JP2006201428A - LED projector - Google Patents

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JP2006201428A
JP2006201428A JP2005012433A JP2005012433A JP2006201428A JP 2006201428 A JP2006201428 A JP 2006201428A JP 2005012433 A JP2005012433 A JP 2005012433A JP 2005012433 A JP2005012433 A JP 2005012433A JP 2006201428 A JP2006201428 A JP 2006201428A
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Keiichi Shimizu
恵一 清水
Hiroji Dosemari
広二 堂迫
Sumio Hashimoto
純男 橋本
Keisuke Ono
桂輔 小野
Shigeru Osawa
滋 大澤
Masaru Inoue
優 井上
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Toshiba Lighting and Technology Corp
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Abstract

【課題】 投射される像の明るさムラを抑制でき、防熱の対策が不要でしかも小型化できるLED式プロジェクタを提供することである。
【解決手段】 LED光源部13は、投影する像が記録されたフィルム面を通過する可視光を放射するLED12を備え、光制御手段14は、LED光源部14から放射された可視光を光軸とほぼ並行に放射するように制御する中央レンズ部15と、LED光源部14から放射された可視光をほぼ全反射し反射光線軌跡が前方でクロスするように集光する全反射部16とを有し、全反射部16の反射光線軌跡が前方でクロスする光制御手段14からの最短位置と投影レンズ20との間にフィルム19を保持するフィルム保持部18を配置し、中央レンズ部15と全反射部16とからの複合した光束が最も絞られる位置の近傍に投影レンズ20を配置し、フィルム19上の像をスクリーン21に投影する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an LED type projector capable of suppressing brightness unevenness of a projected image, requiring no heat protection measures, and miniaturizing.
An LED light source unit 13 includes an LED 12 that emits visible light that passes through a film surface on which an image to be projected is recorded, and a light control unit 14 uses visible light emitted from the LED light source unit 14 as an optical axis. And a central lens unit 15 that controls the radiation so as to radiate substantially in parallel, and a total reflection unit 16 that condenses the visible light emitted from the LED light source unit 14 so that the reflected light trajectory crosses forward in a substantially total reflection manner. A film holding part 18 for holding the film 19 is disposed between the projection lens 20 and the shortest position from the light control means 14 where the reflected light locus of the total reflection part 16 crosses forward; The projection lens 20 is disposed in the vicinity of the position where the combined light flux from the total reflection portion 16 is most focused, and the image on the film 19 is projected onto the screen 21.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、発光ダイオードを光源として用いたLED式プロジェクタに関する。   The present invention relates to an LED projector using a light emitting diode as a light source.

投影する像が記録されたフィルムに光を透過してスクリーン等の投射面に映像を投射するプロジェクタでは、光源としてハロゲンランプや高輝度放電ランプ等の電球が用いられている。また、小型軽量で携帯が容易であり、かつ商用電源のない場所で使用できる電球を用いたスライドプロジェクタがある(例えば、特許文献1参照)。このスライドプロジェクタは、ハウジング内にスライドとなる複数枚の写真等を貼り付けたスライド支持フレームを通すためのフレーム案内通路を設け、フレーム上の写真等に照射した電球の光を鏡体で受け、それを摺動自在のレンズ支持筒内の映写レンズにて投射し、映写レンズ前方に置いたスクリーンに投影するようにしている。   In a projector that projects light onto a projection surface such as a screen by transmitting light through a film on which an image to be projected is recorded, a light bulb such as a halogen lamp or a high-intensity discharge lamp is used as a light source. In addition, there is a slide projector using a light bulb that is small and light, can be easily carried, and can be used in a place without a commercial power supply (see, for example, Patent Document 1). This slide projector is provided with a frame guide passage for passing a slide support frame on which a plurality of photographs to be slid are affixed in a housing, receives light from a light bulb irradiated to photographs on the frame with a mirror, It is projected by a projection lens in a slidable lens support tube and projected onto a screen placed in front of the projection lens.

一方、投写型液晶表示装置の光源として発光ダイオード(以下、LEDという)を用いたものとして、複数のLEDを用いて均一な光を射出可能な構造としたものがある(例えば、特許文献2参照)。この投写型液晶表示装置では、複数のLEDに対する導光手段への入射面と導光手段へ入射した光の出射面とを直線的或いは直列的になるようにし、導光体において点光源であるLEDからの入射光を均一に拡散できるようにし、小型であって、しかも光の強度にムラのない投写画像を表示できるようにしている。
登録実用新案第3047152号公報 特開2004−110062号公報
On the other hand, as a light emitting diode (hereinafter referred to as LED) as a light source of a projection type liquid crystal display device, there is a structure in which uniform light can be emitted using a plurality of LEDs (for example, see Patent Document 2). ). In this projection type liquid crystal display device, the incident surface of the plurality of LEDs on the light guide means and the light exit surface of the light incident on the light guide means are linear or in series, and the light guide is a point light source. Incident light from the LED can be uniformly diffused, and it is possible to display a projection image that is compact and has no unevenness in light intensity.
Registered Utility Model No. 30471152 JP 2004-110062 A

しかし、ハロゲンランプや高輝度放電ランプを光源としたLED式プロジェクタでは、光源から放射される赤外放射光がフィルム面に達するため、耐熱性の高い無機質のフィルムを用いるか、赤外放射光を低減する防熱対策が必要不可欠となる。小型携帯型の特許文献1のものについても同様に、電球の点灯による防熱の対策が必要となる。防熱の対策としては、例えば、電球から発する赤外放射を赤外線カットフィルタにて除去し発熱を抑制することが行われている。   However, in LED projectors that use halogen lamps or high-intensity discharge lamps as the light source, the infrared radiation emitted from the light source reaches the film surface, so use an inorganic film with high heat resistance, or use infrared radiation light. Reduction of heat insulation is essential. Similarly, for the small portable type disclosed in Patent Document 1, it is necessary to take measures against heat by lighting the bulb. As measures against heat insulation, for example, infrared radiation emitted from a light bulb is removed by an infrared cut filter to suppress heat generation.

また、特許文献2の複数のLEDを用いた投写型液晶表示装置では、光の強度にむらが生じるのを防止する対策が必要となる。例えば、入射光を均一に拡散して出射する導光手段が必要となり小型化が困難となる。   Further, in the projection type liquid crystal display device using a plurality of LEDs disclosed in Patent Document 2, it is necessary to take measures to prevent unevenness in light intensity. For example, a light guiding unit that uniformly diffuses and emits incident light is required, and it is difficult to reduce the size.

本発明の目的は、投射される像の明るさムラを抑制でき、防熱の対策が不要でしかも小型化できるLED式プロジェクタを提供することである。   An object of the present invention is to provide an LED projector that can suppress unevenness in brightness of a projected image, does not require a heat-proof measure, and can be miniaturized.

請求項1の発明に係わるLED式プロジェクタは、投影する像が記録されたフィルム面を通過する可視光を放射する発光ダイオードを備えたLED光源部と;LED光源部から放射された可視光を光軸とほぼ並行に放射するように制御する中央レンズ部と、LED光源部から放射された可視光をほぼ全反射し反射光線軌跡が前方でクロスするように集光する全反射部とを有する光制御手段と;前記中央レンズ部と前記全反射部とからの複合した光束が最も絞られる位置の近傍に配置され前記フィルム上の像を投射面に投影する投影レンズと;前記全反射部の反射光線軌跡が前方でクロスする前記光制御手段からの最短位置と前記投影レンズとの間に配置され前記フィルムを保持するフィルム保持部と;を備えたことを特徴とする。   An LED projector according to a first aspect of the present invention is an LED light source unit that includes a light emitting diode that emits visible light that passes through a film surface on which an image to be projected is recorded; and that emits visible light emitted from the LED light source unit. Light having a central lens unit that is controlled to radiate substantially parallel to the axis, and a total reflection unit that condenses the visible light emitted from the LED light source unit so as to substantially totally reflect and the reflected ray trajectory crosses forward. A control unit; a projection lens that is arranged in the vicinity of a position where the combined light flux from the central lens unit and the total reflection unit is most narrowed; and that projects an image on the film onto a projection plane; reflection of the total reflection unit And a film holding section for holding the film, which is disposed between the shortest position from the light control means where the ray trajectory crosses forward and the projection lens.

本発明および以下の発明において、用語の定義および技術的意味は以下による。LED光源部は1個の発光ダイオード(LED)を有し、投影する像が記録されたフィルム面を通過する可視光を放射する。   In the present invention and the following invention, the definitions and technical meanings of terms are as follows. The LED light source unit has one light emitting diode (LED) and emits visible light that passes through a film surface on which an image to be projected is recorded.

光制御手段はLED光源部のLEDからの光を制御して集光するものであり、中央レンズ部と全反射部とを備え、出射面は平面で形成される。中央レンズ部は光制御手段の中央部に形成される凸レンズであり、LED光源部から放射された可視光を光軸とほぼ並行に放射するように制御し、出射面から出射する。一方、全反射部は光制御手段の中央レンズ部の周辺部に形成される凹状の反射面であり、LED光源部から放射された可視光をほぼ全反射し、反射光線軌跡が前方でクロスするように集光する。   The light control means controls and collects light from the LED of the LED light source unit, and includes a central lens unit and a total reflection unit, and the emission surface is formed as a flat surface. The central lens part is a convex lens formed at the central part of the light control means, and controls the visible light emitted from the LED light source part to be emitted almost in parallel with the optical axis and emits it from the emission surface. On the other hand, the total reflection part is a concave reflection surface formed in the peripheral part of the central lens part of the light control means, almost totally reflects the visible light emitted from the LED light source part, and the reflected ray trajectory crosses forward. Condensate like so.

投影レンズは、フィルム上の像を投射面に投影するものであり、光制御手段の中央レンズ部と全反射部とからの複合した光束が最も絞られる位置の近傍に配置される。光束が最も絞られる位置とは、中央レンズ部と全反射部とからの複合した光束の断面積が最も小さい箇所である。   The projection lens projects an image on the film onto the projection surface, and is disposed in the vicinity of the position where the combined luminous flux from the central lens portion and the total reflection portion of the light control means is most focused. The position where the light beam is most narrowed is a portion where the combined cross-sectional area of the light beam from the central lens portion and the total reflection portion is the smallest.

フィルム保持部はフィルムを保持するものであり、全反射部の反射光線軌跡が前方でクロスする光制御手段からの最短位置と前記投影レンズとの間に配置される。前方でクロスする光制御手段からの最短位置とは、全反射部からの反射光線軌跡が光制御手段の前方でクロスする位置のうち光制御手段の出射面に最も近いクロス位置である。   The film holding unit holds the film, and is disposed between the projection lens and the shortest position from the light control means where the reflected light ray trajectory of the total reflection unit crosses forward. The shortest position from the light control means that crosses forward is the cross position that is closest to the exit surface of the light control means among the positions where the reflected light ray trajectory from the total reflection portion crosses in front of the light control means.

請求項2の発明に係わるLED式プロジェクタは、投影する像が記録されたフィルム面を通過する可視光を放射する発光ダイオードを備えたLED光源部と;LED光源部から放射された可視光を前方にほぼ均一に放射する中央レンズ部と、前記中央レンズ部を透過した一部の光をほぼ全反射し反射光線軌跡が前方でクロスするように集光する全反射部とを有し、出射面において通過光束の密度が略均一となるように中央レンズ部と全反射部との曲率が設定された光制御手段と;前記全反射部からの反射光線軌跡が最も絞られる位置の近傍に配置され前記フィルム上の像を投射面に投影する投影レンズと;前記光制御手段の出射面の近傍に配置され前記フィルムを保持するフィルム保持部と;を備えたことを特徴とする。   An LED projector according to a second aspect of the present invention is an LED light source unit including a light emitting diode that emits visible light passing through a film surface on which an image to be projected is recorded; and forward visible light emitted from the LED light source unit. A central lens portion that radiates substantially uniformly, and a total reflection portion that condenses almost all of the light that has passed through the central lens portion so that the reflected ray trajectory crosses forward, and has an exit surface. And a light control means in which the curvature of the central lens portion and the total reflection portion is set so that the density of the passing light beam is substantially uniform; and the vicinity of the position where the reflected ray trajectory from the total reflection portion is most narrowed A projection lens that projects an image on the film onto a projection surface; and a film holding unit that is disposed in the vicinity of the exit surface of the light control unit and holds the film.

本発明の光制御手段の中央レンズ部は、光制御手段の中央部に、例えば半球凹面状に形成され、LED光源部のLEDから放射された可視光を前方にほぼ均一に放射する。全反射部は、中央レンズ部の周辺部に形成される凹状の反射面であり、中央レンズ部を透過した放射状の一部の光をほぼ全反射し、光制御手段の前方で反射光線軌跡がクロスするように集光し出射面から出射する。中央レンズ部と全反射部との曲率は、出射面において通過光束の密度が略均一となるように曲率が設定される。   The central lens portion of the light control means of the present invention is formed, for example, in a hemispherical concave shape in the central portion of the light control means, and radiates visible light emitted from the LEDs of the LED light source portion substantially uniformly forward. The total reflection part is a concave reflection surface formed in the peripheral part of the central lens part, almost totally reflects a part of the radial light transmitted through the central lens part, and the reflected ray locus is in front of the light control means. The light is condensed so as to cross and is emitted from the emission surface. The curvature of the central lens portion and the total reflection portion is set so that the density of the passing light beam is substantially uniform on the exit surface.

フィルム保持部はフィルムを保持するものであり、光制御手段の出射面の近傍に配置される。また、投影レンズはフィルム上の像を投射面に投影するものであり、全反射部からの反射光線軌跡が最も絞られる位置の近傍に配置される。全反射部からの反射光線軌跡が最も絞られる位置とは、全反射部で反射され合成された光束の断面積が最も小さい箇所である。   The film holding unit holds the film and is disposed in the vicinity of the light emission surface of the light control means. The projection lens projects an image on the film onto the projection surface, and is disposed in the vicinity of the position where the reflected ray trajectory from the total reflection portion is most reduced. The position where the reflected ray trajectory from the total reflection part is most narrowed is a place where the cross-sectional area of the light beam reflected and synthesized by the total reflection part is the smallest.

請求項1の発明によれば、フィルム保持部で保持されたフィルムは、全反射部からの反射光を漏れなく入射して透過することになるので、軸付近に暗部がほとんど生じることなく投射される像の明るさムラを抑制できる。また、光束が最も絞られる位置に投影レンズを配置するので、投影レンズの径を小さくでき投影レンズの小型化が図れる。また、光源としてLEDを用いるので格別の赤外線カットフィルタが不要であり安価に構成できる。   According to the first aspect of the present invention, the film held by the film holding part is incident and transmits the reflected light from the total reflection part without omission, so that it is projected with almost no dark part near the axis. Brightness unevenness of the image can be suppressed. In addition, since the projection lens is arranged at the position where the luminous flux is most focused, the diameter of the projection lens can be reduced and the projection lens can be reduced in size. Further, since an LED is used as the light source, a special infrared cut filter is not necessary and can be configured at low cost.

請求項2の発明によれば、フィルム保持部で保持されたフィルムは、通過光束の密度が略均一となる光制御手段の出射面の近傍に配置されるので、投射される像の明るさムラを抑制できるとともに小型化が図れる。また、請求項1と同様に、投影レンズの径を小さくできるので投影レンズの小型化が図れ、格別の赤外線カットフィルタが不要であり安価に構成できる。   According to the invention of claim 2, since the film held by the film holding unit is disposed in the vicinity of the exit surface of the light control means in which the density of the passing light beam is substantially uniform, the brightness unevenness of the projected image Can be suppressed and downsizing can be achieved. Further, similarly to the first aspect, since the diameter of the projection lens can be reduced, the projection lens can be reduced in size, and a special infrared cut filter is not required and can be configured at low cost.

(第1の実施の形態)
図1は本発明の第1の実施の形態に係わるLED式プロジェクタの構成図である。LED式プロジェクタ11は、LED12を光源とするLED光源部13を有し、LED光源部13のLED12からの光は光制御手段14で制御され集光される。光制御手段14はLED光源部11のLED12からの光を集光制御するものであり、中央レンズ部15と全反射部16とを備え、LED12の光を集光制御し平面で形成された出射面17から出射する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a configuration diagram of an LED projector according to a first embodiment of the present invention. The LED projector 11 includes an LED light source unit 13 that uses an LED 12 as a light source, and light from the LED 12 of the LED light source unit 13 is controlled and condensed by a light control unit 14. The light control means 14 controls the light collection from the LED 12 of the LED light source unit 11, and includes a central lens unit 15 and a total reflection unit 16. The light exits from the surface 17.

フィルム保持部18は投影する像が記録されたフィルム19を保持するものであり、光制御手段14からの光を透光して投影レンズ20を介して投影面であるスクリーン21に投影される。   The film holding unit 18 holds the film 19 on which an image to be projected is recorded. The film holding unit 18 transmits light from the light control unit 14 and projects the light onto the screen 21 that is a projection surface through the projection lens 20.

図2は本発明の第1の実施の形態における光制御手段14でのLED12からの光の集光状態の説明図である。光制御手段14の中央部には中央レンズ部15が形成されており、中央レンズ部15の周辺部には全反射部16が形成されている。中央レンズ部15は凸レンズであり、LED12から光軸周辺方向へ放射される光をほぼ並行光に放射するように制御して出射面17から出射する。一方、全反射部16は凹状の反射面であり、LED光源部13のLED12の光軸から離れた周辺方向へ放射される光をほぼ全反射し、光制御手段14の反射光線軌跡が前方でクロスするように集光し出射面17から出射する。   FIG. 2 is an explanatory diagram of a light collection state of the light from the LED 12 in the light control unit 14 according to the first embodiment of the present invention. A central lens portion 15 is formed in the central portion of the light control means 14, and a total reflection portion 16 is formed in the peripheral portion of the central lens portion 15. The central lens unit 15 is a convex lens, and the light emitted from the LED 12 toward the periphery of the optical axis is controlled so as to be radiated to substantially parallel light and is emitted from the emission surface 17. On the other hand, the total reflection part 16 is a concave reflection surface, almost totally reflects light emitted in the peripheral direction away from the optical axis of the LED 12 of the LED light source part 13, and the reflected ray locus of the light control means 14 is forward. The light is condensed so as to cross and is emitted from the emission surface 17.

全反射部16からの反射光は出射面17から出射され、図3に示すように、光制御手段14の前方でクロスする。このクロス位置は出射面17からの出射位置により異なり、出射面17の縁側から出射した光束のクロス位置は、出射面17から遠くなり、出射面17の中心部側から出た光束のクロス位置は出射面17から近くなる。全反射部16からの光束が光制御手段14の前方でクロスする位置のうち光制御手段14の出射面17に最も近いクロス位置Aに着目し、その最短位置Aのさらに前方位置Bにフィルム保持部18を配置する。すなわち、最短位置Aと投影レンズ20との間にフィルム保持部18を配置する。   The reflected light from the total reflection portion 16 is emitted from the emission surface 17 and crosses in front of the light control means 14 as shown in FIG. This cross position differs depending on the exit position from the exit surface 17. The cross position of the light beam emitted from the edge side of the exit surface 17 is far from the exit surface 17, and the cross position of the light beam exited from the center side of the exit surface 17 is Nearer from the exit surface 17. Focusing on the cross position A closest to the exit surface 17 of the light control means 14 among the positions where the light flux from the total reflection section 16 crosses in front of the light control means 14, the film is held at the front position B further on the shortest position A. The part 18 is arranged. That is, the film holding unit 18 is disposed between the shortest position A and the projection lens 20.

フィルム保持部18を最短位置Aのさらに前方位置Bに配置するのは、全反射部16からの反射光を漏れなくフィルム保持部18に保持されるフィルム19に入射するためである。すなわち、最短位置Aより前方位置においては、全反射部16からのほとんどすべての反射光線が通ることになり、フィルム19に全反射部16からの反射光が漏れなく透過できるからである。これにより、軸付近に暗部がほとんど生じることなくなり、投射される像の明るさムラを抑制できる。   The reason why the film holding portion 18 is arranged at the further forward position B of the shortest position A is that the reflected light from the total reflection portion 16 is incident on the film 19 held by the film holding portion 18 without omission. That is, in the position ahead of the shortest position A, almost all the reflected light rays from the total reflection portion 16 pass, and the reflected light from the total reflection portion 16 can pass through the film 19 without leakage. Thereby, a dark part hardly arises around an axis | shaft and the brightness nonuniformity of the image projected can be suppressed.

一方、投影レンズ20は、光制御手段14の中央レンズ部15および全反射部16からの複合した光束が最も絞られる位置Cの近傍に配置される。光束が最も絞られる位置Cでは、中央レンズ部15および全反射部16からの複合した光束の断面積が最も小さくなる。光束が最も絞られる位置Cに投影レンズを配置するのは、その位置Cでは光束の断面積が最も小さくなるので、投影レンズ20の径を小さくでき投影レンズ20の小型化が図れるからである。   On the other hand, the projection lens 20 is disposed in the vicinity of the position C where the combined light flux from the central lens portion 15 and the total reflection portion 16 of the light control means 14 is most focused. At the position C where the light beam is most focused, the cross-sectional area of the combined light beam from the central lens unit 15 and the total reflection unit 16 is the smallest. The reason why the projection lens is arranged at the position C at which the light beam is most focused is that the cross-sectional area of the light beam is the smallest at the position C, so that the diameter of the projection lens 20 can be reduced and the projection lens 20 can be downsized.

この投影レンズ20とフィルム保持部18との間の距離が投影レンズ20の焦点距離となる。すなわち、全反射部16の光束がクロスする最短距離Aおよび光束が最も絞られる位置Cは、使用する投影レンズ20の焦点距離を考慮に入れて、中央レンズ部15および全反射部16の形状を決めることになる。   The distance between the projection lens 20 and the film holding unit 18 is the focal length of the projection lens 20. That is, the shortest distance A at which the light beam of the total reflection unit 16 crosses and the position C at which the light beam is most focused take into consideration the focal length of the projection lens 20 to be used, and the shape of the central lens unit 15 and the total reflection unit 16. To decide.

また、LED12はフィルム19面を通過する可視光密度に対する赤外放射密度の比が1以下の光を出射するもの、あるいは、フィルム19面を通過する可視光以外の放射密度が100mW/cm以下のものを使用する。つまり、LED12とフィルム保持部18との距離を考慮に入れてLED12を選択する。これにより、光制御手段14とフィルム保持部18との管に赤外線カットフィルタを設ける必要がなくなる。 The LED 12 emits light having a ratio of infrared radiation density to visible light density passing through the surface of the film 19 of 1 or less, or radiation density other than visible light passing through the surface of the film 19 is 100 mW / cm 2 or less. Use one. That is, the LED 12 is selected in consideration of the distance between the LED 12 and the film holding unit 18. Thereby, it is not necessary to provide an infrared cut filter in the tube of the light control means 14 and the film holding unit 18.

LED12を光源とすることで、光源からの直接的な赤外放射は無視できるほど小さくできるので、防熱の対策を講じる必要がない。LED12の損失電力(熱発生)によりLED光源部13全体の温度は上昇するが、フィルム19面に達するLED光源部11の色温度差が100Kであるとすると、フィルム19面に達するLED12からの熱放射は100mW/cmを越えることはない。 By using the LED 12 as a light source, direct infrared radiation from the light source can be made small enough to be ignored, so there is no need to take measures against heat. Although the temperature of the entire LED light source unit 13 rises due to the power loss (heat generation) of the LED 12, if the color temperature difference of the LED light source unit 11 reaching the surface of the film 19 is 100K, the heat from the LED 12 reaching the surface of the film 19 Radiation does not exceed 100 mW / cm 2 .

一方、1cmのフィルム19面に30lm程度の可視光が通過するものとすると、この光量はおよそ100mW/cmの放射エネルギーに相当する。また、この光量は、現在の消費電力1WクラスのLED12を用いることで得られる。今後、LEDの効率が上昇していけばさらに大きな値が得られる。 On the other hand, if visible light of about 30 lm passes through the surface of the film 19 of 1 cm 2 , this light amount corresponds to radiant energy of about 100 mW / cm 2 . Moreover, this light quantity is obtained by using LED12 of the current power consumption 1W class. In the future, larger values will be obtained if the efficiency of the LED increases.

従って、投影する像が記録されたフィルム19面を通過する可視光密度に対する赤外放射密度の比が1以下のLED12や、LED光源部からフィルム面を通過する可視光以外の放射密度が100mW/cm以下となるLED12を容易に準備できる。このため、可視光以外の赤外線カットフィルタや紫外線カットフィルタ等が不要であり、LED式プロジェクタを安価にしかも小型化できる。なお、可視光は波長が380nm〜680nmであり、赤外放射光は波長が680nm超の光である。密度は単位面積あたりのエネルギー密度であり、例えば、単位はmW/cmである。 Accordingly, the ratio of the infrared radiation density to the visible light density passing through the film 19 surface on which the image to be projected is recorded is 1 or less, and the radiation density other than visible light passing through the film surface from the LED light source unit is 100 mW / LED12 which becomes cm < 2 > or less can be prepared easily. For this reason, an infrared cut filter other than visible light, an ultraviolet cut filter, or the like is unnecessary, and the LED projector can be made inexpensive and downsized. The visible light has a wavelength of 380 nm to 680 nm, and the infrared radiation light has a wavelength of over 680 nm. The density is the energy density per unit area, for example, the unit is mW / cm 2 .

(第2の実施の形態)
図3は本発明の第2の実施の形態における光制御手段14でのLED12からの光の集光状態の説明図である。この第2の実施の形態は、図2に示した第1の実施の形態における光制御手段14に対し、光制御手段14の出射面17において通過光束の密度が略均一となるようにしたものである。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is an explanatory diagram of a light collection state of the light from the LED 12 in the light control unit 14 according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the density of the passing light beam is substantially uniform on the exit surface 17 of the light control means 14 as compared to the light control means 14 in the first embodiment shown in FIG. It is.

第2の実施の形態の光制御手段14の中央レンズ部15は、光制御手段14の中央部に半球凹面状に形成されている。中央レンズ部15は、LED12からの光を半球凹面側から入射して半球凸面側から前方にほぼ均一に出射する。すなわち、全反射部16および出射面17に向けて均一に出射する。全反射部16は、中央レンズ部15の周辺部に形成される凹状の反射面である。全反射部16は、中央レンズ部15を透過した放射状の一部の光をほぼ全反射し、光制御手段14の前方で光束がクロスするように集光し出射面17から出射する。この場合、中央レンズ部15の曲率および全反射部16の曲率は、出射面17において通過光束の密度が略均一となるような曲率とする。従って、光制御手段14の出射面17おいて通過光束の密度が略均一となる。   The central lens portion 15 of the light control means 14 of the second embodiment is formed in a hemispherical concave shape at the central portion of the light control means 14. The central lens unit 15 receives light from the LED 12 from the concave side of the hemisphere and emits the light almost uniformly forward from the convex side of the hemisphere. That is, the light is uniformly emitted toward the total reflection portion 16 and the emission surface 17. The total reflection portion 16 is a concave reflection surface formed in the peripheral portion of the central lens portion 15. The total reflection portion 16 substantially totally reflects a portion of the radial light transmitted through the central lens portion 15, collects the light so that the light beam crosses in front of the light control means 14, and emits the light from the emission surface 17. In this case, the curvature of the central lens portion 15 and the curvature of the total reflection portion 16 are set such that the density of the passing light flux is substantially uniform on the exit surface 17. Therefore, the density of the passing light beam becomes substantially uniform on the exit surface 17 of the light control means 14.

フィルムを保持したフィルム保持部18は、光制御手段14の出射面17の近傍位置Dに配置される。これは、フィルムに通過光束の密度が略均一な光と透過させ、スクリーン(投影面)21に投射される像の明るさのムラを抑制するためである。   The film holding unit 18 that holds the film is disposed at a position D in the vicinity of the emission surface 17 of the light control unit 14. This is to allow the film to transmit light having a substantially uniform density of passing light flux and to suppress unevenness in the brightness of the image projected on the screen (projection surface) 21.

また、投影レンズ20は、全反射部16からの光束が最も絞られる位置Eの近傍に配置される。全反射部16からの光束が最も絞られる位置は、全反射部16で反射され合成された光束の断面積が最も小さい箇所であり、この位置Eに投影レンズ20を配置することによって、投影レンズ20の径を小さくでき光制御手段14からの光を漏れなく入射する。従って、投影レンズ20の小型化が図れ、LED式プロジェクタ11自体の小型化も図れる。   The projection lens 20 is disposed in the vicinity of the position E where the light beam from the total reflection portion 16 is most focused. The position where the light beam from the total reflection portion 16 is most focused is a portion where the cross-sectional area of the light beam reflected and synthesized by the total reflection portion 16 is the smallest. By arranging the projection lens 20 at this position E, the projection lens is arranged. The diameter of 20 can be reduced, and the light from the light control means 14 enters without leaking. Therefore, the projection lens 20 can be downsized, and the LED projector 11 itself can be downsized.

この場合も、投影レンズ20とフィルム保持部18との間の距離が投影レンズ20の焦点距離となるので、通過光束の密度が略均一となる出射面17の近傍位置D(フィルム保持部18の設置位置)と全反射部16からの光束が最も絞られる位置Eとの距離は、使用する投影レンズ20の焦点距離を考慮に入れて、中央レンズ部15および全反射部16の形状を決めることになる。   Also in this case, since the distance between the projection lens 20 and the film holding unit 18 becomes the focal length of the projection lens 20, the position D in the vicinity of the exit surface 17 (the film holding unit 18 of the film holding unit 18) where the density of the passing light beam becomes substantially uniform. The distance between the installation position) and the position E at which the light flux from the total reflection portion 16 is most reduced determines the shapes of the central lens portion 15 and the total reflection portion 16 in consideration of the focal length of the projection lens 20 to be used. become.

LED12を光源とすることで、光源からの直接的な赤外放射は無視できるほど小さくできるので、光制御手段14とフィルム保持部18との管に赤外線カットフィルタを設ける必要がなく、フィルム保持部18を光制御手段14の出射面17の近傍に設置できる。前述したように、LED12の損失電力(熱発生)によりLED光源部13全体の温度は上昇するが、出射面17の近傍に達するLED光源部11の色温度差が100Kであるとすると、出射面17において、フィルム19面に達するLED12からの熱放射は100mW/cmを越えることはない。 By using the LED 12 as a light source, direct infrared radiation from the light source can be negligibly reduced, so there is no need to provide an infrared cut filter in the tube between the light control means 14 and the film holding unit 18, and the film holding unit 18 can be installed in the vicinity of the exit surface 17 of the light control means 14. As described above, the temperature of the entire LED light source unit 13 rises due to the power loss (heat generation) of the LED 12, but if the color temperature difference of the LED light source unit 11 reaching the vicinity of the emission surface 17 is 100K, the emission surface. 17, the heat radiation from the LED 12 reaching the surface of the film 19 does not exceed 100 mW / cm 2 .

以上述べたLED式プロジェクタ11のフィルム保持部18に保持されるフィルム19には、文字や図形などの投影面に投影される像が記録されるが、このフィルム19は、実際にLED式プロジェクタ11を使用するにあたっては必ず必要となる。そこで、フィルム19に記録する画像のレイアウトを支援するための画像作成ソフトウェアの媒体をLED式プロジェクタ11の本体に添付して供給する。これにより、例えば、パソコン(パーソナルコンピュータ)とプリンタなどを利用して、投影に用いるフィルムを簡便に作成することができるので、利便性が向上する。   The film 19 held on the film holding unit 18 of the LED projector 11 described above records an image projected on a projection surface such as characters and figures. This film 19 is actually used in the LED projector 11. It is absolutely necessary to use. Therefore, an image creation software medium for supporting the layout of the image to be recorded on the film 19 is supplied attached to the main body of the LED projector 11. Thereby, for example, a film used for projection can be easily created using a personal computer (PC) and a printer, so that convenience is improved.

また、LED式プロジェクタ11の本体に添付する画像作成ソフトウェアに、画像のレイアウトの支援機能だけでなく、斜め方向からの投影の際に必然的に生じる投射像の歪みを補正する機能も持たせておく。   In addition, the image creation software attached to the main body of the LED projector 11 has not only an image layout support function but also a function of correcting the distortion of the projected image that inevitably occurs when projecting from an oblique direction. deep.

例えば、LED式プロジェクタ11の本体を投影面に対して斜め方向に設置をせざるを得ない場合には、その投射像歪み補正機能により、フィルムの記録画像を修正する。これにより、投影に際して、投影面に正対する場所以外からも歪みの少ない像を投射することができる。従って、プロジェクタ11の本体の設置に際する制約が大幅に取り除かれる。 For example, when the body of the LED projector 11 must be installed in an oblique direction with respect to the projection surface, the recorded image on the film is corrected by the projection image distortion correction function. Thereby, at the time of projection, an image with little distortion can be projected from a place other than a place facing the projection plane. Therefore, restrictions on installation of the main body of the projector 11 are greatly removed.

本発明の第1の実施の形態に係わるLED式プロジェクタの構成図。1 is a configuration diagram of an LED projector according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態における光制御手段でのLEDからの光の集光状態の説明図。Explanatory drawing of the condensing state of the light from LED in the light control means in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施の形態における光制御手段でのLEDからの光の集光状態の説明図。Explanatory drawing of the condensing state of the light from LED in the light control means in the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11…LED式プロジェクタ、12…LED、13…LED光源部、14…光制御手段、15…中央レンズ部、16…全反射部、17…出射面、18…フィルム保持部、19…フィルム、20…投影レンズ、21…スクリーン DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... LED type projector, 12 ... LED, 13 ... LED light source part, 14 ... Light control means, 15 ... Central lens part, 16 ... Total reflection part, 17 ... Output surface, 18 ... Film holding part, 19 ... Film, 20 ... projection lens, 21 ... screen

Claims (2)

投影する像が記録されたフィルム面を通過する可視光を放射する発光ダイオードを備えたLED光源部と;
LED光源部から放射された可視光を光軸とほぼ並行に放射するように制御する中央レンズ部と、LED光源部から放射された可視光をほぼ全反射し反射光線軌跡が前方でクロスするように集光する全反射部とを有する光制御手段と;
前記中央レンズ部と前記全反射部とからの複合した光束が最も絞られる位置の近傍に配置され前記フィルム上の像を投射面に投影する投影レンズと;
前記全反射部の反射光線軌跡が前方でクロスする前記光制御手段からの最短位置と前記投影レンズとの間に配置され前記フィルムを保持するフィルム保持部と;
を備えたことを特徴とするLED式プロジェクタ。
An LED light source unit including a light emitting diode that emits visible light passing through a film surface on which an image to be projected is recorded;
A central lens unit that controls the visible light emitted from the LED light source unit to be emitted almost in parallel with the optical axis, and the visible light emitted from the LED light source unit is almost totally reflected so that the reflected light locus crosses forward. A light control means having a total reflection part for condensing light;
A projection lens that is disposed in the vicinity of a position where the combined light flux from the central lens unit and the total reflection unit is most focused, and projects an image on the film onto a projection surface;
A film holding section for holding the film, which is disposed between the projection lens and the shortest position from the light control means where the reflected light locus of the total reflection section crosses forward;
An LED projector characterized by comprising:
投影する像が記録されたフィルム面を通過する可視光を放射する発光ダイオードを備えたLED光源部と;
LED光源部から放射された可視光を前方にほぼ均一に放射する中央レンズ部と、前記中央レンズ部を透過した一部の光をほぼ全反射し反射光線軌跡が前方でクロスするように集光する全反射部とを有し、出射面において通過光束の密度が略均一となるように中央レンズ部と全反射部との曲率が設定された光制御手段と;
前記全反射部からの反射光線軌跡が最も絞られる位置の近傍に配置され前記フィルム上の像を投射面に投影する投影レンズと;
前記光制御手段の出射面の近傍に配置され前記フィルムを保持するフィルム保持部と;
を備えたことを特徴とするLED式プロジェクタ。
An LED light source unit including a light emitting diode that emits visible light passing through a film surface on which an image to be projected is recorded;
A central lens unit that emits visible light emitted from the LED light source unit almost uniformly forward, and a part of the light that has passed through the central lens unit is totally reflected so that the reflected ray trajectory crosses forward. And a light control means in which the curvature of the central lens part and the total reflection part is set so that the density of the passing light beam is substantially uniform on the exit surface;
A projection lens that is disposed in the vicinity of a position where the reflected light locus from the total reflection portion is most narrowed and projects an image on the film onto a projection surface;
A film holding unit arranged in the vicinity of the light exit surface of the light control means to hold the film;
An LED projector characterized by comprising:
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