(57)【要約】  【課題】放熱性と小型化とを両立させた光照射装置を提供する。  【解決手段】プロジェクタ１００を配設面２００に配設した状態で、ＬＥＤ２２を実装する金属基板２１と配設面２００との間に空気層を確保する。金属基板２１において最も高温となるＬＥＤ２２の直下部分を第２の筐体１２および配設面２００で囲まれた空間内とする。球面ジョイントと同様の機構により、第２の筐体１２上で第１の筐体１１の向きを調節可能に構成する。ＬＥＤ２２から射出される光束の中心線（光軸Ａｘ）を配設面２００に対して略垂直方向とし、この光束をＰＢＳ３２で折り曲げて投影する。  【選択図】図２
2006227054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光素子による光を射出する光照射装置において、
前記光照射装置の設置面と略平行に配設されるとともに、前記設置面と対向する面の背面に前記発光素子が実装される金属製の実装基板と、
前記設置面と対向する面の少なくとも一部が露出するように前記実装基板を覆う筐体とを備えることを特徴とする光照射装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光照射装置において、
前記筐体は、前記実装基板と前記設置面との間に空隙を設けることを特徴とする光照射装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光照射装置において、
前記筐体は、前記実装基板と前記設置面との間の空隙を可変に構成されていることを特徴とする光照射装置。
【請求項４】
請求項２に記載の光照射装置において、
前記筐体は、前記実装基板と前記設置面とが形成する角度を可変に構成されていることを特徴とする光照射装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光照射装置と、
前記光照射装置からの光を変調して光像を形成する光像形成素子と、
光路を変更する光路変更部材と、
前記光像形成素子で形成された光像を投影する投影光学系とを備えることを特徴とするプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子を光源とする光照射装置、プロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶パネルなどで構成されるライトバルブと、ライトバルブを照明する光源とを含み、ライトバルブを透過した光（変調光）による像を投影するプロジェクタの光源として、高輝度ＬＥＤを用いたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。ＬＥＤを用いることにより、ハロゲンランプやキセノンランプを用いる場合と比べて装置の小型化が図れるとともに、光源の点灯制御が容易になるという利点がある。しかしながら、ＬＥＤの発光輝度を高めるにはＬＥＤに大電流を供給する必要があり、ＬＥＤの発熱による熱対策を講じないと、ＬＥＤが自ら発した熱で破壊するおそれがある。特許文献２，３には、ＬＥＤの熱対策を講じた装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１９４２７５号公報
【特許文献２】特開２００４−４５８１号公報
【特許文献３】特開２００４−６９８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献２，３に開示されている技術では、熱伝導性の放熱部材や冷却用のペルチェ素子などを追加する必要があるため、ペルチェ素子による消費電力の増加や、機器の大型化を招いたりする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、発光素子による光を射出する光照射装置に適用され、光照射装置の設置面と略平行に配設されるとともに、設置面と対向する面の背面に発光素子が実装される金属製の実装基板と、設置面と対向する面の少なくとも一部が露出するように実装基板を覆う筐体とを備えることを特徴とする。
光照射装置の筐体は、実装基板と設置面との間に空隙を設けるように構成されることを特徴とする。
上記筐体は、実装基板と設置面との間の空隙を可変に構成するとよい。または、実装基板と設置面とが形成する角度を可変に構成するとよい。
本発明によるプロジェクタは、請求項１〜４のいずれか一項に記載の光照射装置と、光照射装置からの光を変調して光像を形成する光像形成素子と、光路を変更する光路変更部材と、光像形成素子で形成された光像を投影する投影光学系とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、金属製の実装基板に発光素子を実装し、この実装基板を光照射装置の設置面と略平行に配設するとともに、発光素子が実装される面の背面であって、設置面と対向する面の少なくとも一部が露出するように実装基板を筐体で覆ったので、ペルチェ素子などを用いずに放熱性を確保し、小型化を損なわない光照射装置、プロジェクタ装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態について説明する。
（第一の実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態による液晶プロジェクタの正面図であり、図２はそのＡ−Ａ'線断面図である。プロジェクタ１００は、光学ブロックを収容する第１の筐体１１と、第１の筐体１１の台座となる第２の筐体１２とで構成される。第２の筐体１２は球面の一部の形状を有する光学系受け部１２ｓを備え、第１の筐体１１は球面の一部の形状を有する台座当接部１１ｓを備える。これら光学系受け部１２ｓおよび台座当接部１１ｓは、摺動自在に面接触するように構成される。これにより、いわゆる球面ジョイントと同様に、第２の筐体１２上で第１の筐体１１の向きが調節可能に構成される。第１の筐体１１および第２の筐体１２は、プラスチックなどの熱伝導性が低い材料で形成される。
【０００８】
第１の筐体１１内の光学ブロックの構成について説明する。光源としての高輝度ＬＥＤ２２は、金属製の基板２１上に実装されている。金属基板２１は、たとえば、アルミニウム製基板で構成され、当該基板２１の部品実装面（図２において上側）において熱伝導性絶縁層上に形成されるパターン上にＬＥＤ２２が実装される。金属基板２１は、部品実装面の一部が第１の筐体１１の基板受け部Ｄ（図１）に当接するように固着され、金属基板２１の下面２１ａは、金属部分が露出されている。
【０００９】
ＬＥＤ２２は、ハーネス２０を介して供給される電流に応じた明るさで透過型の液晶パネル２３を照明する。液晶パネル２３は、ハーネス２０を介して供給される画像などを再生するための駆動信号によって駆動される。具体的には、画像の濃淡に応じた電圧が液晶層に対して画素ごとに印加され、電圧が印加された液晶層の液晶分子の配列が変わり、当該液晶層の光の透過率が画素単位で変化する。このように透過率が変化された液晶パネル２３は、ＬＥＤ２２からの光を変調して光像を生成する。液晶パネル２３を透過した光束は図２において上向きに進み、プリズムブロック３２へ入射される。なお、液晶パネル２３は、カラー表示対応のものであってもモノクロ表示対応のものであってもよい。
【００１０】
プリズムブロック３２は、ＬＥＤ光の光軸Ａｘに対して４５度の角度をなす偏光分離部３１を、２つの三角プリズム３２ａおよび３２ｂで挟んだ偏光ビームスプリッタ（以下ＰＢＳとする）によって構成される。ＰＢＳ３２の右側の射出面には、１／４波長板３４を介して反射ミラー３３が配設されている。反射ミラー３３は、その反射面の形状が所定の曲面（球面もしくは非球面）に形成されており、プロジェクタ１００の投影光学系を構成する。
【００１１】
反射ミラー３３の右側には制御回路基板３６が配設される。制御回路基板３６には駆動ＩＣ２４が実装されるとともに、不図示の外部装置から外部ケーブル（たとえば、ＵＳＢケーブル）２５を介して電力や制御信号が供給される。駆動ＩＣ２４は、制御信号に応じてＬＥＤ２２の点灯制御や液晶パネル２３を駆動する信号を、ハーネス２０を介してＬＥＤ２２および液晶パネル２３へそれぞれ送出する。
【００１２】
ＰＢＳ３２へ入射された液晶パネル２３からの透過光束は、入射光のＳ偏光成分が偏光分離部３１で反射されて右方へ進む。右方へ進んだ反射光束はＰＢＳ３２から射出され、１／４波長板３４を介して反射ミラー３３で反射される。反射光束は１／４波長板３４を介して再びＰＢＳ３２に入射される。ＰＢＳ３２に再入射された光束は、１／４波長板３４を２回通過したことによりＰ偏光成分に偏光変換されている。このため、ＰＢＳ３２の偏光分離部３１を透過して左方へ進む。
【００１３】
左方へ進んだ透過光束はＰＢＳ３２から射出されて左方へ進み、絞り３５を介して外部へ投影される。これにより、液晶パネル２３による光像がスクリーンなどへ向けて投射される。このように屈折レンズを省略した投影光学系を用いることで、コンパクトでありながら色収差を抑えることもできる。
【００１４】
第２の筐体１２（台座）の構成について説明する。第２の筐体１２は、設置部１３の設置面（図２において下側）とプロジェクタ配設面２００とが面接触するように配設面２００上に配設される。プロジェクタ配設面２００は、机、テーブルなどの天板、壁、天井、柱などである。設置部１３の設置面には開口Ｈが設けられ、金属基板２１の下面２１ａの少なくとも一部が配設面２００側に露出するように構成されている。
【００１５】
プロジェクタ１００が配設面２００に配設された状態で、金属基板２１の下面２１ａと配設面２００との間には空気層を確保するように隙間が形成されている。また、設置部１３は、第２の筐体１２上で第１の筐体１１の向きを調節する際に以下のようにガード部材の役目を兼ねる。第２の筐体１２上で第１の筐体１１の向きを変えると、第１の筐体１１に固着されている金属基板２１と、設置部１３の設置面とが形成する角度が変化する。この角度が大きくなると金属基板２１の下面２１ａが配設面２００に接触するおそれがあるので、下面２１ａが配設面２００より先に設置部１３に触れるように構成することにより、下面２１ａが配設面２００と接触することを防止する。
【００１６】
プロジェクタ１００において、ＬＥＤ２２は、大電流を流すと少なからず発熱する。発生した熱は金属基板２１へ伝達され、金属基板２１の下面２１ａから空気層へ放熱される。このため、金属基板２１においてＬＥＤ２２の直下部分は最も高温となるが、この部分は第２の筐体１２および配設面２００で囲まれた空間内であるので、人が高温部分に誤って触れるおそれがない。また、配設面２００が直接高温にさらされることがないので、配設面２００の温度上昇を抑えることもできる。
【００１７】
以上説明した第一の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）プロジェクタ１００を配設面２００に配設した状態で、ＬＥＤ２２を実装する金属基板２１と配設面２００との間に空気層を確保するようにしたので、配設面２００を直接高温にさらすことなく、発生した熱を確実に空気層へ放熱できる。これにより、ヒートシンクやフィンなどの金属製の放熱部材、ファンやペルチェ素子などを別途追加する必要がなく、小型で省電力のプロジェクタ１００が得られる。
【００１８】
（２）金属基板２１において最も高温となるＬＥＤ２２の直下部分を第２の筐体１２および配設面２００で囲まれた空間内としたので、人が誤って触れて不快感を感じることがない。
【００１９】
（３）球面ジョイントと同様の機構により、第２の筐体１２上で第１の筐体１１の向きを調節可能に構成したので、プロジェクタ１００を配設面２００に固定した後であっても、ＬＥＤ２２から射出された光の進行方向（プロジェクタ１００による投影方向）を調節できる。また、第２の筐体１２の設置部１３にガード部材の役目を持たせたので、第１の筐体１１の向きを調節する際に金属基板２１が配設面２００に接触しないように保護できる。
【００２０】
（４）ＬＥＤ２２から射出される光束の中心線（光軸Ａｘ）を配設面２００に対して略垂直方向とし、この光束をＰＢＳ３２で折り曲げて投影するようにしたので、折り曲げ後の光軸Ａｘ２と配設面２００との間隔を広くすることができる。この結果、投射光軸の高さを稼ぐことができ、投射光束の一部が配設面２００でけられることを防止できる。
【００２１】
第２の筐体１２の設置部１３を磁性材料で構成したり、吸盤のように吸着作用を備えるように構成してもよい。
【００２２】
設置部１３の設置面に開口Ｈを設けることにより、金属基板２１の下面２１ａから空気層へ放熱しやすくする一方で、金属基板２１の下面２１ａが配設面２００に接触しないように開口Ｈの縁がガード部材の役目を兼ねる構成にした。この代わりに、開口Ｈをメッシュ部材で覆う構成にしたり、開口Ｈをスリットで構成してもよい。
【００２３】
（第二の実施形態）
図３は、本発明の第二の実施形態による液晶プロジェクタ１００Ｂの断面図である。図３において、第一の実施形態を説明した図２の構成と同一部材には同一符号を記して説明を省略する。プロジェクタ１００Ｂは、光学ブロックを収容する第１の筐体５１と、第１の筐体５１の台座となる第２の筐体５２とで構成される。
【００２４】
第２の筐体５２（台座）は、設置部５３とプロジェクタ配設面２００とが面接触するように配設面２００上に配設される。設置部５３にはビス穴が設けられており、ビスＢを用いて第２の筐体５２を配設面２００に固着することができる。
【００２５】
第１の筐体５１（光学ブロック）は、第２の筐体５２の内面に沿って図３の光軸Ａｘ方向、すなわち上下方向に摺動自在に構成される。第１の筐体５１（光学ブロック）を最下部へ摺動させると、金属基板２１の下面２１ａが配設面２００に面接触するように構成される。このとき、第２の筐体５２の内面に設けられている突部Ｃが、第１の筐体５１の外面に設けられている溝部ｇ１とクリック係合することにより、第２の筐体５２が第１の筐体５１を保持する。これにより、プロジェクタ１００ｂを金属製の配設面２００に配設する場合には、金属基板２１から配設面２００へ直接放熱できる。
【００２６】
図３の状態から第１の筐体５１（光学ブロック）を上方へ摺動させると、溝部ｇ１とクリック係合している突部Ｃが溝部ｇ１から外れ、図４に示すように、溝部ｇ１より下方に設けられている溝部ｇ２とクリック係合する。図４は、金属基板２１と配設面２００との間に空気層を確保するように、第２の筐体５２が第１の筐体５１を保持したプロジェクタ１００Ｂの断面図である。このように、金属基板２１から空気層へ放熱したい場合には、工具を用いなくても簡単に放熱空間を確保できる。
【００２７】
以上説明した第二の実施形態によれば、次の作用効果が得られる。
（１）プロジェクタ１００ｂを配設面２００に配設した状態で、ＬＥＤ２２を実装する金属基板２１と配設面２００との間に空気層を確保するようにした（図４）ので、配設面２００を直接高温にさらすことなく、発生した熱を確実に空気層へ放熱できる。第一実施形態と同様に、小型で省電力のプロジェクタ１００ｂが得られる。
【００２８】
（２）配設面２００に直接放熱してよい場合には、金属基板２１の下面２１ａが配設面２００に面接触するようにした（図３）ので、発生した熱を効率よく配設面２００へ放熱できる。
【００２９】
（３）第２の筐体５２の内面に沿って第１の筐体５１（光学ブロック）を光軸Ａｘ方向に摺動させるだけで上記（１）および（２）の状態変化を行うようにしたので使い勝手がよいプロジェクタ１００ｂが得られる。
【００３０】
（４）第一の実施形態と同様に、金属基板２１において最も高温となるＬＥＤ２２の直下部分を第２の筐体５２および配設面２００で囲まれた空間内としたので、人が誤って触れて不快感を感じることがない。
【００３１】
（５）第一の実施形態と同様に、ＬＥＤ２２から射出される光束の中心線（光軸Ａｘ）を配設面２００に対して略垂直方向とし、この光束をＰＢＳ３２で折り曲げて投影するようにしたので、投射光軸の高さを稼ぐことができ、投射光束の一部が配設面２００でけられることを防止できる。
【００３２】
第１の筐体５１の外面の溝部ｇ２よりさらに下方に別の溝部を設けてもよい。これにより、金属基板２１と配設面２００との間の空隙をさらに広げることができ、放熱量を高められる。突部Ｃとクリック係合させる溝部を選択することで、必要な放熱量に応じた空隙を確保できる。
【００３３】
図３の構成にする場合には、金属基板２１の下面２ａと配設面２００との間に熱伝導率の高い弾性シートを挟む構成にしてもよい。これによれば、配設面２００の凹凸を弾性シートで吸収して密着性を高め、熱伝導効率を向上させることができる。
【００３４】
（第三の実施形態）
図５は、第三の実施形態による液晶プロジェクタ１００Ｃの正面図であり、図６はそのＡ−Ａ'線断面図である。図５、図６において、第一の実施形態を説明した図１、図２の構成と同一部材には同一符号を記して説明を省略する。プロジェクタ１００Ｃは、第一の実施の形態と同様に、光学ブロックを収容する第１の筐体１１と、第１の筐体１１の台座となる第２の筐体１２とで構成される。
【００３５】
第１の筐体１１内の光学ブロックの構成について説明する。第一の実施形態と比べて、ＬＥＤ２２から射出された光束を反射ミラ−６２を用いて折り曲げる点、ＬＥＤ２２から射出された光束を集光部材６１を介して反射ミラ−６２へ導く点、液晶パネル２３の配設位置、および屈折レンズ６３を用いて投影光学系を構成する点がそれぞれ異なる。
【００３６】
ＬＥＤ２２から図６において上向きに射出された光束は、集光部材６１で集光されて反射ミラー６２へ導かれ、反射ミラー６２で反射されて左方へ進む。集光部材６１は、たとえば、樹脂材料を用いてフレネルレンズを形成したものであり、光学ブロック内の空間をＬＥＤ２２側と液晶パネル２３側とに分離遮断する機能も兼ね備えている。
【００３７】
左方へ進んだ反射光束は、液晶パネル２３を透過してさらに左方へ進み、屈折レンズ６３、絞り３５を介して外部へ投影される。これにより、液晶パネル２３による光像がスクリーンなどへ向けて投射される。
【００３８】
以上説明した第三の実施形態によれば、第一の実施形態と同様の作用効果の他に、光学ブロック内でＬＥＤ２２側と液晶パネル２３側との空間を分離遮断したので、ＬＥＤ２２で発生した熱が光学ブロックを構成する他の部材（とくに、液晶パネル２３）へ伝わりにくくすることができる。
【００３９】
以上の説明では、光像形成素子として透過型の液晶パネル２３を例示したが、透過型液晶パネルの代わりに反射型液晶（ＬＣＯＳ）を用いて構成してもよい。
【００４０】
また、ＬＥＤ２２をプロジェクタの光源として使用する例を説明したが、プロジェクタに限らずＬＥＤを光源とする他の光照射装置、たとえば、ＬＥＤによる照明装置、ＬＥＤによる照明装置を備えたカメラ、ＬＥＤによるＡＦ補助光源を備えたカメラなどにも本発明を適用できる。
【００４１】
発光素子としてＬＥＤを例にあげて説明したが、ＬＤ（半導体レーザ）を用いた光照射装置にも本発明を適用できる。
【００４２】
特許請求の範囲における各構成要素と、発明を実施するための最良の形態における各構成要素との対応について説明する。光照射装置は、たとえば、プロジェクタ１００（１００Ｂ／１００Ｃ）によって構成される。設置面と対向する面は、たとえば、下面２１ａが対応する。実装基板は、たとえば、金属基板２１によって構成される。筐体は、たとえば、第一の筐体１１（５１）および第２の筐体１２（５２）によって構成される。光路変更部材は、たとえば、ＰＢＳ３２（反射ミラー６２）によって構成される。なお、以上の説明はあくまで一例であり、発明を解釈する上で、上記の実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係に何ら限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第一の実施形態による液晶プロジェクタの正面図である。
【図２】図１の断面図である。
【図３】第二の実施形態による液晶プロジェクタの断面図である。
【図４】第二の実施形態による液晶プロジェクタの断面図である。
【図５】第三の実施形態による液晶プロジェクタの正面図である。
【図６】図５の断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１１（５１）…第１の筐体
１１ｓ…台座当接部
１２（５２）…第２の筐体
１２ｓ…光学系受け部
１３（５３）…設置部
２１…金属基板
２２…ＬＥＤ
２３…液晶パネル
３２…ＰＢＳ
１００（１００Ｂ、１００Ｃ）…プロジェクタ
２００…配設面
Ａｘ，Ａｘ２…光軸
Ｃ…突部
ｇ１、ｇ２…溝部
Ｈ…開口
【図１】
2006227054.tif 000003
【図２】
2006227054.tif 000004
【図３】
2006227054.tif 000005
【図４】
2006227054.tif 000006
【図５】
2006227054.tif 000007
【図６】
2006227054.tif 000008