(57)【要約】【課題】格段に高出力化や高効率化に対応可能な光源装置を提供する。【解決手段】本発明の光源装置１は、光を発する光源１０と、光源１０から発せられた光を反射させて所定の方向に進行させるリフレクター１１と、光源１０に当接して設けられ、光源１０を支持する支持部１２と、支持部１２の内部に設けられ、冷媒Ｑを通す流路１３と、を含む。流路１３は、支持部１２が光源１０に当接する当接部１２１と重なる部分に乱流促進部１３１を含む。乱流促進部１３１は、冷媒Ｑの乱流が促進されるようになっている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を発する光源と、
前記光源から発せられた光を反射させて所定の方向に進行させるリフレクターと、
前記光源に当接して設けられ、該光源を支持する支持部と、
前記支持部の内部に設けられ、冷媒を通す流路と、を含み、
前記流路は、前記支持部が前記光源に当接する当接部と重なる部分に乱流促進部を含み、前記乱流促進部は前記冷媒の乱流が促進されるようになっていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記流路が、前記乱流促進部に前記冷媒を供給する供給路を含み、前記乱流促進部は、前記供給路よりも前記冷媒の乱流が促進されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
前記流路が、前記乱流促進部から前記冷媒を排出する排出路を含み、前記排出路の延在方向が前記供給路の延在方向とずれていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項４】
前記支持部が、前記リフレクターで反射した光の一部を遮って設けられているとともに光反射材料からなっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項５】
前記支持部が、該支持部に入射した光の少なくとも一部を前記リフレクターに向けて反射させるようになっていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。
【請求項６】
前記支持部が、該支持部に入射した光の少なくとも一部を前記リフレクターと異なる方向に向けて反射させるようになっており、
前記支持部で反射した光が入射する位置に、該光を反射させて前記所定の方向に進行させる反射部材が設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記支持部に対して前記光源の前記所定の方向において前記乱流促進部の少なくとも一部と重なる領域に、前記所定の方向に光を発する第２の光源が配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記第２の光源が前記支持部に当接して設けられていることを特徴とする請求項７に記載の光源装置。
【請求項９】
前記リフレクターを経た光と前記第２の光源から発せられた光とを集光又は平行化する集光光学系を含んでいることを特徴とする請求項７又は８に記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の光源装置と、
前記光源装置から射出された光により画像を形成する画像形成装置と、
前記画像形成装置によって形成された画像を投射する投射光学系と、を備えていることを特徴とするプロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
大画面の画像を表示可能な装置の１つとしてプロジェクターが知られている。プロジェクターは、光源装置、画像形成装置、投射光学系等を備えている。光源装置から射出された光は画像形成装置により画像に形成され、形成された画像が投射光学系により拡大投射される。これにより、直視型の画像表示装置よりも容易に大画面の画像が得られる。
【０００３】
プロジェクター等において光源装置には、高圧水銀ランプ等のランプ光源や発光ダイオード（以下、ＬＥＤと称する場合がある）等の固体光源が用いられている。光源装置には、エネルギー効率を高めることが期待されている。高効率化を可能にする技術として、特許文献１に開示されている技術が挙げられる。
【０００４】
特許文献１の高出力反射型発光ダイオード（光源装置）は、凹面状の反射面と、反射面に向けて光を発するＬＥＤとを含んでいる。ＬＥＤは、反射面の周縁部から延びる梁状のリードフレームに支持されている。リードフレームの幅は、リードの厚みよりも小さくなっている。
【０００５】
ＬＥＤから放射状に発せられた光は、反射面で反射してＬＥＤの射出方向と反対側に射出される。射出される光は、反射面が凹面状であることにより集光され、そのほとんどが所望の方向に取り出される。したがって、表面実装型発光ダイオードよりも光の利用効率を高めることができ、エネルギー効率を高めることができる。また、リードフレームの幅を小さくすることによりリードフレームに遮られる光量が低減されており、またリードフレームの厚みを増すことにより放熱性が確保されている。これにより、ＬＥＤの配光特性と発光効率とをともに良好にすることができ、高出力な光が得られるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１３５１２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の技術によれば、ＬＥＤの配光特性と発光効率とを改善可能であると考えられるが、後述するように改善の余地が少ないため、さらなる高出力化や高効率化に対応しきれないおそれがある。
【０００８】
光源装置を高出力にする手法としては、ＬＥＤを大型化することや複数のＬＥＤを集積すること等のより発光領域を大面積化する手法が考えられる。このような手法によるとＬＥＤの発熱総量が増加するので、リードフレームの厚みを増加させて対応することが考えられる。しかしながら、リードフレームの厚みを増加させうる範囲は加工精度や位置精度等により限界があり、また、放熱性の向上にあたっては、リードフレームの断面積、および発熱部との接触面積の増大に限界があり、放熱性や配光特性を所望の特性まで確保することが難しい。
【０００９】
詳しくは、リードフレームの加工精度や位置精度が不足すると、反射面を経た光の光軸に対してリードフレーム側面が傾斜して受光面になる。光軸に対する傾斜角が僅かであってもリードフレームの厚みを増加させていることにより、受光面積が大きくなってしまう。すると、リードフレーム側面への入射光の光量が増加し、入射光がリードフレームを加熱して放熱性が低下することやリードフレームに遮られる光量が増加して光の損失が増加してしまうこと等の不都合を生じる。また、凹面状の反射面の内側の雰囲気ガス等がリードフレームからの放熱により加熱されると、雰囲気ガスとリードフレームとの温度差が小さくなり、リードフレーム側面を大面積化しても十分な放熱性が確保できなくなる。結局のところ、放熱性の低下や光の利用効率の低下、光源装置からの射出光における照度分布の不均一化等を招いてしまい、光源装置を高出力にすることが実現不能になる。
【００１０】
本発明は、前記事情に鑑み成されたものであって、格段に高出力化や高効率化に対応可能な光源装置を提供することを目的の１つとする。また、格段に高輝度化や低消費電力化に対応可能なプロジェクターを提供することを目的の１つとする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の光源装置は、光を発する光源と、前記光源から発せられた光を反射させて所定の方向に進行させるリフレクターと、前記光源に当接して設けられ、該光源を支持する支持部と、前記支持部の内部に設けられ、冷媒を通す流路と、を含み、前記流路は、前記支持部が前記光源に当接する当接部と重なる部分に乱流促進部を含み、前記乱流促進部は前記冷媒の乱流が促進されるようになっていることを特徴とする。
【００１２】
このようにすれば、乱流促進部における冷媒の乱流が促進されるので、乱流促進部と重なる当接部において支持部から冷媒への伝熱量が格段に増加する。したがって、光源にて生じた熱が支持部を介して良好に冷媒に放熱され、光源を効果的に冷却することができる。よって、光源における発光効率が高くなり、格段に高効率な光源装置になる。
【００１３】
通常の光源装置において駆動電力を増加させると、光源の温度が高くなり発光効率が低下するので、駆動電力に見合った出力を得ることが難しい。一方、本発明の光源装置にあっては、駆動電力の増加に伴って光源の発熱量が増加しても光源を効果的に冷却することができるので、格段に高出力な光源装置にすることができる。
【００１４】
また、前記流路が、前記乱流促進部に前記冷媒を供給する供給路を含み、前記乱流促進部において前記供給路よりも前記冷媒の乱流が促進されることが好ましい。この場合には、前記流路が、前記乱流促進部から前記冷媒を排出する排出路を含み、前記排出路の延在方向が前記供給路の延在方向とずれているとよい。
【００１５】
このようにすれば、供給路を通る冷媒の乱流を促進させない場合に比べて、乱流促進部における伝熱量が格段に増加し、光源を効果的に冷却することができる。また、排出路の延在方向が供給路の延在方向とずれていれば、乱流促進部において流路が曲がることにより、乱流促進部において冷媒の乱流が促進されやすくなる。
【００１６】
また、前記支持部が、前記リフレクターで反射した光の一部を遮って設けられているとともに光反射材料からなっているとよい。
リフレクターで反射した光の一部を遮って設けられていれば、リフレクターで反射した光を遮らないように支持部を設ける場合よりも支持部の配置自由度が格段に高くなる。したがって、支持部に光源を良好に支持させることができ、光源を良好な位置精度で配置することができる。よって、リフレクターで反射した光を所望の方向に進行させることができ、光の取り出し効率を高めることができる。本発明では流路に冷媒を流通させることにより冷却するので、支持部の放熱性による冷却の依存度を低下させることができる。したがって、支持部の寸法を小さくすることができ、支持部に遮られる光の光量を低減することができる。よって、支持部に入射した光の損失やこの光による支持部の昇温を低減することができる。さらに、支持部が光反射材料からなっており、支持部に入射した光が支持部で反射するので、この光による支持部の昇温が格段に低減される。
【００１７】
また、前記支持部が、該支持部に入射した光の少なくとも一部を前記リフレクターに向けて反射させるようになっていてもよい。
このようにすれば、支持部を経てリフレクターに再度入射した光が、リフレクターで反射して取り出されるので、支持部に入射する光の損失が格段に低減される。したがって、光の利用効率が高くなり、高出力な光が得られる光源装置になる。
【００１８】
また、前記支持部が、該支持部に入射した光の少なくとも一部を前記リフレクターと異なる方向に向けて反射させるようになっており、前記支持部で反射した光が入射する位置に、該光を反射させて前記所定の方向に進行させる反射部材が設けられていてもよい。
このようにすれば、支持部を経て反射部材に入射した光が、反射部材で反射して所定の方向に取り出されるので、支持部に入射する光の損失が格段に低減される。したがって、光の利用効率が高くなり、高出力な光が得られる光源装置になる。
【００１９】
また、前記支持部に対して前記光源の前記所定の方向において前記乱流促進部の少なくとも一部と重なる領域に、前記所定の方向に光を発する第２の光源が配置されていることが好ましい。
【００２０】
このようにすれば、第２の光源に由来する光が、光源に由来する光とともに所定の方向に取り出されるので、光源が１つである場合よりも取り出される光の高出力化や多波長化、広域化等が可能になる。また、第２の光源が乱流促進部と重なる領域に配置されているので、第２の光源が乱流促進部と重ならない領域に配置されるよりも、リフレクター経て第２の光源に直接入射する光の光量が少なくなる。したがって、第２の光源に入射した光による第２の光源の昇温が低減され、第２の光源の発光効率を良好にすることができる。また、第２の光源に遮られる光の損失が低減され、光の利用効率が高くなる。
【００２１】
また、前記第２の光源が前記支持部に当接して設けられていることが好ましい。
このようにすれば、支持部を介して光源と第２の光源とをともに冷却することができる。したがって、光源装置の冷却機構をシンプルな構成にすることができ、光源装置を小型にすることが可能になる。また、支持部における光源側の流路壁面と支持部における第２の光源の流路壁面とから冷媒に熱伝達がなされるので、冷媒に伝達される熱量が多くなり、効率的に冷却することができる。
【００２２】
また、前記リフレクターを経た光と前記第２の光源から発せられた光とを集光又は平行化する集光光学系を含んでいることが好ましい。
このようにすれば、リフレクターを経た光や第２光源から発せられた光の拡散による損失が低減され、光の利用効率が高くなる。
【００２３】
本発明のプロジェクターは、前記の本発明の光源装置と、前記光源装置から射出された光により画像を形成する画像形成装置と、前記画像形成装置によって形成された画像を投射する投射光学系と、を備えていることを特徴とする。
本発明の光源装置は格段に高出力化や高効率化に対応可能な光源装置になっているので、本発明のプロジェクターは格段に高輝度化や低消費電力化に対応可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】第１実施形態の光源装置を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】第２実施形態の光源装置を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図３】第３実施形態の光源装置を示す、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図４】第４実施形態の光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図５】第５実施形態の光源装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ変形例１、２の光源装置を示す平面図である。
【図７】第６実施形態のプロジェクターの概略構成を示す模式図である。
【図８】第７実施形態のプロジェクターの概略構成を示す模式図である。
【図９】第８実施形態のプロジェクターの概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。説明に用いる図面において、特徴的な部分を分かりやすく示すために、図面中の構造の寸法や縮尺を実際の構造に対して異ならせている場合がある。また、実施形態において同様の構成要素については、同じ符号を付して図示し、その詳細な説明を省略する場合がある。
【００２６】
［第１実施形態］
図１（ａ）、（ｂ）は、第１実施形態の光源装置１の概略構成を示す模式図である。図１（ａ）は光源装置１から射出される光の進行方向下流（光軸方向）から光源装置１を観察した平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ１−Ｂ１’線に沿う断面図である。図１（ａ）、（ｂ）に示すように、光源装置１は、光源１０、リフレクター１１、支持部１２を含んでいる。リフレクター１１は、凹面状の反射面１１１を含んでいる。光源１０は、光の放射方向を反射面１１１に向けて配置されている。光源１０は、支持部１２に当接して設けられており、支持部１２に支持されている。支持部１２は、リフレクター１１の開口１１２を架橋して設けられている。
【００２７】
光源１０は、拡散光を発するものである。光源１０としては、発光ランプ、ＬＥＤ、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬ素子）等の直接的に拡散光を発する光源、レーザーダイオード（ＬＤ）やスーパーレーザーダイオード（ＳＬＤ）に拡散板を組み合わせて拡散板を介して拡散光を発する光源等を用いることができる。本実施形態の光源１０はＬＥＤにより構成されている。本実施形態では、光源装置１の光軸１Ａが光源１０の光軸と略一致している。
【００２８】
リフレクター１１は、光源１０から発せられた光を反射させて光軸方向（所定の方向）に進行させるものである。反射面１１１の形状が、光源１０の位置に焦点を有する放物線を、光源１０の光軸を回転軸として回転させた回転放物面の一部になっている。光源１０から発せられた光は、反射面１１１で反射するとともに平行化される。反射面１１１で反射した光Ｌは、リフレクター１１の開口１１２を通って射出される。これにより、光源１０から発せられた光のほとんどを光軸方向に取り出すことができる。なお、反射面１１１の形状については、光源装置１から取り出す光の配光特性に基づいて適宜選択可能である。例えば、反射面の形状が自由曲面、略球面、略回転楕円面等の一部であってもよい。
【００２９】
本実施形態の支持部１２は、光源１０に対して光軸方向（光源１０における反射面１１１の反対側）に配置されており、光源１０に当接する当接部１２１を含んでいる。ここでは、当接部１２１の平面形状が略正方形になっており、当接部１２１が光源１０全体と平面的に重ね合わされている。当接部１２１は、略角柱状の架橋部１２２、１２３と一体になって支持部１２を構成している。
【００３０】
架橋部１２２は、平面視した当接部１２１の一辺から延びており、リフレクター１１における開口１１２の周辺部１１３と接続されている。架橋部１２３は、前記一辺と対向する辺から架橋部１２２と反対側に延びており、周辺部１１３と接続されている。架橋部１２２、１２３は、延在方向（角柱の軸方向）が互いに略平行になっており、延在方向と直交する方向において互いの位置がずれている。架橋部１２２、１２３は、延在方向と直交する方向における寸法が光軸１Ａに平行な方向における寸法がよりも小さくなっている。これにより、架橋部１２２、１２３の体積に比して、リフレクター１１から架橋部１２２、１２３に光が入射する受光面積を小さくすることができる。
【００３１】
本実施形態の支持部１２は、光反射材料からなっており、リフレクター１１から支持部１２に入射した光をリフレクター１１に向けて反射させるようになっている。支持部１２からリフレクター１１に入射した光は、リフレクター１１で再度反射して光軸方向に取り出される。光反射材料としては、アルミニウム、銅、真鍮、金、銀等の金属材料が挙げられる。これら金属材料は熱伝導率に優れる材質であるので、支持部１２の一部又は全部が金属材料からなっていれば、光源１０の熱が後述する冷媒Ｑに良好に放熱される。
【００３２】
支持部１２の内部には、水等の冷媒Ｑを通す流路１３が設けられている。流路１３は、乱流促進部１３１、供給路１３２、排出路１３３を含んでいる。供給路１３２は架橋部１２２の内部に設けられており、排出路１３３は架橋部１２３の内部に設けられている。架橋部１２２、１２３の延在方向が互いにずれており、供給路１３２、排出路１３３の延在方向も互いにずれている。乱流促進部１３１は、当接部１２１の内部に設けられており、供給路１３２及び排出路１３３と連通している。
【００３３】
供給路１３２には、光源装置１の使用時に冷媒供給装置（図示略）から冷媒Ｑが供給される。冷媒供給装置から供給された冷媒Ｑは、供給路１３２を通って乱流促進部１３１に供給された後、排出路１３３を通って排出される。流路１３を通る冷媒Ｑは、供給路１３２と排出路１３３との間、すなわち乱流促進部１３１で流線が曲がることにより乱流が促進される。光源１０に生じた熱は、主として当接部１２１を介して乱流促進部１３１における冷媒Ｑに放熱される。
【００３４】
以上のような構成の光源装置１にあっては、光源１０から発せられた光のほとんどを光軸方向に取り出すことができ、光の利用効率が良好になっている。また、光源１０に当接する当接部１２１と重なる乱流促進部１３１において冷媒の乱流が促進されるので、光源１０の熱が当接部１２１を介して冷媒に良好に放熱される。したがって、光源１０が効果的に冷却され、光源１０の発光効率が高められる。
【００３５】
架橋部１２２、１２３の体積に比して架橋部１２２、１２３の受光面積を小さくすることができるので、流路１３の容積を確保することができる。流路１３の容積を確保することにより、冷媒Ｑの流量を確保することができ、光源１０を良好に冷却することができる。また、架橋部１２２、１２３の受光面積を小さくすることができるので、架橋部１２２、１２３への入射光の光量を減らすことができる。これにより、架橋部１２２、１２３の入射光による昇温が低減され、また架橋部１２２、１２３での光の損失が低減される。
特に、第１実施形態では、架橋部１２２、１２３が入射光を反射させ、架橋部１２２、１２３で反射した光がリフレクター１１を介して光軸方向に取り出されるので、架橋部１２２、１２３の昇温や架橋部１２２、１２３での光の損失が格段に低減される。
このように架橋部１２２、１２３の昇温が格段に低減されるので、光源１０を良好に冷却することができ、また光の損失が格段に低減されるので、光の利用効率が高くなる。
【００３６】
ところで、光源１０の駆動電力を増加させると光源１０の発熱量が増加する。通常であれば、光源の温度上昇に伴って発光効率が低下するので、駆動電力に見合った出力を得ることが難しい。第１実施形態では、光源１０を効果的に冷却することができるので発光効率の低下を招くことなく、駆動電力を増加させることができる。したがって、光源１０から発せられる光の光量が駆動電力の増加分に応じて増加し、格段に高出力な光が得られる。このように、第１実施形態の光源装置１は、格段に高出力することや高効率にすることが可能になっている。
【００３７】
［第２実施形態］
次に、本発明に係る光源装置の第２実施形態を説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、支持部に入射した光の少なくとも一部をリフレクターと異なる方向に反射させるようになっている点、支持部で反射した光を所定の方向（光軸方向）に反射させる反射部材が設けられている点である。
【００３８】
図２（ａ）、（ｂ）は、第２実施形態の光源装置２の概略構成を示す模式図である。図２（ａ）は光軸方向から光源装置２を観察した平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ２−Ｂ２’線に沿う断面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、光源装置２は、光源１０、リフレクター１１、支持部２２、流路２３、反射部材２４を含んでいる。
【００３９】
支持部２２は、光源装置２の光軸２Ａを中心軸とする略円錐台状の当接部２２１と、光軸２Ａと略直交する面方向において当接部２２１から延びる略角柱状の架橋部２２２、２２３とを含んでいる。当接部２２１の内部に乱流促進部２３１が設けられている。架橋部２２２の内部に供給路２３２が設けられており、架橋部２２３の内部に排出路２３３が設けられている。供給路２３２の延在方向は、排出路２３３の延在方向とずれている。
【００４０】
当接部２２１は、底面２２１ａと、底面２２１ａよりも径が小さい頂面２２１ｂとを有しており、底面２２１ａを光軸方向に向けて配置されている。頂面２２１ｂの一部が光源１０と当接しており、光源１０全体が平面視した頂面２２１ｂと重ね合わされている。
【００４１】
底面２２１ａ及び頂面２２１ｂに対する側面２２１ｃはテーパー状になっている。支持部２２は、第１実施形態と同様の光反射材料からなっている。リフレクター１１で反射した光の一部は、架橋部２２２、２２３に入射して架橋部２２２、２２３で反射する。架橋部２２２、２２３で反射した光は、リフレクター１１に再度入射してリフレクター１１で反射することにより光軸方向に取り出される。また、リフレクター１１で反射した光の一部は、側面２２１ｃに入射して側面２２１ｃで反射する。側面２２１ｃで反射した光は、反射部材２４に入射する。リフレクター１１で反射した後に支持部２２に入射しなかった光Ｌ２１は、光軸方向に取り出される。
【００４２】
本実施形態の反射部材２４は、リフレクター１１と一体に設けられている。反射部材２４は、光軸２Ａを中心軸として光軸２Ａを環状に囲むテーパー状の反射面２４１を有している。当接部２２１の側面２２１ｃで反射した光Ｌ２２は、反射面２４１に入射して反射面２４１で反射する。これにより、光Ｌ２２は、光Ｌ２１と同様に光軸方向に取り出される。
【００４３】
以上のような構成の光源装置２にあっては、第１実施形態と同様に光源１０から発せられた光のほとんどが光軸方向に取り出されるので、光の利用効率が良好になる。光源１０が良好に冷却されるので、格段に高出力・高効率にすることが可能になっている。
また、当接部２２１の側面２２１ｃに入射する光が反射部材２４を介して光軸方向に取り出されるので、光の利用効率を低下させることなく当接部２２１を大きくすることができる。これにより、乱流促進部２３１の容積を大きくすることができ、当接部２２１から冷媒Ｑに良好に放熱することができる。また、反射面２４１の形状を調整することにより、光源装置２から射出される光の強度分布を制御することもできる。
【００４４】
［第３実施形態］
次に、本発明に係る光源装置の第３実施形態を説明する。第３実施形態が第１、第２実施形態と異なる点は、支持部の光軸方向において乱流促進部の少なくとも一部と重なる領域に、光軸方向に光を発する第２の光源が配置されている点である。
【００４５】
図３（ａ）、（ｂ）は、第３実施形態の光源装置３の概略構成を示す模式図である。図３（ａ）は光軸方向から光源装置３を観察した平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＢ３−Ｂ３’線に沿う断面図である。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、光源装置３は、光源１０、リフレクター１１、支持部２２、流路２３、反射部材２４、第２の光源３０を含んでいる。
【００４６】
第２の光源３０は、発光ランプ、ＬＥＤ、ＥＬ素子等の光源、ＬＤやＳＬＤに拡散板を組み合わせた光源等を用いることができる。本実施形態の第２の光源３０は、ＬＥＤにより構成されており、光源１０と略同一の波長帯域の光Ｌ３を射出するものである。ここでは、第２の光源３０の光軸が、光源装置３の光軸３Ａと略一致している。また、第２の光源３０として光源１０よりも大型のものを採用しており、第２の光源３０から光源１０よりも高出力な光Ｌ３が発せられる。第２の光源が、光源１０と同程度の大きさのものであってもよいし小型のものであってもよい。第２の光源として複数の光源が設けられていてもよい。
【００４７】
第２の光源３０は、乱流促進部２３１と重なる部分における当接部２２１の底面２２１ａに当接して設けられている。第２の光源３０に生じた熱は、主として乱流促進部２３１を通る冷媒Ｑに放熱される。第２の光源３０は、その全体が光軸方向において底面２２１ａと重ね合わされて設けられている。これにより、リフレクター１１で反射した光Ｌ２１、Ｌ２２が第２の光源３０に入射しなくなる。当接部２２１は、底面２２１ａの径が頂面２２１ｂの径よりも大きくなっているので、光源１０よりも大型の第２の光源３０用いても第２の光源３０が光Ｌ２１、Ｌ２２に曝されないようにすることができる。
【００４８】
以上のような構成の光源装置３にあっては、第１、２実施形態と同様に光源１０から発せられた光のほとんどが光軸方向に取り出されるので、光の利用効率が良好になる。光源１０が良好に冷却されるので、格段に高出力・高効率にすることが可能になっている。
また、第２の光源３０も光源１０と同様に冷却されるので、冷却機構を複雑化することなく第２の光源３０を良好に冷却することができる。第２の光源３０から発せられた光Ｌ３は、光源１０から発せられた光Ｌ２１、２２とともに光軸方向に取り出されるので、さらなる高出力化が可能になっている。リフレクター１１で反射した光において陰になる領域に第２の光源３０が配置されており、陰となる領域に第２の光源３０から光が発せられるので、光源装置３から取り出される光の強度分布を均一にすることができる。
【００４９】
［第４実施形態］
次に、本発明に係る光源装置の第４実施形態を説明する。第４実施形態が第３実施形態と異なる点は、リフレクターを経た光と第２の光源から発せられた光とを集光又は平行化する集光光学系を含んでいる点である。
【００５０】
図４は、第４実施形態の光源装置４の概略構成を示す断面図である。図４に示すように光源装置４は、光源１０、リフレクター１１、支持部２２、流路２３、反射部材２４、第２の光源３０、集光レンズ（集光光学系）４１を含んでいる。本実施形態の集光レンズ４１は、光軸が光源装置４の光軸４Ａと略一致しており、小レンズ部４１１、大レンズ部４１２を含んでいる。小レンズ部４１１は、第２の光源３０から発せられた光Ｌ３が集光レンズ４１に入射する領域に設けられている。小レンズ部４１１に入射した光Ｌ３は、平行化される。大レンズ部４１２は、小レンズ部４１１の設置面の裏面に設けられている。大レンズ部４１２に入射した光Ｌ２１、Ｌ２２、Ｌ３は集光されて合成される。
【００５１】
以上のような構成の光源装置４にあっては、第３実施形態と同様に光の利用効率が良好になっており、また光源１０が良好に冷却されるので格段に高出力・高効率にすることが可能になっている。また、第２の光源３０から射出された光Ｌ３が小レンズ部４１１により平行化されるので、光Ｌ３の拡散による損失が低減され、光の利用効率が高くなる。また、光源１０から発せられた光Ｌ２１、Ｌ２２と第２の光源３０から発せられた光Ｌ３とが集光されて合成されるので、取り出される光の利用効率を高めることが可能になる。
【００５２】
［第５実施形態］
次に、本発明に係る光源装置の第５実施形態を説明する。第５実施形態が第３実施形態と異なる点は、第２の光源がＬＤにより構成されている点である。
【００５３】
図５は、第５実施形態の光源装置５の概略構成を示す断面図である。図５に示すように光源装置５は、光源１０、リフレクター１１、支持部２２、流路２３、反射部材２４、第２の光源５０、光源レンズ（集光光学系）５１を含んでいる。
【００５４】
本実施形態の第２の光源５０は、ＬＤやＳＬＤ等に構成される発光部５０１と、発光部５０１の光軸方向に配置された光拡散部材５０２とを含んでいる。本実施形態の発光部５０１から射出される光Ｌ５１は、波長帯域全体が光源１０から射出される光の波長帯域に含まれる略平行光である。光Ｌ５１は、光拡散部材５０２に入射して拡散された後、拡散である光Ｌ５２となって光源レンズ５１に入射する。光拡散部材５０２は、拡散板や回折光学素子等により構成される。回折光学素子によれば、光拡散部材５０２から射出される光Ｌ５２の拡散角を高精度に制御することができる。
【００５５】
光源レンズ５１は、リフレクター１１で反射した光Ｌ２１、Ｌ２２と光Ｌ５２とを集光するものである。光源レンズ５１の光軸は、光源装置５の光軸５Ａと略一致している。光源レンズ５１により集光された光は、例えば均一化光学系等により光の強度分布が均一化されて照明等に用いられる。
【００５６】
均一化光学系は、例えばレンズアレイ５２、５３、重畳レンズ５４等により構成される。レンズアレイ５２、５３は、いずれも複数のレンズ部を有している。レンズアレイ５２のレンズ部は、レンズアレイ５３のレンズ部と１対１で対応している。光源レンズ５１から射出された光は、レンズアレイ５２の複数のレンズ部に空間的に分かれて入射する。レンズアレイ５２のレンズ部に入射した光は、集光されてレンズアレイ５３において対応するレンズ部に結像され、二次光源像を形成する。レンズアレイ５３に形成された複数の二次光源像からの光は、重畳レンズ５４により被照明領域にて重畳される。被照明領域は、例えば液晶ライトバルブ等の画像形成装置である。このように、均一化光学系と光源装置５とを組み合わせると、照明光学系を構成することが可能である。
【００５７】
以上のような構成の光源装置５にあっては、第２の光源３０がＬＤにより構成されているので、第４実施形態よりも格段に高出力な光が得られる。第２の光源３０から発せられた光Ｌ５１は、光源１０から発せられる光Ｌ２１、Ｌ２２と合成されることにより波長帯域が広くなる。これにより、Ｌ５１の可干渉性に起因するスペックルノイズを生じにくくなる。
【００５８】
以上のように本発明の光源装置にあっては、光源や第２の光源を良好に冷却することができるので、格段に高出力・高効率にすることが可能になっている。
なお、本発明の技術範囲は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
【００５９】
例えば、光源１０の全体が当接部と当接するのではなく、光源１０の一部が当接部と当接するものでもよい。第３〜第５実施形態に第２の光源としては、光源と略同一の波長帯域の光を発するもの、光源と一部の波長帯域が重なる光を発するもの、光源と波長帯域が重ならない光を発するもののいずれを用いてもよい。光源と一部の波長帯域が重なる光を発する第２の光源を採用すれば、光源装置から取り出される光全体の波長帯域を広域化することができ、色再現性を高めることができる。光源と波長帯域が重ならない第２の光源を採用すれば、多波長に対応した光源装置にすることができる。このような光源装置において、光源が光を発する期間と、第２の光源が光を発する期間とをずらすことにより、光源装置から異なる色光を時分割して射出させることが可能になる。また、支持部の光軸方向において乱流促進部の少なくとも一部と重なる領域に、光軸方向に光を発する光源が２以上設けられていてもよい。第１〜第４実施形態の光源装置に、第５実施形態で説明したような均一化光学系を適用して照明光学系を構成することも可能である。また、支持部の構成についても様々な変形が可能であり、例えば次に説明する変形例１、２のような変形が考えられる。
【００６０】
図６（ａ）は、主光軸方向から変形例１の光源装置１Ｂを観察した平面図であり、図６（ｂ）は、主光軸方向から変形例２の光源装置１Ｃを観察した平面図である。
【００６１】
図６（ａ）に示すように、光源装置１Ｂの支持部１２Ｂは、当接部１２１Ｂ、複数（図示は３つ）の架橋部１２２Ｂ、１２３Ｂ、１２４Ｂを含んでいる。架橋部１２２Ｂ、１２３Ｂ、１２４Ｂは、延在方向が互いに略平行になっている。架橋部１２２Ｂ、１２３Ｂ、１２４Ｂは、延在方向に直交する方向の位置が互いにずれている。ここでは、架橋部１２２Ｂ、１２３Ｂが主光軸１Ａと略直交する方向における当接部１２１Ｂの一方に延びており、架橋部１２４Ｂが当接部１２１Ｂの他方に延びている。
【００６２】
架橋部１２２Ｂ、１２３Ｂの内部には、それぞれ供給路１３２Ｂ、１３３Ｂが設けられている。架橋部１２４Ｂの内部には、排出路１３４Ｂが設けられている。このような構成の変形例１によれば、乱流の成長がさらに促進されるとともに、光源１０を均一に冷却することができ、光源１０を良好に冷却することが可能である。架橋部が４つ以上であってもよい。また、１以上の架橋部の内部に流路が設けられていなくてもよいし、供給路の数が排出路の数より少なくてもよい。
【００６３】
図６（ａ）に示すように、光源装置１Ｃの支持部１２Ｃは、当接部１２１Ｃ、複数（図示は３つ）の架橋部１２２Ｃ、１２３Ｃ、１２４Ｃを含んでいる。架橋部１２２Ｃ、１２３Ｃ、１２４Ｃは、延在方向が互いに異なっており、ここでは延在方向が略等角度（１２０°）をなしている。これにより、光源１０を安定して支持することが可能になる。
【００６４】
架橋部１２２Ｃ、１２ＣＢの内部には、それぞれ供給路１３２Ｃ、１３３Ｃが設けられている。架橋部１２４Ｃの内部には、排出路１３４Ｃが設けられている。このような構成の変形例２によれば、供給路１３２Ｃ、１３３Ｃからの冷媒Ｑの流れが乱流促進部１３１Ｃでぶつかることにより、乱流の成長がさらに促進される。また、光源１０を均一に冷却することもでき、光源１０を良好に冷却することが可能である。なお、流路内に例えばフィン等を設けて、フィンにより乱流を促進させてもよい。
【００６５】
変形例１、２の構成以外に、リフレクター１１において開口１１２を囲む部分や反射面１１１の裏面側の部分に冷媒Ｑを通す流路を設けるとともに、この流路を供給路１３２や排出路１３３と連通させる構成も考えられる。このような構成によれば、リフレクター１１も冷却することができ、リフレクター１１の内側の雰囲気ガスを冷却することができる。これにより、光源１０自体の放熱性が高められ、光源１０が良好に冷却される。
【００６６】
［第６実施形態］
次に、図７を参照しつつ、本発明に係る第６実施形態のプロジェクター６を説明する。図７に示すように、プロジェクター６は、光源装置６０ａ〜６０ｃ、フィールドレンズ６１ａ〜６１ｃ、画像形成装置６２ａ〜６２ｃ、色合成素子６３、投射光学系６４を含んでいる。光源装置６０ａ〜６０ｃは、本発明の光源装置により構成されている。ここでは、光源装置６０ａ〜６０ｃが、それぞれ赤色の光Ｌｒ、緑色の光Ｌｇ、青色の光Ｌｂを射出するようになっている。フィールドレンズ６１ａ〜６１ｃは、それぞれ光源装置６０ａ〜６０ｃと１対１で対応している。フィールドレンズ６１ａ〜６１ｃは、いずれも入射した光を平行化するものである。
【００６７】
画像形成装置６２ａ〜６２ｃは、それぞれ光源装置６０ａ〜６０ｃと１対１で対応している。画像形成装置６２ａ〜６２ｃは、例えば透過型の液晶ライトバルブ等の光変調装置により構成される。画像形成装置６２ａ〜６２ｃは、画像情報を含んだ画像信号を供給するＰＣ等の信号源（図示略）と電気的に接続される。画像形成装置６２ａ〜６２ｃは、供給された画像信号に基づいて、入射光を画素ごとに変調して画像を形成する。画像形成装置６２ａ〜６２ｃは、それぞれ赤色画像、緑色画像、青色画像を形成する。画像形成装置６２ａ〜６２ｃにより変調（形成）された光（画像）は、色合成素子６３に入射する。
【００６８】
色合成素子６３は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプリズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイックプリズムの内面に、赤色光が反射し緑色光が透過するミラー面と、青色光が反射し緑色光が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダイクロイックプリズムに入射した緑色光は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイクロイックプリズムに入射した赤色光、青色光は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過して、緑色光の射出方向と同じ方向に射出される。このようにして３つの色光（画像）が重ね合わされて合成され、合成された色光が投射光学系６４によって、壁やスクリーン等の被投射面９に拡大投射される。これにより、フルカラーの投射画像が表示される。
【００６９】
以上のような構成のプロジェクター６にあっては、光源装置６０ａ〜６０ｃが本発明の光源装置により構成されており、格段に高出力化や高効率化に対応可能になっている。したがって、プロジェクター６を格段に高輝度にすることや格段に低消費電力にすることが可能になっている。
【００７０】
［第７実施形態］
図８は、第７実施形態のプロジェクター７の概略構成を示す模式図である。図８に示すようにプロジェクター７は、光源装置７０、カラーホイール７１、照度均一化素子７２、画像形成装置７３、投射光学系７４を含んでいる。光源装置７０は、本発明の光源装置を適用したものであり、ここでは白色の光Ｌ７０を射出するようになっている。
【００７１】
カラーホイール７１は、円板部と、円板部を回転可能に支持する回転支持機構を含んでいる。円板部は、扇状の複数のカラーフィルターにより構成されている。複数のカラーフィルターは、入射光のうちの所定の波長帯域の色光を選択的に通すようになっている。カラーフィルターに対応する波長帯域は、複数のカラーフィルターで互いに異なっている。円板部を回転させると、光源装置７０から光が入射する領域に、異なる波長帯域に対応する複数のカラーフィルターが時間的に切り替えられて配置されるようになっている。これにより、カラーホイール７１から射出される光Ｌ７１の波長帯域が時間的に切り替えられる。
【００７２】
照度均一化素子７２は、ロッドレンズ等により構成されており、カラーホイール７１から射出された光Ｌ７１が入射する位置に配置されている。照度均一化素子７２に入射した光は、強度分布が均一化されて射出され、画像形成装置７３に入射する。
【００７３】
画像形成装置７３は、画素ごとに独立して駆動される複数の可動ミラーを含んでいる。可動ミラーは、照度均一化素子７２からの入射光の光軸に対する角度が可変になっている。可動ミラーの角度をスイッチングさせて可動ミラーを駆動すると、可動ミラーで反射した光の進行方向がスイッチングされ、可動ミラーから投射光学系７４に向かって進行する光により画素が形成される。１画素において、入射光を投射光学系７４に向けて反射させる期間が１フレームの表示期間に対して占める割合が高くなるほど、この画素が明表示になる。このように、画像形成装置７３は、画素ごとに入射光を変調することが可能になっている。
【００７４】
信号源から画像形成装置７３に供給される画像信号には、赤色画像、緑色画像、青色画像のそれぞれに対応した階調情報が含まれている。画像形成装置７３は、入射光の波長帯域に対応させて、すなわちカラーホイール７１の回転に同期させて赤色画像、緑色画像、及び青色画像を時分割して形成する。赤色画像、緑色画像、及び青色画像は、時間順次で投射光学系７４により被投射面９に投射される。赤色画像、緑色画像、及び青色画像が合成されて視認されることにより、フルカラーの投射画像が表示される。
【００７５】
以上のような構成のプロジェクター７にあっては、光源装置７０が本発明の光源装置により構成されており、格段に高出力化や高効率化に対応可能になっている。したがって、プロジェクター７を格段に高輝度にすることや格段に低消費電力にすることが可能になっている。
【００７６】
［第８実施形態］
図９は、第８実施形態のプロジェクター８の概略構成を示す模式図である。図９に示すようにプロジェクター８は、光源装置８０、フィールドレンズ８１、画像形成装置８２、投射光学系８３を含んでいる。光源装置８０は、本発明を適用したものであり、第３〜第５実施形態のように複数（ここでは３つ）の光源を含んで構成されている。複数の光源は、発する光の波長帯域が互いに異なっており、光を発する期間をずらして駆動される。これにより、光源装置８０から赤色光、緑色光、青色光が時間的に切り替えられて射出されるようになっている。
【００７７】
光源装置８０から射出された光Ｌ８は、フィールドレンズ８１により平行化されて、画像形成装置８２に入射する。画像形成装置８２は、液晶ライトバルブにより構成されている。画像形成装置８２は、光源装置８０における複数の光源の駆動と同期させて、すなわち光源装置８０から射出される光Ｌ８の波長帯域に対応させて、画像を形成するようになっている。これにより、画像形成装置８２は、赤色画像、緑色画像、及び青色画像を時分割して形成する。赤色画像、緑色画像、及び青色画像は、時間順次で投射光学系８３により被投射面９に投射される。赤色画像、緑色画像、及び青色画像が合成されて視認されることにより、フルカラーの投射画像が表示される。
【００７８】
以上のような構成のプロジェクター８にあっては、光源装置８０が本発明の光源装置により構成されており、格段に高出力化や高効率化に対応可能になっている。したがって、プロジェクター８を格段に高輝度にすることや格段に低消費電力にすることが可能になっている。
【符号の説明】
【００７９】
１、１Ｂ、１Ｃ、２〜５、６０ａ〜６０ｃ、７０、８０・・・光源装置、６〜８・・・プロジェクター、１０・・・光源、１１・・・リフレクター、１２、１２Ｂ、１２Ｃ、２２・・・支持部、１２１、１２１Ｂ、１２１Ｃ、２２１・・・当接部、１２２、１２３、１２２Ｂ、１２３Ｂ、１２４Ｂ、１２２Ｃ、１２３Ｃ、１２４Ｃ・・・架橋部、１３、２３・・・流路、１３１、１３１Ｂ、１３１Ｃ、２３１・・・乱流促進部、１３２、１３２Ｂ、１３３Ｂ、１３２Ｃ、１３３Ｃ、２３２・・・供給路、１３３、１３４Ｂ、１３４Ｃ、２３３・・・排出路、反射部材２４、５１・・・集光光学系、６２ａ〜６２ｃ、７３、８２・・・画像形成装置、６４・・・投射光学系
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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