JP2008299279A - Projector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プロジェクタに関する。 The present invention relates to a projector.
従来、白色光をカラーホィール等で色分離し、1枚の板状の空間光変調装置にR(赤),G(緑),B(青)各色の光を入射し、時分割で各色光をスクリーンに投射することによりカラー画像を投射する方式、いわゆる単板方式のプロジェクタが提案されている。この単板方式では、カラーホィールに3色または4色の光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントを配列して空間光変調手段による変調周期に同期させて回転させる。しかしながら、例えば、赤色のカラーフィルタに白色光が入射した場合、赤色光以外の青色光及び緑色光の光はカラーフィルタに吸収され、赤色光のみがカラーフィルタを透過する。緑色のカラーフィルタを透過する光についても同様であり、緑色光以外の光はカラーフィルタで吸収される。また、青色光についても同様である。したがって、カラー画像の投射に実質的に利用される光の光量は、白色光の約3分の1以下になってしまう。そこで、カラーフィルタが不要な電気光学装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, white light is color-separated by a color wheel, and R (red), G (green), and B (blue) light is incident on a single plate-like spatial light modulator, and each color light is time-divisionally divided. A so-called single-plate projector that projects a color image by projecting the image onto a screen has been proposed. In this single plate method, filter segments that transmit light of three colors or four colors are arranged on the color wheel, and are rotated in synchronization with the modulation period of the spatial light modulation means. However, for example, when white light is incident on a red color filter, blue light and green light other than red light are absorbed by the color filter, and only the red light is transmitted through the color filter. The same applies to light passing through the green color filter, and light other than green light is absorbed by the color filter. The same applies to blue light. Therefore, the amount of light substantially used for color image projection is about one-third or less of white light. Therefore, an electro-optical device that does not require a color filter has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
この特許文献1に記載の電気光学装置は、RGBの点光源が順に配列された点光源アレイと、マイクロレンズアレイと、液晶ライトバルブとを備えている。そして、液晶ライトバルブの各色の点光源から射出された光が、マイクロレンズアレイにより、各色の画素に重ね合わせて集光される。
上記従来の技術には以下のような課題が残されている。すなわち、RGBの順に配列された点光源アレイを作製するのが困難であるため、コストが高くなってしまう。また、点光源がレーザ、または、LEDの場合、RGBの順に配列された光源を一体的に作製することは困難であるため、色ごとに別体のチップを基板に並べて実装したとしても、各点光源間のピッチが一定にならないため、複雑でコストが高くなってしまう。また、各点光源を駆動させる駆動配線の設計が難しい等の問題によっても、複雑で高価なものになってしまう。また、1つの基板にRGBの順に配列された点光源を配置すると、隣接する点光源の間隔が十分に取れず放熱性が悪いという問題も生じる。 The following problems remain in the conventional technology. That is, since it is difficult to produce a point light source array arranged in the order of RGB, the cost increases. In addition, when the point light source is a laser or LED, it is difficult to integrally produce light sources arranged in the order of RGB, so even if separate chips are arranged on a substrate for each color, Since the pitch between the point light sources is not constant, it is complicated and expensive. Also, problems such as difficulty in designing the drive wiring for driving each point light source result in a complicated and expensive product. Further, when the point light sources arranged in the order of RGB are arranged on one substrate, there is a problem that the adjacent point light sources are not sufficiently spaced and the heat dissipation is poor.
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、低コスト化を図りつつ、光源より発生する熱を十分に放熱することが可能な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 projector that can sufficiently dissipate heat generated from a light source while reducing costs.
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。
本発明のプロジェクタは、互いに異なる色の光をそれぞれ射出する複数の光源と、該複数の光源から射出された光の光路を変換する光路変換手段と、互いに異なる波長選択性を有し、前記光路変換手段によって光路が変換された異なる色の光を独立して変調可能な複数種類の画素をアレイ状に有する光変調手段と、該光路変換手段から射出される光を前記光変調手段に伝達する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、前記光変調手段により変調された光を被投射面に投射する投射装置とを備え、前記複数の光源の各々は、同色の光を射出する複数の発光部が基板上に形成されてなり、前記マイクロレンズアレイによって前記複数の発光部から射出される同色の光が前記光変調手段の画素に形成された開口部に集光され、前記複数の光源から射出される異なる色の光が前記光変調手段の異なる画素に入射されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The projector of the present invention has a plurality of light sources that respectively emit light of different colors, an optical path conversion unit that converts an optical path of light emitted from the plurality of light sources, and has different wavelength selectivity, A light modulation unit having an array of a plurality of types of pixels capable of independently modulating light of different colors whose light paths have been converted by the conversion unit, and transmitting light emitted from the light path conversion unit to the light modulation unit A microlens array including a plurality of microlenses; and a projection device that projects light modulated by the light modulation unit onto a projection surface, wherein each of the plurality of light sources emits light of the same color. Are formed on the substrate, and light of the same color emitted from the plurality of light emitting units by the microlens array is collected in an opening formed in a pixel of the light modulation unit, and Different colors of light emitted from the light source, characterized in that it is incident on different pixels of the light modulation means.
本発明に係るプロジェクタでは、複数の光源から射出された各光の光路は、光路変換手段により同一方向に変換される。そして、同一方向に変換された各光は、マイクロレンズアレイにより集光され、光変調手段の画素の開口部に入射する。開口部に入射した光は変調され、投射装置によって被投射面に投射される。このように、光変調手段を用いて各色を被投射面に投射する。
ここで、本発明では、同色の光を射出する複数の発光部が基板上に形成されているため、複数の発光部を同一の基板に設計及び製造するのが容易になる。これにより、低コストで、複数の発光部を一体的に形成し易くなり、さらには、光源間のピッチを一定に形成することができる。
また、従来では1つの基板上に複数の異なる色の波長の発光部が形成されているため、1つの基板上に形成する発光部の数が多い。これにより、複数の発光部の間隔は狭く、発光部の配置密度は大きい。しかしながら、本発明のプロジェクタに用いられる光源は、同色の光を射出する複数の発光部が基板上に形成される。すなわち、基板上には1色の光を射出する発光部のみが形成されるため、基板上の発光部の数は少なくて済む。すなわち、複数の発光部の間隔を広くすることができるので、発光部の配置の密度を小さくすることができ、放熱性の良好な光源を有するプロジェクタを提供することができる。
In the projector according to the present invention, the optical paths of the lights emitted from the plurality of light sources are converted in the same direction by the optical path conversion means. Then, each light converted in the same direction is collected by the microlens array and enters the pixel opening of the light modulation means. The light incident on the opening is modulated and projected onto the projection surface by the projection device. In this way, each color is projected onto the projection surface using the light modulation means.
Here, in the present invention, since the plurality of light emitting portions that emit light of the same color are formed on the substrate, it is easy to design and manufacture the plurality of light emitting portions on the same substrate. Thereby, it becomes easy to form a plurality of light emitting parts integrally at low cost, and furthermore, the pitch between the light sources can be formed constant.
Further, conventionally, since a plurality of light emitting portions having different color wavelengths are formed on one substrate, the number of light emitting portions formed on one substrate is large. Thereby, the space | interval of a some light emission part is narrow, and the arrangement | positioning density of a light emission part is large. However, in the light source used for the projector of the present invention, a plurality of light emitting portions that emit light of the same color are formed on the substrate. That is, since only the light emitting portions that emit light of one color are formed on the substrate, the number of light emitting portions on the substrate can be small. That is, since the interval between the plurality of light emitting units can be widened, the arrangement density of the light emitting units can be reduced, and a projector having a light source with good heat dissipation can be provided.
また、本発明のプロジェクタは、前記光路変換手段から射出された隣接する異なる色の光の中心軸のピッチが略等しいことが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the pitches of the central axes of adjacent lights of different colors emitted from the optical path changing unit are substantially equal.
本発明に係るプロジェクタでは、光路変換手段から隣接して射出された光の中心軸の間隔が略等しいため、マイクロレンズアレイを複数の光の中心軸のピッチに合わせて形成すれば良い。したがって、マイクロレンズアレイの設計が容易になる。 In the projector according to the present invention, since the intervals between the central axes of the light emitted adjacently from the optical path changing means are substantially equal, the microlens array may be formed in accordance with the pitches of the central axes of the plurality of lights. Therefore, the design of the microlens array becomes easy.
また、本発明のプロジェクタは、前記複数の光源のそれぞれの前記発光部のピッチが略等しく、前記複数の光源ごとの前記発光部の数が同じであることが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that the pitches of the light emitting units of the plurality of light sources are substantially equal and the number of the light emitting units for the plurality of light sources is the same.
本発明に係るプロジェクタでは、複数の光源の発光部の間隔が略等しく、同色の光を射出する発光部の数が同じであるため、例えば、マイクロレンズの大きさを同一にし、等間隔に配置することで、各光を開口部に集光させることができる。したがって、マイクロレンズアレイの設計が容易になる。 In the projector according to the present invention, since the intervals between the light emitting portions of the plurality of light sources are substantially equal and the number of the light emitting portions emitting the same color light is the same, for example, the microlenses are made the same size and arranged at equal intervals. By doing so, each light can be condensed on the opening. Therefore, the design of the microlens array becomes easy.
また、本発明のプロジェクタは、前記複数の光源のそれぞれの前記発光部のピッチと前記光路変換手段から射出された隣接する異なる色の光の中心軸のピッチとの比が、前記光変調手段の同一波長の光が入射する画素のピッチと隣接する画素のピッチとの比と略等しいことが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, the ratio between the pitch of the light emitting units of each of the plurality of light sources and the pitch of the central axes of adjacent light beams of different colors emitted from the optical path changing unit may be It is preferable that the ratio between the pitch of pixels on which light of the same wavelength is incident and the pitch of adjacent pixels is substantially equal.
本発明に係るプロジェクタでは、同色の光を射出する発光部のピッチと光路変換手段から射出された隣接する異なる色の光の中心軸の間隔との比が、光変調手段の同一波長の光が入射する画素のピッチと隣接する画素のピッチとの比と略等しいため、光源から射出された各光をマイクロレンズアレイにより効率良く画素に集光させることができる。 In the projector according to the present invention, the ratio between the pitch of the light emitting unit that emits light of the same color and the interval between the central axes of adjacent light of different colors emitted from the optical path changing unit is the same wavelength of the light modulating unit. Since the ratio between the pitch of the incident pixels and the pitch of the adjacent pixels is substantially equal, each light emitted from the light source can be efficiently condensed on the pixels by the microlens array.
また、本発明のプロジェクタは、前記複数の光源のそれぞれと前記マイクロレンズアレイとの光学的距離が、前記光源から射出される光の異なる色の波長に応じて異なることが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that an optical distance between each of the plurality of light sources and the microlens array is different according to wavelengths of different colors of light emitted from the light sources.
本発明に係るプロジェクタでは、マイクロレンズアレイは一般的には色収差を持っているため、入射する光の波長によって焦点位置が変わるので、光源から射出される光の波長に応じて光源を配置する。すなわち、本発明では、同色の光を射出する複数の発光部が基板上に形成されているため、光源とマイクロレンズアレイとの光学的距離(光路長)を最適な状態に調整することができる。 In the projector according to the present invention, since the microlens array generally has chromatic aberration, the focal position changes depending on the wavelength of the incident light. Therefore, the light source is arranged according to the wavelength of the light emitted from the light source. That is, in the present invention, since a plurality of light emitting portions that emit light of the same color are formed on the substrate, the optical distance (optical path length) between the light source and the microlens array can be adjusted to an optimum state. .
また、本発明のプロジェクタは、前記複数の光源のそれぞれと前記マイクロレンズアレイとのそれぞれの光学的距離が略等しいことが好ましい。
本発明に係るプロジェクタでは、マイクロレンズアレイによる色収差が被投射面に表示される画像に影響を及ぼさない程度の場合は、各光源とマイクロレンズアレイとの光学的距離(光路長)を略等しくなるように配置することで、複数の光源の配置が容易となる。
In the projector according to the aspect of the invention, it is preferable that optical distances between the plurality of light sources and the microlens array are substantially equal.
In the projector according to the present invention, when the chromatic aberration due to the microlens array does not affect the image displayed on the projection surface, the optical distance (optical path length) between each light source and the microlens array becomes substantially equal. By arranging in this way, it becomes easy to arrange a plurality of light sources.
また、本発明のプロジェクタは、前記複数の発光部のピッチをP1、前記複数の画素のピッチをP2、前記マイクロレンズアレイのマイクロレンズのピッチをPL、前記複数の光源のそれぞれと前記マイクロレンズアレイとの光学的距離が等しい場合の前記光学的距離をL1、前記マイクロレンズアレイと前記光変調手段との光学的距離をL2としたとき、PL=n{P1・P2/(P1+P2)}(ただし、nは自然数)及びL2/L1=P2/P1の条件を満たすように構成されていることが好ましい。 In the projector of the present invention, the pitch of the plurality of light emitting units is P1, the pitch of the plurality of pixels is P2, the pitch of microlenses of the microlens array is PL, each of the plurality of light sources and the microlens array PL = n {P1 · P2 / (P1 + P2)} where L1 is the optical distance and L2 is the optical distance between the microlens array and the light modulator. , N is a natural number) and L2 / L1 = P2 / P1 are preferably satisfied.
本発明に係るプロジェクタでは、マイクロレンズアレイによる色収差が被投射面に表示される画像に影響を及ぼさない程度の場合は、上記数式を満たすように光源、光変調手段、マイクロレンズアレイを形成し、配置する。これにより、nの値を代えることで、各画素に入射する光線の数を調整することができる。したがって、例えば、nが1であるとき、最もマイクロレンズのピッチPLが小さくなるので、最も複数の方向から画素に光が入射する。このようにして、被投射面に投射される光の強度の均一化を図ることができる。 In the projector according to the present invention, when the chromatic aberration due to the microlens array does not affect the image displayed on the projection surface, the light source, the light modulation unit, and the microlens array are formed so as to satisfy the above formula, Deploy. Thereby, the number of rays incident on each pixel can be adjusted by changing the value of n. Therefore, for example, when n is 1, the pitch PL of the microlenses is the smallest, so that light enters the pixel from the plurality of directions. In this way, the intensity of light projected on the projection surface can be made uniform.
また、本発明のプロジェクタは、前記複数の光源は、赤色光を射出する発光部を有する光源と、緑色光を射出する発光部を有する光源と、青色光を射出する発光部を有する光源とであることが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, the plurality of light sources may include a light source having a light emitting unit that emits red light, a light source having a light emitting unit that emits green light, and a light source having a light emitting unit that emits blue light. Preferably there is.
本発明に係るプロジェクタでは、光源が、赤色光、緑色光、青色光を射出する発光部を有する光源であるため、フルカラーの画像を被投射面に表示することが可能となる。 In the projector according to the present invention, since the light source is a light source having a light emitting unit that emits red light, green light, and blue light, a full-color image can be displayed on the projection surface.
また、本発明のプロジェクタは、前記光路変換手段が、緑色光を透過させるとともに赤色光を反射させる赤色光反射部と、緑色光を透過させるとともに青色光を反射させる青色光反射部とを有することが好ましい。 In the projector according to the aspect of the invention, the optical path conversion unit may include a red light reflecting unit that transmits green light and reflects red light, and a blue light reflecting unit that transmits green light and reflects blue light. Is preferred.
本発明に係るプロジェクタでは、光路変換手段が、赤色光を反射させる赤色光反射部と青色光を反射させる青色光反射部とを有するため、異なる方向に射出された赤色光、青色光を赤色反射部、青色反射部のそれぞれにおいて反射させ、同一方向に進行させる。また、緑色光は、赤色,青色反射部を透過し、赤色光及び青色光と同一方向に進行する。このように、帯域の離れている赤色光及び青色光を反射させる反射部を設けることにより、3色がバランス良く光路変換手段から射出されるため、鮮明な画像を被投射面に投射することが可能となる。
また、光路変換手段としてクロスダイクロイックプリズムを用いた場合、クロスダイクロイックプリズムの3辺に赤色光源、緑色光源、青色光源を配置することができるため、装置全体の小型化を図ることが可能となる。
In the projector according to the present invention, since the optical path changing unit includes the red light reflecting portion that reflects the red light and the blue light reflecting portion that reflects the blue light, the red light and the blue light emitted in different directions are reflected by the red light. And the blue reflecting portion are reflected in the same direction. The green light passes through the red and blue reflecting portions and travels in the same direction as the red light and blue light. In this way, by providing the reflecting portion that reflects the red light and blue light that are separated from each other in the band, the three colors are emitted from the optical path conversion unit in a well-balanced manner, so that a clear image can be projected onto the projection surface. It becomes possible.
Further, when a cross dichroic prism is used as the optical path conversion means, a red light source, a green light source, and a blue light source can be arranged on three sides of the cross dichroic prism, so that the entire apparatus can be reduced in size.
以下、図面を参照して、本発明に係るプロジェクタの実施形態について説明する。なお、以下の図面においては、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。 Embodiments of a projector according to the present invention will be described below with reference to the drawings. In the following drawings, the scale of each member is appropriately changed in order to make each member a recognizable size.
[第1実施形態]
図1は、本発明のプロジェクタの全体構成の概略構成図であり、図2は、光源の構成を示す斜視図であり、図3は、クロスダイクロイックプリズムから射出された各色光を示す図であり、図4は、赤色光源部から射出され、液晶ライトバルブに入射する光の光路を示す図であり、図5は、それぞれの光源部、マイクロレンズアレイ、液晶ライトバルブを直線的に配置した説明図であり、図6は、液晶ライトバルブの各画素を示す模式図である。なお、図4、図5は、液晶ライトバルブと各光源部との位置関係を分り易く説明するために、クロスダイクロイックプリズムを省略した図であり、また、実際には発光部から射出され広がった光をマイクロレンズにより集光させているが、図が煩雑になるのを避けるために、マイクロレンズの中心を通過する光の主光軸のみを示す。さらに、図5は、光源部の中央に配置された発光部から射出された光の主光軸のみを示している。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an overall configuration of a projector according to the present invention, FIG. 2 is a perspective view illustrating a configuration of a light source, and FIG. 3 is a diagram illustrating light of each color emitted from a cross dichroic prism. FIG. 4 is a diagram showing an optical path of light emitted from the red light source unit and incident on the liquid crystal light valve, and FIG. 5 is an explanation in which each light source unit, microlens array, and liquid crystal light valve are arranged linearly. FIG. 6 is a schematic diagram showing each pixel of the liquid crystal light valve. 4 and 5 are diagrams in which the cross dichroic prism is omitted for easy understanding of the positional relationship between the liquid crystal light valve and each light source unit. Although the light is condensed by the microlens, only the main optical axis of the light passing through the center of the microlens is shown in order to avoid making the figure complicated. Further, FIG. 5 shows only the main optical axis of the light emitted from the light emitting unit disposed in the center of the light source unit.
本実施形態に係るプロジェクタ1は、図1に示すように、複数の光源部10と、クロスダイクロイックプリズム(光路変換手段)20と、マイクロレンズアレイ30と、液晶ライトバルブ(光変調手段)40と、投射レンズ(投射装置)50とを備えている。また、投射レンズ50は、液晶ライトバルブ40から射出された光をスクリーン(被投射面)60に拡大投射するレンズである。
As shown in FIG. 1, the projector 1 according to the present embodiment includes a plurality of
光源部10は、図1に示すように、赤色光を射出する発光部11Rを複数有する赤色光源部(光源)10Rと、緑色光を射出する発光部11Gを複数有する緑色光源部(光源)10Gと、青色光を射出する発光部11Bを複数有する青色光源部(光源)10Bとである。
また、赤色,緑色,青色光源部10R,10G,10Bは、図2に示すように、同じ波長の光(同色の光)を射出する複数の発光部11R,11G,11Bが基板12に形成されている。また、赤色,緑色,青色光源部10R,10G,10Bは、9行5列の2次元配列であり、縦ピッチP1a(P1)及び横ピッチP1b(P1)ともに0.9mmである。
As shown in FIG. 1, the
In addition, as shown in FIG. 2, the red, green, and blue
赤色,緑色,青色光源部10R,10G,10Bは、半導体の面発光レーザアレイを使用しているため、略点光源のアレイとなっている。また、各光源部10R,10G,10Bは、InGaAsの活性層及び外部共振器構造を持ち、赤色光源部10Rは1260nm、緑色光源部10Gは1060nm、青色光源部10Bは920nm近辺で発振した赤外光を、PPLN等のSHG(第2高調波発生素子、SHG:Second Harmonic Generation、図示略)を使用して半波長、すなわち、中心波長が630nm、530nm、460nmの可視光として出力する。
The red, green, and blue
クロスダイクロイックプリズム20は、図1に示すように、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(赤色光反射部)20aと青色光を反射する誘電体多層膜(青色光反射部)20bとが十字状に配置されている。また、クロスダイクロイックプリズム20の3辺には、赤色光源部10R,緑色光源部10G,青色光源部10Bが配置されている。具体的には、クロスダイクロイックプリズム20の上端面20d側に青色光源部10Bが配置されており、左端面20e側に緑色光源部10Gが配置されており、下端面20f側に赤色光源部10Rが配置されている。また、誘電体多層膜20aは、570nm程度にカットオフを持つローパスフィルタを使用し、誘電体多層膜20bは500nm程度にカットオフを持つローパスフィルタを使用する。これにより、赤色光は、誘電体多層膜20aにより光路が90度曲げられ、青色光は、誘電体多層膜20bにより光路が90度曲げられクロスダイクロイックプリズム20の射出端面20cから射出される。また、緑色光は、クロスダイクロイックプリズム20の誘電体多層膜20a,20bのどちらの膜にも反射されず透過し、射出端面20cから射出される。すなわち、クロスダイクロイックプリズム20は、赤色,緑色,青色光源部10R,10G,10Bから射出された赤色光,緑色光,青色光の光路を同一方向となるように光路を変換する。このように、簡単な誘電体多層膜20a,20bの設計で効率良く3つの光源部10R,10G,10Bから射出された赤色光、緑色光、青色光の光路を変換し同一方向にすることができる。
As shown in FIG. 1, the cross
液晶ライトバルブ40は、高温ポリシリコンTFTを用いた透過型の液晶パネルであり、互いに異なる波長選択性を有し、クロスダイクロイックプリズム20の射出端面20aから射出された各色光を独立して変調可能な複数種類の画素をアレイ状に有している。具体的には、液晶ライトバルブ40は、図5に示すように、赤色光源部10Rから射出された赤色光が入射する赤色光用の複数の画素40Rと、緑色光源部10Gから射出された緑色光が入射する緑色光用の複数の画素40Gと、青色光源部10Bから射出された青色光が入射する青色光用の複数の画素40Bとを有している。これら各画素40R,40G,40Bにはブラックマトリックス(BM)のそれぞれ開口部40aが形成され、この開口部40aからマイクロレンズアレイ30により集光された光が入射する。
また、マイクロレンズアレイ30は、液晶ライトバルブ40の開口部40aの入射端面40bで焦点を結ぶように形成し、配置されている。
The liquid crystal
Further, the
マイクロレンズアレイ30は、図4に示すように、マイクロフレネルレンズ(マイクロレンズ:回折レンズ)30aを複数備えている。ここで、赤色光源部10Rから射出される光について説明する。赤色光源部10Rから射出された赤色光は、図4に示すように、マイクロレンズアレイ30により、液晶ライトバルブ40の画素40Rに向かって集光される。また、緑色光源部10G、青色光源部10Bから射出された光も同様にマイクロレンズ30により画素40G、40Bにそれぞれ集光される。
また、マイクロフレネルレンズ30aは、低収差で高効率、高NA(開口数)性能を持つため、本実施形態に好適に用いることが可能となる。さらに、マイクロレンズアレイ30の色収差は、画像に大きく影響を及ぼさない程度である。
As shown in FIG. 4, the
Further, since the
また、クロスダイクロイックプリズム20の射出端面20cから射出される各色光は、図3に示すように、隣接する色光の中心軸のピッチQ1が0.3mmである。すなわち、発光部11R,11G,11Bが配列面内方向にずれるように、赤色,緑色,青色光源部10R,10G,10Bが配置されている。すなわち、図5に示すように、各発光部11R,11G,11Bのピッチ(Q1に相当)が0.3mmの等間隔の一定パターンとなるように配置されている。なお、図5は赤色,緑色,青色光源部10R,10G,10Bを同一光軸上に配置した図である。
なお、赤色,緑色,青色光源部10R,10G,10Bを発光部11R,11G,11Bの配列面内方向にずらす配置ではなく、各発光部11R,11G,11Bの位置をずらして基板12上に形成し、赤色,緑色,青色光源部10R,10G,10Bの端面を揃えた配置でも良い。
Each color light emitted from the
It should be noted that the red, green, and blue
図5に示すように、光源部10R,10G、10Bとマイクロレンズアレイ30との光学的距離(光路長)L1は90μmである。また、マイクロレンズアレイ30と液晶ライトバルブ40との光学的距離(光路長)L2は3mmである。
さらに、本変形例では、マイクロレンズアレイ30のマイクロフレネルレンズ30aのピッチをPLとしたとき、PL=n{P1・P2/(P1+P2)}(ただし、nは自然数)…式1及びL2/L1=P2/P1…式2の条件を満たすように構成されている。
As shown in FIG. 5, the optical distance (optical path length) L1 between the
Furthermore, in this modification, when the pitch of the
ここで、式1でnの値を小さくしてマイクロレンズアレイ30のマイクロフレネルレンズ30aのピッチPLを狭くしすぎると、マイクロレンズアレイ30における回折光が増えすぎて光量ロスと混色とが発生するために好ましくない。また、nの値を大きくしてマイクロフレネルレンズ30aのピッチPLを広くしすぎると、マイクロレンズアレイ30における回折光の重ね合わせ回数が少なくなり、各画素40R,40G,40Bの光量ばらつきが大きくなってしまうため好ましくない。そこで、本変形例では、n=4とすると、式1より、マイクロフレネルレンズ30aのピッチPLは約116μmである。
また、発光部11R,11G,11BのピッチP1は0.9mmであり、画素40R,40G,40BのピッチP2は30μmであるため、式2を満たしている。
Here, if the value of n in Formula 1 is reduced and the pitch PL of the
Further, since the pitch P1 of the
また、各画素40R,40G,40Bは、図6に示すように、長方形状であり、ストライプ形状となるように配置されており、隣接する赤色光用の画素ピッチP2は30μmである。また、隣接する画素間のピッチ(例えば、隣接する赤色用の画素40Rと緑色用の画素40Gとのピッチ)Q2は10μmである。すなわち、各色光用の画素ピッチP2と隣接する画素間のピッチQ2との比(30μm/10μm)が、発光部11R,11G,11Bの横ピッチP1と隣接する色光の中心軸のピッチ(各発光部11R,11G,11Bのピッチ)Q1との比(0.9mm/0.3mm)と略等しい。
Further, as shown in FIG. 6, each of the
本実施形態に係るプロジェクタ1では、赤色光を射出する複数の発光部11Rが基板12に形成され、同様に、緑色光,青色光を射出する複数の発光部11G,11Bが基板12に形成されている。すなわち、1つの基板12に同じ波長の光を射出する発光部11R,11G,11Bが形成されているため、複数の発光部11R,11G,11Bを同一基板12に形成するのが容易になる。これにより、低コストで、液晶ライトバルブ40を用いて各色光をスクリーン60に投射することによりカラー画像を表示することができる。さらには、色光ごとの発光部11R,11G,11Bの設計は同一であるため、同じ波長の光を射出する発光部11R,11G,11Bのピッチを一定に形成し易くなる。したがって、発光部11R,11G,11Bの設計が容易になるため低コスト化を図ることが可能となる。
In the projector 1 according to the present embodiment, a plurality of light emitting
また、従来のように1つの基板12に複数の異なる波長の発光部が形成されている場合に比べて、本発明のプロジェクタ1に用いられる光源部10R,10G,10Bは、1つの基板12に同一波長の発光部11R,11G,11Bが形成されているため、発光部11R,11G,11Bの配置の密度を小さくすることができる。したがって、発光部11R,11G,11Bの間隔を広くすることができるので、放熱性の良好な光源部10R,10G,10Bを有するプロジェクタ1を提供することができる。
さらには、マイクロレンズアレイ30による色収差がスクリーン60に表示される画像に影響を及ぼさない程度の場合に効果的である。すなわち、マイクロレンズアレイ30と各光源部10R,10G,10Bとの光学的距離が同一になるように配置し、上記式1及び式2を満たすように光源部10R,10G,10B、液晶ライトバルブ40、マイクロレンズアレイ30の形成し、配置する。
これにより、本変形例ではn=4とすることで、光量ロス、混色の発生を抑えることともに、光量のばらつきが小さくなるように、マイクロレンズアレイ30から射出される回折光を重ね合わせることが可能となる。したがって、輝度むらを抑えた画像をスクリーン60に表示することができる。
つまり、本実施形態のプロジェクタ1は、発光部11R,11G,11B間のピッチが一定で、低コスト化を図りつつ、発光部11R,11G,11Bの放熱が十分に可能である。
Further, as compared with the case where a plurality of light emitting portions having different wavelengths are formed on one
Furthermore, it is effective when the chromatic aberration caused by the
Thereby, in this modification, by setting n = 4, it is possible to suppress the generation of light amount loss and color mixing and to superimpose the diffracted light emitted from the
That is, the projector 1 of the present embodiment has a constant pitch between the light emitting
[第1実施形態の変形例]
図1に示す第1実施形態では、マイクロレンズアレイ30と光源部10R,10G,10Bとの光学的距離を同一としたが、色ごとに代えても良い。すなわち、マイクロレンズアレイ30の色収差が画像に影響を及ぼす場合は、図5に示す光源部10R,10G、10bとマイクロレンズアレイ30との光学的距離(光路長)L1を代えても良い。
[Modification of First Embodiment]
In the first embodiment shown in FIG. 1, the optical distance between the
マイクロレンズアレイ30は、回折レンズであるため、入射する光の波長によって焦点位置が異なる。すなわち、入射する赤色光、緑色光、青色光のうち、最も波長の長い赤色光の焦点距離frが最も短く、緑色光の焦点距離fg,青色光の焦点距離fbの順に焦点距離は長くなる(fr<fg<fb)。これにより、マイクロレンズアレイ30と赤色光源部10Rとの光学的距離(光路長)が最も短く、マイクロレンズアレイ30と緑色光源部10G、マイクロレンズアレイ30と青色光源部10Bの順に長くなるように、つまり、マイクロレンズアレイ30側から赤色光源部10R、緑色光源部10G、青色光源部10Bの順に配置される。
なお、マイクロレンズアレイ30として屈折レンズを用いる場合は、青色光の焦点距離fbが最も長く、緑色光の焦点距離fg、赤色光の焦点距離frの順に短くなる(fb<fg<fr)。したがって、この場合は、マイクロレンズアレイ30側から青色光源部10B、緑色光源部10G、赤色光源部10Rの順に配置される。
Since the
When a refractive lens is used as the
したがって、この構成では、マイクロレンズアレイ30は入射する光の波長によって焦点位置が変わるため、本実施形態のように、1つの基板12に同一波長の発光部11R,11G,11Bを形成することにより、発光部11R,11G,11Bとマイクロレンズアレイ30との距離を最適な状態に調整することができる。
Therefore, in this configuration, since the focal position of the
[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7及び図8を参照して説明する。なお、以下に説明する各実施形態の図面において、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では、発光部11R,11G,11Bの配置及び画素40R,40G,40Bの配置において、第1実施形態と異なるその他の構成においては第1実施形態と同様である。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the drawings of the respective embodiments 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 arrangement of the
光源部10R,10G,10Bの発光部11R,11G,11Bの配列はデルタ配列であり、クロスダイクロイックプリズム20から射出される各色光の配列も図7に示すようにデルタ配列である。また、発光部11R,11G,11Bは、3色ともに2次元のアレイ構造であり、縦ピッチP1aが0.6mmであり、横ピッチP1bが0.9mmであるため、クロスダイクロイックプリズム20から射出された各色光の縦ピッチ及び横ピッチも図7に示すように、P1aが0.6mm、P1bが0.9mmである。
また、縦方向の隣接する色光の中心軸のピッチQ1a及び横方向の隣接する色光の中心軸のピッチQ1bが0.3mmとなるように、赤色,緑色,青色光源部10R,10G,10Bが発光部11R,11G,11Bの配列面内方向にずらして、隣接して射出された光の中心軸の間隔が等しい、すなわち、等間隔の一定パターンとなるように配置されている。
The arrangement of the
The red, green, and blue
液晶ライトバルブ40の画素40R,40G,40Bの配列も図8に示すように、デルタ配列である。この画素40R,40G,40Bの縦ピッチP2aが20μmであり、各列間ピッチQ2aが10μmである。
また、画素40R,40G,40Bの横ピッチP2bが30μmであり、各行間ピッチQ2bが10μmである。すなわち、縦方向の各色光用の画素ピッチP2aと隣接する画素40R,40G,40B間のピッチQ2aとの比(20μm/10μm)が、縦方向の発光部11R,11G,11Bの縦ピッチP1aと隣接する色光の中心軸のピッチ(各発光部11R,11G,11Bのピッチ)Q1aとの比(0.6mm/0.3mm)と略等しい。さらに、横方向の各色光用の画素ピッチP2bと隣接する画素40R,40G,40B間のピッチQ2bとの比(30μm/10μm)が、横方向の発光部11R,11G,11Bの縦ピッチP1bと隣接する色光の中心軸のピッチ(各発光部11R,11G,11Bのピッチ)Q1bとの比(0.9mm/0.3mm)と略等しい。
また、本実施形態では、n=4を使用すると、式1より、横方向のマイクロフレネルレンズ30aのピッチPLは約116μmである。一方、縦方向のマイクロフレネルレンズ30aのピッチPLは約77.4μmである。
The arrangement of the
Further, the horizontal pitch P2b of the
Further, in the present embodiment, when n = 4 is used, the pitch PL of the
本発明に係るプロジェクタでは、発光部11R,11G,11Bの配置及び画素40R,40G,40Bの配置がデルタ配列であるため、第1実施形態に示したように、画素40R,40G,40Bをストライプ形状に配置した場合に比べて、画素40R,40G,40B間の規則性が弱くなる。したがって、光の干渉による表示ムラ等が生じにくくなるため、スクリーン60に均一な明るさの画像を表示することが可能となる。
なお、マイクロレンズアレイ30で像は反転するため、画素40R,40G,40Bの配置パターンと発光部11R,11G,11Bの配置パターンとは反転する。
In the projector according to the present invention, since the arrangement of the
Since the image is inverted by 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、光路変換手段として、クロスダイクロイックプリズムを用いたが、これに限るものではない。光路変換手段としては、例えば、ダイクロイックミラーをクロス配置とし色光を合成するもの、ダイクロイックミラーを平行に配置し色光を合成するものを用いることができる。
また、上記各実施形態(変形例を含む)のプロジェクタでは、赤色光、緑色光、青色光を射出する光源部を用いたが、4色以上の光源部を用いても良い。
また、発光部から射出される光は点光源である必要はなく、点光源に近い、パターン化された光源アレイであっても良い。また、光源はレーザに限らず、LED光源や有機ELアレイ等も使用可能である。
さらに、光変調手段として透過型の液晶パネルを用いたが、DMD、LCOSであっても良い。
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, although a cross dichroic prism is used as the optical path changing means, the present invention is not limited to this. As the optical path changing means, for example, a dichroic mirror having a cross arrangement to combine color lights, or a dichroic mirror arranged in parallel to combine color lights can be used.
In the projectors of the above embodiments (including modifications), a light source unit that emits red light, green light, and blue light is used. However, light sources of four or more colors may be used.
Further, the light emitted from the light emitting unit does not have to be a point light source, and may be a patterned light source array close to the point light source. The light source is not limited to a laser, and an LED light source, an organic EL array, or the like can be used.
Further, although a transmissive liquid crystal panel is used as the light modulation means, DMD or LCOS may be used.
1,70…プロジェクタ、10R…赤色光源部(光源)、10G…緑色光源部(光源)、10B…青色光源部(光源)、11R,11G,11B…発光部、12…基板、20…クロスダイクロイックプリズム(光路変換手段)、20a…誘電体多層膜(赤色反射部)、20b…誘電体多層膜(青色反射部)、30…マイクロレンズアレイ、30a…マイクロフレネルレンズ(マイクロレンズ)、40…液晶ライトバルブ(光変調手段)、40R,40G,40B…画素、40a…開口部、50…投射レンズ(投射装置)、60…スクリーン(被投射面) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,70 ... Projector, 10R ... Red light source part (light source), 10G ... Green light source part (light source), 10B ... Blue light source part (light source), 11R, 11G, 11B ... Light emission part, 12 ... Board | substrate, 20 ... Cross dichroic Prism (optical path changing means), 20a ... dielectric multilayer film (red reflection part), 20b ... dielectric multilayer film (blue reflection part), 30 ... micro lens array, 30a ... micro Fresnel lens (micro lens), 40 ... liquid crystal Light valve (light modulation means), 40R, 40G, 40B ... pixel, 40a ... opening, 50 ... projection lens (projection device), 60 ... screen (projected surface)
Claims (9)
該複数の光源から射出された光の光路を同一方向に変換する光路変換手段と、
該光路変換手段によって光路が変換された異なる色の光を独立して変調可能な複数種類の画素をアレイ状に有する光変調手段と、
該光路変換手段から射出される光を前記光変調手段に伝達する複数のマイクロレンズを含むマイクロレンズアレイと、
前記光変調手段により変調された光を被投射面に投射する投射装置とを備え、
前記複数の光源の各々は、同色の光を射出する複数の発光部が基板上に形成されてなり、
前記マイクロレンズアレイによって、前記複数の発光部から射出される同色の光が前記光変調手段の画素に形成された開口部に集光され、前記複数の光源から射出される異なる色の光が前記光変調手段の異なる画素に集光されることを特徴とするプロジェクタ。 A plurality of light sources that respectively emit light of different colors;
Optical path conversion means for converting the optical paths of light emitted from the plurality of light sources in the same direction;
A light modulator having an array of a plurality of types of pixels capable of independently modulating light of different colors whose optical paths have been converted by the optical path converter;
A microlens array including a plurality of microlenses that transmit light emitted from the optical path changing unit to the light modulating unit;
A projection device for projecting the light modulated by the light modulation means onto the projection surface;
Each of the plurality of light sources has a plurality of light emitting portions that emit light of the same color formed on a substrate,
The microlens array condenses light of the same color emitted from the plurality of light emitting units at openings formed in pixels of the light modulation unit, and light of different colors emitted from the plurality of light sources A projector characterized in that light is condensed on different pixels of the light modulation means.
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