(57)【要約】【課題】簡易な構成で光利用効率を向上させることができるレンズ鏡筒等を提供すること。【解決手段】例えば、発光ダイオード素子のような固体発光素子からなる光源部２０１からの光を所定方向へ透過させるレンズ２２０と、レンズ２２０の周辺に設けられ、レンズ２２０を支持する導光部２１０と、を有し、導光部２１０は、光源部２０１から直接入射する光を反射させること、又は、屈折させた後反射させることにより、例えば空間光変調装置の方向である所定方向に導光する。【選択図】      図２
2005024964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部からの光を所定方向へ透過させるレンズと、
前記レンズの周辺に設けられ、前記レンズを支持する導光部と、を有し、
前記導光部は、前記光源部から直接入射する光を反射させること、又は、屈折させた後に反射させることにより、前記所定方向に導光することを特徴とするレンズ鏡筒。
【請求項２】
前記導光部は、外周面と内周面とを有する光学的に透明な部材により形成され、
前記内周面は、前記光源部から前記レンズの方向以外の方向に進行し前記内周面に直接入射した光を前記外周面の方向に屈折させ、
前記外周面は、前記内周面で屈折され、前記光学的に透明な部材を透過した光を全反射と反射との少なくとも一方によって前記所定方向に導光することを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【請求項３】
前記導光部は、前記光源部からの光を表面反射させることで前記所定方向に導光する鏡面により形成されていることを特徴とする請求項１に記載のレンズ鏡筒。
【請求項４】
前記レンズは、複数のレンズ素子をアレイ状に配列するレンズアレイであ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レンズ鏡筒。
【請求項５】
光を供給する光源部と、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のレンズ鏡筒と、を有し、
前記レンズは、前記光源部に対応する位置に設けられていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
前記光源部は、２以上の固体発光素子、又は、２以上の発光部を配列した固体発光素子からなることを特徴とする請求項５に記載の光源装置。
【請求項７】
前記固体発光素子は、それぞれ異なる波長領域の光を供給することを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
【請求項８】
所定の角度範囲の空間に入射する光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置に、前記レンズ及び前記導光部からの光を供給することを特徴とする請求項５〜７のいずれか一項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記所定の角度範囲の空間に入射する光の強度分布を略均一にする均一化素子に、前記レンズ及び前記導光部からの光を供給することを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レンズ鏡筒及び光源装置、特に、固体発光素子と組み合わせて用いられるレンズ鏡筒の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光源部である固体発光素子からの光を所定方向へ効率良く導く場合、照明光学系であるレンズが用いられている。固体発光素子とレンズとを位置決めして配置することによって、固体発光素子からの光を所定方向へ進行させることができる。レンズは、鏡筒に固定することによって、位置決めをすることができる。レンズを鏡筒に設けることにより、レンズを固定するための他の部材を必要とすることなく光利用効率を向上することができる。また、固体発光素子からの光は角度放射分布が大きいため、固体発光素子からレンズの方向以外の方向に進行する光を導光する反射部材を用いることによって、さらに光利用効率を向上することができる。固体発光素子からの光を導光する反射部材を用いる技術は、以下の特許文献１に提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−９４１２９号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
固体発光素子は小型かつ軽量であることから、必要に応じて複数の固体発光素子を自由に配列することができる。例えば、画像表示装置であるプロジェクタの光源部として複数の固体発光素子を使用することにより、光量を増加させ、明るくカラーバランスの良好な投写像を得ることができる。
【０００５】
しかしながら、光の利用効率を上げるための上述の従来技術の反射部材は、一つの固体発光素子に対して位置決めされているレンズの近傍に設けられている。このため、反射部材を設ける場合、レンズを固定するための他の部材が必要となり、部品点数を増加する必要が生じる。また、光源部として複数の固体発光素子を用いる場合、各固体発光素子に対してそれぞれ反射部材を設けることとなる。各固体発光素子ごとに反射部材を設けると、固体発光素子どうしの配列間隔が大きくなり、効率良い照明を行うことが困難となる。さらに、光源部からの熱を周囲に放出するためにヒートシンクが用いられる。固体発光素子からの熱をより多く放出する場合、より大型のヒートシンクを用いることとなる。このとき、ヒートシンクを大型とすると反射部材の反射面を遮る場合がある。従って、大型のヒートシンクを配置すると、効率良い照明を行うことが困難となる。このように、上述の従来技術の反射部材を用いる光源装置では、効率良い照明を行うことが困難であること、部品点数が多くなってしまうこと等の問題がある。
【０００６】
本発明は、上述の問題を解決するためになされたものであり、簡易な構成で光利用効率を向上させることができるレンズ鏡筒、及びそのレンズ鏡筒を備えた光源装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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、光源部からの光を所定方向へ透過させるレンズと、前記レンズの周辺に設けられ、前記レンズを支持する導光部と、を有し、前記導光部は、前記光源部から直接入射する光を反射させること、又は、屈折させた後に反射させることにより、前記所定方向に導光することを特徴とするレンズ鏡筒を提供することができる。
【０００８】
本発明のレンズ鏡筒は、レンズと、レンズを支持する導光部とにより構成される。光源部からレンズの方向に進行する光は、レンズを透過することにより所定方向へ導かれる。これに対して、光源部からレンズの方向以外の方向に進行して導光部へ直接入射する光は、導光部で反射、又は屈折した後に反射することによって所定方向に導くことができる。このため、光源部からの光を、レンズと導光部とにより効率良く所定方向に進行させることができる。また、レンズは導光部によって支持されている。このため、レンズを支持するための他の部材を設ける必要がなく、部品点数を増加することなくレンズを支持することができる。また、光源部として複数の発光素子を配置する場合、複数の発光素子に対して本鏡筒を１つ設ければ良い。このため、複数の発光素子を稠密に配置することができる。さらに、例えば、本鏡筒を備える光源装置を冷却するためのヒートシンクは、本鏡筒の外部に設けることができる。ヒートシンクを鏡筒の外部に設けることができるため、大型のヒートシンクを設ける場合であっても光源部からの光を遮ることがない。これにより、簡易な構成で、光利用効率を向上させることができる。また、熱の放射効率も容易に向上させることができる。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様としては、前記導光部は、外周面と内周面とを有する光学的に透明な部材により形成され、前記内周面は、前記光源部から前記レンズの方向以外の方向に進行し前記内周面に直接入射した光を前記外周面の方向に屈折させ、前記外周面は、前記内周面で屈折され、前記透明部材を透過した光を全反射と反射との少なくとも一方によって前記所定方向に導光することが望ましい。
【００１０】
光源部からレンズの方向以外の方向に進行する光は、導光部の内周面に直接入射する場合がある。内周面に入射した光は、内周面で屈折し、光学的に透明な部材を透過する。光学的に透明な部材としては、硝子、プラスチック、樹脂等を挙げられる。そして、光学的に透明な部材を透過した光は、外周面において全反射、又は反射される。外周面において全反射、又は反射された光は、その後光学的に透明な部材から射出して、レンズを透過した光と同じ所定方向に進行する。このため、角度分布が大きい光源部、例えば固体発光素子を用いる場合であっても、効率良く光を所定方向に導くことができる。これにより、光利用効率を向上させることができる。特に、全反射では反射率を略１００％とすることができる。
【００１１】
また、本発明の好ましい態様としては、前記導光部は、前記光源部からの光を表面反射させることで前記所定方向に導光する鏡面により形成されていることが望ましい。光源部からレンズの方向以外の方向に進行する光は、導光部である鏡面に入射する。鏡面に入射した光は、鏡面で表面反射して、レンズを透過した光と同じ所定方向に進行する。このため、角度分布が大きい光源部を用いる場合であっても、効率良く光を所定方向に進行させることができる。これにより、光利用効率を向上させることができる。
【００１２】
また、本発明の好ましい態様としては、前記レンズは、複数のレンズ素子をアレイ状に配列するレンズアレイであることが望ましい。レンズ鏡筒にレンズアレイを使用することにより、光源部と、レンズアレイの各レンズ素子とを対応させて配置することができる。これにより、光源部からの光を効率良く所定方向に進行させ、光利用効率を向上させることができる。
【００１３】
さらに、本発明によれば、光を供給する光源部と、上記のレンズ鏡筒と、を有し、前記レンズは、前記光源部に対応する位置に設けられていることを特徴とする光源装置を提供することができる。光源装置に上記のレンズ鏡筒を使用することにより、角度分布が大きい光源部を用いる場合であっても、効率良く光を所定方向に進行させることができる。これにより、光利用効率の良い光源装置を得られる。
【００１４】
また、本発明の好ましい態様としては、前記光源部は、２以上の固体発光素子、又は、２以上の発光部を配列した固体発光素子からなることが望ましい。例えば、画像表示装置であるプロジェクタの光源部として複数の固体発光素子を用いることにより、光量を増加させ、明るくカラーバランスの良好な投写像を得ることができる。上記のレンズ鏡筒は、複数の固体発光素子に対して１つ設ければ良い。このため、複数の固体発光素子を配置する場合であっても、固体発光素子を稠密に配置することができる。固体発光素子を稠密に配置することにより、効率良い照明が可能となる。これにより、複数の固体発光素子を用いた光利用効率の良い光源装置を得られる。
【００１５】
また、本発明の好ましい態様としては、前記固体発光素子は、それぞれ異なる波長領域の光を供給することが望ましい。光源部として、それぞれ異なる波長領域の光を供給する複数の固体発光素子を使用することにより、フルカラーの照明光を得ることができる。
【００１６】
また、本発明の好ましい態様としては、所定の角度範囲の空間に入射する光を画像信号に応じて変調する空間光変調装置に、前記レンズおよび前記導光部からの光を供給することが望ましい。空間光変調装置は、所定の角度範囲の空間に入射する光を画像信号に応じて変調する。光源部からの光を、所定の角度範囲の空間へより多く導くことにより、変調される光の利用効率を向上させることができる。このため、空間光変調装置への入射光の光源として上記の光源装置を使用することにより、光利用効率を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の好ましい態様としては、前記所定の角度範囲の空間に入射する光の強度分布を略均一にする均一化素子に、前記レンズおよび前記導光部からの光を供給することが望ましい。均一化素子は、所定の角度範囲の空間に入射する光の強度分布を略均一にして射出する。光源部からの光を、所定の角度範囲の空間へより多く進行させることにより、光利用効率を向上させることができる。このため、均一化素子への入射光の光源として上記の光源装置を使用することにより、光利用効率を向上させることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して、本発明の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実施形態に係る光源装置を備えたプロジェクタの概略構成を示す。プロジェクタ１００は、光源装置１１０を有する。光源装置１１０は、固体発光素子である発光ダイオード素子（以下、適宜「ＬＥＤ」という。）を複数有する。光源装置１１０の詳細については後述する。
【００１９】
光源装置１１０から供給された光は、空間光変調装置１２０に入射する。照明レンズ１１５は、光源装置１１０の像を、投写レンズ１３０の入射瞳の位置に結像する。このため、空間光変調装置１２０は、光源装置１１０から供給される光により、ケーラー照明される。空間光変調装置１２０は、入射光を画像信号に応じて変調する。空間光変調装置１２０には、ティルトミラーデバイス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。投写レンズ１３０は、空間光変調装置１２０で変調された光をスクリーン１４０に投写する。空間光変調装置１２０の、投写レンズ１３０側の面には、複数の可動ミラー素子（不図示）が形成されている。可動ミラー素子は、第１の反射位置と第２の反射位置とを択一的に選択可能であり、入射光を投写レンズ１３０の方向と、投写レンズ１３０以外の方向とに反射させる。そして、投写レンズ１３０の方向に進行する光は、スクリーン１４０にて投写像を形成する。また、投写レンズ１３０以外の方向に進行する光は廃棄される。
【００２０】
次に、図２、図３を用いて、本実施形態に係る光源装置１１０について説明する。図２は、本発明の光源装置１１０の断面の概略構成と、光源装置１１０からの光が空間光変調装置１２０に入射する光路とを示す。図３は、光源装置１１０を空間光変調装置１２０の側から見た構成を示す。図２に示す光源装置１１０は、図３に示す直線ＭＭ’における断面の構成である。なお、図１に示すように、本実施形態において、光源装置１１０からの光は、空間光変調装置１２０に対して所定角度の斜め方向から入射する。ここでは説明を容易にするために、図２において、光源装置１１０からの光は、空間光変調装置１２０に略垂直な方向から入射するものとして示し、また説明を行うものとする。また、図２において、光源装置１１０と空間光変調装置１２０との間に設けられている照明レンズ１１５を省略している。
【００２１】
光源装置１１０は、光源部２０１と、レンズ鏡筒２００とを有する。レンズ鏡筒２００は、導光部２１０と、レンズアレイ２２０とから構成されている。光源部２０１は、赤色光（以下「Ｒ光」という。）を供給するＲ光用ＬＥＤ２０１Ｒと、緑色光（以下「Ｇ光」という。）を供給するＧ光用ＬＥＤ２０１Ｇと、青色光（以下「Ｂ光」という。）を供給するＢ光用ＬＥＤ２０１Ｂとから構成される。各色用ＬＥＤ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂは、基板２０２上に設けられている。基板２０２平面上には、図３に示すレンズアレイ２００のレンズに対応して７個のＬＥＤが配列されている。このうち、図２に示す断面においては、各色用ＬＥＤ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂは一列に配列されている様子を示す。
【００２２】
レンズ鏡筒２００は、固定部２０３と一体に設けられている。固定部２０３は、後述のモールド樹脂層２１２と同一材料であるモールド樹脂によって形成することとしても良い。レンズ鏡筒２００は、位置決めピン２０５と固定ねじ２０４とによって基板２０２上に固定されている。基板２０２と固定部２０３とを固定する前に、各色用ＬＥＤ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂとレンズアレイ２２０との位置合わせを行う必要がある。このため、レンズ鏡筒２００は、固定部２０３の対角線上にある２つの位置決めピン２０５によって各色用ＬＥＤ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂが形成されている基板２０２に対してアライメントした後、２つの固定ねじ２０４によって固定する。例えば、基板２０２にねじ穴を形成し、固定ねじ２０４を螺合することによって固定する。固定部２０３に接着シロを施し、接着シロにねじ穴を形成することとしても良い。固定ねじ２０４によって基板２０２に固定部２０３を固定するほか、基板２０２と固定部２０３との一方には接着用突起を、他方にはくぼみを形成し、接着用突起とくぼみとを嵌合させて固定部２０３を固定しても良い。また、各色用ＬＥＤ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂに対するレンズアレイ２２０の位置を調節できる構成とすることもできる。例えば、基板２０２に複数の調整穴を形成し、いずれかの調整穴を選択して位置決めピン２０５で位置決めした後、固定ねじ２０４によって固定部２０３を固定する。これにより、レンズアレイ２２０の位置を調節することができる。また、位置決めピン２０５を用いず、固定部２０３に形成するねじ穴を固定ねじ２０４の径より大きくし、固定部２０３の固定位置を適宜変更できることとしても良い。これにより、光源部２０１に対するレンズ鏡筒２００の位置を適宜変更し、レンズアレイ２２０の位置を適宜選択することができる。
【００２３】
レンズ鏡筒２００の導光部２１０は、光学的に透明な部材であるモールド樹脂層２１２と、モールド樹脂層２１２の外周面を覆う鏡面である反射ミラー２１４とから構成されている。モールド樹脂層２１２は、例えば、射出成型、モールド成型によって成型することができる。ここで、本実施形態の光源装置１１０の鏡筒２００は、光学的透明部材としてモールド樹脂を用いているが、これに限られない。光学的に透明、かつ、容易に形状を成型し得るものであれば、適宜変更しても良い。導光部２１０は、モールド樹脂層２１２の内周面が光源部２０１を取り囲むように設けられている。また、光源部２０１と対向する位置に、レンズアレイ２２０が設けられている。レンズアレイ２２０は、複数のレンズ素子を同一平面上に配列されて構成されている。レンズアレイ２２０の複数のレンズ素子は、図２に示すように、それぞれ光源部２０１の各色用ＬＥＤ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂと対応して設けられている。レンズアレイ２２０は、各色用ＬＥＤ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂから供給され、各レンズに入射する光を空間光変調装置１２０の方向に導いて進行させるような位置に設けられている。また、光源部２０１とレンズアレイ２２０とは、上述の手順で位置決めされている。
【００２４】
レンズアレイ２２０は、モールド樹脂層２１２の内周面に当接して支持され、導光部２１０によって取り囲まれている空間を覆う位置に固着されている。図３に示すように、空間光変調装置１２０の側から光源装置１１０を見ると、レンズアレイ２２０のレンズ素子は、マトリクス状に配列されている。レンズアレイ２２０は、各色用ＬＥＤ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂに対応して７個のレンズ素子から構成されている。図２に戻って、レンズアレイ２２０の周辺には、レンズアレイ２２０の外周に沿って導光部２１０が形成されている。レンズアレイ２２０は導光部２１０に固着させるため、レンズアレイ２２０を支持するための他の部材を設ける必要がない。これにより、部品点数を増加することなくレンズアレイ２２０を支持することができる。なお、レンズアレイ２２０は、レンズアレイ２２０の外周部と導光部２１０とが当接するように設ける構成とせず、他の接合部材によって導光部２１０に固着する構成としても良い。
【００２５】
さらに、図２を参照して、光源装置１１０からの光を、所定方向である空間光変調装置１２０の方向へ進行させる構成について説明する。ここでは、光源部２０１の外周部に設けられているＲ光用ＬＥＤ２０１Ｒから供給されるＲ光を代表例として説明を行う。Ｇ光、Ｂ光についても同様なので図示、及びその説明を省略する。Ｒ光用ＬＥＤ２０１Ｒから供給されたＲ光のうち、Ｒ光用ＬＥＤ２０１Ｒの位置に対応して設けられているレンズ素子２２０Ｒの方向に進行するＲ光Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は、レンズ素子２２０Ｒの屈折作用によって、空間光変調装置１２０の方向に進行する。また、Ｒ光用ＬＥＤ２０１Ｒから供給されたＲ光のうち、レンズ素子２２０Ｒの方向以外の方向に進みモールド樹脂層２１２の内周面Ｓ１に直接入射するＲ光Ｌ１は、内周面Ｓ１の界面で、外周面Ｓ２の方向に屈折する。Ｒ光Ｌ１は、内周面Ｓ１で屈折された後、モールド樹脂層２１２を透過して外周面Ｓ２の反射ミラー２１４で反射される。そして、反射ミラー２１４で反射されたＲ光Ｌ１は、モールド樹脂層２１２を透過した後、空気との界面Ｓ３で再び屈折して射出し、空間光変調装置１２０の方向に進行する。
【００２６】
モールド樹脂層２１２の屈折面の形状と、反射ミラー２１４の反射面の形状とは、光源部２０１からレンズアレイ２２０の方向以外の方向に進行して内周面Ｓ１に直接入射する光を効率良く空間光変調装置１２０の方向へ進行させる形状とすることができる。例えば、内周面Ｓ１の形状と、外周面Ｓ２の形状とは、光を効率良く空間光変調装置１２０の方向へ進行させることができるものであれば、平面であっても、所定の曲率を有する曲面、非球面、さらには自由曲面であっても良い。また、界面Ｓ３の形状は、界面Ｓ３で屈折された光を空間光変調装置１２０の方向へ進行させるために、図２に示すように、外周面Ｓ２から内周面Ｓ１の方向へ傾斜する形状が望ましい。界面Ｓ３も、内周面Ｓ１、外周面Ｓ２と同様、平面、所定の曲率を有する曲面、さらには自由曲面としても良い。
【００２７】
図４は、本実施形態の光源装置１１０にヒートシンクを組み合わせて設けた構成例を示す。ヒートシンク４００は、光源部２０１から発生する熱を周囲に放出する。このため、ヒートシンク４００は、光源部２０１に接合して設けることが好ましい。本実施形態の光源装置１１０の光源部２０１にヒートシンク４００を接合して設けると、図４に示すように、ヒートシンク４００は、レンズ鏡筒２００の外部に配置することができる。このため、ヒートシンク４００は、光源部２０１からの光の光路を遮ることがない。さらに、大型のヒートシンク４００を設け、多くの熱を放出することも容易にできる。
【００２８】
このように、レンズ鏡筒２００によって、光源部２０１からの光を効率良く空間光変調装置１２０の方向に進行させることができる。このため、ＬＥＤのように放射角度分布が大きい光源部２０１を用いる場合であっても、効率良く光を空間光変調装置１２０の方向に導いて進行させることができる。空間光変調装置１２０は、レンズ鏡筒２００によって所定の角度範囲の空間に進行してくる光を、画像信号に応じて変調することができる。また、レンズ鏡筒２００を用いることにより、部品点数を増加することなくレンズアレイ２２０を支持することができる。レンズ鏡筒２００は、各色光用ＬＥＤ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂに対して１つ設ければ良い。このため、各色光用ＬＥＤ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂを稠密に配置することができる。さらに、効率良く光源部２０１を放熱して冷却する必要がある場合であっても、大型のヒートシンク４００を設けることも容易にできる。これにより、簡易な構成で、光利用効率を向上させることができるという効果を奏する。また、熱の放射効率も容易に向上させることができる。
【００２９】
次に、図５を用いて、Ｒ光用ＬＥＤ２０１Ｒと、Ｇ光用ＬＥＤ２０１Ｇと、Ｂ光用ＬＥＤ２０１Ｂとの、点灯時間と点灯タイミングとについて説明する。Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を順次投写し、全体として白色の投写像を得るためには、Ｇ光の光束量が全体の光束量のうち６０〜８０％であることを要する。各色光用ＬＥＤ２０１Ｒ、２０１Ｇ、２０１Ｂの出力量と数量とが同一である場合、Ｇ光の光束量が不足することとなる。このため、図５（ａ）に示すように、Ｇ光用ＬＥＤ２０１Ｇの点灯時間ＧＴを、Ｒ光用ＬＥＤ２０１Ｒの点灯時間ＲＴ、及びＢ光用ＬＥＤ２０１Ｂの点灯時間ＢＴのいずれよりも長くする。図５（ｂ）は、階調表現時間の調節により、投写像の色調を調整する様子を示す。階調表現時間とは、空間光変調装置１２０が、各色光について画像信号に応じた強度（階調）を実現するために必要な時間期間である。各階調表現時間は、各色光に対応する画像のサブフレームの期間に一致している。画像の階調をｎビット（ｎは正の整数）で表現する場合、Ｇ光階調表現時間ＧＫの単位ビットの長さとＲ光及びＢ光の階調表現時間ＲＫ、ＢＫの単位ビットの長さとを異ならせることができる。さらに、Ｇ光用ＬＥＤ２０１Ｇの数量を、Ｒ光用ＬＥＤ２０１Ｒの数量、及びＢ光用ＬＥＤ２０１Ｂの数量のいずれよりも多くすることにより、Ｇ光用ＬＥＤ２０１Ｇの点灯時間ＧＴを、Ｒ光用ＬＥＤ２０１Ｒの点灯時間ＲＴ、及びＢ光用ＬＥＤ２０１Ｂの点灯時間ＢＴと同一に、又は短くすることもできる。
【００３０】
また、上述のように、本発明の光源装置１１０は、光源部２０１に複数のＬＥＤを配置することができる。複数のＬＥＤは、レンズアレイ２２０と導光部２１０とによって各ＬＥＤからの光を空間光変調装置１２０の方向に進行させることが可能であれば、数量の制限なく配置することができる。このため、Ｇ光用ＬＥＤ２０１Ｇの数量を、Ｒ光用ＬＥＤ２０１Ｒの数量、及びＢ光用ＬＥＤ２０１Ｂの数量のいずれよりも多くすることが容易となる。この結果、簡易な構成で良好なカラーバランスの投写像を得ることができる。
【００３１】
また、本実施形態の光源装置１１０のレンズ鏡筒２００は、導光部２１０の外周面Ｓ２に反射ミラー２１４を設けることとしているが、この構成に限られない。例えば、反射ミラー２１４を設けず、導光部２１０をモールド樹脂層２１２のみで構成しても良い。この場合、モールド樹脂層２１２の屈折率は、外周面Ｓ２の空気（屈折率＝略１．０）との界面において全反射を生ずる屈折率とする。ＬＥＤからの光は、モールド樹脂層２１２により構成されている外周面Ｓ２において全反射されて、空間光変調装置１２０の方向に進行させることができる。全反射によれば、反射率を略１００％にできる。光源装置１１０の各色光用ＬＥＤの数量、及び配列の構成は、本実施形態のものに限られず、上述のように、数量に制限されずに配置することができる。また、所定平面上に、複数の発光部を配列した１つの固体発光素子を用いても良い。例えば、所定平面である基板上にＲ光、Ｇ光、Ｂ光をそれぞれ発光する複数の発光チップ部を備えた固体発光素子を使用しても良い。
【００３２】
図６は、本実施形態に係る光源装置１１０を他の構成例のプロジェクタ６００に使用する場合の概略構成の一部を示す。プロジェクタ６００は、光源装置１１０を有する。プロジェクタ６００は、光源装置１１０からの光を、均一化素子であるロッドインテグレータ６４０に入射させる点が上記第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一の符号を付し、重複する説明は省略する。なお、投写レンズ１３０の図示は省略する。光源装置１１０は、光源部２０１からの光を集光レンズ６３０の方向に進行させる。集光レンズ６３０は、光源装置１１０からの光をロッドインテグレータ６４０の入射端面に集光する。ロッドインテグレータ６４０は、所定の角度範囲の空間に入射するレンズアレイ２２０からの光、及び導光部２１０からの光の強度分布を略均一にして射出する。そして、ロッドインテグレータ６４０からの光は、リレーレンズ６５０を透過した後、空間光変調装置である液晶表示装置６２０に入射する。ロッドインテグレータ６４０によって、液晶表示装置６２０は、光の強度分布が略均一となるように重畳的に照射される。液晶表示装置６２０は、画像信号に応じて入射光を変調する。液晶表示装置６２０で変調された光は、投写レンズ（不図示）によって投写される。これにより、均一な明るさの画像を得られる。なお、ロッドインテグレータ６４０は、内部まで含めた全体が硝子部材で構成されているもの、又は中空の円筒形状で内周面に反射面を形成したもののいずれでも良い。
【００３３】
上述のように、光源装置１１０は、光源部２０１からの光を効率良く所定方向に進行させることができる。このため、光源装置１１０を使用することによって、光源部２０１からの光を所定の角度範囲の空間へより多く進行させることができる。これにより、ロッドインテグレータ６４０への入射光の光源として光源装置１１０を使用することにより、光利用効率を向上することができるという効果を奏する。なお、本発明の光源装置１１０は、プロジェクタ１００、６００に限らず、光源部２０１からの光を効率良く所定方向に進行させることに適した他の装置にも適用することができる。
【００３４】
（第２実施形態）
図７は、本発明の第２実施形態に係る光源装置７１０の断面の概略構成と、光源装置７１０からの光が空間光変調装置１２０に入射する光路とを示す。図８は、光源装置７１０を空間光変調装置１２０の側から目視した構成を示す。図７は、図８に示す光源装置７１０の、直線ＮＮ’における断面を示す。上記第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。光源装置７１０は、光源部２０１と、レンズ鏡筒７００とから構成される。
【００３５】
さらに、レンズ鏡筒７００は、光源部２０１からの光を表面反射させることで所定方向へ導く反射ミラー７１２と、レンズアレイ７２０とから構成されている。反射ミラー７１２は、光源部２０１を取り囲むように反射面を設けている。反射ミラー７１２の反射面は、例えば、アルミニウム、銀等の金属を蒸着させて形成できる。また、光源部２０１と対向する位置に、レンズアレイ７２０が設けられている。レンズアレイ２２０は、接合部７１６を介して反射ミラー７１２の反射面に固着されている。接合部７１６は、図８に示すように、レンズアレイ７２０と反射ミラー７１２とを接合する平面部材である。そして、接合部７１６は、光学的に透明な部材によって構成されている。レンズアレイ７２０と、接合部７１６とは、一体成型により構成しても良い。また、反射ミラー７１２に溝を形成し、反射ミラー７１２の溝と接合部７１６とを嵌合させることにより、反射ミラー７１２と接合部７１６とを接合して固着させても良い。このようにして、接合部７１６を介することによって、レンズアレイ２２０を、反射ミラー７１２の反射面に支持することができる。
【００３６】
以下、図７を参照して、光源装置７１０からの光を所定方向である空間光変調装置１２０の方向へ進行させる構成について説明する。光源部２０１の外周部に設けられているＲ光用ＬＥＤ２０１Ｒから射出したＲ光のうち、反射ミラー７１２の方向に進行するＲ光Ｌ５を代表例として、以下の説明を行う。なお、Ｇ光、Ｂ光も同様であるため、図示とその説明を省略する。Ｒ光Ｌ５は、光学的透明部材からなる接合部７１６において屈折、透過した後、反射ミラー７１２で表面反射される。そして、反射ミラー７１２で反射されたＲ光Ｌ５は、空間光変調装置１２０の方向に進行する。この他、光源部２０１からの光が接合部７１６を透過する前に反射ミラー７１２に入射した光は、直接反射ミラー７１２で表面反射された後、接合部７１６を透過して空間光変調装置１２０の方向に進行する。このようにして、反射ミラー７１２によって、レンズアレイ７２０の方向以外の方向に進行して、反射ミラー７１２に入射する光を、レンズアレイ７２０を透過した光と同じように、空間光変調装置１２０の方向へ進行させることができる。
【００３７】
反射ミラー７１２は、光源部２０１からレンズアレイ７２０の方向以外の方向に進行する光を効率良く空間光変調装置１２０の方向へ進行させる形状とすることができる。例えば、反射ミラー７１２の形状は、光源部２０１からの光を効率良く空間光変調装置１２０の方向へ進行させることができるものであれば、平面、所定の曲率を有する曲面、非球面、さらには自由曲面であっても良い。ここで、本実施形態のレンズ鏡筒７００は、接合部７１６を透過した光を反射ミラー７１２で反射させ、光を空間光変調装置１２０の方向へ進行させる。また、本実施形態の反射ミラー７１２は、第１実施形態の導光部２１０（図２参照）に比較して、光源部２０１の光軸の方向に沿った方向に大きい形状とすることが望ましい。
【００３８】
このように、レンズ鏡筒７００によって、光源部２０１からの光を効率良く空間光変調装置１２０の方向に進行させることができる。このため、ＬＥＤのように放射角度分布が大きい光源部２０１を用いる場合であっても、効率良く光を空間光変調装置１２０の方向に進行させることができる。これにより、光利用効率を向上させることができるという効果を奏する。
【００３９】
次に、本実施形態の変形例について説明する。図９は、本実施形態の変形例に係る光源装置９１０を空間光変調装置１２０の側から見た構成を示す。光源装置９１０は、レンズアレイ７２０を、６本の棒状の接合部９１６によって反射ミラー７１２に支持している点が第２実施形態と異なる。棒状の接合部９１６は、上記の光源装置７１０の接合部７１６（図７、図８参照）と同様、硝子部材や樹脂等の光学的透明部材によって構成されている。レンズアレイ７２０と、接合部９１６とは、一体成型により構成しても良い。接合部９１６は、例えば、レンズアレイ７２０を射出成型する際のゲートとして形成される部材を兼用して構成することもできる。なお、接合部９１６の位置と数量とは、本変形例に示すものに限られない。レンズアレイ７２０を、反射ミラー７１２に支持し得る構成であれば、接合部９１６の位置と数量とは任意で良い。光源部２０１からレンズアレイ７２０の方向以外の方向に進行した光は、直接反射ミラー７１２で、又は接合部９１６を透過した後に反射ミラー７１２で、表面反射される。そして、反射ミラー７１２で表面反射された光を、空間光変調装置１２０の方向へ進行させることができる。これにより、光利用効率を向上させることができる。
【００４０】
なお、本実施形態に係る光源装置１１０を、ＤＭＤの代わりに反射型や透過型の液晶表示装置と組み合わせて用いることとしても、同一の効果を得られる。上記の実施形態において、光源装置の光源部は複数のＬＥＤにより構成することとしているが、単独のＬＥＤによって構成する場合も含まれるものとする。また、各実施形態において、光源部としてＬＥＤを用いるものとして説明しているが、半導体レーザやエレクトロルミネッセント（ＥＬ）等、他の固体発光素子を光源部に用いてもよい。さらに、本発明は、光源部に固体発光素子を用いる場合に限らず、他の発光素子についても適宜適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光源装置を有するプロジェクタの概略構成図。
【図２】第１実施形態の光源装置の断面図。
【図３】第１実施形態の光源装置の上面図。
【図４】第１実施形態で光源装置とヒートシンクとを設けた構成図。
【図５】各色光用ＬＥＤの点灯時間と点灯タイミングとの例を示す図。
【図６】光源装置とロッドインテグレータとの近傍の構成図。
【図７】本発明の第２実施形態に係る光源装置を有するプロジェクタの断面図。
【図８】第２実施形態の光源装置の上面図。
【図９】第２実施形態の変形例の光源装置の上面図。
【符号の説明】
１００  プロジェクタ、１１０  光源装置、１１５  照明レンズ、１２０  空間光変調装置、１３０  投写レンズ、１４０  スクリーン、２００  レンズ鏡筒、２０１  光源部、２０１Ｒ  Ｒ光用ＬＥＤ、２０１Ｇ  Ｇ光用ＬＥＤ、２０１ＢＢ光用ＬＥＤ、２０２  基板、２０３  固定部、２０４  固定ねじ、２０５  位置決めピン、２１０  導光部、２１２  モールド樹脂層、２１４  反射ミラー、２２０  レンズアレイ、２２０Ｒ  レンズ素子、４００  ヒートシンク、６００  プロジェクタ、６２０  液晶表示装置、６３０  集光レンズ、６４０  ロッドインテグレータ、６５０  リレーレンズ、７００  レンズ鏡筒、７１０  光源装置、７１２  反射ミラー、７１６  接合部、７２０  レンズアレイ、９１０  光源装置、９１６  接合部、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５  光、Ｓ１  内周面、Ｓ２  外周面、Ｓ３  界面、ＲＴ、ＧＴ、ＢＴ  点灯時間、ＲＫ、ＧＫ、ＢＫ階調表現時間
【図１】
2005024964.tif 000003
【図２】
2005024964.tif 000004
【図３】
2005024964.tif 000005
【図４】
2005024964.tif 000006
【図５】
2005024964.tif 000007
【図６】
2005024964.tif 000008
【図７】
2005024964.tif 000009
【図８】
2005024964.tif 000010
【図９】
2005024964.tif 000011