JP4681098B2 - 映像プロジェクタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は発光ダイオードを用いた映像プロジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
発光ダイオード(light emitting diode:以下、LED)は、キセノンやメタルハライドなどのバブルランプと比較すると、一般に、長寿命、高効率、高耐G性、単色発光などの利点を有している。このために、近年、多くの照明分野への応用において、発光源としてバブルランプからLEDへと移行する動向が見られている。
【0003】
しかしながら、一般に、LEDは単位素子での発光量が小さい。そこで、比較的大きな光量が要求される照明分野への用途では、例えば、特願昭59−162964号や特願平9−69803号の明細書に示されているように、多数のLED素子を一つの平面または曲面上に集積して配置することで必要とされる光量を確保していた。
【0004】
ところで、映像プロジェクタ等の映像投射照明装置では、投射照明光源装置には、絶対光量とともに輝度の高さが要求される。そこで、例えば、上記明細書に示されているように、発光源であるLED素子をできるだけ集積密度が高くなるように寄せ集め、各LED素子から放射された光束を一つの凸コンデンサレンズと一つのフィールドレンズとからなる光学系を用いて、映像表示素子を投射照明していた。
また、必要とされる大きな光量を確保するために、多数のLED素子は投射照明光源装置の照明光の光軸にほぼ直交する面上に分布させていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のようにLED素子を配置すると、必要とされる大きな光量を確保することができても、発光部の面積がLED素子の個数に比例して増加するため、光学系全体としての輝度を上げることができなかった。特に、対角1インチ程度の小型の映像表示素子を効率良く投射照明し、かつ、該映像表示素子からの反射又は透過光を投射レンズへと効率良く入投射させることができなかった。
【0006】
本発明の課題は、高い輝度の投射照明光束が得られ、小型の映像表示素子に対しても効率良く投射照明することができ、長寿命で高効率な発光ダイオードを用いた映像プロジェクタを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、請求項1記載の発明は、例えば、図1に示すように、
平面18内に複数の発光ダイオード(例えば、LED素子11a…)を離散的に分布させた面状の光源(例えば、面状の光源11)と、前記平面と直交するように光軸が配置される集光レンズ(例えば、凸コンデンサレンズ12)を有する集光系Aと、を備えた投射照明光源装置10と、
前記投射照明光源装置から放射される投射照明光束に映像情報を与える映像表示素子16と、
映像情報が与えられた投射照明光束をスクリーン19へと投影する投射レンズ17と、
前記投射照明光束を映像表示素子へと照射するとともに、映像表示素子で映像情報を受け取った投射照明光束を投射レンズへと入射させる偏光ビームスプリッタ15と、から構成された映像プロジェクタであって、
前記面状の光源の光の放射の光軸方向に直交する方向の長さが、前記投射レンズの口径よりも長く、
前記発光ダイオードの光の放射の光軸方向が、前記集光レンズの光軸から前記発光ダイオードまでの距離に依存して決められる角度で、前記集光レンズの光軸方向に対して前記集光レンズの外側方向へ傾けられていることを特徴とする。
【0008】
請求項1記載の発明によれば、発光ダイオードの光軸が、集光レンズの光軸から発光ダイオードまでの距離に依存して決められる角度で、集光レンズの光軸方向に対して集光レンズの外側方向へ傾けて配置されている。このような配置では、複数の発光ダイオードからの放射光を集光レンズと成形レンズで1本の光束にまとめる際、発光ダイオード光軸が集光レンズ光軸と平行な場合に比べ、該光束の広がりをより抑えることができ、発散角度の小さな投射照明に適した光束を得ることができる。すなわち、面状の光源の外周部分の発光ダイオード光軸を外側に傾けることで、集光レンズによる集光に際して角度発散を押さえることができる。
そして、このように、角度発散を抑えた投射照明光束を得ることで、投射照明光束がレンズ枠などにあたってしまう場合のような、全体光学系の有限サイズによるケラレ損失を抑制することができる。従って、例えば、本発明の投射照明光源装置を映像プロジェクタの光源として適用したときに、発光ダイオードからの放射光を、映像を投影する投射レンズへと有効に導くことができる。
従って、投射照明光束の高輝度化を図ることができ、小型の映像表示素子に対しても効率良く入投射させることができる投射照明光源装置を得ることができる。
【0009】
また、本発明の投射照明光源装置は、光源として発光ダイオードを用いているので、従来のようにバブルランプを用いる場合と比較して、長寿命、高効率、高耐G性などの特性を与えることができる。従って、本発明の投射照明光源装置を用いることで、メンテナンスフリーで長寿命な映像プロジェクタを得ることができる。
【0010】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の映像プロジェクタにおいて、例えば、図5に示すように、
前記発光ダイオード(例えば、LED素子21a…)の放射の方向を調整する放射方向調整手段(例えば、小径凸レンズ21b…)を備え、
該放射方向調整手段により、少なくとも一部の前記発光ダイオードの光の放射の光軸方向が傾けられていることを特徴とする。
【0011】
請求項2記載の発明によれば、発光ダイオードからの放射方向を調整する放射方向調整手段が備えられているので、集光系の集光レンズへと入射する放射光を請求項1と同様に傾けることができる。従って、請求項1と同様の効果を奏することができる。
【0012】
なお、放射方向調整手段としては、例えば、前記のような個々の発光ダイオードの先端に、個々に凸レンズを配置する構成としても良い。
この場合には、凸レンズを配置する際に、発光ダイオードの放射の方向を所望に調整するためには、例えば、発光ダイオードの中心軸と凸レンズの中心軸とを所定の量だけ平行移動してずらして配置する構成としても良いし、発光ダイオードの前方で、発光ダイオードの光軸と凸レンズの光軸とが、所定の角度をなすように回転させて配置する構成としても良い。また、平行移動と回転とを組み合わせて、発光ダイオードからの放射が所望の方向となるように凸レンズを配置しても良い。
また、放射方向調整手段としては、凸レンズ以外の光学素子を用いても良い。
【0013】
請求項3記載の発明は、請求項1または2記載の映像プロジェクタにおいて、例えば、図5に示すように、
前記発光ダイオードの放射発散全角を狭める放射発散狹角手段(例えば、小径凸レンズ21b…)を備えていることを特徴とする。
【0014】
請求項3記載の発明によれば、請求項1または2と同様の効果を奏することができるとともに、発光ダイオードの放射発散全角を狭める放射発散狹角手段が備えられているので、さらに、発光ダイオードからの放射光を、角度発散を抑えて集光することができる。
これにより、もともとある程度大きな放射発散全角をもつ発光ダイオードを用いる場合においても、好適に、角度発散を抑えて集光することができ、本発明に適用できる発光ダイオードの選択範囲を広げることができる。
【0015】
なお、放射発散狹角手段として、例えば、個々の発光ダイオードの前方に凸レンズを配置する構成とすれば、好適に、放射発散全角を狭めることができる。
また、この場合には、凸レンズの配置を所望に調整することで、放射の方向を調整することができるので、前記放射方向調整手段の役割も併せ持つことができる。従って、部品点数の削減や構成の簡素化を図ることができるために好ましい。
また、用途や目的に応じて、適宜、凸レンズを選択することで、発光ダイオードからの放射光の放射方向や集光度合いを所望に調整することが好ましい。
また、放射発散狹角手段としては、凸レンズ以外の光学素子を用いても良い。
【0016】
請求項4記載の発明は、例えば、図1に示すように、請求項1〜3のいずれか一つに記載の映像プロジェクタにおいて、
前記発光ダイオード自体の放射発散全角が8°以内であることを特徴とする。
【0017】
請求項4記載の発明によれば、請求項1〜3と同様の効果を奏することができるとともに、(放射発散狹角化後の)放射発散全角が8°以内の発光ダイオードを用いるので、面状の光源から放射される光束を角度発散を抑えて、好適に、集光することができる。
【0018】
請求項5記載の発明は、例えば、図1に示すように、請求項1〜4のいずれか一つに記載の映像プロジェクタにおいて、
前記集光系には、前記集光レンズで集光された光束を、投射に際して所定の光束に成形する成形レンズ(例えば、凹レンズ13)が設けられていることを特徴とする。
【0019】
請求項5記載の発明によれば、請求項1〜4と同様の効果を奏することができるとともに、集光レンズで集光された光束を、投射に際して、成形レンズにより所定の光束に成形することができる。従って、例えば、本発明の投射照明光源装置を映像プロジェクタの光源として適用した場合に、スクリーンへと映像を投影する投射レンズにあわせた所定の光束となるように成形することができる。
これにより、さらに、光学系の有限サイズにより投射照明光束がケラれることが抑制され、発光ダイオードからの放射光を効率良く利用することができ、投射照明光源の高輝度化に寄与することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図1〜6を参照して、本発明の実施の形態の投射照明光源装置を詳細に説明する。
本実施の形態の投射照明光源装置は、映像プロジェクタが所定の映像をスクリーン19へ投影するための光源として用いられる。
【0021】
〔第1の実施の形態〕
まず、構成を説明する。
図1に示すように、映像プロジェクタの全体光学系は、第1の実施の形態の投射照明光源装置10と、投射照明光源装置10から放射される投射照明光束に映像情報を与える映像表示素子16と、映像情報が与えられた投射照明光束をスクリーン19へと投影する投射レンズ17と、投射照明光源装置10からの投射照明光束を映像表示素子16へと照射するとともに、映像表示素子16で映像情報を受け取った投射照明光束を投射レンズ17へと入射させる偏光ビームスプリッタ15と、等を主体に構成されている。
【0022】
投射照明光源装置10は、図1に示すように、平面18上に配置されたLED素子11a…からなる面状の光源11と、面状の光源11からの放射光を集光する集光系Aと、を主体に構成されている。
また、集光系Aは、凸コンデンサレンズ12(集光レンズ)と、凸コンデンサレンズ12で集光された光束を必要な特性を満たす投射照明光束に成形する凹レンズ13(成形レンズ)と、LED素子11a…からの放射光を所定の偏光に揃えて偏光ビームスプリッタ15に入射させる偏光変換素子14と、等を主体に構成されている。
【0023】
LED素子11a…は、RGB各色のものが平面18上に集積して備えられている。そして、このように離散的に配置された個々のLED素子11a…からRGB各色の放射光が放射され、このRGB各色の放射光が時分割的に混合されて、白色光の面状の光源11として機能するようになっている。本実施の形態においては、平面18上には、7×7個(計49個)のLED素子11a…が備えられている。また、図1においては、7×7個配置されるLED素子11a…のうちの一列分(7個)のみを図示している。
また、第1の実施の形態で用いるLED素子11a…の放射発散全角は8°である。
【0024】
また、個々のLED素子11a…の光軸の方向は、平面18上で、凸コンデンサレンズ12の光軸に対して、所定の向きとなるように配置されている。この向きは、凸コンデンサレンズ12の光軸からLED素子11a…までの距離に依存して決められており、本実施の形態においては、凸コンデンサレンズ12の光軸から遠い位置にあるLED素子11a…ほど、大きな角度で、凸コンデンサレンズ12の光軸から外側を向くように配置されている。
そして、このように個々のLED素子11a…を傾けて配置することで、映像表示素子16を照明した投射照明光束が、投射レンズに入射する際大きな角度発散を伴って幅広く広がることを抑制することができる。これにより、投射照明光源が投射レンズ17へと効率的に導かれることになり、高輝度化を図ることができる。
【0025】
本実施の形態では、以下の関係式(a)で、各LED素子11a…の光軸と凸コンデンサレンズ12の光軸とのなす角を定めている。
θ=A・r(ただし、A=π/1800) …(a)
ここで式(a)中、r:LED素子11a…の凸コンデンサレンズ12の光軸からの距離(mm単位)、θ:LED素子11a…の光軸と凸コンデンサレンズ12の光軸とのなす角度(ラディアン単位)である。
そして、LED素子11a…は、光を放射するLED素子先端を全体の光軸から離れる外側方向に傾けられている。
【0026】
なお、LED素子11a…を平面18上に配置するときに、適用可能な関係式は式(a)に限定されない。すなわち、凸コンデンサレンズ12の光軸からLED素子11a…までの距離に依存して角度を決めることができ、投射照明光束の角度発散を抑えた投射照明光束を得ることができれば、式(a)の他の関係式を適用しても良い。
【0027】
また、LED素子11a…を平面18上で配置するには、例えば、RGB(3原色)各色のLEDが分散されるように配置する構成としても良いし、RGB各色ごとに発光する面状光源を各々独立して設けるように配置する構成としても良い。なお、3原色を合成して白色光源を得るには、例えば、前者の場合には、RGB各色のLED素子11a…からの発光が十分に混色されるように、各LED素子11a…を分散配置すれば良い。また、後者の場合には、各色を合成することができるフィルタ(例えば、ダイクロイックフィルタなど)を設けることが好ましい。
【0028】
また、凸コンデンサレンズ12は、図1に示すように、LED素子11a…からの放射光を集光する周知のレンズであり、その光軸が平面18と直交するように配置されている。本実施の形態では、凸コンデンサレンズとして、口径100mm、焦点距離144mmのものを用いている。
また、凹レンズ13は、凸コンデンサレンズからの投射照明光束を、投射レンズ17にあわせた所定の光束となるように成形する。これにより、角度発散を抑えた投射照明光束を得ることができ、LEDからの放射光を効率良く利用することができる。本実施の形態では、凹レンズ13として、口径40mm、焦点距離90mmのものを用いている。
【0029】
また、偏光変換素子14は、凹レンズ13で成形された投射照明光束を、所定の偏光の成分に揃える周知の素子である。本実施の形態においては、偏光変換素子14としては、LED素子11a…から放射されるランダム偏光の放射光をS偏光に揃える素子を用いている。
【0030】
また、偏光ビームスプリッタ15は、図1に示すように、入射光のS偏光の成分を90°反射させるとともにP偏光の成分を透過させる面15aが備えられている。従って、LED素子11a…からの放射光が、偏光変換素子14でS偏光に揃えられ、面15bを介して偏光ビームスプリッタ15へと入射すると、面15aで映像表示素子16に向かって反射されることになる。これにより、所定の偏光(S偏光)に揃えられた投射照明光束が映像表示素子16へと入射される。
【0031】
映像表示素子16は、本実施の形態では、周知の反射型液晶表示素子を用いており、その対角サイズは1インチの小型のものである。この映像表示素子16は、偏光ビームスプリッタ15の面15cの近傍で、面15cとほぼ平行に配置されている。
そして、偏光ビームスプリッタ15からの反射光(S偏光)が、映像表示素子16に入射すると、映像表示素子16の表面側の部分で投射レンズ17の方向に反射されるとともに、このときにS偏光からP偏光へと変えられる。これにより、偏光ビームスプリッタ15の面15aを透過して投射レンズ17へと導かれるようになっている。
【0032】
また、投射レンズ17は、映像表示素子16で映像情報を得た投射照明光束を、前方のスクリーン19へと投影するレンズであり、本実施の形態では、口径40mm、F2のものを用いている。
【0033】
以下、図1、2を参照して、第1の実施の形態の投射照明光源装置10の放射光の進み方を説明する。
始めに、図1を参照して、第1の実施の形態の投射照明光源装置10を備える映像プロジェクタの全体光路を説明する。
すなわち、式(a)に基づいて傾けて配置されたLED素子11a…からの放射光は、凸コンデンサレンズ12により集光されつつ、凹レンズ13へと導かれる。そして、凹レンズ13において所定の投射照明光束となるように成形され、偏光変換素子14においてS偏光に揃えられる。
次いで、偏光変換素子14でS偏光に揃えられた投射照明光束は、偏光ビームスプリッタ15へと導かれる。この投射照明光束は、面15bを介して偏光ビームスプリッタ15へと入射され、偏光ビームスプリッタ15の面15aで、映像表示素子16に向う方向に90°反射される。
次いで、面15cを介して偏光ビームスプリッタ15から出たのちに、映像表示素子16へと導かれて映像情報が与えられる。この際に、映像表示素子16で投射レンズ17に向う方向に反射されるとともに、S偏光からP偏光へと変えられる。こうして、再度、面15cを介して、偏光ビームスプリッタ15へと入射されると、P偏光に揃えられているので面15aを通過して、投射レンズ17へと向う。そして、面15dを通過して投射レンズ17へと導かれる。
次いで、投射レンズ17により、映像情報を与えられた投射照明光束1Aが前方のスクリーン19へと投影され、スクリーン19に所定の映像が投影される。
【0034】
以下、図2を参照して、第1の実施の形態の投射照明光源装置10において、LED素子11a…からの放射光が投射レンズ16に入射するまでの光の進み方を説明する。
なお、図2においては、一列分(7個)のLED素子11a…のうちの、真中と両端に配置される3個のLED素子11a…からの放射光の光路を示している。また、投射照明光束を直進的に把握できるように図示するために、偏光ビームスプリッタ15を通過するところの光路については、映像表示素子16での反射前後の光路を分離して等価的に示している。また、投射レンズ17は、主点位置と、主点位置における口径のみ図示している。
【0035】
図2に示すように、中央に配置されるLED素子11aからの放射光は、凸コンデンサレンズ12で集光された後に、凹レンズ13で所定の光束となるように成形され、偏光変換素子14でS偏光に揃えられる。次いで、偏光スプリッタ15を介して映像表示素子16の映像情報を得るとともに、投射レンズ17へと入射される。
また、両端に配置されるLED素子11a…からの放射光は、LED素子11a…の光軸が、式(a)に基づいて凸コンデンサレンズ12の光軸から外側を向く所定の方向に傾けられているので、凸コンデンサレンズ12で内側を向く方向に集光し、凹成形レンズ13で1本の光束にまとめる際、各発光ダイオードからの放射の光軸は全体光学系の光軸により平行に近づくよう曲げられる。これにより、LED素子11a…から得られる投射照明光束が幅広くひろがることが抑制されている。
【0036】
以上により、図2に示すように、LED素子11a…からの投射照明光束は、凹レンズ13を出てから投射レンズ17に入射するまで、その断面形状が、映像表示素子16より少し広い程度に保ったまま伝播されている。これにより、LED素子11a…からの放射を投射レンズ17へと有効に導くことができる。
すなわち、LED素子11a…を上述のように式(a)に基づいて傾けて配置することで、投射レンズ17に導かれる投射照明光束の角度発散を抑えることができ、発光輝度の高い投射照明光束を得ることができる。
【0037】
以上の第1の実施の形態の投射照明光源10によれば、放射発散全角8°のLEDを用いて、式(a)に基づいて、LEDの光軸を凸コンデンサレンズ12の光軸から外側に向けて上記の通りに配置することで、角度発散を抑えた投射照明光束を得ることができる。
従って、LED素子11a…からの放射光を、映像を投影する投射レンズ17に有効に導くことができ、投射照明光束の高輝度化を図ることができる。これにより、小型の映像表示素子16についても効率良く入投射することができる。
また、発光ダイオードの特性から、長寿命、高効率、高耐G性などを投射照明光源に与えることができる。
【0038】
また、本実施の形態においては、映像表示素子16として反射型液晶表示素子を用いており、偏光変換素子14により、LED素子11a…からの偏光を揃えて偏光ビームスプリッタ15に入射させることで、LED素子11a…からの放射光を効率的に利用することができる。
【0039】
〔比較例1〕
以下、比較例1として、図3に、放射発散全角8°のLED素子11a…を用い、各LED素子11a…の光軸を凸コンデンサレンズ12の光軸と平行に配置した場合の一例を示す。従って、図2と図3とは、LED素子11a…の配置の仕方のみが異なっている。
図2の光の進み方の様子と比較すると、凹レンズ13で成形されたあとの投射照明光束は、投射レンズ17に入射する前にすでに拡大し始めており、所定の光路から外れて、光源として利用できない投射照明光束の割合が増加している。
すなわち、同じ放射発散全角(8°)のLED素子11a…を用いたときに、LED素子11a…の光軸を凸コンデンサレンズ12の光軸に対して外側に傾けることで、投射レンズ17に入射する投射照明光束のケラレ損失や、投射レンズ17内での投射照明光束のケラレ損失を抑制することができ、LED素子11a…からの放射光を有効に利用することができる。
【0040】
〔比較例2〕
以下、比較例2として、図4に、放射発散全角10°のLED素子11b…を用い、かつ、その光軸を、式(a)に基づいて凸コンデンサレンズ12の光軸に対し外側へ傾けて(図2と同様)設置した場合の一例を示す。従って、図2と図4とは、LED素子11a…の放射発散全角のみが異なっている。
図4に示されるように、LED素子11a…の放射発散全角を10°まで大きくすると、各LED素子11b…の光軸を式(a)に基づいて傾けても、凹レンズ13により成形された投射照明光束のうち、投射レンズ17に入射するまでに所定の光路から外れてしまい、光学系の有限サイズのためにケラレてしまう成分の割合が増大している。
すなわち、本実施の形態で用いるLED素子11a…の放射発散全角としては8°以下のものを用いることが好ましい。
【0041】
〔第2の実施の形態〕
第2の実施の形態の投射照明光源装置20は、図5に示すように、個々のLED素子21a…の前方に、LED素子21a…の放射光の方向を調整する小径凸レンズ21b…(放射方向調整手段)が備えられている。また、LED素子21a…の取り付け方は、LED素子21a…の光軸が、凸コンデンサレンズ12の光軸と平行とされている。
なお、上記の点以外は、第1の実施の形態と同様の構成である。そこで、以下の説明においては、LED素子21a…の種類と取り付け方を主体に説明するものとし、同様の構成要素については同一の符号を付してその説明を省略する。
【0042】
小径凸レンズ21b…は、図5に示すように、小径凸レンズ21b…の光軸とLED素子21a…の光軸とを、凸コンデンサレンズ12の光軸から離れる方向に平行移動して、微小距離だけずらして配置されている。このときの微小距離は、個々のLED素子21a…の凸コンデンサレンズ12の光軸からの距離に、ほぼ比例する大きさとなっている。
これにより、個々のLED素子21a…からの放射光は、小径凸レンズ21b…により、凸コンデンサレンズ12の光軸から離れるほど外側を向く角度で放射されるように調整されている。
そして、小径凸レンズ21b…を上述のように配置することで、第1の実施の形態と同様に、凸コンデンサレンズ12に入射する放射光の上下側が、凸コンデンサレンズ12の光軸側に向くように集光され、角度発散を抑えた投射照明光束を得ることができる。これにより、投射照明光束の高輝度化を図ることができるとともに、投射照明光束を投射レンズ17へと有効に入射させることができる。
【0043】
また、小径凸レンズ21b…は、LED素子21a…からの放射光を集光して放射する(放射発散狹角手段)。従って、LED素子21a…の放射発散全角を狭めることができ、さらに、角度発散を抑えた投射照明光束を得ることができる。すなわち、本実施の形態において、小径凸レンズ21b…は、放射方向調整手段となるとともに放射発散狹角手段としての役割も併せ持っている。
なお、第2の実施の形態においては、LED素子21a…として放射発散全角15°のものを用いており、小径凸レンズ21b…により、LED素子21aからの放射光が発散全角が8°に狭められている。
【0044】
以上の構成に基づいて、第2の実施の形態の投射照明光源装置20を備える映像プロジェクタが映像を投影する際の光路は、基本的に、第1の実施の形態と同様である。すなわち、LED素子21a…の放射光が、小径凸レンズ21b…を介して、凸コンデンサレンズ12の光軸に対して外側を向くように放射されることを除いては、第1の実施の形態と同様の光路をたどる。
【0045】
次に、第2の実施の形態の投射照明光源装置20において、各LED素子21a…からの投射照明光束が、投射レンズ17に入射するまでの光の進み方は、LED素子21a…からの放射光が小径凸レンズ21b…により所定の方向となるように調整されるので、基本的に、第1の実施の形態と同様となる。
【0046】
以上の第2の実施の形態の投射照明光源装置20によれば、小径凸レンズ21b…により、LED素子21a…からの放射方向が調整され、凸コンデンサレンズ12に入射する放射光を、凸コンデンサレンズ12の光軸からの距離に依存して、外側を向くようにすることができる。従って、第1の実施の形態の投射照明光源10と同様の効果を奏することができる。
【0047】
〔第3の実施の形態〕
第3の実施の形態の投射照明光源30は、図6に示すように、第2の実施の形態の投射照明光源20の変形例であり、LED素子31a…の先端の小径凸レンズ31b…の光軸を傾けることによって、LED素子31a…の光軸を傾けているところが異なっている。このときの光軸を傾ける角度は、個々のLED素子31a…の凸コンデンサレンズ12の光軸からの距離に、ほぼ比例する大きさとなっている。
これにより、個々のLED素子31a…からの放射光は、各々の先端に配置された小径凸レンズ31b…により、所定の角度で放射されるようになる。従って、映像表示素子16を照射した後に、放射光の角度発散が抑えられて効率良く投射レンズ17へと入射する発光輝度が高い投射照明光束を得ることができる。
【0048】
次に、第3の実施の形態の投射照明光源30において、各LED素子31a…からの放射光が、投射レンズ17に入射するまでの光の進み方は、基本的に、第2の実施の形態と同様となる。
【0049】
以上の第3の実施の形態の投射照明光源によれば、小径凸レンズ31b…により、第1の実施の形態の投射照明光源10と同様の効果を奏することができる。
【0050】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。
例えば、本実施の形態においては、映像表示素子として反射型液晶表示素子を用いているが、これに限定されるものではなく、例えば、透過型液晶表示素子やDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)などを用いても良い。
また、具体的に示した細部構成や方法等についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜に変更可能であることは勿論である。
【0051】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、離散的に分布された複数の発光ダイオードの放射光から、角度発散を抑えた1つの投射照明光束を得ることができる。従って、投射照明光束の高輝度化を図ることができ、小型の映像表示素子に対しても効率良く投射できる投射照明光源装置を得ることができる。
また、放射光源として発光ダイオードを用いるので、長寿命、高効率、高耐G性などの性質を投射照明光源装置に与えることができ、メンテナンスフリーで長寿命な映像プロジェクタを得ることができる。
【0052】
請求項2記載の発明によれば、放射方向調整手段により集光レンズに入射する放射光を請求項1と同様となるように調整することができる。従って、請求項1と同様の効果を奏することができる。
【0053】
請求項3記載の発明によれば、請求項1または2と同様の効果を奏することができるとともに、角度発散を抑えた投射照明光束を得ることができる。
【0054】
請求項4記載の発明によれば、請求項1〜3と同様の効果を奏することができるとともに、角度発散を抑えた投射照明光束を得ることができる。
【0055】
請求項5記載の発明によれば、請求項1〜4と同様の効果を奏することができるとともに、さらに、角度発散を抑えた投射照明光束を得ることができ、発光ダイオードからの放射光を効率良く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した第1の実施の形態の投射照明光源装置10を備える映像プロジェクタの全体光路を示す図である。
【図2】図1の投射照明光源装置10の投射レンズ17までの光の進み方を示す図である。
【図3】比較例1の投射レンズ17までの光の進み方を示す図である。
【図4】比較例2の投射レンズ17までの光の進み方を示す図である。
【図5】本発明を適用した第2の実施の形態の投射照明光源装置20の面状の光源21の拡大図である。
【図6】本発明を適用した第3の実施の形態の投射照明光源装置30の面状の光源31の拡大図である。
【符号の説明】
10、20、30 投射照明光源装置
11、21、31 面状の光源
11a、21a、31a LED素子(発光ダイオード)
12 凸コンデンサレンズ(集光レンズ)
13 凹レンズ(成形レンズ)
18 平面
21b、31b 小径凸レンズ(放射方向調整手段)(放射狹角調整手段)
A 集光系
Claims (5)
- 平面内に複数の発光ダイオードを離散的に分布させた面状の光源と、前記平面と直交するように光軸が配置される集光レンズを有する集光系と、を備えた投射照明光源装置と、
前記投射照明光源装置から放射される投射照明光束に映像情報を与える映像表示素子と、
映像情報が与えられた投射照明光束をスクリーンへと投影する投射レンズと、
前記投射照明光束を映像表示素子へと照射するとともに、映像表示素子で映像情報を受け取った投射照明光束を投射レンズへと入射させる偏光ビームスプリッタと、から構成された映像プロジェクタであって、
前記面状の光源の光の放射の光軸方向に直交する方向の長さが、前記投射レンズの口径よりも長く、
前記発光ダイオードの光の放射の光軸方向が、前記集光レンズの光軸から前記発光ダイオードまでの距離に依存して決められる角度で、前記集光レンズの光軸方向に対して前記集光レンズの外側方向へ傾けられていることを特徴とする映像プロジェクタ。 - 前記発光ダイオードの放射の方向を調整する放射方向調整手段を備え、
該放射方向調整手段により、少なくとも一部の前記発光ダイオードの光の放射の光軸方向が傾けられていることを特徴とする請求項1記載の映像プロジェクタ。 - 前記発光ダイオードの放射発散全角を狭める放射発散狹角手段を備えていることを特徴とする請求項1または2記載の映像プロジェクタ。
- 前記発光ダイオード自体の放射発散全角が8°以内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の映像プロジェクタ。
- 前記集光系には、前記集光レンズで集光された光束を、投射に際して所定の光束に成形する成形レンズが設けられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の映像プロジェクタ。
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