JP5468399B2

JP5468399B2 - 投写型表示装置

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Publication number: JP5468399B2
Application number: JP2010013739A
Authority: JP
Inventors: 直紀川本; 吉典角田; 直樹菅野; 公人西川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-01-26
Filing date: 2010-01-26
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2030-01-26
Also published as: RU2484511C2; CN102135720B; RU2011102765A; CN102135720A; JP2011154057A; US8757818B2; US20110181839A1

Description

この発明は、複数の固体光源を備えた投写型表示装置に関する。

従来、発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode，以下、「ＬＥＤ」と略記する場合あり）やレーザー等の固体光源を光源とした投写型表示装置では、ハロゲンランプや高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のランプ光源を使用した投写型表示装置と異なり、光源の長寿命化を長所としているため、光源の交換性については、重要視されていなかった。

その一方で、固体光源は例えば、赤、緑、青の３個の固体光源とコリメータレンズ、合成光学系、集光光学系（コンデンサレンズ）といった精密、複雑な光学系で構成されており、固体光源を交換する場合には、精密な調整が必要となる。

従来、例えば、特許文献１では、固体光源と集光レンズ(以下、「コリメータレンズ」と称する場合あり)とを一体にして交換時の調整作業を不要としているが、ランプ光源と共に使用する場合を想定しており、複数個の固体光源を使用して、光源側の照射光の光軸と投写側で設定された入射光用の光軸とを一致させることを想定していない。

特開２００６−３３０２８２号公報

従来の固体光源を使用した投写型表示装置では光源の交換について、ほとんど考慮されておらず、複数個の固体光源を交換するときの光軸を調整することが実質的に実現されていないという問題点があった。

この発明は上記問題点を解決するためになされたもので、複数の固体光源の交換時において、光軸の調整を不要にし、かつ、複数の光源本来の明るさを維持するレベルで映像の投影が可能な投写型表示装置を得ることを目的とする。

この発明に係る請求項１記載の投写型表示装置は、光源ユニット及び投写ユニットを備える投写型表示装置であって、前記光源ユニットは、複数の固体光源と、前記複数の固体光源からの光を合成後、所定の集光用レンズを用いて集光して集光出射光を得る光合成集光部とを含み、前記投写ユニットは、前記集光出射光に対し、入力信号の情報に基づき変調する光変調部と、前記光変調部からの光を所定のスクリーン上に映像として投写する投写光学部とを含み、前記光源ユニットと前記投写ユニットとは互いに分離・結合可能に構成され、前記光源ユニット及び前記投写ユニットは、互いの結合状態時において、前記所定の集光用レンズの光軸と、前記投写ユニット内で設定された入射光用の光軸とが同軸となるように位置合わせ可能な、光源ユニット用及び投写ユニット用位置合わせ機構をそれぞれ含み、前記光合成集光部は、前記複数の固体光源からの光を合成する光合成部と、前記光合成部からの光を集光する前記所定の集光用レンズと、前記所定の集光用レンズを収納する集光用レンズ収納部と、前記集光用レンズ収納部を微小移動可能に保持する収納部保持機構とを含み、前記光源ユニット用位置合わせ機構は、前記収納部保持機構と、前記集光用レンズ収納部の外面に設けられた光源ユニット用位置決め面とを含み、前記投写ユニット用位置合わせ機構は、前記投写ユニットの外面に設けられた投写ユニット用位置決め面を含み、前記光源ユニット及び前記投写ユニット間の結合状態時において、前記光源ユニット用位置決め面と前記投写ユニット用位置決め面とが当接している。

請求項１記載の投写型表示装置の光源ユニット及び投写ユニットは、互いの結合状態時において、所定の集光用レンズの光軸と、投写ユニット内で設定された入射光用の光軸とが同軸となるように位置合わせ可能な、光源ユニット用及び投写ユニット用位置合わせ機構をそれぞれ含んでいる。

このため、光源ユニットの交換時に、古い光源ユニットを投写ユニットから分離した後、新たな光源ユニットを投写ユニットと結合状態にする結合動作に連動して、所定の集光用レンズの光軸と入射光用の光軸とを同軸に設定することができる。

したがって、請求項１記載の本願発明は、光源ユニットの交換の際、新たな光源ユニットを投写ユニットに結合すれば、その後に新たな光軸の調整を必要とすることなく、複数の固体光源本来の明るさで、所定のスクリーン上に映像を投影することができる効果を奏する。

したがって、光源ユニットの交換時に、新たな光源ユニットを投写ユニットと結合状態にするだけで、結合後、新たに光軸の調整を必要とすることなく複数の固体光源本来の明るさで、所定のスクリーン上に映像を投影することができる効果を奏する。

この発明の実施の形態１である投写型表示装置の全体構成を示す説明図である。図１で示したＬＥＤ光源ユニットの構成を示す説明図である。図１で示した投写ユニットの構成を示す説明図である。平行光とコンデンサレンズとの位置決め精度について説明する説明図である。平行光とコンデンサレンズとの位置決め精度について説明する説明図である。平行光とコンデンサレンズとの位置決め精度について説明する説明図である。平行光とコンデンサレンズとの位置決め精度について説明する説明図である。ミラー順次合成式の構成例を示す説明図である。この発明の実施の形態２である投写型表示装置の全体構成を示す説明図である。図９で示したＬＥＤ光源ユニットの構成を示す説明図である。図９で示した投写ユニットの構成を示す説明図である。

＜実施の形態１＞
図１はこの発明の実施の形態１である投写型表示装置の全体構成を示す説明図である。図２は図１で示したＬＥＤ光源ユニットの構成を示す説明図である。図３は図１で示した投写ユニットの構成を示す説明図である。

図１及び図２に示すように、ＬＥＤ光源ユニット１０は、３つの固定光源であるＬＥＤ１１（赤ＬＥＤ１１Ｒ，緑ＬＥＤ１１Ｇ，及び青ＬＥＤ１１Ｂ）、３つのＬＥＤ１１に対応した３つのコリメータレンズ１２（コリメータレンズ１２Ｒ，１２Ｇ及び１２Ｂ）、赤反射ダイクロイックミラー１３、及び青反射ダイクロイックミラー１４を内部に有している。これらＬＥＤ１１、コリメータレンズ１２、赤反射ダイクロイックミラー１３及び青反射ダイクロイックミラー１４はＬＥＤ光源ユニット１０内の所定箇所に固定される。

さらに、ＬＥＤ光源ユニット１０は内部の接続端１０ｃ，１０ｃに、弾性体である自動調芯機構１７，１７の一端を固定しており、自動調芯機構１７，１８の他端がコンデンサ収納部１９（集光用レンズ収納部）の両端部の設けられた接続部１９ｂ，１９ｂに接続される。

コンデンサ収納部１９は内部の所定位置にコンデンサレンズ１６（所定の集光用レンズ）を収納しており、自動調芯機構１７，１７の弾性力により図中、上下左右方向に微小移動可能に保持されている。したがって、後述するＬＥＤ光源ユニット１０及び投写ユニット２０の結合時において、コンデンサ収納部１９内のコンデンサレンズ１６のＬＥＤ光源ユニット１０に対する光軸１６ｘの微調整が可能となる。

さらに、コンデンサ収納部１９は、ＬＥＤ光源ユニット１０から突出した部分において、投写ユニット２０との結合方向に向けて内側に傾いたテーパー面１９ａ，１９ａを有している。

加えて、ＬＥＤ光源ユニット１０は投写ユニット２０との結合状態時に、投写ユニット２０と対向する面となるＬＥＤ光源ユニットデータム面１５（停止面）を外部表面に有している。

図１及び図３に示すように、投写ユニット２０は、内部にインテグレータ２２、リレーレンズ２３、全反射ミラー２９、内部全反射プリズム２４及びＤＭＤチップ２５（光変調部）を有し、さらに、ＤＭＤチップ２５に対向して複数の投写レンズからなる投写レンズ部２６（投写光学部）を有している。

また、投写ユニット２０はＬＥＤ光源ユニット１０との結合状態時において、コンデンサ収納部１９のテーパー面１９ａと対向するように、内部のインテグレータ２２の方向に向けて内側に傾いたテーパー面であるコンデンサレンズガイド２１を有している。

さらに、投写ユニット２０は外部表面に投写ユニットデータム面２７（停止面）を有している。投写ユニットデータム面２７はインテグレータ光軸２２ｘと垂直関係を保つ方向になるようにコンデンサレンズガイド２１に連続して設けられる。さらに、投写ユニットデータム面２７はＬＥＤ光源ユニット１０との結合状態時においてＬＥＤ光源ユニットデータム面１５と当接するように設けられる。

なお、ＬＥＤ光源ユニットデータム面１５と投写ユニットデータム面２７とを対向関係にする具体的方法は、例えば、以下の通りである。データム面１５の平行な面内に３点の微小面積を平行光２の光軸２ｘに垂直に加工し、データム面２７の平行な面内にも、その３点に対応する位置に、同じく微小面積をインテグレータ光軸２２ｘに垂直に加工する。その結果、ＬＥＤ光源ユニット１０及び投写ユニット２０の結合時において、ＬＥＤ光源ユニットデータム面１５と投写ユニットデータム面２７とが平行関係となり、互いに対応する関係を呈する。

そして、図１に示すように、投写レンズ部２６の投写方向の所定位置にスクリーン３０が設けられる。

このような構成において、図１に示すように、赤ＬＥＤ１１Ｒから放射された赤ＬＥＤ光１Ｒは、対応するコリメータレンズ１２Ｒによって平行化され、赤反射ダイクロイックミラー１３で反射され、コンデンサレンズ１６に向けて出射される。

一方、緑ＬＥＤ１１Ｇから放射された緑ＬＥＤ光１Ｇは、対応するコリメータレンズ１２Ｇによって平行化され、赤反射ダイクロイックミラー１３及び青反射ダイクロイックミラー１４を透過し、コンデンサレンズ１６に向けて出射される。

また、青ＬＥＤ１１Ｂから放射された青ＬＥＤ光１Ｂは、対応するコリメータレンズ１２Ｂによって平行化され、青反射ダイクロイックミラー１４で反射され、コンデンサレンズ１６に向けて出射される。

このように、光合成部である赤反射ダイクロイックミラー１３及び青反射ダイクロイックミラー１４によって、赤ＬＥＤ光１Ｒ、緑ＬＥＤ光１Ｇ及び青ＬＥＤ光１Ｂが同一光軸上の平行光２として合成され、コンデンサレンズ１６に出射される。

さらに、コンデンサ収納部１９内の光集光部であるコンデンサレンズ１６によって、平行光２は外部の集光面１８上におけるコンデンサレンズ焦点１８ｆに集光される集光出射光として、ＬＥＤ光源ユニット１０の外部に出射される。

このように、ＬＥＤ光源ユニット１０は、ＬＥＤ１１（１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ）からの光１（１Ｒ，１Ｇ，１Ｂ）が同一点（コンデンサレンズ焦点１８ｆ）に集光される。

なお、ＬＥＤ光源ユニット１０内において、前述した方法等を用いて、平行光２の光軸がＬＥＤ光源ユニットデータム面１５に垂直になるように、内部のＬＥＤ１１、コリメータレンズ１２、ダイクロイックミラー１３，１４の位置関係が予め設定されている。

また、自動調芯機構１７によって、コンデンサ収納部１９内のコンデンサレンズ１６は光軸１６ｘがＬＥＤ光源ユニットデータム面１５に垂直になるように保持され、かつ、ＬＥＤ光源ユニットデータム面１５に平行な方向（図１，図２の上下方向）及び垂直な方向（図１，図２の左右方向）に微小移動可能にされている。

このように、光１を合成、集光する光合成集光部は、赤反射ダイクロイックミラー１３、青反射ダイクロイックミラー１４、コンデンサレンズ１６、自動調芯機構１７、及びコンデンサ収納部１９を主要構成要素としている。

一方、投写ユニット２０では、ＬＥＤ光源ユニット１０との結合状態時において、ＬＥＤ光源ユニット１０から出射された、集光出射光がインテグレータ２２の入射面に入射される。インテグレータ２２に入射された集光出射光は、内部で撹拌され、インテグレータ２２の出射面で分布が均一となり、リレーレンズ２３で平行化され全反射ミラー２９ーで反射された後、内部全反射プリズム２４を介してＤＭＤチップ２５に投影される。

ＤＭＤチップ２５では、図示しない入力信号に応じてマイクロミラーの傾きが変わり、光がＯＮ光とＯＦＦ光に変調され、ＯＮ光のみが投写レンズ部２６を介して、スクリーン３０上に映像として投写される。

実施の形態１の投写型表示装置は、赤ＬＥＤ１１Ｒ、緑ＬＥＤ１１Ｇ及び青ＬＥＤ１１Ｂのうち、少なくとも一つが寿命を迎えたとき、あるいは故障した場合、ＬＥＤ光源ユニット１０単位で交換する。すなわち、交換が必要なＬＥＤ光源ユニット１０は投写ユニット２０から分離され、新たなＬＥＤ光源ユニット１０に置き換えられる。

そして、新たなＬＥＤ光源ユニット１０のコンデンサ収納部１９のテーパー面１９ａを、投写ユニット２０のコンデンサレンズガイド２１に沿って挿入させながら、コンデンサ収納部１９をインテグレータ２２に向けて（図１の右方向）移動させることにより、ＬＥＤ光源ユニット１０と投写ユニット２０との結合動作を行う。

そして、最終的に、ＬＥＤ光源ユニットデータム面１５とこれに対向する投写ユニット２０のデータム面２７とが当接し、ＬＥＤ光源ユニット１０のテーパー面１９ａが投写ユニット２０のコンデンサレンズガイド２１に沿ったインテグレータ２２方向への移動が不可になった状態を、ＬＥＤ光源ユニット１０及び投写ユニット２０の結合状態とする。

その結果、結合状態時には、ＬＥＤ光源ユニット１０の平行光２の光軸２ｘと投写ユニット２０の入射光用の光軸であるインテグレータ光軸２２ｘとが平行関係になるように、位置決めされる。

さらに、ＬＥＤ光源ユニット１０を新たなＬＥＤ光源ユニット１０と交換して、新たなＬＥＤ光源ユニット１０と投写ユニット２０との結合動作を行うと、コンデンサ収納部１９は、投写ユニット２０のコンデンサレンズガイド２１に導かれ、結合状態時に自動的に（その後の調整が不要となり）ＬＥＤ光源ユニット１０側のコンデンサレンズ１６の光軸１６ｘと、投写ユニット２０側のインテグレータ光軸２２ｘとが一致する。なお、結合動作完了後、所定箇所にネジ止め等の固定処理を行っても良い。

以上のようにして、実施の形態１の投写型表示装置ではＬＥＤ光源ユニット１０を交換すると自動的に、コンデンサレンズ１６の光軸１６ｘとインテグレータ光軸２２ｘ（入射光用の光軸）とが一致するため、その後の光軸の調整を行う必要なく、ＬＥＤ１１本来の明るさを維持してスクリーン３０上に映像を投写することができる。

ここで、合成光である平行光２とコンデンサレンズ１６との位置決め精度について説明する。図４〜図７は平行光２とコンデンサレンズ１６との位置決め精度について説明する説明図である。

図４は正常な集光関係、図５は平行入射光の光軸２ｘがコンデンサレンズ１６の光軸１６ｘからずれた場合、図６は平行光２が傾いてコンデンサレンズ１６に入射した場合、図７はコンデンサレンズ１６の光軸１６ｘとインテグレータ光軸２２ｘとがずれている場合である。

図４に示すように、正常の集光関係の場合、光軸２ｘ、コンデンサレンズ１６の光軸１６ｘ及びインテグレータ光軸２２ｘが一致する。

図５に示すように、実施の形態１の投写型表示装置においても、平行光２の光軸２ｘとコンデンサレンズ１６の光軸１６ｘとのズレは生じる可能性は残る。なぜなら、赤反射ダイクロイックミラー１３及び青反射ダイクロイックミラー１４とコンデンサレンズ１６との間でズレが起こることがあるからである。

しかしながら、自動調芯機構１７、テーパー面１９ａ、ＬＥＤ光源ユニットデータム面１５からなるＬＥＤ光源ユニット１０側の位置決め機構と、コンデンサレンズガイド２１及びインテグレータ２２からなる投写ユニット２０側の位置決め機構により、結合状態時にコンデンサレンズ１６の光軸１６ｘとインテグレータ光軸２２ｘとは一致するように位置決めされる。

したがって、インテグレータ２２の入射面２２ｓに集光された光の中心１６ｃは、コンデンサレンズ１６の光軸１６ｘに依存してインテグレータ光軸２２ｘ上に位置することになるため、インテグレータ２２の入射面２２ｓに集光、取り込まれる光量はほとんど減少しない。

一方、図６および図７ではコンデンサレンズ１６によって集光される光の中心１６ｃが、インテグレータ２２の中心（インテグレータ光軸２２ｘ上）からずれるため、インテグレータ２２に取り込まれる光量が減少する。

しかしながら、実施の形態１の投写型表示装置では、ＬＥＤ光源ユニット１０の平行光２の光軸２ｘと投写ユニット２０の入射光用の光軸であるインテグレータ光軸２２ｘとが平行関係になるように設定されているため、図６に示す関係になることはない。

さらに、実施の形態１の投写型表示装置では、ＬＥＤ光源ユニット１０側の位置決め機構と、投写ユニット２０側の位置決め機構により、結合状態時にコンデンサレンズ１６の光軸１６ｘとインテグレータ光軸２２ｘとは一致するため、図７に示す関係になることもない。

コンデンサレンズ１６が、ＬＥＤ光源ユニット１０側にあると、投写ユニット２０との光軸の位置調整がシビアになるが、実施の形態１の投写型表示装置では、コンデンサレンズ１６の光軸１６ｘは、上述したように、ＬＥＤ光源ユニット１０と投写ユニット２０との結合状態時において、投写ユニット２０の入射光用の光軸（インテグレータ光軸２２ｘ）と精度よく一致するように位置決めされる。このため、ＬＥＤ光源ユニット１０及び投写ユニット２０の結合後は、ＬＥＤ光源ユニット１０と投写ユニット２０との間で微妙な光軸の調整を行わずとも、ＬＥＤ１１からの光量の低下がほとんどない。

（効果）
以上のようにして、実施の形態１の投写型表示装置では、ＬＥＤ光源ユニット１０を交換する場合、投写ユニット２０との結合後の調整なしでＬＥＤ１１本来の明るさを発揮させて、最終的に投写レンズ部２６からスクリーン３０上に映像を投影することができる効果を奏する。

上述したように、実施の形態１の投写型表示装置の光源ユニット１０及び投写ユニット２０は、互いの結合状態時において、コンデンサレンズ１６の光軸１６ｘと、投写ユニット２０内で設定された入射光用の光軸であるインテグレータ光軸２２ｘとが同軸となるように位置合わせ可能な、光源ユニット用位置合わせ機構及び投写ユニット用位置合わせ機構をそれぞれ含んでいる。なお、光源ユニット用位置合わせ機構は、主としてコンデンサ収納部１９のテーパー面１９ａ、ＬＥＤ光源ユニットデータム面１５、及び自動調芯機構１７を含む。また、投写ユニット用位置合わせ機構は、主としてコンデンサレンズガイド２１及び投写ユニットデータム面２７を含む。

このため、ＬＥＤ光源ユニット１０の交換時に、古いＬＥＤ光源ユニット１０を投写ユニット２０から分離した後、新たなＬＥＤ光源ユニット１０を投写ユニット２０と結合状態にする結合動作に連動して、コンデンサレンズ１６の光軸１６ｘと入射光用の光軸（インテグレータ光軸２２ｘとを同軸に設定することができる。

したがって、実施の形態１の投写型表示装置は、ＬＥＤ光源ユニット１０の交換の際、新たなＬＥＤ光源ユニット１０を投写ユニット２０に結合すれば、その後に新たな光軸の調整を必要とすることなく複数のＬＥＤ１１本来の明るさで、スクリーン３０上に映像を投影することができる効果を奏する。

さらに、結合動作を以下のように行っている。まず、ＬＥＤ光源ユニット１０のコンデンサ収納部１９のテーパー面１９ａを、投写ユニット２０のコンデンサレンズガイド２１に沿って挿入させながら、コンデンサ収納部１９をインテグレータ２２に向けて移動させる。そして、最終的に、ＬＥＤ光源ユニットデータム面１５とこれに対向する投写ユニット２０のデータム面２７とが当接し、ＬＥＤ光源ユニット１０のテーパー面１９ａが投写ユニット２０のコンデンサレンズガイド２１に沿ったインテグレータ２２方向への移動が不可になった状態を、ＬＥＤ光源ユニット１０及び投写ユニット２０の結合状態としている。

このように、光源ユニット用位置決め機構であるテーパー面１９ａ、ＬＥＤ光源ユニットデータム面１５と、投写ユニット用位置決め機構であるコンデンサレンズガイド２１及び投写ユニットデータム面２７とによって、ＬＥＤ光源ユニット１０及び投写ユニット２０の結合動作を簡単かつ精度良く行うことができる。

加えて、収納部保持機構である自動調芯機構１７がコンデンサ収納部１９を微小移動可能に保持するため、ＬＥＤ光源ユニット１０及び投写ユニット２０の結合状態時において、コンデンサ収納部１９を微小移動させながら所望の位置に比較的スムーズに位置決めすることができる。

さらに、ＬＥＤ光源ユニット１０のコンデンサ収納部１９のテーパー面１９ａを、投写ユニット２０のコンデンサレンズガイド２１に沿って挿入させることにより、コンデンサ収納部１９を比較的簡単に正確な位置に導くことができる。

加えて、ＬＥＤ光源ユニットデータム面１５と投写ユニット２０のデータム面２７とが当接した状態をＬＥＤ光源ユニット１０及び投写ユニット２０の結合状態とすることにより、確実に結合状態を認識することができる。

（その他）
なお、実施の形態１において、光源をＬＥＤとしたが、レーザーでも同様の効果が得られる。また、複数のＬＥＤ光源の合成方法を、クロスミラー方式として説明しているが、ミラー順次合成式でも良い。

図８はミラー順次合成式の構成例を示す説明図である。以下、図８を参照して、ミラー順次合成式による光合成内容を説明する。

緑ＬＥＤ１１Ｇから放射された緑ＬＥＤ光１Ｇは、対応するコリメータレンズ１２Ｇによって平行化され、青反射ダイクロイックミラー１４及び赤反射ダイクロイックミラー１３を透過してコンデンサレンズ１６に向けて出射される。

また、青ＬＥＤ１１Ｂから放射された青ＬＥＤ光１Ｂは、対応するコリメータレンズ１２Ｂによって平行化され、青反射ダイクロイックミラー１４で反射され、赤反射ダイクロイックミラー１３を透過してコンデンサレンズ１６に向けて出射される。

赤ＬＥＤ１１Ｒから放射された赤ＬＥＤ光１Ｒは、対応するコリメータレンズ１２Ｒによって平行化され、赤反射ダイクロイックミラー１３で反射され、コンデンサレンズ１６に向けて出射される。

以上のようにして、光合成部である赤反射ダイクロイックミラー１３及び青反射ダイクロイックミラー１４によって、赤ＬＥＤ光１Ｒ、緑ＬＥＤ光１Ｇ及び青ＬＥＤ光１Ｂが同一光軸上の平行光２として合成され、コンデンサレンズ１６に出射される。

なお、他の構成及び動作は、図１及び図２で示したクロスミラー方式と同様であるため、説明を省略する。

また、光変調部を構成する投写ユニット２０内のライトバルブとして、ＤＭＤチップ２５を使用した例を説明したが、液晶パネルを使用しても良い。

＜実施の形態２＞
図９はこの発明の実施の形態２である投写型表示装置の全体構成を示す説明図である。図１０は図９で示したＬＥＤ光源ユニットの構成を示す説明図である。図１１は図９で示した投写ユニットの構成を示す説明図である。

図９及び図１０に示すように、ＬＥＤ光源ユニット４０は、実施の形態１のＬＥＤ光源ユニット１０と同様、３つの固定光源であるＬＥＤ１１（赤ＬＥＤ１１Ｒ，緑ＬＥＤ１１Ｇ，及び青ＬＥＤ１１Ｂ）、３つのＬＥＤ１１に対応した３つのコリメータレンズ１２（コリメータレンズ１２Ｒ，１２Ｇ及び１２Ｂ）、赤反射ダイクロイックミラー１３、及び青反射ダイクロイックミラー１４を内部に有している。これらＬＥＤ１１、コリメータレンズ１２、赤反射ダイクロイックミラー１３及び青反射ダイクロイックミラー１４はＬＥＤ光源ユニット４０内の所定箇所に固定される。

さらに、ＬＥＤ光源ユニット４０は投写ユニット５０との結合状態時に、投写ユニット５０と対向する面としてＬＥＤ光源ユニットデータム面４５となる突出部を有している。なお、ＬＥＤ光源ユニットデータム面４５と投写ユニットデータム面５７とを対向関係にする具体的方法は、実施の形態１と同様である。

図９及び図１１に示すように、投写ユニット５０は、内部に、コンデンサレンズ１６、インテグレータ２２、リレーレンズ２３、全反射ミラー２９、内部全反射プリズム２４及びＤＭＤチップ２５を有し、ＤＭＤチップ２５に対向して複数の投写レンズからなる投写レンズ部２６を有している。

また、投写ユニット５０は外部突出部である投写ユニットデータム面５７を有している。この投写ユニットデータム面５７は、ＬＥＤ光源ユニット４０との結合状態時においてＬＥＤ光源ユニットデータム面４５と当接するように設けられる。

そして、図９に示すように、投写レンズ部２６の投写方向の所定位置にスクリーン３０が設けられる。

このような構成において、図９に示すように、赤ＬＥＤ１１Ｒから放射された赤ＬＥＤ光１Ｒは、対応するコリメータレンズ１２Ｒによって平行化され、赤反射ダイクロイックミラー１３で反射される。

一方、緑ＬＥＤ１１Ｇから放射された緑ＬＥＤ光１Ｇは、対応するコリメータレンズ１２Ｇによって平行化され、赤反射ダイクロイックミラー１３及び青反射ダイクロイックミラー１４を透過する。

また、青ＬＥＤ１１Ｂから放射された青ＬＥＤ光１Ｂは、対応するコリメータレンズ１２Ｂによって平行化され、青反射ダイクロイックミラー１４で反射される。

以上のようにして、光合成部である赤反射ダイクロイックミラー１３及び青反射ダイクロイックミラー１４によって、赤ＬＥＤ光１Ｒ、緑ＬＥＤ光１Ｇ及び青ＬＥＤ光１Ｂが同一光軸上の平行光２として合成され、合成出射光としてＬＥＤ光源ユニット４０の外部に出射される。

ＬＥＤ光源ユニット４０内において、平行光２の光軸２ｘがＬＥＤ光源ユニットデータム面４５に垂直になるように、内部のＬＥＤ１１、コリメータレンズ１２、ダイクロイックミラー１３，１４の位置関係が予め設定されている。

一方、投写ユニット５０では、ＬＥＤ光源ユニット４０との結合状態時において、ＬＥＤ光源ユニット４０から出射された合成出射光（平行光２）がコンデンサレンズ１６によって集光された後、インテグレータ２２の入射面に入射される。インテグレータ２２に入射された光は、内部で撹拌され、インテグレータ２２の出射面で分布が均一となり、リレーレンズ２３で平行化され全反射ミラー２９ーで反射された後、内部全反射プリズム２４を介してＤＭＤチップ２５に投影される。

ＤＭＤチップ２５では、図示しない入力信号に応じてマイクロミラーの傾きが変わり、光がＯＮ光とＯＦＦ光に変調され、ＯＮ光のみが投写レンズ部２６を介して、スクリーン３０上の映像として投写される。

なお、投写ユニット５０内において、コンデンサレンズ１６の光軸１６ｘ及びインテグレータ２２のインテグレータ光軸２２ｘが一致するように位置関係が予め設定されている。

実施の形態２の投写型表示装置は、赤ＬＥＤ１１Ｒ、緑ＬＥＤ１１Ｇ及び青ＬＥＤ１１Ｂのうち、少なくとも一つが寿命を迎えたとき、あるいは故障した場合、ＬＥＤ光源ユニット４０単位で交換する。すなわち、交換が必要なＬＥＤ光源ユニット４０を投写ユニット５０から分離し、新たなＬＥＤ光源ユニット４０に置き換える。

そして、新たなＬＥＤ光源ユニット４０のＬＥＤ光源ユニットデータム面４５と、投写ユニット５０の投写ユニットデータム面５７とが当接するように位置決めして、ＬＥＤ光源ユニット４０と投写ユニット５０との結合動作を行う。なお、結合動作完了後、ＬＥＤ光源ユニットデータム面４５及び投写ユニットデータム面５７の当接部分をネジ止め、フック等で押さえつける等の固定処理を行う。

この際、コンデンサレンズ１６及びインテグレータ２２は共に投写ユニット５０内に存在するため、コンデンサレンズ１６の光軸１６ｘと、インテグレータ光軸２２ｘとの一致関係は予め設定されている。

実施の形態１において図５で説明したように、コンデンサレンズ１６の光軸１６ｘとインテグレータ光軸２２ｘとが一致している場合、合成出射光（平行光２）の光軸と光軸１６ｘとの平行関係が保たれていれば、位置が多少ずれても、ＬＥＤ１１の明るさが大きく減少することはない。また、実施の形態１と同様、図６及び図７で示す関係は生じない。

（効果）
以上のようにして、実施の形態２の投写型表示装置ではＬＥＤ光源ユニット４０を交換しても、コンデンサレンズ１６の光軸１６ｘとインテグレータ光軸２２ｘ（入射光用の光軸）とが一致するため、その後の光軸の調整を行う必要なく、ＬＥＤ１１本来の明るさを発揮できる効果を奏する。

上述したように、実施の形態２の投写型表示装置の投写ユニット５０は、ＬＥＤ光源ユニット４０からの合成出射光（平行光２）を集光する光集光部であるコンデンサレンズ１６を内部に有することにより、コンデンサレンズ１６の光軸１６ｘとインテグレータ光軸２２ｘとは常に同軸に設定されている。

したがって、実施の形態２の投写型表示装置は、ＬＥＤ光源ユニット４０の交換時に、新たなＬＥＤ光源ユニット４０を投写ユニット５０と結合状態にするだけで、結合後、新たに光軸の調整を必要とすることなく複数のＬＥＤ１１本来の明るさで、スクリーン３０上に映像を投影することができる効果を奏する。

（その他）
なお、実施の形態２においても光源にレーザー等の固体光源を使用しても同様の効果が得られる。また、光源の合成にミラー順次式を使用しても良い。また、光変調部であるライトバルブに液晶パネルを使用しても良い。つまり、実施の形態１と同様の変形が可能である。

２平行光、１０，４０ＬＥＤ光源ユニット、１１Ｒ赤ＬＥＤ、１１Ｇ緑ＬＥＤ、１１Ｂ青ＬＥＤ、１２Ｂ，１２Ｇ，１２Ｒコリメータレンズ、１３赤反射ダイクロイックミラー、１４青反射ダイクロイックミラー、１５，４５ＬＥＤ光源ユニットデータム面、１６コンデンサレンズ、１７自動調芯機構、１８ｆコンデンサレンズ焦点、１９コンデンサ収納部、１９ａテーパー面、１９ｂ接続部、２０，５０投写ユニット、２１コンデンサレンズガイド、２２インテグレータ、２２ｘインテグレータ光軸、２３リレーレンズ、２４内部全反射プリズム、２５ＤＭＤチップ、２６投写レンズ、２７，５７投写ユニットデータム面、２９全反射ミラー、３０スクリーン。

Claims

光源ユニット及び投写ユニットを備える投写型表示装置であって、
前記光源ユニットは、
複数の固体光源と、
前記複数の固体光源からの光を合成後、所定の集光用レンズを用いて集光して集光出射光を得る光合成集光部とを含み、
前記投写ユニットは、
前記集光出射光に対し、入力信号の情報に基づき変調する光変調部と、
前記光変調部からの光を所定のスクリーン上に映像として投写する投写光学部とを含み、
前記光源ユニットと前記投写ユニットとは互いに分離・結合可能に構成され、
前記光源ユニット及び前記投写ユニットは、互いの結合状態時において、前記所定の集光用レンズの光軸と、前記投写ユニット内で設定された入射光用の光軸とが同軸となるように位置合わせ可能な、光源ユニット用及び投写ユニット用位置合わせ機構をそれぞれ含み、
前記光合成集光部は、
前記複数の固体光源からの光を合成する光合成部と、
前記光合成部からの光を集光する前記所定の集光用レンズと、
前記所定の集光用レンズを収納する集光用レンズ収納部と、
前記集光用レンズ収納部を微小移動可能に保持する収納部保持機構とを含み、
前記光源ユニット用位置合わせ機構は、
前記収納部保持機構と、
前記集光用レンズ収納部の外面に設けられた光源ユニット用位置決め面とを含み、
前記投写ユニット用位置合わせ機構は、
前記投写ユニットの外面に設けられた投写ユニット用位置決め面を含み、
前記光源ユニット及び前記投写ユニット間の結合状態時において、前記光源ユニット用位置決め面と前記投写ユニット用位置決め面とが当接することを特徴とする、
投写型表示装置。
請求項１記載の投写型表示装置であって、
前記光源ユニット用位置決め面は、
前記投写ユニットと結合する方向に沿って内側に傾斜面を有するテーパー面と、
前記光合成部からの光の光軸と垂直となる平面を含む光源ユニット用停止面とを含み、
前記投写ユニット用位置決め面は、
前記光源ユニットと前記投写ユニットとの結合状態時において前記テーパー面に対向するように配置される集光部ガイド面と、
前記入射光用の光軸と垂直となる平面を含み、前記投写ユニットとの結合状態時において前記光源ユニット用停止面と対向する投写ユニット用停止面とを含む、
投写型表示装置。