JP2011203597A - プロジェクタ用光源装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】集光と放熱のためのスペースを必要としないプロジェクタ用LED照明光源を、簡単な構成で実現する。
【解決手段】光源装置20は、LED21と、LED21が固定されるアルミニウム製の放熱基板22と、放熱基板22が取り付けられるアルミニウム製の中空ロッド23とによって構成される。LED21は、R,G,B3色のLEDチップを備える。中空ロッド23は両端部が開放された筒状部材で、内壁面は鏡面仕上げが施された4つの反射面25が向かい合うように矩形に配置され、矩形断面の細長い空間(ライトトンネル)が形成された筒部24と、両端に形成された開口27,28と、フランジ部30とを備える。放熱基板22は、固定されたLED21が中空ロッド23の中心にくるように、フランジ部30に固定され、開口27を塞ぐ。
【選択図】図2
【解決手段】光源装置20は、LED21と、LED21が固定されるアルミニウム製の放熱基板22と、放熱基板22が取り付けられるアルミニウム製の中空ロッド23とによって構成される。LED21は、R,G,B3色のLEDチップを備える。中空ロッド23は両端部が開放された筒状部材で、内壁面は鏡面仕上げが施された4つの反射面25が向かい合うように矩形に配置され、矩形断面の細長い空間(ライトトンネル)が形成された筒部24と、両端に形成された開口27,28と、フランジ部30とを備える。放熱基板22は、固定されたLED21が中空ロッド23の中心にくるように、フランジ部30に固定され、開口27を塞ぐ。
【選択図】図2
Description
本発明は、携帯型プロジェクタの光源装置に関する。
画像が付与された光をスクリーンに投映してスクリーン上で画像を表示するプロジェクタとして、DMDやLCDなどの光変調装置を用いたものが知られている。光源装置から出射された光(照明光)は照明光学系を通して光変調装置に照射される。光変調装置は、光入射面(光変調領域あるいは画素領域とも呼ぶ。)に照射された光を画像信号(画像情報)に応じて変調し、画像を表す画像光として出射する。光変調装置から射出された画像光は、投映光学系によってスクリーン上に投映される。通常、光源装置と光変調装置の間には集光レンズやロッドインテグレータなどが配置され、光源装置から出射された光が集光レンズによってロッドインテグレータの入射面(又は、入射開口)に集光される。
ロッドインテグレータに入射した光は、内側に形成されたライトトンネルの反射面で全反射を繰り返し照度分布が均一化されて出射する。出射した光はリレーレンズ等を介して光変調装置に照射される。下記特許文献1に示されるように、ライトトンネルが形成されたロッドインテグレータとして、反射コーティングが施されたガラス板が反射面を内側にして矩形状に組み合わされた中空ロッドや、断面が矩形をした細長い柱状プリズムがよく用いられる。ロッドインテグレータに入射した光は、内面での全反射を繰り返すことで照度分布が均一化され、ロッドインテグレータから出射するときには照度分布が均一な光束となって、リレーレンズ等を介して光変調装置に照射される。
一方、プロジェクタの光源は、従来、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等の高輝度放電ランプが使用されてきたが、近年はLEDの発光光量が飛躍的に増大し、また、青色LEDが開発されたこともあって、RGB3色のLEDが用いられるようになった。下記特許文献2には、先端に複数のLEDが取り付けられたロッドを従来のランプに置き換えたリフレクタ付き光源ランプの構成が示されている。ロッドはリフレクタの背面側に冷却用の放熱板が設けられ、LEDの発する熱を放出している。小型化が必須の携帯型プロジェクタではLEDによる省スペース化は、特に重要であるが、LEDは複数個必要であり発光光量も大きく発熱量も大きいので、放熱板や送風用のファンを設けるなど、冷却対策は省略できない。
下記特許文献3には、90°間隔で向かい合う4つの放熱板付きLEDの中心に、90°間隔で背中合わせに形成された4面の放物面鏡を有するリフレクタを配置した光源ランプの構成が示されている。各LEDが発する光は夫々のリフレクタで反射・集光されてロッドインテグレータの入射面に入射する。光源ランプの背面側には排気用のプロペラが設けられて放熱板の周囲の温まった空気を吸引し排気する。又は、放熱板に送風機で風を吹付ける。リフレクタの中央には貫通孔があり、空気が吸引又は吹付けられて冷却される。
前述の特許文献に記載されるように、光源にLEDを使用しても、集光のためのリフレクタや集光レンズ、及び冷却のための放熱板や送風機などは省略出来ないため、この点が小型化・薄型化の障害となっている。
本発明は上記問題点に鑑み、集光と放熱のためのスペースを必要としないLED照明光源を、簡単な構成で実現する。
本発明によるプロジェクタ用光源装置は、鏡面仕上げが施された反射面が向かい合って矩形に配置され両端部に開口が形成された中空ロッドと、前記中空ロッドの一端側に固定される放熱基板と、前記放熱基板に固定されるとともに一端側の開口に配置され他端側の開口に向かって所定の波長領域の光を出射する発光素子とを備える。前記中空ロッドは一方の面が前記反射面とされた金属板が前記反射面を内側にして折り曲げられて矩形断面の細長い空間が形成されるようにしても良い。前記中空ロッドは前記一端側に前記放熱基板が固定されるフランジ部が形成されるようにすると良い。前記中空ロッドは外壁に複数の放熱フィンが形成されるようにすると良い。前記放熱基板は前記一端側の開口と嵌合するとともに前記発光素子が固定される嵌合台座を備えるようにすると良い。
本発明によれば、ライトトンネルを形成する中空ロッドの入射面に光源のLEDを配置して集光のためのリフレクタや集光レンズが不要となり、更に、光源が発生した熱を中空ロッドが放熱する構成としたので冷却装置が必要なく、省スペース化と省コスト化を図ることができる。
図1に示すように、本発明によるプロジェクタ用光源装置(以下、単に光源装置という)20が搭載される携帯用プロジェクタ10は、略直方体をした筐体11に、光源装置20及びリレーレンズ13、全反射プリズム14、デジタルマイクロミラーデバイス(以下、DMDという。)15、投写レンズ16、制御装置17が収容される。電源スイッチ(図示せず)がオンされると光源装置20から照明光が放射される。放射された照明光はリレーレンズ13を透過して全反射プリズム14に入射し、DMD15に表示された画像が投写レンズ16によってスクリーン(図示せず)に投映される。投映された画像は、筐体11に設けられたズームボタンやフォーカスボタン(図示せず)によって調節される。
図2及び図3に示すように、光源装置20は、カラー光源用高輝度LED(発光素子)(以下、単にLEDと言う)21と、LED21が固定されるアルミニウム製の放熱基板22と、放熱基板22が取り付けられるアルミニウム製の中空ロッド23とによって構成される。LED21は、夫々所定の波長領域の光を出射するR,G,B3色のLEDチップを備え、放熱基板22に固定される。3色のLEDチップは2個のG(緑)LEDチップとR(赤)とB(青)のLEDチップが1つづつの計4個が田の字に配置される。なお、LED21は白色LED1つであっても良いし、他の色のLEDであっても良い。
中空ロッド23は、絞り加工によって両端部に矩形開口(以下、単に開口と言う)27,28が形成された筒部24と、取付孔31が設けられたフランジ部30とからなる。筒部24は、鏡面仕上げされた矩形の反射面25が向かい合って矩形に配置された内壁面を有し、矩形断面の細長い空間(ライトトンネル)が形成される。放熱基板22には取付孔31に挿通されたネジ33が螺合するネジ孔35が設けられる。放熱基板22は、固定されたLED21が開口27の中心にくるようにフランジ部30に固定される。開口27は放熱基板22によって塞がれ、LED21のリード線は放熱基板22を貫通して中空ロッド23とは反対側の面に引き出される。
LED21から発せられた光38は、反射面25による反射が複数回繰返されて、中空ロッド23の内部の照度が均一化される。(以下、図1に戻る)照度が均一化された光は、開口28から出射し、リレーレンズ13を透過して全反射プリズム14に入射する。全反射プリズム14で光の向きを変えられてDMD15を照射する。DMD15は3色の画像光を1つで生成する単板式を採用し、制御装置17により制御されて入力された映像信号に基づく画像光が生成される。生成された画像光は投写レンズ16によってスクリーン上に投映される。なお、全反射プリズム14やDMD15の構成及び作動原理については周知技術であるから、説明を省略する。
制御装置17は、入力される映像信号に基づいて、DMD15に表示される画像の輝度やLED21の光量、あるいは図示しない絞り装置によって投映画像の光量など、携帯用プロジェクタ10を統括的に制御する。また、LED21の光は、R,G,B3色で時分割され、そのタイミングは制御装置17のマイクロコンピュータによって制御される。時分割された各色の光は順次DMD15に向けて照射される。
次に、本発明による作用について説明する。図2に示すように、LED21はライトトンネルを形成する中空ロッド23の一方の開口27の中心に位置している。即ち、ライトトンネルの入射面に光源であるLED21が配置されているので、LED21の発生した光は全てライトトンネルに入射するから、従来のリフレクタや集光レンズを必要としない。また、LED21は発光時に大きな発熱を伴うが、LED21の発生した熱は放熱基板22に伝達され、放熱基板22はその熱を中空ロッド23に伝達する。放熱基板22及び中空ロッド23は熱伝導の良いアルミニウムで形成されているので熱伝導が早い。また、中空ロッド23は広い面積を有しているから放熱による冷却も早く、LED21を冷却するためのヒートシンクとして作用する。
次に、第2の実施形態について説明するが、前記実施形態と同じものは同じ符号を付して説明を省略する。図4及び図5に示すように、光源装置40は、LED21と、LED21が固定されるアルミニウム製の放熱基板42と、片面が鏡面仕上げされたアルミ板を折り曲げて筒状に形成した筒部44を有する中空ロッド43と、によって構成される。筒部44は、鏡面仕上げされた反射面25を内側にして4つに折り曲げ、4つの反射面25が向かい合うように矩形に配置されて矩形断面の細長い空間(ライトトンネル)が形成される。細長い空間の両端には開口27,28が形成され、開口27側の端部には折り曲げられた4つの取付部(フランジ部)45が設けられる。4つの取付部45にはそれぞれ取付用の切欠孔46が形成される。
放熱基板42は、中央にLED21が固定される開口27と嵌合する嵌合台座41が形成される。放熱基板42に固定されたLED21が開口27の中心にくるように、切欠孔46に挿通されたネジ33がネジ孔35に螺合して、中空ロッド43が放熱基板42に固定される。嵌合台座41は隣り合う取付部45の間に生じる隙間47を塞いで、LED21の発する光の一部が外部に洩れてしまうのを防ぐ。
次に、第3の実施形態について説明するが、前記実施形態と同じものは同じ符号を付して説明を省略する。図6に示すように、光源装置50は、LED21と、LED21が固定されるアルミニウム製の放熱基板52と、放熱基板52が取り付けられるアルミニウム製の中空ロッド53とによって構成される。中空ロッド53は、両端部に開口27,28が形成された筒状部材で、内壁面は鏡面仕上げが施された4つの反射面25が向かい合うように矩形に配置されて矩形断面の細長い空間(ライトトンネル)が形成される。開口27が形成された一端側には放熱基板52が取り付けられる取付孔55が設けられる。
放熱基板52は、中央に嵌合台座60が設けられ、開口27と嵌合する4つの嵌合面61に中空ロッド53を固定するネジ孔62が形成される。放熱基板52に固定されたLED21が開口27の中心にくるように、開口27に嵌合台座60が挿入され、取付孔55に挿通されたネジ(図示せず)がネジ孔62に螺合して中空ロッド53が放熱基板52に固定される。
次に、第4の実施形態について説明するが、前記実施形態と同じものは同じ符号を付して説明を省略する。図7及び図8に示すように、光源装置70は、LED21と、LED21が固定されるアルミニウム製の放熱基板22と、放熱基板22が取り付けられるフランジ部76を一端側に備えたアルミニウム製の中空ロッド73とによって構成される。中空ロッド73は、筒部24の外壁面74に複数の放熱フィン75が立設される。放熱フィン75は外壁面74の全周に亘って立設され、筒部24からの放熱を促進させる。フランジ部76は矩形外径で取付用の切欠孔46が4箇所に形成される。なお、フランジ部76は図3に示すフランジ部30と同じ形状であっても良い。
なお、前記中空ロッド23,43,53,73はアルミニュウム以外の金属や内外壁の全面に金属メッキが施されたプラスチックによって形成されるようにしても良い。また、反射面25を高輝処理された面で形成しても良い。フランジ部30,76又は取付部45と、放熱基板22,42,52の固定方法は、ネジ33による固定の他に、スポット溶接やシーム溶接あるいはロー付けや半田付けなどによって固定する方法を用いても良く、熱の伝達を妨げない接続方法であればいかなる方法を用いても良い。また、放熱基板22,42,52と中空ロッド23,43,53,73の接合部分に熱伝導ジェルや熱伝導シートを挟んで熱の伝導をよくするようにすれば、更に好ましい。
10 携帯用プロジェクタ
11 筐体
13 リレーレンズ
14 全反射プリズム
15 DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)
16 投写レンズ
17 制御装置
20,40,50,70 光源装置(プロジェクタ用光源装置)
21 LED(カラー光源用高輝度LED、発光素子)
22,42,52 放熱基板
23,43,53,73 中空ロッド
24,74 筒部
25 反射面
27,28 開口(矩形開口)
30,76 フランジ部
31,55 取付孔
33 ネジ
35,62 ネジ孔
38 光
41,60 嵌合台座
45 取付部(フランジ部)
47 隙間
61 嵌合面
75 放熱フィン
11 筐体
13 リレーレンズ
14 全反射プリズム
15 DMD(デジタルマイクロミラーデバイス)
16 投写レンズ
17 制御装置
20,40,50,70 光源装置(プロジェクタ用光源装置)
21 LED(カラー光源用高輝度LED、発光素子)
22,42,52 放熱基板
23,43,53,73 中空ロッド
24,74 筒部
25 反射面
27,28 開口(矩形開口)
30,76 フランジ部
31,55 取付孔
33 ネジ
35,62 ネジ孔
38 光
41,60 嵌合台座
45 取付部(フランジ部)
47 隙間
61 嵌合面
75 放熱フィン
Claims (5)
- 鏡面仕上げが施された反射面が向かい合って矩形に配置され、両端部に開口が形成された中空ロッドと、
前記中空ロッドの一端側に固定される放熱基板と、
前記放熱基板に固定されるとともに前記一端側の開口に配置され、他端側の開口に向かって所定の波長領域の光を出射する発光素子と、
を備えたことを特徴とするプロジェクタ用光源装置。 - 前記中空ロッドは、一方の面が前記反射面とされた金属板が前記反射面を内側にして折り曲げられて矩形断面の細長い空間が形成されたことを特徴とする請求項1記載のプロジェクタ用光源装置。
- 前記中空ロッドは、前記一端側に前記放熱基板が固定されるフランジ部が形成されたことを特徴とする請求項1又は2記載のプロジェクタ用光源装置。
- 前記中空ロッドは、外壁に複数の放熱フィンが形成されたことを特徴とする請求項1〜3いずれか記載のプロジェクタ用光源装置。
- 前記放熱基板は、前記一端側の開口と嵌合するとともに前記発光素子が固定される嵌合台座を備えたことを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の記載のプロジェクタ用光源装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010072088A JP2011203597A (ja) | 2010-03-26 | 2010-03-26 | プロジェクタ用光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010072088A JP2011203597A (ja) | 2010-03-26 | 2010-03-26 | プロジェクタ用光源装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2011203597A true JP2011203597A (ja) | 2011-10-13 |
Family
ID=44880275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2010072088A Pending JP2011203597A (ja) | 2010-03-26 | 2010-03-26 | プロジェクタ用光源装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2011203597A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016132706A1 (en) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | Ricoh Company, Ltd. | Illumination device and image projection apparatus |
JP2016157096A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-09-01 | 株式会社リコー | 照明装置及び画像投射装置 |
-
2010
- 2010-03-26 JP JP2010072088A patent/JP2011203597A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016132706A1 (en) * | 2015-02-20 | 2016-08-25 | Ricoh Company, Ltd. | Illumination device and image projection apparatus |
JP2016157096A (ja) * | 2015-02-20 | 2016-09-01 | 株式会社リコー | 照明装置及び画像投射装置 |
CN107250909A (zh) * | 2015-02-20 | 2017-10-13 | 株式会社理光 | 照明装置和图像投影设备 |
US10423055B2 (en) | 2015-02-20 | 2019-09-24 | Ricoh Company, Ltd. | Illumination device and image projection apparatus |
CN107250909B (zh) * | 2015-02-20 | 2020-05-12 | 株式会社理光 | 照明装置和图像投影设备 |
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