が鋭角のプリズムである第1プリズム35aと、平面視が直角三角形である第2プリズム35bとを備える。第1プリズム35aに入射した光は、第1プリズム35aを通過して、第2プリズム35bに入射し、第2プリズム35bを通過して、DMD36に入射する。DMD36に入射した光は、電気的にオン・オフされるDMD36のマイクロミラーの傾き角度に応じて変調され、第2プリズム35bに入射して、第2プリズム35bの反射面35cで反射して、投射レンズ37に入射する。R,G,B光が順次DMD36に入射されることにより、順次R,G,B画像の光が生成され、該光が第2プリズム35bの反射面35cで全反射し、投射レンズ37を介してスクリーンに投射されて、スクリーンにR、G、B画像が表示される。スクリーン上に表示されたR,G,B画像は、各々が人間の色分解能以上の速さで切り換えられるため、錯覚的にカラー画像として視認される。
The
特許文献1には、クロスダイクロイックプリズムの3入射面にR、G及びBの各LEDから発光し、第1フライアイレンズ及び第2フライアイレンズを通した出射光を入射し、出射面からR、G及びBの合成照明光を出射し、第1フライアイレンズの各素子レンズの出射瞳の拡大像を、この素子に対応する第2フライアイレンズ、及び以後の照明レンズを通して、DMDパネルにやや大きめに結像する光学系を有し、DMDパネル上の画素のオン画素から反射した光のみが投射レンズを通過してスクリーンに結像する投射型画像表示装置の発明が開示されている。
In
特許文献2には、LEDから発する光を半円形の開口部を有する放物面反射鏡により反射して略平行光束化し、2つの台形プリズムの底面同士が接合され接合面に半透鏡特性の薄膜が施されている六角形プリズムに略平行光束を入射させ、前記薄膜により2分割させて、プリズム出射後の光束が円形断面の照明光となり、インテグレータ系のフライアイレンズに導かれるように構成された光源装置を有する投射型画像表示装置の発明が開示されている。 In Patent Document 2, light emitted from an LED is reflected by a paraboloidal reflecting mirror having a semicircular opening so as to be a substantially parallel light flux, and the bottom surfaces of two trapezoidal prisms are joined to each other, and a thin film having a semi-transparent characteristic is joined to the joining surface. A substantially parallel light beam is made incident on the hexagonal prism to which the light is applied and divided into two by the thin film, and the light beam after exiting the prism becomes illumination light having a circular cross section and is guided to the fly-eye lens of the integrator system. An invention of a projection type image display device having a light source device is disclosed.
特許文献3には、複数のR色LEDの中にY色LEDが少なくとも1つ混在するR色光源ユニットと、複数のG色LEDからなるG色光源ユニットと、複数のB色LEDからなるB色光源ユニットとをクロスダイクロイックプリズムの3面と対向させてそれぞれ配置し、G色の発光時にY色LEDを同時に発光させ、両者から発せられた光の合成光がG色光としてライトバルブに照射されるように構成された投射型画像表示装置の発明が開示されている。
図4及び特許文献1の投射型画像表示装置においては、クロスダイクロイックプリズムの3入射面から入射した各色の光を同一の光軸上に合成してクロスダイクロイックプリズムを出射させているが、各色の光はTIRプリズムに入射して、屈折率の差に基づき色分散し、DMDに集光されたときに、互いに焦点がずれるという問題があった。そして、同一の光軸上に合成するために、LED、集光レンズ、クロスダイクロイックプリズム、TIRプリズム及びDMDの配置の調整は煩雑であるという問題があった。
In the projection type image display device of FIG. 4 and
図5は、図4の投射型画像表示装置30の一部拡大図である。
図5に示されているように、TIRプリズム35の入射側で各色の光軸が一致していても、TIRプリズム35を通過するときに各色が色分散し、DMD36に、各色で光軸がずれた状態で入射している。
FIG. 5 is a partially enlarged view of the projection-type
As shown in FIG. 5, even if the optical axes of the respective colors coincide with each other on the incident side of the
図6は、DMDの表示エリアAと各色の集光エリアとを示した模式図であり、(a)は表示エリアAとR色の集光エリアRとを示した図、(b)は表示エリアAとG色の集光エリアGとを示した図、(c)は表示エリアAとB色の集光エリアBとを示した図である。
図6より、G色は表示エリアAと集光エリアGとの中心が一致しているが、R色及びB色は表示エリアAと集光エリアとの中心がずれていることが分かる。従って、集光エリア(照明エリア)を予め大きく設定しておく必要があり、その結果、暗くなるという問題があった。
FIG. 6 is a schematic diagram showing the display area A of the DMD and the condensing area of each color, where (a) is a diagram showing the display area A and the R condensing area R, and (b) is the display. The figure which showed the area A and the condensing area G of G color, (c) is the figure which showed the display area A and the condensing area B of B color.
From FIG. 6, it can be seen that the center of the display area A and the condensing area G is the same for the G color, but the centers of the display area A and the condensing area are shifted for the R and B colors. Therefore, it is necessary to set a large condensing area (illumination area) in advance, resulting in a problem of darkening.
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、各色の光がTIRプリズムに入射したときの屈折率の差による色分散を考慮し、発光素子及び集光レンズの光軸が導光体の入射面に対して所定角度を有する状態で配置することにより、各色の光が、焦点が確実に一致した状態で、DMDに集光され得、DMDの表示エリアと各色の光の集光エリアの中心とが一致して、集光エリアを小さくすることが出来、光の利用効率が良好であり、投射光が明るい投射型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 in view of such circumstances, and in consideration of chromatic dispersion due to the difference in refractive index when light of each color enters the TIR prism, the optical axes of the light emitting element and the condenser lens are the light guides. By arranging in a state having a predetermined angle with respect to the incident surface, the light of each color can be condensed on the DMD in a state where the focus is surely matched, and the display area of the DMD and the light collection area of the light of each color It is an object of the present invention to provide a projection type image display device that can be made to coincide with the center of the light source, can reduce the light condensing area, has good light use efficiency, and has a bright projection light.
さらに、本発明は、クロスダイクロイックプリズム又はフィリップスプリズムを用いることにより、光の利用効率がさらに良好である投射型画像表示装置を提供することを目的とする。 Furthermore, an object of the present invention is to provide a projection type image display apparatus in which the use efficiency of light is further improved by using a cross dichroic prism or a Philips prism.
本発明に係る投射型画像表示装置は、少なくとも2以上の異なる色の光を各別に発する発光素子と、各発光素子が発する光を入射し、該光が全反射又は通過して出射する導光体と、内部に反射面を有するTIRプリズムと、画像情報に基づき入射光をオン状態とオフ状態とに切り替えて反射させるマイクロミラーを有するDMDと、該DMDが反射した光を被投射体へ投射する投射レンズとを備え、前記TIRプリズムは前記導光体から入射された光を前記DMDに集光させ、該DMDが反射した光を前記反射面により前記投射レンズへ反射させる投射型画像表示装置において、各発光素子及び集光レンズが、該発光素子及び集光レンズの光軸が前記導光体の入射面に対して所定角度を有する状態で配置され、各発光素子が発し、集光レンズを通った光が各別の光路で導光体及びTIRプリズムを通り、DMDにおける焦点で集光されるように構成されていることを特徴とする。 A projection-type image display device according to the present invention includes a light emitting element that emits at least two or more different colors of light, and a light guide that enters the light emitted from each light emitting element and emits the light after total reflection or passage. A DMD having a body, a TIR prism having a reflective surface inside, a micromirror that reflects incident light on and off based on image information, and the light reflected by the DMD is projected onto a projection target A projection-type image display device, wherein the TIR prism condenses the light incident from the light guide onto the DMD and reflects the light reflected by the DMD to the projection lens by the reflection surface The light emitting elements and the condensing lenses are arranged in a state where the optical axes of the light emitting elements and the condensing lenses have a predetermined angle with respect to the incident surface of the light guide, and the light emitting elements emit the condensing lenses. Through the light guide and the TIR prism through the light at the different optical path, characterized in that it is configured to be focused at the focal point in the DMD.
本発明においては、各色の光が前記TIRプリズムに入射したときの屈折率の差による色分散を考慮し、焦点側から光路を求めて、発光素子、集光レンズ及び導光体を配置するので、各色の光が、焦点が確実に一致した状態で、DMDに集光され得る。従って、DMDの表示エリアと各色の光の集光エリアとの中心が、色毎にずれることなく一致するので、集光エリアを表示エリアと略同じ大きさにすることが出来、光の利用効率が良好になり、投射光が明るくなる。 In the present invention, the light path is obtained from the focal point side, and the light emitting element, the condensing lens, and the light guide are arranged in consideration of chromatic dispersion due to the difference in refractive index when light of each color enters the TIR prism. The light of each color can be collected on the DMD with the focal points reliably aligned. Therefore, the center of the DMD display area and the light collection area of each color coincide with each other without being shifted for each color, so that the light collection area can be made substantially the same size as the display area, and the light utilization efficiency can be increased. Becomes better and the projection light becomes brighter.
本発明に係る投射型画像表示装置は、一の発光素子及び集光レンズが、該発光素子及び集光レンズの光軸が前記導光体の入射面に略直交し、該発光素子が発する光が前記導光体の出射面から略垂直に出射するように配置されていることを特徴とする。 In the projection type image display device according to the present invention, the light emitting element and the condensing lens have light emitted from the light emitting element, the optical axis of the light emitting element and the condensing lens being substantially orthogonal to the incident surface of the light guide. Are arranged so as to be emitted substantially perpendicularly from the emission surface of the light guide.
本発明においては、まず、一の発光素子及び集光レンズを配置し、これを基準に他の発光素子が発する光の光路を求め、該発光素子及び集光レンズの配置を決定することが出来るので、バランス良く配置が決まり、配置の調整も容易にすることが出来る。 In the present invention, first, one light emitting element and a condensing lens are arranged, and based on this, the optical path of light emitted from another light emitting element is obtained, and the arrangement of the light emitting element and the condensing lens can be determined. Therefore, the arrangement is determined in a well-balanced manner, and the arrangement can be easily adjusted.
本発明に係る投射型画像表示装置は、各発光素子が発する光の色はそれぞれ赤、緑及び青であり、前記一の発光素子は、緑色の光を発する発光素子であることを特徴とする。 The projection type image display apparatus according to the present invention is characterized in that the colors of light emitted by the respective light emitting elements are red, green, and blue, respectively, and the one light emitting element is a light emitting element that emits green light. .
TIRプリズムにおいて、赤、緑及び青の順に光軸の角度がずれるが、本発明においては、まず、緑色の光の光路を求めて該光を発する発光素子及び集光レンズの配置を決めるので、赤色及び青色の光の光路がバランス良く決まって、赤色及び青色の光を発する発光素子並びに集光レンズの配置が決まり、配置の調整も容易にすることが出来る。 In the TIR prism, the angles of the optical axes are shifted in the order of red, green, and blue.In the present invention, first, the arrangement of the light emitting element that emits the light and the condensing lens is determined by obtaining the optical path of the green light. The optical paths of red and blue light are determined in a well-balanced manner, so that the arrangement of the light emitting elements that emit red and blue light and the condensing lens are determined, and the arrangement can be easily adjusted.
本発明に係る投射型画像表示装置は、前記導光体は、クロスダイクロイックプリズムであることを特徴とする。 In the projection type image display apparatus according to the present invention, the light guide is a cross dichroic prism.
本発明においては、各発光素子から入射する光の光路を短く、光線の広がりを小さくすることが出来るので、光の利用効率がさらに良好である。 In the present invention, since the optical path of the light incident from each light emitting element can be shortened and the spread of the light beam can be reduced, the light utilization efficiency is further improved.
本発明に係る投射型画像表示装置は、前記導光体は、フィリップスプリズムであることを特徴とする。 In the projection type image display device according to the present invention, the light guide is a Philips prism.
本発明においては、光の利用効率がさらに良好である。 In the present invention, the light utilization efficiency is even better.
本発明によれば、各色の光がTIRプリズムに入射したときの屈折率の差による色分散を考慮して、発光素子、集光レンズ及び導光体を配置するので、各色の光が、焦点が確実に一致した状態で、DMDに集光され得る。従って、DMDの表示エリアと各色の光の集光エリアとの中心が、色毎にずれることなく一致するので、集光エリアを最小限にすることが出来、光の利用効率が良好になり、投射光が明るくなる。そして、光軸を合わせるための調整が不要であり、調整のための部材を削減することが出来るので、使用が簡便になり、装置がコンパクトになって安価になる。 According to the present invention, the light emitting element, the condensing lens, and the light guide are disposed in consideration of chromatic dispersion caused by the difference in refractive index when light of each color enters the TIR prism. Can be focused on the DMD in a consistent manner. Accordingly, the center of the DMD display area and the light collection area of each color coincide with each other without being shifted for each color, so that the light collection area can be minimized and the light use efficiency is improved. The projection light becomes brighter. Further, adjustment for aligning the optical axis is unnecessary, and the number of members for adjustment can be reduced. Therefore, the use becomes simple and the apparatus becomes compact and inexpensive.
本発明によれば、導光体としてクロスダイクロイックプリズムを用いるので、各発光素子から入射する光の光路を短く、光線の広がりを小さくすることが出来るので、光の利用効率がさらに良好である。 According to the present invention, since the cross dichroic prism is used as the light guide, the optical path of the light incident from each light emitting element can be shortened and the spread of the light can be reduced, so that the light utilization efficiency is further improved.
本発明によれば、導光体としてフィリップスプリズムを用いるので、光の利用効率がさらに良好である。 According to the present invention, since the Philips prism is used as the light guide, the light utilization efficiency is further improved.
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1に係る投射型画像表示装置の構成を示す概略図であり、図中、10が投射型画像表示装置である。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the drawings showing embodiments thereof.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a projection type image display apparatus according to
投射型画像表示装置10は、光源の発光素子として、R色の光を発光するLED1R、G色の光を発光するLED1G、及びB色の光を発光するLED1Bを備える。LED1R、LED1G及びLED1Bは、平面視が立方体状であるクロスダイクロイックプリズム4の周囲三面に、それぞれ配置されている。LED1R、LED1G及びLED1Bは面発光型であり、時分割駆動により順次点灯される。
The projection-type
LED1Rとクロスダイクロイックプリズム4の対向面との間には、集光レンズ2R及び3Rが配置されている。同様に、LED1G,1Bとクロスダイクロイックプリズム4の各対向面との間には、集光レンズ2G,2B及び3G,3Bがそれぞれ配置されている。クロスダイクロイックプリズム4の出射側には、TIRプリズム5、DMD6及び投射レンズ7が配置されている。
Condensing
クロスダイクロイックプリズム4は、4つの直角プリズムを接合したものであり、この接合面に、R光を反射させ、G、B光を透過させるダイクロイックミラー4R、及びB光を反射させ、R、G光を透過させるダイクロイックミラー4Bが対角線上に設けられている。
The cross dichroic prism 4 is formed by joining four right-angle prisms. The
LED1Rで発光し、集光レンズ2R及び3Rにより集光されて、クロスダイクロイックプリズム4に入射したR光は、ダイクロイックミラー4Rで反射し、クロスダイクロイックプリズム4を出射してTIRプリズム5へ向かう。また、LED1Bで発光し、集光レンズ2B及び3Bにより集光されて、クロスダイクロイックプリズム4に入射したB光は、ダイクロイックミラー4Bで反射し、クロスダイクロイックプリズム4を出射してTIRプリズム5へ向かう。LED1Gで発光し、集光レンズ2G及び3Gにより集光されて、クロスダイクロイックプリズム4に入射したG光は、光軸がダイクロイックミラー4Rと4Bとの交点を通る状態で、ダイクロイックミラー4R及び4Bを透過して、クロスダイクロイックプリズム4を出射し、TIRプリズム5へ向かう。
The R light emitted from the LED 1R, condensed by the
TIRプリズム5は、平面視が、図の如く一角が鋭角のプリズムである第1プリズム5aと、平面視が直角三角形である第2プリズム5bとを備える。第1プリズム5aに入射した光は、第1プリズム5aを通過して、第2プリズム5bに入射し、第2プリズム5bを通過して、DMD6に入射する。DMD6に入射した光は、電気的にオン・オフされるDMD6のマイクロミラーの傾き角度に応じて変調され、第2プリズム5bに入射し、第2プリズム5bの反射面5cで全反射して、投射レンズ7に入射する。
The
クロスダイクロイックプリズム4からR,G,B光が順次DMD6に入射されることにより、順次R,G,B画像の光が生成され、反射されてTIRプリズム5の第2プリズム5bに入射し、反射面5cで全反射し、投射レンズ7を介してスクリーンに投射されて、スクリーンにR、G、B画像が表示される。スクリーン上に表示されたR,G,B画像は、各々が人間の色分解能以上の速さで切り換えられるため、錯覚的にカラー画像として視認される。
R, G, B light is sequentially incident on the
本実施形態においては、LED1Gから発光され、集光レンズ2G及び3Gを経由して、クロスダイクロイックプリズム4に入射したG光が、クロスダイクロイックプリズム4の出射面から該出射面に垂直に出射し、さらにTIRプリズム5に入射し、屈折してTIRプリズム5を出射して、DMD6の所定位置に焦点を合わせて集光されるように、TIRプリズム5及びDMD6に対し、LED1G、集光レンズ2G及び3G、並びにクロスダイクロイックプリズム4が配置されている。LED1Gは、その平面がクロスダイクロイックプリズム4の入射面と略平行になるように、すなわちLED1G、集光レンズ2G及び3Gの光軸が前記入射面に略直交するように配置されている。
In the present embodiment, the G light emitted from the
上述したように、クロスダイクロイックプリズム4の配置が決まるので、DMD6における焦点から逆向きに、TIRプリズム5及びクロスダイクロイックプリズム4におけるR光の屈折率を考慮してR光の光路を求めることで、R光のクロスダイクロイックプリズム4の入射面に対する入射角度、すなわちLED1R、集光レンズ2R及び3Rの光軸の前記入射面に対する角度が決まり、LED1R、集光レンズ2R及び3Rの配置が決まる。同様にして、LED1B、集光レンズ2B及び3Rの配置が決まる。
As described above, since the arrangement of the cross dichroic prism 4 is determined, the optical path of the R light is obtained by considering the refractive index of the R light in the
上述の各色の光路に基づくLED1G等の配置の決定は、コンピュータシミュレーション又は作図等により行われる。
本実施形態においては、上述したように、各部材を配置しているので、R光、G光及びB光のDMD6における焦点が一致した状態で、各色の光がDMD6で集光される。
Determination of the arrangement of the
In the present embodiment, as described above, since each member is arranged, light of each color is collected by the
図2は、DMDの表示エリアAと各色の集光エリアとを示した模式図であり、(a)は表示エリアAとR色の集光エリアRとを示した図、(b)は表示エリアAとG色の集光エリアGとを示した図、(c)は表示エリアAとB色の集光エリアBとを示した図である。
図2より、DMD6の表示エリアAと各色の光の集光エリアとの中心が、色毎にずれることなく一致していることが分かる。従って、集光エリアを最小限にすることが出来、光の利用効率が良好になり、投射光が明るくなる。
そして、光軸を合わせるための調整が不要であり、調整のための部材を削減することが出来るので、使用が簡便になり、装置がコンパクトになって安価になる。
2A and 2B are schematic views showing the display area A of the DMD and the condensing areas of the respective colors. FIG. 2A is a diagram showing the display area A and the condensing area R of the R color, and FIG. The figure which showed the area A and the condensing area G of G color, (c) is the figure which showed the display area A and the condensing area B of B color.
FIG. 2 shows that the centers of the display area A of the
Further, adjustment for aligning the optical axis is unnecessary, and the number of members for adjustment can be reduced. Therefore, the use becomes simple and the apparatus becomes compact and inexpensive.
実施の形態2.
図3は、本発明の実施の形態2に係る投射型画像表示装置20の構成を示す概略図である。図中、図1と同一部分は同一符号を付してある。
投射型画像表示装置20は、導光体として、投射型画像表示装置10のクロスダイクロイックプリズム4ではなく、フィリップスプリズム14を備える。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the projection-type
The projection type
フィリップスプリズム14は、平面視が三角形である第1プリズム14a,第2プリズム14bと、平面視が台形状である第3プリズム14cとを備える。第1プリズム14aのLED1Rと対向する面の内側には、第1ダイクロイック膜14dが形成されており、第2プリズム14bのLED1Gと対向する面の内側には、第2ダイクロイック膜14eが形成されている。第1ダイクロイック膜14dは、R光を反射させ、G光及びB光を透過させる。第2ダイクロイック膜14eは、B光を反射させ、R光及びG光を透過させる。
第1プリズム14a及び第2プリズム14bは、第1プリズム14aの第1ダイクロイック膜14dが形成された面と、第2プリズム14bの斜辺に対応する面とが所定間隔を隔てて対向するように配置されている。また、第2プリズム14bの第2ダイクロイック膜14eが形成された面の外側と第3プリズム14cの出射面とは、接合されている。
The
The first prism 14a and the second prism 14b are arranged such that the surface of the first prism 14a on which the first
LED1Rが発したR光は、第1プリズム14aに入射し、第1プリズム14aの斜辺に対応する面で反射し、さらに第1ダイクロイック膜14dで反射して、第1プリズム14aを出射する。
LED1Bが発したB光は、第2プリズム14bに入射し、第2プリズム14bの斜辺に対応する面で全反射し、さらに第2ダイクロイック膜14eで反射して、第2プリズム14bを出射し、第1プリズム14aの第1ダイクロイック膜14dを透過して、第1プリズム14aを通過する。
LED1Gが発したG光は、第3プリズム14cに入射して第3プリズム14cを通過し、第2ダイクロイック膜14eを透過して第2プリズム14bを通過し、第1ダイクロイック膜14dを通過して、第1プリズム14aを通過する。
The R light emitted from the LED 1R enters the first prism 14a, is reflected by the surface corresponding to the hypotenuse of the first prism 14a, is further reflected by the first
The B light emitted from the LED 1B is incident on the second prism 14b, totally reflected by the surface corresponding to the hypotenuse of the second prism 14b, further reflected by the second
The G light emitted from the
フィリップスプリズム14を出射して、TIRプリズム5の第1プリズム5aに入射した各色の光は、第1プリズム5aを通過して、第2プリズム5bに入射し、第2プリズム5bを通過して、DMD6に入射する。DMD6に入射した光は、電気的にオン・オフされるDMD6のマイクロミラーの傾き角度に応じて変調され、第2プリズム5bに入射し、第2プリズム5bの反射面5cで全反射して、投射レンズ7に入射する。
The light of each color emitted from the
フィリップスプリズム14にR,G,B光が順次DMD6に入射されることにより、順次R,G,B画像の光が生成され、該光が第2プリズム5bの反射面5cで全反射して、投射レンズ7を介してスクリーンに投射されて、スクリーンにR、G、B画像が表示される。
R, G, B light is sequentially incident on the
本実施形態においては、LED1Gから発光され、集光レンズ2G及び3Gを経由して、第3プリズム14cの入射面に入射したG光が、第1プリズム14aの出射面から該出射面に垂直に出射し、さらにTIRプリズム5に入射し、屈折してTIRプリズムを出射して、DMD6の所定位置に焦点を合わせて集光されるように、TIRプリズム5及びDMD6に対し、LED1G、集光レンズ2G及び3G、並びにフィリップスプリズム14が配置されている。LED1Gは、その平面が前記入射面と略平行になるように、すなわちLED1G、集光レンズ2G及び3Gの光軸が前記入射面に略直交するように配置されている。
In the present embodiment, the G light emitted from the
上述したようにして、フィリップスプリズム14の配置が決まるので、DMD6における焦点から逆向きに、TIRプリズム5及びフィリップスプリズム14におけるR光の屈折率を考慮してR光の光路を求めることで、R光のフィリップスプリズム14の入射面に対する入射角度、すなわちLED1R、集光レンズ2R及び3Rの光軸の前記入射面に対する角度が決まり、LED1R、集光レンズ2R及び3Rの配置が決まる。同様にして、LED1B、集光レンズ2B及び3Rの配置が決まる。
Since the arrangement of the
本実施形態においては、各色の光がTIRプリズム5に入射したときの屈折率の差による色分散を考慮して、LED1R,1G及び1B、集光レンズ2R,3R,2G,3G,2B及び3B、並びにフィリップスプリズム14を配置するので、各色の光が、焦点が確実に一致した状態で、DMD6に集光される。従って、光の利用効率が良好になり、投射光が明るくなる。
In the present embodiment, the
前記実施形態1及び2においては、発光素子としてLEDを適用した場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、アイセーフ性を有するレーザ、レーザダイオード等の他の固体半導体素子を用いてもよい。また、LEDは面発光型に限定されず、砲弾型でもよい。
さらに、前記実施形態1及び2においては、導光体としてクロスダイクロイックプリズム4又はフィリップスプリズム14を適用した場合につき説明しているがこれに限定されるものではない。
In the first and second embodiments, the case where an LED is applied as a light emitting element is described. However, the present invention is not limited to this, and other solid semiconductor elements such as an eye-safe laser and a laser diode are used. Also good. Moreover, LED is not limited to a surface emitting type, A bullet type may be sufficient.
Further, in the first and second embodiments, the case where the cross dichroic prism 4 or the
さらに、前記実施形態1及び2においては、G光の光路を基準にしてLED1G等の配置を決める場合につき説明しているがこれに限定されるものではなく、他の色の光の光路を基準にして配置を決めてもよい。
そして、発光素子は、R色、G色及びB色の光を発するものに限定されない。
Further, in the first and second embodiments, the case where the arrangement of the
The light emitting elements are not limited to those emitting light of R color, G color, and B color.
10、20 投射型画像表示装置
1R、1G、1B LED
2R、3R、2G、3G、2B、3B 集光レンズ
4 クロスダイクロイックプリズム
4R、4B ダイクロイックミラー
5 TIRプリズム
5a 第1プリズム
5b 第2プリズム
5c 反射面
6 DMD
7 投射レンズ
14 フィリップスプリズム
14a 第1プリズム
14b 第2プリズム
14c 第3プリズム
14d 第1ダイクロイック膜
14e 第2ダイクロイック膜
10, 20 Projection type
2R, 3R, 2G, 3G, 2B, 3B Condensing lens 4 Cross
7
Claims (5)
各発光素子及び集光レンズが、該発光素子及び集光レンズの光軸が前記導光体の入射面に対して所定角度を有する状態で配置され、各発光素子が発し、集光レンズを通った光が各別の光路で導光体及びTIRプリズムを通り、DMDにおける焦点で集光されるように構成されていることを特徴とする投射型画像表示装置。 A light emitting element that emits light of at least two different colors, a condensing lens that condenses the light emitted by each light emitting element, and light emitted from each condensing lens is incident, and the light is totally reflected or transmitted Light emitting body, a TIR prism having a reflecting surface inside, a DMD having a micromirror that reflects incident light on and off based on image information, and light reflected by the DMD The TIR prism condenses the light incident from the light guide to the DMD and reflects the light reflected by the DMD to the projection lens by the reflection surface. In the projection type image display device to be
Each light emitting element and the condensing lens are arranged in a state where the optical axis of the light emitting element and the condensing lens has a predetermined angle with respect to the incident surface of the light guide, and each light emitting element emits and passes through the condensing lens. The projection type image display apparatus is configured such that the collected light passes through the light guide and the TIR prism in different optical paths and is collected at the focal point of the DMD.
前記一の発光素子は、緑色の光を発する発光素子である請求項2に記載の投射型画像表示装置。 The color of the light emitted from each light emitting element is red, green and blue,
The projection type image display device according to claim 2, wherein the one light emitting element is a light emitting element that emits green light.
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