JP2005165126A - 投影機の光学系構造及びその光学系構造を備えた投影機 - Google Patents
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Abstract
【課題】 プロジェクタに代表される投影機の光学系の光源としてLEDを使用しながらも、十分な輝度が得られ、また照射面での色むらや輝度バラツキを生じ難くすることができる光学系構造を提供する。
【解決手段】 複数のLEDセル2を2次元に複数個並べてLED面光源1を構成する。このLED面光源1の光出射方向に第一マルチレンズ群3及び第二マルチレンズ群4を配置する。各マルチレンズ群3,4はLEDセル2に対向する複数のレンズ31,41を備えている。LEDセル2から照射された光を第一マルチレンズ群3の各レンズ31により個別に集光した後、第二マルチレンズ群4の各レンズ41により個別に拡大して、その出射光同士を照射面5上で重ね合わせる。
【選択図】 図1
【解決手段】 複数のLEDセル2を2次元に複数個並べてLED面光源1を構成する。このLED面光源1の光出射方向に第一マルチレンズ群3及び第二マルチレンズ群4を配置する。各マルチレンズ群3,4はLEDセル2に対向する複数のレンズ31,41を備えている。LEDセル2から照射された光を第一マルチレンズ群3の各レンズ31により個別に集光した後、第二マルチレンズ群4の各レンズ41により個別に拡大して、その出射光同士を照射面5上で重ね合わせる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、プロジェクタに代表される投影機の光学系の構造及びその光学系構造を備えた投影機に関する。特に、本発明は、光源としてLED(Light Emitting Diode)を使用した投影機の光学系において、色むらや輝度バラツキを解消するための対策に関する。
近年、企業でのプレゼンテーションが盛んに行われるようになってきたことや、ホームシアターを楽しむ家庭が増えてきたことなどから、これらに用いる大画面表示装置(投影機)としてプロジェクタの市場が急速に拡大してきている。また、この種の投影機を他の様々な製品へ応用することについての研究も盛んに行われている。
これまでの一般的なプロジェクタでは、下記の特許文献1に開示されているように光源として超高圧水銀ランプが用いられていた。このランプが光源として用いられてきた理由は、非常に輝度が高いこと、点光源に非常に近いため出射した光の光学加工が容易なことなどが掲げられる。
しかし、この超高圧水銀ランプは次に述べる欠点があった。先ず、点灯時に非常に高温になるため、ランプを冷却するための冷却装置が大掛かりなものになってしまうことである。このため、プロジェクタ全体の重量が大きくなり、持ち運ぶことが困難であった。特に、点灯中にはプロジェクタ全体が高温度になっていることからも持ち運ぶことは不可能であった。
また、超高圧水銀ランプのもう一つの欠点としては、100V程度の高電圧を印加する必要があり消費電力が200W程度と高いことが掲げられる。
このように、光源として超高圧水銀ランプを用いている限りにおいては、プロジェクタの持ち運びが容易な小型・軽量化、低電圧駆動化、低消費電力化を図るには限界があった。
そこで近年、特許文献2に開示されているような光源のLED化の研究が進められてきている。つまり、プロジェクタの光源として、これまでの超高圧水銀ランプに代えてLEDを採用し、小型・軽量化、低電圧駆動化、低消費電力化を図ろうとする技術が注目されている。
特開2002−352768号公報
特開2003−121924号公報
しかしながら、プロジェクタの光源としてLEDを採用しようとする場合、解決せねばならない課題がある。先ず、LED光源は、輝度がランプ光源に比べてかなり低いレベルにあるため、単に光源をLEDに置き換えたのみでは、光源としての十分な輝度を得ることができないことが掲げられる。この輝度を十分に得るための対策として、LEDチップのサイズを大きくして大電流・高出力化を図ることが考えられる。しかし、これでは発熱量が大きくなってしまい上記超高圧水銀ランプの場合と同様に熱設計的に限界を来してしまう。また、大型のLEDチップでは全体を均一に発光させることが困難であり効率が悪い。
また、LED光源から出射された光を液晶パネル等の照射面に投影した場合、その照射面での色むらや輝度バラツキが生じやすく、この点においてもLED光源はランプ光源に比べてかなり劣るものである。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プロジェクタに代表される投影機の光学系の光源としてLEDを使用しながらも、十分な輝度が得られ、また照射面での色むらや輝度バラツキを生じ難くすることができる光学系構造を提供することにある。
−発明の概要−
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、光源としてLEDを使用した投影機の光学系において、複数のLEDによって一つの光源を構成すると共に、個々のLEDから照射された光を個別に集光・拡大して照射面上の略全体で重ね合わせるようにしている。これにより、各LEDの輝度や色あいにバラツキが生じていたとしても、照射面ではその全面に亘って輝度や色合いのバラツキが生じていない均一な光照射が行われるようにしている。
上記の目的を達成するために講じられた本発明の解決手段は、光源としてLEDを使用した投影機の光学系において、複数のLEDによって一つの光源を構成すると共に、個々のLEDから照射された光を個別に集光・拡大して照射面上の略全体で重ね合わせるようにしている。これにより、各LEDの輝度や色あいにバラツキが生じていたとしても、照射面ではその全面に亘って輝度や色合いのバラツキが生じていない均一な光照射が行われるようにしている。
−解決手段−
具体的に、本発明は、LEDセルを2次元に複数個並べることにより形成したLED面光源を用いた投影機の光学系構造を前提とする。この光学系構造に対し、第一マルチレンズ群と第二マルチレンズ群とを備えさせている。第一マルチレンズ群は、LED面光源の光出射方向側に配設され、各LEDセルそれぞれに個別に対向するように配置された第一レンズ体が複数並べられて成り、LED面光源の各LEDセルから照射された光を各第一レンズ体によって個別に集光するものである。また、第二マルチレンズ群は、上記第一マルチレンズ群の光出射方向側に配設され、第一マルチレンズ群の各第一レンズ体それぞれに個別に対向するように配置された第二レンズ体が複数並べられて成り、第一マルチレンズ群から受けた光を各第二レンズ体によって個別に拡大して、これら第二レンズ体からの出射光同士を照射面上で重ね合わせるものである。
具体的に、本発明は、LEDセルを2次元に複数個並べることにより形成したLED面光源を用いた投影機の光学系構造を前提とする。この光学系構造に対し、第一マルチレンズ群と第二マルチレンズ群とを備えさせている。第一マルチレンズ群は、LED面光源の光出射方向側に配設され、各LEDセルそれぞれに個別に対向するように配置された第一レンズ体が複数並べられて成り、LED面光源の各LEDセルから照射された光を各第一レンズ体によって個別に集光するものである。また、第二マルチレンズ群は、上記第一マルチレンズ群の光出射方向側に配設され、第一マルチレンズ群の各第一レンズ体それぞれに個別に対向するように配置された第二レンズ体が複数並べられて成り、第一マルチレンズ群から受けた光を各第二レンズ体によって個別に拡大して、これら第二レンズ体からの出射光同士を照射面上で重ね合わせるものである。
LEDは今後高輝度化されていくが、1個のLEDチップでは限界がある。即ち、チップサイズを大きくし、大電流・高出力化を図ろうとしても、発熱量が大きくなり熱設計的に限界がある。また、照射面全体に均一に発光させることが困難になって効率が上がらない。従って、適切なサイズで作られたチップを内蔵するLEDセルを2次元に複数個並べることにより形成したLED面光源とした方が高輝度化を図ることが可能である。更には、同一基板上に複数個のLEDチップを並べて形成することにより面光源の小型化も図れる。この面光源の問題として、並べられたLEDセル間で輝度や色合いに差があるために面光源内における各部の輝度や色あいにバラツキが生じることが掲げられる。即ち、こういった面光源からの光を照射面に照射した場合、照射面においても同様に輝度や色合いにバラツキが生じてしまう。
この不具合を解消するのが本解決手段である。つまり、複数のLEDセルから個別に出射された複数の光が照射面の略全面において互いに重ね合わされるように2種類のマルチレンズ群をLED面光源の光出射方向側に配設している。このような照射面での光の重ね合わせを行うことにより、仮に各LEDセル相互の輝度や色合いに個体差(バラツキ)が生じていたとしても、照射面ではその全面に亘って輝度や色合いのバラツキが生じていない均一な光照射が行われることになり、従来の超高圧水銀ランプを使用した場合と遜色のない映像を投影することができる。また、LEDは、超高圧水銀ランプに比べて発熱量が少ないため、冷却装置の小型化が図れてプロジェクタ全体の重量を小さくすることができ持ち運びが容易になる。
本光学系を構成する各要素の具体的構成としては以下のものが掲げられる。先ず、各LEDセルのサイズと、それに対向する第一マルチレンズ群の第一レンズ体のサイズと、更にそれに対向する第二マルチレンズ群の第二レンズ体のサイズとを互いに同一に設定している。これにより、各LEDセルから照射された各光が互いに対向する各レンズ体によって個別に集光・拡大され、正確に照射面上に重ね合わされることになる。
また、第一及び第二のマルチレンズ群の各レンズ体を、細分化されたレンズの集合体で成るレンズセルとして構成する。そして、第一マルチレンズ群にあっては、上記レンズセルを構成する各第一細分化レンズのそれぞれが、LED面光源の各LEDセルから照射された光を個別に集光するようにする。一方、第二マルチレンズ群にあっては、レンズセルを構成する各第二細分化レンズのそれぞれが、第一マルチレンズ群の第一細分化レンズから受けた光を個別に拡大して、これら第二細分化レンズからの出射光同士を照射面上で重ね合わせるようにしている。
このように第一及び第二のマルチレンズ群の各レンズ体を細分化したことにより、一つのLEDから照射された光を細分化しそれを同一照射面上で重ね合わせることになるため、個々のLEDにおける輝度や色あいのバラツキが吸収されることになって、照射面での輝度及び色合いの均一化を確実に行うことができる。
この場合の細分化方式としては以下のものが掲げられる。先ず、同一レンズセル内における各細分化レンズを互いに同一サイズに設定するものである(図3(a)参照)。また、同一レンズセル内における各細分化レンズのサイズを不均一に設定すると共に、各レンズセルそれぞれにおける細分化形態を互いに同一形態に設定する一方、互いに対向する第一マルチレンズ群のレンズセルと第二マルチレンズ群のレンズセルとのそれぞれの細分化形態も互いに同一形態に設定するものである(図3(b)参照)。更に、同一レンズセル内における各細分化レンズのサイズを不均一に設定すると共に、各レンズセルそれぞれにおける細分化形態を互いに異なる形態に設定する一方、互いに対向する第一マルチレンズ群のレンズセルと第二マルチレンズ群のレンズセルとのそれぞれの細分化形態を互いに同一形態に設定するものである(図3(c)参照)。これらは、特に、各LEDセル相互の輝度の個体差が大きい場合に有効な構成である。
また、第一マルチレンズ群をLED面光源に内蔵させた場合には、光学系の構成部品の削減に伴って組み立て作業の簡略化を図ることができる。
この種の光学系として、実際には光の3原色である赤色、緑色、青色のLEDセルが使用される。この場合の具体構成としては以下のものが掲げられる。先ず、赤色、緑色、青色の各LEDセルをそれぞれ同一面上に2次元に複数個並べることによりLED面光源を構成している。これは、例えば、反射型液晶方式やマイクロミラー方式のプロジェクタの光学系として本発明を採用する場合の構成である。つまり、同一面上に赤色、緑色、青色の各LEDセルを配列し、所謂時点灯制御によって、3原色それぞれの発光を切り換えていき、それに応じて照射面である反射型液晶やマイクロミラーを制御することにより、各色の画像を高速度で切り換えながら投影していくものである。
この場合のLEDの明るさ調整の手法としては、赤色、緑色、青色の各色のLEDの明るさを、光電素子によりモニターし、そのモニタ信号をLED駆動回路にフィードバックすることによってホワイトバランスを行うことが掲げられる。LEDに対する具体的な制御内容としては、赤色、緑色、青色の各色のLEDの明るさを、LEDに流す電流値の調整により制御する。また、赤色、緑色、青色の各色のLEDが時点灯可能に構成されており、各色のLEDの点灯時間を制御することによりホワイトバランスを行う。この場合、投影面(スクリーン)に対するカラー画像の投影も、赤色、緑色、青色の各色のLEDを時点灯させることにより行われる。
尚、上述した各解決手段のうち何れか一つに記載の光学系構造を備え、第二マルチレンズ群の第二レンズ体からの出射光同士を照射面上で重ね合わせることにより投影面に対して画像を投影するよう構成された投影機も本発明の技術的思想の範疇である。
本発明によれば、LED光源を用いながらも、色むらや輝度バラツキのないカラー映像の投影を可能とする光学系を実現することができ、持ち運びが容易な小型・軽量であって、低電圧駆動及び低消費電力のプロジェクタを提供することができる。また、これら効果に伴って、プロジェクタ以外の様々な機器の光学系に対して適用することが可能となり、投影機等の機器の汎用性の拡大を図ることができる。
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。先ず、具体的な実施例について説明する前に、本発明に係る投影機の光学系の投影原理について説明する。
−光学系の第1タイプ−
図1に示すように、本形態に係る投影機の光学系は、光源として複数のLED11,11,…を採用している。具体的には、複数のLED11,11,…が縦方向及び横方向にマトリックス状に(例えば縦方向及び横方向にそれぞれ15個ずつ)配列されたLED面光源1により光源が構成されている。各LED11,11,…は、光源基板12に一体的に形成された複数のリフレクタ13,13,…の内部にそれぞれ1個ずつ個別に収容配置されている。このようにして1個のリフレクタ13とそれに収容される1個のLED11とによりLEDセル2が構成されており、これによって、本LED面光源1は、複数のLEDセル2,2,…がマトリックス状に配列された構成となっている。
図1に示すように、本形態に係る投影機の光学系は、光源として複数のLED11,11,…を採用している。具体的には、複数のLED11,11,…が縦方向及び横方向にマトリックス状に(例えば縦方向及び横方向にそれぞれ15個ずつ)配列されたLED面光源1により光源が構成されている。各LED11,11,…は、光源基板12に一体的に形成された複数のリフレクタ13,13,…の内部にそれぞれ1個ずつ個別に収容配置されている。このようにして1個のリフレクタ13とそれに収容される1個のLED11とによりLEDセル2が構成されており、これによって、本LED面光源1は、複数のLEDセル2,2,…がマトリックス状に配列された構成となっている。
そして、上記LED面光源1の前方(光出射方向)には、各LEDセル2,2,…に個別に対向するレンズ31,31,…が複数個配置された第一マルチレンズ群3が設置されている。これらレンズ31,31,…のサイズは対向するLEDセル2,2,…のサイズにそれぞれ一致している。
また、上記第一マルチレンズ群3の更に前方(光出射方向)には、この第一マルチレンズ群3の各レンズ31,31,…に個別に対向するレンズ41,41,…が複数個配置された第二マルチレンズ群4が設置されている。これらレンズ41,41,…のサイズは対向する第一マルチレンズ群3のレンズ31,31,…のサイズにそれぞれ一致している。つまり、各LEDセル2のサイズと、それに対応する第一マルチレンズ群3のレンズ31のサイズと、更にそれに対向する第二マルチレンズ群4のレンズ41のサイズとが共に同一に設定されている。
以上の構成により、LEDセル2から出射した光は、対向する第一マルチレンズ群3のレンズ31により集光され、更にその前方に設置されて対向する第二マルチレンズ群4のレンズ41に照射される。そして、第二マルチレンズ群4のレンズ41に照射された光は、このレンズ41により拡大され、液晶パネルなどの照射面5の略全面に向けて照射される。このようなLEDセル2からの光の出射、第一マルチレンズ群3のレンズ31による集光、第二マルチレンズ群4のレンズ41による拡大が、個々のLEDセル2とレンズ31とレンズ41との組み合わせにおいてそれぞれ行われ、その結果、各LED11,11,…から個別に出射された複数の光が照射面5の略全面において互いに重ね合わされるようになっている。このため、各LEDセル2,2,…相互の輝度や色合いに個体差(バラツキ)が生じていたとしても、照射面5ではその全面に亘って輝度や色合いのバラツキが生じていない均一な光照射が行われる構成となっている。
−光学系の第2タイプ−
また、照射面での輝度や色合いのバラツキを確実に生じさせないようにするための改良として図2に示す構成がある。ここでは、上述した第1タイプの光学系との相違点についてのみ説明する。
また、照射面での輝度や色合いのバラツキを確実に生じさせないようにするための改良として図2に示す構成がある。ここでは、上述した第1タイプの光学系との相違点についてのみ説明する。
この図2に示すものでは、第一及び第二のマルチレンズ群3,4の各レンズ31,41において、各レンズ31,41を細分化し、これらをまとめてレンズセル6として構成している。つまり、第一マルチレンズ群3の各レンズ31を複数の細分化レンズ32,32,…の集合体としてそれぞれ構成し、同様に、第二マルチレンズ群4の各レンズ41を複数の細分化レンズ42,42,…の集合体としてそれぞれ構成している。
上記各レンズセル6,6,…のサイズとこれに対応する各LEDセル2,2,…のサイズは同一である。また、対向する第一マルチレンズ群3の細分化レンズ32と第二マルチレンズ群4の細分化レンズ42のサイズも同一となっている。
本構成の場合、LEDセル2から出射した光は、対向する第一マルチレンズ群3のレンズ31の各細分化レンズ32,32,…により個別に集光され(つまり、第一マルチレンズ群3によって分光及び集光され)、更にその前方に設置されて対向する第二マルチレンズ群4のレンズ41の各細分化レンズ42,42,…に照射される。そして、この細分化レンズ42に照射された光は、この細分化レンズ42により個別に拡大され、照射面5の略全面に向けて照射される。このようなLEDセル2からの光の出射、第一マルチレンズ群3の細分化レンズ32による集光、第二マルチレンズ群4の細分化レンズ42による拡大が、個々のLEDセル2と細分化レンズ32,42との組み合わせにおいてそれぞれ行われ、その結果、各LED11,11,…から個別に出射された光が細分化レンズ32,42毎に集光・拡大されて照射面5の略全面において重ね合わされるようになっている。このため、本構成においても、各LEDセル2,2,…の相互の輝度や色合いに個体差が生じていたとしても、照射面5ではその全面に亘って輝度や色合いのバラツキが生じていない均一な光照射が行われることになる。
本構成の場合におけるレンズセル6の細分化の方式としては、先ず、図3(a)に示すように、同一サイズの細分化レンズ32,32,…に均等分割する方式(図3(a)ではレンズセル6を均等に9分割して細分化レンズ32,32,…を形成している)が考えられる。
また、図3(b)に示すように、同一レンズセル6内において各細分化レンズ32,32,…を不均一に分割する方式(図3(b)ではレンズセル6を9分割し中央の細分化レンズ32’を他の細分化レンズ32よりも小サイズにしていると共に、各レンズセル6の分割形態を互いに一致させている)が考えられる。
更に、図3(c)に示すように、レンズセル6,6,…同士の相互間で各細分化レンズ32,32,…の分割形態を不均一にする方式(図3(c)ではレンズセル6を9分割し、同一レンズセル6内において各細分化レンズ32,32,…を不均一に分割すると共に、各レンズセル6の分割形態を互いに不一致にしている)が考えられる。
各LEDセル2,2,…の相互の輝度の個体差が大きい場合には、図3(b)や図3(c)に示すように、レンズセル6内及びレンズセル6同士の間での細分化を不均一とした方が、これらの領域の光が重ね合わされて平均化されるため、照射面5での輝度バラツキを無くすのに有効である。
尚、図3では第一マルチレンズ群3のレンズ31を細分化する方式について示したが、この場合、第二マルチレンズ群4のレンズ41においても第一マルチレンズ群3と同様に細分化することになる。
また、このようにマルチレンズ群3,4のレンズ31,41を細分化した場合のLEDセル2,2,…の配列としては、各LEDセル2の光軸と細分化レンズ32,42の光軸とを一致させるようにしてもよいし、これら光軸を平行にずらすようにしてもよい(例えばLEDセル2,2,…にあっては光源基板12上に均等に配列させる構成)。
尚、上記第一マルチレンズ群3は、予め、LED面光源1に取り付けて一体化しておくことが可能である。
また、同一LED面光源1上に配置されるLEDセル2,2,…の発光色としては、プロジェクタの投影方式によって選択される。例えば、液晶3板方式(3原色液晶シャッタ投影方式ともいう)のプロジェクタに適用する場合には、一つのLED面光源1が一色の光源として機能することになるので、同一LED面光源1上に配置されるLEDセル2,2,…の発光色は全て同一色となる。つまり、図1や図2に示すLED面光源1、第一マルチレンズ群3、第二マルチレンズ群4、照射面5のセットが各色(3原色)に対応して3セット備えられ、それぞれからのカラー画像がクロスダイクロイックプリズム等で合成されて投影レンズよりスクリーンに投影されることになる。
一方、反射型液晶方式やマイクロミラー(DMD:Digital Micromirror Device)方式のプロジェクタに適用する場合には、一つのLED面光源1上に赤色、緑色、青色の各色のLEDセル2,2,…が配列され、所謂時点灯制御によって、3原色それぞれの発光を切り換えていき、それに応じて照射面5である反射型液晶やDMDを制御することにより、各色の画像を高速度で切り換えながら投影レンズよりスクリーンに投影していくことになる。
尚、赤色、緑色、青色の各LEDセル2,2,…を、それぞれ同一面上に2次元に複数個並べることにより形成したLED面光源1を用いて、赤色、緑色、青色の光を重ね合わせて(同時発光させて)、照射面5上に白色光を照射する構成としてもよい。この場合、白色光は各3原色に分光された後にそれぞれの画像が形成されて合成されることになる。
また、一般に、LED11は、同じ電流を流しても輝度、色合いに個体差が生じる。また、経時変化、温度変化等によっても輝度、色合いが変化する。従って、例えば、赤色、緑色、青色の光を重ね合わせてカラー映像を投影する場合、各色のLED光源の明るさを、光電素子によりモニターし、これらの信号をLED駆動回路にフィードバックする事により、ホワイトバランスを行う構成としておく。LEDの明るさを制御する方法としては、LEDに流す電流値を制御する方法と、3色のLEDを時点灯させて使用するものにあっては各色のLEDの点灯時間を制御する方法が掲げられる。
次に、上記投影原理をプロジェクタの光学系に適用した具体的な実施例について図4を用いて説明する。ここでは、上記第2タイプの光学系を使用した場合について説明する。
図4に示すように、LED面光源1の前方(光出射方向)には第一マルチレンズ群3が配置され、その前方には第二マルチレンズ群4が配置され、更にその前方には2個のコンデンサーレンズ7,7が配置され、加えて、その前方にはDMDや液晶パネル等の描画素子8が配置されている。上記コンデンサーレンズ7,7は、照射光を、描画素子8の形状に合わせるように光学加工するためのものである。
LED面光源1には、赤色、緑色、青色の各LEDチップを、それぞれ同一基板上に2次元に複数個並べて成る複数のLEDセル2,2,…が形成されている。第一マルチレンズ群3及び第二マルチレンズ群4は、LEDセル2と同一サイズのレンズセル6を備えており、このレンズセル6は、更に、縦3列、横3列に分割された9個の細分化レンズ32,32,…、42,42,…により構成されている。
また、対応する第一マルチレンズ群3及び第二マルチレンズ群4のレンズセル6,6同士のサイズは同一サイズとなっている。また、第一マルチレンズ群3の細分化レンズ32のサイズと第二マルチレンズ群4の細分化レンズ42のサイズも同一サイズとなっている。
以上の構成により、赤色、緑色、青色の各LEDセル2,2,…が時点灯し、これと同期した描画素子8が各色の映像を描画する所謂フィールドシーケンシャルにより作成されたカラー映像が図示しないスクリーンに投影されるようになっている。
−その他の実施例−
上述した実施形態では、LED面光源1、第一マルチレンズ群3、第二マルチレンズ群4をそれぞれ独立して設置させるか、または、LED面光源1と第一マルチレンズ群3とを一体化させる場合について説明した。本発明はこれに限らず、第一マルチレンズ群3と第二マルチレンズ群4と一体化させたり、上記三者を一体化させる構成としてもよい。
上述した実施形態では、LED面光源1、第一マルチレンズ群3、第二マルチレンズ群4をそれぞれ独立して設置させるか、または、LED面光源1と第一マルチレンズ群3とを一体化させる場合について説明した。本発明はこれに限らず、第一マルチレンズ群3と第二マルチレンズ群4と一体化させたり、上記三者を一体化させる構成としてもよい。
1 LED面光源
11 LED
2 LEDセル
3 第一マルチレンズ群
4 第二マルチレンズ群
31 レンズ(第一レンズ体)
41 レンズ(第二レンズ体)
32 細分化レンズ(第一細分化レンズ)
42 細分化レンズ(第二細分化レンズ)
5 照射面
6 レンズセル
11 LED
2 LEDセル
3 第一マルチレンズ群
4 第二マルチレンズ群
31 レンズ(第一レンズ体)
41 レンズ(第二レンズ体)
32 細分化レンズ(第一細分化レンズ)
42 細分化レンズ(第二細分化レンズ)
5 照射面
6 レンズセル
Claims (13)
- LEDセルを2次元に複数個並べることにより形成したLED面光源を用いた投影機の光学系構造において、
上記LED面光源の光出射方向側に配設され、各LEDセルそれぞれに個別に対向するように配置された第一レンズ体が複数並べられて成り、LED面光源の各LEDセルから照射された光を各第一レンズ体によって個別に集光する第一マルチレンズ群と、
上記第一マルチレンズ群の光出射方向側に配設され、第一マルチレンズ群の各第一レンズ体それぞれに個別に対向するように配置された第二レンズ体が複数並べられて成り、第一マルチレンズ群から受けた光を各第二レンズ体によって個別に拡大して、これら第二レンズ体からの出射光同士を照射面上で重ね合わせる第二マルチレンズ群とを備えていることを特徴とする投影機の光学系構造。 - 請求項1記載の投影機の光学系構造において、
各LEDセルのサイズと、それに対向する第一マルチレンズ群の第一レンズ体のサイズと、更にそれに対向する第二マルチレンズ群の第二レンズ体のサイズとは互いに同一に設定されていることを特徴とする投影機の光学系構造。 - 請求項1または2記載の投影機の光学系構造において、
第一及び第二のマルチレンズ群の各レンズ体は、細分化されたレンズの集合体で成るレンズセルとして構成されており、
第一マルチレンズ群にあっては、上記レンズセルを構成する各第一細分化レンズのそれぞれが、LED面光源の各LEDセルから照射された光を個別に集光するようになっている一方、
第二マルチレンズ群にあっては、レンズセルを構成する各第二細分化レンズのそれぞれが、第一マルチレンズ群の第一細分化レンズから受けた光を個別に拡大して、これら第二細分化レンズからの出射光同士を照射面上で重ね合わせるように構成されていることを特徴とする投影機の光学系構造。 - 請求項3記載の投影機の光学系構造において、
同一レンズセル内における各細分化レンズは互いに同一サイズに設定されていることを特徴とする投影機の光学系構造。 - 請求項3記載の投影機の光学系構造において、
同一レンズセル内における各細分化レンズはサイズが不均一に設定されていると共に、各レンズセルそれぞれにおける細分化形態は互いに同一形態に設定されている一方、
互いに対向する第一マルチレンズ群のレンズセルと第二マルチレンズ群のレンズセルとのそれぞれの細分化形態も互いに同一形態に設定されていることを特徴とする投影機の光学系構造。 - 請求項3記載の投影機の光学系構造において、
同一レンズセル内における各細分化レンズはサイズが不均一に設定されていると共に、各レンズセルそれぞれにおける細分化形態は互いに異なる形態に設定されている一方、
互いに対向する第一マルチレンズ群のレンズセルと第二マルチレンズ群のレンズセルとのそれぞれの細分化形態は互いに同一形態に設定されていることを特徴とする投影機の光学系構造。 - 請求項1〜6のうち何れか一つに記載の投影機の光学系構造において、
第一マルチレンズ群はLED面光源に内蔵されていることを特徴とする投影機の光学系構造。 - 請求項1〜7のうち何れか一つに記載の投影機の光学系構造において、
LED面光源は、赤色、緑色、青色の各LEDセルを、それぞれ同一面上に2次元に複数個並べることにより構成されていることを特徴とする投影機の光学系構造。 - 請求項8記載の投影機の光学系構造において、
赤色、緑色、青色の各色のLEDの明るさを、光電素子によりモニターし、そのモニタ信号をLED駆動回路にフィードバックすることによってホワイトバランスを行うよう構成されていることを特徴とする投影機の光学系構造。 - 請求項9記載の投影機の光学系構造において、
赤色、緑色、青色の各色のLEDの明るさを、LEDに流す電流値の調整により制御するよう構成されていることを特徴とする投影機の光学系構造。 - 請求項9記載の投影機の光学系構造において、
赤色、緑色、青色の各色のLEDが時点灯可能に構成されており、各色のLEDの点灯時間を制御することによりホワイトバランスを行う構成とされていることを特徴とする投影機の光学系構造。 - 請求項8〜11のうち何れか一つに記載の投影機の光学系構造において、
投影面に対してカラー画像の投影を可能とするように、赤色、緑色、青色の各色のLEDを時点灯させるよう構成されていることを特徴とする投影機の光学系構造。 - 請求項1〜12のうち何れか一つに記載の光学系構造を備え、第二マルチレンズ群の第二レンズ体からの出射光同士を照射面上で重ね合わせることにより投影面に対して画像を投影するよう構成されていることを特徴とする投影機。
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