(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を射出する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の射出側に配置されて、前記半導体発光素子の射出光の指向性を高める集光レンズと、
前記半導体発光素子を保持する保持体と、
前記集光レンズを保持するレンズ取付枠と、
前記保持体に熱接続されるヒートシンクと、
冷却ファンと、を備え、
前記レンズ取付枠と前記保持体との間には、空気流路が形成されており、
前記冷却ファンからの冷却風が、前記ヒートシンクと前記空気流路とに送風され、
前記保持体は、前側保持部材と後側保持部材と、を有し、
前記前側保持部材と前記レンズ取付枠とが一体になっていることを特徴とする半導体光源装置。
【請求項２】
前記保持体は、前記半導体発光素子の前部が前記空気流路に突出するように、前記半導体発光素子の後部を保持することを特徴とする請求項１に記載の半導体光源装置。
【請求項３】
光を射出する半導体発光素子と、
前記半導体発光素子の射出側に配置されて、前記半導体発光素子の射出光の指向性を高める集光レンズと、
前記半導体発光素子を保持する保持体と、
前記集光レンズを保持するレンズ取付枠と、
前記保持体に熱接続されるヒートシンクと、
冷却ファンと、
前記保持体と前記レンズ取付枠とを接続させる接続部材と、
前記保持体と前記レンズ取付枠との間に配置されるスペーサと、を備え、
前記レンズ取付枠と前記保持体との間には、空気流路が形成されており、
前記冷却ファンからの冷却風が、前記ヒートシンクと前記空気流路とに送風され、
前記レンズ取付枠が前記接続部材により前記保持体に接続されたとき、前記保持体と前記レンズ取付枠とがスペーサを介して熱接続されることを特徴とする半導体光源装置。
【請求項４】
前記保持体は、前記半導体発光素子の前部が前記空気流路に突出するように、前記半導体発光素子の後部を保持することを特徴とする請求項３に記載の半導体光源装置。
【請求項５】
前記スペーサは、円筒形状とされ、
前記接続部材は、螺子であって、前記レンズ取付枠側から前記スペーサに挿通された状態で前記保持体に螺着されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の半導体光源装置。
【請求項６】
前記保持体は、前側保持部材と後側保持部材と、を有し、
前記レンズ取付枠が前記接続部材により前記後側保持部材に固定されたとき、前記レンズ取付枠が前記スペーサを前記前側保持部材側に押圧し、前記スペーサにより前記前側保持部材が前記後側保持部材側に押圧されて前記前側保持部材により前記半導体発光素子が所定の位置に固定されることを特徴とする請求項３乃至請求項５に記載の半導体光源装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の半導体光源装置を有する光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する導光光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源ユニットや表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、
を備えることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体光源装置と、この半導体光源装置を内蔵するプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、更にメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から射出された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示する。
【０００３】
このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として発光ダイオードやレーザダイオード、あるいは、有機ＥＬ、蛍光体等を用いる種々のプロジェクタの開発が多々なされている。しかしながら、光源として採用される半導体発光素子は、熱依存性が高く半導体発光素子の温度が上昇すると電力から光への変換効率が低下するという特性が知られている。そこで、半導体発光素子を冷却させる様々な提案がなされている。
【０００４】
例えば、特開２００２−２８０６５６号公報（特許文献１）では、半導体発光素子（半導体レーザ）と、この半導体発光素子を保持する保持体（保持ブロック）と、半導体発光素子からの射出光の指向性を高めるように平行光に変換するコリメータレンズと、保持体に設けられ、コリメータレンズを保持するレンズ取付枠（コリメータレンズホルダ）と、を有し、保持体とレンズ取付枠との間に断熱層を設けた半導体光源装置（レーザ露光装置）が提案されている。
【０００５】
また、特開２００３−９４７１６号公報（特許文献２）では、半導体発光素子と、この半導体発光素子を搭載した保持体（サブマウント）と、半導体発光素子からの射出光の指向性を高めるように平行光に変換するコリメータレンズと、コリメータレンズが嵌め込まれる位置決め部材と、半導体発光素子において発生した熱を冷却ユニットに伝える固定台と、を備えた半導体光源装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２８０６５６号公報
【特許文献２】特開２００３−９４７１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献に記載の半導体光源装置は、半導体発光素子を保持する保持体を介してヒートシンクなどの冷却ユニットに熱を伝える構成とされている。したがって、半導体発光素子において発生する熱は、半導体発光素子から射出される光の向きとは逆方向に移送される。
【０００８】
しかしながら、上記特許文献に記載の半導体光源装置では、半導体発光素子と保持体との接触面積が小さいためにヒートシンクへ大量の冷却風を送風する必要があった。したがって、冷却ファンの大型化を招き、更には冷却ファンから発生する音が大きくなってしまうといった問題点があった。
【０００９】
本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、ヒートシンクのみならず、半導体発光素子の射出側にも冷却風を送風して、冷却性能を向上させた半導体光源装置と、この半導体光源装置を内蔵するコンパクトなプロジェクタと、を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の半導体光源装置は、光を射出する半導体発光素子と、前記半導体発光素子の射出側に配置されて、前記半導体発光素子の射出光の指向性を高める集光レンズと、前記半導体発光素子を保持する保持体と、前記集光レンズを保持するレンズ取付枠と、前記保持体に熱接続されるヒートシンクと、冷却ファンと、を備え、前記レンズ取付枠と前記保持体との間には、空気流路が形成されており、前記冷却ファンからの冷却風が、前記ヒートシンクと前記空気流路とに送風され、前記保持体は、前側保持部材と後側保持部材と、を有し、前記前側保持部材と前記レンズ取付枠とが一体になっていることを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の半導体光源装置は、光を射出する半導体発光素子と、前記半導体発光素子の射出側に配置されて、前記半導体発光素子の射出光の指向性を高める集光レンズと、前記半導体発光素子を保持する保持体と、前記集光レンズを保持するレンズ取付枠と、前記保持体に熱接続されるヒートシンクと、冷却ファンと、前記保持体と前記レンズ取付枠とを接続させる接続部材と、前記保持体と前記レンズ取付枠との間に配置されるスペーサと、を備え、前記レンズ取付枠と前記保持体との間には、空気流路が形成されており、前記冷却ファンからの冷却風が、前記ヒートシンクと前記空気流路とに送風され、前記レンズ取付枠が前記接続部材により前記保持体に接続されたとき、前記保持体と前記レンズ取付枠とがスペーサを介して熱接続されることを特徴とする。
【００１６】
そして、本発明のプロジェクタは、上記の何れかの半導体光源装置を有する光源ユニットと、表示素子と、前記光源ユニットからの光を前記表示素子に導光する導光光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源ユニットや表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ヒートシンクのみならず、半導体発光素子の射出側にも冷却風を送風して、冷却性能を向上させた半導体光源装置と、この半導体光源装置を内蔵するコンパクトなプロジェクタと、を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係るプロジェクタを示す外観斜視図である。
【図２】本発明の実施例に係るプロジェクタの機能回路ブロック図である。
【図３】本発明の実施例に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。
【図４】本発明の実施例に係る青色光源装置の斜視図である。
【図５】本発明の実施例に係る青色光源装置の分解斜視図である。
【図６】本発明の実施例に係る青色光源装置の断面を示す側面模式図である。
【図７】本発明の実施例に係る青色光源装置の断面を示す側面模式図である。
【図８】本発明の他の実施例に係る青色光源装置の断面を示す側面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための形態について述べる。プロジェクタ10は、光源ユニット60と、表示素子51と、光源ユニット60からの光を表示素子51に導光する導光光学系170と、表示素子51から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系220と、光源ユニット60の青色光源装置70及び赤色光源装置120の発光や表示素子51を制御するプロジェクタ制御手段と、を備える。
【００２０】
そして、この光源ユニット60は、青色光源装置70と、蛍光発光装置100と、赤色光源装置120と、光源側光学系140と、を備える。青色光源装置70は、青色波長帯域の光を射出する半導体発光素子である青色光源71を複数有している。赤色光源装置120は、赤色波長帯域の光を射出する半導体発光素子である赤色光源121を有している。
【００２１】
また、蛍光発光装置100は、青色光源装置70からの射出光を拡散して透過する拡散透過領域、及び、青色光源装置70からの射出光を受けて緑色の波長帯域光を発する緑色蛍光体の層が形成される蛍光発光領域を有する蛍光ホイール101と、蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、を備えている。そして、蛍光発光装置100は、青色光源装置70から射出される光の光軸上に配置されている。
【００２２】
つまり、青色光源装置70は、回転する蛍光ホイール101の拡散透過領域と蛍光発光領域に順次青色波長帯域の光を照射することができるようになっている。したがって、回転する蛍光ホイール101の拡散透過領域に青色波長帯域の光が照射されたときには青色波長帯域の光が拡散して透過され、蛍光発光領域に青色波長帯域の光が照射されたときには緑色蛍光体から緑色波長帯域の光が発せられることになる。
【００２３】
また、光源側光学系140は、蛍光発光装置100から射出される青色及び緑色波長帯域の光と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域の光と、を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光するレンズやミラー等から構成される。つまり、蛍光発光装置100から射出される青色及び緑色光、並びに、赤色光源装置120から射出される赤色光は、光源側光学系140によりライトトンネル175の入射口に集光され、集光された各色光は、更に導光光学系170により表示素子51に導光されることとなる。
【００２４】
これにより、光源ユニット60は、プロジェクタ制御手段における光源制御手段が、赤色光源装置120及び青色光源装置70の発光を個別に制御することで、当該光源ユニット60から順次赤色、緑色、青色の波長帯域光を射出させることができる。そして、プロジェクタ10の表示素子51であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を生成することができる。
【００２５】
青色光源装置70は、複数の青色光源71と、複数のコリメータレンズ73と、青色光源71を保持する保持体79と、コリメータレンズ73を保持するレンズ取付枠80と、保持体79に熱接続されるヒートシンク81と、冷却ファン261aと、を備えている。
【００２６】
保持体79は、行及び列をなすように配列された各青色光源71を、該各青色光源71の光軸が互いに略平行となるように保持している。コリメータレンズ73は、各青色光源71の射出光の指向性を高める集光レンズであって、各青色光源71の射出側に配置されている。
【００２７】
また、青色光源装置70は、保持体79とレンズ取付枠80とを接続する接続部材である螺子89と、保持体79とレンズ取付枠80との間に配置されるスペーサ88と、を備えている。このスペーサ88は、円筒形状とされ、螺子89は、レンズ取付枠80側からスペーサ88に挿通された状態で保持体79に螺着される。
【００２８】
具体的には、保持体79は、ヒートシンク81の基部82に当接される後側保持部材79bと、この後側保持部材79bに当接される前側保持部材79aと、を有している。前側保持部材79aには螺子89を貫通させる透孔を有しており、後側保持部材79bには螺子89の螺子部に対応した螺子溝が形成されている。そして、前側保持部材79aには、青色光源71の形状に対応した貫通孔84が形成されており、貫通孔84の前側部分には内方に突出する押え部84aが形成されている。この押え部84aは、前側保持部材79aが後側保持部材79bに当接されたときに、青色光源71の後部の外周部前縁を保持する。また、後側保持部材79bは、ヒートシンク81の基部82に当接された状態で当該基部82に固定され、前側保持部材79aは、後側保持部材79bとスペーサ88との間に配置され、夫々に当接している。
【００２９】
つまり、レンズ取付枠80は、当該レンズ取付枠80と後側保持部材79bとの間に、スペーサ88及び前側保持部材79aを挟み込んだ状態で、螺子89により後側保持部材79bに取付けられる。そして、レンズ取付枠80が螺子89により後側保持部材79bに固定されたとき、レンズ取付枠80がスペーサ88を前側保持部材79a側に押圧し、スペーサ88により前側保持部材79aが後側保持部材79b側に押圧されて前側保持部材79aにより青色光源71が所定の位置に固定される。
【００３０】
そして、このときスペーサ88は、レンズ取付枠80と前側保持部材79aとに当接されている。つまり、レンズ取付枠80が螺子89により保持体79に接続されたとき、保持体79とレンズ取付枠80とは、スペーサ88を介して熱接続されることになる。
【００３１】
さらに、この青色光源装置70は、レンズ取付枠80と保持体79との間にスペーサ88が配置されることによって所定の間隙が形成される。そして、この間隙は、冷却ファン261aから送風される冷却風の空気流路87として形成される。つまり、冷却ファン261aからの冷却風は、ヒートシンク81のみならず、この空気流路87にも送風されるようになっている。そして、保持体79は、青色光源71の後部を保持して、青色光源71の前部を空気流路87に突出させる構成とすることで、青色光源71の前部へ直接的に冷却風が噴き当てられるようになっている。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施例において、プロジェクタ10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とはプロジェクタ10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。また、光源ユニットの青色光源装置における前後とは、青色光源装置から射出される光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。
【００３３】
そして、プロジェクタ10は、図１に示すように、略直方体形状であって、プロジェクタ筐体の前方の側板とされる正面パネル12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有するとともに、この正面パネル12には複数の吸気孔18を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。
【００３４】
また、筐体の上面パネル11にはキー／インジケータ部37が設けられ、このキー／インジケータ部37には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源ユニットや表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。
【００３５】
さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子20が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔18が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル15には、各々複数の排気孔17が形成されている。また、左側パネル15における背面パネル近傍の隅部には、吸気孔18も形成されている。
【００３６】
次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図２の機能ブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成され、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に出力される。
【００３７】
また、表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ25に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。
【００３８】
表示駆動部26は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子51を駆動するものであり、光源ユニット60から射出された光線束、即ち光源ユニット60の光源側光学系により所定の一面に集光された光線束を導光光学系を介して表示素子51に照射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、後述する投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。
【００３９】
また、画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理を行う。さらに、画像圧縮伸長部31は、再生モード時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行なう。
【００４０】
制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。
【００４１】
筐体の上面パネル11に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部35で受信され、Ｉｒ処理部36で復調されたコード信号が制御部38に出力される。
【００４２】
なお、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部47が接続されている。この音声処理部47は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させる。
【００４３】
また、制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御しており、この光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光源光が光源ユニット60から射出されるように、光源ユニット60の青色光源装置及び赤色光源装置の各半導体発光素子の発光を個別に制御するとともに、ホイールモータを制御して蛍光発光装置の蛍光ホイールを回転駆動させる。
【００４４】
さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源ユニット60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から複数個の冷却ファンの回転速度を個別に制御させる。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によりプロジェクタ本体の電源ＯＦＦ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。
【００４５】
次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図３は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図３に示すように、右側パネル14の近傍に制御回路基板241を備えている。この制御回路基板241は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板241の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源ユニット60を備えている。さらに、プロジェクタ10は、光源ユニット60と左側パネル15との間に光学系ユニット160を備えている。
【００４６】
光源ユニット60は、プロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル13近傍に配置される青色光源装置70と、この青色光源装置70から射出される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光装置100と、青色光源装置70と蛍光発光装置100との間に配置される赤色光源装置120と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色光源装置120からの射出光の光軸が同一の光軸となるように変換して、各色光を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光する光源側光学系140と、を備える。
【００４７】
青色光源装置70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された複数の青色光源71から成る光源群、各青色光源71からの射出光の光軸を正面パネル12方向に９０度変換する複数の反射ミラー75、複数の反射ミラー75で反射した各青色光源71からの射出光を集光する集光レンズ78、及び、青色光源71と右側パネル14との間に配置されたヒートシンク81、冷却ファン261a等を備える。
【００４８】
光源群は、青色波長帯域光を発する半導体発光素子である青色光源71がマトリクス状に配列されて成る。また、青色光源71としては指向性の高い光線束を射出可能なレーザ発光器を採用することが好ましい。また、各青色光源71の光軸上における各青色光源71の射出側には、各青色光源71からの射出光の指向性を高めるように平行光に変換する集光レンズであるコリメータレンズ73が夫々配置されている。そして、複数の反射ミラー75は、階段状に配列されて、各青色光源71から射出される光源光束同士の間隔を狭めることにより、光源群から射出される光線束の断面積を水平方向において縮小して、集光レンズ78に向けて反射する。
【００４９】
ヒートシンク81と背面パネル13との間には冷却ファン261aが配置されており、この冷却ファン261aとヒートシンク81とによって青色光源71が冷却される。さらに、反射ミラー75と背面パネル13との間にも冷却ファン261aが配置されており、この冷却ファン261aによって反射ミラー75や集光レンズ78、青色光源71が冷却される。青色光源装置70の冷却構造の詳細については後述する。
【００５０】
蛍光発光装置100は、正面パネル12と平行となるように、つまり、青色光源装置70からの射出光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、青色光源装置70から射出される光線束を蛍光ホイール101に集光するとともに蛍光ホイール101から背面パネル13方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群111と、蛍光ホイール101から正面パネル12方向に射出される光線束を集光する集光レンズ115と、を備える。
【００５１】
蛍光ホイール101は、青色光源装置70からの射出光を励起光として受けて緑色波長帯域の蛍光発光光を射出する緑色蛍光発光領域と、青色光源装置70からの射出光を拡散透過する拡散透過領域と、が周方向に並設してなる。また、緑色蛍光発光領域における基材は銅やアルミニウム等から成る金属基材であって、この基材の背面パネル13側の表面は、銀蒸着等によってミラー加工されており、このミラー加工された表面に緑色蛍光体の層が敷設されている。さらに、拡散透過領域における基材は透光性を有する透明基材であって、この基材の表面には、サンドブラスト等によって微細凹凸が形成されている。
【００５２】
そして、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層に照射された青色光源装置70からの射出光は、緑色蛍光体層における緑色蛍光体を励起し、緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接背面パネル13側へ、あるいは、蛍光ホイール101の表面で反射した後に背面パネル13側へ射出され、集光レンズ群111に入射する。また、蛍光ホイール101の拡散透過領域に照射された青色光源装置70からの射出光は、微細凹凸によって拡散された拡散透過光として集光レンズ115に入射する。なお、ホイールモータ110と正面パネル12との間には冷却ファン261bが配置されており、この冷却ファン261bによって蛍光発光装置100等が冷却される。
【００５３】
赤色光源装置120は、青色光源71と光軸が平行となるように配置された赤色光源121と、赤色光源121からの射出光を集光する集光レンズ群125と、を備える単色発光装置である。この赤色光源121は、赤色波長帯域の光を発する発光ダイオードである。そして、この赤色光源装置120は、青色光源装置70からの射出光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と光軸が交差するように配置されている。さらに、赤色光源装置120は、赤色光源121の右側パネル14側に配置されるヒートシンク130を備える。そして、ヒートシンク130と正面パネル12との間には冷却ファン261cが配置されており、この冷却ファン261cによって赤色光源121が冷却される。
【００５４】
そして、光源側光学系140は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、青色光源装置70から射出される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と、赤色光源装置120から射出される赤色波長帯域光とが交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。
【００５５】
また、蛍光ホイール101を拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ115と正面パネル12との間には、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一反射ミラー143が配置されている。さらに、第一反射ミラー143で反射した青色波長帯域光の光軸上であって光学系ユニット160の近傍には、この青色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二反射ミラー145が配置されている。
【００５６】
また、第一ダイクロイックミラー141を透過した赤色波長帯域光の光軸及びこの光軸と一致するように第一ダイクロイックミラー141により反射された緑色波長帯域光の光軸と、第二反射ミラー145で反射した青色波長帯域光の光軸とが交差する位置には、青色波長帯域光を透過し、赤色及び緑色波長帯域光を反射してこれら赤色及び緑色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、ダイクロイックミラーや反射ミラーの間には、夫々集光レンズが配置されている。さらに、ライトトンネル175の近傍には、このライトトンネル175の入射口に光源光を集光する集光レンズ173が配置されている。
【００５７】
光学系ユニット160は、青色光源装置70の左側方に位置する照明側ブロック161と、背面パネル13と左側パネル15とが交差する位置の近傍に位置する画像生成ブロック165と、光源側光学系140と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック168と、の３つのブロックによって略コの字状に構成されている。
【００５８】
この照明側ブロック161は、光源ユニット60から射出された光源光を画像生成ブロック165が備える表示素子51に導光する導光光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する導光光学系170としては、光源ユニット60から射出された光線束を均一な強度分布の光束とするライトトンネル175や、ライトトンネル175から射出された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から射出された光線束の光軸を画像生成ブロック165方向に変換する光軸変換ミラー181等がある。
【００５９】
画像生成ブロック165は、導光光学系170として、光軸変換ミラー181で反射した光源光を表示素子51に集光させる集光レンズ183と、この集光レンズ183を透過した光線束を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー185と、を有している。さらに、画像生成ブロック165は、表示素子51とするＤＭＤを備え、この表示素子51と背面パネル13との間には表示素子51を冷却するためのヒートシンク190が配置されて、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。また、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としての集光レンズ195が配置されている。
【００６０】
投影側ブロック168は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する投影側光学系220のレンズ群を有している。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群235を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。
【００６１】
このようにプロジェクタ10を構成することで、蛍光ホイール101を回転させるとともに青色光源装置70及び赤色光源装置120から異なるタイミングで光を射出すると、赤色、緑色及び青色の波長帯域光が光源側光学系140を介してライトトンネル175に順次入射され、更に導光光学系170を介して表示素子51に入射されるため、プロジェクタ10の表示素子51であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を生成することができる。
【００６２】
次に、青色光源装置70の冷却構造の具体的な構成について、図４乃至図７を参照して説明する。図４は、本実施例に係る青色光源装置70の斜視図であり、図５は、本実施例に係る青色光源装置70の分解斜視図である。図６は、本実施例に係る青色光源装置70の青色光源71の光軸上における断面を示す側面模式図である。図７は、本実施例に係る青色光源装置70の接続部材の中心軸上における断面を示す側面模式図である。なお、行方向とは水平方向（プロジェクタ10における上面及び下面パネルと平行となる方向）であり、列方向とは上下方向（プロジェクタ10における上面及び下面パネルと直交する方向）である。
【００６３】
青色光源装置70は、図４及び図５に示すように、複数の青色光源71と、複数のコリメータレンズ73と、を備える。また、この青色光源装置70は、青色光源71を保持する直方体形状の保持体79と、コリメータレンズ73を保持する直方体形状のレンズ取付枠80と、複数の放熱フィン83が基部82に垂設されて成るヒートシンク81と、冷却ファン261a（図３参照）と、を備える。ここで、保持体79、レンズ取付枠80、及びヒートシンク81は、夫々熱伝導性の良好なアルミニウムや銅等の金属部材により形成されるものである。
【００６４】
このヒートシンク81は、基部82に複数枚の放熱フィン83が夫々上面及び下面パネルと平行となるように上下方向に並設されて成り、冷却ファン261aからの冷却風が放熱フィン83同士の間隙を流れることで、放熱フィン83から熱を奪って冷却することができるように構成されている。そして、ヒートシンク81には、保持体79が熱接続されているため、保持体79からの熱がヒートシンク81側に移送されるようになっている。
【００６５】
保持体79は、行及び列をなすように配列された複数の青色光源71を、該各青色光源71の光軸が互いに略平行となるように保持している。また、各青色光源71は、熱の集中を避けるために所定の間隔をあけて分散して配置されている。具体的には、２４個の青色光源71が３行８列に配列されて保持体79に保持されている。
【００６６】
また、この保持体79は、直方体形状であって、ヒートシンク81の基部82に当接される後側保持部材79bと、この後側保持部材79bに当接される前側保持部材79aと、を有している。そして、前側保持部材79aには、図５に示すように、青色光源71の配列及び形状に対応した複数の円形状の貫通孔84が形成されている。また、図６に示すように、この貫通孔84の前側部分には、内方に突出する押え部84aが形成されている。この押え部84aは、前側保持部材79aが後側保持部材79bに当接されたときに、青色光源71の後部の外周部前縁を保持するものである。
【００６７】
そして、前側保持部材79aには、ヒートシンク81側から後側保持部材79bが当接されているため、各青色光源71は脱落することなく所定位置に固定される。具体的には、後側保持部材79bには、青色光源71の基端部外径よりも僅かに小さな円形凹部91aが各青色光源71の配列に対応して形成されており、この円形凹部91aの円周外方近傍の端面を各青色光源71の基端部（後部）における外周部近傍に当接させることで、各青色光源71が所定位置に固定されている。
【００６８】
そして、後側保持部材79bは、ヒートシンク81の基部82に当接された状態で当該基部82に図示しない螺子などにより固定されている。これにより、青色光源71は前側保持部材79aと後側保持部材79bとによって保持され、後側保持部材79bとヒートシンク81とが熱的に接続されている。したがって、冷却風がヒートシンク81に送風されると、発熱源である青色光源71から発せられた熱の一部は、青色光源71を保持する前側保持部材79a及び後側保持部材79bに伝わり、更に放熱フィン83に移送されて、放熱フィン83から放熱される。なお、この青色光源装置70は、各青色光源71が所定の間隔をあけて分散配置されているため、青色光源71からの熱を効率よく放熱させることができる。
【００６９】
そして、上述したように、各青色光源71における光軸上の射出側の夫々には、各青色光源71から射出される光の指向性を高めるように、射出光を平行光束に変換するコリメータレンズ73が配置されている。この複数のコリメータレンズ73は、当該コリメータレンズ73が夫々青色光源71の射出側に配置されるように、即ち、行及び列をなすように配列された状態で、レンズ取付枠80により保持されている。
【００７０】
また、コリメータレンズ73は、レンズ取付枠80の貫通孔に挿着され、貫通孔の後端から内方に突出する係合部に係合している。さらに、コリメータレンズ73がレンズ取付枠80から脱落することのないように、コリメータレンズ73の外径よりも僅かに小さな円形開口を複数有する薄肉のレンズ止め板95が、反射ミラー75の配置される側からレンズ取付枠80に装着されている。
【００７１】
そして、このレンズ取付枠80は、保持体79に接続される。保持体79とレンズ取付枠80とは、図７に示すように、接続部材である螺子89によって接続されている。螺子89の先端部には螺子部が形成されており、後側保持部材79bには螺子89の螺子部に対応した螺子溝が形成されている。
【００７２】
また、保持体79とレンズ取付枠80との間には、スペーサ88が配置されている。このスペーサ88は、熱伝導性の良好なアルミニウムや銅等の金属部材からなり、円筒形状とされている。そして、このレンズ取付枠80は、螺子89がレンズ取付枠80側からスペーサ88及び前側保持部材79aに挿通された状態で後側保持部材79bに螺着されることで、所定位置に固定されるものである。
【００７３】
つまり、レンズ取付枠80は、当該レンズ取付枠80と後側保持部材79bとの間に、スペーサ88及び前側保持部材79aを挟み込んだ状態で、螺子89により後側保持部材79bに取付けられる。そして、レンズ取付枠80が螺子89により後側保持部材79bに固定されると、レンズ取付枠80がスペーサ88を前側保持部材79a側に押圧し、スペーサ88により前側保持部材79aが後側保持部材79b側に押圧されるため、図６に示したように、前側保持部材79aにより青色光源71が所定の位置に固定される。
【００７４】
そして、このときスペーサ88は、図７に示したように、レンズ取付枠80と前側保持部材79aとに当接されている。つまり、レンズ取付枠80が螺子89により保持体79に接続されたとき、保持体79とレンズ取付枠80とは、スペーサ88を介して熱的に接続されることになる。したがって、青色光源71から発生した熱の一部は、前側保持部材79aからスペーサ88を介してレンズ取付枠80に移送され、レンズ取付枠80が放熱板として機能して放熱される。なお、コリメータレンズ73に光が照射されることにより発生する熱の一部も、レンズ取付枠80から放熱される。
【００７５】
さらに、この青色光源装置70は、レンズ取付枠80と保持体79との間にスペーサ88が配置されることによって所定の間隙が形成される。そして、この間隙は、冷却ファン261aから送風される冷却風の空気流路87として形成される。つまり、冷却ファン261aからの冷却風は、ヒートシンク81のみならず、この空気流路87にも送風されるようになっている。
【００７６】
つまり、図６に示したように、青色光源71の射出側に冷却風を送風することができるため、直接的に青色光源71を冷却することができる。また、保持体79は、青色光源71の後部を保持しているため、青色光源71の前部が空気流路87に突出しており、冷却風が青色光源71の前部側面へ直接に噴き当てられるようになっている。
【００７７】
また、冷却風は、レンズ取付枠80にも噴き当てられるため、レンズ取付枠80を放熱板として十分に機能させることができ、コリメータレンズ73にも直接に冷却風を噴き当てて放熱させることができる。
【００７８】
そして、後側保持部材79bには、図５及び図６に示したように、各青色光源71と光源制御回路41とを電気的に接続する電気接続部材としてのフレキシブル基板90を配置させる空間91が形成されている。この空間91は、各青色光源71と対向する位置に形成される円形凹部91aと、各凹部91a同士を列方向に連通する連通部91bと、青色光源71の１行目（最上段）の各凹部91a同士を行方向に連通する連通部91bと、から構成されている。
【００７９】
このように、列方向に連通する連通部91bを設けることで、各青色光源71をフレキシブル基板90によって光源制御回路41に電気的に接続することができる。また、本実施例において青色光源71は、３行２列毎にグループ分けされて、グループ毎に制御される。したがって、上述したように、行方向にも連通部91bを設けることで、基板上の配線数を減らして基板面積を小さくすることができる、あるいは、配線数を減らすことにより１本あたりの配線幅を広くして電流容量を増やすことができる。
【００８０】
なお、電源接続部材は、フレキシブル基板90とすることなく、ケーブルとすることもできる。また、青色光源71を表面実装部品として、フレキシブル基板90に表面実装することとしてもよい。
【００８１】
したがって、本発明によれば、半導体発光素子である青色光源71から発せられる熱をヒートシンク81のみならず、青色光源71の射出側にも冷却風を送風することで冷却性能を向上させた半導体光源装置である青色光源装置70を提供することができる。そして、この青色光源装置70の冷却構造は、上記したようにシンプルな構成とされており、更に冷却性能の向上により小型の冷却ファン261aを採用できるため、この青色光源装置70を内蔵するプロジェクタ10をコンパクトにすることができる。
【００８２】
また、半導体発光素子である青色光源71は、当該青色光源71の後部が保持体79により保持され、当該青色光源71の前部が空気流路87に突出するように配設されているため、青色光源71の全体を保持体79によって保持する場合に比べて半導体光源装置である青色光源装置70の冷却性能を向上させることができる。
【００８３】
さらに、レンズ取付枠80がスペーサ88を介して保持体79と熱的に接続されているため、レンズ取付枠80を放熱板として機能させることで、より高い冷却効果が期待できる。
【００８４】
そして、スペーサ88に螺子89を挿通させることとしたため、シンプルな冷却構造を実現するとともに、螺子89の締付け力を直接的にスペーサ88に掛けることができる。
【００８５】
さらに、上記した半導体光源装置である青色光源装置70は、レンズ取付枠80がスペーサ88を押圧し、このスペーサ88により前側保持部材79aを押圧することで、半導体発光素子である青色光源71を所定位置に固定する構成としているため、青色光源71の取付を簡素化させて製造コストの低減を図ることができる。
【００８６】
また、図８に示すように、レンズ取付枠80と前側保持部材79aとを、スペーサ88に代わる接続棒状部材301を介して一体としたレンズ−半導体発光素子保持体300とすることもある。そのようにすることで、冷却性能を維持しつつ、コリメータレンズ73と青色光源71とをレンズ−半導体発光素子保持体300に保持させるだけで、コリメータレンズ73と青色光源71との間で配置の調整も可能であり、例えばレンズ取付枠80と前側保持部材79aとを螺子止めする必要が無いため、螺子止めによるコリメータレンズ73と青色光源71の配置のズレを生じさせないため、光を効率よく射出することができる。
【００８７】
また、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。本実施例では、半導体発光素子として青色光源71を用いた構成で詳述したが、もちろん半導体発光素子が発光する色に限定されるものではなく、例えば、赤色光源装置120に上記した冷却構造を採用してもよい。また、レーザダイオードなどのレーザ発光器のみならず、発光ダイオードの冷却構造として上記構成を採用することもできる。
【００８８】
また、複数の青色光源71から構成される光源群の配列は、上述した場合に限定されることなく、２行３列としたり、１行２列としたりするなど、様々な配置構成を採用することができる。そして、レンズ取付枠80や前側保持部材79aは、金属基材により形成する場合に限定されることなく、耐熱樹脂材によって形成することもできる。
【００８９】
さらに、青色光源装置70は、青色光源71を前側保持部材79aの貫通孔84に装着する態様に限定することなく、青色光源71を後側保持部材79bの凹部91aに嵌着させるなどして固定する構成としてもよい。そして、スペーサ88を設けずに、レンズ取付枠80と保持体79とを直接的に接続せずに配置させることもできる。また、レンズ取付枠80と保持体79とを一体的に成形して空気流路87を形成してもよい。さらに、スペーサ88と螺子89は、夫々異なる位置に配置させてもよいし、スペーサ88は円筒形状に限定することなく直方体形状など様々な形状を採用することができる。また、各光学部品のレイアウトも、上述した構成（図３参照）に限ることなく様々なレイアウトを採用することができる。
【００９０】
そして、青色光源装置70に代えて、光を射出する半導体発光素子として複数の紫外線レーザダイオードを備えた半導体光源装置を設けるとともに、蛍光ホイール101に紫外線を受けて青色波長帯域の蛍光光を発する青色蛍光体の層と、紫外線を受けて緑色波長帯域の蛍光光を発する緑色蛍光体の層と、を形成することもできる。
【００９１】
また、上記した冷却構造を有する半導体光源装置は、プロジェクタ10に搭載する場合に限定されることなく、露光装置や多数の半導体光源装置から構成されるイルミネーション照明装置、単色のスポットライトを照射可能な照明装置等種々の照明装置や表示装置に実装して用いることもできる。
【符号の説明】
【００９２】
10  プロジェクタ
11  上面パネル                             12  正面パネル
13  背面パネル                             14  右側パネル
15  左側パネル                             17  排気孔
18  吸気孔                                 19  レンズカバー
20  各種端子                               21  入出力コネクタ部
22  入出力インターフェース                 23  画像変換部
24  表示エンコーダ                         25  ビデオＲＡＭ
26  表示駆動部                             31  画像圧縮伸長部
32  メモリカード                           35  Ｉｒ受信部
36  Ｉｒ処理部                             37  キー／インジケータ部
38  制御部                                 41  光源制御回路
43  冷却ファン駆動制御回路                 45  レンズモータ
47  音声処理部                             48  スピーカ
51  表示素子                               60  光源ユニット
70  青色光源装置                           71  青色光源
73  コリメータレンズ                       75  反射ミラー
78  集光レンズ
79  保持体                                 79a 前側保持部材
79b 後側保持部材                           80  レンズ取付枠
81  ヒートシンク                           82  基部
83  放熱フィン                             84  貫通孔
84a 押え部
87  空気流路                               88  スペーサ
89  螺子
90  フレキシブル基板                       91  空間
91a 凹部                                   91b 連通部
95  レンズ止め板                          100  蛍光発光装置
101  蛍光ホイール                          110  ホイールモータ
111  集光レンズ群                          115  集光レンズ
120  赤色光源装置                          121  赤色光源
125  集光レンズ群                          130  ヒートシンク
140  光源側光学系                          141  第一ダイクロイックミラー
143  第一反射ミラー                        145  第二反射ミラー
148  第二ダイクロイックミラー              160  光学系ユニット
161  照明側ブロック                        165  画像生成ブロック
168  投影側ブロック                        170  導光光学系
173  集光レンズ                            175  ライトトンネル
178  集光レンズ                            181  光軸変換ミラー
183  集光レンズ                            185  照射ミラー
190  ヒートシンク                          195  集光レンズ
220  投影側光学系                          225  固定レンズ群
235  可動レンズ群                          241  制御回路基板
261a, 261b, 261c  冷却ファン
300  レンズ−半導体発光素子保持体          301  接続棒状部材
【図１】
0005505706.tif 000002
【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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