(57)【要約】  ＬＥＤ照明システムは、複数のＬＥＤモジュールおよび輝度を上げるための複数の対応するコリメーティングレンズを含む。各々のＬＥＤモジュールは、光を放射する発光領域を有する少なくとも１個のＬＥＤチップと、リサイクリングリフレクタとを有する。このリフレクタは、発光領域からの光をＬＥＤチップへ戻す方向に反射するように位置決めされ、放射光を出射させる透過開口を有する。コリメーティングレンズは、ＬＥＤモジュールから出た光を受光してコリメートするように配置される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムであって、
少なくとも１個のＬＥＤリサイクリングユニットを備え、
前記少なくとも１個のＬＥＤリサイクリングユニットは、互いに近接配置された複数のＬＥＤモジュールを含み、
各々の前記ＬＥＤモジュールは、
光を放射する発光領域を有する少なくとも１個のＬＥＤ素子と、
湾曲表面を有し、前記発光領域からの光を前記ＬＥＤ素子に戻るように反射するように位置決めされ、放射光を出射させる透過開口を有するリサイクリングリフレクタと、を備え、
各々が前記ＬＥＤモジュールの関連する１個のＬＥＤモジュールから出射する光を受光してコリメートするように配置された複数のコリメーティングレンズ、を備えるＬＥＤ照明システム。
【請求項２】
前記複数のＬＥＤモジュールは、
中心ＬＥＤモジュールと、
前記中心ＬＥＤモジュールから均等に離間し、前記中心ＬＥＤモジュールの周囲に配置された６個のＬＥＤモジュールと、を含む請求項１記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項３】
前記複数のＬＥＤモジュールが正六角形状に配置されている請求項２記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項４】
前記コリメーティングレンズのうち少なくとも１個は概して正六角形である請求項１記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項５】
前記少なくとも１個のコリメーティングレンズは丸められた角部を有する請求項４記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項６】
前記コリメーティングレンズのうちの少なくとも１個と前記関連するＬＥＤモジュールの前記透過開口は、両方とも概して正六角形である請求項１記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項７】
前記コリメーティングレンズのうちの少なくとも１個の形状は、部分的に円形、かつ、部分的に六角形である請求項１記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項８】
各々の前記ＬＥＤモジュールは第１のヒートシンクを含み、
前記ＬＥＤリサイクリングユニットは、
前記第１のヒートシンクと熱交換を行う状態にある共通のヒートシンクと、
前記共通のヒートシンクに取付けられたファンと、を含む請求項１記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項９】
前記複数のコリメーティングレンズは１個の一体成形品である請求項１記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１０】
前記ＬＥＤリサイクリングユニットを出た光を受光するように位置決めされた投影エンジンをさらに備える請求項１記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１１】
前記少なくとも１個のＬＥＤリサイクリングユニットは、
コリメート赤色光を生成する第１のＬＥＤリサイクリングユニットと、
コリメート緑色光を生成する第２のＬＥＤリサイクリングユニットと、
コリメート青色光を生成する第３のＬＥＤリサイクリングユニットと、
前記赤色、緑色、および青色光を結合するビーム結合器と、を備える請求項１０記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１２】
前記投影エンジンはＤＬＰ投影エンジンであり、
前記ＬＥＤリサイクリングユニットの正面に位置決めされた集束レンズと、
前記集束レンズの正面、かつ、前記ＤＬＰ投影エンジンの後方に位置決めされたライトパイプと、をさらに備える請求項１０記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１３】
前記投影エンジンはＬＣＤ又はＬＣＯＳ投影エンジンであり、
前記投影エンジンと前記少なくとも１個のＬＥＤリサイクリングユニットとの間に位置決めされた偏光回収システムと、
前記ＬＥＤリサイクリングユニットの正面に位置決めされた集束レンズと、
前記集束レンズと前記ＤＬＰ投影エンジンとの間に位置決めされたライトパイプと、をさらに備える請求項１０記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１４】
発光ダイオード（ＬＥＤ）照明システムであって、
少なくとも１個のＬＥＤリサイクリングユニットを備え、
前記少なくとも１個のＬＥＤリサイクリングユニットは、
共通のヒートシンクと、
互いに近接配置され前記共通のヒートシンクに取付けられた複数のＬＥＤモジュールと、を含み、
各々の前記ＬＥＤモジュールは、
光を放射する発光領域を有する少なくとも１個のＬＥＤ素子と、
湾曲凹表面を有し、前記発光領域からの光を前記ＬＥＤ素子に戻るように反射するように位置決めされ、放射光を出射させる透過開口を有するリサイクリングリフレクタと、を含み、
前記少なくとも１個のＬＥＤリサイクリングユニットは、各々が前記ＬＥＤモジュールの内の関連する１個のＬＥＤモジュールから出射する光を受光してコリメートするように配置され、各々の形状が前記関連するＬＥＤモジュールの前記透過開口の形状と一致する、前記共通のヒートシンクに取付けられたコリメーティングレンズのアレイを備えるＬＥＤ照明システム。
【請求項１５】
前記ＬＥＤモジュールのアレイは、
中心ＬＥＤモジュールと、
前記中心ＬＥＤモジュールから均等に離間し、正六角形状に前記中心ＬＥＤモジュールの周囲に配置された６個のＬＥＤモジュールと、を含む請求項１４記載のＬＥＤ照明システム。
コリメーティングレンズの形状
【請求項１６】
前記コリメーティングレンズのうち少なくとも１個は概して正六角形である請求項１５記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１７】
前記コリメーティングレンズのうちの少なくとも１個と前記関連するＬＥＤモジュールの前記透過開口は、両方とも概して正六角形である請求項１４記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１８】
前記コリメーティングレンズのうちの少なくとも１個の形状は、部分的に円形、かつ、部分的に六角形である請求項１５記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項１９】
前記複数のコリメーティングレンズは１個の一体成形品である請求項１４記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項２０】
前記ＬＥＤリサイクリングユニットを出た光を受光するように位置決めされた投影エンジンをさらに備える請求項１４記載のＬＥＤ照明システム。
【請求項２１】
前記少なくとも１個のＬＥＤリサイクリングユニットは、
コリメート赤色光を生成する第１のＬＥＤリサイクリングユニットと、
コリメート緑色光を生成する第２のＬＥＤリサイクリングユニットと、
コリメート青色光を生成する第３のＬＥＤリサイクリングユニットと、
前記赤色、緑色、および青色光を結合するビーム結合器と、を含む請求項１４記載のＬＥＤ照明システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光照明システムに関し、特にＬＥＤ照明システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願は、２０１１年２月２３日に提出された米国特許仮出願整理番号第６１／４４５，５７４号に対する３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９（ｅ）による優先権の利益を主張し、当該仮出願は参考として本明細書で援用される。
【０００３】
光照明の用途において、映画館での使用など、特に、高い輝度を要するデジタルプロジェクタにおいて、今もなお１０，０００ルーメン以上の出力が可能なアーク灯が最もコスト効率のよい光源と考えられている。レーザは代替的な光源であるが、かなりの価格プレミアムを要する。更に別の光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）が考えられる。２０，０００時間以上のその寿命は、アーク灯の寿命よりも桁違いに長く、それにより動作コストがより低くなるため、ＬＥＤは理想的な代替光源候補である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、ＬＥＤの欠点の一つに、アーク灯より輝度が低いということがある。例えば、ＬＥＤチップは１，０００ルーメン未満の出力しか生成できない。したがって、より光出力の高い、改善したＬＥＤによる光照明システムを提供する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、高効率ＬＥＤ照明システムは、複数のＬＥＤモジュールと輝度を上げるための複数の対応するコリメーティングレンズを含む。各々のＬＥＤモジュールは、光を放射する発光領域を有する少なくとも１個のＬＥＤ素子と、リサイクリングリフレクタを有する。このリフレクタは、発光領域からの光をＬＥＤ素子に戻る方向に反射するように位置決めされ、放射光を出射させる透過開口を有する。コリメーティングレンズは、ＬＥＤモジュールから出た光を受光してコリメートするように配置される。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明の一態様によるリサイクリングリフレクタを有するＬＥＤモジュールを示す。
【図２】本発明の一態様によるＬＥＤモジュールのアレイと対応するコリメーティングレンズのアレイを有するＬＥＤリサイクリング照明ユニットを示す。
【図３Ａ】丸角の正六角形の形状のコリメーティングレンズのアレイの他の実施形態を示す。
【図３Ｂ】アレイの外周形状が円形である丸角の正六角形の形状のコリメーティングレンズのアレイの更に別の実施形態を示す。
【図４】本発明の一態様によるＬＥＤリサイクリング照明ユニットを使用する投影システムの概略図を示す。
【図５】本発明の別の一態様によるＬＥＤリサイクリング照明ユニットを使用する投影システムの概略図を示す。
【図６】本発明の一態様によるＬＥＤリサイクリング照明ユニットを使用する他の投影システムの概略図を示す。
【図７Ａ】図６の投影システムと共に用いるためのビームサイズ変換器を示す。
【図７Ｂ】図６の投影システムと共に用いるためのビームサイズ変換器を示す。
【図８】本発明の一態様によるＬＥＤリサイクリング照明ユニットを使用するＬＣＤ投影システムの概略図を示す。
【図９】本発明の一態様によるＬＥＤリサイクリング照明ユニットを使用するＬＣＯＳ投影システムの概略図を示す。
【図１０Ａ】図８および図９の投影システムと共に用いるための偏光回収システムを図解する。
【図１０Ｂ】図８および図９の投影システムと共に用いるための偏光回収システムを図解する。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
図１は、ＬＥＤモジュール４と、ＬＥＤチップ／素子１０の正面に位置決めされたリサイクリングカラー（ｒｅｃｙｃｌｉｎｇｃｏｌｌａｒ）などのリサイクリングリフレクタ６とを含むＬＥＤリサイクリングモジュール１８を示している。リサイクリングリフレクタ６は、ＬＥＤ光が通過する透過開口８を有している。ドライバ回路３はＬＥＤチップ／素子１０を駆動する駆動電流を生成する。
【０００８】
ＬＥＤモジュール４は、一般的には光を放射する発光領域を有するＬＥＤ素子である少なくとも１個のＬＥＤチップ１０と、このチップが取り付けられる基板１２とを含んでいる。発光領域は、ＬＥＤチップ１０を保護し、光を分配する任意の透過窓又はレンズ７を含んでいる。ＬＥＤチップ１０はまた特定の色又は白色を生成するための蛍光コーティングを有してもよい。基板１２には、ＬＥＤチップ１０から排熱するためのヒートシンク５が取り付けられている。このようなＬＥＤモジュール４は、例えば、Ｌｕｍｉｎｕｓ  Ｄｅｖｉｃｅｓ社（マサチューセッツ州ビレリカ）から市販されている。
【０００９】
ＬＥＤチップ１０は、白色、単色、又は多色の単一のチップ又は複数のチップでもよい。特定の用途のために、これらのチップを、リサイクリングリフレクタ６の透過開口８の光軸１６が、実質的にリサイクリングリフレクタの曲率中心付近に位置するＬＥＤチップの発光領域の中心を通るように配置することができる。ＬＥＤ素子１０は、コーティングされた蛍光物質を通して赤、緑、および青などの単色の光を放射する又は白色光を放射することができる。放射角度は一般的には１８０°以下である。
【００１０】
透過開口８は、具体的な照明用途に応じて、円形、長方形、正方形、六角形又はその他の形状でもよい。リサイクリングカラー６は、ＬＥＤ素子１０に向かって凹面状に湾曲している。内表面１４は、この内表面に当たるＬＥＤ光が光源、すなわち、ＬＥＤ素子１０に戻る方向に反射される反射表面である。反射表面１４は、カラー６の外表面又は内表面をコーティングすることによって、又はカラーに別体の反射ミラーを取付けることによって設けることができる。好適な一実施形態によれば、リサイクリングカラー６は、出力が等倍でＬＥＤ素子１０自体へ戻る方向に反射されるようにＬＥＤ素子１０の中心に対して球状である。したがって、これは、ＬＥＤ素子１０が画像をＬＥＤ素子１０自体の上に形成する事実上のイメージングシステムである。内側球状表面１４に当たるほぼ全てのＬＥＤ光は、有益に、光源、即ち、ＬＥＤ素子１０の発光領域に戻る方向に反射される。
【００１１】
当業者であれば分かるように、従来の照明システムの透過開口を通過しないＬＥＤ光は全て永遠に失われる。しかし、曲面状の反射表面１４を使用することによって、本発明のＬＥＤ照明システムは、失われた光を相当量回収することができる。例えば、透過開口サイズが放射光の約２０％を捕捉する（すなわち、元々の光出力の８０％がリサイクルのためにＬＥＤチップ１０に戻る方向に反射される）照明システムでは、８０％を超える輝度の上昇を達成することができる。合計出力が２，２５０ルーメンの９ｍｍ２（発光領域）の白色ＬＥＤモジュール（エタンデュ３０）を使用し、かつ、リサイクリングリフレクタを用いずにターゲットに結合された２０％の出力を使用すると、元々の光出力の８０％が失われるため、エタンデュは６の値および４５０ルーメンの出力（２，２５０×２０％）を有する。しかし、リサイクル利得が８０％であれば、出力はエタンデュが同じ６で８１０ルーメン（２２５０×２０％＋２２５０×２０％×８０％）になる。
【００１２】
本発明におけるＬＥＤモジュール４は単一のＬＥＤ素子又はＬＥＤのアレイを有することができる。ＬＥＤは、白色、単色でもよく、又は、単色又は多色の複数のチップから構成することができる。ＬＥＤは直流ＬＥＤ又は交流ＬＥＤでもよい。
【００１３】
高出力を要する用途では、図２に示すように、ＬＥＤリサイクリングモジュール１８のアレイ２０と、それに対応するコリメーティングレンズ２８のアレイ２２と、を有するＬＥＤリサイクリングユニットを使用することができる。図示のように、ＬＥＤリサイクリングモジュールアレイ２０は、好ましくは同一平面上に近接して位置決めされた７個のＬＥＤリサイクリングモジュール１８によって構成される。図２に示す代表的な実施形態では、各々のリサイクリングモジュール１８は、１２ｍｍ２の発光領域を有し、モジュールどうしは、１個中心モジュールを６個のモジュールが包囲するように正六角形に近接して位置決めされている。本発明における「正六角形」という用語は、各々の外側のＬＥＤリサイクリングモジュール１８の中心を通る線が正六角形を描くようにモジュールどうしが配置されることを意味する。
【００１４】
円形支持板３０に取付けられた７個の対応するコリメーティングレンズ２８のアレイ２２は、ＬＥＤリサイクリングモジュール１８の正面に位置決めされて、リサイクリングモジュールから出た光をコリメートする。好ましくは、各コリメーティングレンズ２８の光軸は、効率を最大にするため、対応するリサイクリングモジュール１８の光軸１６と一直線上に設定する。支持板３０は、同様に、共通のヒートシンク２４に取付けられる。
【００１５】
ＬＥＤリサイクリングモジュールアレイ２０は、全てのＬＥＤモジュール１８で発生した熱を排熱するフィンを有する共通のヒートシンク２４上に取付けられる。共通のヒートシンク２４は、全てのＬＥＤモジュール４の各々のヒートシンク５と熱交換を行う状態にあり、好ましくは接触している。共通のヒートシンク２４に取付けられたファン２６はヒートシンクの熱を空気中に排熱する。
【００１６】
図２では、コリメーティングレンズ２８は円形として示されている。リサイクリングリフレクタ６の開口８は、効率のためには関連するコリメーティングレンズ２８の形状と一致すべきであるため、開口も円形であるべきである。
【００１７】
しかし、効率を最大にするためには、コリメーティングレンズ２８どうしの間隔を最小にすることが重要である。したがって、他の実施形態では、コリメーティングレンズ２８、および、それらに関連するリサイクリングリフレクタ６の開口８は、一般的に、正六角形である、すなわち、任意の２つの隣接する辺によって形成される角度は１２０°である。形状は厳密な正六角形（コリメーティングレンズ２８および関連する開口８の両方において）でも、丸角３８を有する正六角形（コリメーティングレンズ２８および関連する開口８の両方において）でもよい。丸角３８は円形でもよい。
【００１８】
光源が点光源である場合、コリメーティングレンズ２８および関連する開口８の両方の形状は正六角形でもよい。しかし、光源（発光領域）が点光源でないため、開口８の周縁部は、相対的に大きな発光領域のために、コリメーティングレンズ２８に影を落とす。この場合、コリメーティングレンズ（および関連する開口８）の形状は図３Ａに示すような丸角３８を有する正六角形であればより効率的になるかもしれない。
【００１９】
あるいは、用途によっては、図３Ｂに示すような、レンズアレイの外周が円形であり、レンズアレイの内側にある角部のみを丸くした正六角形を有することが望ましいかもしれない。言い換えれば、中心のコリメーティングレンズ２８は丸角を有する正六角形であり、外側のレンズは部分的に六角形、かつ、部分的に円形である。これにより、切断する部分の数がより少なくなり、製造コストが削減するという、さらなる利益がある。
【００２０】
レンズアレイ２２は各々のレンズを研磨することによって作製することができるが、一実施形態では、製造コストを大幅に削減可能な射出成形によって単体としてレンズアレイ全体を作製することができる。レンズアレイは、用途に応じて、成形ガラス又はプラスチックのどちらでもよい。
【００２１】
他の実施形態では、より高輝度を生成するために、正六角形に配置された１９個のＬＥＤリサイクリングモジュール１８のアレイを使用することができる。この場合、中心のリサイクリングモジュールは、上述の実施形態のように６個の中間モジュールによって包囲され、これらの６個の中間モジュールが同様に１２個の最外部モジュールによって包囲され、最外部のモジュールの各々の中心を通る線が正六角形を描くようにする。この実施形態では、ＬＥＤリサイクリングモジュール１８の正面に１９個の対応するコリメーティングレンズ２８のアレイが位置決めされる。７個のＬＥＤリサイクリングモジュールアレイ２０のレンズ２８および開口８の形状および配置は、１９個のＬＥＤリサイクリングモジュールのアレイにも適用できる。
【００２２】
図４は本発明の一態様によるＬＥＤリサイクリング照明ユニットを使用する投影システムの概略図を示している。
【００２３】
投影システム４０は、７−ＬＥＤリサイクリングユニット２、収束レンズ３２、ライトパイプ３４、およびＤＬＰエンジン等の投影エンジン３６を含んでいる。７−ＬＥＤリサイクリングユニット２からのコリメート光出力は、集束レンズ３２によって集束され、ライトパイプ３４に入力される。次に、ライトパイプ３４の出力は、投影エンジン３６に入力される。投影エンジン３６は、スクリーン（図示せず）上に静止画又は動画を投影する。
【００２４】
下記の表１は図４の本発明を使用する潜在的なプロジェクタの出力を示している。
【表１】
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【００２５】
上記から分かるように、エタンデュ＝４０で１２ｍｍ２の発光領域を有する代表的な白色ＬＥＤチップは３，０００ルーメンの出力を有する。放射光の２５％のみが捕捉されると仮定した場合、出力はエタンデュ１０で７５０ルーメンに減少する。リサイクリングリフレクタを使用しなければ、７個のＬＥＤチップの出力は３７５０ルーメンである。
【００２６】
しかし、本発明のリサイクル技術を使用することによって、出力は８０％増加する。７５０ルーメンの代わりに、本発明の各々のＬＥＤリサイクリングモジュール１８は１３５０ルーメンを出力し、これにより、７個のＬＥＤリサイクリングモジュール１８のアレイは９４５０ルーメンの出力を生じる。推定効率が３５％の３チップＤＬＰ（登録商標：ｄｉｇｉｔａｌｌｉｇｈｔ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）エンジンの場合、プロジェクタ出力は３３０８ルーメンである。
【００２７】
図５は本発明の別の一態様によるＬＥＤリサイクリング照明ユニットを使用する投影システムの概略図を示している。図４の投影システム４０は単一のＬＥＤリサイクリングモジュールを使用するが、図５の投影システム５０は、３個の別体のＬＥＤリサイクリングユニット２、すなわち、７個の赤色ＬＥＤチップのアレイを使用する赤色ＬＥＤリサイクリングユニット４２と、７個の緑色ＬＥＤチップのアレイを使用する緑色ＬＥＤリサイクリングユニット４４と、７個の青色ＬＥＤチップを使用する青色ＬＥＤリサイクリングユニット４６とを使用する。
【００２８】
フィルタ結合器４８は、赤色ＬＥＤリサイクリングユニット４２からの赤色を通し、緑色を遮断および反射する。フィルタ結合器４９は、赤色および緑色ＬＥＤリサイクリングユニット４２、４４からの赤色および緑色を通し、青色を遮断および反射する。したがって、結合器４８および４９は赤色、緑色、および青色を結合し、集束レンズを通過させる。一実施形態では、各々のフィルタ結合器は、２個のプリズムとその間に配置された１個のフィルタから構成されるキューブプリズムである。好ましくは、キューブプリズムの全面は、ＬＥＤリサイクリングユニット４２〜４６からのコリメート光を最小損失で効率的に伝送する導波路として機能するように研磨される。
【００２９】
下記の表２は図５の本発明を使用する潜在的なプロジェクタの出力を示している。
【表２】
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【００３０】
表２における数値は、Ｏｓｒａｍ  Ｏｐｔｏ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ社（ドイツ）製のＲＧＢ  ＬＥＤチップ、１．２４インチのＤＬＰチップおよびＦ／２．４プロジェクタ出力レンズに基づくものである。本発明を使用しない場合、７ＬＥＤモジュールによる出力は、１２２８８．５（赤色から３９２０、緑色から７３７１、青色から９９７．５）であり、最終的なプロジェクタの出力は４３０１ルーメン（１２２８８．５の３５％）である。
【００３１】
しかし、本発明のリサイクル技術を使用することによって、出力は８０％増加する。１２２８９ルーメンの代わりに、赤色、緑色、および青色ＬＥＤリサイクリングユニット４２〜４６の組み合わせからの合計出力は、１８４８６ルーメンであり、最終的なプロジェクタの出力は６４７０ルーメンであり、本発明を使用しない場合の４３０１ルーメンから大幅に改善している。
【００３２】
図６は本発明の一態様によるＬＥＤリサイクリング照明ユニット２を使用する他の投影システム６０の概略図を示している。ＬＥＤリサイクリングユニット２を含む照明システム６０は、ＬＣＤ（ｌｉｑｕｉｄｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ）およびＬＣＯＳ（ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ ｓｉｌｉｃｏｎ）投影システム６０に使用することができる。図２に示すような構成の白色ＬＥＤシステムに関して、ＬＥＤリサイクリングユニット２からの出力平行ビームは反射偏光子５２に入射し、この反射偏光子５２は、一方の偏光を通し、他方の偏光をリサイクリングユニット２に向かって反射して、これによって、リサイクリングユニット２のリサイクリング効果をさらに高める。反射偏光子５２の出力は、次に、ＬＣＤ又はＬＣＯＳ投影エンジン３６に入射する。これらのシステムでは、ＬＥＤリサイクリングユニット２が、通常のアーク灯の代わりに照明システムとして使用される。
【００３３】
使用するＬＣＤパネルのサイズに応じて、出力ビームは、図７に示すように、ビームサイズを変更する必要がある場合がある。図７Ａは、ビームの断面サイズを所定量縮小するビームサイズ変換器７０を示している。図７Ｂは、ビームの断面サイズを所定量拡大するビームサイズ変換器７２を示している。
【００３４】
図８は本発明の一態様によるＬＥＤリサイクリング照明ユニットを使用するＬＣＤ投影システム７８の概略図を示している。
【００３５】
図６とは異なり、図８の照明システムは、赤色、緑色および青色を出力する３個の別体のＬＥＤリサイクリングユニット４２〜４６を使用する。３個のＬＥＤリサイクリングユニット４２〜４６は、必要に応じて、図７Ａ〜Ｂのサイズ変換レンズ系７０，７２も含むことができる。投影システム７８は、赤色、緑色、青色ＬＣＤイメージングパネル８０，８２，８４およびＸキューブ８８も含んでいる。Ｘキューブ８８は、３個のイメージングパネル８０〜８４からの照明画像を結合し、これらの画像を投影レンズ系８６に導く。
【００３６】
図９は本発明の一態様によるＬＥＤリサイクリング照明ユニットを使用するＬＣＯＳ投影システム１００の概略図を示している。図８と同様に、ＬＣＯＳ投影システム１００は、赤色、緑色、および青色を出力する３個のカラーＬＥＤリサイクリングユニット４２〜４６  ４６を含む。３個のＬＥＤリサイクリングユニット４２〜４６は、必要に応じて、図７Ａ〜Ｂのサイズ変換レンズ系７０，７２も含むことができる。投影システム１００はまた、赤色、緑色、青色ＬＣＯＳイメージングパネル９０，９２，９４と、偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）９６，９７，９８と、Ｘキューブ９９とを含む。Ｘキューブ９９は、３個のイメージングパネル９０〜９４からの照明画像を結合し、それらを投影レンズ系８６に導く。特に、緑色ＬＥＤリサイクリングユニットからのコリメート光が緑色ＬＣＯＳイメージングパネルによって結像され、結像された光がＰＢＳ９７によってＸキューブ９９内に反射されるように、ＰＢＳ９７は緑色ＬＥＤリサイクリングユニット４４の後方に位置決めされ、緑色ＬＣＯＳイメージングパネル９２はＰＢＳ９７の後方に位置決めされる。
【００３７】
当業者には周知のように、ＬＣＳおよびＬＣＯＳ投影システム７８、１００は、偏光を使用する。したがって、各々のＬＥＤリサイクリングユニット４２〜４６に、図１０Ａおよび１０Ｂに示す偏光回収システムを追加することができる。図１０Ａは、反射偏光子５２と波長板１０２とを有する一実施形態を示している。未利用の偏光はＬＥＤリサイクリングユニット４２〜４６内に戻るように反射され、これによってリサイクル量が更に増加し、偏光出力量も増加する。波長板１０２は、好ましくは１／４波長板であり、１／４波長板は、反射光がこの中を２回通って光の偏光の方向を９０°変更する。
【００３８】
図１０Ｂは、ＰＢＳアレイ１０２と、ＬＥＤリサイクリングユニット４２〜４６とＰＢＳアレイ１０２との間に介在させたフライアイレンズアレイ１０４と、を含む偏光回収システムを図解している。
【００３９】
上述した全ての実施形態において、ＬＥＤリサイクリングユニットで使用される各々のＬＥＤモジュール１８は、単一の大きな発光領域を有し、あるいは、それによって複数の発光領域を提供する、より小さなＬＥＤのアレイを有することができる。一般的に、７個のＬＥＤ以外のアレイを使用することができる。例えば、２個以上のＬＥＤリサイクリングモジュール１８のアレイを使用することができる。ＬＥＤモジュール１８がハニカム状に最密充填される場合、１個のＬＥＤモジュールの周囲にＬＥＤモジュールのリングを充填し、７個のＬＥＤアレイを形成する。例えば、１９個のＬＥＤモジュール照明システムにおけるような１つ以上のリングを更に追加して光出力を増加することができる。
【００４０】
上記の開示は、一例であり、網羅することを意図していない。本記述は、本発明の範囲から逸脱することなく当業者によって多くの改良、変形、および変更がなされ得ることを示している。当業者であれば、本書に記述された具体的な実施形態の他の等価物が分かる。したがって、本発明の範囲は上記明細書に制限されない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【国際調査報告】
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