JP2012053281A - 照射用装置およびプロジェクタ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】照射用装置は、3個の面発光LED11、12、13と、色合成手段31、32と、光ガイド手段21、22、23とを有し、色合成手段は、分光特性が異なる2種の分光フィルタ膜F1、F2を直交させて組み合わせたものであり、光ガイド手段は、面発光LEDの発光部と同大で矩形形状の導光部断面形状を持つ直方体状のライトトンネル21、22、23を有し、3個の面発光LEDの発光面が、ライトトンネルの入射面に密接し、かつ、色合成手段とライトトンネルとが相互に整合的に連接し、ライトトンネルの長さが、3個の面発光LEDの基板相互が干渉しないように設定され、色合成手段と1以上のライトトンネルと3個の面発光LEDが一体とされている。
【選択図】図1
Description
例えば、上記3色をA・B・Cとして、一方の分光フィルタ膜が「A光を透過させ、B光を反射」させ、他の分光フィルタ膜が「A光とB光を透過させ、C光を反射」させるものを組み合わせて構成させることができる。
「光ガイド手段」は、ライトトンネルを1以上有する。
「ライトトンネル」は、形状としては直方体状で、直方体の相対する2面の一方が入射面、他方が射出面であり、入射面から入射した光は、直方体内を射出面へ向かって導光されつつ側面での反射を繰り返し、光強度を均一化して射出させる光学素子であり、種々のタイプのものが市販されてもいるが、その具体的な使用例としては特許文献2等に記載されている。
そして、1以上のライトトンネルの長さが「3個の面発光LEDの基板相互が干渉しないよう」に設定され、色合成手段と1以上のライトトンネルと3個の面発光LEDが一体とされている。
請求項1〜4の任意の1に記載の照射用装置は、これに用いる1以上のライトトンネルが「鏡面仕上げされた6面を持つ四角柱内密ロッドと、そのロッドの断面と同形状の反射面をもつ内面反射型の中空ロッドの組合せで構成され、内密ロッドと中空ロッドとが嵌めあい状態でスライド可能で、ライトトンネルの全体長さが可変である」ことができる(請求項5)。
この発明の照射用装置は、光利用効率を高めつつ全体をコンパクトに構成でき、この照射用装置を用いることにより投射画像の明るさを向上させ、かつコンパクトなプロジェクタ装置を実現できる。
図1(a)に示した面発光LED12および13の構造も、面発光LED11と全く同様であり、符号12A、13Aは発光を行なう素子、符号12B、12Cは基板を示している。なお、以下の説明においては便宜上、素子11A、12A、13Aを「発光部11A、12A、13A」と呼ぶこともある。
この実施の形態は、図1(a)の実施の形態におけるライトトンネル21、22、23に替えて、前述の「内面反射型の中空ロッド」タイプのライトトンネル21M、22M、23Mを用いた点のみが、図1(a)の実施の形態と異なる。
このようなライトトンネル21M、22M、23Mを用いても、図1(a)の実施の形態と同様の機能を持つ「照射用装置」を実現できるとこは容易に理解されるであろう。
この場合、面発光LED11に対してはプリズム32が、面発光LED13に対してはプリズム31と32とが「ライトトンネル」として機能する。このために、プリズム31、32は「ライトトンネル22と同じ材質」で形成する。
仮に、ライトトンネル24の長さが短くなり、射出面が基板11B、13Bの右端よりもプリズム32側に位置するようになると、カップリングレンズCLを上記射出面に近接させようとする場合に、カップリングレンズCLと基板11B、13Bとの機械的な干渉が生じ、カップリングレンズCLを上記「仮想的な光源」に近づけることが出来ず、十分な光を取り込むことができなかったり、あるいは十分な光を取り込むためにカップリングレンズCLのレンズ径が大きくなったりする問題が生じる。
繁雑を避けるため、混同の恐れがないと思われるものについては図1におけると同一の符号を用いる。
図3(a)に示す実施の形態は、色合成手段として「分光特性の異なるダイクロイック膜F1、F2を、同一のプリズム33内で直交交差させた構成のもの」を用いた例であり、図示の如く、ライトトンネル21はプリズム33の上側の面に、ライトトンネル22はプリズム33の左側の面に、ライトトンネル23はプリズム33の下側の面に密着して連接している。プリズム33の右側の面が射出面であって、この部分に前述の「色合成された光の仮想的な光源」が形成される。
また、ライトトンネル210には、内部にダイクロイック膜F2を形成した。ライトトンネル210、220、230を、図3(b)に示すように組み合わせることにより、プリズム状の色合成手段を用いることなく、ライトトンネル210、220、230の組み合わせで色合成を行なうことができる。
前述の如く、「四角柱内密ロッド」はガラス、プラスチック等の透明体で構成でき、「内面反射型の中空ロッド」はガラスやプラスチック、あるいは金属、セラミックス等を用いたミラーを張り合わせて形成できる。
ライトトンネルLT2は、ライトトンネルLT1の断面と同形状の反射面を持ち、図4(c)に示すように、ライトトンネルLT1はライトトンネルLT2内に嵌合される。
レンズ63、64はカップリングレンズ62と共にリレーレンズ系を構成し、照射用装置61からの色合成された白色光を、画像形成手段(液晶パネルを想定している。)65に照射する。
また、この発明の照射用光学系61を用いることにより、色合成を行なう部分も比較例よりも小型化できている。
21、22、23 ライトトンネル
31、32 プリズム
F1、F2 分光フィルタ膜
CL カップリングレンズ
Claims (6)
- 投射用のカラー画像を合成できる3色用の画像を単一面に形成する画像形成手段に、上記3色の光を合成して照射し、上記画像形成手段に形成された画像により変調されたカラー画像光束を、投射レンズによりスクリーン上に投射するプロジェクタ装置に用いられ、照射用の3色合成光を得る照射用装置であって、
3色の光を個別に放射する3個の光源と、これら3個の光源から放射された3色の光を合成する色合成手段と、光ガイド手段とを有し、
上記3個の光源は何れも面発光LEDであり、
上記色合成手段は、分光特性が異なる2種の分光フィルタ膜を直交させて組み合わせたものであり、
光ガイド手段は、面発光LEDの発光部と同大で矩形形状の導光部断面形状を持つ直方体状のライトトンネルを1以上有し、
上記3個の面発光LEDの発光面が、上記ライトトンネルもしくは色合成手段の入射面に密接し、かつ、色合成手段と1以上のライトトンネルとが相互に整合的に連接し、
上記1以上のライトトンネルの長さが、3個の面発光LEDの基板相互が干渉しないように設定され、
上記色合成手段と1以上のライトトンネルと3個の面発光LEDが一体とされていることを特徴とする照射用装置。 - 請求項1記載の照射用装置において、
色合成手段がプリズム状であり、各面発光LEDに対応して1個のライトトンネルを有し、各ライトトンネルの、入射面は対応する面発光LEDの発光面に密接し、射出面は色合成手段のプリズム面に連接していることを特徴とする照射用装置。 - 請求項1記載の照射用装置において、
色合成手段がプリズム状であり、1もしくは2個の面発光LEDの発光面が、色合成手段のプリズム面に密接していることを特徴とする照射用装置。 - 請求項1記載の照射用装置において、
色合成手段を構成する、分光特性が異なる2種の分光フィルタ膜が、中密状のライトトンネルの一部として該ライトトンネルと一体に形成されていることを特徴とする照射用装置。 - 請求項1〜4の任意の1に記載の照射用装置において、
1以上のライトトンネルが、鏡面仕上げされた6面を持つ四角柱内密ロッドと、そのロッドの断面と同形状の反射面をもつ内面反射型の中空ロッドの組合せで構成され、
上記内密ロッドと中空ロッドとが嵌めあい状態でスライド可能であり、ライトトンネルの全体長さが可変であることを特徴とする照射用装置。 - 投射用のカラー画像を合成できる3色用の画像を単一面に形成する画像形成手段に、上記3色の光を合成して照射し、上記画像形成手段に形成された画像により変調されたカラー画像光束を、投射レンズによりスクリーン上に投射するプロジェクタ装置であって、
照射用の3色合成光を得る照射用装置として請求項1〜5の任意の1に記載のものを用いるプロジェクタ装置。
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