JP6183582B2 - Lighting device and projector - Google Patents
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Description
本発明は、照明装置およびプロジェクターに関する。 The present invention relates to a lighting device and a projector.
近年、固体光源の発達に伴い、発光ダイオード(Light Emitting Diode:LED)、レーザーダイオード(Laser Diode:LD)、スーパールミネッセントダイオード(Super Luminescent Diode:SLD)などを用いたプロジェクターの開発が進められている。これらの光源は、現在用いられている水銀ランプに比較すると1発光点あたりの光出力が小さく、プロジェクターに必要な明るさを確保するためには、多数の発光点を備えていることが必要である。 In recent years, with the development of solid-state light sources, development of projectors using light emitting diodes (LEDs), laser diodes (Laser Diodes: LDs), super luminescent diodes (Super Luminescent Diodes: SLDs), etc. has been promoted. ing. These light sources have a small light output per light emitting point compared to currently used mercury lamps, and it is necessary to have a large number of light emitting points in order to ensure the brightness required for the projector. is there.
多数の発光点を備えた照明装置として、特許文献1のような構成が知られている。特許文献1には、発光素子アレイと、照明対象面上での発光素子からの光による照度分布曲線の傾斜をほぼ直線的な傾斜にする配光分布補正光学系(例えばコリメートレンズ)と、を備えた照明装置が開示されている。
As an illuminating device having a large number of light emitting points, a configuration as in
しかしながら、上記のような照明装置では、例えば、コリメートレンズに対して発光素子がずれると、それにともない発光素子から射出する光の光軸がずれ、照明面において照度むらが生じることがあった。その結果、均一な照度分布を有する照明面が得られないことがあった。 However, in the illumination device as described above, for example, when the light emitting element is displaced with respect to the collimating lens, the optical axis of the light emitted from the light emitting element is accordingly displaced, and uneven illumination may occur on the illumination surface. As a result, an illumination surface having a uniform illuminance distribution may not be obtained.
本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、照明面を、均一性よく照明することができる照明装置を提供することにある。また、本発明のいくつかの態様に係る目的の1つは、上記照明装置を含むプロジェクターを提供することにある。 One of the objects according to some aspects of the present invention is to provide an illumination device that can illuminate an illumination surface with good uniformity. Another object of some aspects of the present invention is to provide a projector including the lighting device.
本発明に係る照明装置は、
複数の発光部を有する光源と、
複数の前記発光部から射出された光が入射する光学系と、
を含み、
前記光学系は、
前記発光部から射出された光が入射し、前記発光部から射出された光の放射角を小さくする第1レンズと、
前記第1レンズから射出された光が入射する第2レンズと、
前記第2レンズから射出された光が入射し、前記第2レンズから射出された光の放射角を大きくする拡散板と、
を有し、
前記第2レンズは、前記発光部と、前記拡散板から射出された光が照射される照明面と、を主光線において、共役関係にするように設けられる。
The lighting device according to the present invention includes:
A light source having a plurality of light emitting portions;
An optical system on which light emitted from the plurality of light emitting units is incident;
Including
The optical system is
A first lens that receives light emitted from the light emitting unit and reduces a radiation angle of the light emitted from the light emitting unit;
A second lens on which light emitted from the first lens enters;
A diffusing plate that receives light emitted from the second lens and increases a radiation angle of the light emitted from the second lens;
Have
The second lens is provided so that the light emitting portion and the illumination surface irradiated with the light emitted from the diffusion plate are in a conjugate relationship with respect to the principal ray.
このような照明装置によれば、このような照明装置によれば、照明面を、均一性よく照
明することができる。
According to such an illumination device, according to such an illumination device, the illumination surface can be illuminated with good uniformity.
本発明に係る照明装置において、
前記拡散板から射出された光を、前記照明面に導くライトガイドを含んでもよい。
In the lighting device according to the present invention,
A light guide that guides light emitted from the diffusion plate to the illumination surface may be included.
このような照明装置によれば、拡散板から射出された光を、より確実に照明面に照射することができ、光の損失を小さくすることができる。 According to such an illuminating device, the light emitted from the diffusion plate can be more reliably irradiated onto the illumination surface, and the loss of light can be reduced.
本発明に係る照明装置において、
前記第2レンズの焦点距離は、前記第1レンズの焦点距離よりも大きくてもよい。
In the lighting device according to the present invention,
The focal length of the second lens may be greater than the focal length of the first lens.
このような照明装置によれば、照明面を、均一性よく照明することができる。 According to such an illuminating device, the illumination surface can be illuminated with good uniformity.
本発明に係る照明装置において、
前記発光部と前記第2レンズとの距離が、前記第2レンズと前記照明面との距離の1倍以上5倍以内であってもよい。
In the lighting device according to the present invention,
The distance between the light emitting unit and the second lens may be 1 to 5 times the distance between the second lens and the illumination surface.
このような照明装置によれば、照明面において位置ずれを抑えた光学系を提供できる。 According to such an illuminating device, it is possible to provide an optical system in which positional deviation is suppressed on the illumination surface.
本発明に係る照明装置において、
前記発光部から射出された光は、前記第1レンズにより収束光束となってもよい。
In the lighting device according to the present invention,
The light emitted from the light emitting unit may be a convergent light beam by the first lens.
このような照明装置によれば、第2レンズに入射できない光の割合を小さくすることができ、光の損失を小さくすることができる。 According to such an illuminating device, the proportion of light that cannot enter the second lens can be reduced, and loss of light can be reduced.
本発明に係る照明装置において、
前記第1レンズの個数と前記第2レンズの個数とは、同一であってもよい。
In the lighting device according to the present invention,
The number of the first lenses and the number of the second lenses may be the same.
このような照明装置によれば、容易に設計することができる。 According to such an illuminating device, it can design easily.
本発明に係るプロジェクターは、
前記照明装置から射出された光を、画像情報に応じて変調する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含み、
前記照明装置は、
複数の発光部を有する光源と、
前記発光部から射出された光が入射する光学系と、
を含み、
前記光学系は、
前記発光部から射出された光が入射し、前記発光部から射出された光の放射角を小さくする第1レンズと、
前記第1レンズから射出された光が入射する第2レンズと、
前記第2レンズから射出された光が入射し、前記第2レンズから射出された光の放射角を大きくする拡散板と、
を有し、
前記第2レンズは、前記発光部と、前記拡散板から射出された光が照射される照明面と、を主光線において、共役関係にするように設けられる。
The projector according to the present invention is
A spatial light modulation device that modulates light emitted from the illumination device according to image information;
A projection device for projecting an image formed by the spatial light modulation device;
Including
The lighting device includes:
A light source having a plurality of light emitting portions;
An optical system on which light emitted from the light emitting unit is incident;
Including
The optical system is
A first lens that receives light emitted from the light emitting unit and reduces a radiation angle of the light emitted from the light emitting unit;
A second lens on which light emitted from the first lens enters;
A diffusing plate that receives light emitted from the second lens and increases a radiation angle of the light emitted from the second lens;
Have
The second lens is provided so that the light emitting portion and the illumination surface irradiated with the light emitted from the diffusion plate are in a conjugate relationship with respect to the principal ray.
このようなプロジェクターによれば、照明面を、均一性よく照明することができる照明装置を含むため、輝度むらを低減することができる。
本発明に係る照明装置は、
複数の発光部を有する光源と、複数の前記発光部から射出された光が入射する光学系と、を含み、前記光学系は、前記発光部から射出された光が入射し、前記発光部から射出された光の放射角を小さくする第1レンズと、前記第1レンズから射出された光が入射する第2レンズと、前記第2レンズから射出された光が入射し、前記第2レンズから射出された光の放射角を大きくする拡散板と、を有し、前記第2レンズは、前記発光部と、前記拡散板から射出された光が照射される照明面と、を主光線において、共役関係にするように設けられ、前記拡散板から射出された光を、前記照明面に導くライトガイドを含む。
本発明に係る照明装置において、
前記第2レンズの焦点距離は、前記第1レンズの焦点距離よりも大きくてもよい。
本発明に係る照明装置において、
前記照明面と前記第2レンズとの距離が、前記第2レンズと前記発光部との距離の1倍以上5倍以内であってもよい。
本発明に係る照明装置において、
前記発光部から射出された光は、前記第1レンズにより収束光束となってもよい。
本発明に係る照明装置において、
前記第1レンズの個数と前記第2レンズの個数とは、同一であってもよい。
本発明に係るプロジェクターは、
照明装置と、前記照明装置から射出された光を、画像情報に応じて変調する空間光変調装置と、前記空間光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、を含み、前記照明装置は、複数の発光部を有する光源と、前記発光部から射出された光が入射する光学系と、を含み、前記光学系は、前記発光部から射出された光が入射し、前記発光部から射出された光の放射角を小さくする第1レンズと、前記第1レンズから射出された光が入射する第2レンズと、前記第2レンズから射出された光が入射し、前記第2レンズから射
出された光の放射角を大きくする拡散板と、を有し、前記第2レンズは、前記発光部と、前記拡散板から射出された光が照射される照明面と、を主光線において、共役関係にするように設けられ、前記拡散板から射出された光を、前記照明面に導くライトガイドを含む。
According to such a projector, since the illumination device that can illuminate the illumination surface with good uniformity is included, uneven luminance can be reduced.
The lighting device according to the present invention includes:
A light source having a plurality of light emitting units; and an optical system on which light emitted from the plurality of light emitting units is incident. The optical system is configured to receive light emitted from the light emitting unit and from the light emitting unit. A first lens that reduces the radiation angle of the emitted light; a second lens that receives light emitted from the first lens; and a light that emerges from the second lens enters the second lens. A diffuser that increases the radiation angle of the emitted light, and the second lens has the light emitting part and an illumination surface that is irradiated with the light emitted from the diffuser as a principal ray. A light guide is provided so as to have a conjugate relationship and guides the light emitted from the diffusion plate to the illumination surface.
In the lighting device according to the present invention,
The focal length of the second lens may be greater than the focal length of the first lens.
In the lighting device according to the present invention,
The distance between the illumination surface and the second lens may be 1 to 5 times the distance between the second lens and the light emitting unit.
In the lighting device according to the present invention,
The light emitted from the light emitting unit may be a convergent light beam by the first lens.
In the lighting device according to the present invention,
The number of the first lenses and the number of the second lenses may be the same.
The projector according to the present invention is
An illumination device; a spatial light modulation device that modulates light emitted from the illumination device according to image information; and a projection device that projects an image formed by the spatial light modulation device. Includes a light source having a plurality of light emitting units, and an optical system on which light emitted from the light emitting unit is incident, and the optical system receives light emitted from the light emitting unit and is emitted from the light emitting unit. A first lens that reduces the radiation angle of the emitted light; a second lens that receives light emitted from the first lens; and a light that emerges from the second lens enters the second lens. Shoot
A diffusing plate that increases the radiation angle of the emitted light, and the second lens has a chief ray including the light emitting unit and an illumination surface irradiated with light emitted from the diffusing plate. A light guide is provided so as to have a conjugate relationship and guides the light emitted from the diffusion plate to the illumination surface.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また、以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The embodiments described below do not unduly limit the contents of the present invention described in the claims. In addition, not all of the configurations described below are essential constituent requirements of the present invention.
1. 照明装置
まず、本実施形態に係る照明装置について、図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態に係る照明装置100を模式的に示す図である。図2は、本実施形態に係る照明装置100の光源10を模式的に示す図であって、Z軸方向から見た図である。なお、便宜上、図1では、支持基板16の図示を省略している。また、図1,2および以下に示す図3〜図7では、互いに直交する3つの軸として、X軸、Y軸、Z軸を図示している。
1. Lighting Device First, the lighting device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram schematically illustrating an
照明装置100は、図1および図2に示すように、光源10と、光学系102と、を含む。さらに、照明装置100は、ライトガイド50を含むことができる。
The
光源10は、発光素子12と、支持基板16と、を有している。発光素子12は、複数設けられている。発光素子12の数は、特に限定されないが、図2に示す例では、発光素子12は、3つ設けられて、Y軸方向に配列されている。
The
発光素子12は、複数の発光部14を有している。発光部14の数は、特に限定されないが、図2に示す例では、発光部14は、1つの発光素子12において5つ設けられて、X軸方向に配列されている。発光部14は、X軸方向およびY軸方向にマトリックス状に配列されている。発光部14は、X軸方向およびY軸方向に等間隔で配列されている。
The
なお、図示はしないが、発光素子12は、1つの発光部14を有していてもよく、1つの発光部14を有する発光素子12がX軸方向およびY軸方向にマトリックス状に配列されていてもよい。
Although not shown, the light-emitting
発光素子12は、発光部14から光(光束)を射出することができる。図示の例では、発光部14から射出する光の射出方向は、Z軸方向である。発光素子12は、例えば、SLD、LD、LEDである。SLDは、レーザー発振を防止することができ、LDに比べて、スペックルノイズを低減することができる。
The
支持基板16は、発光素子12を支持している。支持基板16の形状は、発光素子12を支持できれば特に限定されないが、例えば、板状である。支持基板16の材質は、例えば、銅、アルミニウムである。このような材質の支持基板16を用いることにより、光源10の放熱性を向上させることができる。
The
光学系102には、複数の発光部14から射出する光が入射する。光学系102は、第1レンズアレイ20(第1レンズ22)、第2レンズアレイ30(第2レンズ32)、および拡散板40を有している。なお、図示はしないが、光学系102は、レンズ22,32および拡散板40以外の光学部材を有していてもよい。
The light emitted from the plurality of light emitting
第1レンズアレイ20は、複数の第1レンズ22から構成されている。第1レンズ22は、発光部14の数に対応して複数設けられている。第1レンズ22には、発光部14から射出する光が入射する。発光部14から射出する光の主光線は、例えば、第1レンズ22の中心(例えば第1レンズ22を構成する球面の中心)を通る。ここで、「主光線」とは、光束を構成する光線のうち中心(光束の角度分布の中心)を通る光線である。主光線の方向から見たときの、発光部14から射出する光束の形状は、例えば、楕円や円である。なお、本実施形態においては、主光線の方向は、Z軸方向と平行である。
The
第1レンズ22は、発光部14から射出する光の放射角を小さくすることができる。具体的には、第1レンズ22は、発光部14から射出される発散光を平行光として、射出することができる。すなわち、第1レンズ22は、コリメートレンズとして機能することができる。
The
なお、発光部14から射出された光は、第1レンズ22によって、集光されても(収束光となっても)よい。すなわち、第1レンズ22から射出する光は、1点に向かって、進行してもよい(後述する図6参照)。
In addition, the light emitted from the
第1レンズ22の形状は、発光部14から射出する光の放射角を小さくすることができれば、特に限定されないが、図示の例では、第1レンズ22は、光源10側の面が平面であり、照明対象2側の面が凸面(球面)である形状を有している。図示はしないが、第1レンズ22は、光源10側の面および照明対象2側の面が凸面である形状を有していてもよい。第1レンズ22の材質は、例えば、ガラスである。
The shape of the
第2レンズアレイ30は、複数の第2レンズ32から構成されている。第2レンズ32は、第1レンズ22の数に対応して複数設けられている。第2レンズ32には、第1レンズ22から射出する光が入射する。第1レンズ22から射出する光の主光線は、例えば、第2レンズ32の中心(例えば第2レンズ32を構成する球面の中心)を通る。第1レンズ22の個数と第2レンズ32との個数は、例えば、同一である。
The
第2レンズ32は、発光部14と、拡散板40から射出された光が照射される照明面4とが、主光線において、共役関係となる光学系102を構成するように設けられている。具体的には、第1レンズ22と拡散板40との間に第2レンズ32が設けられることにより、発光部14と照明面4とを、主光線において、共役関係にすることができる。なお、拡散板40から射出される光には拡散成分が含まれるため、上述の共役関係を満たしていないが、拡散板40に入射して射出される光のうち、拡散しない成分(拡散後の光束を構成する中心光線)に対して、上述の共役関係を満たすように、第2のレンズ32の形状が設定されている。したがって、図3に示すように、例えば発光素子12を実装する際に、発光素子12が主光線LがZ軸と平行に進行する位置からずれて、発光部14を中心として回転して主光線Lの進行方向が光線L1〜L6のようにZ軸に対して傾いたとしても、光学系102を通る主光線L1〜L6は、例えば、照明面4において同一の位置に到達することができる。このように主光線の回転による、照明面4において生じる位置ずれは解消できる。もう一つの問題である主光線の位置ずれについて後述で説明する。
The
なお、図3は、発光部14と照明面4との主光線における共役関係を説明するための図
であり、第1レンズ22、第2レンズ32、および拡散板40を通過する複数の主光線を図示している。簡単のため、第2レンズ32のみを図示してある。
FIG. 3 is a diagram for explaining a conjugate relationship in the principal ray between the
図3に示すように、発光部14と第2レンズ32の主点Hとの間の距離をaとし、第2レンズ32の主点Hと照明面4との間の距離をbとし、第2レンズ32の焦点距離をfとすると、
1/a+1/b=1/f
の関係を満たす。ここで、「焦点距離」とは、発光素子12側(−Z軸方向側)の無限遠から光を入れたときに集光する点と主点との間の距離をいう。また、「主点」とは、発光素子12側(−Z軸方向側)から光を入れたときの主点である。
As shown in FIG. 3, the distance between the
1 / a + 1 / b = 1 / f
Satisfy the relationship. Here, the “focal length” refers to a distance between a point that converges light and a principal point when light enters from infinity on the
図3に破線で示すように、発光素子12が所定の位置から(例えば第2レンズ32の中心軸から)Y軸方向にΔS1ずれて主光線L7を射出しているとすると、主光線L7の照明面4におけるY軸方向のずれ(例えば第2レンズ32の中心軸からのずれ)ΔS2は、
ΔS2=ΔS1×(b/a)
となる。通常、実装装置の精度により、ΔS1は5μm〜20μm程度である。一方、照明対象2として、例えばライトバルブを照明する場合、ライトバルブの大きさは0.5インチ〜1インチ程度であり、照明面4において許容される位置ずれΔS2は、100μm程度である。このため、b/aは5倍以下に抑えられていればよい。また、発光部14から射出された光が、本来入射すべき第2レンズ32の隣の第2レンズ32に入射しないように、aは小さい(発光部14に近い)方がよい。さらに、拡散板40から射出された光が、空間的な強度分布の広がった状態で、照明面4を照射することが望ましいため、bは大きい(照明面4から離れている)方がよい。このような条件を満たすためには、b/aが1以上であることが望ましい。したがって、光学的に望ましい倍率は、1≦b/a≦5である。このような倍率の関係を有する第2レンズ32を用いることにより、照明面4において位置ずれを抑えた光学系を提供できる。
As shown by a broken line in FIG. 3, when the
ΔS2 = ΔS1 × (b / a)
It becomes. Usually, ΔS1 is about 5 μm to 20 μm depending on the accuracy of the mounting apparatus. On the other hand, when the light bulb is illuminated as the
また、第2レンズ32の焦点距離は、第1レンズ22の焦点距離よりも大きくすることができる。これにより、第2レンズ32と照明面4との距離を大きく取れるので、拡散板40から射出された光が、空間的な強度分布の広い状態で、照射面4を照明することができる。具体的には、第2レンズ32の焦点距離は、例えば、8mm程度であり、第1レンズ22の焦点距離は、例えば、1mm程度である。
Further, the focal length of the
第2レンズ32の形状は、発光部14と照明面4とを主光線において共役関係にすることができれば、特に限定されないが、図1に示す例では、第2レンズ32は、光源10側の面が凸面(球面)であり、照明対象2側の面が平面である形状を有している。図示はしないが、第2レンズ32は、光源10側の面および照明対象2側の面が凸面である形状を有していてもよい。第2レンズ32の材質は、例えば、ガラスである。
The shape of the
拡散板40には、図1に示すように、第2レンズ32から射出された光が入射する。拡散板40は、第2レンズ32から射出された光の放射角を大きくすることができる。拡散板40から射出する光は、等方的に広がりながら、Z軸方向に進行することができる。拡散板40から射出する光は、照明面4において、一部が重なることができる(非重畳系)。拡散板40の材質は、例えば、ガラスである。
As shown in FIG. 1, the light emitted from the
ライトガイド50には、拡散板40から射出する光が入射する。ライトガイド50は、拡散板40から射出する光を、照明面4に導くことができる。ライドガイド50の形状は、特に限定されず、直方体であってもよいし、光が通る部分が中空となるように直方体に開口部が設けられた形状で内側に反射面が形成されたものであってもよい。ライトガイド50の材質は、例えば、ガラスである。
Light emitted from the
照明対象2の照明面4には、ライトガイド50から射出された光が照射される。例えば、照明装置100をプロジェクターに用いる場合、照明対象2は、ライトバルブである。ここで、図4は、照明面4を模式的に示す図であって、Z軸方向から見た図である。図4に示すように、複数の光源像(主光線Lの位置)がX軸方向およびY軸方向において等間隔で配列されることが望ましい。これにより、照度の均一性を高めることができる。
The illumination surface 4 of the
なお、上記では、複数の第1レンズ22が第1レンズアレイ20を構成している例について説明したが、複数の第1レンズ22は、レンズアレイを構成せず、互いに離間している別個のレンズであってもよい。同様に、上記では、複数の第2レンズ32が第2レンズアレイ30を構成している例について説明したが、複数の第2レンズ32は、レンズアレイを構成せず、互いに離間している別個のレンズであってもよい。
In the above description, the example in which the plurality of
照明装置100は、例えば、以下の特徴を有する。
The
照明装置100によれば、第2レンズ32は、発光部14と照明面4とを主光線において、共役関係にするように設けられている。そのため、上述のように、例えば発光素子12を実装する際に、発光素子12が主光線LがZ軸と平行に進行する位置からずれて、発光部14を中心として回転して主光線Lの進行方向がZ軸に対して傾いたとしても、光学系102を通る主光線Lは、例えば、照明面4において同一の位置に(または、ほぼ同一の位置に)到達することができる(図3参照)。したがって、照明装置100では、照明面4を均一性よく照明することができる。
According to the
例えば、射出する光の放射角が35°前後と大きい発光素子12にあっては、第1レンズ22の焦点距離は、1mm程度と非常に小さい。そのため、図5に示すように、発光素子12が第1レンズ22に対して(第1レンズ22の中心軸に対して)Y軸方向に数十μmずれたとしても、数度といった大きな光軸ずれを引き起こし、主光線Lの進行方向がずれてしまう。照明装置100では、このように第1レンズ22に対して発光素子12がずれることによって生じる光軸ずれを、第2レンズ32によって補正することができる。
For example, in the
なお、図5は、第1レンズ22に対する発光素子12の位置ずれを説明するための図であって、位置がずれた場合の発光素子12および主光線Lを破線で示している。
FIG. 5 is a diagram for explaining the positional shift of the
照明装置100によれば、拡散板40から射出された光を、照明面4に導くライトガイド50を含む。これにより、拡散板40から射出された光を、より確実に照明面4に照射することができ、光の損失を小さくすることができる。
The
照明装置100によれば、第2レンズ32の焦点距離は、第1レンズ22の焦点距離よりも大きい。そのため、第2レンズ32と照明面4との距離を大きく取れるので、拡散板40から射出された光が、空間的な強度分布の広い状態で、照射面4を照明することができる(図3参照)。したがって、照明装置100では、照明面4を、均一性よく照明することができる。
According to the
照明装置100によれば、発光部14と第2レンズ32との距離を、第2レンズと照明面4との距離の1倍以上5倍以内とすることができる。これにより、上述のように、照明面4において位置ずれを抑えた光学系を提供できる。
According to the
照明装置100によれば、第1レンズ22は、発光部14から射出された光を集光する(収束光束とする)ことができる。これにより、光の損失を小さくすることができる。以下、具体的に説明する。
According to the illuminating
例えば、発光素子12が第1レンズ22に対して(第1レンズ22の中心軸に対して)Y軸方向にずれた場合、図6(A)に示すように、第1レンズ22から射出する光(光束B)が平行光である場合は、第1レンズ22から射出する光束Bの一部は、第2レンズ32に入射することができず、損失となることがある。具体的には、第1レンズ22から射出する光束Bの幅(Y軸方向の大きさ)が0.5mmであり、第2レンズ32の有効径(例えばY軸方向の大きさ)が0.7mmだとすると、光束Bの中心軸(主光線の位置)が第2レンズ32の入射面において該入射面の中心(Z軸方向から見た中心)から0.2mm以上ずれると、光の損失が生じてしまう。これに対し、図6(B)に示すように、第1レンズ22から射出する光束Bは、集光された光であると、図6(A)に示す場合と比べて、第2レンズ32の入射面における光束径を小さくすることができる。そのため、第2レンズ32に入射できない光束Bの割合を小さくすることができ、光の損失を小さくすることができる。
For example, when the
なお、図6は、第1レンズ22から射出される光が平行光である場合と、第1レンズ22から射出される光が集光された光(収束光)である場合と、を模式的に示す図であって、位置がずれた場合の発光素子12および光束Bを破線で示している。いずれの場合も、発光部14と照明面4とを、主光線において共役関係を満たすように、第2レンズ32の形状が設定されている。なお、第2レンズ32とライトガイド50との間に拡散板40が設けられた状態における共役関係については、前述の通りである。
FIG. 6 schematically illustrates a case where the light emitted from the
照明装置100によれば、第1レンズ22の個数と第2レンズ32の個数とを、同一にすることができる。これにより、照明装置100を容易に設計することができる。
According to the
2. 照明装置の変形例
次に、本実施形態の変形例に係る照明装置について、図面を参照しながら説明する。図7は、本実施形態の変形例に係る照明装置200を模式的に示す図である。以下、本実施形態の変形例に係る照明装置200において、本実施形態に係る照明装置100の構成部材と同様の機能を有する部材については同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。なお、便宜上、図7では、支持基板16の図示を省略している。
2. Next, a lighting device according to a modification of the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a diagram schematically showing an
照明装置100では、図1に示すように、第2レンズアレイ30を構成する第2レンズ32は、Y軸方向において等ピッチで配置されていた。これに対し、照明装置200では、図7に示すように、第2レンズ32は、レンズアレイを構成しておらず、Y軸方向に沿って異なるピッチで配置されている。図示の例では、複数の第2レンズ32は、Y軸方向において、内側から外側に向けて、隣り合う第2レンズ32の間隔が大きくなるように配置されている。これにより、発光素子12のピッチD1と、照明面4における主光線の位置のピッチD2と、を異なる値にすることができる。
In the
3. プロジェクター
次に、本実施形態に係るプロジェクターについて、図面を参照しながら説明する。図8は、本実施形態に係るプロジェクター800を模式的に示す図である。なお、便宜上、図8では、プロジェクター800を構成する筐体を省略して図示している。
3. Next, the projector according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 8 is a diagram schematically showing a
プロジェクター800は、本発明に係る照明装置を含む。以下では、図8に示すように、照明装置100(照明装置100R、照明装置100G、照明装置100B)を含むプロジェクター800について説明する。照明装置100R、照明装置100G、照明装置100Bは、それぞれ、赤色光、緑色光、青色光を出射することができる。なお、便宜上、図8では、照明装置100R、照明装置100G、照明装置100Bを、簡略化して図示している。
The
プロジェクター800は、図8に示すように、さらに、透過型の液晶ライトバルブ(空間光変調装置)804R,804G,804Bと、投射レンズ(投射装置)808と、を含む。液晶ライトバルブ804R,804G,804Bは、図1に示す照明対象2に対応している。
As shown in FIG. 8, the
各照明装置100R,100G,100Bから射出する光は、各液晶ライトバルブ804R,804G,804Bに入射する。各液晶ライトバルブ804R,804G,804Bは、入射した光をそれぞれ画像情報に応じて変調する。そして、投射レンズ808は、液晶ライトバルブ804R,804G,804Bによって形成された像を拡大してスクリーン(表示面)810に投射する。
Light emitted from each of the
また、プロジェクター800は、液晶ライトバルブ804R,804G,804Bから射出された光を合成して投射レンズ808に導くクロスダイクロイックプリズム(色光合成手段)806を、含むことができる。
In addition, the
各液晶ライトバルブ804R,804G,804Bによって変調された3つの色光は、クロスダイクロイックプリズム806に入射する。このプリズムは、4つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって3つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は、投射光学系である投射レンズ808によりスクリーン810上に投射され、拡大された画像が表示される。
The three color lights modulated by the liquid crystal
プロジェクター800によれば、照明対象を、均一性よく照明することができる照明装置100を含む。そのため、プロジェクター800は、輝度むらを低減することができる。
The
なお、上述の例では、空間光変調装置として透過型の液晶ライトバルブを用いたが、液晶以外のライトバルブを用いてもよいし、反射型のライトバルブを用いてもよい。このようなライトバルブとしては、例えば、反射型の液晶ライトバルブや、デジタルマイクロミラーデバイス(Digital Micromirror Device)が挙げられる。また、投射光学系の構成は、使用されるライトバルブの種類によって適宜変更される。 In the above example, a transmissive liquid crystal light valve is used as the spatial light modulator, but a light valve other than liquid crystal may be used, or a reflective light valve may be used. Examples of such a light valve include a reflection type liquid crystal light valve and a digital micromirror device (Digital Micromirror Device). Further, the configuration of the projection optical system is appropriately changed depending on the type of light valve used.
また、光源からの光をスクリーン上で走査させることにより、表示面に所望の大きさの画像を表示させる走査型の画像表示装置(プロジェクター)の照明装置にも、100R,100G,100Bを適用することが可能である。 Further, 100R, 100G, and 100B are also applied to an illumination device of a scanning type image display device (projector) that displays an image of a desired size on a display surface by scanning light from a light source on a screen. It is possible.
上述した実施形態および変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば、各実施形態および各変形例を適宜組み合わせることも可能である。 The above-described embodiments and modifications are merely examples, and the present invention is not limited to these. For example, it is possible to appropriately combine each embodiment and each modification.
本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成(例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成)を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention includes configurations that are substantially the same as the configurations described in the embodiments (for example, configurations that have the same functions, methods, and results, or configurations that have the same objects and effects). In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that exhibits the same operational effects as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. Further, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
2…照明対象、4…照明面、10…光源、12…発光素子、14…発光部、16…支持基
板、20…第1レンズアレイ、22…第1レンズ、30…第2レンズアレイ、32…第2レンズ、40…拡散板、50…ライトガイド、100…照明装置、102…光学系、200…照明装置、800…プロジェクター、804…液晶ライトバルブ、806…クロスダイクロイックプリズム、808…投射レンズ、810…スクリーン
DESCRIPTION OF
Claims (6)
複数の前記発光部から射出された光が入射する光学系と、
を含み、
前記光学系は、
前記発光部から射出された光が入射し、前記発光部から射出された光の放射角を小さくする第1レンズと、
前記第1レンズから射出された光が入射する第2レンズと、
前記第2レンズから射出された光が入射し、前記第2レンズから射出された光の放射角を大きくする拡散板と、
を有し、
前記第2レンズは、前記発光部と、前記拡散板から射出された光が照射される照明面と、を主光線において、共役関係にするように設けられ、
前記拡散板から射出された光を、前記照明面に導くライトガイドを含む、ことを特徴とする照明装置。 A light source having a plurality of light emitting portions;
An optical system on which light emitted from the plurality of light emitting units is incident;
Including
The optical system is
A first lens that receives light emitted from the light emitting unit and reduces a radiation angle of the light emitted from the light emitting unit;
A second lens on which light emitted from the first lens enters;
A diffusing plate that receives light emitted from the second lens and increases a radiation angle of the light emitted from the second lens;
Have
The second lens is provided so that the light emitting portion and the illumination surface irradiated with the light emitted from the diffusion plate are in a conjugate relationship with respect to a principal ray .
An illumination device comprising: a light guide for guiding light emitted from the diffusion plate to the illumination surface .
前記照明装置から射出された光を、画像情報に応じて変調する空間光変調装置と、
前記空間光変調装置によって形成された画像を投射する投射装置と、
を含み、
前記照明装置は、
複数の発光部を有する光源と、
前記発光部から射出された光が入射する光学系と、
を含み、
前記光学系は、
前記発光部から射出された光が入射し、前記発光部から射出された光の放射角を小さくする第1レンズと、
前記第1レンズから射出された光が入射する第2レンズと、
前記第2レンズから射出された光が入射し、前記第2レンズから射出された光の放射角を大きくする拡散板と、
を有し、
前記第2レンズは、前記発光部と、前記拡散板から射出された光が照射される照明面と、を主光線において、共役関係にするように設けられ、
前記拡散板から射出された光を、前記照明面に導くライトガイドを含む、ことを特徴とするプロジェクター。 A lighting device;
A spatial light modulation device that modulates light emitted from the illumination device according to image information;
A projection device for projecting an image formed by the spatial light modulation device;
Including
The lighting device includes:
A light source having a plurality of light emitting portions;
An optical system on which light emitted from the light emitting unit is incident;
Including
The optical system is
A first lens that receives light emitted from the light emitting unit and reduces a radiation angle of the light emitted from the light emitting unit;
A second lens on which light emitted from the first lens enters;
A diffusing plate that receives light emitted from the second lens and increases a radiation angle of the light emitted from the second lens;
Have
The second lens is provided so that the light emitting portion and the illumination surface irradiated with the light emitted from the diffusion plate are in a conjugate relationship with respect to a principal ray .
A projector comprising a light guide for guiding light emitted from the diffusion plate to the illumination surface .
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