JP2008084606A - 光源装置およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】低発熱、かつ、長寿命な光源装置、及び当該光源装置を備えるプロジェクタの提供。
【解決手段】プロジェクタは、光源装置４１１を備える。光源装置４１１は、リフレクタ４１５と、支持部材４１６と、発光部４１８とを備える。リフレクタ４１５は、楕円面リフレクタで構成される。支持部材４１６は、リフレクタ４１５の光軸に沿って設けられる。発光部４１８は、ＬＥＤ４１９Ｒと、ＬＥＤ４１９Ｇと、ＬＥＤ４１９Ｂと、ＬＥＤ４１９Ｗとを備える。各ＬＥＤ４１９は、各ＬＥＤ４１９の発光面中心における法線Ｎが、リフレクタ４１５の光軸Ｌと直交し、かつ、リフレクタ４１５における第１焦点位置を含む平面Ｓ上にあるように支持部材４１６に支持される。このような構成によれば、プロジェクタは、光源装置４１１を備え、光源装置４１１は、各ＬＥＤ４１９を備えているから、低発熱、かつ、長寿命なプロジェクタ１を実現することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置、及び当該光源装置を備えるプロジェクタに関する。

従来、光源から射出された光を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、当該光学像をスクリーンに拡大投射するプロジェクタが知られている。
このようなプロジェクタの光源装置としては、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等の放電型の光源ランプと、光源ランプから射出された光束を反射するリフレクタとを備えた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−１４８２９３号公報

しかしながら、このような放電型の光源ランプは、高輝度な光を射出することができる一方、発熱が大きく、寿命が短いという問題がある。また、高圧水銀ランプは、廃棄の際、同時に水銀も廃棄物となるため環境上の問題がある。
そこで近年では、代替光源として、発熱が小さく、寿命が長いＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）などの固体光源が注目されている。
このような固体光源は、放電型の光源ランプと比較して低出力であり、スクリーン上の明るさを確保するためには複数個の光源（アレイ状光源など）を用いなければならず、光源を光変調装置等の近くに配置する専用の光学系を採用することが多い。したがって、従来のプロジェクタの光源装置との互換性がなく、容易に光源装置を置き換えることができないという問題がある。

本発明の目的は、低発熱、かつ、長寿命な光源装置、及び当該光源装置を備えるプロジェクタを提供することにある。

本発明の光源装置は、光を射出する発光面を有する複数の固体光源と、前記複数の固体光源から射出される光を一方向に反射する曲面形状のリフレクタと、前記リフレクタの光軸に沿って設けられ、各固体光源を支持する支持部材とを備え、各固体光源は、当該固体光源の発光面中心における法線が、前記リフレクタの光軸と直交し、かつ、当該リフレクタにおける焦点位置のうち、当該リフレクタに近い側の焦点位置を含む平面上にあるように配置されることを特徴とする。

このような構成によれば、光源装置は、固体光源を備えているから、低発熱、かつ、長寿命な光源装置を実現することができる。
ここで、固体光源とは、固体の原子または分子、もしくはエネルギー帯中の電子を、電気的な方法で励起し、より低い状態へもどる時に発する光を利用する光源であり、例えば、ＬＥＤ、ＬＤ、ＥＬ（Electric Luminescence）等が挙げられる。このような固体光源は、放電型の光源ランプと比較して光を射出する際の発熱が小さく、寿命が長いことが知られているので、低発熱、かつ、長寿命な光源装置を実現でき、水銀等の有害物質を用いないので環境上の問題もなく望ましい。
また、発光ピークを与える固体光源の発光面中心における法線が、リフレクタの光軸と直交し、焦点位置を含む平面上にあるように配置されるから、発光面から射出される最も強い光がリフレクタにより方向を揃えて一方向に射出され、光の利用効率を高めることができる。

本発明では、前記各固体光源は、互いに異なる色光を射出することが好ましい。
ここで、互いに異なる色光は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）を採用することができる。なお、光量を増加させる場合には、例えば、ＲＧＢの他に白（Ｗ）を採用してもよく、さらには、必要に応じて、藍色（Ｃ）、深紅色（Ｍ）、黄色（Ｙ）を採用してもよい。

このような構成によれば、各色光を射出する固体光源を時分割で順次点灯させることができるので、例えば、可動マイクロミラーを用いた光変調装置を備えたプロジェクタに、本発明に係る光源装置を採用すれば、固体光源の点灯制御を行うことによりＲＧＢの各色光を時分割で光変調装置に供給することができる。
すなわち、放電型の光源ランプを採用する場合には、ＲＧＢ各色のカラーフィルタを備えたカラーホイールを利用することにより、ＲＧＢの各色光を時分割で光変調装置に供給していたが、本発明に係る光源装置を採用すれば、カラーホイールを備える必要がなく、部品点数を削減することができ、プロジェクタの構造を簡素化することができる。

本発明では、前記リフレクタは、前記各固体光源に応じて配置される複数の反射部材を備えることが好ましい。
このような構成によれば、リフレクタが各固体光源に応じた複数の反射部材を備えることにより、各固体光源の発光面中心に応じて各反射部材をオフセットして配置することができるため、光の利用効率を一層向上させることができる。

すなわち、支持部材は、リフレクタの光軸に沿って設けられ、固体光源は、支持部材に支持されているため、一体型のリフレクタの場合には、固体光源の発光面中心をリフレクタの焦点位置に正確に配置することはできない。これに対して、リフレクタが複数の反射部材を備えている場合、各反射部材を一体型のリフレクタに対してオフセットして配置することにより、各固体光源の発光面中心を各反射部材の焦点位置に正確に配置することができる。
また、各固体光源が互いに異なる色光を射出する場合には、リフレクタが各固体光源に応じた複数の反射部材を備えることにより、各色光の混合を防止することができる。

本発明では、前記固体光源は、光透過性材料を略球面状に形成した封止部材により封止されることが好ましい。
このような構成によれば、封止部材は、光透過性材料を略球面状に形成されるから、レンズ効果を有することができる。すなわち、封止部材の形状を変更することにより、固体光源から射出される光の射出角を変更することができる。したがって、例えば、封止部材の形状を変更することにより、固体光源から射出される光の発光面中心をリフレクタの焦点位置に合わせることができ、光の利用効率を一層向上させることができる。
また、各固体光源が互いに異なる色光を射出する場合には、封止部材の形状を変更することにより、各色光の混合を防止することができる。

本発明のプロジェクタは、光源から射出された光を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、当該光学像を拡大投射するプロジェクタであって、前述した光源装置と、前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置とを備えて構成されることを特徴とする。

このような構成によれば、プロジェクタは、前述した光源装置を備えているから、低発熱、かつ、長寿命なプロジェクタを実現することができる。
また、前述した光源装置は、リフレクタを備えることにより光の利用効率を高めることができるので、光源を光変調装置等の近くに配置する専用の光学系を採用する必要がなく、放電型の光源ランプによる光源装置を利用したプロジェクタの光源装置と容易に置き換えることができる。したがって、光源装置以外の構成は、放電型の光源ランプによる光源装置を備えたプロジェクタと同様の構成とすることができる。

本発明では、前記プロジェクタは、前記光源装置から射出された光の面内照度を均一化するロッドインテグレータを備え、前記光変調装置は、前記ロッドインテグレータから射出された光を画像情報に応じて変調することが好ましい。
このような構成によれば、プロジェクタは、ロッドインテグレータを備えているから、光源装置から射出された光の面内照度を均一化することができ、色ムラの発生を抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
（１）プロジェクタ１の全体構成
図１は、プロジェクタ１の概略構成を示す図である。
プロジェクタ１は、光源から射出される光を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、形成した光学像をスクリーン（図示省略）上に拡大投射するものである。このプロジェクタ１は、図１に示すように、外装筺体２と、投射レンズ３と、光学ユニット４等を備えている。
なお、図１において、図示は省略するが、外装筺体２内における投射レンズ３および光学ユニット４以外の空間には、プロジェクタ１内部を冷却する冷却ファン等で構成される冷却ユニット、プロジェクタ１内部の各構成部材に電力を供給する電源ユニット、およびプロジェクタ１全体を制御する制御ユニット等が配置されるものとする。

外装筺体２は、合成樹脂等から構成され、図１に示すように、投射レンズ３および光学ユニット４等を内部に収納配置する全体略直方体状に形成されている。なお、外装筺体２は、合成樹脂等に限らず、その他の材料にて形成してもよく、例えば、金属等により構成してもよい。
投射レンズ３は、光学ユニット４にて形成された光学像（カラー画像）を図示しないスクリーン上に拡大投射する投射光学装置である。この投射レンズ３は、筒状の鏡筒内に複数のレンズが収納された組レンズとして構成されている。

（２）光学ユニット４の構成
光学ユニット４は、制御ユニットによる制御の下、光源から射出された光を、光学的に処理して画像情報に対応した光学像（カラー画像）を形成するユニットである。この光学ユニット４は、図１に示すように、外装筺体２の背面に沿って延出するとともに、外装筺体２の側面に沿って延出する平面視略Ｌ字形状を有している。
この光学ユニット４は、照明光学装置４１と、色分離光学装置４２と、リレー光学装置４３と、電気光学装置４４と、これら光学部品４１〜４４を内部に収納配置するとともに、投射レンズ３を所定位置で支持固定する光学部品用筐体４５とを備えている。

照明光学装置４１は、電気光学装置４４を構成する後述する液晶パネル４４１の画像形成領域をほぼ均一に照明するための均一照明光学系である。この照明光学装置４１は、光源装置４１１と、偏光変換素子４１２と、ロッドインテグレータ４１３と、重畳レンズ４１４とを備えて構成されている。
光源装置４１１は、図１に示すように、光学部品用筐体４５内の図１中左端に配置され、光を射出するものである。なお、光源装置４１１については後に詳述する。

偏光変換素子４１２は、図１に示すように、ロッドインテグレータ４１３の入射端面に設けられ、光源装置４１１から射出された光を略１種類の直線偏光に変換するものである。
偏光を変調するタイプの液晶パネルを用いたプロジェクタでは、１種類の直線偏光しか利用できないため、ランダムな偏光を発する光源装置４１１からの光の略半分を利用できない。このため、偏光変換素子４１２を用いることで、光源装置４１１からの射出光を略１種類の直線偏光に変換し、電気光学装置４４での光の利用効率を高めている。

ロッドインテグレータ４１３は、ガラス等の透光性材料から断面矩形状に構成され、光源装置４１１から射出された光を入射端面より入射し、入射した光をロッドインテグレータ４１３の内部で繰り返し反射させることにより、光の面内照度を均一化して射出端面より射出する。
ロッドインテグレータ４１３から射出された光は、重畳レンズ４１４により、後述する液晶パネル４４１の画像形成領域に重畳される。なお、ロッドインテグレータ４１３における入射端面、及び射出端面の縦横比は、後述する液晶パネル４４１の画像形成領域の縦横比と同じである。

色分離光学装置４２は、２枚のダイクロイックミラー４２１，４２２と、反射ミラー４２３とを備え、ダイクロイックミラー４２１，４２２により照明光学装置４１から射出された複数の部分光を赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の色光に分離する。
リレー光学装置４３は、入射側レンズ４３１、リレーレンズ４３３、および反射ミラー４３２，４３４を備え、色分離光学装置４２で分離された赤色光を赤色光用の液晶パネル４４１Ｒまで導く機能を有している。

この際、色分離光学装置４２のダイクロイックミラー４２１では、照明光学装置４１から射出された光の赤色光成分と緑色光成分とが透過するとともに、青色光成分が反射する。ダイクロイックミラー４２１によって反射した青色光は、反射ミラー４２３で反射し、フィールドレンズ４２４を通って青色光用の液晶パネル４４１Ｂに達する。このフィールドレンズ４２４は、ロッドインテグレータ４１３から射出された各部分光をその中心軸（主光線）に対して平行な光に変換する。他の緑色光および赤色光用の液晶パネル４４１Ｇ，４４１Ｒの光入射側に設けられたフィールドレンズ４２４も同様である。

ダイクロイックミラー４２１を透過した赤色光と緑色光のうち、緑色光はダイクロイックミラー４２２によって反射し、フィールドレンズ４２４を通って緑色光用の液晶パネル４４１Ｇに達する。一方、赤色光はダイクロイックミラー４２２を透過してリレー光学装置４３を通り、さらにフィールドレンズ４２４を通って赤色光用の液晶パネル４４１Ｒに達する。なお、赤色光にリレー光学装置４３が用いられているのは、赤色光の光路の長さが他の色光における光路の長さよりも長いため、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止するためである。すなわち、入射側レンズ４３１に入射した部分光をそのまま、フィールドレンズ４２４に伝えるためである。なお、リレー光学装置４３には、３つの色光のうち赤色光を通す構成としたが、これに限らず、例えば、青色光を通す構成としてもよい。

電気光学装置４４は、色分離光学装置４２から射出される３つの色光を画像情報に応じてそれぞれ変調し、変調した各色光を合成して光学像（カラー画像）を形成する。
この電気光学装置４４は、図１に示すように、光変調装置としての液晶パネル４４１（赤色光用の液晶パネルを４４１Ｒ、緑色光用の液晶パネルを４４１Ｇ、および青色光用の液晶パネルを４４１Ｂとする）と、これら各液晶パネル４４１の光入射側にそれぞれ配置される３つの入射側偏光板４４２と、各液晶パネル４４１の光射出側にそれぞれ配置される３つの視野角補償板４４３と、３つの視野角補償板４４３の光射出側にそれぞれ配置される３つの射出側偏光板４４４と、色合成光学装置としてのクロスダイクロイックプリズム４４５とを備えて構成されている。

入射側偏光板４４２には、偏光変換素子４１２で偏光方向が略一方向に揃えられた各色光が入射し、当該入射側偏光板４４２は、入射した光のうち、偏光変換素子４１２で揃えられた光の偏光方向と略同一方向の偏光のみ透過させ、その他の光を吸収するものである。この入射側偏光板４４２は、例えば、サファイアガラスまたは水晶等の透光性基板上に偏光層が貼付された構成を有している。
光変調装置としての液晶パネル４４１は、詳しい図示を省略するが、一対の透明なガラス基板間に電気光学物質である液晶が密閉封入した構成を有し、制御ユニットからの駆動信号に応じて、液晶の配向状態が制御され、入射側偏光板４４２から射出された偏光光の偏光方向を変調する。

視野角補償板４４３は、フィルム状に形成され、液晶パネル４４１に光が斜方入射した場合（パネル面の法線方向に対して傾斜して入射した場合）の当該液晶パネル４４１で生じる複屈折による常光と異常光との間に生じる位相差を補償する。この視野角補償板４４３は、負の一軸性を有する光学異方体であり、その光学軸がフィルム面内の所定方向に向きかつ、該フィルム面から面外方向に所定角度傾斜するように配向している。
この視野角補償板４４３としては、例えば、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等の透明支持体上に配向層を介してディスコティック（円盤状）化合物層を形成したもので構成でき、例えば、ＷＶフィルム（富士写真フィルム社製）を採用できる。

射出側偏光板４４４は、液晶パネル４４１から射出され視野角補償板４４３を介した光のうち、入射側偏光板４４２における光の透過軸と直交する偏光方向を有する光のみ透過させ、その他の光を吸収するものである。
クロスダイクロイックプリズム４４５は、射出側偏光板４４４から射出された色光毎に変調された変調光を合成して光学像（カラー画像）を形成する。このクロスダイクロイックプリズム４４５は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた界面には、２つの誘電体多層層が形成されている。これら誘電体多層層は、投射レンズ３と対向する側（Ｇ色光側）に配置された射出側偏光板４４４を介した色光を透過し、残り２つの射出側偏光板４４４（Ｒ色光側およびＢ色光側）を介した色光を反射する。このようにして、各入射側偏光板４４２、各液晶パネル４４１、各視野角補償板４４３、および各射出側偏光板４４４にて変調された各色光が合成されてカラー画像が形成される。

（３）光源装置４１１の構成
光源装置４１１は、図２に示すように、リフレクタ４１５と、支持部材４１６と、ヒートシンク４１７と、発光部４１８とを備えている。
リフレクタ４１５は、曲面形状の反射部を備えた光透過性を有するガラス製の成形品であり、回転楕円面を有する楕円面リフレクタで構成されている。リフレクタ４１５の光軸上には、リフレクタ４１５に近い側の焦点位置である第１焦点位置と、遠い側の焦点位置である第２焦点位置との２箇所の焦点位置がある。そして、リフレクタ４１５の第１焦点位置から射出された光は、一方向に反射してリフレクタ４１５の第２焦点位置、すなわちロッドインテグレータ４１３の入射端面に収束される。

支持部材４１６は、アルミニウムなどの熱伝導性のよい材料により断面円形の管状に形成され、リフレクタ４１５の光軸に沿って設けられる。
ヒートシンク４１７は、アルミニウムなどの熱伝導性のよい材料により成形される放熱板であり、支持部材４１６に接触する基盤と、この基板上に間隔を設けて立設される複数のリブ状部材とを備えている。

発光部４１８は、リフレクタ４１５の第１焦点位置に配置され、光を射出するものであり、赤色光を射出するＬＥＤ４１９Ｒと、緑色光を射出するＬＥＤ４１９Ｇと、青色光を射出するＬＥＤ４１９Ｂと、白色光を射出するＬＥＤ４１９Ｗと、封止部材４１８１とを備えている。
固体光源としての各ＬＥＤ４１９は、図２、及び図３に示すように、円盤状に形成され、この円盤の周囲に遮光部が立設される台座４１９１を備え、各ＬＥＤ４１９の発光面中心は、各台座４１９１の中心位置となるように配置される。そして、各台座４１９１は、中心位置が平面Ｓ上にあるように支持部材４１６の外周に接着される。

すなわち、各ＬＥＤ４１９は、各ＬＥＤ４１９の発光面中心における法線Ｎが、リフレクタ４１５の光軸Ｌと直交し、かつ、リフレクタ４１５における第１焦点位置を含む平面Ｓ上にあるように支持部材４１６に支持される。また、各ＬＥＤ４１９を駆動するための配線は、支持部材４１６の内部に収納される。
なお、各ＬＥＤ４１９は、順方向に電圧を加えた際に発光面から放射状の光を射出する半導体素子であり、発光面から射出する光の色は、各ＬＥＤ４１９を形成する材料により異なる。

封止部材４１８１は、図３に示すように、光透過性材料を略球面状に形成され、レンズ効果を有している。これにより、例えば、封止部材４１８１の形状を変更することにより、各ＬＥＤ４１９から射出される光の射出角を変更することができる。なお、本実施形態においては、各ＬＥＤ４１９から射出される光の発光面中心をリフレクタ４１５の第１焦点位置に合わせるとともに、各色光が混合しないように、各ＬＥＤ４１９から射出される光の射出角が調整されている。

すなわち、光源装置４１１は、各ＬＥＤ４１９に電圧を加えることにより、各ＬＥＤ４１９の発光面から放射状の光を射出させる。そして、各ＬＥＤ４１９から射出される光は、封止部材４１８１のレンズ効果により、射出角が調整される。ここで、各ＬＥＤ４１９、及び封止部材４１８１を備える発光部４１８は、リフレクタ４１５の第１焦点位置に配置されるので、発光部４１８から射出される光は、リフレクタ４１５により一方向に反射され、リフレクタ４１５の第２焦点位置、すなわちロッドインテグレータ４１３の入射端面に収束する。

本実施形態に係るプロジェクタ１によれば、次のような効果がある。
（１）プロジェクタ１は、光源装置４１１を備え、光源装置４１１は、各ＬＥＤ４１９を備えているから、低発熱、かつ、長寿命なプロジェクタ１を実現することができる。
（２）発光ピークを与える各ＬＥＤ４１９の発光面中心における法線Ｎが、リフレクタ４１５の光軸Ｌと直交し、かつ、リフレクタ４１５における第１焦点位置を含む平面Ｓ上にあるように支持部材４１６に支持されるから、発光面から射出する最も強い光がリフレクタ４１５により方向を揃えて一方向に射出され、光の利用効率を高めることができる。

（３）光源装置４１１から射出された各色光は、リフレクタ４１５により一方向に反射され、ロッドインテグレータ４１３の入射端面より入射する。そして、ロッドインテグレータ４１３は、入射した光の面内照度を均一化するとともに、各色光を混合して射出端面より射出する。したがって、光源装置以外の構成は、放電型の光源ランプによる光源装置を備えたプロジェクタと同様の構成とすることができる。

（４）封止部材４１８１は、光透過性材料を略球面状に形成されるから、レンズ効果を有することができる。すなわち、封止部材４１８１の形状を変更することにより、各ＬＥＤ４１９から射出される光の射出角を変更することができる。また、封止部材４１８１の形状を変更することにより、各ＬＥＤ４１９から射出される光の発光面中心をリフレクタ４１５の第１焦点位置に合わせるとともに、各色光が混合しないように、各ＬＥＤ４１９から射出される光の射出角が調整されているから、光の利用効率を一層向上させることができ、各色光の混合を防止することができる。
（５）プロジェクタ１は、ロッドインテグレータ４１３を備えているから、光源装置４１１から射出された光の面内照度を均一化することができ、色ムラの発生を抑制することができる。

〔第２実施形態〕
本発明の第２実施形態に係るプロジェクタ１Ａについて説明する。
なお、以下の説明では、既に説明した部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
前記第１実施形態に係るプロジェクタ１では、光源装置４１１から射出された光の面内照度をロッドインテグレータ４１３により均一化していた。
これに対して、本実施形態に係るプロジェクタ１Ａでは、図４に示すように、光源装置４１１Ａから射出された光の面内照度を光源装置４１１Ａの光路後段に配置される第１レンズアレイ４１１２により均一化している点で異なる。

また、前記第１実施形態に係るプロジェクタ１の光源装置４１１では、リフレクタ４１５が一体型で構成されていた。
これに対して、本実施形態に係るプロジェクタ１Ａの光源装置４１１Ａでは、図５に示すように、リフレクタ４１５Ａが複数の反射部材４１５１Ｒ、４１５１Ｇ、４１５１Ｂ、及び４１５１Ｗで構成されている点で異なる。

平行化凹レンズ４１１１は、リフレクタ４１５Ａにて収束される光を光軸に対して平行化する。
第１レンズアレイ４１１２は、光軸に略直交する面内に複数の小レンズが、マトリクス状に配列された構成を有している。これら小レンズは、光軸方向から見て略矩形状の輪郭を有している。そして、これら各小レンズは、光源装置４１１Ａから射出される光を、複数の部分光に分割する。

第２レンズアレイ４１１３は、第１レンズアレイ４１１２と同様の構成を有しており、第１レンズアレイ４１１２の小レンズに対応する小レンズがマトリクス状に配列された構成を有している。この第２レンズアレイ４１１３は、重畳レンズ４１４とともに、第１レンズアレイ４１１２の各小レンズの像を、電気光学装置４４の各液晶パネル４４１の画像形成領域に重畳する。なお、偏光変換素子４１２は、第２レンズアレイ４１１３の光路後段に配置される。
なお、光源装置４１１Ａから射出される光は、各色光ごとに射出されるため、各色光の境界部分に位置する小レンズにおいては複数の色光が混合し、これにより、色ムラが発生する場合がある。したがって、各色光の混合を防止するため、第１レンズアレイ４１１２、及び第２レンズアレイ４１１３は、十分な数の小レンズにより構成することが好ましい。

各反射部材４１５１は、前記第１実施形態のような一体型のリフレクタ４１５に対して、外側にオフセットして配置され、オフセット量は、各反射部材４１５１の第１焦点位置が封止部材４１８１を介して各ＬＥＤ４１９の発光面中心に一致するような量とされる。
また、各反射部材４１５１の開き角は、各反射部材４１５１の第２焦点位置がロッドインテグレータ４１３の入射端面の所定位置に重なるような角度とされる。
一体型のリフレクタの場合では、第１焦点位置は、支持部材４１６の中心近傍位置となり、各ＬＥＤ４１９の発光面中心を正確に一致させることはできない。これに対して、本実施形態では、複数の反射部材４１５１でリフレクタ４１５Ａを構成することにより、各ＬＥＤ４１９の色光に応じて各反射部材４１５１を一体型のリフレクタよりも外側に配置することが可能となり、封止部材４１８１を介した各ＬＥＤ４１９の発光面中心に各反射部材４１５１の第１焦点位置Ｆ１〜Ｆ４を一致させることができる。

このような本実施形態においても、前記第１実施形態の（１）〜（４）と同様の作用、効果を得ることができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
すなわち、各反射部材４１５１をオフセットして配置することにより、各ＬＥＤ４１９から射出される光の発光面中心を、各反射部材４１５１の第１焦点位置に正確に配置することができるので、光の利用効率を一層向上させることができる。
また、リフレクタ４１５Ａが反射部材４１５１Ｒ、反射部材４１５１Ｇ、反射部材４１５１Ｂ、及び反射部材４１５１Ｗを備えるので、各色光の混合を防止することができる。

〔第３実施形態〕
本発明の第３実施形態に係るプロジェクタ１Ｂについて説明する。
前記各実施形態に係るプロジェクタ１では、光源装置４１１は、リフレクタ４１５を備え、リフレクタ４１５は、回転楕円面を有する楕円面リフレクタで構成されていた。
これに対して、本実施形態に係るプロジェクタ１Ｂでは、図６に示すように、光源装置４１１Ｂは、リフレクタ４１５Ｂと、集光レンズ４１１４とを備え、リフレクタ４１５Ｂは、回転放物面を有する放物面リフレクタで構成されている点で異なる。

また、前記各実施形態に係るプロジェクタ１では、色分離光学装置４２と、リレー光学装置４３と、電気光学装置４４とを備えることにより光源装置４１１Ｂから射出される光を画像情報に応じて変調して光学像を形成していたが、本実施形態に係るプロジェクタ１では、図６に示すように、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）４６とを備えることにより、光源装置４１１Ｂから射出される光を画像情報に応じて変調して光学像を形成している点で異なる。また、ＤＭＤ４６は、液晶パネル４４１とは異なり、いずれの方向に振動する偏光光であっても利用することができるため、偏光変換素子を備える必要がない点で異なる。

リフレクタ４１５Ｂは、曲面形状の反射部を備えた光透過性を有するガラス製の成形品であり、楕円面リフレクタとは異なり、焦点位置は１箇所のみである。そして、リフレクタ４１５Ｂの焦点位置から射出された光は、一方向に反射して光軸に対して平行化される。
集光レンズ４１１４は、リフレクタ４１５Ｂにより平行化された光を焦点位置、すなわちロッドインテグレータ４１３の入射端面に収束する。
ロッドインテグレータ４１３に入射した光は、光の面内照度が均一化されて射出端面より射出する。ロッドインテグレータ４１３から射出した光は、重畳レンズ４１４により、ＤＭＤ４６の画像形成領域に重畳される。

ＤＭＤ４６は、入射光を反射する多数のマイクロミラーを有し、後述する制御ユニット５からの駆動信号に応じて入射光の反射方向をマイクロミラーの傾きを変える（オン／オフ）ことにより、光源装置４１１Ｂから射出される光を画像情報に応じて変調して光学像を形成する。
例えば、このＤＭＤ４６は、ＣＭＯＳウェハープロセスを基にマイクロマシン技術により半導体チップ上に多数の可動マイクロミラーを集積して構成される。この可動マイクロミラーは、対角軸を中心に回転し、２つの所定角度（±θ）に傾斜した双安定状態をとる。この２つの状態間で４θの大きな光偏向角が得られ、Ｓ／Ｎ（Signal to Noise）比の良好な光スイッチングを実施することができる。

そして、ＤＭＤ４６に入射する光のうち、＋２θ方向に偏向される光（可動マイクロミラーがオン状態の時）は、投射レンズ３により拡大投射され、−２θ方向に偏向される光（可動マイクロミラーがオフ状態の時）は、不要光として、図示しない光吸収部材により吸収される。
なお、このＤＭＤ４６は、例えば、ディジタル・マイクロミラー・デバイス（テキサス・インスツルメント社の商標）を採用できる。

制御ユニット５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置によりプロジェクタ１Ｂ全体を制御するものであり、画像処理手段５１と、ＤＭＤ駆動制御手段５２と、光源駆動制御手段５３とを備える。
画像処理手段５１は、入力された画像情報に基づいてＲＧＢの各色光に応じた画像信号を生成してＤＭＤ駆動制御手段５２、及び光源駆動制御手段５３に出力する。
ＤＭＤ駆動制御手段５２は、画像処理手段５１により生成される各色光に応じた画像信号に基づいてＤＭＤ４６を時分割で駆動する。
光源駆動制御手段５３は、ＤＭＤ４６の駆動と同期してＬＥＤ４１９Ｒ、ＬＥＤ４１９Ｇ、及びＬＥＤ４１９Ｂの点灯を制御し、光源装置４１１ＢにＲＧＢの各色光を時分割で射出させる。

すなわち、制御ユニット５は、ＤＭＤ４６に駆動信号を送信し、ＲＧＢ各色の画像情報に応じて可動マイクロミラーのオン／オフを実施させる。また、制御ユニット５は、光源装置４１１Ｂに駆動信号を送信し、ＤＭＤ４６の駆動と同期して各ＬＥＤ４１９を時分割で順次点灯してＲＧＢの各色光を射出させる。結果として、ＤＭＤ４６からＲＧＢの光学像が形成され、これら各光学像が時間的に混合されてカラー画像が形成される。

このような本実施形態においても、前記第１実施形態と同様の作用、効果を得ることができる他、以下の作用、効果を奏することができる。
すなわち、放電型の光源ランプを採用する場合には、ＲＧＢ各色のカラーフィルタを備えたカラーホイールを利用することにより、ＲＧＢの各色光を時分割で射出し、これと同期してＲＧＢ各色の画像情報に応じて可動マイクロミラーのオン／オフを実施していたが、本実施形態に係るプロジェクタ１Ｂでは、ＬＥＤの高速応答を利用することにより各ＬＥＤ４１９を順次点灯してＲＧＢの各色光を時分割で射出することができるから、カラーホイールを備える必要がなく、部品点数を削減することができ、プロジェクタ１Ｂの構造を簡素化することができる。

〔実施形態の変形〕
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記各実施形態では、固体光源として、ＬＥＤを採用したが、例えば、ＬＤやＥＬ等を採用してもよく、要するに、発熱が小さく、寿命が長い固体光源であればよい。なお、固体光源としてＬＤを採用した場合、ＬＤから射出される光は、略１種類の直線偏光を有するコヒーレント光であるため、偏光変換素子を備える必要がない。

前記各実施形態では、ＬＥＤ４１９Ｒ、ＬＥＤ４１９Ｇ、ＬＥＤ４１９Ｂ、及びＬＥＤ４１９Ｗが４箇所にそれぞれ設けられていたが、本発明はこれに限らない。すなわち、３箇所以下、あるいは、５箇所以上でもよく、例えば、ＬＥＤ４１９Ｒ、ＬＥＤ４１９Ｇ、及びＬＥＤ４１９Ｂの３色でもよく、要するに、光源装置が利用される目的に応じて適宜選択すればよい。
前記各実施形態では、各ＬＥＤ４１９は、光透過性材料を略球面状に形成した封止部材４１８１により封止されていたが、固体光源は、封止部材により封止しなくてもよく、固体光源から射出される光を、リフレクタにより一方向に反射することができればよい。

前記各実施形態における各光源装置、及び各プロジェクタの組み合わせはこれに限られるものではない。すなわち、例えば、前記第１実施形態に係るプロジェクタ１に前記第２実施形態に係る光源装置４１１Ａを組み合わせてもよく、これら各光源装置、及び各プロジェクタの組み合わせは任意である。
前記各実施形態では、光学ユニット４は平面視略Ｌ字形状を有した構成を説明したが、これに限らず、例えば、平面視略Ｕ字形状を有した構成を採用してもよい。
前記各実施形態では、光変調装置として液晶パネル４４１、またはＤＭＤ４６を備えた各プロジェクタを例示したが、入射光を画像情報に応じて変調して光学像を形成する光変調装置であれば、他の構成の光変調装置を採用してもよい。

前記各実施形態では、各ＬＥＤ４１９を備えた各光源装置を、各プロジェクタに採用したが、本発明はこれに限らない。すなわち、各光源装置を単体で利用することも可能である。このような各光源装置は、例えば、スポットライト等の照明装置に利用することができる。
前記各実施形態では、スクリーンを観察する方向から画像投射を行うフロントタイプのプロジェクタ１のみを例示したが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から画像投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。

前記第１実施形態では、プロジェクタ１は、３つの液晶パネル４４１Ｒ，４４１Ｇ，４４１Ｂを備えるとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、２つ以下、あるいは、４つ以上の液晶パネルを用いたプロジェクタにも、本発明を適用可能である。さらに、光入射面と光射出面とが異なる透過型の液晶パネル４４１を用いていたが、光入射面と光射出面とが同一となる反射型の液晶パネルを用いてもよい。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図である。 同光源装置の概略構成を示す図である。 同ＬＥＤ、及び封止部材を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る光源装置の概略構成を示す図である。 同照明光学装置を示す図である。 本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す模式図である。

符号の説明

１…プロジェクタ、１Ａ…プロジェクタ、１Ｂ…プロジェクタ、３…投射レンズ、４…光学ユニット、４１…照明光学装置、４１１…光源装置、４１１Ａ…光源装置、４１１Ｂ…光源装置、４１３…ロッドインテグレータ、４１５…リフレクタ、４１５Ａ…リフレクタ、４１６…支持部材、４１８…発光部、４１９Ｒ…ＬＥＤ、４１９Ｇ…ＬＥＤ、４１９Ｂ…ＬＥＤ、４１９Ｗ…ＬＥＤ、４４１…液晶パネル、４４１Ｒ…液晶パネル、４４１Ｇ…液晶パネル、４４１Ｂ…液晶パネル、４１１４…集光レンズ、４１５１Ｒ…反射部材、４１５１Ｇ…反射部材、４１５１Ｂ…反射部材、４１５１Ｗ…反射部材、４１８１…封止部材。

Claims (6)

1. 光を射出する発光面を有する複数の固体光源と、
   前記複数の固体光源から射出される光を一方向に反射する曲面形状のリフレクタと、
   前記リフレクタの光軸に沿って設けられ、各固体光源を支持する支持部材とを備え、
   各固体光源は、当該固体光源の発光面中心における法線が、前記リフレクタの光軸と直交し、かつ、当該リフレクタにおける焦点位置のうち、当該リフレクタに近い側の焦点位置を含む平面上にあるように配置されることを特徴とする光源装置。
2. 請求項１に記載の光源装置において、
   前記各固体光源は、互いに異なる色光を射出することを特徴とする光源装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の光源装置において、
   前記リフレクタは、前記各固体光源に応じて配置される複数の反射部材を備えることを特徴とする光源装置。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の光源装置において、
   前記固体光源は、光透過性材料を略球面状に形成した封止部材により封止されることを特徴とする光源装置。
5. 光源から射出された光を画像情報に応じて変調して光学像を形成し、当該光学像を拡大投射するプロジェクタであって、
   請求項１から請求項４のいずれかに記載の光源装置と、
   前記光源装置から射出された光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
   前記光変調装置により変調された光を投射する投射光学装置とを備えて構成されることを特徴とするプロジェクタ。
6. 請求項５に記載のプロジェクタにおいて、
   前記プロジェクタは、
   前記光源装置から射出された光の面内照度を均一化するロッドインテグレータを備え、
   前記光変調装置は、前記ロッドインテグレータから射出された光を画像情報に応じて変調することを特徴とするプロジェクタ。

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