JP4115420B2 - Illumination device and projection display device - Google Patents
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Description
この発明は、照明装置及び投写型映像表示装置に関する。 The present invention relates to an illumination device and a projection display apparatus.
図9に従来の投写型映像表示装置の構成例を示す。光源1の発光部2は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタ3によって平行光となって出射され、インテグレータレンズ4へと導かれる。
FIG. 9 shows a configuration example of a conventional projection display apparatus. The
インテグレータレンズ4は一対のレンズ群4a,4bにて構成されており、個々のレンズ対が光源1から出射された光を後述する液晶ライトバルブの全面へ導くようになっている。インテグレータレンズ4を経た光は、偏光変換装置5、集光レンズ6を経た後、ダイクロイックミラー8へと導かれる。
The
偏光変換装置5は、偏光ビームスプリッタアレイ(以下、PBSアレイと称する)によって構成される。PBSアレイは、偏光分離膜と位相差板(1/2λ板)とを備える。PBSアレイの各偏光分離膜は、インテグレータレンズ4からの光のうち例えばP偏光を通過させ、S偏光を90°光路変更する。光路変更されたS偏光は隣接の偏光分離膜にて反射され、その前側(光出射側)に設けてある前記位相差板によってP偏光に変換されて出射される。一方、偏光分離膜を透過したP偏光は、そのまま出射される。すなわち、この場合には、ほぼ全ての光はP偏光に変換される。上記の例では、全ての光をP偏光に変換する構成に関して説明を行ったが、位相差板位置をP偏光出射位置に設けることで、全てS偏光に変換する構成にしてもよい。
The
ダイクロイックミラー8は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン(緑+青)の波長帯域の光を反射する。ダイクロイックミラー8を透過した赤色波長帯域の光は、全反射ミラー9にて反射されて光路を変更される。全反射ミラー9にて反射された赤色光はコンデンサレンズ10を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ7Rを透過することによって光変調される。一方、ダイクロイックミラー8にて反射したシアンの波長帯域の光は、ダイクロイックミラー11Aに導かれる。
The
ダイクロイックミラー11Aは、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。ダイクロイックミラー11Aにて反射した緑色波長帯域の光はコンデンサレンズ12を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ7Gに導かれ、これを透過することによって光変調される。また、ダイクロイックミラー11Aを透過した青色波長帯域の光は、リレーレンズ13、全反射ミラー14、リレーレンズ15、及び全反射ミラー16、コンデンサレンズ17を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ7Bに導かれ、これを透過することによって光変調される。
The
液晶表示パネル7R,7G,7Bを経ることで変調された変調光(各色映像光)は、ダイクロイックプリズム18によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ19によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。
The modulated light (each color video light) modulated by passing through the liquid
また、従来の投写型映像表示装置として、赤色LEDからの赤色光、緑色LEDからの緑色光、及び青色色LEDからの青色光を、クロスダイクロイックプリズムを用いてそれぞれ同一の方向に導く構成が提案されている(特許文献1参照)。
しかしながら、上記従来の構成では、表示パネルに各色光を導くための光学系において、高額なクロスダイクロイックミラー(或いは、クロスダイクロイックプリズム)やダイクロイックミラーが必要になってしまう。また、光源の小型化が図り難いという欠点がある。 However, in the above conventional configuration, an expensive cross dichroic mirror (or cross dichroic prism) or dichroic mirror is required in the optical system for guiding each color light to the display panel. Further, there is a drawback that it is difficult to reduce the size of the light source.
この発明は、上記の事情に鑑み、ダイクロイック光学系が不要で且つ光源の小型化が図れる照明装置及び投写型映像表示装置を提供することを目的とする。 In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide an illumination device and a projection display device that do not require a dichroic optical system and can reduce the size of a light source.
この発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、三原色光を生成する照明装置において、第1の色光を出射する固体発光素子アレイと、第2の色光を出射する固体発光素子アレイと、第3の色光を出射する固体発光素子アレイとのうちいずれか二つの固体発光素子アレイが互いの辺を近接させて設けられていることを特徴とする(以下、この項において第1構成という)。 In order to solve the above-described problems, an illumination device according to the present invention includes a solid-state light-emitting element array that emits first color light and a solid-state light-emitting element array that emits second color light in an illumination device that generates three primary color lights. The solid-state light-emitting element array that emits the third color light is provided with any two solid-state light-emitting element arrays close to each other (hereinafter referred to as the first configuration in this section). ).
上記の構成であれば、第1の色光を出射する固体発光素子アレイと、第2の色光を出射する固体発光素子アレイと、第3の色光を出射する固体発光素子アレイとを備えたので、高額なクロスダイクロイックミラー(或いは、クロスダイクロイックプリズム)やダイクロイックミラーを用いずに済む。また、三つの固体発光素子アレイのうちは二つが互いの辺を近接させて設けられているので、照明装置を小型化できる。 Since the solid-state light-emitting element array that emits the first color light, the solid-state light-emitting element array that emits the second color light, and the solid-state light-emitting element array that emits the third color light. There is no need to use expensive cross dichroic mirrors (or cross dichroic prisms) or dichroic mirrors. Moreover, since two of the three solid-state light emitting element arrays are provided with their sides close to each other, the lighting device can be miniaturized.
第1構成の照明装置において、二つの固体発光素子アレイが互いに辺の中央部を近接させて十字状を成すように配置されていてもよい。前記二つの固体発光素子アレイはそれぞれライン状に配置されたライン状発光素子群から成り、各ライン状発光素子群が交互に配置されていてもよい。或いは、前記二つの固体発光素子アレイは、一方の固体発光素子アレイの下辺中央部と他方の固体発光素子アレイの上辺中央部を互いに近接させていてもよい。 In the illuminating device having the first configuration, the two solid-state light emitting element arrays may be arranged so as to form a cross shape with the central portions of the sides close to each other. The two solid-state light emitting element arrays may be composed of line-shaped light emitting element groups arranged in a line, and the line-shaped light emitting element groups may be alternately arranged. Alternatively, in the two solid light emitting element arrays, the central part of the lower side of one solid light emitting element array and the central part of the upper side of the other solid light emitting element array may be close to each other.
第1構成の照明装置において、二つの固体発光素子アレイが互いに辺の全体を近接させてL字状を成すように配置されていてもよい。 In the illuminating device having the first configuration, the two solid-state light emitting element arrays may be arranged so as to form an L shape with the entire sides close to each other.
また、この発明の照明装置は、三原色光を生成する照明装置において、第1の色光を出射する固体発光素子アレイと、第2の色光を出射する固体発光素子アレイと、第3の色光を出射する固体発光素子アレイとが互いの辺又は角を近接させて設けられていることを特徴とする(以下、この項において第2構成という)。 According to another aspect of the present invention, there is provided an illumination device that generates three primary color lights, a solid-state light-emitting element array that emits first color light, a solid-state light-emitting element array that emits second color light, and a third color light. The solid-state light emitting element array is provided with the sides or corners close to each other (hereinafter referred to as the second configuration in this section).
第2構成において、前記三つの固体発光素子アレイが互いに辺の中央部を近接させて配置されており、第2の色光を出射する固体発光素子アレイは第1の色光を出射する固体発光素子アレイに対して時計回りに所定角度回転して位置し、第3の色光を出射する固体発光素子アレイは第1の色光を出射する固体発光素子アレイに対して反時計回りに所定角度回転して位置していてもよい。かかる構成において、前記三つの固体発光素子アレイはそれぞれライン状に配置されたライン状発光素子群から成り、各ライン状発光素子群が交互に配置されていてもよい。或いは、前記三つの固体発光素子アレイは三段配置されていてもよい。 In the second configuration, the three solid-state light-emitting element arrays are arranged so that the central portions of the sides are close to each other, and the solid-state light-emitting element array that emits the second color light is a solid-state light-emitting element array that emits the first color light The solid state light emitting device array that emits the third color light is positioned by rotating a predetermined angle counterclockwise with respect to the solid state light emitting device array that emits the first color light. You may do it. In such a configuration, the three solid-state light emitting element arrays may be composed of line-shaped light emitting element groups arranged in a line, and the line-shaped light emitting element groups may be alternately arranged. Alternatively, the three solid-state light emitting element arrays may be arranged in three stages.
第2構成において、前記三つの固体発光素子アレイが互いに辺の全体を近接させてコ字形状を成すように配置されていてもよい。また、第2構成において、前記三つの固体発光素子アレイが互いの角を近接させて同一平面内に配置されていてもよい。 In the second configuration, the three solid-state light emitting element arrays may be arranged so as to form a U shape by bringing the entire sides close to each other. In the second configuration, the three solid-state light emitting element arrays may be arranged in the same plane with their corners close to each other.
また、これら構成の照明装置において、各固体発光素子アレイの出射光を特定の直線偏光方向に揃える偏光変換装置を備えてもよい。 In addition, the illumination device having these configurations may include a polarization conversion device that aligns the emitted light of each solid-state light emitting element array in a specific linear polarization direction.
また、この発明の投写型映像表示装置は、上述したいずれかの照明装置と、前記照明装置の各固体発光素子アレイからの色光をそれぞれライトバルブに導く光学系と、前記ライトバルブを経て得られた各色映像光を合成して投写する投写光学系と、を備えたことを特徴とする。かかる投写型映像表示装置において、各固体発光素子アレイは、点灯と消灯を所定時間単位で交互に繰り返すように構成されていてもよい。 In addition, a projection display apparatus according to the present invention is obtained through any one of the above-described illumination devices, an optical system that guides colored light from each solid-state light emitting element array of the illumination device to a light valve, and the light valve. And a projection optical system that synthesizes and projects each color image light. In such a projection display apparatus, each solid state light emitting element array may be configured to alternately turn on and off in a predetermined time unit.
この発明によれば、ライトバルブに各色光を導くための光学系に高額なクロスダイクロイックミラー(或いは、クロスダイクロイックプリズム)やダイクロイックミラーを用いずに済む。また、三つの固体発光素子アレイのうち二つ或いは三つが互いの辺又は角を近接させて設けられているので、照明装置の小型化が図られ、投写型映像表示装置の小型化が容易になるという効果を奏する。 According to the present invention, it is not necessary to use an expensive cross dichroic mirror (or cross dichroic prism) or dichroic mirror in the optical system for guiding each color light to the light valve. Also, since two or three of the three solid state light emitting element arrays are provided with their sides or corners close to each other, the lighting device can be reduced in size, and the projection display device can be easily reduced in size. The effect of becoming.
(実施形態1)
以下、この発明の実施形態1の投写型映像表示装置を図1乃至図3に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、従来例の図9に示した要素と同一の要素には同一の符号を付記している。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a projection display apparatus according to
図1は三板式の投写型映像表示装置の光学系を示した図である。この投写型映像表示装置は光源として3つのLEDアレイ21R,21G,21Bを備える(以下、個々のLEDアレイを特定しないで示すときには、符号”21”を用いる)。LEDアレイ21Rは赤色光を出射し、LEDアレイ21Gは緑色光を出射し、LEDアレイ21Bは青色光を出射する。
FIG. 1 is a view showing an optical system of a three-plate type projection display apparatus. This projection-type image display apparatus includes three
LEDアレイ21は、複数のLED(発光ダイオード)が同一平面内に配置されたものである。各LEDの出射光軸(主光線)は前記平面(LED配置平面)に対して直交するように設定されている。各LEDアレイ21の光出射側にはインテグレータレンズ4を設けている。勿論、図示はしていないが、偏光変換装置5を配置することもできる。なお、図1において、インテグレータレンズ4の光出射側には、コンデンサレンズ22,23,24が適宜配置され、また、図9のダイクロイックミラー11Aに替えて全反射ミラー11Bが設けられる。
The LED array 21 has a plurality of LEDs (light emitting diodes) arranged in the same plane. The outgoing optical axis (principal ray) of each LED is set to be orthogonal to the plane (LED arrangement plane). An
LEDアレイ21RとLEDアレイ21Gは各々の辺の中央部において互いに近接しており、平面視では十字形状を成す。
The
LEDアレイ21Rから出射された赤色光は、全反射ミラー9にて反射されて光路を変更される。全反射ミラー9にて反射された赤色光はコンデンサレンズ10を経て赤色光用の透過型の液晶表示パネル7Rを透過することによって光変調される。
The red light emitted from the
LEDアレイ21Gから出射された緑色光は、全反射ミラー11Bにて反射されて光路を変更される。全反射ミラー11Bにて反射された緑色光はコンデンサレンズ12を経て緑色光用の透過型の液晶表示パネル7Gを透過することによって光変調される。
The green light emitted from the
LEDアレイ21Bから出射された青色光は、全反射ミラー16にて反射されて光路を変更される。全反射ミラー16にて反射された青色光はコンデンサレンズ17を経て青色光用の透過型の液晶表示パネル7Bを透過することによって光変調される。
The blue light emitted from the
各液晶表示パネル7R,7G,7Bは、入射側偏光板と、一対のガラス基板(画素電極や配向膜を形成してある)間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側偏光板とを備えて成る。液晶表示パネル7R,7G,7Bを経ることで変調された変調光(各色映像光)は、ダイクロイックプリズム18によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ19によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される
前述した十字形状を成すLEDアレイ21RとLEDアレイ21Gは、図2に示すように、各アレイを構成している1ライン分のLED群ごとに交互に90°交差して配置された構造を有していてもよい。勿論、1ライン分とすることに限定されるものではない。或いは、図3に示すように、LEDアレイ21Rの下辺中央部と、LEDアレイ21Gの上辺中央部を接した状態で90°交差して配置された構造を有していてもよい。
Each of the liquid
(実施形態2)
以下、この発明の実施形態2の投写型映像表示装置を図4及び図5に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1の図1に示した要素と同一の要素には同一の符号を付記している。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a projection display apparatus according to
図4は三板式の投写型映像表示装置の光学系を示した図である。この投写型映像表示装置は光源として3つのLEDアレイ21R,21G,21Bを備える。図1の構成との相違点は、LEDアレイ21RとLEDアレイ21Gはその左右側の辺を互いに近接させて設けられている点である。かかる構成であれば、図5に示しているように、LEDアレイ21RとLEDアレイ21Gはより多くのLEDを有したものとすることができる。なお、LEDアレイ21R及びLEDアレイ21Gに対応して設けたインテグレータレンズのフライアイレンズ同士は図1の構成に比べて長い距離をおくことになるので、このような配置に対応したレンズ設計を行う。
FIG. 4 is a view showing an optical system of a three-plate projection display apparatus. This projection display apparatus includes three
(実施形態3)
以下、この発明の実施形態3の投写型映像表示装置を図6に基づいて説明する。なお、この図6においては、幾つかの光学要素を省略して示している。また、説明の便宜上、実施形態1の図1に示した同一の要素には同一の符号を付記している。
(Embodiment 3)
A projection display apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 6, some optical elements are omitted. For the sake of convenience of explanation, the same elements as those shown in FIG.
図6は三板式の投写型映像表示装置の光学系を示した図である。この投写型映像表示装置は光源として3つのLEDアレイ21R,21G,21Bを備える。LEDアレイ21Gは液晶表示パネル7Gに対して正面を向いている。LEDアレイ21RはLEDアレイ21Gに対して時計回りに30°回転した位置に設けられている。LEDアレイ21BはLEDアレイ21Gに対して反時計回りに30°回転した位置に設けられている。LEDアレイ21R,21G,21Bは、図2或いは図3に示したような配置形態と同様の形態で互いに辺の中央部を近接させた状態で設けられる。
FIG. 6 is a diagram showing an optical system of a three-plate type projection display apparatus. This projection display apparatus includes three
赤色光を受ける全反射ミラー31の法線は、LEDアレイ21Rの出射光軸に対して30°傾いている。また、全反射ミラー31の法線は、液晶表示パネル7Rに対しても30°傾いている。LEDアレイ21Rから出射された赤色光は全反射ミラー31に反射して液晶表示パネル7Rに垂直に入射する。
The normal line of the
青色光を受ける全反射ミラー32の法線は、LEDアレイ21Bの出射光軸に対して30°傾いている。また、全反射ミラー32の法線は、液晶表示パネル7Bに対しても30°傾いている。LEDアレイ21Bから出射された青色光は全反射ミラー32に反射して液晶表示パネル7Bに垂直に入射する。
The normal line of the
上記光学系においても、各LEDアレイ21に対してインテグレータレンズ4を設けることができ、更に、偏光変換装置5も設けることができる。
Also in the above optical system, the
(実施形態4)
以下、この発明の実施形態4の投写型映像表示装置を図7に基づいて説明する。なお、この図7においては、幾つかの光学要素を省略して示している。また、説明の便宜上、実施形態1の図1に示した同一の要素には同一の符号を付記している。
(Embodiment 4)
Hereinafter, a projection display apparatus according to
図7(a)は三板式の投写型映像表示装置の光学系を示した斜視図であり、同図(b)は背面図である。この投写型映像表示装置は光源として3つのLEDアレイ21R,21G,21Bを備える。LEDアレイ21Rは液晶表示パネル7Rと略同一平面内で当該液晶表示パネル7Rの上方に設けられている。LEDアレイ21Gは液晶表示パネル7Gと略同一平面内で当該液晶表示パネル7Gの上方に設けられている。LEDアレイ21Bは液晶表示パネル7Bと略同一平面内で当該液晶表示パネル7Bの上方に設けられている。これらLEDアレイ21R,21G,21Bは互いの辺を近接させており、平面視においてコ字形状を成している。
FIG. 7A is a perspective view showing an optical system of a three-plate projection display apparatus, and FIG. 7B is a rear view. This projection display apparatus includes three
全反射ミラー33Rは、LEDアレイ21Rの光出射側において、その出射光軸に対して45°傾けて配置されており、全反射ミラー34Rは液晶表示パネル7Rの光入射側において、その入射光軸に対して45°傾けて配置されている。すなわち、LEDアレイ21Rから出射された赤色光は、全反射ミラー33R,34Rに反射して液晶表示パネル7Rに入射する。
The
全反射ミラー33Gは、LEDアレイ21Gの光出射側において、その出射光軸に対して45°傾けて配置されており、全反射ミラー34Gは液晶表示パネル7Gの光入射側において、その入射光軸に対して45°傾けて配置されている。すなわち、LEDアレイ21Gから出射された緑色光は、全反射ミラー33G,34Gに反射して液晶表示パネル7Gに入射する。
The
全反射ミラー33Bは、LEDアレイ21Bの光出射側において、その出射光軸に対して45°傾けて配置されており、全反射ミラー34Bは液晶表示パネル7Bの光入射側において、その入射光軸に対して45°傾けて配置されている。すなわち、LEDアレイ21Bから出射された青色光は、全反射ミラー33B,34Bに反射して液晶表示パネル7Bに入射する。
The
上記光学系においても、各LEDアレイ21に対してインテグレータレンズ4を設けることができ、更に、偏光変換装置5も設けることができる。
Also in the above optical system, the
(実施形態5)
以下、この発明の実施形態5の投写型映像表示装置を図8に基づいて説明する。なお、この図8においては、幾つかの光学要素を省略して示している。また、説明の便宜上、実施形態1の図1に示した同一の要素には同一の符号を付記している。
(Embodiment 5)
A projection display apparatus according to
図8は三板式の投写型映像表示装置の光学系を示した斜視図である。この投写型映像表示装置は光源として3つのLEDアレイ21R,21G,21Bを備える。LEDアレイ21Rは、その辺を液晶表示パネル7Rのパネル面の上辺に近接させ、前記パネル面に対して垂直に設けられている。LEDアレイ21Gは、その辺を液晶表示パネル7Gのパネル面の上辺に近接させ、前記パネル面に対して垂直に設けられている。LEDアレイ21Bは、その辺を液晶表示パネル7Bのパネル面の上辺に近接させ、前記パネル面に対して垂直に設けられている。これらLEDアレイ21R,21G,21Bは同一平面内で互いの角を近接させた配置となっている。
FIG. 8 is a perspective view showing an optical system of a three-plate type projection display apparatus. This projection display apparatus includes three
全反射ミラー35Rは、LEDアレイ21Rの光出射側において、その出射光軸に対して45°傾けて配置されており、且つ液晶表示パネル7Rの光入射側において、その入射光軸に対して45°傾けて配置されている。すなわち、LEDアレイ21Rから出射された赤色光は、全反射ミラー35Rに反射して液晶表示パネル7Rに入射する。
The
全反射ミラー35Gは、LEDアレイ21Gの光出射側において、その出射光軸に対して45°傾けて配置されており、且つ液晶表示パネル7Gの光入射側において、その入射光軸に対して45°傾けて配置されている。すなわち、LEDアレイ21Gから出射された緑色光は、全反射ミラー35Gに反射して液晶表示パネル7Gに入射する。
The
全反射ミラー35Bは、LEDアレイ21Bの光出射側において、その出射光軸に対して45°傾けて配置されており、且つ液晶表示パネル7Bの光入射側において、その入射光軸に対して45°傾けて配置されている。すなわち、LEDアレイ21Bから出射された青色光は、全反射ミラー35Bに反射して液晶表示パネル7Bに入射する。
The
上記光学系においても、各LEDアレイ21に対してインテグレータレンズ4を設けることができ、更に、偏光変換装置5も設けることができる。また、図8では、LEDアレイ21をクロスダイクロイックプリズム18の上面と略面一に設けたが、クロスダイクロイックプリズム18の上面より上側に配置してもよい。
Also in the above optical system, the
以上説明した投写型映像表示装置において、LEDアレイ21R,21G,21Bを常時点灯させることに限定されるものではない。各LEDアレイ21において点灯と消灯を所定時間単位で交互に繰り返すようにしてもよい。このような点灯処理を行う場合には残像現象を軽減することができる。
In the projection display apparatus described above, the
4 インテグレータレンズ
5 偏光変換装置
7R 赤色用の液晶表示パネル
7G 緑色用の液晶表示パネル
7B 青色用の液晶表示パネル
18 クロスダイクロイックプリズム
19 投写レンズ
21R 赤色用のLEDアレイ
21G 緑色用のLEDアレイ
21B 青色用のLEDアレイ
4
Claims (4)
クロスダイクロイック光学素子の3つの面にそれぞれ透過型の照明対象物が配置されており、各固体発光素子アレイは前記第1乃至第3の色光の主光軸を同一平面内に存在させてそれぞれ異なる照明対象物を照明し、
前記L字状を成す二つの固体発光素子アレイから出射された各色光はそれぞれL字状光路を形成して対応する照明対象物に導かれ、
前記L字状を成す二つの固体発光素子アレイから出射された各色光が交差する箇所を挟んで各々のフライアイレンズ対が他方の光路を遮らないように配置されていることを特徴とする照明装置。 A lighting device for generating three primary light, rectangular shape for emitting the solid-state light-emitting element array of rectangular shape for emitting the first color light, a solid-state light-emitting element array of rectangular shape for emitting the second color light, the third color light The two solid-state light-emitting element arrays are arranged so as to form an L-shape with one whole side close to each other,
A transmissive illumination object is arranged on each of the three surfaces of the cross dichroic optical element, and the respective solid-state light emitting element arrays are different from each other with the main optical axes of the first to third color lights existing in the same plane. Illuminate the object to be illuminated,
Each color light emitted from the two L-shaped solid light emitting element arrays is guided to a corresponding illumination object by forming an L-shaped optical path,
Illumination characterized in that each pair of fly-eye lenses is arranged so as not to block the other optical path across a portion where each color light emitted from the two L-shaped solid light emitting element arrays intersects. apparatus.
Priority Applications (3)
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