JP2011085741A

JP2011085741A - Illuminator and projection type image display device

Info

Publication number: JP2011085741A
Application number: JP2009238233A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Kimura; 展之木村
Original assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Priority date: 2009-10-15
Filing date: 2009-10-15
Publication date: 2011-04-28

Abstract

【課題】ＬＥＤ光源を用いながら発光面積が小さく発散角の小さい照明装置を実現すること。
【解決手段】照明装置１は、ＬＥＤ素子からなる発光部２２を有するＬＥＤ光源２と、ＬＥＤ光源２からの光を入射しボックス状の内面で反射させて小面積に集光して出射する反射ボックス３と、反射ボックス３から出射された光を全反射して略平行な光に変換する全反射レンズ４とを備える。ここに反射ボックス３は、入射側と出射側に開口部３１，３２を有する略立方体形状とし、その内面を高反射率の部材で形成する。
【選択図】図１An illumination device having a small light emitting area and a small divergence angle while using an LED light source is provided.
An illuminating device 1 includes an LED light source 2 having a light emitting portion 22 made of an LED element, and a light that is incident on the light from the LED light source 2 and reflected by a box-shaped inner surface to be condensed and emitted to a small area. A box 3 and a total reflection lens 4 that totally reflects light emitted from the reflection box 3 to convert it into substantially parallel light. Here, the reflection box 3 has a substantially cubic shape having openings 31 and 32 on the incident side and the emission side, and its inner surface is formed of a highly reflective member.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、ＬＥＤ光源を用いた照明装置及び投写型映像表示装置に関する。 The present invention relates to an illumination device and a projection display device using an LED light source.

液晶パネル等の映像表示素子に形成された映像を拡大投写する投写型映像表示装置（プロジェクタ）においては、液晶パネルを照射する照明装置として、一般には高圧水銀ランプが用いられている。水銀ランプは十分な光量が得られる反面、寿命の短さや水銀を含有することによる環境問題も課題となっている。これに対しＬＥＤ（発光ダイオード）光源を用いた方式は、水銀を必要とせず長寿命であり、また色純度が高いというメリットがあり、近年の製品に採用されている。しかしながらＬＥＤ光源は、水銀ランプと比べ明るさ（輝度）がネックとなり、主にモバイル用途の小型プロジェクタに限られている。 In a projection display apparatus (projector) that enlarges and projects an image formed on an image display element such as a liquid crystal panel, a high-pressure mercury lamp is generally used as an illumination device that irradiates the liquid crystal panel. Mercury lamps can obtain a sufficient amount of light, but they also have a short life and environmental problems due to containing mercury. On the other hand, a method using an LED (light-emitting diode) light source does not require mercury, has a long life, and has a high color purity, and has been adopted in recent products. However, LED light sources are limited in brightness (luminance) compared to mercury lamps, and are limited to small projectors mainly for mobile use.

例えば特許文献１には、ＬＥＤ光源等の固体光源を用いた照明装置が開示されている。その構成は、二次元状に配列された複数の発光部を有し実質的に赤外光を射出しない固体光源と、光路後段に向けて細くなるような略円錐形状又は略角錐形状を有し、前記固体光源からの光を集光して略点光源となる小面積の光射出面から当該集光した光を射出する導光部材を備える。このように、複数の発光部を有することで固体光源からの光量を増やし、高輝度な照明装置を実現することが述べられている。 For example, Patent Literature 1 discloses an illumination device using a solid light source such as an LED light source. The configuration has a plurality of light emitting portions arranged two-dimensionally and has a solid light source that does not substantially emit infrared light, and a substantially conical shape or a substantially pyramid shape that narrows toward the latter stage of the optical path. And a light guide member that collects the light from the solid-state light source and emits the collected light from a small-area light exit surface serving as a substantially point light source. As described above, it is described that a plurality of light emitting units is provided to increase the amount of light from the solid-state light source to realize a high-luminance lighting device.

特開２００７−３３５１８３号公報JP 2007-335183 A

ＬＥＤ光源は、水銀ランプと比べて明るさ（発光量）が少ないことと、光源から照射面（液晶パネルなど）までの伝達効率（照明効率）が低い。その理由は、ＬＥＤ光源は発光面積が大きいことと、出射光の発散角が大きいことによる。 The LED light source has less brightness (amount of light emission) than the mercury lamp, and has a low transmission efficiency (illumination efficiency) from the light source to the irradiation surface (liquid crystal panel or the like). The reason is that the LED light source has a large light emitting area and a large divergence angle of the emitted light.

上記特許文献１では、複数の発光部（ＬＥＤ光源）を配列することでトータルの発光量を増加させることができる。また、光源から出射された光を略円錐状の導光部材により集光して略点光源とすることができる。しかし、特許文献１の手法では、導光部材の取り込み時の損失がある。また導光部材は、光の進行方向に対して外形形状を絞りつつその内面で多重反射させるものであるため、全反射角以下の光線は内部反射せず、外部に射出しロスが大きくなる。特にＬＥＤ光源は、発散角分布が大きいため、全反射角以下の光線量が多く、外部射出によるロスが顕著である。よって、照明効率の観点からは改善の余地がある。 In Patent Document 1, the total light emission amount can be increased by arranging a plurality of light emitting units (LED light sources). Moreover, the light emitted from the light source can be condensed by a substantially conical light guide member to be a substantially point light source. However, in the method of Patent Document 1, there is a loss at the time of taking in the light guide member. Further, since the light guide member is a multiple reflection on the inner surface while narrowing the outer shape with respect to the traveling direction of the light, the light beam having a total reflection angle or less is not internally reflected but is emitted to the outside and the loss is increased. In particular, since the LED light source has a large divergence angle distribution, the amount of light is less than the total reflection angle, and loss due to external emission is remarkable. Therefore, there is room for improvement from the viewpoint of illumination efficiency.

本発明はかかる課題を鑑みてなされたものであって、その目的は、ＬＥＤ光源を用いながら発光面積が小さく発散角の小さい照明装置を実現し、これを用いて、光利用効率の高い投写型映像表示装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to realize an illumination device having a small light emitting area and a small divergence angle while using an LED light source, and using this, a projection type having high light utilization efficiency. It is to provide a video display device.

本発明による照明装置は、ＬＥＤ素子からなる発光部を有するＬＥＤ光源と、ＬＥＤ光源からの光を入射しボックス状の内面で反射させて小面積に集光して出射する反射ボックスと、反射ボックスから出射された光を全反射して略平行な光に変換する全反射レンズとを備える。ここに反射ボックスは、入射側と出射側に開口部を有する略立方体形状とし、その内面を高反射率の部材で形成する。 An illuminating device according to the present invention includes an LED light source having a light-emitting portion composed of LED elements, a reflection box that reflects light from the LED light source, reflects the light from a box-shaped inner surface, and collects and emits light in a small area, And a total reflection lens that totally reflects the light emitted from the light and converts it into substantially parallel light. Here, the reflection box has a substantially cubic shape having openings on the incident side and the emission side, and its inner surface is formed of a highly reflective member.

また本発明の投写型映像表示装置は、複数個の前記照明装置と、照明装置からの光が照射される映像表示素子と、映像表示素子で形成された映像光を拡大投影する投写レンズとを備える。 The projection display apparatus of the present invention includes a plurality of the illumination devices, an image display element irradiated with light from the illumination device, and a projection lens for enlarging and projecting the image light formed by the image display element. Prepare.

本発明によれば、ＬＥＤ光源を用いる照明装置において照明効率を向上させ、より高輝度の投写型映像表示装置を実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, illumination efficiency can be improved in the illuminating device using an LED light source, and a higher-intensity projection type video display apparatus can be implement | achieved.

本発明による照明装置の一実施例を示す構成図。The block diagram which shows one Example of the illuminating device by this invention. 反射ボックスの一例を示す構造図（断面図）。FIG. 6 is a structural diagram (sectional view) showing an example of a reflection box. 反射ボックスの一例を示す構造図（斜視図）。Structural drawing (perspective view) showing an example of a reflection box. 反射ボックスの他の例を示す構造図（断面図）。FIG. 6 is a structural diagram (cross-sectional view) showing another example of a reflection box. 反射ボックスの取付構造を示す図。The figure which shows the attachment structure of a reflective box. 本実施例の照明装置における出射光線を示す図。The figure which shows the emitted light ray in the illuminating device of a present Example. 従来の照明装置における出射光線を示す図。The figure which shows the emitted light ray in the conventional illuminating device. 本実施例の照明装置における出射光の輝度分布を示す図。The figure which shows the luminance distribution of the emitted light in the illuminating device of a present Example. 従来の照明装置における出射光の輝度分布を示す図。The figure which shows the luminance distribution of the emitted light in the conventional illuminating device. 本実施例の照明装置の照射強度を示す図。The figure which shows the irradiation intensity | strength of the illuminating device of a present Example. 本実施例の照明装置を用いた投写型映像表示装置の光学系の概略構成図。The schematic block diagram of the optical system of the projection type video display apparatus using the illuminating device of a present Example.

図１は、本発明による照明装置の一実施例を示す構成図である。
照明装置１は、ＬＥＤ光源２と反射ボックス３と全反射レンズ４で構成する。ＬＥＤ光源２は、ＬＥＤ基板２１上にＬＥＤ発光部（ＬＥＤ素子）２２を矩形状に形成したものである。なお、ＬＥＤ発光部２２は白色光を発光する素子を用いたが、赤色光を発光する素子と、緑色光を発光する素子と、青色光を発光する素子とを交互に配置しても良い。反射ボックス３は、ＬＥＤ発光部２２から発せられた光を入射しボックス状の内面で反射させ、小面積の開口部３２から集光して取り出すものである。全反射レンズ４は、開口部３２から出射された光を全反射して略平行な光に変換する。全反射レンズに設けた凹部４１は、開口部３２から周辺方向への出射光を捕獲するためのものである。 FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a lighting device according to the present invention.
The illumination device 1 includes an LED light source 2, a reflection box 3, and a total reflection lens 4. The LED light source 2 is obtained by forming an LED light emitting part (LED element) 22 on a LED substrate 21 in a rectangular shape. The LED light emitting unit 22 uses an element that emits white light, but an element that emits red light, an element that emits green light, and an element that emits blue light may be alternately arranged. The reflection box 3 receives light emitted from the LED light emitting unit 22 and reflects the light from the box-shaped inner surface, and collects and extracts the light from the opening 32 having a small area. The total reflection lens 4 totally reflects the light emitted from the opening 32 and converts it into substantially parallel light. The concave portion 41 provided in the total reflection lens is for capturing outgoing light from the opening 32 in the peripheral direction.

図２Ａと図２Ｂは、反射ボックスの一例を示す構造図で、図２Ａは断面図、図２Ｂは斜視図である。
反射ボックス３は外形が略立方体形状で中空の金属材（アルミ）で、２つの開口部３１，３２を有する。大面積の開口部３１はＬＥＤ発光部２２からの光を取り入れる部分で、その寸法はＬＥＤ発光面積（例えば３×３ｍｍ^２程度）に合わせて決定する（ａ＝３ｍｍ）。また小面積の開口部３２は、ボックス内での反射光を取り出す部分で、その面積は、現状水銀ランプの発光部サイズ（アーク長）１ｍｍにあわせて、１×１ｍｍ^２程度とする（ｓ＝１ｍｍ）。ボックスの長さｂは約３ｍｍ、板厚ｔは０．５ｍｍ程度である。 2A and 2B are structural views showing an example of a reflection box, FIG. 2A is a cross-sectional view, and FIG. 2B is a perspective view.
The reflection box 3 is a hollow metal material (aluminum) having a substantially cubic shape and has two openings 31 and 32. The large-area opening 31 is a portion that takes in light from the LED light-emitting portion 22, and its size is determined according to the LED light-emitting area (for example, about 3 × 3 mm ² ) (a = 3 mm). The small-area opening 32 is a portion for extracting reflected light in the box, and its area is about 1 × 1 mm ² in accordance with the light emitting part size (arc length) 1 mm of the current mercury lamp (s = 1 mm). The box length b is about 3 mm, and the plate thickness t is about 0.5 mm.

反射ボックス３の一製法を述べる。アルミダイキャスト法により、反射ボックスの原形となる一対のボックス半体３ａ，３ｂを成形する。次にボックス半体３ａ，３ｂの内面に反射膜３０としてアルミ膜を蒸着する。そして一対のボックス半体３ａ，３ｂを接合面３３で接合することで完成する。ここで反射膜３０としてアルミ膜を用いることで、反射率が高い（９８％以上が可能）反射ボックス３が得られる。 A method for manufacturing the reflection box 3 will be described. A pair of box halves 3a and 3b, which are the original shape of the reflective box, are formed by an aluminum die casting method. Next, an aluminum film is deposited as a reflective film 30 on the inner surfaces of the box halves 3a and 3b. And it completes by joining a pair of box half bodies 3a and 3b in the joint surface 33. FIG. Here, by using an aluminum film as the reflection film 30, the reflection box 3 having a high reflectance (98% or more is possible) is obtained.

図２Ｃは、反射ボックス３の他の例を示す構造図（断面図）である。反射ボックス３の内面に、金属膜や誘電体多層膜などの反射膜３０を蒸着した硝子基板３４を、接着剤や難燃性テープで貼り付ける。硝子基板３４は安価な青板、白板、ボロフロートなどが望ましい。硝子基板の板厚ｔｇは０．７ｍｍ程度が一般的である。硝子基板３４ａは反射ボックスの側面、硝子基板３４ｂはＬＥＤに対向する面、硝子基板３４ｃは開口部３２の側面に貼り付ける。反射ボックス３内部の全面を反射面にするために、硝子基板３４ｃには二面に反射膜３０を蒸着する。以上の構成により、反射ボックス３の内面反射率を９８％以上にすることが可能である。 FIG. 2C is a structural diagram (sectional view) showing another example of the reflection box 3. A glass substrate 34 on which a reflective film 30 such as a metal film or a dielectric multilayer film is deposited is attached to the inner surface of the reflective box 3 with an adhesive or a flame retardant tape. The glass substrate 34 is preferably an inexpensive blue plate, white plate, borofloat, or the like. The thickness tg of the glass substrate is generally about 0.7 mm. The glass substrate 34 a is attached to the side surface of the reflection box, the glass substrate 34 b is attached to the surface facing the LED, and the glass substrate 34 c is attached to the side surface of the opening 32. In order to make the entire surface inside the reflective box 3 a reflective surface, a reflective film 30 is deposited on two surfaces of the glass substrate 34c. With the above configuration, the internal reflectance of the reflection box 3 can be 98% or more.

図３は、反射ボックスの取付構造を示す図である。
ボックス固定枠５１は、接合された反射ボックス３の周囲を取り巻くように固定する。これにより、ボックス半体３ａ，３ｂをより確実に接合する。固定枠支持部５２は、ボックス固定枠５１をネジ５３で支持するとともに、ヒートシンク５４に接続する。ヒートシンク５４は、ＬＥＤ光源２のＬＥＤ基板２１に接合され、ＬＥＤ光源２を冷却するものである。ボックス固定枠５１、固定枠支持部５２、ヒートシンク５４は、アルミ材が好ましい。このような取付構造により、反射ボックス３とＬＥＤ光源２を確実に接続することができる。 FIG. 3 is a view showing a mounting structure of the reflection box.
The box fixing frame 51 is fixed so as to surround the periphery of the joined reflection box 3. Thereby, the box half bodies 3a and 3b are joined more reliably. The fixed frame support portion 52 supports the box fixed frame 51 with screws 53 and is connected to the heat sink 54. The heat sink 54 is bonded to the LED substrate 21 of the LED light source 2 and cools the LED light source 2. The box fixing frame 51, the fixing frame support 52, and the heat sink 54 are preferably made of aluminum. With such an attachment structure, the reflection box 3 and the LED light source 2 can be reliably connected.

さらに本実施例では、ＬＥＤ光源２からの出射光は反射ボックス内で反射され集光されるので、反射ボックス３は発熱しやすい。反射ボックス３の発熱は、ボックス固定枠５１と固定枠支持部５２を介してヒートシンク５４に伝達されるので、反射ボックス３を効率良く冷却することができる。 Furthermore, in the present embodiment, the light emitted from the LED light source 2 is reflected and collected in the reflection box, so that the reflection box 3 tends to generate heat. Since the heat generated in the reflection box 3 is transmitted to the heat sink 54 via the box fixing frame 51 and the fixed frame support 52, the reflection box 3 can be efficiently cooled.

次に本実施例の照明装置の効果について説明する。
図４Ａは、本実施例の照明装置における出射光線を示す図である。また図４Ｂは比較例として従来の照明装置の出射光線を示す図である。いずれも同一のＬＥＤ光源２（発光面積３×３ｍｍ^２）を用いているが、比較例では反射ボックス３がなく、全反射レンズ４の代わりに２個の凸レンズ６１，６２を用いた場合である。 Next, the effect of the illumination device of the present embodiment will be described.
FIG. 4A is a diagram illustrating an emitted light beam in the illumination device of the present embodiment. Moreover, FIG. 4B is a figure which shows the emitted light ray of the conventional illuminating device as a comparative example. In both cases, the same LED light source 2 (light emitting area 3 × 3 mm ² ) is used, but in the comparative example, there is no reflection box 3 and two convex lenses 61 and 62 are used instead of the total reflection lens 4. .

図４Ａ（本実施例）では、ＬＥＤ光源２から出射された光は、ほぼ全てが反射ボックス３に取り込まれる。そして、反射ボックス３の内面で反射を繰り返し、開口部３２の狭い領域（１×１ｍｍ^２）に集束する。すなわち、反射ボックス３を設けることで、ＬＥＤ光源２からの光を損失することなく、見かけの発光面積をほぼ点光源とすることができる。また、全反射レンズ４は、開口部３２から出射される光をほぼ平行な光に変換し、発散角を小さくすることができる。全反射レンズ４は、光の進行方向に対して外形形状を大きくすることで、光線を常に全反射角以上にすることができ、全反射面での外部への光損失がない。 In FIG. 4A (this example), almost all of the light emitted from the LED light source 2 is taken into the reflection box 3. Then, reflection is repeated on the inner surface of the reflection box 3 to focus on a narrow area (1 × 1 mm ² ) of the opening 32. That is, by providing the reflection box 3, the apparent light emitting area can be made substantially a point light source without losing the light from the LED light source 2. Further, the total reflection lens 4 can convert the light emitted from the opening 32 into substantially parallel light and reduce the divergence angle. The total reflection lens 4 has a larger outer shape with respect to the traveling direction of light, so that the light beam can always be equal to or greater than the total reflection angle, and there is no light loss to the outside at the total reflection surface.

これに対し図４Ｂ（比較例）では、ＬＥＤ光源２の発光面積（３×３ｍｍ^２）のまま光が出射されるので、周囲（凸レンズ６１の外側）に向かう損失成分が生じ、また凸レンズ６１，６２を用いても発散角を小さくすることができない。 On the other hand, in FIG. 4B (comparative example), since the light is emitted with the light emission area (3 × 3 mm ² ) of the LED light source 2, a loss component toward the periphery (outside the convex lens 61) is generated, and the convex lens 61, Even if 62 is used, the divergence angle cannot be reduced.

図５Ａは、本実施例の照明装置（図４Ａ）における出射光の輝度分布を示す図である。また図５Ｂは比較例として従来の照明装置（図４Ｂ）における出射光の輝度分布を示す図である。いずれも、出射方向の輝度分布を示している。 FIG. 5A is a diagram showing a luminance distribution of emitted light in the illumination device (FIG. 4A) of the present example. FIG. 5B is a diagram showing a luminance distribution of emitted light in a conventional lighting device (FIG. 4B) as a comparative example. Both show the luminance distribution in the emission direction.

図５Ａ（実施例）では、輝度半減角（輝度が最大値から半減する角度幅）は約１０度であるのに対し、図５Ｂ（比較例）では、輝度半減角は約２４度である。これより、本実施例の構造により発散角をより小さくできることが分かる。 In FIG. 5A (example), the luminance half-angle (angle width at which the luminance is halved from the maximum value) is about 10 degrees, whereas in FIG. 5B (comparative example), the luminance half-angle is about 24 degrees. From this, it can be seen that the divergence angle can be further reduced by the structure of the present embodiment.

図６は、本実施例の照明装置の照射強度を示す図である。パラメータとしてＬＥＤ光源２の反射率Ｒ_ＬＥＤをパラメータとし、液晶パネル面における照射強度をシミュレーションにて求めた。照射強度は、比較例（図４Ｂ）の場合を基準（相対値＝１）としている。なお、反射ボックス３の内面の寸法は１辺が３ｍｍの立方体とし、反射率Ｒ_ＢＯＸは９８．０％とした。 FIG. 6 is a diagram showing the irradiation intensity of the illumination device of this example. The reflectance R _LED of the LED light source 2 was used as a parameter, and the irradiation intensity on the liquid crystal panel surface was obtained by simulation. The irradiation intensity is based on the case of the comparative example (FIG. 4B) as a reference (relative value = 1). In addition, the dimension of the inner surface of the reflection box 3 was a cube having a side of 3 mm, and the reflectance R _BOX was 98.0%.

照射強度はＬＥＤ光源２の反射率Ｒ_ＬＥＤに依存する。反射率Ｒ_ＬＥＤが６０％以上であれば、照射強度は１以上となり改善効果が見られる。さらに反射率Ｒ_ＬＥＤが９０％であれば、照射強度は２倍に増大する。ＬＥＤ光源２の反射率Ｒ_ＬＥＤはＬＥＤ発光部２２の材料で決まり、少なくとも６０％以上を示す材料を用いれば照明効率の効果が期待できる。 The irradiation intensity depends on the reflectance R _LED of the LED light source 2. If the reflectance R _LED is 60% or more, the irradiation intensity becomes 1 or more, and an improvement effect is seen. Further, if the reflectivity R _LED is 90%, the irradiation intensity increases twice. The reflectance R _LED of the LED light source 2 is determined by the material of the LED light-emitting part 22, and if a material showing at least 60% or more is used, the effect of illumination efficiency can be expected.

以上のように、本実施例の照明装置によれば、ＬＥＤ光源２に反射ボックス３と全反射レンズ４を組み合わせることにより、発光面積と発散角が小さく、照明効率の高い照明装置を実現できる。 As described above, according to the illumination device of the present embodiment, by combining the LED light source 2 with the reflection box 3 and the total reflection lens 4, it is possible to realize an illumination device with a small light emission area and a small divergence angle and high illumination efficiency.

図７は本実施例の照明装置を用いた投写型映像表示装置の光学系の概略構成図である。投写型映像表示装置１００はその照明系として、前記実施例で述べた照明装置を複数個搭載する。ここでは二次元状に２×２＝４個配置した。各照明装置１０１ａ〜１０１ｄはＬＥＤ光源、反射ボックス、全反射レンズを有し、ＬＥＤ光源を複数個備えることで発光量を増大し、実用レベルの明るさを提供するものである。 FIG. 7 is a schematic configuration diagram of an optical system of a projection display apparatus using the illumination device of the present embodiment. The projection display apparatus 100 is equipped with a plurality of illumination devices described in the above embodiments as its illumination system. Here, 2 × 2 = 4 pieces are arranged two-dimensionally. Each of the lighting devices 101a to 101d has an LED light source, a reflection box, and a total reflection lens. By providing a plurality of LED light sources, the light emission amount is increased and a practical level of brightness is provided.

照明装置１０１ａ〜１０１ｄから出射した光は、偏光変換インテグレータ１０２、ダイクロイックミラー１０６，１０７、反射ミラー１０８，１０９，１１０を経て、３枚の液晶パネル１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに照射される。液晶パネルを透過した映像光は光合成プリズム１１２、投写レンズ１１３を経てスクリーン１１４へ投影される。 Light emitted from the illumination devices 101a to 101d is applied to the three liquid crystal panels 111R, 111G, and 111B via the polarization conversion integrator 102, the dichroic mirrors 106 and 107, and the reflection mirrors 108, 109, and 110. The image light transmitted through the liquid crystal panel is projected onto the screen 114 via the light combining prism 112 and the projection lens 113.

偏光変換インテグレータ１０２は、２枚のアレイレンズ１０３，１０４と偏光変換素子１０５で構成される。アレイレンズ１０３，１０４は複数のレンズセルがマトリクス状に配置されたもので、複数の照明装置１０１ａ〜１０１ｄから入射した照明光を均一化し、偏光変換素子１０５は、照明光の偏光方向を所定偏光方向に揃える。 The polarization conversion integrator 102 includes two array lenses 103 and 104 and a polarization conversion element 105. The array lenses 103 and 104 have a plurality of lens cells arranged in a matrix, make the illumination light incident from the illumination devices 101a to 101d uniform, and the polarization conversion element 105 changes the polarization direction of the illumination light to a predetermined polarization. Align in the direction.

ダイクロイックミラー１０６，１０７は、照明光をＲ光(赤色帯域の光)、Ｇ光(緑色帯域の光)、Ｂ光(青色帯域の光)に分離する。例えばダイクロイックミラー１０６はＢ光を反射しＧ光とＲ光を透過し、ダイクロイックミラー１０７はＧ光を反射しＲ光を透過する。分離されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光はそれぞれレンズで集光され、液晶パネル１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂに入射される。 The dichroic mirrors 106 and 107 separate the illumination light into R light (red band light), G light (green band light), and B light (blue band light). For example, the dichroic mirror 106 reflects B light and transmits G light and R light, and the dichroic mirror 107 reflects G light and transmits R light. The separated R light, G light, and B light are collected by lenses, and are incident on the liquid crystal panels 111R, 111G, and 111B.

液晶パネル１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１ＢはＲ，Ｇ，Ｂの各映像信号に応じた光学像を形成する。これを透過したＲ，Ｇ，Ｂの各映像光は、光合成プリズム１１２によってカラー映像として合成され、投写レンズ１１３によりスクリーン１１４へ拡大投影される。 The liquid crystal panels 111R, 111G, and 111B form optical images corresponding to the R, G, and B video signals. The R, G, and B image lights that have passed therethrough are combined as a color image by the light combining prism 112 and enlarged and projected onto the screen 114 by the projection lens 113.

本実施例の投写型映像表示装置では、ＬＥＤ光源からなる照明装置１０１ａ〜１０１ｄを搭載しているので、長寿命で広色域の表示装置を実現できる。その際、ＬＥＤ光源の課題とされていた輝度を増大し、照明効率を向上したので、実用上問題のない表示装置を実現できる。 In the projection display apparatus according to the present embodiment, since the illumination devices 101a to 101d including LED light sources are mounted, a long-life and wide color gamut display device can be realized. At that time, the luminance, which has been a problem of the LED light source, is increased and the illumination efficiency is improved, so that a display device having no practical problem can be realized.

上記実施例では、映像表示素子として透過型の液晶パネルを用いたが、本発明はこれに限定されない。映像表示素子は、反射型の液晶パネルや、微小ミラーを複数個配列した構造の素子（Digital Micromirror Device）（米国テキサス・インスツルメンツ社の商標）でも良い。 In the above embodiment, a transmissive liquid crystal panel is used as an image display element, but the present invention is not limited to this. The image display element may be a reflective liquid crystal panel or an element (Digital Micromirror Device) (trademark of Texas Instruments, USA) having a structure in which a plurality of micromirrors are arranged.

１…照明装置
２…ＬＥＤ光源
３…反射ボックス
３ａ，３ｂ…ボックス半体
４…全反射レンズ
２１…ＬＥＤ基板
２２…ＬＥＤ発光部
３０…反射膜
３１，３２…開口部
３３…接合面
３４…硝子基板
５１…ボックス固定枠
５２…固定枠支持部
５４…ヒートシンク
６１，６２…凸レンズ
１００…投写型映像表示装置
１０１ａ〜１０１ｄ…照明装置
１０２…偏光変換インテグレータ
１０６，１０７…ダイクロイックミラー
１１１Ｒ，１１１Ｇ，１１１Ｂ…液晶パネル
１１２…光合成プリズム
１１３…投写レンズ
１１４…スクリーン。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device 2 ... LED light source 3 ... Reflection box 3a, 3b ... Box half 4 ... Total reflection lens 21 ... LED board 22 ... LED light emission part 30 ... Reflective film 31, 32 ... Opening part 33 ... Bonding surface 34 ... Glass Substrate 51 ... Box fixed frame 52 ... Fixed frame support portion 54 ... Heat sink 61,62 ... Convex lens 100 ... Projection display apparatus 101a to 101d ... Illumination device 102 ... Polarization conversion integrator 106,107 ... Dichroic mirrors 111R, 111G, 111B ... Liquid crystal panel 112 ... Photosynthesis prism 113 ... Projection lens 114 ... Screen.

Claims

An LED light source having a light-emitting portion composed of an LED element;
A reflection box that receives light from the LED light source, reflects the light from a box-shaped inner surface, and collects and emits the light to a small area;
An illuminating device comprising: a total reflection lens that totally reflects light emitted from the reflection box and converts the light into substantially parallel light.

The lighting device according to claim 1.
The lighting device is characterized in that the reflection box has a substantially cubic shape having openings on the incident side and the emission side, and the inner surface thereof is formed of a highly reflective member.

The lighting device according to claim 2,
The illuminating device is characterized in that the reflection box is formed by vapor-depositing an aluminum film on a pair of box halves formed by an aluminum die casting method and joining the box halves.

The lighting device according to claim 2,
The illuminating device according to claim 1, wherein the reflection box is formed by attaching a glass substrate having a metal reflection film or a dielectric multilayer film deposited on the inner surface thereof.

The lighting device according to any one of claims 2 to 4,
A heat sink for cooling the LED light source;
A support portion for connecting the LED light source and the reflection box;
The lighting device according to claim 1, wherein the support portion transfers heat generated in the reflection box to the heat sink.

The lighting device according to any one of claims 1 to 4,
The illumination device characterized in that the reflectance of the light emitting part of the LED light source is 60% or more and the reflectance of the inner surface of the reflection box is 98% or more.

The lighting device according to any one of claims 1 to 6,
An image display element irradiated with light from the illumination device;
A projection-type image display apparatus comprising: a projection lens for enlarging and projecting image light formed by the image display element.

The projection display apparatus according to claim 7,
A projection display apparatus comprising a plurality of the illumination devices.