(57)【要約】【課題】光源ランプからの出射光よりも高い強度の光を導光ロッドの出射面から出射させることができ、しかも省電力性に優れた光源装置を提供する。【解決手段】リフレクタ６と光源ランプ７とからなり、光源ランプ７からの出射光をリフレクタ６の出射口から出射する主光源５と、一端に入射面９が形成され他端に出射面１０が形成された棒状体からなり、前記入射面９を主光源５に対向させて配置され、入射面９から入射した光を導いて出射面１０から均一な強度分布の光を出射する導光ロッド８と、主光源５からの出射光の光路外に配置された固体発光素子１１とを備え、主光源５からの出射光と固体発光素子１１からの出射光とを導光ロッド８にその入射面９から入射させ、その両方の光を前記導光ロッド８の出射面１０から出射させる。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に出射口を有するリフレクタと前記リフレクタ内に配置された光源ランプとからなり、前記光源ランプからの出射光を前記リフレクタの出射口から出射する主光源と、
一端に光を入射させる入射面が形成され、他端に前記入射面から入射した光の出射面が形成された棒状体または筒状体からなり、前記入射面を前記主光源に対向させて配置され、前記入射面から入射した光を導いて前記出射面から均一な強度分布の光を出射する導光ロッドと、
前記主光源からの出射光の光路外に配置された固体発光素子とを備え、
前記主光源からの出射光と前記固体発光素子からの出射光とを前記導光ロッドにその入射面から入射させ、その両方の光を前記導光ロッドの出射面から出射させることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
主光源の光源ランプからの出射光は、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、１つの色の波長帯域の出射光強度が他の２つの色の波長帯域の出射光強度よりも低い分光分布の光であり、固体発光素子は、前記光源ランプからの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光を出射することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
【請求項３】
主光源からの出射光は円形光、導光ロッドの断面形状は四角形であり、固体発光素子は、前記導光ロッドの入射面のうち、前記主光源からの光が入射しない４隅部にそれぞれ対応させて配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
【請求項４】
固体発光素子は、導光ロッドの入射面の前側に、前記入射面の４隅部にそれぞれ対向させて配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項５】
固体発光素子は、導光ロッドの入射面の前側のスペースの側方に前記入射面の４隅部にそれぞれ対応させて配置され、前記導光ロッドの入射面の４隅部の前側に、前記固体発光素子からの出射光を反射して前記導光ロッドの入射面に入射させる反射部材が配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
【請求項６】
導光ロッドの入射面側の端部に、前記導光ロッドの軸線に対して一方の方向に傾斜し、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、主光源の光源ランプからの出射光強度が高い波長帯域の光を透過させ、他の波長帯域の光を反射するダイクロイックフィルタが設けられ、前記導光ロッドの入射面側端部の側方に、前記光源ランプからの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光を出射する固体発光素子が前記ダイクロイックフィルタに対向させて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項７】
導光ロッドの入射面の前側に、前記導光ロッドの軸線に対して一方の方向に傾斜し、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、主光源の光源ランプからの出射光強度が高い波長帯域の光を透過させ、他の波長帯域の光を反射するダイクロイックミラーが設けられ、前記導光ロッドの入射面の前側のスペースの側方に、前記光源ランプからの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光を出射する固体発光素子が前記ダイクロイックミラーに対向させて配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
【請求項８】
ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーに対向させて、複数の固体発光素子が、前記ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーの幅方向及び長さ方向に並べて配置されていることを特徴とする請求項６または７に記載の光源装置。
【請求項９】
固体発光素子は、ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーに対して前後複数列に配置されており、これらの固体発光素子のうち、後列の固体発光素子に対応させて、前記後列の固体発光素子からの出射光を導いて前列の固体発光素子の側方位置から前記ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーに向けて出射する光ファイバが配置されていることを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【請求項１０】
請求項１に記載の光源装置と、
複数の画素が行方向及び列方向にマトリックス状に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素に入射した光の出射を制御して画像を表示する表示素子と、
前記光源装置からの出射光を前記表示素子に入射させる光学系と、
前記表示素子からの出射光を投影面に投影する投影レンズとを備えたことを特徴とするプロジェクタ。
【請求項１１】
光源装置は、赤、緑、青の３色のカラーフィルタが周方向に並べて設けられた回転板からなり、外周部を導光ロッドの入射面と出射面のいずれか一方に対向させて配置され、前記３色のカラーフィルタが前記導光ロッドの入射面または出射面の前を順次通過するように回転駆動されるカラーホィールを備えており、表示素子は、入射光を着色する手段を備えず、その複数の画素に、前記カラーホィールの回転に同調させて赤、緑、青の３色の単位色の画像データを順次書込まれることを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、均一な強度分布の光を出射する光源装置及びその光源装置を備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクタに用いられる光源装置は、均一な強度分布の光を出射するために、リフレクタと前記リフレクタ内に配置された光源ランプとからなる光源の出射側に、一端に光を入射させる入射面が形成され、他端に前記入射面から入射した光の出射面が形成された棒状体または筒状体からなり、前記入射面を前記主光源に対向させて配置され、前記入射面から入射した光を導いて前記出射面から均一な強度分布の光を出射する導光ロッドを配置した構成とされている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３―１４９５９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の光源装置は、リフレクタと光源ランプとからなる光源からの光を導光ロッドにその入射面から入射させるものであるため、前記導光ロッドの出射面からの出射光強度は、前記光源ランプからの出射光の強度以下である。
【０００４】
この発明は、光源ランプからの出射光よりも高い強度の光を導光ロッドの出射面から出射させることができ、しかも省電力性に優れた光源装置を提供するとともに、その光源装置を備えた、高輝度の画像を投影面に投影することができるプロジェクタを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この発明の光源装置は、一端に出射口を有するリフレクタと前記リフレクタ内に配置された光源ランプとからなり、前記光源ランプからの出射光を前記リフレクタの出射口から出射する主光源と、一端に光を入射させる入射面が形成され、他端に前記入射面から入射した光の出射面が形成された棒状体または筒状体からなり、前記入射面を前記主光源に対向させて配置され、前記入射面から入射した光を導いて前記出射面から均一な強度分布の光を出射する導光ロッドと、前記主光源からの出射光の光路外に配置された固体発光素子とを備え、前記主光源からの出射光と前記固体発光素子からの出射光とを前記導光ロッドにその入射面から入射させ、その両方の光を前記導光ロッドの出射面から出射させることを特徴とする。
【０００６】
この光源装置において、前記主光源の光源ランプからの出射光は、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、１つの色の波長帯域の出射光強度が他の２つの色の波長帯域の出射光強度よりも低い分光分布の光であり、固体発光素子は、前記光源ランプからの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光を出射するのが好ましい。
【０００７】
また、この光源装置において、前記主光源からの出射光が円形光、前記導光ロッドの断面形状が四角形であるときは、前記固体発光素子を、前記導光ロッドの入射面のうち、前記主光源からの光が入射しない４隅部にそれぞれ対応させて配置するのが好ましい。
【０００８】
その場合、前記固体発光素子は、導光ロッドの入射面の前側に、前記入射面の４隅部にそれぞれ対向させて配置しても、あるいは、前記固体発光素子を前記導光ロッドの入射面の前側のスペースの側方に前記入射面の４隅部にそれぞれ対応させて配置し、前記導光ロッドの入射面の４隅部の前側に、前記固体発光素子からの出射光を反射して前記導光ロッドの入射面に入射させる反射部材を配置してもよい。
【０００９】
また、この発明の光源装置は、前記導光ロッドの入射面側の端部に、前記導光ロッドの軸線に対して一方の方向に傾斜し、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、主光源の光源ランプからの出射光強度が高い波長帯域の光を透過させ、他の波長帯域の光を反射するダイクロイックフィルタを設け、前記導光ロッドの入射面側端部の側方に、前記光源ランプからの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光を出射する固体発光素子を前記ダイクロイックフィルタに対向させて配置した構成としても、あるいは、前記導光ロッドの入射面の前側に、前記導光ロッドの軸線に対して一方の方向に傾斜し、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、主光源の光源ランプからの出射光強度が高い波長帯域の光を透過させ、他の波長帯域の光を反射するダイクロイックミラーを設け、前記導光ロッドの入射面の前側のスペースの側方に、前記光源ランプからの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光を出射する固体発光素子を前記ダイクロイックミラーに対向させて配置した構成としてもよい。
【００１０】
その場合は、前記ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーに対向させて、複数の固体発光素子を、前記ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーの幅方向及び長さ方向に並べて配置するのが望ましい。
【００１１】
さらに、前記固体発光素子は、前記ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーに対して前後複数列に配置し、これらの固体発光素子のうち、後列の固体発光素子に対応させて、前記後列の固体発光素子からの出射光を導いて前列の固体発光素子の側方位置から前記ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーに向けて出射する光ファイバを配置するのが好ましい。
【００１２】
また、この発明のプロジェクタは、前記この発明の光源装置と、複数の画素が行方向及び列方向にマトリックス状に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素に入射した光の出射を制御して画像を表示する表示素子と、前記光源装置からの出射光を前記表示素子に入射させる光学系と、前記表示素子からの出射光を投影面に投影する投影レンズとを備えたことを特徴とする。
【００１３】
このプロジェクタにおいて、前記光源装置は、赤、緑、青の３色のカラーフィルタが周方向に並べて設けられた回転板からなり、外周部を前記導光ロッドの入射面と出射面のいずれか一方に対向させて配置され、前記３色のカラーフィルタが前記導光ロッドの入射面または出射面の前を順次通過するように回転駆動されるカラーホィールを備えており、前記表示素子は、入射光を着色する手段を備えず、その複数の画素に、前記カラーホィールの回転に同調させて赤、緑、青の３色の単位色の画像データを順次書込まれるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の光源装置は、リフレクタと光源ランプとからなる主光源と、一端の入射面を前記主光源に対向させて配置され、前記入射面から入射した光を導いて他端の出射面から均一な強度分布の光を出射する導光ロッドと、前記主光源からの出射光の光路外に配置された固体発光素子とを備え、前記主光源からの出射光と前記固体発光素子からの出射光とを前記導光ロッドにその入射面から入射させ、その両方の光を前記導光ロッドの出射面から出射させるようにしたものであるため、前記光源ランプからの出射光よりも高い強度の光を前記導光ロッドの出射面から出射させることができる。
【００１５】
しかも、前記固体発光素子は、前記主光源の光源ランプに比べて低電圧で点灯駆動することができるため、前記固体発光素子を備えたことによる消費電力の増加は極く僅かであり、したがって前記光源装置は、省電力性に優れている。
【００１６】
この光源装置において、前記主光源の光源ランプからの出射光は、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、１つの色の波長帯域の出射光強度が他の２つの色の波長帯域の出射光強度よりも低い分光分布の光であり、固体発光素子は、前記光源ランプからの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光を出射するのが好ましく、このようにすることにより、前記赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、前記光源ランプからの出射光強度が低い波長帯域の光を前記固体発光素子から出射させ、前記導光ロッドの出射面から、前記赤、緑、青の３色の波長帯域の光を略等しい強度で出射させることができる。
【００１７】
また、この光源装置において、前記主光源からの出射光が円形光、前記導光ロッドの断面形状が四角形であるときは、前記固体発光素子を、前記導光ロッドの入射面のうち、前記主光源からの光が入射しない４隅部にそれぞれ対応させて配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記主光源からの出射光と前記固体発光素子からの光とを効率良く前記導光ロッドの入射面に入射させ、その光を前記導光ロッドの出射面から出射させることができる。
【００１８】
その場合、前記固体発光素子は、導光ロッドの入射面の前側に、前記入射面の４隅部にそれぞれ対向させて配置しても、あるいは、前記固体発光素子を前記導光ロッドの入射面の前側のスペースの側方に前記入射面の４隅部にそれぞれ対応させて配置し、前記導光ロッドの入射面の４隅部の前側に、前記固体発光素子からの出射光を反射して前記導光ロッドの入射面に入射させる反射部材を配置してもよく、いずれの場合も、前記主光源からの出射光を固体発光素子または前記固体発光素子及び反射部材で遮られることなく前記導光ロッドの入射面に入射させ、前記固体発光素子からの出射光を前記導光ロッドの入射面の４隅部に入射させて、その光を前記導光ロッドの出射面から出射させることができる。
【００１９】
また、この発明の光源装置は、前記導光ロッドの入射面側の端部に、前記導光ロッドの軸線に対して一方の方向に傾斜し、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、主光源の光源ランプからの出射光強度が高い波長帯域の光を透過させ、他の波長帯域の光を反射するダイクロイックフィルタを設け、前記導光ロッドの入射面側端部の側方に、前記光源ランプからの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光を出射する固体発光素子を前記ダイクロイックフィルタに対向させて配置した構成としても、あるいは、前記導光ロッドの入射面の前側に、前記導光ロッドの軸線に対して一方の方向に傾斜し、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、主光源の光源ランプからの出射光強度が高い波長帯域の光を透過させ、他の波長帯域の光を反射するダイクロイックミラーを設け、前記導光ロッドの入射面の前側のスペースの側方に、前記光源ランプからの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光を出する固体発光素子を前記ダイクロイックミラーに対向させて配置した構成としてもよく、このような構成とすることにより、前記導光ロッドの出射面から、前記赤、緑、青の３色の波長帯域の光を略等しい強度で出射させることができる。
【００２０】
その場合は、前記ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーに対向させて、複数の固体発光素子を、前記ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーの幅方向及び長さ方向に並べて配置するのが望ましく、このようにすることにより、前記複数の固体発光素子からの出射光を前記ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーの複数箇所で反射させて前記導光ロッドに入射させ、その光、つまり前記光源ランプからの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光を、前記導光ロッドの出射面から均一な強度で出射させることができる。
【００２１】
さらに、前記固体発光素子は、前記ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーに対して前後複数列に配置し、これらの固体発光素子のうち、後列の固体発光素子に対応させて、前記後列の固体発光素子からの出射光を導いて前列の固体発光素子の側方位置から前記ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーに向けて出射する光ファイバを配置するのが好ましく、このようにすることにより、前記複数の固体発光素子からの出射光を小さい間隔で前記ダイクロイックフィルタまたはダイクロイックミラーに入射させ、その光（光源ランプからの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光）を、前記導光ロッドの出射面からより均一な強度で出射させることができる。
【００２２】
また、この発明のプロジェクタは、前記この発明の光源装置と、複数の画素が行方向及び列方向にマトリックス状に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素に入射した光の出射を制御して画像を表示する表示素子と、前記光源装置からの出射光を前記表示素子に入射させる光学系と、前記表示素子からの出射光を投影面に投影する投影レンズとを備えたものであり、前記光源装置は上述したように、その主光源の光源ランプからの出射光よりも高い強度の光を前記導光ロッドの出射面から出射するため、前記表示素子に高強度の光を入射させ、この表示素子からの出射光の強度を高くして、充分な明るさの画像を投影面に投影することができる。
【００２３】
このプロジェクタにおいて、前記光源装置は、赤、緑、青の３色のカラーフィルタが周方向に並べて設けられた回転板からなり、外周部を前記導光ロッドの入射面と出射面のいずれか一方に対向させて配置され、前記３色のカラーフィルタが前記導光ロッドの入射面または出射面の前を順次通過するように回転駆動されるカラーホィールを備えており、前記表示素子は、入射光を着色する手段を備えず、その複数の画素に、前記カラーホィールの回転に同調させて赤、緑、青の３色の単位色の画像データを順次書込まれるのが好ましく、このようにすることにより、前記表示素子に解像度の高い赤、緑、青の３色の単位色画像を順次表示させ、これらの単位色画像を順次投影面に投影して、高精細なカラー画像を観察させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１〜図５はこの発明の第１の実施例を示しており、図１はプロジェクタの斜視図、図２はその光源装置の平面図、図３は前記光源装置の導光ロッドの入射面に対する固体発光素子の配置位置を示す図、図４は前記導光ロッドの入射面部分の拡大平面図である。
【００２５】
この実施例のプロジェクタは、図１のように、図に仮想線（二点鎖線）で示したプロジェクタケース１内に、光源装置４と、複数の画素（図示せず）が行方向及び列方向にマトリックス状に配列した表示エリア２０ａを有し、前記複数の画素に入射した光の出射を制御して画像を表示する表示素子２０と、前記光源装置４からの出射光を前記表示素子２０に入射させる光学系２１と、前記表示素子２０からの出射光を図示しないスクリーン等の投影面に投影する投影レンズ２４と、空冷用ファン２５とを配置したものである。
【００２６】
なお、前記プロジェクタケース１の前面には、投影レンズ突出口２と空冷用通風口３が設けられており、前記投影レンズ２４は、その出射側端部を前記投影レンズ突出口２からプロジェクタケース１外に突出させて配置され、前記空冷用ファン２５は、前記空冷用通風口３に対向させて配置されている。
【００２７】
まず、光源装置４について説明すると、この光源装置４は、図１〜図４に示したように、一端に円形な出射口６ａを有するリフレクタ６と前記リフレクタ６内に配置された光源ランプ７とからなり、前記光源ランプ７からの出射光を前記リフレクタ６の出射口６ａから出射する主光源５と、一端に光を入射させる入射面９が形成され、他端に前記入射面９から入射した光の出射面１０が形成された棒状体からなり、前記入射面９を前記主光源５に対向させて配置され、前記入射面９から入射した光を導いて前記出射面１０から均一な強度分布の光を出射する導光ロッド８と、前記主光源５からの出射光の光路外に配置された固体発光素子１１と、前記導光ロッド８の入射面９と出射面１０のいずれか一方、例えば出射面１０に対向させて配置されたカラーホィール１２とを備えている。
【００２８】
前記主光源５のリフレクタ６は、中空の楕円球体をその長軸に対して垂直に切断した形状の楕円球面リフレクタ、光源ランプ７は、中間部に球状の膨らみ部を有するガラスバルブ内に一対の棒状電極がそれぞれの先端を前記膨らみ部内において近接対向させて設けられ、前記ガラスバルブ内に前記電極間に発生するアークにより発光する物質が封入されたショートアークランプであり、この主光源５は、前記光源ランプ７からの出射光を、前記リフレクタ６により主光源５の出射光軸（リフレクタ６の中心軸）上の一点に集光する方向に反射して出射口６ａから出射する。
【００２９】
また、前記導光ロッド８は、前記表示素子２０の表示エリア２０ａの外形と相似な四角形（例えば矩形）の断面形状を有する透明な棒状体からなっており、その一端の入射面９を前記主光源５のリフレクタ６の出射口６ａに対向させるとともに、導光ロッド８の軸線を前記主光源５からの出射光軸に一致させて配置されている。
【００３０】
また、前記固体発光素子１１は、ＬＥＤ（発光ダイオード）からなっており、この固体発光素子１１は、前記導光ロッド８の入射面９のうち、前記主光源５からの光が入射しない部分に対応させて配置されている。
【００３１】
すなわち、前記主光源５のリフレクタ６の出射口６ａは円形であるため、この主光源５からの出射光は、図３に仮想線（二点鎖線）で示したような円形光Ａであり、また前記導光ロッド８の断面形状は四角形であるため、前記主光源５からの出射光（円形光）Ａは、前記導光ロッド８の入射面９の４隅部には入射しない。
【００３２】
そのため、この実施例では、４個の固体発光素子１１を備え、これらの固体発光素子１１を、前記導光ロッド８の入射面９の前側に、前記入射面９のうちの主光源５からの光が入射しない４隅部にそれぞれ対向させて配置している。
【００３３】
すなわち、この光源装置４は、前記主光源５からの出射光と前記固体発光素子１１からの出射光とを前記導光ロッド８にその入射面９から入射させ、その両方の光を前記導光ロッド８の出射面１０から出射させるものであり、前記固体発光素子１１は、前記主光源５からの出射光の光路外に配置されているため、前記主光源５からの出射光は、図４に矢線で示したように、固体発光素子１１で遮られることなく導光ロッド８の入射面９に入射し、また、前記導光ロッド８の入射面９の４隅部に対向させて配置された固体発光素子１１からの出射光は、図４に破矢線で示したように、前記導光ロッド８の入射面９の４隅部にそれぞれ入射する。
【００３４】
そして、前記導光ロッド８にその入射面９から入射した光は、この導光ロッド８の外周面と外気である空気層との界面で全反射しながら導光ロッド８内を導かれ、この導光ロッド８の出射面１０の全域から均一な強度分布の光となって出射する。
【００３５】
なお、前記導光ロッド８は、前記表示素子２０の表示エリア２０ａの外形と相似な四角形の断面形状を有し、内周面全体に反射膜が形成された筒状体からなり、一端の入射面（開口面）から入射した光を、前記内周面の反射膜により反射しながら導いて他端の出射面（開口面）の全域から均一な強度分布の光を出射するものでもよい。
【００３６】
また、前記主光源５の光源ランプ（ショートアークランプ）７からの出射光は、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、１つの色の波長帯域の出射光強度が他の２つの色の波長帯域の出射光強度よりも低い分光分布の光であるため、この実施例では、前記固体発光素子１１に、前記光源ランプ７からの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光を出射する狭帯域ＬＥＤを用いている。
【００３７】
なお、前記主光源５の光源ランプ７は、例えば高圧水銀ランプであり、この高圧水銀ランプからの出射光は、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、赤の波長帯域の出射光強度が青及び緑の波長帯域の出射光強度よりも低い分光分布の光であるため、この実施例では、前記固体発光素子１１に、赤色光を出射する赤色ＬＥＤを用いている。
【００３８】
図５は、前記高圧水銀ランプの出射光と前記赤色ＬＥＤの出射光の分光分布図であり、前記高圧水銀ランプの出射光は、可視光帯域のうち、４５０ｎｍ付近の青色波長帯域及び５５０ｎｍ付近の緑色波長帯域の光の出射強度が高く、６５０ｎｍ付近の赤色波長帯域の光の出射強度が極端に低い分光分布の光であり、前記赤色ＬＥＤの出射光は、６５０ｎｍ付近の赤色波長帯域の光である。
【００３９】
また、前記導光ロッド８の出射面１０に対向させて配置されたカラーホィール１２は、扇状に形成された赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが周方向に並べて設けられた回転板からなっている。
【００４０】
このカラーホィール１２は、その中心を前記導光ロッド８の側方に設けられたモータ１３の回転軸１４に固定され、カラーホィール１２の外周部を前記導光ロッド８の出射面１０に対向させて配置されており、前記モータ１３により、前記３色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが前記導光ロッド８の出射面１０の前を順次通過するように高速で回転駆動される。
【００４１】
なお、このカラーホィール１２の赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂはそれぞれ、その色の波長帯域の光を透過させ、他の波長帯域の光を反射するダイクロィックフィルタでも、その色の波長帯域の光を透過させ、他の波長帯域の光を吸収するカラーフィルタでもよい。
【００４２】
前記光源装置４は、リフレクタ６と光源ランプ７とからなる主光源５と、一端の入射面９を前記主光源５に対向させて配置され、前記入射面９から入射した光を導いて他端の出射面１０から均一な強度分布の光を出射する導光ロッド８と、前記主光源５からの出射光の光路外に配置された固体発光素子１１とを備え、前記主光源５からの出射光と前記固体発光素子１１からの出射光とを前記導光ロッド８にその入射面９から入射させ、その両方の光を前記導光ロッド８の出射面１０から出射させるようにしたものであるため、前記主光源５の光源ランプ７からの出射光よりも高い強度の光を前記導光ロッド８の出射面１０から出射させることができる。
【００４３】
しかも、前記固体発光素子１１は、前記主光源５の光源ランプ７に比べて低電圧で点灯駆動することができるため、前記固体発光素子１１を備えたことによる消費電力の増加は極く僅かであり、したがって前記光源装置４は、省電力性に優れている。
【００４４】
また、前記光源装置４は、前記主光源５からの出射光が円形光、前記導光ロッド８の断面形状が四角形であるが、前記固体発光素子１１を、前記導光ロッド８の入射面９のうち、前記主光源５からの光が入射しない４隅部にそれぞれ対応させて配置しているため、前記主光源５からの出射光と前記固体発光素子１１からの光とを効率良く前記導光ロッド８の入射面９に入射させ、その光を前記導光ロッド８の出射面１０から出射させることができる。
【００４５】
すなわち、前記光源装置４は、前記固体発光素子１１を、導光ロッド８の入射面９の前側に、前記入射面９のうちの前記主光源５からの光が入射しない４隅部にそれぞれ対向させて配置しているため、前記主光源５からの出射光を前記固体発光素子１１で遮られることなく前記導光ロッド８の入射面９に入射させ、前記固体発光素子１１からの出射光を前記導光ロッド８の入射面９の４隅部に入射させて、その光を前記導光ロッド８の出射面１０から出射させることができる。
【００４６】
さらに、前記光源装置４は、前記主光源５の光源ランプ７が例えば高圧水銀ランプであり、この高圧水銀ランプからの出射光は、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、赤の波長帯域の出射光強度が青及び緑の波長帯域の出射光強度よりも低い分光分布の光であるが、前記固体発光素子１１に赤色ＬＥＤを用いているため、前記赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、前記光源ランプ７からの出射光強度が低い波長帯域の光である赤色光を前記固体発光素子１１から出射させ、前記導光ロッド８の出射面１０から、前記赤、緑、青の３色の波長帯域の光を略等しい強度で出射させることができる。
【００４７】
なお、前記固体発光素子（赤色ＬＥＤ）１１からの赤色光の出射強度は、この固体発光素子１１の駆動電圧を調整することにより任意に設定することができ、したがって、前記導光ロッド８の出射面１０から、前記赤、緑、青の３色の波長帯域の光強度をバランスさせた白色光を出射させることができる。
【００４８】
そして、前記光源装置４は、赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが周方向に並べて設けられた回転板からなり、外周部を前記導光ロッド８の出射面１０に対向させて配置され、前記３色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが前記導光ロッド８の出射面１０の前を順次通過するように回転駆動されるカラーホィール１２を備えているため、前記導光ロッド８の出射面１０からの出射光を、前記カラーホィール１２の３色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂにより順次着色し、赤、緑、青の３色の光を順次出射することができる。
【００４９】
次に、表示素子２０について説明すると、この表示素子２０は、その前面から入射した光を反射して前面から出射する反射型表示素子であり、カラーフィルタ等の入射光を着色する手段は備えていない。
【００５０】
この実施例では、前記反射型表示素子２０として、一般にＤＭＤと略称されるマイクロミラー表示素子（Digital Micromirror Device）を用いている。以下、この反射型表示素子２０をマイクロミラー表示素子と言う。
【００５１】
前記マイクロミラー表示素子２０は、その構成は図示しないが、１つ１つの画素をそれぞれ、ＣＭＯＳをベースとするミラー駆動素子によって一方の傾き方向と他方の傾き方向とに傾動されるマイクロミラーにより形成したものであり、これらのマイクロミラーは、縦横の幅が１０μｍ〜２０μｍの極薄金属片（例えばアルミニウム片）からなっている。
【００５２】
このマイクロミラー表示素子２０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前記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。
【００５３】
なお、前記明表示の明るさは、前記マイクロミラーを前記一方の傾き方向（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、前記マイクロミラー表示素子２０に、明るさに階調をもたせた画像を表示させることができる。
【００５４】
前記マイクロミラー表示素子２０は、その複数の画素に、前記カラーホィール１２の回転に同調させて赤、緑、青の３色の単位色の画像データを順次書込まれ、その画像データに応じて前記複数の画素のマイクロミラーの傾きを制御される。
【００５５】
また、前記光源装置４からの出射光を前記マイクロミラー表示素子２０に入射させる光学系２１は、前記光源装置４からの出射光、つまり前記導光ロッド８の出射端から出射し、前記カラーホィール１２により赤、緑、青の３色に順次着色されて出射した光を前記マイクロミラー表示素子２０の表示エリア２０ａの全域に入射する幅の平行光に補正する光補正レンズ２２と、この光補正レンズ２２から出射した平行光を前記マイクロミラー表示素子２０に向けて反射するミラー２３とからなっている。
【００５６】
なお、前記光補正レンズ２２は、鏡筒内に複数枚のレンズを配置して構成されており、この光補正レンズ２２は、そのレンズ光軸を前記光源装置４からの出射光軸（導光ロッド８の軸線）に一致させて配置され、また、前記ミラー２３は、そのミラー面を前記出射光軸に対し一方向に斜めに傾けて配置されている。
【００５７】
そして、前記マイクロミラー表示素子２０は、その正面方向を前記ミラー２３による反射光の出射方向に対して一方向に斜めに傾けて、このマイクロミラー表示素子２０の正面方向のスペース内に前記ミラー２３が位置しないように配置されている。
【００５８】
また、前記表示素子２０からの出射光を投影する投影レンズ２４は、鏡筒内に複数枚のレンズを配置して構成されており、この投影レンズ２４は、前記マイクロミラー表示素子２０の正面方向に、レンズ光軸を前記マイクロミラー表示素子２０の正面方向と平行にして配置されている。
【００５９】
前記プロジェクタは、前記光源装置４の主光源５の光源ランプ７と固体発光素子１１とを点灯させるとともに、前記光源装置４のカラーホィール１２を高速で回転させることにより、前記光源装置４から赤、緑、青の３色の光を前記光学系２１を介して前記マイクロミラー表示素子２０に入射させ、前記マイクロミラー表示素子２０の複数の画素に、前記カラーホィール１２の回転に同調させて赤、緑、青の３色の単位色の画像データを順次書込むことにより、前記マイクロミラー表示素子２０に赤、緑、青の３色の単位色画像を順次表示させ、これらの単位色画像を投影レンズ２４により順次投影面に投影するものであり、前記投影面に順次投影された赤、緑、青の３色の単位色画像は、人間の眼に、前記３色の単位色画像が重なったフルカラー画像として観察される。
【００６０】
このプロジェクタは、前記光源装置４と、マイクロミラーからなる複数の画素が行方向及び列方向にマトリックス状に配列した表示エリア２０ａを有し、前記複数の画素に入射した光の出射を制御して画像を表示するマイクロミラー表示素子２０と、前記光源装置４からの出射光を前記マイクロミラー表示素子２０に入射させる光学系２１と、前記マイクロミラー表示素子２０からの出射光を投影面に投影する投影レンズ２４とを備えたものであり、前記光源装置４は上述したように、その主光源５の光源ランプ７からの出射光よりも高い強度の光を前記導光ロッド８の出射面１０から出射するため、前記マイクロミラー表示素子２０に高強度の光を入射させ、このマイクロミラー表示素子２０からの出射光の強度を高くして、充分な明るさの画像を投影面に投影することができる。
【００６１】
また、このプロジェクタは、前記光源装置４に、赤、緑、青の３色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが周方向に並べて設けられた回転板からなり、外周部を前記導光ロッド８の出射面１０に対向させて配置され、前記３色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが前記導光ロッド８の出射面１０の前を順次通過するように回転駆動されるカラーホィール１２を備えさせ、前記マイクロミラー表示素子２０の複数の画素に、前記カラーホィール１２の回転に同調させて赤、緑、青の３色の単位色の画像データを順次書込むようにしているため、前記マイクロミラー表示素子２０に解像度の高い赤、緑、青の３色の単位色画像を順次表示させ、これらの単位色画像を順次投影面に投影して、高精細なカラー画像を観察させることができる。
【００６２】
すなわち、前記プロジェクタは、前記マイクロミラー表示素子２０に赤、緑、青の３色の光を順次入射させ、それに同調させて前記マイクロミラー表示素子２０の複数の画素に赤、緑、青の３色の単位色の画像データを順次書込むため、前記赤、緑、青の３色の単位色画像をそれぞれ、前記マイクロミラー表示素子２０の全ての画素により表示することができ、したがって、前記マイクロミラー表示素子２０に解像度の高い赤、緑、青の３色の単位色画像を順次表示させることができる。
【００６３】
なお、上記実施例の光源装置４では、固体発光素子１１を導光ロッド８の入射面９の前側に配置し、この固体発光素子１１からの出射光を前記導光ロッド８の入射面９に直接入射させるようにしているが、前記固体発光素子１１を導光ロッド８の入射面９の前側のスペースの側方に配置し、この固体発光素子１１からの出射光を反射部材により反射して前記導光ロッド８の入射面９に入射させるようにしてもよい。
【００６４】
図６はこの発明の第２の実施例を示す光源装置の導光ロッドの入射面部分の拡大平面図であり、この実施例の光源装置４は、固体発光素子１１を導光ロッド８の入射面９の前側のスペースの側方に前記入射面９の４隅部にそれぞれ対応させて配置し、前記導光ロッド８の入射面９の４隅部の前側に、前記固体発光素子１１からの出射光を反射して前記導光ロッド８の入射面９に入射させるプリズム１６を配置することにより、前記固体発光素子１１からの出射光を前記プリズム１６により反射して前記導光ロッド８の入射面９に入射させるようにしたものである。
【００６５】
この実施例の光源装置４においても、前記主光源５からの出射光を前記固体発光素子１１及びプリズム１６で遮られることなく導光ロッド８の入射面９に入射させ、前記固体発光素子１１からの出射光を前記導光ロッド８の入射面９の４隅部に入射させて、その光を前記導光ロッド８の出射面１０から出射させることができる。
【００６６】
なお、この実施例では、固体発光素子１１からの出射光をプリズム１６により反射して導光ロッド８の入射面９に入射させるようにしているが、前記固体発光素子１１からの出射光を反射して前記導光ロッド８の入射面９に入射させる反射部材は、反射板でもよい。
【００６７】
図７及び図８はこの発明の第３の実施例を示す光源装置の平面図及びその導光ロッドの入射面部分の拡大平面図である。
【００６８】
この実施例の光源装置４は、導光ロッド８の入射面９側の端部に、前記導光ロッド８の軸線に対して一方の方向に傾斜し、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、主光源５の光源ランプ７、例えば高圧水銀ランプからの出射光強度が高い青及び緑の波長帯域の光を透過させ、他の波長帯域の光を反射するダイクロイックフィルタ１７を設け、前記導光ロッド８の入射面側端部の側方、つまり主光源５からの出射光の光路外に、前記光源ランプ７からの出射光強度が低い波長帯域に対応する赤色光を出射する固体発光素子（赤色ＬＥＤ）１１を前記ダイクロイックフィルタ１７に対向させて配置したものであり、他の構成は上述した第１の実施例と同じである。
【００６９】
この実施例において、前記導光ロッド８は、入射面９側の端部を導光ロッド８の軸線に対して一方向に斜めに切断したものであり、その切断面よりも出射面１０側のロッド部８ａと、前記切断面よりも入射面９側のプリズム部８ｂとからなっている。
【００７０】
そして前記ダイクロイックフィルタ１７は、前記ロッド部８ａとプリズム部８ｂとのいずれか一方の傾斜面（切断面）に形成されており、前記ロッド部８ａとプリズム部８ｂは、前記ダイクロイックフィルタ１７を挟んで貼り合わされている。
【００７１】
また、この実施例では、前記導光ロッド８のロッド部８ａの前記プリズム部８ｂ側の端部のうち、前記ダイクロイックフィルタ１７に接する傾斜面とは反対側の側方に、前記ダイクロイックフィルタ１７に対向させて、複数の固体発光素子１１を、前記ダイクロイックフィルタ１７の幅方向及び長さ方向に並べて配置している。
【００７２】
この光源装置４は、主光源５から出射して前記導光ロッド８の入射面９から入射した光のうち、前記主光源５の光源ランプ７からの出射光強度が高い青及び緑の波長帯域の光を図８に矢線で示したように前記ダイクロイックフィルタ１７を透過させて前記導光ロッド８のロッド部８ａに入射させるとともに、前記複数の固体発光素子１１から出射して前記導光ロッド８のロッド部８ａの側面から入射した赤色光を図８に破矢線で示したように前記ダイクロイックフィルタ１７により反射して前記導光ロッド８のロッド部８ａに入射させるようにしたものであり、この光源装置４においても、前記主光源５の光源ランプ７からの出射光よりも高い強度の光、つまり赤、緑、青の３色の波長帯域の光強度が略等しい光を前記導光ロッド８の出射面１０から出射させることができる。
【００７３】
なお、この実施例の光源装置では、主光源５から出射して前記導光ロッド８の入射面９から入射した光のうち、前記光源ランプ７からの出射光強度が低い赤の波長帯域の光は、前記ダイクロイックフィルタ１７により反射されて前記導光ロッド８のロッド部８ａには入射しないが、前記光源ランプ７が出射する赤の波長帯域の光強度は、図５に示したように低く、それに比べて前記固体発光素子１１が出射する赤色光の強度は充分に高いため、前記導光ロッド８の出射面１０から赤、緑、青の３色の波長帯域の光強度が略等しい光を出射させることができる。
【００７４】
また、この実施例では、前記ダイクロイックフィルタ１７に対向させて、複数の固体発光素子１１を、前記ダイクロイックフィルタ１７の幅方向及び長さ方向に並べて配置しているため、前記複数の固体発光素子１１からの出射光を前記ダイクロイックフィルタ１７の複数箇所で反射させて前記導光ロッド８のロッド部８ａに入射させ、その光、つまり前記光源ランプ７からの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光を、前記導光ロッド８の出射面１０から均一な強度で出射させることができる。
【００７５】
なお、この実施例では、複数の固体発光素子１１を、同じ面上に並べて配置しているが、前記複数の固体発光素子１１は、図９に示した第４の実施例のように、前記ダイクロイックフィルタ１７に対して前後複数列、例えば２列に配置し、これらの固体発光素子１１のうち、後列の固体発光素子１１に対応させて、前記後列の固体発光素子１１からの出射光を導いて前列の固体発光素子１１の側方位置から前記ダイクロイックフィルタ１７に向けて出射する光ファイバ１８を配置してもよく、このようにすることにより、前記複数の固体発光素子１１からの出射光を小さい間隔で前記ダイクロイックフィルタ１７に入射させ、その光（光源ランプ７からの出射光強度が低い波長帯域に対応する色の光）を、前記導光ロッド８の出射面１０からより均一な強度で出射させることができる。
【００７６】
図１０及び図１１はこの発明の第５の実施例を示す光源装置の平面図及びその導光ロッドの入射面部分の拡大平面図である。
【００７７】
この実施例の光源装置４は、上述した第１の実施例のものと同じ導光ロッド８の入射面９の前側に、前記導光ロッド８の軸線に対して一方の方向に傾斜し、赤、緑、青の３色の波長帯域のうち、主光源５の光源ランプ７、例えば高圧水銀ランプからの出射光強度が高い青及び緑の波長帯域の光を透過させ、他の波長帯域の光を反射するダイクロイックミラー１９を設け、前記導光ロッド８の入射面９の前側のスペースの側方に、つまり主光源５からの出射光の光路外に、前記光源ランプ７からの出射光強度が低い波長帯域に対応する赤色光を出射する複数の固体発光素子（赤色ＬＥＤ）１１を前記ダイクロイックミラー１９に対向させ、且つ前記ダイクロイックフィルタ１７の幅方向及び長さ方向に並べて配置したものであり、他の構成は上述した第１の実施例と同じである。
【００７８】
この光源装置４は、主光源５から出射した光のうち、前記主光源５の光源ランプ７からの出射光強度が高い青及び緑の波長帯域の光を図１１に矢線で示したように前記ダイクロイックミラー１９を透過させて前記導光ロッド８の入射面９に入射させるとともに、前記複数の固体発光素子１１から出射した赤色光を図１１に破矢線で示したように前記ダイクロイックミラー１９により反射して前記導光ロッド８の入射面９に入射させるようにしたものであり、この光源装置４においても、前記第４の実施例の光源装置と同様に、前記主光源５の光源ランプ７からの出射光よりも高い強度の光、つまり赤、緑、青の３色の波長帯域の光強度が略等しい光を前記導光ロッド８の出射面１０から出射させることができる。
【００７９】
なお、この実施例では、複数の固体発光素子１１を、同じ面上に並べて配置しているが、前記複数の固体発光素子１１は、前記ダイクロイックミラー１９に対して前後複数列に配置し、これらの固体発光素子１１のうち、後列の固体発光素子１１に対応させて、前記後列の固体発光素子１１からの出射光を導いて前列の固体発光素子１１の側方位置から前記ダイクロイックミラー１９に向けて出射する光ファイバを配置してもよい。
【００８０】
また、上記各実施例の光源装置４において、主光源５の光源ランプ７は、高圧水銀ランプに限らず、例えばメタルハライドランプ等でもよく、また、固体発光素子１１は、ＬＥＤに限らず、例えばＬＥ（エレクトロルミネッセンス）素子でもよい。
【００８１】
さらに、上記各実施例の光源装置４では、カラーホィール１２を、その外周部を導光ロッド８の出射面１０に対向させて配置しているが、前記カラーホィール１２は、その外周部を前記導光ロッド８の入射面９に対向させて配置してもよい。
【００８２】
その場合、第１及び第２の実施例の光源装置におけるカラーホィール１２の配置位置は、導光ロッド８の入射面９と固体発光素子１１または反射部材（第２の実施例ではプリズム）１６との間でも、前記固体発光素子１１または反射部材１６と主光源５との間でもよく、また、第５の実施例の光源装置におけるカラーホィール１２の配置位置は、導光ロッド８の入射面９とダイクロイックミラー１９との間でも、前記ダイクロイックミラー１９と主光源５との間でもよい。
【００８３】
このように、カラーホィール１２を導光ロッド８の入射面９に対向させて配置した場合は、主光源５からの出射光または前記主光源５からの出射光と固体発光素子１１からの出射光とを前記カラーホィール１２の３色のカラーフィルタ１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂにより順次着色して前記導光ロッド８の入射面９に入射させ、前記導光ロッド８の出射面から赤、緑、青の３色の光を順次出射することができる。
【００８４】
また、図１に示したプロジェクタは、マイクロミラー表示素子２０を備えたものであるが、表示素子は、入射光を着色する手段を備えない反射型または透過型の液晶表示素子でもよく、透過型の液晶表示素子を用いる場合は、その透過型液晶表示素子の入射面側に光源装置４と前記光源装置４からの出射光を前記反射型表示素子に入射させる光学系２１を配置し、出射面に対向させて投影レンズ２４を配置すればよい。
【００８５】
さらに、前記表示素子は、その複数の画素毎に入射光を着色するための赤、緑、青のカラーフィルタを備えたカラー画像表示素子でもよく、その場合は、光源装置４からカラーホィール１２を省略し、前記光源装置４から白色光を出射させるようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】この発明の第１の実施例を示すプロジェクタの斜視図。
【図２】前記プロジェクタの光源装置の平面図。
【図３】前記光源装置の導光ロッドの入射面に対する固体発光素子の配置位置を示す図。
【図４】前記導光ロッドの入射面部分の拡大平面図。
【図５】高圧水銀ランプの出射光と赤色ＬＥＤの出射光の分光分布図。
【図６】この発明の第２の実施例を示す光源装置の導光ロッドの入射面部分の拡大平面図。
【図７】この発明の第３の実施例を示す光源装置の平面図。
【図８】前記光源装置の導光ロッドの入射面部分の拡大平面図。
【図９】この発明の第４の実施例を示す光源装置の導光ロッドの入射面部分の拡大平面図。
【図１０】この発明の第５の実施例を示す光源装置の平面図。
【図１１】前記光源装置の導光ロッドの入射面部分の拡大平面図。
【符号の説明】
【００８７】
１…プロジェクタケース、４…光源装置、５…主光源、６…リフレクタ、６ａ…出射口、７…光源ランプ、８…導光ロッド、９…入射面、１０…出射面、１１…固体発光素子、１２…カラーホィール、１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ…カラーフィルタ、１６…反射部材（プリズム）、１７…ダイクロイックフィルタ、１８…光ファイバ、１９…ダイクロイックミラー、２０…マイクロミラー表示素子、２０ａ…表示エリア、２１…光学系、２２…光補正レンズ、２３…ミラー、２４…投影レンズ。
【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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