JP2006013127A - Light source and display - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発光ダイオードなどの放射角が大きい発光素子をも効果的に利用できる光源装置、及びそれを用いた、網膜ディスプレイ装置などの小型表示装置に関するものである。 The present invention relates to a light source device that can effectively use a light emitting element having a large radiation angle such as a light emitting diode, and a small display device such as a retina display device using the light source device.
近年、電子機器、特に携帯用電子機器などは、小型化、軽量化、多機能化が求められている。このような傾向の中で、PDA(携帯情報端末装置)などの携帯用電子機器においても、画像データが扱われるようになっており、小型化が進む中でいかにして精細な画像を大きく見やすく表示する機能を実現するか、ということが課題となっている。 In recent years, electronic devices, particularly portable electronic devices, are required to be smaller, lighter, and more multifunctional. Under such a trend, image data is also handled in portable electronic devices such as PDAs (personal digital assistants), and it is easy to see a fine image in a large size as the size of the device advances. The issue is whether to realize the function to display.
特表平11−505627号公報などに開示されている網膜ディスプレイは、ユーザーの眼の網膜上に画像を結像させるため、ディスプレイに占有される面積を少なくでき、小型化と高精細度表示とを両立させ得る表示装置として大いに期待されている。網膜ディスプレイは、携帯機器の一部をなすもの、または携帯機器に接続して使用されるものであるから、ディスプレイを構成するカラー表示装置などをいかに小型化・軽量化できるか、ということが今後の課題の1つとなっている。 Since the retinal display disclosed in Japanese Patent Publication No. 11-505627 discloses an image formed on the retina of the user's eye, the area occupied by the display can be reduced, miniaturization and high-definition display. It is highly expected as a display device that can achieve both. Since the retina display is a part of a portable device or is used by connecting to a portable device, it will be possible to reduce the size and weight of color display devices that make up the display in the future. This is one of the issues.
従来、カラー表示可能な網膜ディスプレイ装置の光源部としては、例えば、後述の特許文献1に示されているように、R(赤)、G(緑)およびB(青)の3本のレーザ光をダイクロイックミラーを用いて合波するものが提案されている。 Conventionally, as a light source unit of a retinal display device capable of color display, for example, as shown in Patent Document 1 described later, three laser beams of R (red), G (green), and B (blue) are used. There has been proposed a technique for combining the signals using a dichroic mirror.
図9は、レーザ光源の代わりに発光ダイオード(LED)を用いて同様の装置を構成した場合の一般的な構成を示す説明図である。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing a general configuration when a similar device is configured using a light emitting diode (LED) instead of a laser light source.
赤色光発光素子101R、青色光発光素子101Bおよび緑色光発光素子101Gは、それぞれ、R(赤)、G(緑)およびB(青)の三原色光を発光するLEDである。各発光素子からの光は、これらに対向して配置された集光レンズ102によって進路を変更され、平行光束となってダイクロイックミラー103に入射する。
The red light emitting element 101R, the blue light emitting element 101B, and the green light emitting element 101G are LEDs that emit light of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue), respectively. The light from each light-emitting element is changed in its path by a
ダイクロイックミラー103は、特定の波長の光を反射する一方、それ以外の波長の光は透過させる。例えば、ダイクロイックミラー103Rは、赤色光発光素子101Rからの赤色光を反射して、その進路を水平方向に変化させる。また、ダイクロイックミラー103Bは、青色光発光素子101Bからの青色光を反射して、その進路を水平方向に変化させる一方、ダイクロイックミラー103Rから送られてきた赤色光は、そのまま水平方向に透過させる。また、ダイクロイックミラー103Gは、緑色光発光素子101Gからの緑色光を反射して、その進路を水平方向に変化させる一方、ダイクロイックミラー103Bから送られてきた赤色光と青色光は、そのまま水平方向に透過させる。 The dichroic mirror 103 reflects light having a specific wavelength, and transmits light having other wavelengths. For example, the dichroic mirror 103R reflects the red light from the red light emitting element 101R and changes its path in the horizontal direction. The dichroic mirror 103B reflects the blue light from the blue light emitting element 101B and changes its path in the horizontal direction, while the red light transmitted from the dichroic mirror 103R is transmitted in the horizontal direction as it is. Further, the dichroic mirror 103G reflects the green light from the green light emitting element 101G and changes its course in the horizontal direction, while the red light and blue light sent from the dichroic mirror 103B remain in the horizontal direction. Make it transparent.
このようにして、赤、緑および青の三原色光が同じ光軸上に導かれ、重ね合わせられるので、図9に示した光源部104をカラー表示可能な網膜ディスプレイ装置の光源として用いることができる。 In this way, the three primary color lights of red, green and blue are guided on the same optical axis and are superimposed, so that the light source unit 104 shown in FIG. 9 can be used as a light source of a retinal display device capable of color display. .
光源部104によって1つに合波された光ビームは、走査手段105と投影光学系のレンズ106とによって、ユーザーの眼107の網膜上に結像され、網膜上にラスター画像を形成する。
The light beams combined into one by the light source unit 104 are imaged on the retina of the user's
しかしながら、LEDから出射される光は、放射角が大きく、様々な方向へ進む。一方、市場で通常に流通している発光素子は、半導体チップそのものではなく、チップが何らかのパッケージに収納されたものである。例えば、金属ケースに収納されハーメチックシールされたものや、樹脂封止パッケージに収納されたものなどがある。このような場合、発光素子の発光部からパッケージの外縁部までに距離があるため、発光部から出射された光束がパッケージの外縁部に到達したときには、既に光束が大きく広がってしまっている。この広がった光束を集光するには、口径の大きな集光レンズ102が必要になる。また、集光レンズ102が大きくなると、発光素子101と集光レンズ102との光軸を合わせたり、相対位置を調整したりする光学的な調整機構や、調整のために必要な空間も大型化する。
However, the light emitted from the LED has a large radiation angle and travels in various directions. On the other hand, light-emitting elements that are normally distributed in the market are not semiconductor chips themselves, but chips that are housed in some package. For example, there are ones housed in a metal case and hermetically sealed, and ones housed in a resin-sealed package. In such a case, since there is a distance from the light emitting portion of the light emitting element to the outer edge portion of the package, when the light beam emitted from the light emitting portion reaches the outer edge portion of the package, the light beam has already spread greatly. In order to condense the spread light beam, a
さらに、発光部からの光束が広がってしまった後にこれを平行光束に変えるので、得られる平行光束の光密度は、発光部からの光束の広がりに反比例して小さくなる。この結果、所定の光量の合波光を得るには、ダイクロイックミラー103で処理する平行光束の断面積を、光密度の減少に反比例して増加させなければならなくなり、ダイクロイックミラー103も大型のものが必要になる。 Further, since the light flux from the light emitting section is changed to a parallel light flux after being spread, the light density of the obtained parallel light flux decreases in inverse proportion to the spread of the light flux from the light emitting section. As a result, in order to obtain a predetermined amount of combined light, the cross-sectional area of the parallel light beam processed by the dichroic mirror 103 must be increased in inverse proportion to the decrease in light density, and the dichroic mirror 103 is also large. I need it.
以上のように、発光部から集光レンズ102に到達するまでの光束の広がりが大きくなると、集光レンズ102を大型化する必要が生じるばかりでなく、ダイクロイックミラー103以後の光学部品も大型化することが必要になり、結局、光源部全体が大型化する。光源装置が大型化すると、結果として光源装置の重量も増加する。網膜ディスプレイの小型化・軽量化を実現するには、まず、この光源部の小型化・軽量化を実現する必要がある。
As described above, when the spread of the light flux from the light emitting unit to the
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、発光ダイオードなどの放射角が大きい発光素子をも効果的に利用でき、小型、軽量で、消費電力が小さい光源装置、及びそれを用いた、網膜ディスプレイ装置などの小型表示装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to effectively use a light emitting element having a large emission angle, such as a light emitting diode, and is a light source that is small, light, and consumes little power. An apparatus and a small display device such as a retina display device using the device.
本発明は、発光部が露出した発光素子と、前記発光素子の前記発光部に対接又は対向して配置された集光レンズとを有する光源装置に係わり、また、前記光源装置とこの光源装置からの光を投影する投影手段とを備える表示装置に係わるものである。 The present invention relates to a light source device having a light emitting element with an exposed light emitting portion and a condensing lens disposed in contact with or facing the light emitting portion of the light emitting element, and the light source device and the light source device. The present invention relates to a display device including projection means for projecting light from the display.
本発明によれば、発光部が露出した発光素子と、前記発光素子の前記発光部に対接又は対向して配置された集光レンズとを用いて光源装置を構成する。このため、前記発光素子の露出した前記発光部に対接又は対向して、そのすぐ近傍に前記集光レンズを設けることにより、前記発光部から出射された光束が広がってしまう前にその進路を変化させ、この光束を例えば平行光束に変えることができる。 According to the present invention, the light source device is configured using the light emitting element with the light emitting unit exposed and the condensing lens disposed in contact with or facing the light emitting unit of the light emitting element. For this reason, by providing the condensing lens adjacent to or facing the exposed light emitting part of the light emitting element, the path before the light flux emitted from the light emitting part spreads is improved. This light beam can be changed to a parallel light beam, for example.
この結果、前記集光レンズとして、口径の大きなレンズが不要になり、例えば、後述する球レンズ(ボールレンズ)を用いることができる。また、前記集光レンズが小型化するので、前記発光素子と前記集光レンズとの光軸を合わせたり、相対位置を調整したりする光学的な調整機構や、そのために必要な空間も小型化する。 As a result, a lens having a large aperture is not necessary as the condenser lens, and for example, a spherical lens (ball lens) described later can be used. In addition, since the condenser lens is reduced in size, the optical adjustment mechanism for adjusting the optical axes of the light emitting element and the condenser lens and adjusting the relative position and the space required for the adjustment are also reduced in size. To do.
また、従来の、発光部がモールド樹脂などで被覆された発光素子を用い、発光部からの光束が広がってしまった後に、この光束を例えば平行光束に変える光源装置と比べると、前記光束が広がってしまう前に処理を行い得る分だけ、前記光束の広がりの度合いに反比例して、前記光束の光密度を高めることができる。このため、後続の光学装置において、所定の光量を得るために処理しなければならない前記光束の断面積を、光密度の増加に応じて減少させることができ、前記後続の光学装置を小型化することができる。 Compared with a conventional light source device that uses a light emitting element whose light emitting portion is coated with a mold resin and the light flux from the light emitting portion spreads, the light flux spreads, for example, into a parallel light flux. Therefore, the light density of the light beam can be increased in inverse proportion to the degree of spread of the light beam by the amount that can be processed before the light beam. For this reason, in the subsequent optical device, the cross-sectional area of the light beam that must be processed in order to obtain a predetermined light amount can be reduced as the light density increases, and the subsequent optical device can be downsized. be able to.
以上のように、前記発光部が露出した前記発光素子を用いると、発光素子自体が小型化するばかりでなく、前記後続の光学装置を小型化することができ、前記発光素子と前記集光レンズと前記後続の光学装置を合わせた光学装置全体を小型化することができる。光学装置が小型化すると、結果として光学装置の重量も減少する。また、前記発光素子から出射される光を効率よく利用できるので、発光に費やされる電力を抑えることができる。 As described above, when the light emitting element in which the light emitting unit is exposed is used, not only the light emitting element itself can be downsized but also the subsequent optical device can be downsized, and the light emitting element and the condenser lens can be downsized. And the subsequent optical device can be reduced in size. As the optical device becomes smaller, the weight of the optical device also decreases as a result. In addition, since the light emitted from the light emitting element can be used efficiently, power consumed for light emission can be suppressed.
また、本発明の表示装置は、前記光源装置とこの光源装置からの光を投影する投影手段とを備えるので、前記光源装置と同様、小型軽量化と低消費電力化とを実現できる。なお、投影手段とは、画像形成面において合波光を走査する手段と、合波光を結像させる手段とを意味するものとする。 In addition, since the display device of the present invention includes the light source device and projection means for projecting light from the light source device, it is possible to realize a reduction in size and weight and power consumption as in the light source device. The projecting means means means for scanning the combined light on the image forming surface and means for forming an image of the combined light.
本発明の光源装置において、複数の前記発光素子と、これらの発光素子から出射される光を合波する合波手段とを備えているのがよい。前記複数の前記発光素子が同色の発光光を出射する場合には、出射光の合波によって光密度がより高い光束を得ることができる。また、前記複数の前記発光素子が複数色の発光光をそれぞれ出射する場合には、出射光の合波によってマルチカラー又はフルカラーの合波光を得ることができ、カラー表示可能な網膜ディスプレイ装置の光源などとして用いることができる。 In the light source device of the present invention, it is preferable that the light source device includes a plurality of the light emitting elements and a multiplexing unit that multiplexes the light emitted from these light emitting elements. When the plurality of light emitting elements emit the same color of emitted light, a light flux having a higher light density can be obtained by combining the emitted light. Further, when the plurality of light emitting elements respectively emit light of a plurality of colors, multicolor or full color combined light can be obtained by combining the emitted light, and the light source of the retinal display device capable of color display It can be used as such.
また、前記集光レンズの光出射側に前記合波手段が配置されているのがよい。このようにすると、前記発光素子の前記発光部のすぐ近傍に前記集光レンズを設けて、前記光束が広がってしまう前にその進路を変え、例えば平行光束として前記合波手段に送り込むことができる。 Further, it is preferable that the multiplexing means is disposed on the light exit side of the condenser lens. In this way, the condensing lens can be provided in the immediate vicinity of the light-emitting portion of the light-emitting element, and the path can be changed before the light beam spreads, for example, can be sent to the combining means as a parallel light beam. .
この際、前記集光レンズが球レンズ(ボールレンズ)であるのがよい。但し、本明細書では、球レンズ(ボールレンズ)とは、透光性の材料からなり、完全な球体のレンズ、ないしほぼ完全な球面をなすレンズを意味するものとする。光軸調整を必要としない球レンズを用いることで、光学調整に必要な機構や調整スペースの必要がなくなり、さらに光源装置を小型化することが可能となる。また、容易に前記発光素子の発光部の至近距離内に前記集光レンズを配置することができる。 At this time, the condensing lens is preferably a spherical lens (ball lens). However, in this specification, a spherical lens (ball lens) is made of a light-transmitting material and means a complete spherical lens or a lens that forms a substantially perfect spherical surface. By using a spherical lens that does not require optical axis adjustment, the mechanism and adjustment space necessary for optical adjustment are not required, and the light source device can be further downsized. In addition, the condensing lens can be easily disposed within a close distance of the light emitting portion of the light emitting element.
更に、前記合波手段が、前記集光レンズによって集光された光の略光軸上に設けられたアパーチュアを有するのがよい。これにより、前記集光レンズで方向変換された光束のうち、例えば、光軸に対して平行性の良好な近軸光線を選別して利用することができる。 Furthermore, it is preferable that the multiplexing means has an aperture provided on a substantially optical axis of the light condensed by the condenser lens. Thereby, for example, paraxial light rays having good parallelism with respect to the optical axis can be selected and used from the light fluxes whose directions are changed by the condenser lens.
また、前記合波手段が、前記集光レンズで集光された光のうち、所定の波長範囲の光のみを反射し、他の波長範囲の光を透過させるダイクロイックミラー又はダイクロイックプリズムを有するのがよい。これにより、前記発光素子から出射された光のうち、不要な波長の光は除かれ、合波光を形成するのに必要な光のみが選別されて合波されるので、所望したとおりの色調を有する合波光が得られる。 Further, the multiplexing means includes a dichroic mirror or a dichroic prism that reflects only light in a predetermined wavelength range and transmits light in other wavelength ranges out of the light collected by the condenser lens. Good. As a result, light having an unnecessary wavelength is excluded from the light emitted from the light emitting element, and only light necessary for forming the combined light is selected and combined, so that the desired color tone can be obtained. The combined light having is obtained.
また、合波された光ビームの直径より小さいアパーチュアが、前記合波手段の光出射位置において、合波された前記光ビームの略光軸上に設けられているのがよい。このようにすると、複数の光ビームの重なりによって形成された合波光のうち、光軸に近く、特に平行性に優れた光ビームを選別して取り出すことができる。更に、前記アパーチュアの大きさを適宜設定することによって、光源として求められるビーム径の合波光ビームを得ることができる。 In addition, an aperture smaller than the diameter of the combined light beam may be provided substantially on the optical axis of the combined light beam at the light emission position of the combining means. In this way, it is possible to select and extract a light beam that is close to the optical axis and that is particularly excellent in parallelism among the combined light formed by the overlapping of a plurality of light beams. Further, by appropriately setting the size of the aperture, a combined light beam having a beam diameter required as a light source can be obtained.
また、前記複数の発光素子が、赤色光発光素子、緑色光発光素子及び青色光発光素子のいずれかであるのがよい。これらの発光素子が発する光を合波することで、マルチカラー又はフルカラーの合波光を得ることができる。 The plurality of light emitting elements may be any of a red light emitting element, a green light emitting element, and a blue light emitting element. Multi-color or full-color combined light can be obtained by combining light emitted from these light-emitting elements.
また、複数の前記発光素子の発光量が個別に制御されるのがよい。それぞれの前記発光素子に駆動電力を供給することによって、搭載された複数の前記発光素子を独立の発光量で発光させることができる。例えば、赤色光発光素子、緑色光発光素子および青色光発光素子の発光量を独立に制御することによって、三原色光の混色によるフルカラーの合波光を得ることができ、前記投影手段によってフルカラーの画像を形成することができる。 Further, it is preferable that the light emission amounts of the plurality of light emitting elements are individually controlled. By supplying driving power to each of the light emitting elements, the plurality of mounted light emitting elements can emit light with independent light emission amounts. For example, by independently controlling the light emission amounts of the red light emitting element, the green light emitting element, and the blue light emitting element, it is possible to obtain a full color combined light by mixing the three primary color lights, and the projection means generates a full color image. Can be formed.
本発明の表示装置は、小型で軽量であるので、特に網膜ディスプレイ装置として構成されるのが好適である。 Since the display device of the present invention is small and lightweight, it is particularly preferable to be configured as a retinal display device.
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。 Next, a preferred embodiment of the present invention will be described specifically and in detail with reference to the drawings.
実施の形態1
図1は、実施の形態1に基づく、カラー表示可能な網膜ディスプレイの光源装置の一般的な構成を示す説明図である。図1(a)は、光の出射側を見た断面図であり、図1(b)は、図1(a)に1A−1A線で示した位置における断面図である。なお、図1では、見やすくするため、球レンズ(ボールレンズ)やダイクロイックミラーなど一部のハッチングを省略している(以下、同様。)。
Embodiment 1
FIG. 1 is an explanatory diagram showing a general configuration of a light source device of a retinal display capable of color display based on the first embodiment. 1A is a cross-sectional view of the light emission side, and FIG. 1B is a cross-sectional view at the position indicated by the line 1A-1A in FIG. In FIG. 1, in order to make it easy to see, some hatching such as a spherical lens (ball lens) and a dichroic mirror is omitted (the same applies hereinafter).
この光源装置は、主として、発光素子部1と集光部10と合波部20からなる。発光素子部1は、LEDやレーザダイオードなどのチップ状の発光素子2を複数個搭載することができ、外部端子8を通じて電気的に各発光素子2の発光を制御できる。集光部10は、発光素子2の搭載数と同数の球レンズ(ボールレンズ)11を保持することができる。合波部20は、同じく同数のダイクロイックミラー21を保持することができる。なお、図1には、一例として搭載する発光素子の数が3個である例を示したが、搭載素子数はこれに限るものではなく、適宜選択する。以下、それぞれの部分の詳しい構造と機能を説明する。 The light source device mainly includes a light emitting element unit 1, a light collecting unit 10, and a multiplexing unit 20. A plurality of chip-like light emitting elements 2 such as LEDs and laser diodes can be mounted on the light emitting element unit 1, and the light emission of each light emitting element 2 can be electrically controlled through the external terminal 8. The condensing unit 10 can hold the same number of ball lenses (ball lenses) 11 as the number of mounted light emitting elements 2. Similarly, the multiplexing unit 20 can hold the same number of dichroic mirrors 21. FIG. 1 shows an example in which the number of light emitting elements to be mounted is three as an example, but the number of mounted elements is not limited to this, and is appropriately selected. The detailed structure and function of each part will be described below.
図2は、発光素子部1の構造を説明するもので、図2(a)は、光の出射側を見た断面図であり、図2(b)は、図1(b)と同じ1A−1A線の位置における断面図である。 FIG. 2 illustrates the structure of the light-emitting element portion 1. FIG. 2A is a cross-sectional view of the light emitting side, and FIG. 2B is the same as FIG. 1B. It is sectional drawing in the position of -1A line.
発光素子部1では、R(赤)、G(緑)およびB(青)の三原色光を、それぞれ、発光する、チップ状の赤色光発光素子2R、青色光発光素子2Bおよび緑色光発光素子2Gが、サブ基板3の上に実装されている。サブ基板3には、発光素子2の位置決め精度を確保するための基準位置となるマークと、チップ状の発光素子2を固定するためのパターンとが設けられている。
In the light emitting element unit 1, chip-shaped red light emitting element 2R, blue light emitting element 2B, and green light emitting element 2G that emit light of three primary colors of R (red), G (green), and B (blue), respectively. Is mounted on the
支持体底部4の上には、サブ基板3よりひとまわり大きく、サブ基板3を搭載するためのベースであるランド6が設けられており、サブ基板3はランド6に固定されている。支持体底部4の上には、ランド6以外に、発光素子2とワイヤボンディングなどで電気的な配線9を形成するための導電性のランド7が設けられている。
On the support bottom 4, there is provided a
支持体底部4と支持体側部5とは、一体となって箱形の容器を形成し、この中に後述する集光部10を収容するように構成されている。支持体底部4は、例えば、セラミック材料からなる基板の上にメッキなどでランド6やランド7などのパターン配線が形成されたもの、または、ランド6とランド7の形状にパターニングされたリードフレームなどの金属材料を樹脂とともに成形して作製されたものなどを用いることができ、一般的な実装基板の作製技術を応用することができる。
The support bottom portion 4 and the support side portion 5 are integrally formed to form a box-shaped container, in which a light collecting portion 10 described later is accommodated. The support bottom 4 is, for example, a substrate made of a ceramic material on which pattern wiring such as
支持体底部4に形成され、図示省略したスルーホール配線を通じて、ランド7は支持体底部4の外面に配置された外部端子8と電気的に接続されている。ランド6は、パッケージ構造により、外部端子8と接続されていたり、ランド7とワイヤボンディングで接続されていたりする。外部端子8を通じてそれぞれの発光素子2に駆動電力を供給することによって、搭載された複数の発光素子2を発光させることができる。また、赤色光発光素子2R、青色光発光素子2Bおよび緑色光発光素子2Gの発光量を独立に制御することによって、三原色光の混色によるフルカラーの合波光を得ることができる。
The
この光源装置で用いる発光素子2としては安価なLEDが適している。そのなかでも、製造が容易で、高周波特性に優れて変調しやすく、実装も容易であることから、面発光型のLEDが好適である。また、VCSEL(垂直共振器型面発光レーザ)を用いてもよい。 An inexpensive LED is suitable as the light emitting element 2 used in the light source device. Among these, surface-emitting LEDs are preferred because they are easy to manufacture, excellent in high frequency characteristics, easily modulated, and easy to mount. A VCSEL (vertical cavity surface emitting laser) may be used.
図3は、面発光型のLEDの電極形状と電気的接続の状態を示す斜視図である。図3(a)のように電極が上部と底部に設けられている場合には、上部電極61はランド7にワイヤボンディング配線9で接続し、底部の下部電極62はサブ基板3の上の配線パターン63に図示省略した導電性樹脂で接続する。これを外部と接続するために、サブ基板3の上で引き出された配線パターン63とランド7とをワイヤボンディング配線9で接続する。図3(b)のように上部に2つの電極が設けられている場合には、各電極をワイヤボンディング配線9でランド7に接続する。
FIG. 3 is a perspective view showing the electrode shape of the surface-emitting LED and the state of electrical connection. When electrodes are provided on the top and bottom as shown in FIG. 3A, the upper electrode 61 is connected to the
図4は、集光部10の構造を説明するもので、図4(a)は、光の出射側を見た断面図であり、図4(b)は、図1(b)と同じ1A−1A線の位置における断面図である。 4A and 4B illustrate the structure of the light collecting unit 10. FIG. 4A is a cross-sectional view of the light emitting side, and FIG. 4B is the same as FIG. 1B. It is sectional drawing in the position of -1A line.
集光部10では、発光素子2の搭載数と同じ3個の球レンズ(ボールレンズ)11が、レンズホルダ12とレンズストッパ13とによって保持されている。球レンズ11は、透光性の材料からなる完全な球体である。レンズホルダ12は、例えば樹脂成形や金属加工などによって形成され、球レンズ11よりわずかに大きい断面をもち、例えば3個の球レンズ11を保持することができる。樹脂の材料としては、軽くて強い樹脂が望ましく、例えば、液晶ポリマーとして用いられる材料を混ぜ込んだ液晶ポリマー樹脂などがよい。
In the condensing unit 10, the same three spherical lenses (ball lenses) 11 as the number of the light emitting elements 2 mounted are held by the
レンズホルダ12の下部には、レンズホルダ12と同種の材料によって同様に形成されたレンズストッパ13が設けられている。レンズストッパ13には、球レンズ11の外形より小さい寸法の嵌合孔14が設けられている。嵌合孔14は、例えば円形であるが、これに限られず、球レンズ11を3点以上で支持できる形状であればよく、例えば四角孔などでもよい。
A
このようなレンズホルダ12とレンズストッパ13によれば、球レンズ11を各レンズホルダ12内に落とし込むだけで外形に基づくセルフアライメントで球レンズ11の位置決めが達成される。
According to such a
すなわち、レンズホルダ12内に導入された球レンズ11は、レンズストッパ13に設けられた嵌合孔14に落ち込むしかなく、球レンズ11と嵌合孔14との凹凸嵌合によって自動的に球レンズ11は位置決めして保持され、球の中心の位置が定まる。これによって、球レンズ11と発光素子2との距離、および球レンズ11の光軸(図4の上下方向における球レンズの中心軸)15の位置もまた自動的に定まり、球レンズ11と発光素子2との相対位置を調整したり、光軸を合わせたりする光学的な調整を行う必要がない。
That is, the
球レンズ11は、嵌合孔14の中心にならって、光軸15の位置の精度を得ることができる。従って、球レンズ11の光軸15の位置決め精度に関係するのは、球レンズ11の真球度と、レンズストッパ13に設けられた嵌合孔14の中心の位置決め精度である。これらは、いずれも、手間をかけずに、比較的容易に、高い精度を実現できる。
The
また、球レンズ11は、嵌合孔14の寸法にならって、上下方向における位置の精度を得ることができる。従って、球レンズ11と発光素子2との距離の精度に関係するのは、球レンズ11の外形寸法の精度と、レンズストッパ13に設けられた嵌合孔14の孔径の精度である。これらもまた、手間をかけずに、比較的容易に、高い精度を実現できる。
Further, the
このように、球レンズ11の真球度と外形寸法の精度を高く管理し、また、レンズストッパ13に設ける嵌合孔14の中心位置と寸法の精度を高く管理することにより、光学的な調整を行う手間をかけずに、球レンズ11を精度よく位置決めすることができる。上記の管理は比較的容易であるので、歩留まりよく、手間をかけずに能率よく、低コストで光源装置を作製することが可能になる。
In this way, the sphericity of the
なお、位置決めされた球レンズ11を固定するには、図示省略した押さえ蓋を球レンズ11に上方からかぶせるか、接着剤を用いてレンズホルダ12に接着固定すればよい。また、球レンズ11を収容する空間領域の間には、それぞれの球レンズ11からの迷光が互いに影響し合わないように、遮光壁16を設けるのがよい。
In order to fix the positioned
図5は、合波部20の構造を説明するもので、図5(a)は、光の出射側を見た断面図であり、図5(b)は、図1(b)と同じ1A−1A線の位置における断面図である。 FIG. 5 illustrates the structure of the multiplexing unit 20. FIG. 5 (a) is a cross-sectional view of the light emitting side, and FIG. 5 (b) is the same as 1A in FIG. 1 (b). It is sectional drawing in the position of -1A line.
合波部20では、発光素子2の搭載数と同じ3個のダイクロイックミラー21R、21Bおよび21Gが、ミラーホルダ23によって保持されている。ダイクロイックミラー21Rは、赤色光のみを反射し、他の光は透過させる。同様に、ダイクロイックミラー21Bは、青色光のみを反射し、他の光は透過させ、ダイクロイックミラー21Gは、緑色光のみを反射し、他の光は透過させる。
In the multiplexing unit 20, the same three
ダイクロイックミラー21Rは、例えば、ガラスなどの透明材料からなる直方体を2つの三角柱に二等分し、一方の三角柱の切断面に赤色光のみを反射する赤色光反射面22Rを形成したものである。赤色光反射面22Rは、誘電体多層膜を蒸着することなどによって形成できる。同様に、ダイクロイックミラー21Bおよび21Gは、ガラスなどの透明材料からなる直方体を2つの三角柱に二等分し、一方の三角柱の切断面に青色光のみを反射する青色光反射面22Bおよび緑色光のみを反射する緑色光反射面22Gを、それぞれ形成したものである。ミラーホルダ23は、例えば、樹脂成形や金属加工などで形成されたものである。
The dichroic mirror 21R is obtained by, for example, dividing a rectangular parallelepiped made of a transparent material such as glass into two triangular prisms, and forming a red light reflecting surface 22R that reflects only red light on the cut surface of one triangular prism. The red light reflecting surface 22R can be formed by depositing a dielectric multilayer film. Similarly, the dichroic mirrors 21B and 21G divide a rectangular parallelepiped made of a transparent material such as glass into two triangular prisms, and only the blue light reflecting surface 22B and the green light reflecting only the blue light on the cut surface of one triangular prism. The green light reflecting surfaces 22G that reflect the light are respectively formed. The
各ダイクロイックミラー21R、21Bおよび21Gへの入射側には、小径のアパーチュア24が設けられている。また、ダイクロイックミラー21R、21Bおよび21Gによって合波された合波光が出射される側にも、より小径のアパーチュア25が設けられている。
A small-
図6は、3つの発光素子2の例として緑色光発光素子2Gを選び、緑色光発光素子2Gから出射された光がアパーチュア25から出射されるまでの光路の構成を図示した説明図である。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the configuration of an optical path from when the green light emitting element 2G is selected as an example of the three light emitting elements 2 until the light emitted from the green light emitting element 2G is emitted from the
緑色光発光素子2Gは、例えば、0.2mm角程度の微小なチップサイズのLEDである。この緑色光発光素子2Gにできるだけ接近させて、直径が例えば約2mmの球レンズ11を対向配置する。緑色光発光素子2Gと球レンズ11との間隙Dは、0〜約0.5mmで、小さいほどよく、両者が接してもかまわない。LEDなどの発光素子から出射される光束は放射角の大きい拡散光であるが、上記のように間隙Dができるだけ小さくなるように配置した場合、緑色光発光素子2Gから出射される光を効率的に球レンズ11に入射させ、その光路を光軸側に屈折させ、球レンズ11から出射される光束が光軸に平行な平行光束に近いビーム状になるように光路変換することができる。
The green light emitting element 2G is an LED having a minute chip size of about 0.2 mm square, for example. A
この際、発光素子2の表面に球レンズ11が接触するか、あるいはその直前まで近づけることができるように、LEDなどの発光素子2に設ける、ワイヤボンディングなどによる配線を、高さの低いループ形状にするのがよい。また、図4に示した、円形の嵌合孔14を有するレンズストッパ13で球レンズ11を支持する方式は、発光素子2と球レンズ11との接近を邪魔するものが生ずることがなく、上記の目的にも好適である。
At this time, the wiring by wire bonding or the like provided on the light emitting element 2 such as an LED is arranged in a loop shape with a low height so that the
ダイクロイックミラー21Gへ光が入射する側のミラーホルダ23には、小径のアパーチュア24が設けられている。このアパーチュア24はボールレンズ11の光軸15の上に設けられており、球レンズ11から出射される光束のうち、特に光軸15に近く、より平行光束に近い光ビームを選別してダイクロイックミラー21Gへ送る働きをする。このアパーチュア24の大きさによって合波部20へ送る平行光束のビーム径を適宜設定することができ、例えば、直径が0.4〜0.5mmのアパーチュア24を設けるのがよい。
A small-
ダイクロイックミラー21Gに入射した平行光束は、緑色光反射面22Gで反射されて、水平方向に出射側方向へ進む。一方、ダイクロイックミラー21Bから送られてきた赤色光と青色光は、ダイクロイックミラー21Gを水平方向に透過する。このようにして、緑色光、赤色光および青色光の光ビームが同じ光軸上に導かれ、出射側アパーチュア25付近では3つのビームの重なりによって合波光のビームが形成される。このうち、光軸に近く、特に平行性に優れた光ビームを、合波光のビーム径より小さなアパーチュア25で選別して取り出すのがよい。このアパーチュア25の大きさを適宜設定することによって、光源として求められるビーム径の合波光ビームを得ることができる。例えば、アパーチュア25の直径を10〜20μmとするなど、仮想画面の画素サイズ相当に設定するのがよい。
The parallel light beam incident on the dichroic mirror 21G is reflected by the green light reflecting surface 22G and proceeds in the horizontal direction toward the emission side. On the other hand, the red light and blue light transmitted from the dichroic mirror 21B are transmitted through the dichroic mirror 21G in the horizontal direction. In this manner, the light beams of green light, red light, and blue light are guided on the same optical axis, and in the vicinity of the
図示は省略するが、例えば、間隙Dが2倍になったとすると、緑色光発光素子2Gから球レンズ11に到達する光が数倍に広がってしまい、アパーチュア24やアパーチュア25から取り出せる光ビームの光密度が数分の一に低下してしまうのは、容易に想像できる。この光密度の低下を発光素子2の側で補うためには、発光素子2を数倍の明るさで光らせる必要があり、そのためには消費電力が何倍にも大きくなる。このような考察からわかるように、図1や図6で示されるような光の利用形態では、間隙Dを0に近づけることが極めて重要である。
Although illustration is omitted, if the gap D is doubled, for example, the light reaching the
上記のように、発光部が露出した発光素子を用いる本実施の形態によれば、発光部がモールド樹脂などで被覆された従来の発光素子を用いる光源装置と比べて、光密度がはるかに大きい平行光束を取り出すことができ、この結果、所定の光量の合波光を得るために処理する平行光束の断面積を、光密度の増加に応じて減少させることができ、前記合波手段を小型化することができる。 As described above, according to the present embodiment using the light emitting element in which the light emitting part is exposed, the light density is much higher than that of the light source device using the conventional light emitting element in which the light emitting part is coated with a mold resin or the like. Parallel beam can be taken out. As a result, the cross-sectional area of the parallel beam to be processed to obtain a predetermined amount of combined light can be reduced as the light density increases, and the combining means can be downsized. can do.
以上のように、前記発光部が露出した前記発光素子を用いると、発光素子自体が小型化するばかりでなく、前記合波手段を小型化することができ、光源装置全体を小型化できる。光源装置が小型化すると、結果として光源装置の重量も減少する。 As described above, when the light emitting element in which the light emitting portion is exposed is used, not only the light emitting element itself can be miniaturized, but also the multiplexing means can be miniaturized and the entire light source device can be miniaturized. When the light source device is downsized, the weight of the light source device is reduced as a result.
次に、上述した各部の構造と機能の特徴に基づき、図1に示した光源装置の動作を説明する。 Next, the operation of the light source device shown in FIG. 1 will be described based on the structure and function features of the respective parts described above.
赤色光発光素子2R、青色光発光素子2Bおよび緑色光発光素子2Gは、外部端子8を通じて駆動電力が供給されると、それぞれ、R(赤)、G(緑)およびB(青)の三原色光を発光する。各発光素子からの光は、これらに対向して配置された球レンズ11によって進路を変更され、アパーチュア24によって選別され、ビーム径0.4〜0.5mmの平行光束となってダイクロイックミラー21に入射する。
The red light emitting element 2R, the blue light emitting element 2B, and the green light emitting element 2G are supplied with three primary color lights of R (red), G (green), and B (blue) when driving power is supplied through the external terminal 8, respectively. Emits light. The light from each light emitting element is changed in its path by the
ダイクロイックミラー21Rは、赤色発光素子2Rからの赤色光を反射して、その進路を水平方向に変化させる。また、ダイクロイックミラー21Bは、青色発光素子2Bからの青色光を反射して、その進路を水平方向に変化させる一方、ダイクロイックミラー21Rから送られてきた赤色光は、そのまま水平方向に透過させる。また、ダイクロイックミラー21Gは、緑色発光素子2Gからの緑色光を反射して、その進路を水平方向に変化させる一方、ダイクロイックミラー21Bから送られてきた赤色光と青色光は、そのまま水平方向に透過させる。 The dichroic mirror 21R reflects the red light from the red light emitting element 2R and changes its path in the horizontal direction. Further, the dichroic mirror 21B reflects the blue light from the blue light emitting element 2B and changes its path in the horizontal direction, while the red light transmitted from the dichroic mirror 21R is transmitted as it is in the horizontal direction. The dichroic mirror 21G reflects the green light from the green light emitting element 2G and changes its path in the horizontal direction, while the red light and blue light transmitted from the dichroic mirror 21B are transmitted in the horizontal direction as they are. Let
このようにして、赤、緑および青の三原色光が同じ光軸上に導かれ、出射側アパーチュア25付近では三原色光の重なりによって合波光のビームが形成される。このうち、光軸に近く、特に平行性に優れた光ビームがアパーチュア25によって選別され、例えば、ビーム径10〜20μmの平行光束となって取り出される。
In this way, the three primary color lights of red, green and blue are guided on the same optical axis, and a beam of combined light is formed in the vicinity of the
出射される合波光ビームは、光軸近くの極めて平行性に優れた光が選別された質の高い光である。さらに、発光素子2から出射される光が広がってしまう前に球レンズ11で平行光束に方向変換しているため、合波光ビームの光密度は高い。このような光源の構造は、極めて微小なビーム径の光ビームを出射する光源の光量を増大させるのに適しており、その出射光の特性は、網膜ディスプレイなどへの応用に好適である。
The emitted combined light beam is a high-quality light in which light having extremely excellent parallelism near the optical axis is selected. Further, since the light emitted from the light emitting element 2 is converted into a parallel light flux by the
また、各発光素子に供給する駆動電力を独立に制御することによって、赤色光発光素子2R、青色光発光素子2Bおよび緑色光発光素子2Gの発光量を独立に制御することができ、三原色光の混色によるフルカラーの合波光を得ることができる。この出射ビームは、フルカラー表示可能なディスプレイ装置の光源として用いることができる。 Further, by independently controlling the driving power supplied to each light emitting element, the light emission amounts of the red light emitting element 2R, the blue light emitting element 2B, and the green light emitting element 2G can be controlled independently, It is possible to obtain full color combined light by color mixing. This emitted beam can be used as a light source of a display device capable of full color display.
以上のように、発光部が露出したチップ状の発光素子を用いると、発光素子自体が小型化するばかりでなく、合波手段を小型化することができ、光源装置全体を小型化できる。光源装置が小型化すると、結果として光源装置の重量も減少する。また、前記発光素子から出射される光を効率よく利用できるので、発光に費やされる電力を抑えることができる。 As described above, when a chip-like light emitting element having an exposed light emitting portion is used, not only the light emitting element itself can be miniaturized, but also the multiplexing means can be miniaturized and the entire light source device can be miniaturized. When the light source device is downsized, the weight of the light source device is reduced as a result. In addition, since the light emitted from the light emitting element can be used efficiently, power consumed for light emission can be suppressed.
また、集光レンズとして光軸調整を必要としない球レンズを用いることで、光学調整に必要な機構や調整スペースの必要がなくなり、さらに光源装置を小型化することが可能となる。また、容易に前記発光素子の発光部の至近距離内に前記集光レンズを配置することができる。 Further, by using a spherical lens that does not require optical axis adjustment as a condensing lens, a mechanism and adjustment space necessary for optical adjustment are not required, and the light source device can be further downsized. In addition, the condensing lens can be easily disposed within a close distance of the light emitting portion of the light emitting element.
球レンズ11の真球度と外形寸法の精度を高く管理し、また、レンズストッパ13に設ける嵌合孔14の中心位置と寸法の精度を高く管理することにより、光学的な調整を行う手間をかけずに、球レンズ11を精度よく位置決めすることができる。上記の管理は比較的容易であるので、歩留まりよく、手間をかけずに能率よく、低コストで光源装置を作製することが可能になる。
The accuracy of the sphericity and outer dimensions of the
実施の形態2
図7は、実施の形態2に基づく、カラー表示可能な網膜ディスプレイの光源装置の一般的な構成を示す説明図である。図7(a)は、図1(a)と同じ方向を見た断面図であり、図7(b)は、図7(a)に7B−7B線で示した位置における断面図である。
Embodiment 2
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a general configuration of a light source device of a retinal display capable of color display based on the second embodiment. FIG. 7A is a cross-sectional view in the same direction as FIG. 1A, and FIG. 7B is a cross-sectional view at the position indicated by the line 7B-7B in FIG. 7A.
この光源装置は、図1に示した、実施の形態1に基づく光源装置とほぼ同様に構成されている。但し、合波部の構成を少し変え、中央上面に設けられたアパーチュアから上方へ合波光を取り出せるようにした点のみが、図1に示した光源装置と異なっている。以下、重複を避けるため、相違点に重点をおいて説明する。 This light source device is configured in substantially the same manner as the light source device according to the first embodiment shown in FIG. However, it differs from the light source device shown in FIG. 1 only in that the configuration of the multiplexing unit is slightly changed so that the combined light can be extracted upward from the aperture provided in the central upper surface. Hereinafter, in order to avoid duplication, it demonstrates focusing on difference.
図7に示した光源装置は、主として、発光素子部1と集光部10と合波部30とからなる。発光素子部1は、LEDやレーザダイオードなどのチップ状の発光素子2を複数個搭載することができ、外部端子8を通じて電気的に各発光素子2の発光を制御できる。集光部10は、発光素子2の搭載数と同数の球レンズ(ボールレンズ)11を保持することができる。これらは、図1に示した装置の発光素子部1および集光部10と同じものである。
The light source device shown in FIG. 7 mainly includes a light emitting element unit 1, a condensing unit 10, and a combining
合波部30では、図1に示した合波部20で用いられていたダイクロイックミラー21Rおよび21Gの代わりに、プリズムミラー31Rおよび31Gがミラーホルダ23によって保持されている。プリズムミラー31Rおよび31Gは、三角柱形のプリズムに光反射面32を形成したものである。また、ダイクロイックミラー21Bの代わりに、直方体を4等分して得られる三角柱の切断面に、赤色光のみを反射し他の光は透過させる赤色光反射面32Rと、緑色光のみを反射し他の光は透過させる緑色光反射面32Gとが直交するように形成されたクロスダイクロイックミラー31Bが中央部に保持されている。
In the
また、合波部30の上部には遮光壁36が設けられており、その中心位置に、図1のアパーチュア25に代えて、同径のアパーチュア35が設けられている。
In addition, a light shielding wall 36 is provided at the upper portion of the multiplexing
その他は図1に示した合波部20と同様である。例えば、ミラーホルダ23には、集光部10から光が入射する位置にアパーチュア24と同様のアパーチュア34が設けられている。
Others are the same as those of the multiplexing unit 20 shown in FIG. For example, the
図7に示した光源装置では、赤色光発光素子2R、青色光発光素子2Bおよび緑色光発光素子2Gは、外部端子8を通じて駆動電力が供給されると、それぞれ、R(赤)、G(緑)およびB(青)の三原色光を発光する。各発光素子からの光は、これらに対向して配置された球レンズ11によって進路を変更され、アパーチュア34によって選別され、ビーム径0.4〜0.5mmの平行光束となってプリズムミラー31R、31Gまたはクロスダイクロイックミラー31Bに入射する。
In the light source device shown in FIG. 7, when driving power is supplied to the red light emitting element 2R, the blue light emitting element 2B, and the green light emitting element 2G through the external terminal 8, R (red) and G (green), respectively. ) And B (blue). The light from each light emitting element is changed in its path by the
赤色発光素子2Rからの赤色光は、プリズムミラー31Rによって水平方向に反射され、続いてクロスダイクロイックミラー31Bの赤色光反射面32Rによって垂直上方へ反射される。同様に、緑色発光素子2Gからの緑色光は、プリズムミラー31Gによって水平方向に反射され、続いてクロスダイクロイックミラー31Bの緑色光反射面32Gによって垂直上方へ反射される。青色発光素子2Rからの青色光は、クロスダイクロイックミラー31Bの赤色光反射面32Rおよび緑色光反射面32Gを透過して垂直上方へ出射される。 The red light from the red light emitting element 2R is reflected in the horizontal direction by the prism mirror 31R, and subsequently reflected vertically upward by the red light reflecting surface 32R of the cross dichroic mirror 31B. Similarly, the green light from the green light emitting element 2G is reflected in the horizontal direction by the prism mirror 31G, and subsequently reflected vertically upward by the green light reflecting surface 32G of the cross dichroic mirror 31B. The blue light from the blue light emitting element 2R is transmitted vertically through the red light reflecting surface 32R and the green light reflecting surface 32G of the cross dichroic mirror 31B.
このようにして、赤、緑および青の三原色光が同じ光軸上に導かれ、出射側アパーチュア35付近では三原色光の重なりによって合波光のビームが形成される。このうち、光軸に近く、特に平行性に優れた光ビームがアパーチュア35によって選別され、例えば、ビーム径10〜20μmの平行光束となって取り出される。
In this way, the three primary color lights of red, green and blue are guided on the same optical axis, and a beam of combined light is formed in the vicinity of the
実施の形態1と同様、出射される合波光ビームは、光軸近くの極めて平行性に優れた光が選別された質の高い光である。さらに、発光素子2から出射される光が広がってしまう前に球レンズ11で平行光束に方向変換しているため、合波光ビームの光密度は高い。このような光源の構造は、極めて微小なビーム径の光を出射する光源の光量を増大させるのに適しており、その出射光の特性は、網膜ディスプレイなどへの応用に好適である。
Similar to the first embodiment, the emitted combined light beam is a high-quality light obtained by selecting light with excellent parallelism near the optical axis. Further, since the light emitted from the light emitting element 2 is converted into a parallel light flux by the
その他の点でも実施の形態1と同様であるから、実施の形態1と同様の作用効果が得られることは言うまでもない。 Since the other points are the same as those of the first embodiment, it is needless to say that the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
すなわち、発光部が露出したチップ状の発光素子を用いると、発光素子自体が小型化するばかりでなく、合波手段を小型化することができ、光源装置全体を小型化できる。光源装置が小型化すると、結果として光源装置の重量も減少する。また、前記発光素子から出射される光を効率よく利用できるので、発光に費やされる電力を抑えることができる。 That is, when a chip-like light emitting element with an exposed light emitting portion is used, not only the light emitting element itself can be miniaturized, but also the multiplexing means can be miniaturized and the entire light source device can be miniaturized. When the light source device is downsized, the weight of the light source device is reduced as a result. In addition, since the light emitted from the light emitting element can be used efficiently, power consumed for light emission can be suppressed.
また、集光レンズとして光軸調整を必要としない球レンズを用いることで、光学調整に必要な機構や調整スペースの必要がなくなり、さらに光源装置を小型化することが可能となる。また、容易に前記発光素子の発光部の至近距離内に前記集光レンズを配置することができる。 Further, by using a spherical lens that does not require optical axis adjustment as a condensing lens, a mechanism and adjustment space necessary for optical adjustment are not required, and the light source device can be further downsized. In addition, the condensing lens can be easily disposed within a close distance of the light emitting portion of the light emitting element.
球レンズ11の真球度と外形寸法の精度を高く管理し、また、レンズストッパ13に設ける嵌合孔14の中心位置と寸法の精度を高く管理することにより、光学的な調整を行う手間をかけずに、球レンズ11を精度よく位置決めすることができる。上記の管理は比較的容易であるので、歩留まりよく、手間をかけずに能率よく、低コストで光源装置を作製することが可能になる。
The accuracy of the sphericity and outer dimensions of the
実施の形態3
上述した実施の形態1と2の光源装置から出射される合波光ビームは、平行性に優れ、光密度の高い、質の高い光である。本実施の形態は、そのような光源装置を網膜ディスプレイなどのマイクロディスプレイに適用した例である。
The combined light beams emitted from the light source devices of Embodiments 1 and 2 described above are high-quality light with excellent parallelism and high light density. The present embodiment is an example in which such a light source device is applied to a micro display such as a retina display.
図8は、本発明の実施の形態3に基づくヘッドマウントディスプレイ(HMD)の構成を示す説明図である。このヘッドマウントディスプレイ50では、図1に示した光源装置40から出射される出射光41が、網膜45の上に単位画素を形成する。この際、映像信号に対応して各発光素子に供給する駆動電力を駆動電力制御装置51で制御することによって、赤色光発光素子2R、青色光発光素子2Bおよび緑色光発光素子2Gの発光量を調節し、三原色光の混色によってフルカラーの表示が可能な単位画素とすることができる。 FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration of a head mounted display (HMD) based on the third embodiment of the present invention. In the head mounted display 50, the emitted light 41 emitted from the light source device 40 shown in FIG. 1 forms unit pixels on the retina 45. At this time, the driving power supplied to each light emitting element corresponding to the video signal is controlled by the driving power control device 51, whereby the light emission amounts of the red light emitting element 2R, the blue light emitting element 2B, and the green light emitting element 2G are controlled. The unit pixel can be adjusted to display full color by mixing the three primary color lights.
そして、光源装置40からの出射光41は、走査手段42を通過した後、結像光学系のレンズ43等によって、この走査手段42と光学的に共役関係にあるユーザーの眼球44の網膜45の上に結像点(スポット)を結ぶように構成されている。この結像点は、映像信号に同期した走査手段42の動きによって、網膜45の上で二次元的に走査され、網膜45の上にラスター画像を形成する。ユーザーは、このラスター画像を知覚し、臨場感あふれる映像をパーソナルに体感することができる。 The light 41 emitted from the light source device 40 passes through the scanning means 42 and then passes through the retina 45 of the user's eyeball 44 optically conjugate with the scanning means 42 by the lens 43 of the imaging optical system. An image forming point (spot) is connected to the top. This imaging point is scanned two-dimensionally on the retina 45 by the movement of the scanning means 42 synchronized with the video signal, and forms a raster image on the retina 45. The user can perceive the raster image and personally experience a realistic video.
なお、このヘッドマウントディスプレイ50は、サングラスのように装着した状態でプロジェクタやPDA、カメラ、コンピュータ、ゲーム機などに組み込むことにより、コンパクトな映像装置を提供することができる。 It should be noted that the head mounted display 50 can be provided with a compact video device by being incorporated in a projector, PDA, camera, computer, game machine or the like while wearing like sunglasses.
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。例えば、上述した発光素子は、1種のみを1個又は複数個配置してもよく(モノカラー光源の場合)、また、2種を各1個又は複数個配置してもよい(マルチカラー光源の場合)。 As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to these examples at all, and can be suitably changed in the range which does not deviate from the main point of invention. For example, one or more of the above-described light emitting elements may be arranged (in the case of a monocolor light source), or one or more of the two kinds may be arranged (multicolor light source). in the case of).
本発明の光源装置及び表示装置は、携帯電子機器の表示装置として期待されている網膜ディスプレイ装置などのカラー表示可能な表示装置を、小型、軽量、低コストで提供することに応用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The light source device and the display device of the present invention can be applied to providing a display device capable of color display such as a retinal display device that is expected as a display device of a portable electronic device in a small size, a light weight, and a low cost. .
1…発光素子部、2…チップ状の発光素子、2R…チップ状の赤色光発光素子、
2B…チップ状の青色光発光素子、2G…チップ状の緑色光発光素子、
3…サブ基板、4…支持体底部、5…支持体側部、6、7…ランド、8…外部端子、
9…配線、10…集光部、11…球レンズ(ボールレンズ)、12…レンズホルダ、
13…レンズストッパ、14…嵌合孔、15…球レンズの光軸、16…遮光壁、
21R、21B、21G…ダイクロイックミラー、22R…赤色光反射面、
22B…青色光反射面、22G…緑色光反射面、23…ミラーホルダ、
24…アパーチュア(入射側)、25…アパーチュア(出射側)、26…遮光壁、
31R、31G…プリズムミラー、31B…クロスダイクロイックミラー、
32R…赤色光反射面、32G…緑色光反射面、33…ミラーホルダ、
34…アパーチュア(入射側)、35…アパーチュア(出射側)、36…遮光壁、
40…光源装置、41…出射光、42…走査手段、43…結像光学系のレンズ、
44…ユーザーの眼球、45…網膜、50…ヘッドマウントディスプレイ、
51…駆動電力変調装置、61…上部電極、62…下部電極、63…配線パターン、
64…陽極、65…陰極、101R…赤色光発光素子、101B…青色光発光素子、
101G…緑色光発光素子、102…集光レンズ、103…ダイクロイックミラー、
104…光源部、105…走査手段、106…投影光学系のレンズ、
107…ユーザーの眼球
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light emitting element part, 2 ... Chip-shaped light emitting element, 2R ... Chip-shaped red light emitting element,
2B ... chip-like blue light emitting element, 2G ... chip-like green light emitting element,
3 ... sub-board, 4 ... bottom of support, 5 ... side of support, 6, 7 ... land, 8 ... external terminal,
9 ... Wiring, 10 ... Condensing part, 11 ... Ball lens (ball lens), 12 ... Lens holder,
13 ... Lens stopper, 14 ... Fitting hole, 15 ... Optical axis of spherical lens, 16 ... Light shielding wall,
21R, 21B, 21G ... Dichroic mirror, 22R ... Red light reflecting surface,
22B ... Blue light reflecting surface, 22G ... Green light reflecting surface, 23 ... Mirror holder,
24 ... Aperture (incident side), 25 ... Aperture (exit side), 26 ... Light shielding wall,
31R, 31G ... prism mirror, 31B ... cross dichroic mirror,
32R ... Red light reflecting surface, 32G ... Green light reflecting surface, 33 ... Mirror holder,
34 ... Aperture (incident side), 35 ... Aperture (exit side), 36 ... Light shielding wall,
40 ... light source device, 41 ... emitted light, 42 ... scanning means, 43 ... lens for imaging optical system,
44 ... user's eyeball, 45 ... retina, 50 ... head mounted display,
51 ... Driving power modulation device, 61 ... Upper electrode, 62 ... Lower electrode, 63 ... Wiring pattern,
64 ... Anode, 65 ... Cathode, 101R ... Red light emitting element, 101B ... Blue light emitting element,
101G ... green light emitting element, 102 ... condensing lens, 103 ... dichroic mirror,
104 ... light source unit, 105 ... scanning means, 106 ... lens of projection optical system,
107 ... User's eyeball
Claims (12)
12. A display device according to claim 11, configured as a retinal display device.
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