JP2012068277A - Positioning method of rod integrator - Google Patents

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Yumi Fujiwara
裕美 藤原
Narumasa Yamagishi
成多 山岸
Hironori Sugiyama
裕基 杉山
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a positioning method of a rod integrator capable of accurately positioning a plurality of sub rods for guiding respective light fluxes of multiple light sources, facilitating the assembling, minimizing an entire reflectance reduction loss of a combination efficiency of condensed light, and improving a retaining reliability.SOLUTION: In this positioning method of the rod integrator, acute angle portions of emission surfaces of sub rods 2a-2d are positioned at a composition surface central side of a main rod 1, and respective incidence planes are retained by a retaining section 3 and a retaining tool 4 in a direction separating from each other. A see-through hole 5 through which butting portions 7 of the sub rods can be seen is provided. The acute angle portions of the sub rods 2a-2d are positioned by seeing through the hole 5, so as to accurately abut on the main rod. The main rod 1 and the sub rods 2a-2d are adhesively fixed by screws 6 and 12a-12d within a specific adhesion range.

Description

本発明は、照明光源から照射された照明光の照度分布を均一化するロッドインテグレータの位置決め方法、その方法を実施するための保持具及びそれを備えた投写型画像表示装置に関するものである。   The present invention relates to a method for positioning a rod integrator that makes the illuminance distribution of illumination light emitted from an illumination light source uniform, a holder for carrying out the method, and a projection image display apparatus including the same.

一般に投写型画像表示装置では、光源装置から出射された光(照明光)により、例えばデジタルマイクロミラーデバイス(DMD)等の光変調装置を照明する。光変調装置は、光入射面(光変調領域あるいは画素領域とも呼ぶ。)に照射された光を、画像信号(画像情報)に応じて変調し、画像を表す画像光として出射する。投写光学系は、光変調装置から射出された画像光をスクリーン上に投写することにより画像を表示する。   In general, in a projection-type image display apparatus, a light modulation device such as a digital micromirror device (DMD) is illuminated with light (illumination light) emitted from a light source device. The light modulation device modulates light applied to a light incident surface (also referred to as a light modulation region or a pixel region) according to an image signal (image information), and emits the light as image light representing an image. The projection optical system displays an image by projecting image light emitted from the light modulation device onto a screen.

このような投写型画像表示装置では、光源装置から光変調装置までの照明光学系の光路中にロッドインテグレータを配置することで、光源からの集光光を入射し光束の密度を均一化している。   In such a projection-type image display device, a rod integrator is disposed in the optical path of the illumination optical system from the light source device to the light modulation device, so that the condensed light from the light source is incident and the density of the light flux is made uniform. .

また、光変調装置の照明領域は、ロッドインテグレータと変調装置との間に設けられたリレーレンズ(リレー光学系)によって、ロッドインテグレータの光射出面における光の像が光変調装置上で結像されることにより照明される領域となっている。   The illumination area of the light modulator is formed on the light modulator by the relay lens (relay optical system) provided between the rod integrator and the modulator. It becomes an area illuminated by.

投写型画像表示装置の投影画像は明るいことが好ましく、光源装置から射出された照明光が効率よく光変調装置の光変調領域全域に照射されることが望まれる。すなわち、ロッドインテグレータの保持において、光効率ロスを抑える為、正確な位置決めおよび保持信頼性が要求される。   The projection image of the projection type image display device is preferably bright, and it is desirable that the illumination light emitted from the light source device is efficiently applied to the entire light modulation region of the light modulation device. That is, in order to suppress the loss of light efficiency in holding the rod integrator, accurate positioning and holding reliability are required.

ロッドインテグレータの保持方法において、図8に示すように、ロッドインテグレータ81の反射層82と保持部材83の接触面84との間を接着剤85で接着固定する方法(先行文献1参照)や図9に示すように、保持部材93にロッドインテグレータ91を当接させた状態で板バネ92を保持部材93に固定する方法(先行文献2参照)、及び図10に示すように、内筒101に収容されたロッドインテグレータ102を外筒103にネジ104で固定する方法(例えば先行文献3)が提案されている。   In the method of holding the rod integrator, as shown in FIG. 8, a method of adhering and fixing the reflective layer 82 of the rod integrator 81 and the contact surface 84 of the holding member 83 with an adhesive 85 (refer to the prior art reference 1) or FIG. As shown in FIG. 10, a method of fixing the leaf spring 92 to the holding member 93 in a state where the rod integrator 91 is in contact with the holding member 93 (refer to the prior art document 2), and as shown in FIG. There has been proposed a method (for example, prior art document 3) in which the rod integrator 102 is fixed to the outer cylinder 103 with a screw 104.

特開平11−326727号公報JP-A-11-326727 特開2002−131840号公報JP 2002-131840 A 特開2009−192555号公報JP 2009-192555 A

近年、投写型画像表示装置の高輝度化の為に、多灯の光源装置を用いる構成が提案されている。その光源装置は、それら複数の光源装置からの光束を合成する為、メインロッドインテグレータ(メインロッド)と、多灯光源の各光束をメインロッドに導く複数のサブロッドインテグレータ(サブロッド)を備えた構成となっている。   In recent years, a configuration using a multiple light source device has been proposed in order to increase the brightness of a projection-type image display device. The light source device includes a main rod integrator (main rod) and a plurality of sub rod integrators (sub rods) for guiding the light beams of the multiple light sources to the main rod in order to synthesize light beams from the plurality of light source devices. It has become.

しかしながら、前記従来の構成で保持されるロッドインテグレータは一体物であり、前記メインロッドと、サブロッドのように、複数本のロッドから成るロッドインテグレータの保持方法については提案されていない。   However, the rod integrator held in the conventional configuration is a single body, and a method for holding a rod integrator composed of a plurality of rods such as the main rod and the sub rod has not been proposed.

本発明は、上記従来提案されていない複数本で構成されるロッドインテグレータの保持構造であり、集光光の合成効率の全反射率低下ロスを最小限に抑えつつ、保持信頼性を向上するロッドインテグレータの位置決め方法、その方法を実施するための保持具及びそれを備えた投写型画像表示装置の提供を目的とする。   The present invention is a rod integrator holding structure composed of a plurality of rods that has not been proposed in the past, and a rod that improves the holding reliability while minimizing the total reflectance reduction loss of the combined efficiency of the condensed light. It is an object of the present invention to provide an integrator positioning method, a holder for carrying out the method, and a projection type image display apparatus including the holder.

前記従来の課題を解決するため、本発明のロッドインテグレータの位置決め方法は、メインロッドインテグレータと多灯光源の各光束を前記メインロッドインテグレータに導く複数のサブロッドインテグレータとを位置決めするロッドインテグレータの位置決め方法であって、前記メインロッドインテグレータ及び前記各サブロッドインテグレータは、前記各サブロッドインテグレータの出射面が、前記メインロッドインテグレータの入射面と平行になるよう保持具を用いて保持され、全反射率の低下に影響の少ない所で前記保持具に接着することを特徴とするものである。   In order to solve the above-mentioned conventional problems, the rod integrator positioning method of the present invention is a rod integrator positioning method for positioning a main rod integrator and a plurality of sub-rod integrators that guide light beams of a multi-lamp light source to the main rod integrator. The main rod integrator and each sub-rod integrator are held using a holder so that the exit surface of each sub-rod integrator is parallel to the incident surface of the main rod integrator, which affects the reduction in total reflectance. It adheres to the said holder in the place with few.

また、本発明のロッドインテグレータの保持具は、メインロッドインテグレータの保持部と、複数のサブロッドインテグレータの保持部と、を備えた保持具であって、前記各保持部は、前記各サブロッドインテグレータの出射面が、前記メインロッドインテグレータの入射面と平行になるように、かつ、前記各サブロッドインテグレータの出射面側鋭角部の一方が、前記メインロッドインテグレータの入射面中心側にくるよう、その入射面が互いに離れる方向に保持し、前記保持具は、前記各サブロッドインテグレータの出射面側鋭角部の突き当て部を見通すための穴が穿設されていることを特徴とするものである。   The rod integrator holder of the present invention is a holder including a main rod integrator holder and a plurality of sub-rod integrator holders, wherein each holder is an output of each sub-rod integrator. The incident surface is such that the surface is parallel to the incident surface of the main rod integrator and one of the acute angle portions on the exit surface side of each of the sub-rod integrators is on the center of the incident surface of the main rod integrator. The holders are held in directions away from each other, and the holder is provided with holes for seeing through the abutting portions of the output surface side acute angle portions of the sub-rod integrators.

さらに、本発明の投写型表示装置は、複数の光源と、複数のサブロッドインテグレータと、画像表示素子と、メインロッドインテグレータと、前記メインロッドインテグレータからの光を画像表示素子に導く光学系と、前記画像表示素子上の画像を拡大投写可能な投写レンズと、前記複数のサブロッドインテグレータと前記メインロッドインテグレータとの位置決めを行う前記ロッドインテグレータの保持具とを備えたことを特徴とするものである。   Further, the projection display device of the present invention includes a plurality of light sources, a plurality of sub-rod integrators, an image display element, a main rod integrator, an optical system that guides light from the main rod integrator to the image display element, A projection lens capable of enlarging and projecting an image on the image display element, and a holder for the rod integrator for positioning the plurality of sub-rod integrators and the main rod integrator.

本発明のロッドインテグレータの位置決め方法および保持構造によれば、前記サブロッドの位置決めが正確に行え、かつ、組み立てが簡単に行える。   According to the rod integrator positioning method and holding structure of the present invention, the sub rod can be positioned accurately and assembled easily.

また、集光光の合成効率の全反射率低下ロスを最小限に抑えつつ、保持信頼性を向上させることができる。   In addition, it is possible to improve the holding reliability while minimizing the total reflectance reduction loss of the combined efficiency of the condensed light.

本発明の第1の実施の形態であるロッドインテグレータの保持装置の構成図The block diagram of the holding | maintenance apparatus of the rod integrator which is the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施の形態のサブロッド保持具部分の構成図The block diagram of the sub-rod holder part of the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施の形態のサブロッド保持具部分の底面図The bottom view of the sub-rod holder part of the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施の形態のメインロッド及びサブロッドの接着範囲を説明するための図The figure for demonstrating the adhesion | attachment range of the main rod and subrod of the 1st Embodiment of this invention 本発明の第1の実施の形態のサブロッドが三角プリズムの場合の接着範囲を説明するための図The figure for demonstrating the adhesion range in case the subrod of the 1st Embodiment of this invention is a triangular prism 本発明の第2の実施形態を示す投写型画像表示装置の構成図Configuration diagram of a projection-type image display device showing a second embodiment of the present invention 光源部の斜視図Perspective view of light source 従来のロッドインテグレータの保持方法を説明するための図Diagram for explaining a conventional rod integrator holding method 従来のロッドインテグレータの保持方法を説明するための図Diagram for explaining a conventional rod integrator holding method 従来のロッドインテグレータの保持方法を説明するための図Diagram for explaining a conventional rod integrator holding method

(実施の形態1)
以下本発明を実施するための第一の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1(a)は、本発明の第1の実施形態である複数本で構成されるロッドインテグレータの保持具の斜視図で、図1(b)は同正面図である。図2(a)は、ガイド光学部材であるサブロッドの保持具4部分の上面図、図2(b)は同下面図である。また、矢印Aは入射光、矢印Bは出射光を示す。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a first embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
Fig.1 (a) is a perspective view of the holder | retainer of the rod integrator comprised by the multiple piece which is the 1st Embodiment of this invention, FIG.1 (b) is the same front view. FIG. 2A is a top view of the holder 4 portion of the sub rod which is a guide optical member, and FIG. 2B is a bottom view thereof. An arrow A indicates incident light, and an arrow B indicates outgoing light.

第1の実施形態は、図にはない光源からの光は複数の矢印A方向からサブロッドに入射し、サブロッドで反射された後、メインロッドに導かれ合成された後、均一で強力な光を発することを可能とするものである。   In the first embodiment, light from a light source (not shown) is incident on the sub rod from a plurality of arrow A directions, reflected by the sub rod, guided to the main rod, synthesized, and then uniform and powerful light. It is possible to emit.

図1に示すように、メインロッド1はメインロッド保持部3で保持される。ガイド光学部材であるサブロッド2a〜2dはその出射面が当該サブロッド2a〜2dの長手方向に対して所定の角度を有している。その鋭角となっている部分(鋭角部)の一方が、それぞれメインロッド1の入射面中心であるサブロッドの突き当て部7にくるようにし、各入射面は互いに離れる方向になるよう、サブロッド保持具4で保持され、メインロッド保持部3とサブロッド保持具4は位置決めピン等を介し接合される。   As shown in FIG. 1, the main rod 1 is held by a main rod holding portion 3. The output surfaces of the sub rods 2a to 2d, which are guide optical members, have a predetermined angle with respect to the longitudinal direction of the sub rods 2a to 2d. One of the acute angle portions (acute angle portions) comes to the abutment portion 7 of the sub rod, which is the center of the incident surface of the main rod 1, and the sub rod holders are arranged so that the incident surfaces are away from each other. 4, the main rod holder 3 and the sub rod holder 4 are joined via a positioning pin or the like.

サブロッド2a〜2dの位置決めは、突き当て部7において、各サブロッドの鋭角部を形成する出射面を除く2面の基準面8a〜8d及び、基準面9a〜9dを基準としてなされる。すなわち、各サブロッドは、サブロッド保持具4の各サブロッドの基準面8a〜8dに接する保持面10a〜10d、および、基準面9a〜9dに接する保持面11a〜11dに保持される。この理由は、サブロッド2a〜2d各々の寸法がばらついた場合でも、サブロッドの突き当て部7を正確に位置決めする為である。   The positioning of the sub rods 2a to 2d is performed with reference to the two reference surfaces 8a to 8d and the reference surfaces 9a to 9d excluding the exit surface that forms the acute angle portion of each sub rod. That is, each sub rod is held by holding surfaces 10a to 10d that are in contact with the reference surfaces 8a to 8d of each sub rod of the sub rod holder 4 and holding surfaces 11a to 11d that are in contact with the reference surfaces 9a to 9d. The reason for this is to accurately position the abutment portion 7 of the sub rod even when the dimensions of the sub rods 2a to 2d vary.

また、サブロッド保持具4には見通し穴5が穿設されており、サブロッドの突き当て部7を見通すことが可能であり、サブロッド2a〜2dの組み立ての際にサブロッドの突き当て部7の合成状態を目視確認できるので、組み立て作業が簡単に行える。   The sub rod holder 4 is provided with a line-of-sight hole 5 so that the sub rod abutting portion 7 can be seen through, and the sub rod abutting portion 7 is combined when the sub rods 2a to 2d are assembled. As a result, the assembly work can be performed easily.

次に、メインロッド1及び、サブロッド2a〜2dの固定方法について、図1、図2及び図3、図4を参照して説明する。   Next, a method of fixing the main rod 1 and the sub rods 2a to 2d will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG.

図3は、サブロッド2a〜2d及びサブロッド保持具4部分をメインロッド1側から見た底面図である。図4(a)は、メインロッド1の保持具4との接着に良好な範囲を示す図、図4(b)はサブロッド2a〜2dの保持具4との接着に良好な範囲を示した図、図4(c)はCC’断面を示す図、図4(d)はメインロッド1及びサブロッド2a〜2dの開口幅に対する光強度の分布を示すグラフである。   FIG. 3 is a bottom view of the sub rods 2a to 2d and the sub rod holder 4 viewed from the main rod 1 side. 4A is a diagram showing a range that is favorable for bonding the main rod 1 to the holder 4, and FIG. 4B is a diagram that illustrates a range that is favorable for bonding the sub rods 2a to 2d to the holder 4. 4C is a view showing a CC ′ cross section, and FIG. 4D is a graph showing the distribution of light intensity with respect to the opening width of the main rod 1 and the sub rods 2a to 2d.

メインロッド1及び、サブロッド2a〜2dの固定は、図1及び図3に示す、メインロッドバネ(金属バネ)6及び、サブロッドバネ(金属バネ)12a〜12dと、図4に示すメインロッド接着範囲13及び、サブロッド接着範囲14への接着剤塗布により行う。ここで、接着を行うことで、メインロッド1及び、サブロッド2a〜2dの保持強度を保つ事ができ、信頼性が向上する。接着はガラス境面との屈折率差を利用する。全反射ができず、光を吸収してしまう懸念があるが、耐振動性等を考慮すると皆無とすることは困難である。   The main rod 1 and the sub rods 2a to 2d are fixed to the main rod spring (metal spring) 6 and the sub rod springs (metal springs) 12a to 12d shown in FIGS. 1 and 3, and the main rod bonding range shown in FIG. 13 and by applying an adhesive to the sub-rod bonding range 14. Here, by bonding, the holding strength of the main rod 1 and the sub rods 2a to 2d can be maintained, and the reliability is improved. Adhesion uses the difference in refractive index from the glass interface. Although there is a concern that total reflection is not possible and light is absorbed, it is difficult to eliminate it in consideration of vibration resistance and the like.

一方、光の全反射を利用して光を伝搬するガイド手段は全反射を繰り返すことでその中での光密度は均一化されて来るため、前記固定の為の接着は均一化される前の光密度の低い入射面近傍で行うことが望ましい。   On the other hand, the guide means for propagating light using the total reflection of light repeats total reflection, so that the light density in the guide is made uniform. It is desirable to perform in the vicinity of the incident surface having a low light density.

更に、メインロッド1及び、サブロッド2a〜2dの接着範囲の設定方法を図4(b)、(c)を参照して説明する。ここでは、サブロッド2a〜2dの接着範囲の設定方法について具体的に説明するが、メインロッド1の接着範囲13も同様に設定できる。   Furthermore, a method for setting the adhesion range of the main rod 1 and the sub rods 2a to 2d will be described with reference to FIGS. 4 (b) and 4 (c). Here, a method for setting the bonding range of the sub rods 2a to 2d will be described in detail, but the bonding range 13 of the main rod 1 can be set similarly.

空気の屈折率をn0、サブロッドの屈折率をn1とし、入射角θaの入射光をサブロッドに入れた場合、サブロッド内での光線角度θgは、スネルの法則より以下の式で表される。 When the refractive index of air is n 0 , the refractive index of the sub-rod is n 1, and incident light with an incident angle θa is put into the sub-rod, the ray angle θg in the sub-rod is expressed by the following formula from Snell's law. .

θg=sin-1((n0sinθa)/n1)・・・(1)
図4(b)での方向では、入射光は斜面15の角度設定で有効範囲が変化するので、ここで定義することを避け、CC’断面に示す側面16、17上への2σの位置からの入射位置を求め、その位置から開口18までのlsの範囲を接着範囲とした。
θg = sin −1 ((n 0 sin θa) / n 1 ) (1)
In the direction shown in FIG. 4B, the effective range of incident light changes depending on the angle setting of the inclined surface 15, so that it is not defined here, and from the position of 2σ on the side surfaces 16 and 17 shown in the CC ′ cross section. The range of ls from the position to the opening 18 was determined as the adhesion range.

ls=σcosθg/2sinθg・・・(2)
光源からの光の分布は光源によっても変わるが、前記複数の光学素子の伝搬によっての低下を考慮し、強度分布を正規分布として扱っている。また、周知の通り正規分布の3σで99.7%を包含しているので、これを全高全幅とした場合2σは全高×2/3、全幅×2/3となるので、(2)は以下のようにも出来る。
ls = σ cos θg / 2 sin θg (2)
Although the distribution of light from the light source varies depending on the light source, the intensity distribution is treated as a normal distribution in consideration of a decrease due to propagation of the plurality of optical elements. Also, as is well known, since 39.7 of the normal distribution includes 99.7%, if this is the total height and full width, 2σ is the total height × 2/3 and the total width × 2/3. It can also be

ls=(2/3)hcosθg/2sinθg・・・(3)
メインロッドの接着範囲はサブロッドに比べると均一性が高くなっている。及びストレートであり斜面がない、もしくは斜面の傾斜が少ないことでサブロッドほどの極端な制約範囲を設ける必要はないが、入射側のほうが均一性が低いことは同様であるので、上記と同じ様にして定めた入射側に接着位置を設けるべきである。
ls = (2/3) hcosθg / 2sinθg (3)
The bonding range of the main rod is higher than that of the sub rod. However, it is not necessary to set the extreme restriction range as the sub rod because it is straight and has no slope, or the slope of the slope is small, but it is the same that the uniformity on the incident side is lower. The bonding position should be provided on the incident side.

また、ここではサブロッドの入射面、出射面は平行としたが、入射面、出射面が直交する関係にある場合でも同様に設定できる。   In addition, although the incident surface and the exit surface of the sub rod are parallel here, the same can be set even when the entrance surface and the exit surface are orthogonal to each other.

尚、本実施の形態では、サブロッド2が4本の場合を例としたが、その他の数でもよい。   In the present embodiment, the number of sub rods 2 is four as an example, but other numbers may be used.

また、本実施の形態では、メインロッド保持部3とサブロッド保持具4は別部品であるが、一体化してもよい。   In the present embodiment, the main rod holder 3 and the sub rod holder 4 are separate parts, but may be integrated.

また、本実施の形態では、メインロッド1及びサブロッド2a〜2dの第一の保持方法をバネとしたが、例えばネジ止めでもよい。   In the present embodiment, the first holding method of the main rod 1 and the sub rods 2a to 2d is a spring, but may be screwed, for example.

また、ここではサブロッドを平行な入射面、出射面とそれぞれに対し斜めに配置された平行な2つの傾斜面を備えたガラスプリズムとしたが、図5のサブロッドが三角プリズムの場合の接着範囲を説明するための図にあるように斜面19が1つの三角プリズム21でも同様に入射面20近傍での接着が望ましく、図4(c)と同じく定めたls範囲とすることが望ましいことは言う迄もない。   In addition, here, the sub rod is a glass prism having two parallel inclined surfaces arranged obliquely with respect to the parallel incident surface and the output surface, but the bonding range when the sub rod in FIG. As shown in the drawing, even if the inclined surface 19 has one triangular prism 21, adhesion in the vicinity of the incident surface 20 is also desirable, and it is desirable to set the ls range as defined in FIG. 4C. Nor.

以上説明した通り、本実施の形態のロッドインテグレータの位置決め方法および保持構造によれば、各サブロッドの隣り合う2面の位置決め基準面8a〜8dおよび9a〜9dを基準面としてサブロッド保持具4に保持することで、サブロッド2a〜2d各々の寸法がばらついた場合でも、サブロッドの突き当て部7を正確に位置決めが行え、サブロッド保持具4に穿設された見通し穴5よりサブロッドの突き当て部7を見通すことができるので、組み立て作業が簡単に行え、メインロッド1の接着範囲13及び、サブロッド2a〜2dの接着範囲14内で接着することで、低下ロスを最小限に抑えつつ、保持信頼性が向上する。   As described above, according to the positioning method and holding structure of the rod integrator of the present embodiment, the positioning reference surfaces 8a to 8d and 9a to 9d on the two adjacent surfaces of each sub rod are held by the sub rod holder 4 as reference surfaces. Thus, even when the dimensions of each of the sub rods 2a to 2d vary, the abutting portion 7 of the sub rod can be accurately positioned, and the abutting portion 7 of the sub rod can be positioned from the view hole 5 formed in the sub rod holder 4. Since it can be seen, the assembly work can be easily performed, and the bonding reliability within the bonding range 13 of the main rod 1 and the bonding range 14 of the sub rods 2a to 2d can be maintained, while holding reliability is minimized. improves.

(実施の形態2)
以下本発明を実施するための第2の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.

図6は投写型画像表示装置の構成図、図7は光源部の斜視図である。   FIG. 6 is a configuration diagram of a projection type image display apparatus, and FIG. 7 is a perspective view of a light source unit.

第1の光源部22は管球内において電極間に放電を行うことでプラズマを生じせしめ高輝度な光を発する放電ランプ23、楕円形状の反射面を備えたリフレクタ24とからなり、前記リフレクタ24は一方の焦点を放電ランプ23の発光部に有し、サブロッド2bの入射面25bに集光された光は垂直に入射する。同様に、第2の光源部26においても同じ機能を備えた放電ランプ27、リフレクタ28とからなり、前記リフレクタ28も一方の焦点を放電ランプ27の発光部に有し、サブロッド2dの入射面25dに集光された光は垂直に入射する。同様に、第3の光源部29においても同じ機能を備えた放電ランプ30、リフレクタ31とからなり、前記リフレクタ31も一方の焦点を放電ランプ30の発光部に有し、サブロッド2aの入射面25aに集光された光は垂直に入射する。同様に、第4の光源部32においても同じ機能を備えた放電ランプ33、リフレクタ34とからなり、前記リフレクタ34も一方の焦点を放電ランプ33の発光部に有し、サブロッド2cの入射面25cに集光された光は垂直に入射する。   The first light source unit 22 includes a discharge lamp 23 that generates plasma by causing discharge between electrodes in a tube and emits high-luminance light, and a reflector 24 having an elliptical reflecting surface. Has one focal point in the light emitting part of the discharge lamp 23, and the light condensed on the incident surface 25b of the sub rod 2b is incident vertically. Similarly, the second light source unit 26 includes a discharge lamp 27 and a reflector 28 having the same function. The reflector 28 also has one focal point in the light emitting unit of the discharge lamp 27, and the incident surface 25d of the sub rod 2d. The light condensed on the light enters vertically. Similarly, the third light source unit 29 includes a discharge lamp 30 and a reflector 31 having the same function. The reflector 31 also has one focal point in the light emitting unit of the discharge lamp 30 and the incident surface 25a of the sub rod 2a. The light condensed on the light enters vertically. Similarly, the fourth light source section 32 includes a discharge lamp 33 and a reflector 34 having the same function. The reflector 34 also has one focal point in the light emitting section of the discharge lamp 33, and the incident surface 25c of the sub rod 2c. The light condensed on the light enters vertically.

第1の実施の形態と同様に、サブロッド2a〜2dは、入射光は斜面により反射せしめられ各基準光軸はメインロッド1の入射面35に垂直に入射する。   As in the first embodiment, in the sub rods 2 a to 2 d, incident light is reflected by the inclined surface, and each reference optical axis is incident on the incident surface 35 of the main rod 1 perpendicularly.

このようにしてメインロッド1に入射した光は内部反射を繰り返してメインロッド1の出射面36では均一な光を出射することが出来る。   Thus, the light incident on the main rod 1 repeats internal reflection, and uniform light can be emitted from the exit surface 36 of the main rod 1.

出射面36から出射された光はリレーレンズ37、38、39により導かれ、入射偏光板40を透過後、画像表示素子である液晶パネル41に入射する。液晶パネル41は2次元的に配列された画素毎に外部信号により独立して制御可能である。液晶パネル41を透過した光は出射側偏光板42に至る。前記液晶パネル41の各画素では入射される光の偏光方向を90゜変更する、あるいはしないことを制御し、出射側偏光板を透過できるか吸収されて熱に変わるか選別される。ここを透過した光は投写レンズ43に入射し図にはないスクリーンに投写される。   Light emitted from the emission surface 36 is guided by relay lenses 37, 38, 39, passes through the incident polarizing plate 40, and then enters the liquid crystal panel 41 that is an image display element. The liquid crystal panel 41 can be controlled independently for each pixel arranged two-dimensionally by an external signal. The light transmitted through the liquid crystal panel 41 reaches the emission side polarizing plate 42. Each pixel of the liquid crystal panel 41 controls whether or not to change the polarization direction of incident light by 90 °, and selects whether the light can be transmitted through the output side polarizing plate or absorbed and changed into heat. The light transmitted there enters the projection lens 43 and is projected on a screen (not shown).

このとき、メインロッド出射面36の像が液晶パネル41の有効部にリレーレンズ37、38、39で転写されることから、メインロッド出射面36は均一に発光している必要がある。一方、ロッドインテグレータは全反射で光を送る作用をすることから、光量を均一に得るためには全反射を阻害する要因が有れば極力取り除く必要がある。よって、実施の形態1にあるように全反射を阻害するロッドインテグレータ接着部はここでも同様に性能に影響を与えにくい部分に設定する必要がある。   At this time, since the image of the main rod exit surface 36 is transferred to the effective portion of the liquid crystal panel 41 by the relay lenses 37, 38, 39, the main rod exit surface 36 needs to emit light uniformly. On the other hand, since the rod integrator acts to transmit light by total reflection, it is necessary to remove as much as possible if there is a factor inhibiting total reflection in order to obtain a uniform amount of light. Therefore, as in the first embodiment, the rod integrator bonding portion that inhibits total reflection must be set to a portion that is unlikely to affect the performance.

上記サブロッド2a〜2d、メインロッド1は実施の形態1同様に機構的支持及び、接着により固定されている。   The sub rods 2a to 2d and the main rod 1 are fixed by mechanical support and adhesion as in the first embodiment.

上記においては画像表示素子として液晶パネルを用いたが、反射型デバイスであるDMD(デジタルミラーデバイス)、反射型液晶デバイスでも応用可能であることは言うまでもない。   In the above, a liquid crystal panel is used as an image display element, but it goes without saying that it can also be applied to a reflection type device such as a DMD (digital mirror device) or a reflection type liquid crystal device.

本実施の形態では光源を放電ランプ、楕円形状の反射面を備えたリフレクタで構成したが、放電ランプ、放物面あるいは焦点距離の長い楕円面、集光レンズで構成することも可能である。   In the present embodiment, the light source is composed of a discharge lamp and a reflector having an elliptical reflecting surface. However, the light source may be composed of a discharge lamp, a parabolic surface or an elliptical surface having a long focal length, and a condensing lens.

サブロッド2a〜2dの入射面の向きを変更することで光源の大きさが大きな場合でも干渉無く配置することが可能となる。   By changing the direction of the incident surfaces of the sub rods 2a to 2d, it is possible to arrange the light sources without interference even when the size of the light source is large.

本実施の形態では光源を放電ランプとしたが、LEDなど別の光源であっても応用可能である。   In this embodiment, the light source is a discharge lamp, but another light source such as an LED is applicable.

本発明にかかるロッドインテグレータの位置決め方法および保持構造は、複数本のロッドから成るロッドインテグレータの組み立てが正確に行え、合成効率の全反射率低下ロスを抑えることが可能であるので、照明光源から照射された照明光の照度分布を均一化するロッドインテグレータ及びロッドインテグレータを備えた投写型画像表示装置等に非常に有用である。   The rod integrator positioning method and holding structure according to the present invention can accurately assemble a rod integrator composed of a plurality of rods, and can suppress a loss of total reflectivity reduction of the combined efficiency. The present invention is very useful for a rod integrator for uniforming the illuminance distribution of the illuminating light and a projection-type image display device including the rod integrator.

1 メインロッド
2a、2b、2c、2d サブロッド
3 メインロッド保持部
4 サブロッド保持具
5 見通し穴
6 メインロッドバネ
7 サブロッドの突き当て部
8a、8b、8c、8d サブロッド基準面
9a、9b、9c、9d サブロッド基準面
10a、10b、10c、10d サブロッド2a〜2dの基準面8a〜8dに対応する保持面
11a、11b、11c、11d サブロッド2a〜2dの基準面9a〜9dに対応する保持面
12a、12b、12c、12d サブロッドバネ
13 メインロッド1の接着範囲
14 サブロッド2a〜2dの接着範囲
15 サブロッド2a〜2dの斜面
16、17 サブロッド2a〜2dの側面
18 開口
19 三角プリズムの斜面
20 三角プリズムの入射面
21 三角プリズム
22 第1の光源部
23 放電ランプ
24 リフレクタ
25a、25b、25c、25d サブロッド2a〜2dの入射面
26 第2の光源部
27 放電ランプ
28 リフレクタ
29 第3の光源部
30 放電ランプ
31 リフレクタ
32 第4の光源部
33 放電ランプ
34 リフレクタ
35 メインロッド1の入射面
36 メインロッド1の出射面
37 リレーレンズ
38 リレーレンズ
39 リレーレンズ
40 入射偏光板
41 液晶パネル
42 出射側偏光板
43 投写レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main rod 2a, 2b, 2c, 2d Sub rod 3 Main rod holding | maintenance part 4 Sub rod holder 5 Line-of-sight hole 6 Main rod spring 7 Sub rod abutting part 8a, 8b, 8c, 8d Sub rod reference surface 9a, 9b, 9c, 9d Sub rod reference surfaces 10a, 10b, 10c, 10d Holding surfaces 11a, 11b, 11c, 11d corresponding to the reference surfaces 8a-8d of the sub rods 2a-2d Holding surfaces 12a, 12b corresponding to the reference surfaces 9a-9d of the sub rods 2a-2d , 12c, 12d Sub rod spring 13 Adhesion range of main rod 1 14 Adhesion range of sub rods 2a to 2d 15 Slope of sub rods 2a to 2d 16, 17 Side surfaces of sub rods 2a to 2d 18 Opening 19 Slope of triangular prism 20 Triangular prism incident surface 21 Triangular prism 22 First light source 3 Discharge lamp 24 Reflector 25a, 25b, 25c, 25d Incident surface of sub rods 2a to 2d 26 Second light source unit 27 Discharge lamp 28 Reflector 29 Third light source unit 30 Discharge lamp 31 Reflector 32 Fourth light source unit 33 Discharge lamp 34 reflector 35 entrance surface of main rod 1 36 exit surface of main rod 1 37 relay lens 38 relay lens 39 relay lens 40 entrance polarizing plate 41 liquid crystal panel 42 exit side polarizing plate 43 projection lens

Claims (11)

メインロッドインテグレータと多灯光源の各光束を前記メインロッドインテグレータに導く複数のサブロッドインテグレータとを位置決めするロッドインテグレータの位置決め方法であって、
前記メインロッドインテグレータ及び前記各サブロッドインテグレータは、前記各サブロッドインテグレータの出射面が、前記メインロッドインテグレータの入射面と平行になるよう保持具を用いて保持され、全反射率の低下に影響の少ない所で前記保持具に接着することを特徴とするロッドインテグレータの位置決め方法。
A rod integrator positioning method for positioning a main rod integrator and a plurality of sub-rod integrators for guiding light beams of a multi-lamp light source to the main rod integrator,
The main rod integrator and each sub-rod integrator are held using a holder so that the exit surface of each sub-rod integrator is parallel to the entrance surface of the main rod integrator, and has little influence on the decrease in total reflectance. A method for positioning a rod integrator, comprising: adhering to the holder.
各サブロッドインテグレータは入射面、出射面、入射面に垂直に入射した光が反射される斜面、及び、前記3面と直交する2側面からなる三角柱形状をなすガラスプリズムであることを特徴とする請求項1記載のロッドインテグレータの位置決め方法。 Each sub-rod integrator is a glass prism having a triangular prism shape including an incident surface, an output surface, a slope on which light perpendicular to the incident surface is reflected, and two side surfaces orthogonal to the three surfaces. Item 10. A method for positioning a rod integrator according to item 1. 各サブロッドインテグレータは、入射面、出射面、入射面に垂直に入射した光が反射される斜面、その斜面に対向し平行な位置に形成された斜面、及び、前記4面と直交する2側面からなる角柱形状をなすガラスプリズムであることを特徴とする請求項1記載のロッドインテグレータの位置決め方法。 Each sub-rod integrator includes an incident surface, an exit surface, an inclined surface on which light perpendicular to the incident surface is reflected, an inclined surface formed in a position facing and parallel to the inclined surface, and two side surfaces orthogonal to the four surfaces. The rod integrator positioning method according to claim 1, wherein the glass prism has a prismatic shape. 各サブロッドインテグレータは、その出射面の鋭角部が、メインロッドインテグレータの入射面中心側にくるよう、その入射面が互いに離れる方向に保持具を用いて保持されることを特徴とする請求項2または3記載のロッドインテグレータの位置決め方法。 3. Each sub-rod integrator is held using a holder in a direction in which the incident surfaces are separated from each other so that the acute angle portion of the emission surface comes to the center side of the incident surface of the main rod integrator. 4. A method for positioning a rod integrator according to 3. 各サブロッドインテグレータは、メインロッドインテグレータの入射面中心側にくる出射面の鋭角部を形成する2面のうちの出射面ではない方の面と、前記鋭角部を形成する2面に直交している鋭角を挟む2面のうちの一面を位置決め基準面とすることを特徴とする請求項4記載のロッドインテグレータの位置決め方法。 Each sub-rod integrator is orthogonal to the surface that is not the exit surface of the two surfaces that form the acute angle portion of the exit surface that comes to the center side of the entrance surface of the main rod integrator, and the two surfaces that form the acute angle portion. 5. The rod integrator positioning method according to claim 4, wherein one of two surfaces sandwiching an acute angle is used as a positioning reference surface. メインロッドインテグレータ及びサブロッドインテグレータの、入射面、出射面、及び、斜面を除く面を接着することを特徴とする請求項2または3記載のロッドインテグレータの位置決め方法。 4. The method of positioning a rod integrator according to claim 2, wherein surfaces of the main rod integrator and the sub rod integrator excluding the incident surface, the emitting surface, and the inclined surface are bonded. 入射面、出射面、及び、斜面を除く面の入射面近傍を接着位置とすることを特徴とする請求項6記載のロッドインテグレータの位置決め方法。 7. The method of positioning a rod integrator according to claim 6, wherein the vicinity of the incident surface other than the incident surface, the exit surface, and the surface other than the inclined surface is set as an adhesion position. メインロッドインテグレータ及びサブロッドインテグレータの、入射幅の2/3の高さから入射角で追跡した光線が側面側と交わる位置と入射面までの間で接着することを特徴とする請求項7記載のロッドインテグレータの位置決め方法。 The rod according to claim 7, wherein the main rod integrator and the sub rod integrator are bonded between a position where a light beam traced at an incident angle from a height of 2/3 of the incident width intersects the side surface and the incident surface. Integrator positioning method. メインロッドインテグレータ及びサブロッドインテグレータの保持具への保持は、金属バネによって固定をすることを特徴とする請求項1記載のロッドインテグレータの位置決め方法。 2. The method of positioning a rod integrator according to claim 1, wherein the main rod integrator and the sub rod integrator are fixed to the holder by a metal spring. メインロッドインテグレータの保持部と、複数のサブロッドインテグレータの保持部と、を備えた保持具であって、
前記各保持部は、前記各サブロッドインテグレータの出射面が、前記メインロッドインテグレータの入射面と平行になるように、かつ、前記各サブロッドインテグレータの出射面側鋭角部が、前記メインロッドインテグレータの入射面中心側にくるよう、その入射面が互いに離れる方向に保持及び接合され、
前記保持具は、前記各サブロッドインテグレータの出射面側鋭角部の突き当て部を見通すための穴が穿設されていることを特徴とするロッドインテグレータの保持具。
A holding tool comprising a main rod integrator holding portion and a plurality of sub rod integrator holding portions,
Each holding portion is configured such that the exit surface of each sub rod integrator is parallel to the entrance surface of the main rod integrator, and the exit surface side acute angle portion of each sub rod integrator is the entrance surface of the main rod integrator. The incident surfaces are held and joined in directions away from each other so as to be on the center side,
The holder for a rod integrator, wherein the holder is provided with a hole for seeing through the abutting portion of the emission surface side acute angle portion of each sub rod integrator.
複数の光源と、複数のサブロッドインテグレータと、画像表示素子と、メインロッドインテグレータと、前記メインロッドインテグレータからの光を画像表示素子に導く光学系と、前記画像表示素子上の画像を拡大投写可能な投写レンズと、
前記複数のサブロッドインテグレータと前記メインロッドインテグレータとの位置決めを行う請求項10記載の保持具とを備えた投写型画像表示装置。
A plurality of light sources, a plurality of sub-rod integrators, an image display element, a main rod integrator, an optical system for guiding light from the main rod integrator to the image display element, and an image on the image display element can be enlarged and projected A projection lens;
11. A projection type image display apparatus comprising: the holder according to claim 10, wherein the plurality of sub rod integrators and the main rod integrator are positioned.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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