JP2005338652A - Light source device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、互いに色が異なる複数種類の色光を照明光学系に順次に入射させる光源装置に関するものである。 The present invention relates to a light source device that sequentially enters a plurality of types of colored light having different colors into an illumination optical system.
投映レンズによってスクリーン上にカラー画像を表示するプロジェクタが知られている。プロジェクタには、赤色光、緑色光、青色光(以下、R光、G光、B光)の各々の原色光毎に対応する3つの表示デバイスを用いた三板式のものや、1つの表示デバイスを用いた単板式のものがある。単板式のプロジェクタとしては、各原色光を順次に出射する光源装置を備え、各原色光を順次に表示デバイスに照射して原色画像光とし、この原色画像光をスクリーン上で高速に切り換えることでカラー画像として認識させる時分割形式のものが知られている。 A projector that displays a color image on a screen by a projection lens is known. The projector includes a three-plate type projector using three display devices corresponding to each primary color light of red light, green light, and blue light (hereinafter, R light, G light, B light), and one display device. There is a single plate type. A single-plate projector is equipped with a light source device that sequentially emits each primary color light, irradiates each primary color light sequentially to the display device to produce primary color image light, and switches this primary color image light on the screen at high speed. A time-division format that is recognized as a color image is known.
時分割形式のプロジェクタに用いられる光源装置として、各原色光のみを透過させる複数のカラーフィルタを回転方向に配列したフィルタ円板を用いたものがよく知られている。フィルタ円板を、光源から発される白色光の光路を横切るようにして回転させることで、フィルタ円板の回転に同期して各原色光を順次に出射させることができる。 2. Description of the Related Art As a light source device used in a time-sharing projector, a device using a filter disk in which a plurality of color filters that transmit only primary color light are arranged in a rotation direction is well known. By rotating the filter disk so as to cross the optical path of white light emitted from the light source, each primary color light can be sequentially emitted in synchronization with the rotation of the filter disk.
フィルタ円板を用いない光源装置として、例えば特許文献1、2に記載された光源装置が知られている。これらの特許文献には、R光、G光、B光の各原色光を発するLEDアレイをクロスダイクロイックプリズムの3入射面に配置し、クロスダイクロイックプリズムの出射面から各原色光を順次に出射する光源装置が記載されている。各原色光は表示デバイスに照射され、表示デバイスは各LEDアレイの点滅タイミングと同期して各原色光を変調する。
As a light source device that does not use a filter disc, for example, the light source devices described in
しかしながら、フィルタ円板を用いた光源装置では、フィルタ円板の上流側に、白色光を発する光源、及び光源から発された白色光を集光させる光学系を配置しなければならない。これにより、光源装置は、光の照射方向に大型化するとともに、構成要素が多くなるという問題が生じる。また、白色光を発する光源には、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等が用いられるのが一般的であり、消費電力が大きいという問題もある。 However, in a light source device using a filter disk, a light source that emits white light and an optical system that condenses the white light emitted from the light source must be disposed upstream of the filter disk. As a result, the light source device is increased in size in the light irradiation direction, and there are problems that the number of components increases. Further, as a light source that emits white light, an ultra-high pressure mercury lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, a halogen lamp, or the like is generally used, and there is a problem that power consumption is large.
また、特許文献1、2に記載された光源装置では、各LEDアレイの点滅タイミングと表示デバイスの駆動タイミングを調整するのが難しいという問題がある。これらのタイミングがわずかにでもずれると画質が低下するため、各LEDアレイ及び表示デバイスをより正確に制御する必要が生じ、製造コストの上昇を招いてしまう。
In addition, the light source devices described in
本発明では、コンパクトであり、表示デバイスとの同期が容易な光源装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a light source device that is compact and easy to synchronize with a display device.
本発明は、互いに色が異なる複数種類の色光を照明光学系に順次に入射させる光源装置に関し、前記複数種類の色光を各々放射する複数種類の発光体と、所定の軸線を中心に回転自在に支持され、前記複数種類の発光体を前記軸線の回りに配列して保持する保持部材と、前記保持部材を連続回転させる駆動手段とを有し、前記複数種類の発光体を点灯させたまま前記保持部材と一体に回転させ、放射された色光が前記照明光学系に入射する位置に各々の発光体を順次に移動させることを特徴とする。 The present invention relates to a light source device that sequentially enters a plurality of types of colored light having different colors into an illumination optical system, and a plurality of types of light emitters that respectively emit the plurality of types of colored light, and rotatable about a predetermined axis. A holding member that is supported and holds the plurality of types of light emitters arranged around the axis; and a driving unit that continuously rotates the holding member; Each light emitter is sequentially moved to a position where the emitted colored light is rotated integrally with the holding member and incident on the illumination optical system.
前記駆動手段がモータであり、前記保持部材はモータの回転子と一体に回転することが好ましい。また、前記保持部材は、それぞれの発光体からの色光を集光して放射させるリフレクタを備えていることが好ましい。さらに、前記複数種類の発光体はそれぞれ発光色が異なる発光ダイオードであることが好ましい。 Preferably, the driving means is a motor, and the holding member rotates integrally with a rotor of the motor. Moreover, it is preferable that the holding member includes a reflector that collects and emits color light from each light emitter. Further, the plurality of types of light emitters are preferably light emitting diodes having different emission colors.
前記照明光学系から出射した色光は、前記モータの回転に同期して色光の種類に応じた画像を順次に表示する表示デバイスに照射されることとして、本発明の光源装置をプロジェクタ等に用いるのが好適である。 The color light emitted from the illumination optical system is applied to a display device that sequentially displays images according to the type of color light in synchronization with the rotation of the motor, and the light source device of the present invention is used for a projector or the like. Is preferred.
本発明によれば、コンパクトであり、表示デバイスとの同期が容易な光源装置を提供することができる。また、光源に発光ダイオードを用いることで、消費電力を小さくするとともに発熱を抑えることができる。 According to the present invention, it is possible to provide a light source device that is compact and can be easily synchronized with a display device. Further, by using a light emitting diode as a light source, power consumption can be reduced and heat generation can be suppressed.
図1に示すように、プロジェクタ2は、光源装置3、集光レンズ4、PBS(Polarization Beam Splitter)プリズム5、反射型液晶パネル6、投映レンズ7、スクリーン8から構成される。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、光源装置3は、R光を発するR色発光ダイオード12、G光を発するG色発光ダイオード13、B光を発するB色発光ダイオード14(以下、それぞれR色LED12、G色LED13、B色LED14)と、リフレクタ15、16、17と、各色LED12、13、14及びリフレクタ15、16、17を保持する保持部材18と、保持部材18を回転させる中空モータ19と、中空モータ19を制御するモータ制御部20(図1参照)及びモータドライバ21(図1参照)と、から構成される。
As shown in FIG. 2, the
各色LED12、13、14には、正電極22に接触した端子24、負電極23に接触した端子25から電力が供給される。各電極22、23は、環状に形成されておりプロジェクタ2の筐体(図示なし)に固定された軸26に取付けられている。端子24は正電極22に、端子25は負電極23に向けて付勢されており、各色LED12、13、14及び保持部材18が回転する際には端子24、25は各電極22、23に接しながら回転する。なお、本例の図においては、各色LED12、13、14はそれぞれ一つずつであるが、必要とされる光量に応じてそれぞれ複数個としてもよい。
Electric power is supplied to each
各リフレクタ15、16、17は、放物面状に形成されて各色LED12、13、14に対応して設けられている。各リフレクタ15、16、17は、各色LED12、13、14から発された照明光の一部を回転方向と略垂直な方向に向かって反射させる。
Each
保持部材18は円柱状に形成され、各色LED12、13、14を回転軸線33まわりに配列して保持している。また、保持部材18には、軸26を貫通させる空間(図示なし)が設けられている。
The
中空モータ19は、回転子27と固定子28とから構成されたブラシレス直流モータである。回転子27は、略円筒状に形成された回転子本体29と、この回転子本体29の外周面29aに所定間隔で設けられた永久磁石31とからなる。固定子28は、略円筒状に形成された固定子本体30と、この固定子本体30の内周面30a近傍に設けられた巻線(図示なし)及び磁気素子(例えば、ホール素子)(図示なし)とからなる。
The
回転子本体29の外周面29aには、固定子本体30の内周面30aに接するベアリング32が設けられており、回転子27が円滑に回転できるようになっている。このベアリング32は、固定子本体30の内周面30a側に設けてもよい。また、回転子27には、その回転軸線33に沿って貫通する中空部34が形成されている。
A
光源装置3は、保持部材18の外周面18aと中空モータ19の回転子27の内周面29bとを固着して保持部材18を中空部34に配置し、保持部材18の内部に軸26を配置することで組み立てられる。組み立てた光源装置3を図3に示す。光源装置3は、軸26と中空モータ19の固定子28をプロジェクタ2の筐体(図示なし)に固定し、各色LED12、13、14、保持部材18及び回転子27が一体となって変位自在となるように配置されている。なお、本例では、保持部材18と回転子27とを別々に形成したが、保持部材18と回転子27とを一体に形成してもよい。
In the
モータ制御部20(図1参照)とモータドライバ21(図1参照)は、中空モータ19の駆動を制御する。回転子27が固定子28に対して回転すると、固定子本体30に設けられた磁気素子(図示なし)が回転子本体29の永久磁石31の位置を検出し、検出信号をモータ制御部20に送る。モータ制御部20は、この検出信号から回転子27の回転位置及び回転速度を算出し、この算出結果に基づいてモータドライバ21に駆動信号を送る。モータドライバ21は、モータ制御部20からの駆動信号から算出された電流及び電圧を、固定子28の巻線(図示なし)に与える。これにより、回転子27は回転力を与えられ、設定された回転速度で回転を続ける。また、回転子27の回転に伴い、回転子27と一体となった各色LED12、13、14及び保持部材18も回転する。中空モータ19の回転子27は、固定子28に対して安定した回転を行うため、各色LED12、13、14及び保持部材18も安定した回転を行う。
The motor control unit 20 (see FIG. 1) and the motor driver 21 (see FIG. 1) control the driving of the
上記のような構成によれば、光源装置3をコンパクトにすることができる。また、光源に発光ダイオードを用いることで、消費電力を小さくするとともに発熱を抑えることができる。
According to the above configuration, the
図1に示すように、集光レンズ4は、光源装置3の光進行方向下流側において、回転軸線33から離れて配置される。集光レンズ4は、各色LED12、13、14が回転する際に、各色LED12、13,14から発される各原色光の照射領域が、集光レンズ4の入射面4aを順次に通過するような位置に配置されることとなる。集光レンズ4は、入射面4aに順次に照射された各原色光を集光し、集光レンズ4の下流側に配置されたPBSプリズム5の入射面5aに順次に照射する。
As shown in FIG. 1, the condenser lens 4 is disposed away from the rotation axis 33 on the downstream side in the light traveling direction of the
PBSプリズム5は、断面形状が直角二等辺三角形状の2つのプリズム38、39を、それぞれの傾斜面を互いに対向させるとともに、その間に、ブリュースター角が45°となる反射偏光層40を挟んだものである。反射偏光層40は、45°で入射した光のうち、P偏光を透過させ、S偏光を反射する。よって、入射面5aから入射した光のうち、P偏光は反射偏光層40を透過して出射面5bから出射し、S偏光は反射偏光層40で反射して入出射面5cから出射する。
The PBS prism 5 has two
反射型液晶パネル6は、その前面がPBSプリズム5の入出射面5cに対向して配置されている。反射型液晶パネル6は、入射光を各画素毎に変調して反射する。ここで、明表示の画素に対応する入射光は偏光方向を90°回転されてP偏光となって反射され、暗表示の画素に対応する入射光は偏光方向を変えずにS偏光として反射される。反射型液晶パネル6には、各画素に対応して電極が設けられており、この電極に電圧を印加することによって入射光の偏光方向を変化させることができる。各電極への電圧の印加は、画像データに基いてパネル制御部(図示なし)によって行われる。パネル制御部は、光源装置3の各色LED12、13、14の回転に同期して駆動する。
The front surface of the reflective
なお、P偏光、S偏光の混合した反射光は、PBSプリズム5に入出射面5cから入射し、反射偏光層40へと進行する。P偏光は反射偏光層40を透過した後PBSプリズム5を出射して投映レンズ7に入射し、S偏光は反射偏光層40で反射した後PBSプリズム5を出射して光源装置3へと進行する。
The reflected light, which is a mixture of P-polarized light and S-polarized light, enters the PBS prism 5 from the incident /
投映レンズ7は、PBSプリズム5から出射した光をスクリーン8上に投映する。 The projection lens 7 projects the light emitted from the PBS prism 5 onto the screen 8.
以下では、上記構成による作用について説明する。各色LED12、13、14及び保持部材18は、モータ制御部20及びモータドライバ21の制御により、一定速度で高速回転する。各色LED12、13、14は連続して点灯しており、常時原色光を発している。各色LED12、13、14から発された各原色光の照射領域は、各色LED12、13、14の回転に伴い、順次に集光レンズ4の入射面4aを通過する。これにより、集光レンズ4の入射面4a上では、照明光の色が、R光、G光、B光の順に順次高速で切り換わる。
Below, the effect | action by the said structure is demonstrated. The
集光レンズ4の入射面4aに順次照射された各原色光は、集光されてPBSプリズム5、反射型液晶パネル6を経て各原色画像光とされる。ここで、反射型液晶パネル6は、各色LED12、13、14の回転に同期して、入射する各原色光を変調するように駆動される。各原色画像光は、投映レンズ7を経てスクリーン8に投映される。スクリーン8上では、各原色画像光が高速で切り換わり、カラー画像として認識される。
The primary color lights sequentially irradiated on the
なお、上記実施形態では、光源装置の光源に、R色LED、G色LED、B色LEDを用いたが、3原色光以外の色光、例えば白色光を発するLEDを加えたものであってもよい。また、LED以外の光源を用いたものであってもよい。 In the above-described embodiment, the R color LED, the G color LED, and the B color LED are used as the light source of the light source device. However, a color light other than the three primary colors, for example, an LED that emits white light may be added. Good. Moreover, what uses light sources other than LED may be used.
上記実施形態では、中空モータにブラシレス直流モータを用いたが、この替わりに直流サーボモータ、シンクロナスモータ、インダクションモータ等のモータを用いてもよい。 In the above embodiment, the brushless DC motor is used as the hollow motor, but instead, a motor such as a DC servo motor, a synchronous motor, or an induction motor may be used.
上記実施形態では、PBSプリズムと反射型液晶パネルを用いたが、これらの替わりに、TIRプリズムとDMDを用いてもよい。この場合であっても、各色LEDの回転に同期してDMDを駆動し、DMDに入射する各原色光を変調するのは同じである。 In the above embodiment, the PBS prism and the reflective liquid crystal panel are used, but a TIR prism and DMD may be used instead. Even in this case, it is the same that the DMD is driven in synchronization with the rotation of each color LED and the primary color light incident on the DMD is modulated.
上記実施形態では、光源装置から発された各原色光は、直接に集光レンズに入射することとしたが、発された各原色光がミラー等の光学部材を経た後に集光レンズに入射することとしてもよい。 In the above embodiment, each primary color light emitted from the light source device directly enters the condenser lens. However, each primary color light emitted enters the condenser lens after passing through an optical member such as a mirror. It is good as well.
また、各原色光が集光レンズに順次に導かれるように各色LEDの位置を順次に移動させる構成であればよく、上記実施形態の構成に限られない。 Further, any configuration may be used as long as the positions of the respective color LEDs are sequentially moved so that the respective primary color lights are sequentially guided to the condensing lens.
3 光源装置
6 反射型液晶パネル
12 R色LED
13 G色LED
14 B色LED
18 保持部材
19 中空モータ
33 回転軸線
34 中空部
3
13 G LED
14 B color LED
18 Holding
Claims (5)
前記複数種類の発光体を点灯させたまま前記保持部材と一体に回転させ、放射された色光が前記照明光学系に入射する位置に各々の発光体を順次に移動させることを特徴とする光源装置。 In a light source device that sequentially enters a plurality of types of colored light having different colors into an illumination optical system, the plurality of types of colored light that respectively radiate the plurality of types of colored light, and supported rotatably around a predetermined axis, A holding member that holds a plurality of types of light emitters arranged around the axis, and a driving unit that continuously rotates the holding member;
The light source device characterized in that the plurality of types of light emitters are rotated integrally with the holding member while being lit, and the light emitters are sequentially moved to positions where the emitted colored light is incident on the illumination optical system. .
5. The color light emitted from the illumination optical system is applied to a display device that sequentially displays images according to the type of color light in synchronization with rotation of the motor. The light source device described.
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2004
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