【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタ用光源装置に係り、特に光源としての複数のＬＥＤ（発光ダイオード）及び拡散板を有するプロジェクタ用光源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、液晶パネルに光を当てスクリーンに拡大投影するプロジェクタにおいて、光源としてランプが用いられており、図１５に示すように、ランプ８０とリフレクタ８１からなるもので、ランプ８０から発生する熱に対する冷却用送風ファン８２を設けなければならず、また光源としてランプの光量を上げようとすればランプからの発熱量も多くなり、さらにランプは耐久性が短く、また消費電力が多く、コストのかかるものであった。これを解決するために特許文献１に示すような光源としてＬＥＤ（発光ダイオード）を用いた光源装置が知られている。
【特許文献１】特開２００１−４２４３１号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数のＬＥＤを用いたプロジェクタは、光源としての複数のＬＥＤの光は“つぶ”であり、プロジェクタからスクリーンに拡大された画像が写しだされたときに、複数のＬＥＤの光の“つぶ”が表われ、スクリーン上に高精度の画像を表示することができないという問題がある。
本発明は、スクリーン上に拡大して高精度の画像を表示することができる、光源としての複数のＬＥＤ及び拡散板を有するプロジェクタ用光源装置を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源としての複数のＬＥＤ及び拡散板を有するプロジェクタ用光源装置であって、前記複数のＬＥＤは、３ｉｎ１フルカラーＬＥＤ、または赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤであり、または白色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤであり、前記各ＬＥＤは照射角：０〜１５度のもので、前記複数のＬＥＤの照射方向が集光するように基板に設けてられているものであり、光源としての複数のＬＥＤからの光が拡散板により拡散され、集光されてプロジェクタの映像信号の表示部に配光させることを特徴とするプロジェクタ用光源装置である。
【０００５】
また、本発明の上記プロジェクタ用光源装置は、拡散板が複数のＬＥＤに近接させて設けてられていることを特徴とするものである。
また、本発明の上記プロジェクタ用光源装置は、拡散板がフレネルレンズであることを特徴とするとするものである。
また、本発明の上記プロジェクタ用光源装置は、拡散板が集光フレネルレンズであり、光源としての複数のＬＥＤからの光が集光フレネルレンズにより拡散、集光されてプロジェクタの映像信号の表示部に配光させることを特徴とするものである。
また、本発明の上記プロジェクタ用光源装置は、拡散板がフレネルレンズであり、光源としての複数のＬＥＤからの光が拡散板により拡散され、集光レンズで集光されてプロジェクタの映像信号の表示部に配光させることを特徴とするものである。
【０００６】
また、本発明の上記プロジェクタ用光源装置は、光源としての複数のＬＥＤが、基板に円形配置して設けられることを特徴とするものである。
また、本発明の上記プロジェクタ用光源装置は、光源としての複数のＬＥＤを設けた基板を複数枚組み合わせて皿状の面に形成したものであることを特徴とするものである。
また、本発明の上記プロジェクタ用光源装置は、光源としての複数のＬＥＤが、プロジェクタの映像信号の表示部と同期して点滅させる制御手段を備えていることを特徴とするものである。
さらに、本発明の上記プロジェクタ用光源装置は、プロジェクタの映像信号の表示部が、透過型または反射型であることを特徴とするものである。
【０００７】
【作用】
本発明のプロジェクタ用光源装置は、光源としての複数の３ｉｎ１フルカラーＬＥＤ、または赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤ、または白色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤであり、このような光源と拡散板を有することにより、光源としての複数のＬＥＤから発光される複数の光を拡散板により拡散して光束とし、スクリーンに高精度の画像を表示することができるものである。また、各ＬＥＤは、照射角：０〜１５度のもので、複数のＬＥＤの照射方向が集光するように基板に設けてられているので、光の利用効率を上げることができ、プロジェクタ用の照明として十分な光度とすることができ、従来のランプを用いたプロジェクタ用照明のようにリフレクタを設けなくても、十分な光度とすることができるものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明のプロジェクタ用光源装置は、光源として、Ｒ（赤色光）のチップ、Ｇ（緑色光）のチップ、Ｂ（青色光）のチップの３つを入れた３ｉｎ１フルカラーＬＥＤを複数個基板に設けたもの、あるいは白色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを複数個混在させて基板に設けたものである。
【０００９】
基板に設けた複数個の３ｉｎ１フルカラーＬＥＤ、あるいは基板に複数個混在させて設けた赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤ、あるいは基板に複数個混在させて設けた白色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤのような光源よりの白色光は集光レンズを経由し、ダイクロイックミラーやプリズムにより、Ｒ（赤色光）、Ｇ（緑色光）、Ｂ（青色光）の３つに分けられる。３つに分けられたそれぞれの光は、プロジェクタの映像信号の透過型のＲ（赤色光）、Ｇ（緑色光）、Ｂ（青色光）の３つ表示部例えば液晶パネルを通過して３つに投射光となり、これら３つに投射光はプリズムにより合成されて、投写レンズを経由して拡大されスクリーンに投影されるものである。
【００１０】
あるいは、ダイクロイックミラーやプリズムにより、Ｒ（赤色光）、Ｇ（緑色光）、Ｂ（青色光）の３つに分けられたそれぞれの光は、プロジェクタの映像信号の反射型のＲ（赤色光）、Ｇ（緑色光）、Ｂ（青色光）の３つ表示部例えばＤＭＤ素子で反射されて３つに反射光となり、これらはプリズムにより合成されて、投写レンズを経由して拡大されスクリーンに投影されるものである。
なお、光源としての複数のＬＥＤから発光される複数の光を拡散板により拡散して光束は、適宜、インテグレータレンズ、リレーレンズ、リレーコンデンサーレンズを経由させるものである。
【００１１】
本発明のプロジェクタ用光源装置は、光源としてのＬＥＤは照射角：０〜１５度のものであり、好ましくは照射角：０〜１０度、より好ましくは照射角：０〜７度、さらに好ましくは照射角：０〜５度のもの、照射角：０〜４度のものを用いる。このようなＬＥＤを複数個、それぞれの照射方向が集光するように基板に設けてられているので、光の利用効率を上げることができ、プロジェクタ用の光源として十分な光度とすることができる。
【００１２】
このような光源としての複数のＬＥＤから発光される複数の光は拡散板で拡散され、複数のＬＥＤの光の“つぶ”は光束のようになる。拡散板は複数枚設けてもよい。
また、拡散板は複数のＬＥＤに近接させて基板に設けてもよい。また、拡散板としては、例えばフレネルレンズを用いる。また、拡散板として、集光フレネルレンズを用いて、光源としての複数のＬＥＤからの光が集光フレネルレンズにより拡散と集光を行なわるようにしてもよい また、基板に設けられる光源としての複数のＬＥＤは、基板に円形配置して設けることで光の利用効率を上げることができる。
例えば、縦９０ｍｍ×横９０ｍｍの四角形の基板に、１０ｃｄ（カンデラ）のＬＥＤを２０００〜３８００個設けて、１００００ＡＮＳＩルーメンとすることができ、プロジェクタ用の照明として十分な光度とすることができる。
【００１３】
また、本発明のプロジェクタ用光源装置は、上述したように、基板に光源としての複数のＬＥＤを設け、複数のＬＥＤを設けた基板を複数枚組み合わせて皿状の面に形成して光源とすることにより、プロジェクタ用の照明としてより十分な光度とすることができる。
複数のＬＥＤを設けた基板を複数枚組み合わせて皿状の面に形成する態様としては、中央に方形の複数のＬＥＤを設けた基板を置き、その回りに４枚の台形基板を配置して５枚の基板で皿状の面に形成する場合、また中央に方形基板を置き、その回りに４枚の台形基板を配置し、さらにその回りに４枚の台形基板を配置し、９枚の基板で皿状の面に形成する場合などがある。
【００１４】
また、本発明のプロジェクタ用光源装置は、複数のＬＥＤを設けた光源を、映像信号に同期させて点滅させる制御手段を設けることが好ましい。ＬＥＤは応答速度が速いものであり、映像信号に同期させて光源としてのＬＥＤを点滅させることにより、消費電力を一層少なくすることができ、またＬＥＤの長寿命化させることができるものである。
【００１５】
【実施例１】
本発明の実施例１について、図１〜図８を参照して説明する。
図１は本発明の実施例１の光源装置の斜視図、図２は図１の一部断面図、図３と図４はＬＥＤを示した図、図５と図６は拡散板としてのフレネルレンズの断面を示した図であり、図７は図１の光源装置を設けた液晶プロジェクタを示した図、図８は図１の光源装置を設けたＤＭＤプロジェクタを示した図である。
図１の斜視図に示すように、光源１、拡散板としての集光フレネルレンズ２、集口窓３が配置されて、光源１は複数のＬＥＤ１０が基板１１に設けられているものである。
【００１６】
ＬＥＤとしては、図３に示すような、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のＬＥＤチップ２５の３個をエポキシ２６で封止した３ｉｎ１フルカラーＬＥＤ１０ａで、照射角θ：０〜１５度のものを用いる。
または、ＬＥＤは、図４に示すような、ＬＥＤチップ２７をエポキシ２８で封止したＬＥＤ１０ｂで、照射角θ：０〜１５度のものを用いる。このようなＬＥＤ１０ｂは、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを混ぜ基板１１に設ける。または白色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを混ぜ基板１１に設けるものである。
【００１７】
図２（ａ）は図１の光源１のＹ−Ｙ´の断面図であり、図２（ｂ）は図１の光源１のＸ−Ｘ´の断面図である。照射角θ：０〜１５度のＬＥＤ１０の照射方向が集光するように基板１１に設けられている。
図５は、図１の拡散板としてのフレネルレンズ２の断面を示したもので、基板１１に設けられた複数のＬＥＤ１０から発光される複数の光は“つぶ”であるが、この拡散板としての集光フレネルレンズ２で拡散されて１本の光束のようになり、またこのフレネルレンズ２で光束を集光させるものである。
また、図６は、拡散板２が、フレネルレンズ２ａ、２ｂ、２ｃの複数枚で構成されているもので、基板１１に設けられた複数のＬＥＤ１０から発光される複数の光の“つぶ”は、フレネルレンズ２ａ、２ｂ、２ｃで拡散されて１本の光束のようになるものである。
【００１８】
図７は上述の光源装置を設けた液晶プロジェクタで、複数のＬＥＤの光源１、集光フレネルレンズ２、集口窓３、ダイクロイックミラー４ａ、４ｂとミラー５ａ〜５ｃ、液晶パネル（ライトバルブ）６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ、ダイクロイックプリズム７、プロジェクションレンズ９を備えている。
複数のＬＥＤの光源１からの白色光は、拡散板としての集光フレネルレンズ２で拡散して光束とするとともに集光され、集光窓３からダイクロイックミラー４ａに当てられる。ダイクロイックミラー４ａは、Ｒ（赤色）の光のみを透過する。ダイクロイックミラー４ａを透過したＲ（赤色）の光は、ミラー５ａで反射され、フィールドレンズ（図示省略）を透過後液晶パネル６Ｒを照明する。
【００１９】
ダイクロイックミラー４ａで反射されたＧ（緑色）とＢ（青色）の光は、ダイクロイックミラー４ｂでＧ（緑色）の光を反射し、Ｂ（青色）の光を透過する。
ダイクロイックミラー４ｂで反射したＧ（緑色）の光は、フィールドレンズ（図示省略）を透過後液晶パネル６Ｇを照明する。
ダイクロイックミラー４ｂを透過したＢ（青色）の光は、ミラー５ｂで反射され、さらにミラー５ｃで反射されて、フィールドレンズ（図示省略）を透過後液晶パネル６Ｂを照明する。
液晶パネル６Ｒの光学画像の光はプリズム７ａに入射され、液晶パネル６Ｇの光学画像の光はプリズム７ｂに入射され、液晶パネル６Ｂの光学画像の光はプリズム７ｃに入射され、プリズム７ａ〜７ｃの作用により、プリズム７ｄで８Ｒ（赤色）と８Ｇ（緑色）と８Ｂ（青色）は合成され、プロジェクションレンズ（投写レンズ）９を経由してスクリーン（図示省略）に拡大されて投影されるものである。
このような光源１では、複数のＬＥＤ１０からの光が集光フレネルレンズ２によりり拡散、集光されてプロジェクタの映像信号の表示部に配光され、プロジェクタ用光源装置として十分な光度とすることができ、スクリーンに拡大した高精度の画像を映すことができるものである。
【００２０】
図８は、上述の光源装置を設けたＤＭＤプロジェクタで、複数のＬＥＤの光源１、集光フレネルレンズ２、集光窓３、ミラー４５、全反射プリズム５０、色分解／色結合プリズム５１、５２、５３、プリズム５４、プロジェクションレンズ（投写レンズ）９、及びＤＭＤ素子４６Ｂ（青色）、４６Ｇ（緑色）、４６Ｒ（赤色）を備えている。ＤＭＤ素子４６Ｂ、４６Ｇ、４６Ｒは、それぞれ冷却のためペルチェ素子４７とファン４８を設けている。
【００２１】
複数のＬＥＤの光源１からの白色光は、拡散板としての集光フレネルレンズ２で拡散して光束とするとともに集光され、集光窓３からミラー４５に当てられ、白色光６０Ｗは全反射プリズム５０で６１Ｗに反射する。白色光６１Ｗは色分解／色結合プリズム５１で、青色光は色分解されて青色光６２Ｂ、６３ＢのようにＤＭＤ素子４６Ｂを照射し、ＤＭＤ素子４６Ｂから反射された光学画像の青色光は６４Ｂ、６５Ｂとなり、プリズム５４で集光される。
全反射プリズム５０で反射し、色分解／色結合プリズム５１を透過した赤色光と緑色光のうち、赤色光は、色分解／色結合プリズム５３で色分解されて赤色光６９Ｒ、７０ＲのようにＤＭＤ素子４６Ｒを照射し、ＤＭＤ素子４６Ｒから反射された光学画像の赤色光は７１Ｒ、７２Ｒとなり、プリズム５４で集光される。
【００２２】
緑色光は、色分解／色結合プリズム５１を透過し、さらに色分解／色結合プリズム５３を透過して緑色光６７Ｇとなり、ＤＭＤ素子４６Ｇを照射し、ＤＭＤ素子４６Ｇから反射された光学画像の緑色光は６８Ｇとなり、プリズム５４で集光される。
ＤＭＤ素子から反射した光学画像の青色光６５Ｂ、赤色光７２Ｒ、緑色光６８Ｇの３つはプリズム５４で集光され、プロジェクションレンズ（投写レンズ）９を経由してスクリーン４９に拡大して投影されるものである。
光源１、集光フレネルレンズ２により複数のＬＥＤ１０からの光が集光フレネルレンズ２により拡散、集光されてプロジェクタの全反射プリズム５に配光されるものであるが、集光窓３とミラー４５の間に適宜、ＵＶＩＲカットフィルターや光量ムラを消し均一照明とするためのロッドインテグレーターを配置するものである。
このように光源１、集光フレネルレンズ２により複数のＬＥＤ１０からの光が集光フレネルレンズ２により拡散、集光されていることにより、十分な光度とすることができ、ＤＭＤ素子４６Ｂ、４６Ｒ、４６Ｇから反射された光学画像をスクリーンに拡大した高精度の画像として映すことができるものである。
【００２３】
【実施例２】
本発明の実施例２について図９を参照して説明する。
図９は実施例２のプロジェクタ用光源装置の斜視図である。
図９に示すように、光源１は複数のＬＥＤ１０が基板１１に設けられているものであり、光源としての複数のＬＥＤ１０に近接して拡散板としてのフレネルレンズ１２が設けられているものである。光源としての複数のＬＥＤ１０からの白色光は、拡散板としのフレネルレンズ１２で拡散され、集光レンズ１３で集光され、集光窓３から上述した図７のプロジェクタの映像信号の表示部の液晶パネル６Ｒ、６Ｂ、６Ｇに配光されるものであり、また図８のプロジェクタの映像信号の表示部のＤＭＤ素子４６Ｂ、４６Ｇ、４６Ｒに配光されるものである。
【００２４】
ＬＥＤ１０としては、上述したよう図３に示すような、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）のＬＥＤチップ２５の３個をエポキシ２６で封止した３ｉｎ１フルカラーＬＥＤ１０ａで、照射角θ：０〜１５度のものを用いる。また、図４に示すような、ＬＥＤチップ２７をエポキシ２８で封止したＬＥＤ１０ｂで、照射角θ：０〜１５度のものを用いる。このようなＬＥＤ１０ｂは、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを混ぜ基板１１に設ける。または白色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを混ぜ基板１１に設けるものである。
また、上述した図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、照射角θ：０〜１５度のＬＥＤ１０の照射方向が集光するように基板１１に設けられているものである。
【００２５】
複数のＬＥＤ１０に近接して設けられる拡散板としてのフレネルレンズ１２は、基板１１に固定して設けてもよい。拡散板としてのフレネルレンズ１２は、図６に示すように複数枚で構成してもよい。
拡散板としてのフレネルレンズ１２で複数のＬＥＤ１０からの光の“つぶ”の拡散を行わせ、集光レンズ１３で集光させる場合、拡散板としてのフレネルレンズ１２を集光フレネルレンズとし、複数のＬＥＤ１０からの光の“つぶ”の拡散を行わせるとともに集光させ、これを集光レンズ１３で集光させる場合、あるいは集光レンズ１３を集光フレネルレンズとし、ここで集光を行わせるとともに拡散を行わせるようにしてもよい。
このような、光源装置により十分な光度とすることができ、スクリーンに拡大した高精度の画像を映すことができるものである。
【００２６】
【実施例３】
本発明の実施例は、プロジェクタ用光源装置の光源が複数のＬＥＤとフレネルレンズが設けられた基板を組み合わせて皿状の面に形成したもので、図１０〜図１３を参照して説明する。
図１０は本発明の実施例３の光源装置の斜視図であり、図１１は図１０の光源の平面図、図１２は図１０の光源のＸ−Ｘ´断面図、図１３は図１０の光源のＹ−Ｙ´断面図である。
図１０と図１１に示すように、光源２０は、方形の光源部２０ａを中央部とし、その回りに台形の光源部２０ｂ〜２０ｅを組み合わせて５個で、皿状の面に形成したものである。
光源部２０ａは、方形の基板２１ａに複数のＬＥＤ１０が円形に配置して設けられ、複数のＬＥＤ１０に近接して拡散板２２ａが設けられている。
光源部２０ｂは、台形の基板２１ｂに複数のＬＥＤ１０が円形に配置して設けられ、複数のＬＥＤ１０に近接して拡散板２２ｂが設けられている。同様に光源部２０ｃは，基板２１ｃに複数のＬＥＤ１０と拡散板２２ｃが設けられ、光源部２０ｄは，基板２１ｄに複数のＬＥＤ１０と拡散板２２ｄが設けられ、光源部２０ｅは，基板２１ｅには複数のＬＥＤ１０と拡散板２２ｅが設けられている。
【００２７】
ＬＥＤ１０としては、上述したよう図３に示すような照射角θ：０〜１５度のものを用いる。また、図４に示すような照射角θ：０〜１５度のものを用い、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを混ぜて、あるいは白色ＬＥＤと赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを混ぜて基板１１に設けるものである。
また、図１２のＸ−Ｘ´断面図に示すように、照射角θ：０〜１５度の複数のＬＥＤ１０が基板２１ｅに照射方向が集光するように設けられ、複数のＬＥＤ１０が基板２１ａに照射方向が集光するように設けられ、また複数のＬＥＤ１０が基板２１ｃに照射方向が集光するように設けられている。
また、図１３のＹ−Ｙ´断面図に示すように、照射角θ：０〜１５度の複数のＬＥＤ１０が基板２１ｂに照射方向が集光するように設けられ、複数のＬＥＤ１０が基板２１ａに照射方向が集光するように設けられ、また複数のＬＥＤ１０が基板２１ｄに照射方向が集光するように設けられている。
さらに、基板２１ａ〜２１ｅに、それぞれ照射方向が集光するように設けられている複数のＬＥＤ１０が、全体として複数のＬＥＤ１０の照射方向が集光するように設けられているものである。
【００２８】
拡散板２２ａ〜２２ｅとしてはフレネルレンズを用い、複数のＬＥＤ１０に近接して設けられる。拡散板２２ａ〜２２ｅとしてのフレネルレンズは、図６に示すように複数枚で構成してもよい。
基板２１ａ〜２１ｅに設けられた複数のＬＥＤ１０からの光の“つぶ”は、それぞれの拡散板２２ａ〜２２ｅで拡散され、集光レンズ２３で集光されて、集光窓３から上述した図７、図８のプロジェクタの映像信号の表示部に配光されるものであり、プロジェクタ用光源装置として十分な光度とすることができ、スクリーンに拡大した高精度の画像を映すことができるものである。
【００２９】
【実施例４】
本発明の実施例４について図１４に示す。
図１４は、光源としての複数のＬＥＤを液晶プロジェクタの映像信号に同期させて点滅させるプロジェクタ用光源装置を示した図である。図１４の液晶プロジェクタとその光源装置の構造は、図１〜７で説明したものと同様である。
液晶パネル６Ｒの映像信号３０Ｒ、液晶パネル６Ｇの映像信号３０Ｇ、液晶パネル６Ｂの映像信号３０Ｂを制御装置３０に接続し、また光源１の複数のＬＥＤ１０を制御装置３０に接続し、液晶プロジェクタの映像信号３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂに同期させて制御装置３０によりＬＥＤ１０を点滅させるものであり、これにより消費電力を少なくすることができるものである。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプロジェクタ用光源装置によれば、光源としての複数のＬＥＤから光を拡散板により拡散して光束とし、スクリーンに高精度の画像を拡大して映すことができるものであり、また複数のＬＥＤは、照射角：０〜１５度のものを照射方向が集光するように基板に設けてられているので、プロジェクタ用の照明として十分な光度とすることができるものであり、また光源としてＬＥＤを用いているので、発熱がなく、消費電力が少なく、断線事故も少ないという効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の光源装置の斜視図
【図２】本発明の実施例１の光源装置の一部を示す図
【図３】本発明の実施例１の光源装置の一部を示す図
【図４】本発明の実施例１の光源装置の一部を示す図
【図５】本発明の実施例１の光源装置の一部を示す図
【図６】本発明の実施例１の光源装置の一部を示す図
【図７】本発明の実施例１のプロジェクタと光源装置を示した図
【図８】本発明の実施例１のプロジェクタと光源装置を示した図
【図９】本発明の実施例２の光源装置の斜視図
【図１０】本発明の実施例３の光源装置の斜視図
【図１１】本発明の実施例３の光源装置の平面図
【図１２】本発明の実施例３の光源装置の一部を示す図
【図１３】本発明の実施例３の光源装置の一部を示す図
【図１４】本発明の実施例４を説明する図
【図１５】従来例を示す図
【符号の説明】
１ 光源
２ 拡散板
３ 集光窓
４ａ、４ｂ ダイクロイックミラー
５ａ〜５ｃ ミラー
６Ｒ、６Ｇ、６Ｂ 液晶パネル
７ ダイクロイックプリズム
８ プロジェクションレンズ
１０ ＬＥＤ
１１ 基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device for a projector, and more particularly to a light source device for a projector having a plurality of LEDs (light emitting diodes) as light sources and a diffusion plate.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a lamp is used as a light source in a projector that projects light on a liquid crystal panel by enlarging and projecting it on a screen. As shown in FIG. 15, the lamp is composed of a lamp 80 and a reflector 81, and cools against heat generated from the lamp 80. Fan 82 must be provided, and if the amount of light from the lamp is increased as a light source, the amount of heat generated from the lamp increases, and the lamp has short durability, consumes a large amount of power, and is expensive. Met. In order to solve this, a light source device using an LED (light emitting diode) as a light source as disclosed in Patent Document 1 is known.
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-42431
[Problems to be solved by the invention]
However, in a projector using a plurality of LEDs, the light of the plurality of LEDs as a light source is “crushed”, and when a magnified image is projected from the projector onto a screen, the “crush” of the light of the plurality of LEDs is performed. Appears, and it is not possible to display a high-precision image on the screen.
The present invention provides a light source device for a projector, which has a plurality of LEDs as a light source and a diffusion plate, which can display a high-precision image by being enlarged on a screen.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
The present invention is a light source device for a projector having a plurality of LEDs as a light source and a diffusion plate, wherein the plurality of LEDs are 3 in 1 full color LED, or a red LED, a blue LED, and a green LED, or a white LED and a red LED. An LED, a blue LED, and a green LED, wherein each of the LEDs has an irradiation angle of 0 to 15 degrees, and is provided on a substrate so that the irradiation directions of the plurality of LEDs are condensed. A light source device for a projector characterized in that light from a plurality of LEDs as described above is diffused by a diffusion plate, condensed, and distributed to a display unit of a video signal of the projector.
[0005]
Further, the light source device for a projector according to the present invention is characterized in that the diffusion plate is provided close to the plurality of LEDs.
Further, in the projector light source device of the present invention, the diffusion plate is a Fresnel lens.
Further, in the projector light source device of the present invention, the diffuser plate is a condensing Fresnel lens, and light from a plurality of LEDs as a light source is diffused and condensed by the condensing Fresnel lens to display a video signal of the projector. Light distribution.
In the projector light source device of the present invention, the diffusion plate is a Fresnel lens, and light from a plurality of LEDs as a light source is diffused by the diffusion plate and collected by the condenser lens to display a video signal of the projector. And a light distribution section.
[0006]
Further, the projector light source device of the present invention is characterized in that a plurality of LEDs as light sources are provided in a circular arrangement on a substrate.
Further, the projector light source device of the present invention is characterized in that a plurality of substrates provided with a plurality of LEDs as light sources are combined and formed on a dish-shaped surface.
Further, the projector light source device of the present invention is characterized in that a plurality of LEDs as light sources are provided with control means for blinking in synchronization with a display unit of a video signal of the projector.
Further, the projector light source device of the present invention is characterized in that the display section of the video signal of the projector is of a transmission type or a reflection type.
[0007]
[Action]
A light source device for a projector according to the present invention includes a plurality of 3-in-1 full-color LEDs as a light source, or a red LED, a blue LED, and a green LED, or a white LED, a red LED, a blue LED, and a green LED. With this configuration, a plurality of lights emitted from a plurality of LEDs as a light source are diffused by a diffusion plate into a light flux, and a high-precision image can be displayed on a screen. Further, each LED has an irradiation angle of 0 to 15 degrees and is provided on the substrate so that the irradiation directions of the plurality of LEDs are condensed. Illuminance can be obtained as a sufficient luminous intensity without providing a reflector as in conventional projector lighting using a lamp.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
In the projector light source device of the present invention, a plurality of 3-in-1 full-color LEDs including three R (red light) chips, G (green light) chips, and B (blue light) chips are provided on a substrate as light sources. Or a plurality of white LEDs, red LEDs, blue LEDs, and green LEDs mixedly provided on a substrate.
[0009]
A plurality of 3in1 full-color LEDs provided on a substrate, or a combination of a plurality of red, blue, and green LEDs provided on a substrate, or a plurality of white, red, blue, and green LEDs provided on a substrate. White light from a light source such as an LED passes through a condensing lens, and is divided into R (red light), G (green light), and B (blue light) by a dichroic mirror or a prism. Each of the three divided lights passes through three display units of transmission type R (red light), G (green light), and B (blue light) of a video signal of the projector, for example, a liquid crystal panel. The projection light is combined with these three by a prism, enlarged via a projection lens, and projected on a screen.
[0010]
Alternatively, each of the three lights R (red light), G (green light), and B (blue light) is divided by a dichroic mirror or prism into a reflection type R (red light) of a video signal of the projector. , G (green light) and B (blue light) are reflected by a display unit, for example, a DMD element to become three reflected lights, which are combined by a prism, enlarged via a projection lens, and projected on a screen. Is what is done.
In addition, a plurality of lights emitted from a plurality of LEDs as light sources are diffused by a diffusion plate, and a light flux is appropriately passed through an integrator lens, a relay lens, and a relay condenser lens.
[0011]
In the projector light source device of the present invention, the LED as a light source has an irradiation angle of 0 to 15 degrees, preferably an irradiation angle of 0 to 10 degrees, more preferably an irradiation angle of 0 to 7 degrees, and still more preferably. An irradiation angle of 0 to 5 degrees and an irradiation angle of 0 to 4 degrees are used. Since a plurality of such LEDs are provided on the substrate so that the respective irradiation directions are condensed, the light use efficiency can be increased, and the luminous intensity can be sufficient as a light source for a projector. .
[0012]
The plurality of lights emitted from the plurality of LEDs as the light source are diffused by the diffusion plate, and the “squash” of the light of the plurality of LEDs becomes a light flux. A plurality of diffusion plates may be provided.
Further, the diffusion plate may be provided on the substrate in proximity to the plurality of LEDs. As the diffusion plate, for example, a Fresnel lens is used. Further, a condensing Fresnel lens may be used as a diffusion plate, and light from a plurality of LEDs as a light source may be diffused and condensed by the condensing Fresnel lens. By arranging a plurality of LEDs in a circular shape on the substrate, the light use efficiency can be increased.
For example, 2000 to 3800 10 cd (candela) LEDs can be provided on a square substrate of 90 mm long × 90 mm wide to provide 10,000 ANSI lumens, which can provide sufficient luminous intensity for projector illumination.
[0013]
Further, as described above, the light source device for a projector of the present invention provides a plurality of LEDs as a light source on a substrate, and forms a plate-like surface by combining a plurality of substrates provided with the plurality of LEDs to form a light source. Thereby, the luminous intensity can be made more sufficient as illumination for the projector.
As a mode in which a plurality of substrates provided with a plurality of LEDs are combined and formed on a dish-shaped surface, a substrate provided with a plurality of square LEDs is placed in the center, and four trapezoidal substrates are arranged around the substrate. When forming a plate-shaped surface with a single substrate, a square substrate is placed in the center, four trapezoidal substrates are arranged around the substrate, and further four trapezoidal substrates are arranged around the substrate, and nine substrates are arranged. And may be formed on a dish-shaped surface.
[0014]
It is preferable that the light source device for a projector according to the present invention further includes a control unit that causes a light source provided with a plurality of LEDs to blink in synchronization with a video signal. The LED has a high response speed. By blinking the LED as a light source in synchronization with a video signal, power consumption can be further reduced and the life of the LED can be prolonged.
[0015]
Embodiment 1
First Embodiment A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
1 is a perspective view of a light source device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a partial cross-sectional view of FIG. 1, FIGS. 3 and 4 show LEDs, and FIGS. 5 and 6 show Fresnel as a diffusion plate. FIG. 7 is a diagram showing a cross section of a lens, FIG. 7 is a diagram showing a liquid crystal projector provided with the light source device of FIG. 1, and FIG. 8 is a diagram showing a DMD projector provided with the light source device of FIG.
As shown in the perspective view of FIG. 1, a light source 1, a condensing Fresnel lens 2 as a diffusion plate, and a collecting window 3 are arranged, and the light source 1 has a plurality of LEDs 10 provided on a substrate 11.
[0016]
The LED is a 3-in-1 full-color LED 10a in which three R (red), G (green), and B (blue) LED chips 25 are sealed with epoxy 26 as shown in FIG. Use a 15 degree one.
Alternatively, as shown in FIG. 4, an LED 10b in which an LED chip 27 is sealed with an epoxy 28 as shown in FIG. Such an LED 10 b is provided on the substrate 11 by mixing a red LED, a blue LED, and a green LED. Alternatively, a white LED, a red LED, a blue LED, and a green LED are mixed and provided on the substrate 11.
[0017]
FIG. 2A is a sectional view taken along line YY ′ of the light source 1 of FIG. 1, and FIG. 2B is a sectional view taken along line XX ′ of the light source 1 of FIG. The irradiation angle θ is provided on the substrate 11 so that the irradiation direction of the LED 10 at 0 to 15 degrees is converged.
FIG. 5 shows a cross section of the Fresnel lens 2 as the diffusion plate in FIG. 1. A plurality of lights emitted from the plurality of LEDs 10 provided on the substrate 11 are “crushed”. The light is diffused by the converging Fresnel lens 2 to become one light beam, and the light beam is condensed by the Fresnel lens 2.
FIG. 6 shows that the diffusion plate 2 is composed of a plurality of Fresnel lenses 2 a, 2 b, and 2 c, and the “crush” of the plurality of lights emitted from the plurality of LEDs 10 provided on the substrate 11 is as follows. Are diffused by the Fresnel lenses 2a, 2b, and 2c to form a single light beam.
[0018]
FIG. 7 shows a liquid crystal projector provided with the above-described light source device, and includes a plurality of LED light sources 1, a condenser Fresnel lens 2, a collecting window 3, dichroic mirrors 4a and 4b and mirrors 5a to 5c, and a liquid crystal panel (light valve) 6R. , 6G, 6B, a dichroic prism 7, and a projection lens 9.
White light from the light sources 1 of a plurality of LEDs is diffused by a condenser Fresnel lens 2 as a diffusion plate to form a light flux and condensed, and is applied to a dichroic mirror 4 a from a condenser window 3. The dichroic mirror 4a transmits only R (red) light. The R (red) light transmitted through the dichroic mirror 4a is reflected by the mirror 5a and illuminates the liquid crystal panel 6R after passing through a field lens (not shown).
[0019]
The G (green) and B (blue) light reflected by the dichroic mirror 4a reflects the G (green) light and transmits the B (blue) light at the dichroic mirror 4b.
The G (green) light reflected by the dichroic mirror 4b illuminates the liquid crystal panel 6G after passing through a field lens (not shown).
The B (blue) light transmitted through the dichroic mirror 4b is reflected by the mirror 5b, further reflected by the mirror 5c, and illuminates the liquid crystal panel 6B after passing through a field lens (not shown).
The light of the optical image of the liquid crystal panel 6R is incident on the prism 7a, the light of the optical image of the liquid crystal panel 6G is incident on the prism 7b, the light of the optical image on the liquid crystal panel 6B is incident on the prism 7c, and the light of the prisms 7a to 7c. By the action, 8R (red), 8G (green) and 8B (blue) are synthesized by the prism 7d, and are enlarged and projected on a screen (not shown) via a projection lens (projection lens) 9. .
In such a light source 1, light from a plurality of LEDs 10 is diffused and condensed by a condensing Fresnel lens 2 and distributed to a display unit of a video signal of a projector, and has a sufficient luminous intensity as a light source device for a projector. And a high-precision image enlarged on a screen.
[0020]
FIG. 8 shows a DMD projector provided with the above-described light source device, and includes a plurality of LED light sources 1, a condenser Fresnel lens 2, a condenser window 3, a mirror 45, a total reflection prism 50, a color separation / color coupling prism 51, 52. , 53, a prism 54, a projection lens (projection lens) 9, and DMD elements 46B (blue), 46G (green), and 46R (red). Each of the DMD elements 46B, 46G, and 46R is provided with a Peltier element 47 and a fan 48 for cooling.
[0021]
The white light from the light sources 1 of the plurality of LEDs is diffused by the condenser Fresnel lens 2 as a diffusion plate to form a light flux and is condensed. The light is applied to the mirror 45 from the condenser window 3, and the white light 60W is totally reflected. The light is reflected by the prism 50 to 61W. The white light 61W is color-separated / color-coupled prism 51, and the blue light is color-separated and illuminates the DMD element 46B like blue light 62B and 63B, and the blue light of the optical image reflected from the DMD element 46B is 64B. 65B, and is collected by the prism 54.
Of the red light and the green light reflected by the total reflection prism 50 and transmitted through the color separation / color combination prism 51, the red light is color-separated by the color separation / color combination prism 53 and becomes red light 69R or 70R. Irradiating the DMD element 46R, the red light of the optical image reflected from the DMD element 46R becomes 71R and 72R, and is collected by the prism 54.
[0022]
The green light passes through the color separation / color combination prism 51 and further passes through the color separation / color combination prism 53 to become green light 67G, irradiates the DMD element 46G, and reflects the green color of the optical image reflected from the DMD element 46G. The light becomes 68 G and is collected by the prism 54.
Three of the blue light 65B, the red light 72R, and the green light 68G of the optical image reflected from the DMD element are condensed by the prism 54, and are enlarged and projected on the screen 49 via the projection lens (projection lens) 9. Things.
The light from the plurality of LEDs 10 is diffused and collected by the light source 1 and the condensing Fresnel lens 2 by the condensing Fresnel lens 2 and distributed to the total reflection prism 5 of the projector. In between 45, a UVIR cut filter and a rod integrator for eliminating unevenness in light quantity and providing uniform illumination are appropriately arranged.
As described above, since the light from the plurality of LEDs 10 is diffused and condensed by the light source 1 and the condensing Fresnel lens 2 by the condensing Fresnel lens 2, sufficient luminous intensity can be obtained, and the DMD elements 46B, 46R, The optical image reflected from 46G can be projected as a high-precision image enlarged on a screen.
[0023]
Embodiment 2
Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
FIG. 9 is a perspective view of a projector light source device according to the second embodiment.
As shown in FIG. 9, the light source 1 has a plurality of LEDs 10 provided on a substrate 11, and has a Fresnel lens 12 as a diffusion plate provided in proximity to the plurality of LEDs 10 as a light source. . White light from a plurality of LEDs 10 as a light source is diffused by a Fresnel lens 12 as a diffusion plate, collected by a condenser lens 13, and transmitted from a condenser window 3 to a display section of the video signal display of the projector of FIG. Light is distributed to the liquid crystal panels 6R, 6B, 6G, and is distributed to the DMD elements 46B, 46G, 46R of the display section of the video signal of the projector in FIG.
[0024]
As described above, the LED 10 is a 3-in-1 full-color LED 10a in which three R (red), G (green), and B (blue) LED chips 25 are sealed with epoxy 26 as shown in FIG. : 0 to 15 degrees is used. Further, as shown in FIG. 4, an LED 10b in which the LED chip 27 is sealed with an epoxy 28 and having an irradiation angle θ of 0 to 15 degrees is used. Such an LED 10 b is provided on the substrate 11 by mixing a red LED, a blue LED, and a green LED. Alternatively, a white LED, a red LED, a blue LED, and a green LED are mixed and provided on the substrate 11.
As shown in FIGS. 2A and 2B described above, the LED 10 is provided on the substrate 11 so that the irradiation direction of the LED 10 at the irradiation angle θ: 0 to 15 degrees is focused.
[0025]
The Fresnel lens 12 as a diffusion plate provided close to the plurality of LEDs 10 may be fixed to the substrate 11. As shown in FIG. 6, the Fresnel lens 12 as a diffusion plate may be composed of a plurality of lenses.
When the light from the plurality of LEDs 10 is diffused by the Fresnel lens 12 as a diffusion plate and collected by the condenser lens 13, the Fresnel lens 12 as the diffusion plate is formed as a condenser Fresnel lens, and When the light from the LED 10 is diffused and condensed, the light is condensed and condensed by the condensing lens 13 or the condensing lens 13 is formed as a condensing Fresnel lens, and the light is condensed here. Diffusion may be performed.
With such a light source device, sufficient luminous intensity can be obtained, and an enlarged high-precision image can be displayed on a screen.
[0026]
Embodiment 3
In the embodiment of the present invention, a light source of a light source device for a projector is formed on a dish-shaped surface by combining a plurality of LEDs and a substrate provided with a Fresnel lens, and will be described with reference to FIGS.
FIG. 10 is a perspective view of a light source device according to Embodiment 3 of the present invention. FIG. 11 is a plan view of the light source of FIG. 10, FIG. 12 is a cross-sectional view of the light source of FIG. It is YY 'sectional drawing of a light source.
As shown in FIG. 10 and FIG. 11, the light source 20 is formed on a dish-shaped surface by combining a rectangular light source portion 20 a with a central portion, and trapezoidal light source portions 20 b to 20 e around the light source portion 20 a. is there.
The light source unit 20a is provided with a plurality of LEDs 10 arranged in a circle on a rectangular substrate 21a, and a diffusion plate 22a is provided near the plurality of LEDs 10.
The light source unit 20b includes a plurality of LEDs 10 arranged in a circle on a trapezoidal substrate 21b, and a diffusion plate 22b provided near the plurality of LEDs 10. Similarly, the light source unit 20c has a plurality of LEDs 10 and a diffusion plate 22c provided on a substrate 21c, the light source unit 20d has a plurality of LEDs 10 and a diffusion plate 22d provided on a substrate 21d, and the light source unit 20e has a plurality of substrates 21e. LED 10 and a diffusion plate 22e are provided.
[0027]
As described above, an LED 10 having an irradiation angle θ of 0 to 15 degrees as shown in FIG. 3 is used. Further, a substrate having an irradiation angle θ of 0 to 15 degrees as shown in FIG. 4 and mixing a red LED, a blue LED, and a green LED, or mixing a white LED, a red LED, a blue LED, and a green LED, is used. Is provided.
As shown in the XX ′ cross-sectional view of FIG. 12, a plurality of LEDs 10 having irradiation angles θ of 0 to 15 degrees are provided on the substrate 21e so that the irradiation direction is condensed, and the plurality of LEDs 10 are disposed on the substrate 21a. The irradiation direction is provided so as to converge, and a plurality of LEDs 10 are provided on the substrate 21c so that the irradiation direction converges.
Further, as shown in the YY ′ cross-sectional view of FIG. 13, a plurality of LEDs 10 having an irradiation angle θ of 0 to 15 degrees are provided on the substrate 21b so that the irradiation direction is condensed, and the plurality of LEDs 10 are provided on the substrate 21a. The irradiation direction is provided so as to converge, and a plurality of LEDs 10 are provided on the substrate 21d such that the irradiation direction converges.
Further, a plurality of LEDs 10 provided on the substrates 21a to 21e such that the irradiation directions are respectively converged are provided so that the irradiation directions of the plurality of LEDs 10 are condensed as a whole.
[0028]
Fresnel lenses are used as the diffusion plates 22a to 22e, and are provided close to the plurality of LEDs 10. The Fresnel lenses as the diffusion plates 22a to 22e may be constituted by a plurality of lenses as shown in FIG.
The “crush” of the light from the plurality of LEDs 10 provided on the substrates 21 a to 21 e is diffused by the respective diffusion plates 22 a to 22 e, collected by the condenser lens 23, and transmitted from the condenser window 3 to the above-described FIG. The light is distributed to the display section of the video signal of the projector shown in FIG. 8, and can have a sufficient luminous intensity as a light source device for the projector, and can display an enlarged high-precision image on a screen. .
[0029]
Embodiment 4
FIG. 14 shows a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a projector light source device that blinks a plurality of LEDs as light sources in synchronization with a video signal of a liquid crystal projector. The structure of the liquid crystal projector and its light source device in FIG. 14 is the same as that described in FIGS.
The video signal 30R of the liquid crystal panel 6R, the video signal 30G of the liquid crystal panel 6G, and the video signal 30B of the liquid crystal panel 6B are connected to the control device 30, and the plurality of LEDs 10 of the light source 1 are connected to the control device 30. The control device 30 causes the LED 10 to blink in synchronization with the signals 30R, 30G, and 30B, thereby reducing power consumption.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the projector light source device of the present invention, light from a plurality of LEDs as a light source can be diffused by a diffusion plate into a light flux, and a high-precision image can be enlarged and projected on a screen. In addition, since the plurality of LEDs are provided on the substrate so that the irradiation direction converges those having an irradiation angle of 0 to 15 degrees, the LEDs can have sufficient luminous intensity as illumination for a projector. In addition, since the LED is used as the light source, there is no heat generation, low power consumption, and few disconnection accidents.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a light source device according to a first embodiment of the present invention; FIG. 2 is a diagram illustrating a part of the light source device according to the first embodiment of the present invention; FIG. FIG. 4 is a diagram showing a part of a light source device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a diagram showing a part of a light source device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 7 is a diagram illustrating a part of the light source device according to the first embodiment. FIG. 7 is a diagram illustrating the projector and the light source device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram illustrating the projector and the light source device according to the first embodiment according to the present invention. 9 is a perspective view of a light source device according to a second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a perspective view of a light source device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 11 is a plan view of a light source device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 13 shows a part of a light source device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 13 shows a part of a light source device according to a third embodiment of the present invention. FIG. 14 illustrates a fourth embodiment of the present invention. 15] FIG EXPLANATION OF REFERENCE NUMERALS showing a conventional example
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 Diffusion plate 3 Condensing windows 4a, 4b Dichroic mirrors 5a-5c Mirrors 6R, 6G, 6B Liquid crystal panel 7 Dichroic prism 8 Projection lens 10 LED
11 Substrate
