(57)【要約】【課題】  フライアイレンズとコンデンサレンズとにより集光してライトトンネルに光を導く光源装置は、高出力のＬＥＤの多数個を、光源装置の射出光の光軸と垂直な面に配置するため、集光効率が低く、高輝度の光源とすると大型化し、小型化が効果的に図れない欠点があった。【解決手段】  平板状の正六角形の導光板11の周囲に固体発光素子40を配置し、平板状の導光板11の一方の平面中央にリフレクタ部21を設け、このリフレクタ部21は導光板11との接合端部の面積を開放端部の面積よりも小さくした六角錐台形状として導光板に入射された光をリフレクタ部の開放端部から射出する光源ユニットとする。【選択図】    図１
2006276325.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の導光板と、
この導光板の周囲端面に配置された発光素子と、
前記導光板の一方の面から突出して前記導光板との接合端部が開放端部よりも小さな面積とされるリフレクタ部とを有し、
前記発光素子の発する光を前記開放端部から射出することを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
前記リフレクタ部は、前記導光板中央に１個、及び、その周囲に複数個を配置するように設けられていることを特徴とする請求項１に記載した光源ユニット。
【請求項３】
前記リフレクタ部は、前記導光板の中央に１個だけ設けられていることを特徴とする請求項１に記載した光源ユニット。
【請求項４】
前記リフレクタ部は、回転楕円面形状とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載した光源ユニット。
【請求項５】
前記リフレクタ部は、回転放物面形状とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載した光源ユニット。
【請求項６】
前記リフレクタ部の焦点位置が接合端部の近傍とされていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載した光源ユニット。
【請求項７】
前記導光板は正多角形の平板状とされ、前記リフレクタ部は正多角錐台形状とされていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載した光源ユニット。
【請求項８】
前記導光板を正六角形とし、前記リフレクタ部を正六角錐台形状としていることを特徴とする請求項７に記載した光源ユニット。
【請求項９】
前記リフレクタ部は透光性を有するガラス又は樹脂による中実のリフレクタ部とされ、前記導光板と光学的に一体に接合されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載した光源ユニット。
【請求項１０】
前記リフレクタ部を中空形状とし、前記導光板の片面中央に導光板表面から突出または凹陥する変形部を有し、この変形部がリフレクタ部の内部に位置していることを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載した光源ユニット。
【請求項１１】
前記変形部は、球状に前記導光板平面から突出していることを特徴とする請求項１０に記載した光源ユニット。
【請求項１２】
前記変形部は、角錐状に前記導光板平面から突出していることを特徴とする請求項１０に記載した光源ユニット。
【請求項１３】
前記変形部は、複数個の角錐形状として前記導光板平面から突出していることを特徴とする請求項１０に記載した光源ユニット。
【請求項１４】
前記変形部は、導光板表面から凹陥する網目状の溝部により多数の突起部を形成していることを特徴とする請求項１０に記載した光源ユニット。
【請求項１５】
前記導光板の片面中央に、網目状に凹陥する溝部により形成される多数の突起部を有する変形部を備え、この変形部を反射膜で覆うと共に、前記導光板の反対平面に中空のリフレクタ部を有することを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れかに記載した光源ユニット。
【請求項１６】
前記リフレクタ部の開放端部は、中央が突出する球面状とされていることを特徴とする請求項９に記載した光源ユニット。
【請求項１７】
前記リフレクタ部の開放端部は、フレネル面形状とされていることを特徴とする請求項９に記載した光源ユニット。
【請求項１８】
前記リフレクタ部の開放端部には、回折格子が形成されていることを特徴とする請求項９に記載した光源ユニット。
【請求項１９】
前記リフレクタ部の開放端部近傍に、前記リフレクタ部の光軸と一致させたコンデンサレンズを有することを特徴とする請求項１乃至請求項１７の何れかに記載した光源ユニット。
【請求項２０】
前記導光板周縁端面の各一辺に各々赤色・緑色・青色の発光素子を１組として配置していることを特徴とする請求項１乃至請求項１９の何れかに記載した光源ユニット。
【請求項２１】
前記導光板端面には、前記発光素子の発光波長に合わせたバンドパスフィルタを有していることを特徴とする請求項２０に記載した光源ユニット。
【請求項２２】
前記導光板端面には、前記発光素子の取付け位置に光導入部を有し、前記光導入部を除く導光板端面に反射膜を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項２１の何れかに記載した光源ユニット。
【請求項２３】
平板状の導光板と、この導光板の周囲端面に配置された発光素子と、前記導光板の一方の面から突出して前記導光板との接合端部が開放端部よりも小さな面積とされるリフレクタ部とを有し、前記発光素子の発する光を前記開放端部から射出する光源ユニットの３個とダイクロイックプリズムとで構成され、前記ダイクロイックプリズムの３方に各々１個の前記光源ユニットが配置され、中央のダイクロイックプリズムにより全ての光源ユニットの射出光を同一光軸に重ねることを特徴とする光源装置。
【請求項２４】
前記各ユニットの発光素子は、ユニット毎に同一色の発光素子が各々導光板の周囲に配置されていることを特徴とする請求項２３に記載した光源装置。
【請求項２５】
光源ユニット、光源側光学系、表示素子、投影系レンズ、更に、電源回路やプロジェクタ制御回路を備えたプロジェクタであって、前記光源ユニットが、平板状多角形の導光板の周囲端面に発光素子を配置し、接合端部が開放端部よりも小さなリフレクタ部を接合端部により導光板の平面に固定した光源ユニットとされていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２６】
光源装置、光源側光学系、表示素子、投影系レンズ、更に、電源回路やプロジェクタ制御回路を備えたプロジェクタであって、前記光源装置が、平板状多角形の導光板の周囲端面に発光素子を配置し、接合端部が開放端部よりも小さなリフレクタ部を接合端部により導光板の平面に固定した光源ユニットの３個を３方に配置し、中央にダイクロイックプリズムを配置して全ての光源ユニットの射出光を同一光軸に重ねる光源装置とされていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２７】
前記導光板周縁端面の各一辺に各々赤色・緑色・青色の発光素子を１組として配置していることを特徴とする請求項２５又は請求項２６に記載したプロジェクタ。
【請求項２８】
前記光源ユニットの発光素子は、各ユニット毎に同一色の発光素子が各々前記ユニットの導光板の周囲に配置されていることを特徴とする請求項２６に記載したプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＬＥＤなどの固体発光素子を用いた光源装置に関し、特に液晶プロジェクタなどの光学機器や投光器などに適した光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
今日、大型プロジェクタの光源としては、高輝度を有する超高圧水銀ランプやメタルハイランドランプが多用されているも、これらの発光体は、発熱量が大きいため、冷却機構が複雑且つ大型化する欠点があった。
このため、発熱量が比較的小さな発光ダイオードなどを用いた小型のプロジェクタ用光源も提案されている（例えば特許文献1）。
【０００３】
この発光ダイオードを用いて小型プロジェクタ用とするために輝度を高めた光源装置としては、図３３に示すように、２次元アレイ状に多数個の発光体であるＬＥＤ41を配置し、各ＬＥＤ41にフライアイレンズ61のレンズ部を対応させて配置し、ＬＥＤ41からの光をフライアイレンズ61により略平行光線とし、コンデンサレンズ63によりライトトンネル65にＬＥＤ41からの光を集光させ、ライトトンネル65により光束分布を均一化し、光源用レンズ67により反射型のＤＭＤや透過型のＬＣＤなどの表示素子に射出するものがある。
【０００４】
また、図３４に示すように、３方向に配置される複数個の発光体であるＬＥＤ41からの光を各々コンデンサレンズ63により光束を絞り、ダイクロイックプリズム70で同一光軸上に３方の発光体の光を重ね合せてライトトンネル65で均一な光束分布として光源用レンズ67により反射型のＤＭＤや透過型のＬＣＤなどの表示素子に射出するものもある。
【特許文献１】特開２００４−２２００１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の如く、フライアイレンズとコンデンサレンズとにより集光してライトトンネルに光を導く光源装置は、高出力のＬＥＤの多数個を、光源装置の射出光の光軸と垂直な面に配置するため、集光効率が低く、高輝度の光源とすると大型化し、小型化が効果的に図れない欠点があった。
【０００６】
また、ダイクロイックプリズム70を用いて個々のＬＥＤの光を同一光軸上に重ね合わせる光源は、ＬＥＤの個数を多くすることが困難なため、高輝度の光源装置とすることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、平板状の導光板（11）の周囲に固体発光素子（40）を配置し、平板状の導光板（11）の一方の平面に導光板（11）との接合端部（27）が開放端部（26）よりも小さな面積であって、この開放端部（26）から導光板（11）の周囲に設けた固体発光素子（40）の光を射出するリフレクタ部（21）を設けた光源ユニット（10）とするものである。
【０００８】
そして、導光板（11）は、平板状の正多角形とすることが好ましく、リフレクタ部（21）は正多角錐台形状又は回転楕円面形状や回転放物線形状とし、中実のリフレクタ部（21）とする場合は、リフレクタ部（21）を導光板（11）と光学的に一体とすることが好ましい。
【０００９】
なお、中実のリフレクタ部（21）の場合、開放端部（26）を単一又は環状の凸状として凸レンズ効果を持たせることもある。
また、中空のリフレクタ部（21）とする場合はリフレクタ部（21）の胴部（25）における側壁部分を鏡面とすると共に、導光板（11）の一方の平面中央に導光板（11）から光を放出させる変形部（31）を形成するものである。
【００１０】
そして、リフレクタ部（21）の前方にレンズを配置し、リフレクタ部（21）から射出された光を収束させることもある。
更に、発光素子（40）は、赤色、緑色、青色の３原色の発光素子（40）を一組とし、複数組の発光素子（40）を同一方向の組み合わせとしつつ導光板（11）の周囲に配置することが好ましく、導光板（11）の周囲端面（13）には、発光素子（40）の発光色を透過させるバンドパスフィルタを設ける場合や、発光素子（40）の位置に合わせて光導入部55を形成するように光導入部（55）以外の周囲端面（13）に反射膜層を形成することもある。
【００１１】
また、本発明は、この光源ユニット（10）をダイクロイックプリズム（70）を中心にダイクロイックプリズム（70）の３方に等間隔として３個の光源ユニット（10）を配置した光源装置とするものであり、この光源装置を組み込んだビデオプロジェクタ（100）とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、導光板の周囲に発光素子を配置し、導光板の一方の平面にリフレクタ部を設けたユニットとしているため、複数の発光素子から発射された光を導光板に導くことにより、複数の発光素子の光を効率良く集めてリフレクタ部から射出することができる。
【００１３】
また、中実のリフレクタ部を導光板と光学的に一体とすれば、導光板の内部で反射している光をリフレクタ部に導入し、リフレクタ部の胴部側壁で反射してリフレクタ部の前方に射出することができる。
そして、導光板の平面に光を放出させる変形部を形成し、胴部側壁を鏡面とする中空のリフレクタ部を有するユニットも、導光板の周囲に配置した発光素子の光を集めてリフレクタ部の前方に射出することができる。
【００１４】
更に、３原色の発光素子を一組とすれば、白色又は白色に近い光をリフレクタ部が射出することができ、バンドパスフィルタや反射膜層を導光板の周囲端面に形成すれば、導光板の周囲から漏れる光を少なくすることができる。
【００１５】
また、このユニットを３個組み合わせる光源装置は、数十個以上の発光素子からの光を効率よく一方向の光束とすることができ、高輝度の発光装置とすることができるものであって、この発光装置を組み込むビデオプロジェクタは、発熱量が少なく、小型のプロジェクタとすることが容易に実現できるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、平板状の正六角形の導光板11の周囲に、赤色発光素子40と緑色発光素子40及び青色発光素子40を一組とする固体発光素子40を各辺に配置し、平板状の導光板11の一方の平面中央に導光板11と光学的に一体とする中実のリフレクタ部21を設け、このリフレクタ部21は導光板11との接合端部27の面積を開放端部26の面積よりも小さくした回転楕円面形状の円筒状の胴部25を有し、回転楕円面形状の光学的焦点39を接合端部27の近傍として導光板11に入射された光をリフレクタ部21の開放端部26から射出する光源ユニット10とするものである。
【００１７】
また、本発明は、この光源ユニット10の３個をダイクロイックプリズム70の３方に配置し、各光源ユニット10のリフレクタ部21から放射された光をダイクロイックプリズム70で同一方向に重ねた光束とすることのできる光源装置とするものであり、この光源装置を光源とするプロジェクタ100とするものである。
【実施例】
【００１８】
本発明に係る光源装置用の光源ユニットの第１の実施例は、図１に示すように、正六角形の導光板11の周囲に１８個の発光素子40を配置し、図１及び図２に示すように、この導光板11の上面15に逆六角錐台形状のリフレクタ部21を形成しているものである。
【００１９】
このリフレクタ部21は、上方を開放端部26とし、下方を導光板11の上面15への接合端部27とし、開放端部26の面積を接合端部27の面積よりも大きくした角錐台形状とするものであって、導光板11と同一材料を用いて導光板11と同一の屈折率を有する透明ガラス又は透明樹脂により形成するものであり、導光板11と一体に形成し、又は、接合部での屈折率が殆ど変化しないように光学的に一体に接着しているものである。
【００２０】
従って、図３に示すように、導光板11の周囲端面13から入射される発光素子40からの光は、導光板11の上面15及び下面17で反射を繰り返し、接合端部27からリフレクタ部21に入射してリフレクタ部21の胴部25側壁で反射する際に、導光板11の上面15や下面17ひいては開放端部26に対する角度を大きくするように反射し、開放端部26からリフレクタ部21の軸方向に射出されるものである。
【００２１】
また、リフレクタ部21は、導光板11の中央に１個だけ設ける場合に限ることなく、図４及び図５に示すように、導光板11の上面15中央に１つのリフレクタ部21を設け、このリフレクタ部21の周囲に同一形状の周辺リフレクタ部22を密集させるように配置することもある。
【００２２】
この場合は、導光板11の周囲に配置した複数個の発光素子40からの光をリフレクタ部21の光軸方向に射出するに際し、光を射出する開放端部26の面積の広さを確保しつつ光源ユニット10の光軸方向の厚みを薄くすることができる。
【００２３】
また、リフレクタ部21の形状は、角錐台形状に限るものでなく、図６乃至図８に示すように、回転放物線形状とすることもあり、この回転放物線形状のリフレクタ部21とする場合、図９に示すように、胴部25の下端となる接合端部27の位置に回転放物線における焦点39位置を合わせた胴部25とするものである。
【００２４】
なお、この回転放物線形状のリフレクタ部21も、導光板11と同一材質として光学的に一体に接続するものである。
さらに、このリフレクタ部21の形状は、図１０及び図１１に示すように、回転楕円面形状とし、回転楕円面の焦点39の位置を導光板11の上面15と胴部25との接合位置に合わせることもある。
【００２５】
なお、リフレクタ部21の形状を中実の回転楕円面形状とする場合、図１１に示すように、接合端部27の焦点39から発せられて胴部25の側壁で反射された光が開放端部26から射出される際に開放端部26で屈折を受けるため、開放端部26の前方の一点に収束しないこととなる。
【００２６】
このため、図１２に示すように、回転楕円面に補正を加えた修正回転楕円面であるアコーニック面とする胴部25の形状とし、接合端部27上の焦点39から射出された光が開放端部26の前方の一点に集光するようにすることもある。
【００２７】
また、これらの中実のリフレクタ部21を有する光源ユニット10では、開放端部26の中央を球面状に突出させ、リフレクタ部21の開放端部26に凸レンズ作用を持たせてリフレクタ部21から射出される光を収束させることもある。
【００２８】
なお、開放端部26を球面状に突出させる場合のみでなく、フレネル状に形成し、突出量を小さくしつつレンズ作用により光を収束させる場合や、開放端部26に回折格子を形成し、リフレクタ部21から射出される光の光軸をリフレクタ部21の中心軸と異なる方向に射出させることもある。
【００２９】
このように、接合端部27よりも広い面積の開放端部26を有する角錐台形状又は回転楕円面形状などの中実のリフレクタ部21を平板状の導光板11と一体とするに際しては、リフレクタ部21の屈折率を導光板11の屈折率と同一とすることなく、導光板11の屈折率と近似する屈折率又は導光板11の屈折率よりも大きな屈折率の材料を用いることもある。
【００３０】
更に、リフレクタ部21と導光板11とを接合するに際しては、平板状の導光板11の表面に角錐台形状や回転楕円面形状などのリフレクタ部21を接着する場合のみでなく、導光板11の上面15の中央に凹部又は穴部を形成し、リフレクタ部21の接合端部27にこの凹部や穴部に密着する係合挿入部を形成してリフレクタ部21を導光板11と光学的に一体として接着することもある。
【００３１】
また、他の実施例としては、図１４乃至図１６に示すように、リフレクタ部21を中空とし、胴部25の内面に鏡面加工を施したリフレクタ部21とし、この中空のリフレクタ部21の接合部の内側において、角錐形状の変形部31を導光板11の上面15に形成することもある。
【００３２】
このように、中空のリフレクタ部21の内側に変形部31を位置させると、導光板11の周囲に配置した発光素子40からの光は、導光板11の上面15と下面17との間で反射を繰り返し、変形部31で導光板11から放出され、リフレクタ部21の側壁内面で反射されてリフレクタ部21の開放端部26から前方に射出される。
【００３３】
また、中空のリフレクタ部21の形状は、回転放物線形状とする場合に限るものでなく、図１７に示すように、回転楕円面形状とすることもあり、この中空のリフレクタ部21においても、回転放物線形状や回転楕円面形状の焦点39位置を導光板11の上面15位置である接合端部27位置とすることにより、リフレクタ部21の開放端部26から射出される光の拡散を少なくするものである。
【００３４】
なお、変形部31は、導光板11と一体に成形する場合の他、平板状の導光板11の上面15中央に、変形部31を光学的に一体とするように接合することもある。
そして、導光板11の上面15に形成する変形部31は、図１８乃至図２０に示すように、球形状として回転楕円面形状や回転放物線形状のリフレクタ部21の内部に形成することもある。
【００３５】
そして、中空のリフレクタ部21に対しては、図２１及び図２２に示すように、リフレクタ部21の前方にコンデンサレンズ63を配置した光源ユニット10とし、リフレクタ部21から発射された光をリフレクタ部21の光軸上に集光させるようにすることもある。
【００３６】
さらに、変形部31としては、図２３に示すように、導光板11の上面15のリフレクタ部21内に網目状の溝部を形成し、図２４に示すように頂部が導光板11の上面15と同一平面とされる多数の突起部35を形成することもある。
【００３７】
また、図２５に示すように、変形部31を導光板11の下面17の中央に形成するようにし、リフレクタ部21の接合端部27の面積よりも僅かに小さい面積の範囲に網目状の溝部を形成して多数の突起部35を形成すると共に、この突起部35全体に反射膜を塗布又は蒸着し、導光板11の上面15中央に中空のリフレクタ部21を固定することもある。
【００３８】
従って、導光板11の上面15と下面17との間で反射を繰り返す導光板11の内部の光が、変形部31で反射する際に上面15や下面17に対する角度を変更し、一部の光が上面15から導光板11の外部に放出され、リフレクタ部21の内面で反射されてリフレクタ部21の光軸から所定の範囲の方向に開放端部26から射出されることになる。
【００３９】
なお、平板状の導光板11は、正六角形に限ることなく、正八角形などの正多角形とする場合や、円形とすることもある。
そして、周囲に配置する発光素子40は、単一で白色光を発光する素子を用いる場合の他、赤色発光素子40、緑色発光素子40、青色発光素子40を組み合わせて使用することもあり、導光板11の周囲に３原色の発光素子40を組み合わせて配置することがある。
【００４０】
このように、赤色発光素子40、緑色発光素子40、青色発光素子40を使用する場合は、赤色発光素子40、緑色発光素子40、青色発光素子40を一組とし、導光板11の大きさ即ち正多角形の一辺の長さに合わせ、導光板11の各辺に各々一組又は二組の発光素子40を発光色の方向を導光板11の周囲に同一方向の組み合わせとして全周に配置するものである。
【００４１】
従って、赤色発光素子40、緑色発光素子40、青色発光素子40を規則的に配置することにより、導光板11の内部で各色の光を均一な分布とするように混合してリフレクタ部21の開放端部26から射出することができる。
そして、導光板11の周囲の端面13には、各々の発光素子40に位置に合わせて対応する発光素子40の発光波長を透過させるバンドパスフィルタを形成することがある。
【００４２】
このバンドパスフィルタを形成する場合は、図２６に示すように、発光素子40の発光波長に合わせて赤色バンドパスフィルタ51、緑色バンドパスフィルタ52、青色バンドパスフィルタ53を導光板11の端面13に形成するものである。
【００４３】
このように、赤色バンドパスフィルタ51、緑色バンドパスフィルタ52、青色バンドパスフィルタ53を形成すれば、図２７に示すように、赤色バンドパスフィルタ51を透過して導光板11の内部に入射された赤色光は、導光板11の周囲の端部に照射されたとき、赤色バンドパスフィルタ51以外のバンドパスフィルタである緑色バンドパスフィルタ52や青色バンドパスフィルタ53の位置に照射された光は、緑色バンドパスフィルタ52や青色バンドパスフィルタ53に吸収され又は反射され、導光板11の端面13から外部に光が漏れることを防止できる。
【００４４】
同様に、導光板11の内部に入射された緑色光や青色光も、導光板11の内部で反射を繰り返す際に、導光板11の端面13で反射されるとき、透過波長が異なるバンドパスフィルタに照射された光は吸収又は反射され、光源ユニット10における導光板11の端面13から外部に光が漏れることを防止できる。
【００４５】
また、導光板11の周囲端面13に反射膜層を形成し、図２８に示すように、発光素子40に対応する位置には光導入部55を形成して、光導入部55以外の端面13に反射膜層を設けるものがある。
この場合は、光導入部55から入射した光が導光板11の内部で反射を繰り返す際、周囲端面13で確実に反射され、導光板11の内部から漏れる光を少なくして効率的にリフレクタ部21の開放端部26から射出することができる。
【００４６】
なお、導光板11の上面15や下面17、更には中実のリフレクタ部21における胴部25の側面などにも、反射膜層を形成することもある。
このように、リフレクタ部21と平板状の導光板11とを備え、導光板11の周囲に発光素子40を配置した光源ユニット10は、各発光素子40から発せられた光を集めてリフレクタ部21の開放端部26から射出できるため、高輝度の光源として利用することができるものである。
【００４７】
従って、この光源ユニット10を用いて、投光器や家庭用照明器具、プロジェクタ100の光源、車輌のヘッドランプなどに利用することができる。
また、より輝度の高い光源とするため、図２９に示すように、当該光源ユニット10を３個用いることとし、同一のユニット10をダイクロイックプリズム70の３方向に配置した光源装置とすることもある。
【００４８】
このように、各ユニット10をダイクロイックプリズム70を中心に９０度毎に異なる３方向にダイクロイックプリズム70から等距離に配置すれば、３つの光源ユニット10からの光をダイクロイックプリズム70により重ね合せ、数十から百個程度発光素子40の光を集光することができる。
【００４９】
なお、３つの光源ユニット10を組み合わせて光源装置とする場合は、各光源ユニット10毎に赤色、緑色、青色の単一色の発光素子40を導光板11の周囲に配置した光源ユニット10とし、各光源ユニット10は特定の着色された光を発する光源ユニット10とすることもある。
【００５０】
そして、リフレクタ部21の形状や、リフレクタ部21の開放端部26にコンデンサレンズ63などを配置するか開放端部26にレンズ作用を持たせることにより、ダイクロイックプリズム70を透過した光を収束光としてこの光源装置をプロジェクタ100の光源として効果的に利用することもできる。
【００５１】
即ち、この光源装置では、ダイクロイックプリズム70を透過した光がダイクロイックプリズム70の前方で収束するように各ユニット10を配置し、図２９に示すように、焦点39位置の近傍に導光ロッド145を配置し、導光ロッド145により均一化された光を光源側光学系であるレンズ群によりＤＭＤなどの表示素子155に照射するものである。
【００５２】
このプロジェクタ100は、図３０に示すように、略直方体の形状であり、上パネルには、ランプインジケータ109や加熱インジケータ107、電源キー101や電源をオン状態としたときに点灯するスタンバイインジケータ105、自動画質調整及び主導画質調整を行うための画質調整キー103、及び、スピーカ開口部110、更に、各種調整キーを内蔵するキーボックスのカバーなどが設けられる。
【００５３】
また、前面パネルには、開閉可能とされたレンズカバー115の内側に投影口117が設けられ、このプロジェクタ100を遠隔操作するリモートコントローラからの赤外線信号を受けるリモコン受信部113が形成され、側部には排気ファン125を内蔵して排気口121を有するものである。
【００５４】
なお、底パネルには、後方の両端近くに各々後足137が設けられ、底パネルの前方中央にはロッドによりボディーの高さ調整を可能とする前足131が設けられると共に、前足131を一定高さで固定するロックキー135を前面パネルに有するものである。
【００５５】
そして、図３１に示すように、光源装置のダイクロイックプリズム70で重疊された光をカラーホイール141及び導光ロッド145を介して光源側光学系に入射し、光源側光学系を解した光をミラー151で反射させてＤＭＤなどの表示素子155に照射するものである。
【００５６】
この、光源装置からの出射光を表示素子155に入射させる光源側光学系は、光源装置からの出射光を赤、緑、青の３色に順次着色するためのカラーホイール141と、光源装置からの出射光の強度分布を均一にするための導光ロッド145と、カラーホイール141により着色され、導光ロッド145により強度分布を均一にされた光を表示素子155の前面に向けて投射する複数枚の光源側レンズ147、148及び１つのミラー151とからなっている。
【００５７】
このカラーホイール141は、扇状の赤、緑、青の３色のカラーフィルターが周方向に並べて設けられた回転板からなっており、その中心を光源装置からの出射光の光路の側方に配置されたカラーホイール回転モータ143の回転軸に固定され、ホィール周方向の一部を光源装置からの出射光の光路に介在させて配置している。
【００５８】
そして、導光ロッド145は、入射面から入射した光をロッド内周面の反射膜により反射しながら導いて出射面から均一な強度分布の光として出射するものであり、この導光ロッド145は、カラーホイール141の出射側に入射面を対向させるとともに、光源装置のダイクロイックプリズム70から出射した光をこの入射面から入射させるために、ダイクロイックプリズム70の光軸にロッド中心軸を一致させて配置されている。
【００５９】
また、光源側レンズ147、148は、導光ロッド145の出射側に配置されたレンズ支持筒内に、レンズ中心を導光ロッド145の中心軸の延長線、つまり光源装置からの出射光の光軸に一致させて配置されている。
【００６０】
そして、光源側光学系のミラー151は、光源装置からの出射光の光軸に対して所定角度斜めに傾けて、光源装置から出射し、カラーホイール141と導光ロッド145と光源側レンズ147、148とを透過した光を表示素子155に向けて反射し、その反射光を表示素子155にその正面方向に対して一方の方向に傾いた方向から投射するようにしている。
【００６１】
一方、表示素子155の前面には、この表示素子155を保護するカバーガラスが配置されており、更に、表示素子155の正面方向に対して一方の方向に傾いた方向から投射された光を表示素子155の正面方向に対して所定角度傾いた方向に沿う平行光に補正して表示素子155に入射させ、表示素子155から出射した画像光を集光させて投影系レンズ群に入射させる中継レンズ153が配置されている。
【００６２】
そして、表示素子155は、カラーフィルターのような入射光を着色する手段を備えない表示素子155であり、この実施例では、一般にＤＭＤと略称されるマイクロミラー表示素子155（Digital Micromirror Device）を用いている。
【００６３】
このマイクロミラー表示素子155は、その正面方向に対して一方向に傾いた入射方向から所定の角度範囲の入射角で入射した光を、前記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより正面方向と斜め方向とに反射して画像を表示するものであり、一方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより正面方向に反射し、他方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより斜め方向に反射し、正面方向への反射による明表示と、斜め方向への反射による暗表示とにより画像を表示する。
【００６４】
なお、明表示の明るさは、マイクロミラーを一方の傾き方向（入射光を正面方向に反射させる傾き方向）に傾けておく時間を制御することによって任意に変化させることができ、したがって、このマイクロミラー表示素子155により、明るさに階調を持たせた画像を表示させることができる。
【００６５】
また、投影系レンズ群は、入射側の固定鏡筒161と、この固定鏡筒161に係合され、回転操作により軸方向に進退移動される出射側の可動鏡筒165とを備え、これの固定鏡筒161及び可動鏡筒165内にそれぞれ複数枚のレンズ素子を組み合わせて構成された固定レンズ群163及び可動レンズ群167を設けた可変焦点レンズである。
【００６６】
なお、プロジェクタ100ケースの投影レンズ配置側の側面には、投影系レンズ群の可動鏡筒165を手動により回転させて投影系レンズ群の焦点調整を行なうための開口169が設けられている。
【００６７】
さらに、プロジェクタケースの底面と、投影系レンズ群が配置された側の側面と、後面には、それぞれ、プロジェクタケース内を空冷するための複数の長孔状の吸気孔が設けられている。
【００６８】
このプロジェクタ100は、光源装置から光を出射させ、光源側光学系のカラーホイール141を高速で回転駆動させることにより、光源装置から出射して光源側光学系に入射した光を、カラーホイール141により赤、緑、青の３色に順次着色し、さらに導光ロッド145により強度分布を均一にして、光源側レンズ147、148及びミラー151によりマイクロミラー表示素子155に向けて投射するものである。
【００６９】
そして、赤、緑、青の光の投射周期に同期させてマイクロミラー表示素子155に赤、緑、青の単色画像データを順次書込むことにより、マイクロミラー表示素子155に赤、緑、青の単色画像を順次表示させ、マイクロミラー表示素子155から順次出射する赤、緑、青の単色画像光を、投影系レンズ群により拡大して投影面に投影するものであり、投影面に、赤、緑、青の３色の単色画像が重なって見えるフルカラー画像を表示するものである。
【００７０】
なお、このプロジェクタ100は、投影レンズカバー115を開いて投影系レンズ群の出射端を露出させ、電源キー101をオンさせて使用されるものであり、電源キー101をオンさせると、光源装置の発光素子40が点灯し、カラーホイール141が回転駆動されて表示素子155に赤、緑、青の光が順次投射され、表示素子155から順次出射する赤、緑、青の光が投影系レンズ群により投影されるとともに、吸気ファン127及び排気ファン125が駆動され、プロジェクタケース内の空冷が開始される。
【００７１】
また、投影系レンズ群による投影方向を投影面に合わせるプロジェクタケースの姿勢調整は、前記赤、緑、青の光を投影系レンズ群により投影させた状態で前足部材の突出高さを調整することにより行なわれる。
【００７２】
なお、パソコンからの画像信号またはビデオ信号が入力されないときは、表示素子155の表示エリア全体から赤、緑、青の光が順次出射し、その光が投影系レンズ群により投影される。そのため、このときの投影面の投影領域はその全体にわたって白である。
【００７３】
そして、画像信号またはビデオ信号が入力されると、表示素子155に赤、緑、青の単色画像データが順次書込まれ、投影面に赤、緑、青の３色の単色画像が順次投影されてフルカラー画像が表示される。
また、画像投影の終了後は、画像信号またはビデオ信号の入力を停止し、電源キー101をオフさせて、投影レンズカバー115を閉じればよく、電源キー101をオフさせると、光源装置の発光素子40が消灯し、カラーホイール141の回転駆動が停止されるとともに、それから一定時間後に吸気ファン127及び排気ファン125の駆動が停止される。
【００７４】
なお、上述のビデオプロジェクタ100は、光源装置として３個の光源ユニット10を用いているも、小型のプロジェクタとして１個の光源ユニット10を光源に用いることもある。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明に係る光源ユニットの第１実施例を示す平面図。
【図２】本発明に係る光源ユニットの第１実施例を示す側面図及び側面断面図。
【図３】本発明に係る光源ユニットの第１実施例の発光状態を示す側面断面図。
【図４】本発明に係る光源ユニットの第２実施例を示す平面図。
【図５】本発明に係る光源ユニットの第２実施例を示す側面図及び側面断面図。
【図６】本発明に係る光源ユニットの第３実施例を示す平面図。
【図７】本発明に係る光源ユニットの第３実施例を示す側面図及び側面断面図。
【図８】本発明に係る光源ユニットの第３実施例の発光状態を示す側面断面図。
【図９】本発明に係る光源ユニットの第３実施例の要部を示す側面断面図。
【図１０】本発明に係る光源ユニットの第４実施例の要部を示す側面図。
【図１１】本発明に係る光源ユニットの第４実施例の発光状態を模式的に示す側面断面図。
【図１２】本発明に係る光源ユニットの第５実施例の発光状態を模式的に示す側面断面図。
【図１３】本発明に係る光源ユニットの第６実施例の発光状態を示す側面断面図。
【図１４】本発明に係る光源ユニットの第７実施例を示す平面図。
【図１５】本発明に係る光源ユニットの第７実施例を示す側面図及び側面断面図。
【図１６】本発明に係る光源ユニットの第７実施例の発光状態を示す側面断面図。
【図１７】本発明に係る光源ユニットの第８実施例の発光状態を示す側面断面図。
【図１８】本発明に係る光源ユニットの第９実施例を示す側面図及び側面断面図。
【図１９】本発明に係る光源ユニットの第９実施例の発光状態を示す側面断面図。
【図２０】本発明に係る光源ユニットの第１０実施例の発光状態を示す側面断面図。
【００７６】
【図２１】本発明に係る光源ユニットの第１１実施例の発光状態を示す側面断面図。
【図２２】本発明に係る光源ユニットの第１２実施例の発光状態を示す側面断面図。
【図２３】本発明に係る光源ユニットの第１３実施例を示す平面図。
【図２４】本発明に係る光源ユニットの第１３実施例の発光状態を示す側面断面図。
【図２５】本発明に係る光源ユニットの第１４実施例の発光状態を示す側面断面図。
【図２６】本発明に係る光源ユニットの第１５実施例を示す側面図。
【図２７】本発明に係る光源ユニットの第１５実施例における販社状態を示す平面図。
【図２８】本発明に係る光源ユニットの第１６実施例の要部を示す斜視図。
【図２９】本発明に係る光源装置の一例を示す側面図。
【図３０】本発明に係る光源装置を用いるプロジェクタの外観の一例を示す側面図。
【図３１】本発明に係る光源装置を用いたプロジェクタの一例を示す水平断面図。
【図３２】本発明に係る光源装置を用いたプロジェクタの一例を示す要部垂直断面図。
【図３３】従来の固体発光素子を用いた光源装置の一例を示す概要図。
【図３４】従来の固体発光素子を用いた光源装置の他の例を示す概要図。
【符号の説明】
【００７７】
１０  光源ユニット
１１  導光板                    １３  周囲端面
１５  上面                      １７  下面
２１  リフレクタ部              ２２  周辺リフレクタ部
２５  胴部                      ２６  開放端部
２７  接続端部
３１  変形部                    ３５  突起部
３９  焦点
４０  発光素子                  ４１  ＬＥＤ
５１  赤色バンドパスフィルタ    ５２  緑色バンドパスフィルタ
５３  青色バンドパスフィルタ
５５  光導入部
６１  フライアイレンズ          ６３  コンデンサレンズ
６５  ライトトンネル            ６７  光源用レンズ
７０  ダイクロイックプリズム
１００  プロジェクタ              １０１  電源キー
１０３  画質調整キー              １０５  スタンバイインジケータ
１０７  加熱インジケータ          １０９  ランプインジケータ
１１０  スピーカ開口部            １１３  リモコン受信部
１１５  レンズカバー              １１７  投影口
１２０  カバー                    １２１  排気口
１２５  排気ファン                １２７  吸気ファン
１３１  前足                      １３３  ロッド
１３５  ロックキー                １３７  後足
１４１  カラーホイール            １４３  ホイールモータ
１４５  導光ロッド
１４７、１４８  光源側レンズ
１５１  ミラー                    １５３  中継レンズ
１５５  表示素子
１６１  固定鏡筒                  １６３  固定レンズ群
１６５  可動鏡筒                  １６７  可動レンズ群
１６９  開口
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2006276325.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
2006276325.tif 000023
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2006276325.tif 000031
【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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