(57)【要約】【課題】  小型で、光源発光量の利用効率の高いＬＥＤ光源プロジェクタ光学系及びＬＥＤ光源プロジェクタを提供すること。【解決手段】  角錐プリズムの反射面に対向してＬＥＤ光源を配置し、該角錐プリズムの反射光軸上にライトトンネル、ＰＳ変換素子、偏光ビームスプリッタ、及びＬＣＯＳを配置し、さらに、前記偏光ビームスプリッタの透過光軸上に投射レンズを配置したことを特徴とするＬＥＤ光源プロジェクタ光学系。【選択図】      図１
2005140847.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角錐プリズムの反射面に対向してＬＥＤ光源を配置し、該角錐プリズムの反射光軸上にライトトンネル、ＰＳ変換素子、偏光ビームスプリッタ、及びＬＣＯＳを配置し、さらに、前記偏光ビームスプリッタの透過光軸上に投射レンズを配置したことを特徴とするＬＥＤ光源プロジェクタ光学系。
【請求項２】
前記角錐プリズムが、四角錐プリズムであり、前記ＬＥＤ光源が、白色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤであることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光源プロジェクタ光学系。
【請求項３】
角錐プリズムの反射面に対向してＬＥＤ光源を配置し、該角錐プリズムの反射光軸上にライトトンネル、ＰＳ変換素子、偏光ビームスプリッタ、及びＬＣＯＳを配置し、さらに、前記偏光ビームスプリッタの透過光軸上に投射レンズを配置し、さらに、投射レンズの前方に透過型スクリーンを配置したことを特徴とするＬＥＤ光源プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源にＬＥＤを使用したＬＥＤ光源プロジェクタ光学系及びＬＥＤ光源プロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオードすなわちＬＥＤは、電力消費が少なく、発熱量も小さく、さらに小型で長寿命であることから、以下のように映像投影装置すなわちプロジェクタの光源として使われている。
【０００３】
複数個の低パワー発光素子からなる光源と、該光源からの光を均一化して光バルブ上に重ね合わせる照明均一化手段と、前記光源からの光を前記光バルブに適した偏光形態の光に変換して照明装置の効率を向上させる偏光変換器とから照明装置を構成するとともに、この照明装置を利用して、それぞれ３原色光線を投影手段によりスクリーン上に投影する小型化した映像装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
他のＬＥＤ光源プロジェクタとしては、光源と、該光源からの光を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する投射レンズを備えた投射型表示装置であって、光源が複数の発光素子をアレイ状に配してなる発光素子アレイからなり、個々の発光素子から出射される光をそれぞれ光変調装置の光変調領域全体に照射させる光拡散手段を備えてなる投射型表示装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
他のＬＥＤ光源プロジェクタとしては、赤、緑、青の光を発光する発光ダイオードからの色光を、ダイクロイックプリズムで合成し、液晶ライトバルブを照明するように構成された画像投射装置であり、偏光照射素子は発光ダイオードを出た光を液晶ライトバルブを照明する偏光状態に揃えるように機能し、偏光ビームスプリッタ＝液晶ライトバルブへの入射偏光を揃える偏光子として機能するとともに、出射光に対する検光子としても機能し、液晶ライトバルブで変調された光は投射レンズによってスクリーンに投射される画像投射装置が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２１４５３２号
【特許文献２】特開２００１−２４９４００号
【特許文献３】特開２００２−２４４２１１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述した特許文献１によって開示された映像装置においては、高価なダイクロイックプリズムが必要であり、また偏光面を一方向に
揃えていないため、すなわちＰ／Ｓ変換素子を用いていないため、発光光量の約１／２が損失となる。さらに、インテグレータとなるフライアイレンズが無いために、スクリーン上の照度分布Ｙが均一にならないという問題がある。
【０００８】
前述した特許文献２によって開示された投射型表示装置においては、引用文献１に開示されたものに比較して、フライアイレンズを用いてスクリーン上の照度分布は改善されているが、ダイクロイックプリズムによるコスト高とＰ／Ｓ変換素子がないことによる発光光量の損失については改善されていないという問題がある。
【０００９】
前述した特許文献３によって開示された画像投射装置においては、Ｐ／Ｓ変換素子を用いて、発光光量の損失については改善されているが、ダイクロイックプリズムの使用とＰ／Ｓ変換素子を３枚用いていることから、相当のコスト高になり、また照度分布も改善されていないという問題がある。
（発明の目的）
【００１０】
本発明は、従来の光源にＬＥＤを使用したＬＥＤ光源プロジェクタの上述した問題点に鑑みてなされたものであって、小型で、光源発光量の利用効率の高いＬＥＤ光源プロジェクタ光学系及びＬＥＤ光源プロジェクタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、角錐プリズムの反射面に対向してＬＥＤ光源を配置し、該角錐プリズムの反射光軸上にライトトンネル、ＰＳ変換素子、偏光ビームスプリッタ、及びＬＣＯＳを配置し、さらに、前記偏光ビームスプリッタの透過光軸上に投射レンズを配置したことを特徴とするＬＥＤ光源プロジェクタ光学系である。
【００１２】
本発明の実施態様は、前記角錐プリズムが、四角錐プリズムであり、前記ＬＥＤ光源が、白色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤ、青色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤであることを特徴とする。
【００１３】
本発明はまた、角錐プリズムの反射面に対向してＬＥＤ光源を配置し、該角錐プリズムの反射光軸上にライトトンネル、ＰＳ変換素子、偏光ビームスプリッタ、及びＬＣＯＳを配置し、さらに、前記偏光ビームスプリッタの透過光軸上に投射レンズを配置し、さらに、投射レンズの前方に透過型照射スクリーンを配置したことを特徴とするＬＥＤ光源プロジェクタである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、小型で、光源発光量の利用効率の高いＬＥＤ光源プロジェクタ光学系及びＬＥＤ光源プロジェクタを構成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の実施態様のＬＥＤ光源プロジェクタ光学系は以下の通りである。ＬＥＤ光源プロジェクタ光学系１０は、図１及び図２に示すように、四角錐プリズム１２の各反射面１２Ａ，１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｄに対向する位置に、白色光２０Ｌを放射する白色ＬＥＤ２０、緑色光２２Ｌを放射する緑色ＬＥＤ２２、青色光２４Ｌを放射する青色ＬＥＤ２４、赤色光２６Ｌを放射する赤色ＬＥＤ２６を配置している。白色ＬＥＤ２０、緑色ＬＥＤ２２、青色ＬＥＤ２４、赤色ＬＥＤ２６の位置は、各反射面１２Ａ，１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｄによる反射光が、光軸Ｏと平行になるように決定される。
【００１６】
四角錐プリズム１２の前方には、光強度を均一化するためのライトトンネル３０が配置され、さらにその前方に偏光特性を選択するＰＳ変換素子３２が配置されている。ＰＳ変換素子３２の前方には、表面反射ミラー４０を介して、偏光ビームスプリッタ４２、及びＬＣＯＳ４４が配置されている。偏光ビームスプリッタ４２は、Ｐ偏光を反射し、Ｓ偏光を透過させる偏光反射面４３を有している。偏光ビームスプリッタ４２によって反射されＬＣＯＳ４４によって映像化された光束は、再び偏光ビームスプリッタ４２を通過して、偏光ビームスプリッタ４２の前方に配置された投射レンズ５０に入射される。
【００１７】
上述した実施態様の四角錐プリズム１２は、頂角が９０°、すなわち入射光及び反射光が直交するようなものであった。変形例として、上述した実施態様のＬＥＤ光源プロジェクタ１０をより小型にするためには、四角錐プリズム１２の頂角を９０°より小さくして、白色ＬＥＤ２０、緑色ＬＥＤ２２、青色ＬＥＤ２４、赤色ＬＥＤ２６の放射方向を光軸Ｏに対し直交する方向よりライトトンネル３０と反対方向に傾斜するように構成する。
また、四角錐プリズム１２は、使用するＬＥＤの数等を考慮して、三角錐プリズム、六角錐プリズムに変えることもできる。
【００１８】
本発明の第１実施態様のＬＥＤ光源プロジェクタ１００は、図３に示すように、ハウジング１１０に、ＬＥＤ光源プロジェクタ光学系１０と、透過型スクリーン１１２と、平面反射板１１４を配置してなる。平面反射板１１４の反射光軸Ｏは透過型スクリーン１１２を垂直に透過する。従って、第１実施態様のＬＥＤ光源プロジェクタ１００は、比較的小型であって正面から観る状況に適している。
【００１９】
本発明の第２実施態様のＬＥＤ光源プロジェクタ２００は、図４に示すように、ハウジング２１０に、ＬＥＤ光源プロジェクタ光学系１０と、透過型スクリーン２１２と、第１平面反射板２１４及び第２平面反射板２１６を配置してなる。第２平面反射板２１６の反射光軸Ｏは透過型スクリーン２１２を下方傾斜しながら透過する。従って、第２実施態様のＬＥＤ光源プロジェクタ２００は、比較的大型であって下から見上げる状況に適したものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施態様のＬＥＤ光源プロジェクタ光学系の側面説明図である。
【図２】図１の線II−IIに沿った説明図である。
【図３】本発明の実施態様のＬＥＤ光源プロジェクタの断面説明図である。
【図４】本発明の実施態様のＬＥＤ光源プロジェクタの断面説明図である。
【符号の説明】
【００２１】
Ｏ          光軸
１０        ＬＥＤ光源プロジェクタ光学系
１２        四角錐プリズム
１２Ａ，１２Ｂ、１２Ｃ，１２Ｄ    反射面
２０        白色ＬＥＤ
２２        緑色ＬＥＤ
２４        青色ＬＥＤ
２６        赤色ＬＥＤ
３０        ライトトンネル
３２        ＰＳ変換素子
４０        表面反射ミラー
４２        偏光ビームスプリッタ
４４        ＬＣＯＳ
５０        投射レンズ
１００      ＬＥＤ光源プロジェクタ
１１２      透過型スクリーン
２００      ＬＥＤ光源プロジェクタ
２１２      透過型スクリーン
【図１】
2005140847.tif 000003
【図２】
2005140847.tif 000004
【図３】
2005140847.tif 000005
【図４】
2005140847.tif 000006