(57)【要約】【課題】固体発光素子を光源とする小型、軽量なプロジェクタを提供すること。【解決手段】光を供給する固体発光素子である発光ダイオード（ＬＥＤ）１０１と、光を画像信号に応じて変調する、例えばティルトミラーデバイスである反射型空間光変調装置１０４と、変調された光を投写する投写レンズ１０５とを有し、ＬＥＤ１０１は、反射型空間光変調装置１０４と投写レンズ１０５の射出側開口部１０５ｂとの間で、かつ投写レンズ１０５の近傍に設けられている。【選択図】      図１
2004151650.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光を供給する光源部と、
前記光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、
前記変調された光を投写する投写レンズとを有し、
前記光源部は、前記空間光変調装置と前記投写レンズの射出側開口部との間で、かつ前記投写レンズの近傍に設けられていることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
前記光源部は、固体発光素子であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
前記光源部からの光を透過又は反射させる照明光学系をさらに有し、
前記照明光学系は、前記光源部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
前記光源部を駆動するための光源駆動回路をさらに有し、
前記光源駆動回路は、前記光源部の近傍に設けられ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プロジェクタ。
【請求項５】
前記光源部と前記光源駆動回路との少なくとも一方からの熱の伝播を遮断するための少なくともヒートシンクをさらに有し、
前記ヒートシンクは、前記光源部の近傍に設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項６】
前記光源部は、第１の波長領域の光を供給する第１光源部と、前記第１の波長領域と異なる第２の波長領域の光を供給する第２光源部とからなり、
前記第１光源部と前記第２光源部とは前記投写レンズに関して略対称な位置に設けられていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項７】
前記投写レンズの入射側の口径は、射出側の口径よりも小さいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項８】
前記投写レンズを保持するための保持部を有し、
前記光源部及び前記照明光学系は前記保持部に設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
【請求項９】
前記ヒートシンクはフィンを有し、前記フィンは前記保持部に設けられていることを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタ、特に、光源部として固体発光素子を用いるプロジェクタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プレゼンテーションに多く利用されているプロジェクタは、コンピュータ等の画像供給装置から供給された画像信号に応じて画像を表す光（投写光）を投写することにより、画像を表示する画像表示装置である。このプロジェクタとして、メタルハライドランプ等の大型の光源に代えて、小型の光源を用いるものが登場している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１１２０３１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
プロジェクタの光源部としては、古くはハロゲンランプ、近年は超高圧水銀ランプが主として用いられている。近年、光源部の主流となっている超高圧水銀ランプは、明るく高輝度な光を供給できる。しかし、超高圧水銀ランプは、大型で重い駆動回路を必要とする。このため、プロジェクタ本体の小型化、軽量化の妨げとなる。ここで、固体発光素子は超小型、超軽量である。そして、固体発光素子の発光効率は、著しく進歩してきている。このため、固体発光素子はプロジェクタの光源部として好適な素子である。
【０００５】
しかしながら、固体発光素子を光源部とする場合には、固体発光素子自体に加えて、駆動回路、照明光学系、及び熱遮断のためのヒートシンク等が必要となる。これら固体発光素子、駆動回路、照明光学系、ヒートシンク等で光学エンジンが構成される。従って、固体発光素子自体は超小型、超軽量であるにもかかわらず、照明光を供給する光学エンジンは大きくなってしまう。この結果、プロジェクタを小型化することが困難であり問題である。
本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、固体発光素子を光源とする小型、軽量なプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、目的を達成するために、本発明によれば、光を供給する光源部と、前記光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置と、前記変調された光を投写する投写レンズとを有し、前記光源部は、前記空間光変調装置と前記投写レンズの射出側開口部との間で、かつ前記投写レンズの近傍に設けられていることを特徴とするプロジェクタを提供できる。これにより、小型、軽量なプロジェクタを得られる。
【０００７】
また、本発明の光源部としては、固体発光素子であることが好ましい。これにより、固体発光素子を光源部とすれば、光源部を小さくできるので、光源部以外の他部材の配置に自由度を持たせることができ、さらに、プロジェクタ全体を小さくすることに繋がる。さらに、固体発光素子を光源部とすれば、光源部から射出された光をＲＧＢの３原色に分離するために供する部材を設ける必要が無い。したがって、小型で色再現性に優れたプロジェクタを得られる。
【０００８】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記光源部からの光を透過又は反射させる照明光学系をさらに有し、前記照明光学系は、前記光源部の近傍に設けられていることが望ましい。これにより、光源部からの光を効率良く空間光変調装置へ導くことができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記光源部を駆動するための光源駆動回路をさらに有し、前記光源駆動回路は、前記光源部の近傍に設けられていることが望ましい。これにより、光源駆動回路と光源部とを含めて小型化できる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記光源部と前記光源駆動回路との少なくとも一方からの熱の伝播を遮断するための少なくともヒートシンクをさらに有し、前記ヒートシンクは、前記光源部の近傍に設けられていることが望ましい。これにより、効率良く熱遮断できると共に、光源部近傍の構成を小型化できる。
【００１０】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記光源部は、第１の波長領域の光を供給する第１光源部と、前記第１の波長領域と異なる第２の波長領域の光を供給する第２光源部とからなり、前記第１光源部と前記第２光源部とは前記投写レンズに関して略対称な位置に設けられていることが望ましい。これにより、特定の波長領域を持つ光をそれぞれ複数の光源部から分担させて射出することで、１つの光源部から射出される特定の波長領域の光の数を減らすことができる。よって、光源部をさらに小さくできるとともに、光源部の配置の自由度が高くなる。この結果、高コントラストで明るい画像を投写できながら、小型のプロジェクタを得られる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記投写レンズの入射側の口径は、射出側の口径よりも小さいことが望ましい。これにより、プロジェクタのさらなる小型化を図ることが出来る。すなわち、投写レンズの入射側の口径と出射側の口径の差から生じた、投写レンズの入射側の口径から出射側の口径の間のスペースに、光源部等を配置できる。殊に、固体発光素子等の比較的小型な光源部であれば、投写レンズの口径の出射側の口径の差から生じるスペースに、当該光源部を配置することが可能である。このスペースに、光源部等の部材を配置すれば、プロジェクタ内部における部材の配置に自由度を持たせることができる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記投写レンズを保持するための保持部を有し、前記光源部及び前記照明光学系は前記保持部に設けられていることが望ましい。これにより、プロジェクタを構成する光源部、照明光学系、投写レンズを一体化できる。
また、本発明の好ましい態様によれば、前記ヒートシンクはフィンを有し、前記フィンは前記保持部に設けられていることが望ましい。これにより、プロジェクタ内部の各部材が発する熱を効率良く放熱することで熱遮断できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクタ１００の概略構成を示す図である。実施例中の光源部には、固体発光素子たる発光ダイオード素子（以下、便宜的に「ＬＥＤ」という。）を用いる。光源部であるＬＥＤ１０１は、赤色光（以下、「Ｒ光」という）用と、緑色光（以下、「Ｇ光」という）用と、青色光（以下、「Ｂ光」という）用との複数のＬＥＤからなる。ＬＥＤ１０１の近傍に、ＬＥＤ１０１を駆動するための光源駆動回路１０２が設けられている。また、ＬＥＤ１０１の近傍には少なくともヒートシンク１０７が設けられている。ヒートシンク１０７は、ＬＥＤ１０１、光源駆動回路１０２からの熱をフィン１０８により放熱する。これにより、ＬＥＤ１０１の近傍に配置された投写レンズ１０５等への熱の伝播を遮断できるので、投写レンズ１０５がＬＥＤ１０１や光源駆動回路１０２からの熱で変形することを防止する。光源駆動回路１０２とヒートシンク１０７とは、一体的に形成されている。これにより、ＬＥＤ１０１、光源駆動回路１０２からの熱を効率良くヒートシンク１０７へ伝えることができる。また、光源駆動回路１０２とヒートシンク１０７とは、高い熱伝導率を有する部材を介して固着させても良い。また、ヒートシンク１０７に加えて放熱部を設けても良い。
【００１３】
ＬＥＤ１０１からの光は、照明光学系１０３を透過又は反射して反射型空間光変調装置１０４に入射する。照明光学系１０３は、ＬＥＤ１０１の近傍に設けられている。反射型空間光変調装置１０４としては、例えばティルトミラーデバイスを用いた光変調装置を用いることができる。ティルトミラーデバイスの例の一つは、テキサス・インスツルメンツ社のＤＭＤである（ＤＭＤは同社の商標）。反射型空間光変調装置１０４は、入射光を画像信号に応じて変調して投写レンズ１０５の方向へ射出する。投写レンズ１０５は、変調された光をスクリーン１０６に投写する。
【００１４】
上記構成において、映像の１フレーム間で、Ｒ光用、Ｇ光用、Ｂ光用のＬＥＤ１０１を順次点灯させて反射型空間光変調装置１０４を照明する。Ｒ光とＧ光とＢ光とを順次投写して、全体として白色の投写画像を得るためには、Ｇ光の光束量を全体の光束量に対して６０％から８０％程度にする必要がある。このため、Ｒ光用、Ｂ光用、及びＧ光用の各ＬＥＤを同数量ずつ配列した場合は、Ｇ光用のＬＥＤの点灯時間を、Ｒ光用、Ｂ光用のＬＥＤの点灯時間よりも長くすることが望ましい。そして、観察者は、肉眼でＲ光とＧ光とＢ光とを積分した状態で認識できる。これにより、スクリーン１０６上にフルカラー像を投写する。
【００１５】
上記構成において、ＬＥＤ１０１は、反射型空間光変調装置１０４と投写レンズ１０５の射出側開口部１０５ｂとの間で、かつ投写レンズ１０５の近傍に設けられている。投写レンズ１０５の入射側の口径φＡは、射出側の口径φＢよりも小さい。そして、ＬＥＤ１０１、光源駆動回路１０２、及びヒートシンク１０７は、投写レンズ１０５の口径φＡの部分の外周近傍に設けられている。この構成により、投写レンズ１０５の入射側の口径と出射側の口径の差から生じた、投写レンズの入射側の口径から出射側の口径の間のスペースに、光源部等を配置できる。殊に、固体発光素子等の比較的小型な光源部であれば、投写レンズ１０５の口径の出射側の口径の差から生じるスペースに、当該光源部を配置することができる。このスペースに、光源部等を配置すれば、プロジェクタ１００内部における部材の配置に自由度を持たせることができる。これにより、小型、軽量なプロジェクタ１００を得ることができる。また、ＬＥＤ１０１、光源駆動回路１０２及び照明光学系１０３は、投写レンズ１０５の近傍に配置されているものの、反射型空間光変調装置１０４で変調されて投写レンズの入射側開口部１０５ａに向かう光の光路上には配置されていないので、当該光を遮断することがない。
【００１６】
（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態に係るプロジェクタ２００の概略構成を示す図である。保持部２０１を有する点が上記第１実施形態と異なる。上記第１実施形態と同一の部分には同様の符号を付し、重複する説明は省略する。
保持部２０１は、ＬＥＤ１０１、照明光学系１０３、反射型空間光変調装置１０４、投写レンズ１０５の鏡筒を保持する。また、ヒートシンク１０７はフィン１０８を有する。フィン１０８は保持部２０１に形成されている。これにより、放熱効果を高めることができる。また、投写レンズ１０５とヒートシンク１０７との間、及び保持部２０１とＬＥＤ１０１との間には、断熱部２０２が設けられている。これにより、さらに効率的に熱の伝播を遮断できる。
【００１７】
（第３実施形態）
図３は、本発明の第３実施形態に係るプロジェクタ３００の概略構成を示す図である。上記各実施形態と同一の部分には同様の符号を付し、重複する説明は省略する。本実施形態では、光源部であるＬＥＤが、第１光源部３０１と第２光源部３０２とから構成される。第１光源部３０１は、第１の波長領域の光であるＲ光用のＬＥＤ３０１ＲとＢ光用のＬＥＤ３０１Ｂとを有する。また、第２光源部３０２は、第１の波長領域と異なる第２の波長領域の光であるＧ光用のＬＥＤ３０１Ｇを有する。第１光源部３０１と第２光源部３０２とは、投写レンズ１０５に関して略対称な位置に設けられている。この構成により、第１光源部３０１にはＧ光用のＬＥＤ３０１Ｇを設ける必要がない。このため、１つの光源部にＲ光用、Ｇ光用及びＢ光用のＬＥＤを設けるよりも小型の第１光源部３０１を提供できる。また、第２光源部３０２には、Ｒ光用とＢ光用のＬＥＤ３０１Ｒ、３０１Ｂを設ける必要がない。このため、同様に小型の第２光源部３０２を提供できる。よって、各色のＬＥＤの配置の自由度を大きく出来るとともに、１つの光源部を小さくできるので、他の部材の配置に自由度を持たせることができる。さらに、Ｒ光用ＬＥＤ３０１Ｒ、Ｂ光用ＬＥＤ３０１Ｂ、Ｇ光用ＬＥＤ３０１Ｇ、光源駆動回路１０２、照明光学系１０３は、反射型空間光変調装置１０４から投写レンズの入射開口部１０５ａに向かう光の光路上には配置されていないので、当該部材は光を遮断せずに、小スペース化を実現することができる。
【００１８】
次に、各ＬＥＤの点灯時間とタイミングについて説明する。Ｒ光とＧ光とＢ光とを順次投写して、全体として白色の投写画像を得るためには、上述のようにＧ光の光束量を全体の光束量に対して６０％から８０％程度にする必要がある。各色光のＬＥＤを同一出力のものを同一数量設けると、Ｇ光の光束量が不足してしまう。このため、図４（ａ）に示すように、Ｇ光用ＬＥＤ３０１Ｇの点灯時間ＧＴを、Ｒ光用ＬＥＤ３０１Ｒの点灯時間ＲＴとＢ光用ＬＥＤ３０１Ｂの点灯時間ＢＴよりも長くする。
【００１９】
また、Ｒ光用ＬＥＤ３０１ＲとＧ光用ＬＥＤ３０１ＧとＢ光用ＬＥＤ３０１Ｂとの数量配分によっては、Ｇ光の光束量を全体の６０％から８０％程度にするため、Ｇ光の階調表現時間ＧＫを、Ｒ光階調表現時間ＲＫ及びＢ光階調表現時間ＢＫよりも長くしても良い。この場合、図４（ｂ）に示すように、映像の階調をｎビット（ｎは正の整数）で表現すると、Ｇ光階調表現時間ＧＫの単位ビットの長さとＲ光又はＢ光の階調表現時間ＲＫ、ＢＫの単位ビットの長さとは異なる。
さらに、例えば、Ｇ光用ＬＥＤ３０１Ｇを、Ｒ光用ＬＥＤ３０１ＲやＢ光用ＬＥＤ３０１Ｂよりも多く配置する場合、Ｇ光用ＬＥＤ３０１Ｇの点灯時間は、他のＬＥＤ３０１Ｒ、３０１Ｂの点灯時間と同程度又はそれ以下に短くすることもできる。
【００２０】
また、第１光源部３０１は、反射型空間光変調装置１０４の反射ミラー素子（不図示）が第１の反射位置にあるときは、当該反射ミラー素子への入射光を投写レンズ１０５の方向に反射し、反射ミラー素子が第２の反射位置にあるときは、入射光を投写レンズ１０５以外の方向に反射するような位置に設けられている。さらに、第２光源部３０２は、反射ミラー素子が第１の反射位置にあるときは、入射光を投写レンズ１０５以外の方向に反射し、反射ミラー素子が第２の反射位置にあるときは、入射光を投写レンズ１０５の方向に反射するような位置に設けられている。
【００２１】
即ち、Ｇ光を投写レンズ１０５の方向へ導くときの反射ミラー素子の反射位置（第２の反射位置）と、Ｒ光又はＢ光を投写レンズ１０５の方向へ導くときの反射ミラー素子の反射位置（第１の反射位置）とは反対の位置状態である。このため、図４（ａ）の駆動極性反転時間に示すように、反射ミラー素子の駆動極性は、Ｇ光用ＬＥＤ３０１Ｇと、Ｒ光用ＬＥＤ３０１Ｒ又はＢ光用ＬＥＤ３０１Ｂとで反転させている。
【００２２】
また、本実施形態は、上記第２実施形態と同様に、保持部により、第１光源部３０１、第２光源部３０２、光源駆動回路１０２、反射型空間光変調装置１０４、投写レンズ１０５の鏡筒を一体的に保持する構成でも良い。
なお、上記各実施形態において、空間光変調装置は、ティルトミラーデバイスに限られず、液晶ライトバルブ等でも良い。
さらに、上記各実施形態において、光源部たる固体発光素子に発光ダイオード素子を用いたが、半導体レーザーやエレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子をＬＥＤに代わる固体発光素子として用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図２】本発明の第２実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図３】本発明の第３実施形態に係るプロジェクタの概略構成を示す図。
【図４】ＬＥＤの点灯タイミングを説明する図。
【符号の説明】
１００、２００、３００  プロジェクタ、１０１、３０１Ｒ、３０１Ｇ、３０１Ｂ  ＬＥＤ、３０１  第１光源部、３０２  第２光源部、１０３  照明光学系、１０４  反射型空間光変調装置、１０５  投写レンズ、１０５ｂ  射出側開口部、１０６  スクリーン、１０７  ヒートシンク、１０８  フィン、２０１  保持部、２０２  断熱部
【図１】
2004151650.tif 000003
【図２】
2004151650.tif 000004
【図３】
2004151650.tif 000005
【図４】
2004151650.tif 000006