JP5046549B2 - Rod-type integrator holding member and projection display device - Google Patents

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Description

本発明は、入射面から入射した光を面内反射させて出射面から出射するロッド型インテグレータに関するものであり、特に、ロッド型インテグレータの保持構造に関する。   The present invention relates to a rod-type integrator that reflects light incident from an incident surface in-plane and emits the light from an output surface, and particularly relates to a holding structure for the rod-type integrator.

液晶プロジェクタに代表される投写型表示装置では、インテグレータを用いて光源から発せられた光(照明光)の輝度分布の均一化を図ることが一般的である。特に、LEDや半導体レーザーなどの発光素子を光源とする場合には、照明光の輝度分布の均一化を図る必要性が高い。何故なら、発光素子には、通電または発光させるための電極やボンディングワイヤーの影に起因する輝度ムラが発生するからである。また、白色を得るためには赤、緑、青の三原色の発光素子が必要になるが、発光色が赤色の発光素子と、その他の色の発光素子とでは、発光材料や素子構造が異なるので、色合成を行った際に色ムラが発生するからである。   In a projection display device typified by a liquid crystal projector, it is common to achieve a uniform luminance distribution of light (illumination light) emitted from a light source using an integrator. In particular, when a light emitting element such as an LED or a semiconductor laser is used as a light source, it is highly necessary to make the luminance distribution of illumination light uniform. This is because luminance unevenness due to the shadow of the electrode or the bonding wire for energizing or emitting light occurs in the light emitting element. In order to obtain white, light emitting elements of the three primary colors of red, green, and blue are required. However, the light emitting material and the element structure of the light emitting element whose emission color is red and other light emitting elements are different. This is because color unevenness occurs when color synthesis is performed.

ここで、投写型表示装置に用いられるインテグレータには、ロッド型インテグレータ方式とフライアイインテグレータ方式とがある。前者は、ロッドの一方端面から入射した光をロッド内で面内反射させ、出射面で重畳させることによって、照明光の輝度分布を均一化する。かかるロッド型インテグレータ方式は、フライアイインテグレータ方式などの他の方式に比べて、小型化に対応しやすいといった利点を有し、発光素子を光源とする投写型表示装置に適している。   Here, there are a rod-type integrator method and a fly-eye integrator method as integrators used in the projection display device. The former makes the luminance distribution of illumination light uniform by reflecting light incident from one end face of the rod in-plane within the rod and superimposing it on the exit surface. Such a rod-type integrator system has an advantage that it can easily be reduced in size as compared with other systems such as a fly-eye integrator system, and is suitable for a projection display apparatus using a light-emitting element as a light source.

さらに、上記ロッドには、ガラスロッドなどの中実ロッドと、ミラーを貼り合わせてなる中空ロッドとがある。中空ロッドは、銀やアルミなどが蒸着されたミラーの反射面を用いて光を反射させるので、面内反射を繰り返す間に反射損失が発生する。一方、中実ロッドでは、面内反射がほぼ全反射となるので、中空ロッドに比べて反射損失が少ないという利点がある。   Furthermore, the rod includes a solid rod such as a glass rod and a hollow rod formed by bonding a mirror. Since the hollow rod reflects light using a reflecting surface of a mirror on which silver or aluminum is deposited, a reflection loss occurs during repeated in-plane reflection. On the other hand, a solid rod has an advantage that reflection loss is less than that of a hollow rod because in-plane reflection is almost total reflection.

ロッド型インテグレータは、上記のような利点を有するが、その位置決めや固定に関しては次のような問題があった。即ち、ロッド型インテグレータは、内面の全反射を利用して輝度分布を均一化させるので、インテグレータの側面(周面)に何らかの部材が接触すると、光の一部が漏光し、利用効率が低下する。よって、インテグレータの位置決めや固定に当たっては、インテグレータと位置決め用の部材や固定用の部材との接触面積を可及的に小さくすることが望まれる。また、これら部材がインテグレータの入射面または出射面と重複すると、光が遮られ利用効率が低下する。   The rod-type integrator has the advantages as described above, but has the following problems with respect to positioning and fixing. That is, since the rod type integrator uses the total internal reflection to make the luminance distribution uniform, if any member comes in contact with the side surface (circumferential surface) of the integrator, part of the light leaks and the utilization efficiency decreases. . Therefore, when positioning and fixing the integrator, it is desirable to make the contact area between the integrator and the positioning member and the fixing member as small as possible. Moreover, when these members overlap with the entrance surface or the exit surface of the integrator, the light is blocked and the utilization efficiency decreases.

そこで、特許文献1には、筒状のカバー部材内にインテグレータ(中実ロッド)を収容すると共に、カバー部材の側面にロッドの断面方向に進退するねじを設け、該ねじの先端を中実ロッドの側面部分と点接触させることによって、中実ロッドを支持する技術が記載されている。また、同文献には、カバー部材に支持された中実ロッドの入射面や出射面の全面を透明部材で覆って、入射面や出射面への塵埃の付着を防止することも記載されている。   Therefore, in Patent Document 1, an integrator (solid rod) is accommodated in a cylindrical cover member, and a screw that advances and retreats in the cross-sectional direction of the rod is provided on the side surface of the cover member, and the tip of the screw is attached to the solid rod. A technique is described for supporting a solid rod by making point contact with the side surface portion. In addition, the same document describes that the entire entrance surface and exit surface of the solid rod supported by the cover member are covered with a transparent member to prevent dust from adhering to the entrance surface and exit surface. .

また、特許文献2には、ロッド型インテグレータの入射面および出射面に、これら端面よりも大きなガラスプレートを接合し、入射面や出射面から突出したガラスプレートの周辺部を保持構造体に保持させる技術が記載されている。
特開2001−228541号公報 特開2004−354925号公報
Further, in Patent Document 2, a glass plate larger than these end faces is joined to the entrance surface and the exit surface of the rod integrator, and the peripheral portion of the glass plate protruding from the entrance surface and the exit surface is held by the holding structure. The technology is described.
JP 2001-228541 A JP 2004-354925 A

しかし、インテグレータの入射面や出射面の全面を透明部材やガラスプレートで覆ってしまうと、光がこれら透明部材やガラスプレートを透過する際に損失が発生し、光の利用効率が低下する。   However, if the entire incident surface and exit surface of the integrator are covered with a transparent member or glass plate, a loss occurs when light passes through the transparent member or glass plate, and the light utilization efficiency is reduced.

本発明は、光の損失がなるべく発生しないようにロッド型インテグレータを保持可能な保持部材と、かかる保持部材を備えた投写型表示装置とを提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a holding member capable of holding a rod integrator so that light loss does not occur as much as possible, and a projection display device including the holding member.

本発明のロッド型インテグレータ保持部材は、ホルダ本体と一対のプレートとを有する。ホルダ本体は、基部及び該基部から立ち上げられた一対の側部によって囲まれ、ロッド型インテグレータを収容可能な収容空間と、該収容空間内に収容されたロッド型インテグレータをその周面と前記基部および前記側部の内面との間に空隙が形成されように支持する支持部とを備えている。各プレートは、ホルダ本体の端面に固定され、収容空間内に収容されたロッド型インテグレータの入射面または出射面の一部と重複する。さらに、各プレートには、ロッド型インテグレータの入射面または出射面を露出させる開口部が形成されている。   The rod-type integrator holding member of the present invention has a holder body and a pair of plates. The holder main body is surrounded by a base and a pair of side parts raised from the base, and can accommodate a rod-type integrator, and the rod-type integrator accommodated in the storage space can have its peripheral surface and the base And a support portion that supports the gap so as to form a gap between the inner surface of the side portion. Each plate is fixed to the end surface of the holder body and overlaps with a part of the entrance surface or exit surface of the rod-type integrator housed in the housing space. Further, each plate is formed with an opening that exposes the entrance surface or exit surface of the rod-type integrator.

前記支持部は、前記基部及び前記側部の内面よりも前記収容空間内に突出するように前記内面と一体に成形することが望ましい。もっとも、ホルダ本体とは別体の部材を収容空間内の所定位置に配置することによって支持部を設けることもできる。   It is preferable that the support portion is formed integrally with the inner surface so as to protrude into the housing space rather than the inner surfaces of the base portion and the side portion. But a support part can also be provided by arrange | positioning the member separate from a holder main body in the predetermined position in accommodation space.

前記プレートは、透光性を有し、かつ、前記開口部の周辺がロッド型インテグレータの入射面または出射面の角と重複する枠状に形成されていることが望ましい。   The plate is preferably translucent, and is formed in a frame shape in which the periphery of the opening overlaps with the angle of the entrance surface or exit surface of the rod integrator.

本発明のロッド型インテグレータ保持部材は、前記収容空間内に収容されたロッド型インテグレータが一対のプレートの対向方向と交差する方向へ変位することを規制する規制部材をさらに有することが望ましい。この規制部材は、ロッド型インテグレータが収容された収容空間を跨いで配置され、両端が前記ホルダ本体に固定されていることがさらに望ましい。また、規制部材は、前記収容空間内に収容されたロッド型インテグレータの周面との対向面に形成された凸部を有し、該凸部をロッド型インテグレータの周面に圧接させることによって、該ロッド型インテグレータの変位を規制するものであることが望ましい。   It is desirable that the rod-type integrator holding member of the present invention further includes a regulating member that regulates displacement of the rod-type integrator housed in the housing space in a direction intersecting the opposing direction of the pair of plates. More preferably, the restricting member is disposed across the accommodation space in which the rod-type integrator is accommodated, and both ends are fixed to the holder body. The regulating member has a convex portion formed on a surface facing the peripheral surface of the rod integrator accommodated in the accommodating space, and presses the convex portion against the peripheral surface of the rod integrator, It is desirable to regulate the displacement of the rod type integrator.

本発明の投写型表示装置は、上記本発明のロッド型インテグレータ保持部材と、該ロッド型インテグレータ保持部材によって保持されたロッド型インテグレータとを有する。   The projection display device of the present invention includes the rod-type integrator holding member of the present invention, and a rod-type integrator held by the rod-type integrator holding member.

本発明のロッド型インテグレータ保持部材では、ホルダ本体とロッド型インテグレータとが支持部のみによって接するので、漏光による利用効率の低下が可及的に低減される。また、インテグレータの入射面や出射面がプレートの開口部から露出しているので、光がロッド型インテグレータに直接入出射し、光損失が発生しない。総じて、本発明によれば、ロッド型インテグレータ保持部材によれば、光損失や利用効率低下を回避しつつ、ロッド型インテグレータを確実に保持することができる。   In the rod-type integrator holding member of the present invention, the holder main body and the rod-type integrator are in contact with each other only by the support portion, so that a reduction in utilization efficiency due to light leakage is reduced as much as possible. Further, since the entrance surface and the exit surface of the integrator are exposed from the opening of the plate, light directly enters and exits the rod integrator, and no optical loss occurs. In general, according to the present invention, according to the rod-type integrator holding member, it is possible to reliably hold the rod-type integrator while avoiding light loss and use efficiency reduction.

本発明の投写型表示装置は、上記効果を有するロッド型インテグレータ保持部材によって保持されたロッド型インテグレータを備えているので、光利用効率が高く、輝度ムラの少ない映像を表示可能である。   Since the projection display device of the present invention includes the rod type integrator held by the rod type integrator holding member having the above-described effects, it is possible to display an image with high light utilization efficiency and little luminance unevenness.

以下、本発明のロッド型インテグレータ保持部材(以下「保持部材」)の実施形態の一例について図1〜図4を参照しながら説明する。図1は、本例の保持部材の構造を示す分解斜視図、図2は、ロッド型インテグレータ(以下「インテグレータ」)が保持部材によって保持された状態を示す平面図である。また、図3(a)は、図2のA−A断面図、(b)は同B−B断面図、(c)は同C−C断面図である。図4は、インテグレータが保持部材によって保持された状態を示す端面拡大図である。まず、本例の保持部材が対象とするインテグレータについて概説し、次いで、本例の保持部材の構造について具体的に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of a rod-type integrator holding member (hereinafter referred to as “holding member”) of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of the holding member of this example, and FIG. 2 is a plan view showing a state where a rod-type integrator (hereinafter referred to as “integrator”) is held by the holding member. 3A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along the line BB, and FIG. 3C is a cross-sectional view taken along the line CC. FIG. 4 is an enlarged end view showing a state where the integrator is held by the holding member. First, an overview of an integrator targeted by the holding member of this example will be given, and then the structure of the holding member of this example will be specifically described.

図1に示すように、本例の保持部材1が対象とするインテグレータ100は、長手方向一方の端面を入射面101、他方の端面を出射面102とする角柱状の中実ロッドであり、光学ガラスや透明性の高いアクリルなどの樹脂材料によって作られている。インテグレータ100の長手方向両端面のうち、何れを入射面、何れを出射面とするかは任意に決定可能である。本例では、図1の紙面手前側の端面を入射面101、反対側の端面を出射面102としている。また、説明の便宜上、符号103で示す面を上面、符号104で示す面を下面、符号105で示す面を側面と定義する。   As shown in FIG. 1, the integrator 100 targeted by the holding member 1 of this example is a prismatic solid rod having one end face in the longitudinal direction as an incident face 101 and the other end face as an exit face 102. It is made of resin materials such as glass and highly transparent acrylic. Of the two end faces in the longitudinal direction of the integrator 100, it can be arbitrarily determined which is the entrance surface and which is the exit surface. In this example, the end surface on the near side in FIG. 1 is the entrance surface 101 and the opposite end surface is the exit surface 102. For convenience of explanation, the surface indicated by reference numeral 103 is defined as the upper surface, the surface indicated by reference numeral 104 is defined as the lower surface, and the surface indicated by reference numeral 105 is defined as the side surface.

保持部材1は、インテグレータ100を収容可能なホルダ本体10と、ホルダ本体10に収容されたインテグレータ100を位置決めする枠状プレート30a、30bおよび規制部材40とを有する。   The holding member 1 includes a holder main body 10 that can accommodate the integrator 100, frame-shaped plates 30 a and 30 b that position the integrator 100 accommodated in the holder main body 10, and a regulating member 40.

ホルダ本体10は、基部11と、基部11の幅方向両側から略垂直に立ち上げられた一対の側部12とを有し、これらによって三方を囲まれた収容空間13内にインテグレータ100を収容可能である。基部11及び側部12の内面には、それら内面よりも一段高い支持部14が一体成形されており、収容空間13内に収容されたインテグレータ100は、支持部14の上に載置される。換言すれば、ホルダ本体10の基部11及び側部12の内面と、該内面と対向するインテグレータ100の周面とは接触することがなく、これらの間には空隙が存在している(図3(a)〜図3(c)参照)。支持部14についてさらに詳しく説明する。支持部14は、収容空間13の長手方向両端に一組ずつ形成されている。各支持部14は、基部11の内面と側部12の内面とが交わる角に、これら内面に沿って形成されており、インテグレータ100の側面105と下面104とが交わる角と係合可能である。尚、本例のホルダ本体10は、マグネシウムやアルミニウムなどの金属材料によって形成されているが、熱硬化性樹脂や熱可塑性樹脂などの樹脂材料によって形成することもできる。   The holder main body 10 has a base portion 11 and a pair of side portions 12 raised substantially vertically from both sides in the width direction of the base portion 11, and the integrator 100 can be housed in a housing space 13 surrounded on three sides by these. It is. A support portion 14 that is one step higher than the inner surfaces is integrally formed on the inner surfaces of the base portion 11 and the side portion 12, and the integrator 100 accommodated in the accommodation space 13 is placed on the support portion 14. In other words, the inner surfaces of the base portion 11 and the side portion 12 of the holder main body 10 and the peripheral surface of the integrator 100 facing the inner surface are not in contact with each other, and a gap exists between them (FIG. 3). (See (a) to FIG. 3 (c)). The support portion 14 will be described in more detail. One set of support portions 14 is formed at both ends in the longitudinal direction of the accommodation space 13. Each support portion 14 is formed along the inner surface at the corner where the inner surface of the base portion 11 and the inner surface of the side portion 12 intersect, and can be engaged with the corner where the side surface 105 and the lower surface 104 of the integrator 100 intersect. . In addition, although the holder main body 10 of this example is formed with metal materials, such as magnesium and aluminum, it can also be formed with resin materials, such as a thermosetting resin and a thermoplastic resin.

枠状プレート30aは、ホルダ本体10の長手方向一端に形成されたフランジ15に固定され、枠状プレート30bは、他端に形成されたフランジ15に固定される。これによって、収容空間13に収容されたインテグレータ100がその長手方向両側から枠状プレート30a、30bによって挟まれ、同方向への移動が規制される。図4を参照して枠状プレート30a、30bについてより具体的に説明する。枠状プレート30a、30bは、透光性の板材またはシート材を所定形状に打ち抜いて作られており、六角形の開口部31を有する。そして、枠状プレート30aを一方のフランジ15に固定すると、その開口部31の周辺四ヶ所がインテグレータ100の入射面101の四隅と重なる。また、枠状プレート30bを他方のフランジ15に固定すると、その開口部31の周辺四ヶ所がインテグレータ100の出射面102の四隅と重なる。以上によって、収容空間13内に収容されたインテグレータ100の長手方向への移動が規制され、該インテグレータ100が位置決めされる。   The frame-shaped plate 30a is fixed to the flange 15 formed at one end in the longitudinal direction of the holder body 10, and the frame-shaped plate 30b is fixed to the flange 15 formed at the other end. As a result, the integrator 100 accommodated in the accommodation space 13 is sandwiched by the frame-shaped plates 30a and 30b from both sides in the longitudinal direction, and movement in the same direction is restricted. The frame-shaped plates 30a and 30b will be described more specifically with reference to FIG. The frame-shaped plates 30a and 30b are made by punching a translucent plate material or sheet material into a predetermined shape, and have hexagonal openings 31. Then, when the frame-shaped plate 30 a is fixed to the one flange 15, four places around the opening 31 overlap with the four corners of the incident surface 101 of the integrator 100. Further, when the frame-shaped plate 30 b is fixed to the other flange 15, the four peripheral portions of the opening 31 overlap the four corners of the emission surface 102 of the integrator 100. As described above, the movement of the integrator 100 accommodated in the accommodation space 13 in the longitudinal direction is restricted, and the integrator 100 is positioned.

上記の通り、枠状プレート30a、30bは透光性材料によって形成されている。従って、開口部31の周辺がインテグレータ100の入射面101や出射面102に重なっても枠状プレート30a、30bの影が生じることはなく、光損失も殆ど発生しない。もっとも、枠状プレート30a、30bは、インテグレータ100の移動を規制可能な程度に入射面101や出射面102と重なれば十分であることは上記説明から明らかである。よって、光損失低減の観点からは、枠状プレート30a、30bと入射面101、102との重複面積を上記目的を達成可能な範囲内で最小化することが望ましい。また、枠状プレート30a、30bの開口部31の形状が六角形に限定されてないことも上記説明から明らかである。要するに、開口部31は、その周辺がインテグレータ100の入射面101や出射面102の一部に重なる形状であればよい。   As described above, the frame-shaped plates 30a and 30b are formed of a light transmissive material. Therefore, even if the periphery of the opening 31 overlaps the entrance surface 101 and the exit surface 102 of the integrator 100, the shadows of the frame-shaped plates 30a and 30b do not occur, and light loss hardly occurs. However, it is clear from the above description that the frame-like plates 30a and 30b need only overlap with the incident surface 101 and the emission surface 102 to such an extent that the movement of the integrator 100 can be regulated. Therefore, from the viewpoint of reducing optical loss, it is desirable to minimize the overlapping area between the frame-shaped plates 30a and 30b and the incident surfaces 101 and 102 within a range in which the above object can be achieved. It is also clear from the above description that the shape of the opening 31 of the frame-shaped plates 30a, 30b is not limited to a hexagon. In short, the opening 31 may have a shape in which the periphery thereof overlaps with a part of the entrance surface 101 and the exit surface 102 of the integrator 100.

次に、枠状プレート30a、30bのホルダ本体10への固定構造について具体的に説明する。図4に示すように、枠状プレート30a、30bには、ホルダ本体10のフランジ15に形成されているネジ孔15a(図1)と連通する一対の通孔32が形成されている。さらに、通孔32の近傍には、フランジ15に突設されている位置決め突起15b(図1)を嵌合可能な一対の位置決め孔33が形成されている。よって、図1に示すように、位置決め突起15bを対応する位置決め孔33に嵌合させると共に、通孔32に挿入したネジ16をネジ孔15aに螺合させることによって、枠状プレート30a、30bをフランジ15に固定可能である。再び図4を参照すると、一方(紙面左側)の位置決め孔33は丸穴であるのに対し、他方(紙面右側)の位置決め孔33は長孔であることがわかる。これは、一対の位置決め突起15b、15bの間隔に多少のバラツキがあった場合にこれを吸収するためである。   Next, a structure for fixing the frame-shaped plates 30a and 30b to the holder body 10 will be specifically described. As shown in FIG. 4, a pair of through holes 32 communicating with the screw holes 15 a (FIG. 1) formed in the flange 15 of the holder body 10 is formed in the frame-like plates 30 a and 30 b. Further, in the vicinity of the through hole 32, a pair of positioning holes 33 into which the positioning protrusions 15b (FIG. 1) protruding from the flange 15 can be fitted are formed. Accordingly, as shown in FIG. 1, the positioning projections 15b are fitted into the corresponding positioning holes 33, and the screws 16 inserted into the through holes 32 are screwed into the screw holes 15a. It can be fixed to the flange 15. Referring to FIG. 4 again, it can be seen that one (left side of the drawing) positioning hole 33 is a round hole, while the other (right side of the drawing) positioning hole 33 is a long hole. This is to absorb a slight variation in the distance between the pair of positioning protrusions 15b and 15b.

再び図1を参照しつつ、規制部材40について説明する。規制部材40は、弾性を有する帯状の金属板であり、インテグレータ100の上面103を跨ぐようにして配置され、その両端部は、ホルダ本体10の側部外面に突設された固定部17にネジ41を用いて固定されている。よって、インテグレータ100は、その上面103に規制部材40の弾性力を受け、ホルダ本体10の基部11に向けて押圧される。この結果、インテグレータ100は、その長手方向と交差する方向への移動が規制され、位置決めされる。もっとも、規制部材40は、その全面がインテグレータ100の上面103に接触しているのではない。具体的には、図3(b)に示すように、規制部材40には2つの凸部42が形成されており、それら凸部42の先端のみがインテグレータ100の上面103に接触している。   The restriction member 40 will be described with reference to FIG. 1 again. The restricting member 40 is an elastic band-shaped metal plate, and is arranged so as to straddle the upper surface 103 of the integrator 100, and both ends thereof are screwed to the fixing portion 17 protruding from the side outer surface of the holder body 10. 41 is fixed. Therefore, the integrator 100 receives the elastic force of the restricting member 40 on the upper surface 103 thereof and is pressed toward the base 11 of the holder body 10. As a result, the integrator 100 is positioned by being restricted from moving in the direction intersecting the longitudinal direction. However, the entire surface of the regulating member 40 is not in contact with the upper surface 103 of the integrator 100. Specifically, as shown in FIG. 3B, the restricting member 40 has two convex portions 42, and only the tips of the convex portions 42 are in contact with the upper surface 103 of the integrator 100.

図5は、本例の保持部材1によって保持されたインテグレータ100を備えた投写型表示装置の一例を示す模式図である。尚、図5には、インテグレータ100近傍の構造のみを図示し、その他の構造の図示は省略してある。この投写型表示装置は、光学ユニット200と、保持部材1によって保持されたインテグレータ100と、画像形成素子300と、投写レンズ400とを少なくとも備えている。   FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of a projection display device including the integrator 100 held by the holding member 1 of this example. In FIG. 5, only the structure near the integrator 100 is shown, and the other structures are not shown. The projection display device includes at least an optical unit 200, an integrator 100 held by the holding member 1, an image forming element 300, and a projection lens 400.

光学ユニット200は、赤色光を発する光源(発光ダイオード201R)、緑色光を発する光源(発光ダイオード201G)および青色光を発する光源(発光ダイオード201B)と、これら光源から発せられた光の光路を統一するためのプリズム202とを有する。また、各発光ダイオード201R、201G、201Bとプリズム202との間には、各発光ダイオード201R、201G、201Bから発せられた光をプリズム202の所定の入射面に効率良く入射させるための集光レンズ203R、203G、203Bが配置されている。さらに、プリズム202の出射面の先には、コンデンサレンズ204が配置されている。尚、集光レンズ203R、203G、203Bやコンデンサレンズ204には、屈折率やアッベ数が管理されたガラスレンズの他、透明性の高いアクリルなどのプラスチックレンズが用いられる。   The optical unit 200 unifies a light source that emits red light (light emitting diode 201R), a light source that emits green light (light emitting diode 201G), and a light source that emits blue light (light emitting diode 201B), and an optical path of light emitted from these light sources. And a prism 202. Further, a condensing lens for efficiently allowing light emitted from each light emitting diode 201R, 201G, 201B to enter a predetermined incident surface of the prism 202 between each light emitting diode 201R, 201G, 201B and the prism 202. 203R, 203G, and 203B are arranged. Further, a condenser lens 204 is disposed at the tip of the emission surface of the prism 202. For the condenser lenses 203R, 203G, and 203B and the condenser lens 204, in addition to a glass lens in which the refractive index and the Abbe number are controlled, a plastic lens such as highly transparent acrylic is used.

発光ダイオード201Gから発せられた緑色光は、集光レンズ203Gによって集光されてプリズム202に入射し、該プリズム202を透過してコンデンサレンズ204に入射する。発光ダイオードBから発せられた青色光および発光ダイオード201Rから発せられた赤色光は、それぞれ集光レンズ203B、203Rによって集光されてプリズム202に入射し、該プリズム202に設けられた青色反射面、赤色反射面で反射されて、緑色光の光路と一致せられ、同プリズム202の出射面から出射する。尚、本例のプリズム202には、クロスダイクロイックプリズムが用いられているが、プリズムに代えてクロスダイクロイックミラーを用いてもよい。   The green light emitted from the light emitting diode 201G is collected by the condenser lens 203G, enters the prism 202, passes through the prism 202, and enters the condenser lens 204. The blue light emitted from the light-emitting diode B and the red light emitted from the light-emitting diode 201R are collected by the condensing lenses 203B and 203R and enter the prism 202, respectively, and a blue reflecting surface provided on the prism 202, The light is reflected by the red reflecting surface, coincides with the optical path of the green light, and exits from the exit surface of the prism 202. Note that a cross dichroic prism is used for the prism 202 of this example, but a cross dichroic mirror may be used instead of the prism.

上記のようにしてコンデンサレンズ204に入射した各色光は、コンデンサレンズ204によって集光されてインテグレータ100の入射面101から該インテグレータ100内に入射する。インテグレータ100内に入射した色光は、該インテグレータ100内を進行し、出射面102から出射して画像形成素子300を照明する。従って、各発光ダイオード201R、201G、201Bを順次点灯させることによって、RGBの各色光によって画像形成素子300が順次照明される。尚、インテグレータ100内における光の振る舞いについては既述したとおりであるので、詳しい説明は省略する。また、コンデンサレンズ204とインテグレータ100との間に、直線偏光の方向を統一するための偏光ビームスプリッタなどを配置することもできる。   Each color light incident on the condenser lens 204 as described above is condensed by the condenser lens 204 and enters the integrator 100 from the incident surface 101 of the integrator 100. The colored light that has entered the integrator 100 travels in the integrator 100 and is emitted from the emission surface 102 to illuminate the image forming element 300. Therefore, by sequentially lighting the light emitting diodes 201R, 201G, and 201B, the image forming element 300 is sequentially illuminated by the RGB color lights. Since the behavior of light in the integrator 100 is as described above, a detailed description thereof is omitted. Further, a polarizing beam splitter or the like for unifying the direction of linearly polarized light can be disposed between the condenser lens 204 and the integrator 100.

本例では、画像形成素子300にFSC(Field Sequential Color)方式の透過型液晶パネルが用いられている。画像形成素子300は、各発光ダイオード201R、201G、201Bの点灯タイミングに合わせて、R色映像信号、G色映像信号、B色映像信号に従って入射光(照明光)を光変調する。画像形成素子300によって光変調された光は、投写レンズ400を介して不図示のスクリーン上に投写される。この結果、スクリーン上には、RGBの各色の映像が順次表示され、人間の眼には、残像現象によってカラーの映像として認識される。   In this example, an FSC (Field Sequential Color) transmissive liquid crystal panel is used for the image forming element 300. The image forming element 300 optically modulates incident light (illumination light) according to the R color video signal, the G color video signal, and the B color video signal in accordance with the lighting timing of each of the light emitting diodes 201R, 201G, and 201B. The light that is light-modulated by the image forming element 300 is projected on a screen (not shown) via the projection lens 400. As a result, RGB images are sequentially displayed on the screen, and are recognized by the human eye as color images by the afterimage phenomenon.

ここで、インテグレータ100の入射面101から入射した光は、該インテグレータ100内で内面反射を繰り返しながら出射面102に向けて進行する。このとき、光の進行方向と直交するインテグレータ100の周面には、ホルダ本体10の支持部14(図1)と規制部材40の凸部42(図3b)しか接触していないので、全反射ロスは極めて少ない。また、コンデンサレンズ204から出射された光の殆どは、枠状プレート30aの開口部31を通ってインテグレータ100の入射面101に入射し、インテグレータ100の出射面102から出射された光の殆どは、枠状プレート30bの開口部31を通って画像形成素子300に照射される上に、枠状プレート30a、30bは透光性を有する。よって、光損失が極めて少ない。   Here, light incident from the incident surface 101 of the integrator 100 travels toward the emission surface 102 while repeating internal reflection in the integrator 100. At this time, only the support portion 14 (FIG. 1) of the holder body 10 and the convex portion 42 (FIG. 3b) of the restricting member 40 are in contact with the circumferential surface of the integrator 100 orthogonal to the light traveling direction. There is very little loss. Further, most of the light emitted from the condenser lens 204 is incident on the incident surface 101 of the integrator 100 through the opening 31 of the frame-shaped plate 30a, and most of the light emitted from the output surface 102 of the integrator 100 is In addition to irradiating the image forming element 300 through the opening 31 of the frame-shaped plate 30b, the frame-shaped plates 30a and 30b have translucency. Therefore, the optical loss is extremely small.

加えて、インテグレータ100の入射面101および出射面102には、枠状プレート30a、30bの一部が重なっているが、これら枠状プレート30a、30bは透光性を有するので、画像形成素子300は、光束断面の四隅が切り取られていない光(光束断面が略長方形の光)によって照明される。この結果、輝度ムラの少ない良好な映像が得られる。ここで、インテグレータ100の出射面102の大きさは、画像形成素子300のサイズに対してある程度のマージンをとるのが一般的である。即ち、インテグレータ100の出射面102は、画像形成素子300よりも一回り大きな相似形とすることが一般的である。しかし、本例の保持部材1によって保持されたインテグレータ100から出射される光は光束断面の四隅が切り取られていない略長方形の光となることは既述のとおりである。よって、上記マージンを少なくすることが可能となる。このことは、インテグレータ100の断面積を縮小可能であることを意味すると共に、画像形成素子300に照射されることなく無駄になる光の量を低減可能であることを意味する。   In addition, the entrance surface 101 and the exit surface 102 of the integrator 100 are partially overlapped with the frame-shaped plates 30a and 30b. Since the frame-shaped plates 30a and 30b have translucency, the image forming element 300 is used. Is illuminated by light in which the four corners of the beam cross section are not cut off (light having a substantially rectangular beam cross section). As a result, a good image with less luminance unevenness can be obtained. Here, the size of the exit surface 102 of the integrator 100 generally takes a certain margin with respect to the size of the image forming element 300. That is, the exit surface 102 of the integrator 100 is generally a similar shape that is slightly larger than the image forming element 300. However, as described above, the light emitted from the integrator 100 held by the holding member 1 of the present example is substantially rectangular light in which the four corners of the beam cross section are not cut off. Therefore, the margin can be reduced. This means that the cross-sectional area of the integrator 100 can be reduced, and that the amount of light that is wasted without being irradiated on the image forming element 300 can be reduced.

さらに、インテグレータ100の出射面102側に配置される枠状プレート30bの厚みを薄くすることによって、出射面102と画像形成素子300との間の距離を短縮し、照明光の拡散を抑制することもできる。また、インテグレータ100に冷却風を供給する冷却手段を設けることもできる。この場合、インテグレータ100の入射面101や出射面102は、枠状プレート30a、30bの開口部31を介して露出しているので、これら入射面101や出射面102に冷却風を直接当てて、効率的な冷却を実現することもできる。さらに、入射面や出射面に冷却風を直接当てると、入射面や出射面に塵埃が付着することを防止する効果も得られる。   Furthermore, by reducing the thickness of the frame-shaped plate 30b disposed on the exit surface 102 side of the integrator 100, the distance between the exit surface 102 and the image forming element 300 is shortened, and diffusion of illumination light is suppressed. You can also. A cooling unit that supplies cooling air to the integrator 100 can also be provided. In this case, since the entrance surface 101 and the exit surface 102 of the integrator 100 are exposed through the openings 31 of the frame-shaped plates 30a and 30b, the cooling air is directly applied to the entrance surface 101 and the exit surface 102, Efficient cooling can also be achieved. Further, when cooling air is directly applied to the incident surface and the exit surface, an effect of preventing dust from adhering to the entrance surface and the exit surface can be obtained.

図6は、本例の保持部材1によって保持されたインテグレータ100を備えた投写型表示装置の構造の他例を示す模式図である。この投写型表示装置は、光学ユニット200の光源に、赤、緑、青の3色の発光素子が搭載されたマルチチップモジュールが用いられている。この結果、図5に示すプリズム202や各色毎に用意されていた集光レンズ203R、203G、203Bが不要となり、光学ユニット200が小型化されている。尚、図5に示す構成要素と共通する要素には、同一の符号を付してある。   FIG. 6 is a schematic diagram showing another example of the structure of the projection display device including the integrator 100 held by the holding member 1 of this example. In this projection display device, a multichip module in which light emitting elements of three colors of red, green, and blue are mounted on the light source of the optical unit 200 is used. As a result, the prism 202 shown in FIG. 5 and the condensing lenses 203R, 203G, and 203B prepared for each color are not necessary, and the optical unit 200 is downsized. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element which is common in the component shown in FIG.

本明細書では、投写型表示装置の光源が発光素子である場合を例に採って本発明の実施形態の一例について説明した。しかし、光源は、発光素子に限られるものではなく、超高圧水銀ランプやキセノンランプなどの放電ランプであってもよい。もっとも、発光素子は投写型表示装置の新たな光源として注目されており、特に、小型の投写型表示装置の光源として注目されている。その理由は、発光素子から発せられる光には熱線や紫外線が含まれていないので、光源冷却の手段を必要とせず、また、点灯制御が容易であるため制御回路規模を小さくすることができるからである。ここで、発光素子は、上記放電ランプに比べて発光量が少ないので、光損失の発生を可及的に抑制し、光の有効利用を図る必要性が高い。よって、損失が少ない本発明のロッド型インテグレータ保持部材は、発光素子を光源とする投写型表示装置との組み合わせに特に適している。   In the present specification, an example of the embodiment of the present invention has been described taking the case where the light source of the projection display device is a light emitting element as an example. However, the light source is not limited to the light emitting element, and may be a discharge lamp such as an ultra high pressure mercury lamp or a xenon lamp. However, the light-emitting element has attracted attention as a new light source for a projection display device, and in particular, has attracted attention as a light source for a small projection display device. The reason is that the light emitted from the light-emitting element does not contain heat rays or ultraviolet rays, so no light source cooling means is required, and the lighting control is easy, so the control circuit scale can be reduced. It is. Here, since the light emitting element emits less light than the discharge lamp, it is highly necessary to suppress the occurrence of light loss as much as possible and to effectively use light. Therefore, the rod-type integrator holding member of the present invention with low loss is particularly suitable for combination with a projection display device using a light emitting element as a light source.

本発明のロッド型インテグレータ保持部材の構造を示し分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the rod type | mold integrator holding member of this invention. インテグレータが本発明の保持部材によって保持された状態を示す平面図である。It is a top view which shows the state with which the integrator was hold | maintained by the holding member of this invention. (a)は図2のA−A断面図、(b)は同B−B断面図、(c)は同C−C断面図である。(A) is AA sectional drawing of FIG. 2, (b) is the BB sectional drawing, (c) is the CC sectional drawing. インテグレータが本発明の保持部材に保持された状態を示す端面拡大図である。It is an end surface enlarged view which shows the state with which the integrator was hold | maintained at the holding member of this invention. 本発明の保持部材を備えた投写型表示装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the projection type display apparatus provided with the holding member of this invention. 本発明の保持部材を備えた投写型表示装置の他例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the other example of the projection type display apparatus provided with the holding member of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 保持部材
10 ホルダ本体
11 基部
12 側部
13 収容空間
14 支持部
30a、30b 枠状プレート
31 開口部
40 規制部材
42 凸部
100 インテグレータ
101 入射面
102 出射面
200 光学ユニット
201R、201G、201B 発光ダイオード
202 プリズム
203R、203G、203B 集光レンズ
204 コンデンサレンズ
300 画像形成素子
400 投写レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Holding member 10 Holder main body 11 Base part 12 Side part 13 Storage space 14 Support part 30a, 30b Frame-shaped plate 31 Opening part 40 Control member 42 Convex part 100 Integrator 101 Incident surface 102 Output surface 200 Optical unit 201R, 201G, 201B Light emitting diode 202 Prism 203R, 203G, 203B Condensing lens 204 Condenser lens 300 Image forming element 400 Projection lens

Claims (4)

ロッド型インテグレータの保持部材であって、
基部及び該基部から立ち上げられた一対の側部によって囲まれ、前記ロッド型インテグレータを収容可能な収容空間と、該収容空間内に収容された前記ロッド型インテグレータをその周面と前記基部および前記側部の内面との間に空隙が形成されように支持する支持部とを備えたホルダ本体と、
前記ホルダ本体の端面に固定され、透光性を有する一対のプレートと、を有し、
前記支持部は、前記ホルダ本体の長手方向の両端における前記基部の内面と前記側部の内面とが交わる角に、前記基部の内面及び前記側部の内面よりも前記収容空間内に突出するように一組ずつ形成されており、
前記プレートには、前記ロッド型インテグレータの前記入射面または前記出射面を露出させる開口部が形成されており、
前記プレートの、前記開口部の周辺部は、前記収容空間内に収容された前記ロッド型インテグレータの前記入射面または前記出射面の一部と重複する枠状に形成されていることを特徴とするロッド型インテグレータ保持部材。
A rod-type integrator holding member,
Surrounded by a base portion and a pair of side portions raised from the base portion, a housing space capable of housing the rod-type integrator, the rod-type integrator housed in the housing space, its peripheral surface, the base portion, and the base portion A holder main body provided with a support portion that supports the gap so that a gap is formed between the inner surface of the side portion;
A pair of plates that are fixed to the end face of the holder body and have translucency ,
The support portion protrudes into the accommodating space from the inner surface of the base portion and the inner surface of the side portion at an angle at which the inner surface of the base portion and the inner surface of the side portion intersect at both ends in the longitudinal direction of the holder body. Are formed one by one,
The plate has an opening that exposes the entrance surface or the exit surface of the rod integrator ,
A peripheral portion of the opening of the plate is formed in a frame shape overlapping with a part of the entrance surface or the exit surface of the rod integrator accommodated in the accommodation space. Rod-type integrator holding member.
前記収容空間内に収容された前記ロッド型インテグレータが前記一対のプレートの対向方向と交差する方向へ変位することを規制する規制部材を有し
前記規制部材は、前記ロッド型インテグレータが収容された前記収容空間を跨いで配置され、両端が前記ホルダ本体に固定されていることを特徴とする請求項記載のロッド型インテグレータ保持部材。
A regulating member that regulates displacement of the rod-type integrator housed in the housing space in a direction intersecting with the opposing direction of the pair of plates ;
The regulating member, the rod integrator is arranged across the housing space housed, a rod type integrator holding member according to claim 1, wherein both ends, characterized in that it is fixed to the holder body.
前記規制部材は、前記収容空間内に収容された前記ロッド型インテグレータの周面との対向面に形成された凸部を有し、該凸部を前記ロッド型インテグレータの周面に圧接させることによって、該ロッド型インテグレータの変位を規制することを特徴とする請求項記載のロッド型インテグレータ保持部材。 The restricting member has a convex portion formed on a surface facing the peripheral surface of the rod integrator accommodated in the accommodating space, and presses the convex portion against the peripheral surface of the rod integrator. The rod-type integrator holding member according to claim 2 , wherein displacement of the rod-type integrator is restricted. 請求項1乃至請求項のいずれかに記載のロッド型インテグレータ保持部材と、該ロッド型インテグレータ保持部材によって保持されたロッド型インテグレータとを有する投写型表示装置。 A projection display device comprising: the rod-type integrator holding member according to any one of claims 1 to 3 ; and a rod-type integrator held by the rod-type integrator holding member.
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