(57)【要約】【課題】  複数の発光ダイオードを使用する照明アーキテクチャ、特に、複数の有色発光ダイオードからの光を結合する技術を提供する。【解決手段】  同じ軸線に沿って整列した複数の発光ダイオードを含む、例えば投射システムに適する小型照明システム。照明システムは、異なる発光ダイオードによって放射された光を結合するためのミラー及びフィルタシステムを含む。発光ダイオードは、同じ平面内、例えば同じ放熱板上に装着することができ、これは、システムの組立及びアラインメントを単純にする。更に、一体的に形成された屈折及び／又は反射コリメータを有するコリメータシステムを使用することもできる。一体的に形成されたコリメータシステムの使用は、構成部品の数を有利に低減し、組立を単純にする。【選択図】          図１
2005242364.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が同じ概略方向に整列した第１発光ダイオード、第２発光ダイオード、及び第３発光ダイオードと、
前記第１発光ダイオードから放射された光を反射するように配置された第１反射面と、
前記第２発光ダイオードから放射された光を反射するように配置された第２反射面と、
前記第１反射面から反射された光を反射し、前記第２反射面から反射された光及び前記第３発光ダイオードによって放射された光を透過するように構成され、該第１反射面及び該第２反射面の間に配置された第１フィルタと、
前記第２反射面から反射された光を反射し、前記第１反射面から反射された光及び前記第３発光ダイオードによって放射された前記光を透過するように構成され、該第１反射面及び該第２反射面の間に配置された第２フィルタと、
を含み、
前記第１フィルタ及び第２フィルタは、前記第１反射面から反射された光、前記第２反射面から反射された光、及び前記第３発光ダイオードから放射された光を結合する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
コリメータシステム、
を更に含み、
前記コリメータシステムは、
前記第１発光ダイオードによって放射された光を前記第１反射面から反射される前に視準化する、該第１発光ダイオードに付随する第１コリメータと、
前記第２発光ダイオードによって放射された光を前記第２反射面から反射される前に視準化する、該第２発光ダイオードに付随する第２コリメータと、
前記第３発光ダイオードによって放射された光を前記第１フィルタ及び前記第２フィルタを通して透過する前に視準化する、該第３発光ダイオードに付随する第３コリメータと、
を含む、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記第１反射面と前記第２反射面と前記第１フィルタ及び前記第２フィルタと前記コリメータシステムとを保持するフレーム、及び
前記第１発光ダイオードと第２発光ダイオードと第３発光ダイオードとを装着し、前記フレームに装着された放熱板、
を更に含むことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１フィルタ及び第２フィルタは、互いに対して直角に配置されたダイクロイックフィルタであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
第１フィルタは、前面及び背面を有し、
第２フィルタは、第１の半分が前記第１フィルタの前面に当接する端部を有し、第２の半分が該第１フィルタの背面に当接する端部を有する２つの半分を含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記第１フィルタ及び第２フィルタは、「Ｘ−ｃｕｂｅ」プリズムで形成されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１フィルタ及び前記第２フィルタからの結合された光を受けるように構成されたレンズを更に含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記第１発光ダイオード、第２発光ダイオード、及び第３発光ダイオードの各々は、赤色、緑色、及び青色である異なる色の光を放射することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記第１発光ダイオード、第２発光ダイオード、及び第３発光ダイオードは、同じ平面内にあることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
放熱板、
を更に含み、
前記第１発光ダイオード、第２発光ダイオード、及び第３発光ダイオードは、前記放熱板上に装着される、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記第１発光ダイオード、第２発光ダイオード、及び第３発光ダイオードと同じ概略方向に整列した第４発光ダイオード及び第５発光ダイオードと、
前記第４発光ダイオードから放射された光を反射するように配置された第３反射面と、
前記第５発光ダイオードから放射された光を反射するように配置された第４反射面と、
を更に含み、
前記第１フィルタは、前記第３反射面から反射された光を反射し、前記第４反射面から反射された光を透過するように更に構成され、前記第２フィルタは、該第４反射面から反射された光を反射し、該第３反射面から反射された光を透過するように更に構成され、
前記第１フィルタ及び第２フィルタは、前記第１反射面から反射された光、前記第２反射面から反射された光、前記第３反射面から反射された光、前記第４反射面からの光、及び前記第３発光ダイオードから放射された光を結合する、
ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記第３反射面は、前記第１反射面から反射された光を透過するように構成され、前記第４反射面は、前記第２反射面から反射された光を透過するように構成されることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記第１発光ダイオード、第２発光ダイオード、第３発光ダイオード、第４発光ダイオード、及び第５発光ダイオードの各々は、赤色、琥珀色、緑色、シアン色、及び青色である異なる色の光を放射することを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
各々が同じ方向に整列した光を放射する、同じ平面に沿って配置された複数の発光ダイオードと、
第１発光ダイオードから放射された光を反射するように配置された第１反射面と、
第２発光ダイオードから放射された光を反射するように配置された第２反射面と、
前記第１発光ダイオードから放射された光を前記第１反射面から反射された後に反射するように構成され、かつ、前記第３発光ダイオードから放射された光を透過するように構成された第１フィルタと、
前記第２発光ダイオードから放射された光を前記第２反射面から反射された後に反射するように構成され、かつ、前記第３発光ダイオードから放射された光を透過するように構成された第２フィルタと、
を含み、
前記第１フィルタ及び第２フィルタは、前記第１発光ダイオード、第２発光ダイオード、及び第３発光ダイオードによって放射された光を結合する、
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
前記第１フィルタ及び前記第２フィルタからの結合された光を受けるように構成されたレンズを更に含むことを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１６】
前記第１反射面と前記第２反射面と前記第１フィルタ及び前記第２フィルタと前記レンズとを保持するフレーム、及び
前記第１発光ダイオードと第２発光ダイオードと第３発光ダイオードとを装着し、前記フレームに装着された放熱板、
を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１発光ダイオードに付随する第１コリメータと、前記第２発光ダイオードに付随する第２コリメータと、前記第３発光ダイオードに付随する第３コリメータとを含むコリメータシステム、
を更に含み、
前記フレームは、前記コリメータレンズシステムを更に保持する、
ことを特徴とする請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記第１フィルタ及び第２フィルタは、前記第１反射面及び前記第２反射面の間に配置されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項１９】
前記第１フィルタ及び第２フィルタは、互いに対して直角に配置されたダイクロイックフィルタであることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２０】
第１フィルタは、前面及び背面を有し、
第２フィルタは、第１の半分が前記第１フィルタの前面に当接する端部を有し、第２の半分が該第１フィルタの背面に当接する端部を有する２つの半分を含む、
ことを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
前記第１フィルタ及び第２フィルタは、「Ｘ−ｃｕｂｅ」プリズムで形成されることを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２２】
前記第１発光ダイオード、第２発光ダイオード、及び第３発光ダイオードの各々は、赤色、緑色、及び青色である異なる色の光を放射することを特徴とする請求項１４に記載の装置。
【請求項２３】
フレームを設ける段階と、
少なくとも３つのコリメータを含むコリメータシステムを前記フレームに装着する段階と、
第１コリメータによって集光された光を反射するように配置された第１ミラーと、第２コリメータによって集光された光を反射するように配置された第２ミラーとを前記フレームに装着する段階と、
第３コリメータによって集光された光を、前記第１ミラーによって反射された光及び前記第２ミラーによって反射された光と結合させるように配置されたフィルタシステムを前記フレームに装着する段階と、
少なくとも３つの発光ダイオードを有する放熱板を前記フレームに装着する段階と、
を含み、
前記放熱板を装着する段階は、前記発光ダイオードの各々を前記コリメータシステムの関連コリメータに整列させる、
ことを特徴とする方法。
【請求項２４】
前記少なくとも３つの発光ダイオードを前記放熱板上に装着する段階を更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記フィルタシステムをフレームに装着する段階は、
第１ダイクロイックフィルタを前記フレームに装着する段階と、
第２ダイクロイックフィルタを前記フレームに装着する段階と、
を含み、
前記第２ダイクロイックフィルタは、前記第１ダイクロイックフィルタ及び該第２ダイクロイックフィルタが互いに直角に向くように、該第１ダイクロイックフィルタの第１側面上に装着された第１の部分と、該第１ダイクロイックフィルタの第２側面上に装着された第２の部分とを有する、
ことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記フィルタシステムをフレームに装着する段階は、「Ｘ−ｃｕｂｅ」プリズムを該フレームに装着する段階を含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記フィルタシステムによって結合された光を受けるように配置された集光レンズを前記フレームに装着する段階を更に含むことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２８】
前記少なくとも３つのコリメータは、前記コリメータシステム内に一体的に形成されたレンズであることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２９】
前記複数の発光ダイオードは、赤色、緑色、及び青色である異なる色の光を放射することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の発光ダイオードを使用する照明アーキテクチャに関し、特に、複数の有色発光ダイオードからの光を結合することに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロディスプレイ・プロジェクタのようなディスプレイ照明装置は、別々の光成分、例えば、赤色、緑色、及び青色成分を使用し、その別々の成分をディスプレイにおいて結合する。例えば、いくつかのディスプレイシステムにおいては、白色高輝度放電ランプからの光は、例えば、ダイクロイックミラーを使用して赤色、緑色、及び青色チャンネルに分けられ、その別々のチャンネルは、ミラーシステムを使用することによって対応するディスプレイまで送られる。代替的に、白色光から望ましい赤色、緑色、及び青色成分を得るためにカラー・ホイールが使用され、ディスプレイは、照明器の色に同期される。しかし、そのようなシステムは、一般的に大きくて効率が悪いので、白色光から開始することは不利である。
いくつかのディスプレイシステムは、赤色、緑色、及び青色光を放射する高出力発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用する。しかし、一般的に、別々の発光ダイオードから放射された有色光を結合するディスプレイ照明装置は大きく、多くの構成部品を必要とする。従って、組立は時間が掛かり、アラインメント誤差を起こしやすい。
【０００３】
【特許文献１】米国特許第６，４８６，４９９号
【特許文献２】米国特許第６，０９１，０８５号
【特許文献３】米国特許出願番号第＿＿＿＿＿号、「ＬＥＤを有する照明システム」、Ｇｅｒａｒｄ  Ｈａｒｂｅｒｓ、Ｍａｔｔｈｉｊｓ  Ｈ．Ｋｅｕｐｅｒ、及びＤａｎｉｅｌ  Ａ．Ｓｔｅｉｇｅｒｗａｌｄ、２００４年２月１８日出願
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、必要なものは、例えば、最少の構成部品数でフットプリントを小さく形成することができる改善された照明装置である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の実施形態によれば、例えば、投射システムに適切な小型照明システムは、同じ軸線に沿って整列した複数の発光ダイオードを含む。照明システムは、ミラー及びミラー間に配置されたフィルタシステムを含む。ミラーとフィルタシステムの組合せは、小さなフットプリントを維持する一方で、異なる発光ダイオードによって放射された光を結合する。発光ダイオードは、同じ平面内、例えば同じ放熱板上に装着することができ、それは、システムの組立及びアラインメントを単純化する。更に、一体に形成されたコリメータを有するコリメータシステムを使用することができ、これは、構成部品数を低減し、組立を簡単にすることもできる。
【０００６】
本発明の一態様では、装置は、各々が同じ概略方向に整列した第１発光ダイオード、第２発光ダイオード、及び第３発光ダイオードを含む。本装置は、第１発光ダイオードから放射された光を反射するように配置された第１反射面、及び第２発光ダイオードから放射された光を反射するように配置された第２反射面を含む。本装置は、第１反射面と第２反射面の間に設けられた第１フィルタを含む。第１フィルタは、第１反射面から反射された光を反射し、第２反射面から反射された光及び第３発光ダイオードによって放射された光を透過するように構成される。本装置はまた、第１反射面と第２反射面の間に設けられた第２フィルタを含み、これは、第２反射面から反射された光を反射し、第１反射面から反射された光及び第３発光ダイオードによって放射された光を透過するように構成される。第１フィルタ及び第２フィルタは、第１反射面から反射された光、第２反射面から反射された光、及び第３発光ダイオードから放射された光を結合する。
【０００７】
本発明の別の態様では、装置は、各々が同じ方向に整列した光を放射する、同じ平面に沿って配置された複数の発光ダイオードを含む。本装置は、第１発光ダイオードから放射された光を反射するように配置された第１反射面、及び第２発光ダイオードから放射された光を反射するように配置された第２反射面を含む。第１フィルタは、第１発光ダイオードから放射された光を、第１反射面から反射された後で反射するように構成され、第３発光ダイオードから放射された光を透過するように構成される。第２フィルタは、第２発光ダイオードから放射された光を、第２反射面から反射された後で反射するように構成され、第３発光ダイオードから放射された光を透過するように構成される。第１フィルタ及び第２フィルタは、第１発光ダイオード、第２発光ダイオード、及び第３発光ダイオードによって放射された光を結合する。
【０００８】
本発明の別の態様では、方法は、フレームを設ける段階、及びフレームに少なくとも３つのコリメータを含むコリメータシステムを装着する段階を含む。本方法は、更に、第１ミラー及び第２ミラーをフレームに装着する段階を含み、第１ミラーは、第１コリメータによって集光された光を反射するように配置され、第２ミラーは、第２コリメータによって集光された光を反射するように配置される。フィルタシステムもフレームに装着される。フィルタシステムは、第３コリメータによって集光された光を、第１ミラーによって反射された光及び第２ミラーによって反射された光と結合させるように配置される。更に、少なくとも３つの発光ダイオードを有する放熱板が、発光ダイオードの各々が関連のコリメータレンズと整列するようにフレームに装着される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施形態による照明システムは、同じ軸線に沿って整列したいくつかの別々のＬＥＤを使用し、小型レンズと、ＬＥＤからの光を小さなフットプリントに結合するフィルタシステムとを含む。更に、ＬＥＤは、同じ放熱板上に装着することができる。従って、照明システムの組立及びアラインメントは簡単であり、それは、費用及び誤差を低減する。
図１は、集光レンズ１１０で複数のカラーＬＥＤからの光を結合する１つの可能な照明システム１００を示す。集光レンズ１１０は、結合した光をシステム１００に対して外部に設置することができるホモジナイザ又はインテグレータ・ロッド１１２上に集束させる。システム１００は、赤色ＬＥＤ１０２Ｒ、緑色ＬＥＤ１０２Ｇ、及び青色ＬＥＤ１０２Ｂを含む（本明細書においては、まとめてＬＥＤ１０２と称する）。各ＬＥＤ１０２Ｒ、１０２Ｇ、及び１０２Ｂから放射された光は、関連のコリメータレンズ１０４Ｒ、１０４Ｇ、及び１０４Ｂ（本明細書においては、まとめてコリメータ１０４と称する）によってそれぞれ視準化される。
【００１０】
システム１００は、ダイクロイックフィルタ１０６及び１０８を含む。フィルタ１０６は、赤色光を通して緑色光を反射し、一方、フィルタ１０８は、赤色光及び緑色光の両方を通すが青色光を反射する。従って、集光レンズ１１０によって受ける前に、ＬＥＤ１０２Ｒによって放射された赤色光は、フィルタ１０６及び１０８の両方を通過し、ＬＥＤ１０２Ｇによって放射された緑色光は、フィルタ１０６によって反射されてフィルタ１０８を通過し、ＬＥＤ１０２Ｂによって放射された青色光は、フィルタ１０８によって反射される。勿論、ＬＥＤの順序が異なって配列されている場合は、別の組合せのフィルタを使用してもよい。
【００１１】
ＬＥＤ１０２は、熱を発生させ、ＬＥＤの効率は温度が上昇すると減少するので、放熱板１０３Ｒ、１０３Ｇ、及び１０３Ｂ（本明細書においては、まとめて放熱板１０３と称する）が、ＬＥＤ１０２Ｒ、１０２Ｇ、及び１０２Ｂに対してそれぞれ熱的に連結される。放熱板１０３を使用することは、ＬＥＤの温度を許容可能な作動温度内、例えば、接合部温度を１２０℃未満に維持する。
ＬＥＤ１０２が同じチップサイズを有し、コリメータ１０４が全てのＬＥＤに対して同じであるシステムにおいては、コリメータ１０４と集光レンズ１１０の間の距離は、全てのＬＥＤ１０２に対して同じであることが必要である。従って、図１において寸法Ｘ100によって示されたシステム１００の合計寸法は大きく、システム１００を小さな用途に対して不適切にする。
【００１２】
更に、図１に示すように、ＬＥＤ１０２は、３つの異なる平面に装着され、ＬＥＤ１０２Ｒは、ＬＥＤ１０２Ｇ及び１０２Ｂに対して直交する向きに整列する。従って、別の放熱板１０３が各ＬＥＤに対して使用されるべきであり、別のコリメータレンズが各ＬＥＤに付随する。各ＬＥＤ及び関連の放熱板１０３、及びコリメータレンズは、システム１００において独立して装着されて整列すべきである。従って、システム１００は、システム１００が正しく作動するように正確に組み立てられて整列すべきであるいくつかの構成部品を含む。従って、システム１００の組立は、面倒で時間が掛かり、誤差を生じやすい。
【００１３】
図２は、システム１００に類似し、同じように表された要素が同じものである別の照明システム１５０を示す。しかし、システム１５０は、ＬＥＤ１０２Ｒによって放射された赤色光を集光レンズ１１０に向けて反射するミラー１５２を使用する。システム１５０はまた、折り畳み式フィルタ１５４を使用し、それは、ＬＥＤ１０２Ｇによって放射された緑色光を透過してＬＥＤ１０２Ｂによって放射された青色光を反射する第１部分１５６と、赤色光を透過して緑色光及び青色光を反射する第２部分１５８とを含む。
図２に示す構成は、寸法Ｘ150によって示す寸法が図１に示すシステム１００に対して低減されているので有利である。それにも関わらず、システム１５０は、別々の放熱板が必要であり、ＬＥＤ１０２を独立して装着及び整列させる必要があるというシステム１００の別の欠点を含み、それは面倒で時間が掛かり、誤差を生じやすい。
【００１４】
図３は、例えば、赤色、緑色、青色のような異なる色にすることができる複数のＬＥＤ２０２（個々にＬＥＤ２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂと称する）を含む照明システム２００を示す。ＬＥＤ２０２は、ＬＥＤ２０２が同じ概略方向に光を放射するように、同じ軸線（例えば、Ｘ軸２０１）に沿って整列する。換言すると、ＬＥＤ２０２に対して法線をなす面はほぼ平行である。ＬＥＤ２０２は、米国特許第６，４８６，４９９号、第６，０９１，０８５号、及び本開示の出願人に譲渡されたＧｅｒａｒｄ  Ｈａｒｂｅｒｓ、Ｍａｔｔｈｉｊｓ  Ｈ．Ｋｅｕｐｅｒ、及びＤａｎｉｅｌ  Ａ．Ｓｔｅｉｇｅｒｗａｌｄによって２００４年２月１８日出願の「ＬＥＤを有する照明システム」という名称の米国特許出願番号第＿＿＿＿＿号に説明されているような任意の高出力ＬＥＤとすることができ、これらの特許の全ては、本明細書において引用により組み込まれている。
【００１５】
図３に示すように、ＬＥＤ２０２は、同じ平面に沿って装着することができ、それは、各ＬＥＤ２０２を同じ放熱板２０３上に有利に装着させる。ＬＥＤ２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂによって生成された光は、関連のコリメータレンズ２０４Ｒ、２０４Ｇ、２０４Ｂよってそれぞれ視準化される。単一平面にＬＥＤ２０２を配列することにより、コリメータレンズは、例えば射出成形されたアクリルとすることができるコリメータシステム２０４に組み合わせることができる。単一平面内及び単一放熱板２０３上に配列されたＬＥＤ２０２及び一体化されたコリメータシステム２０４を使用することにより、構成部品の数及び費用を有利に低減し、ＬＥＤ２０２の装着を単純化する。従って、システム２００の組立は簡単であり、ミスアラインメントの危険性を低減する。
【００１６】
コリメータシステム２０４は、より狭いビームを形成するようにＬＥＤの放射パターンを修正し、そのビームは、次に反射され、及び／又は濾過することができる。コリメータシステム２０４は、各ＬＥＤに付随する単一レンズ又は各ＬＥＤに付随するレンズシステムを含む任意の構成を有することができる。更に、コリメータシステム２０４は、ＬＥＤの放射パターンを修正するために、屈折性、反射性、又は屈折性及び反射性を組み合わせた要素を使用することができる。
【００１７】
システム２００は、ＬＥＤ２０２Ｒ及び２０２Ｂからの光を例えばミラー２０６及び２０８間に置かれたフィルタシステム２１０にそれぞれ案内するミラー２０６及び２０８を含む。ミラー２０６、２０８、及びフィルタシステム２１０は、ＬＥＤ２０２からの光を結合して集光レンズ２１６に案内するように構成される。フィルタシステム２１０は、２つのフィルタ２１２及び２１４を含むことができる。第１フィルタ２１２は、ダイクロイックフィルタであり、それは、ＬＥＤ２０２Ｒによって放射された赤色光を反射し、ＬＥＤ２０２Ｇ及び２０２Ｂによってそれぞれ放射された緑色光及び青色光を透過する。第２フィルタ２１４は、別のダイクロイックフィルタであり、それは、ＬＥＤ２０２Ｂによって放射された青色光を反射し、ＬＥＤ２０２Ｒ及び２０２Ｇによってそれぞれ放射された赤色光及び緑色光を透過する。第１ダイクロイックフィルタ２１２又は第２ダイクロイックフィルタ２１４の何れか一方は分割され、２つの分割された部分の端部は、他方のフィルタの表面及び裏面によって分離され、それに当接する。フィルタシステム２１０は他の構成を有することができることを理解すべきである。一例として、フィルタシステム２１０は、１つ又はそれ以上のダイクロイックプリズムとすることができ、例えば、必要に応じて「Ｘ−ｃｕｂｅ」を使用することができる。
【００１８】
従って、ＬＥＤ２０２Ｒ及び２０２Ｂによって放射された光は、ミラー２０６及び２０８によってそれぞれ反射され、また、フィルタシステム２１０によって集光レンズ２１６に向けて反射され、一方、ＬＥＤ２０２Ｇによって放射された光は、フィルタシステム２１０を直接通して集光レンズ２１６に透過される。集光レンズ２１６は、結合された光をシステム２００の外部に設置することができるホモジナイザ又はインテグレータ・ロッド２１８又は他の望ましいレンズシステム上に集束させる。
勿論、ＬＥＤ２０２の順序が異なるように配列される場合は、他の組合せのフィルタを使用することができる。
【００１９】
システム２００の別の利点は、ＬＥＤ２０２Ｒ及び２０２Ｂからの光路が二度、つまり、第１にそれぞれミラー２０６及び２０８により、第２にフィルタシステム２１０により折り曲げられることである。ＬＥＤ光路が二度折り曲げられるので、例えば、システム１００及び１５０のように光をただ一度だけ折り曲げるシステムと比較して、システム２００の長さを低減することができる。ＬＥＤ２０２Ｇから集光レンズ２１６までの経路は、何れのＬＥＤ２０２Ｒ及び２０２Ｂから集光レンズ２１６までの経路よりも短いので、コリメータレンズ２０４Ｇは、効率が同じであるようにコリメータ２０４Ｒ及び２０４Ｂとは異なる形状を有する必要があることを理解すべきである。従って、例えば図３に示すように、単一平面に配列されたＬＥＤ２０２及び単一コリメータシステムを使用するのに加えてミラー及びフィルタ構成を使用することで、小型照明システムが作り出される。
【００２０】
図４は、フレーム２５０に取り付けられたシステム２００の上面図である（フレームの上部は示さない）。例えば、フレーム２５０は、機械加工された金属又は合金であり、又は、射出成形されたプラスチック又は他の類似の適切な材料で作ることができる。図４に示すように、ミラー２０６及び２０８、及びフィルタシステム２１０は、フレーム２５０に装着される。一実施形態では、フレーム２５０は、フレーム２５０内に構成部品を位置決めするのを助けるスロット又は他のガイドを側面に沿って又は底部に含むことができる。フレーム２５０の上部（図示しない）は、構成部品を正しく位置決めするのを助けるために同様のスロット又はガイドを含むことができる。ミラー及びフィルタシステムは、例えば、接着剤又はエポキシを使用するか又は圧入により、フレーム２５０に装着することができる。一体化されたコリメータレンズは、フレーム２５０に同様に装着することができる。
【００２１】
図４に矢印２５２によって示すように、単一放熱板２０３上に装着されたＬＥＤ２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂは、フレーム２５０に対して放熱板２０３を押付けることにより、また、例えば、ネジ、エポキシ、固定用のタブ、又は任意の他の適切な取り付け手段を使用して放熱板２０３をフレーム上に取り付けることにより、簡単及び正確に装着することができ、コリメータシステム２０４、ミラー２０６及び２０８、及びフィルタシステム２１０と正しく整列させることができる。従って、図４に示すように、システム２００の設置及びアラインメントは、システム１００及び１５０と比較して単純化される。
【００２２】
図５は、システム２００に類似する照明システム３００を示し、同様に表された要素は同じものである。図５に示すように、ＬＥＤ２０２Ｒ、２０２Ｇ、２０２Ｂは、同じ軸線に沿って整列しているが同じ平面内には装着されない。ＬＥＤ  ２０２は、単一放熱板３０３上に装着される。しかし、放熱板３０３は、平面ではない。ＬＥＤ２０２は、同じ方向に整列し、つまりＬＥＤ２０２の表面垂線はほぼ平行であるから、ミラー２０６及び２０８、及びフィルタシステム２１０は、システム２００に示すものと同じとすることができる。システム３００は、ＬＥＤ２０２Ｇの位置がオフセットされているために、別々のコリメータレンズ３０４Ｒ、３０４Ｇ、３０４Ｂを含む。ＬＥＤ２０２Ｇのオフセット位置は、ＬＥＤ２０２Ｇから集光レンズ２１６までの光路長を有利に増大させる。従って、ＬＥＤ２０２Ｇから放射された光に対する経路長は、ＬＥＤ２０２Ｒ又は２０２Ｂから放射された光に対する経路長と同じであり、コリメータレンズ３０４Ｒ、３０４Ｇ、及び３０４Ｂは、同じ形状を有することができる。
【００２３】
図６は、システム２００と同様に同じ平面に沿って装着された複数の異なる色にされたＬＥＤ４０２を含む別の照明システム４００を示す。システム４００は、一例として、個々にＬＥＤ４０２Ｒ、４０２Ａ、４０２Ｇ、４０２Ｃ、及び４０２Ｂと称する赤色、琥珀色、緑色、シアン色、及び青色を生成するＬＥＤを含む。ＬＥＤ４０２は、単一放熱板４０３上に装着することができる。勿論、必要に応じて１つよりも多い放熱板を使用することができ、例えば、ＬＥＤ４０２Ｒ及び４０２Ａを１つの放熱板上に装着し、同時にＬＥＤ４０２Ｇ、４０２Ｃ、及び４０２Ｂを別の放熱板上に装着することができる。更に、必要に応じていくつかのＬＥＤ４０２を同じ色にすることができ、例えば、２つのＬＥＤが赤色光を放射し、２つのＬＥＤが緑色光を放射し、１つのＬＥＤが青色光を放射することができる。
【００２４】
システム２００と同様に、システム４００は、それぞれのＬＥＤ４０２に付随する１つ又はそれ以上のコリメータレンズを有する複合コリメータシステム４０４を含むことができる。コリメータシステム４０４は、屈折性要素、反射性要素、又はその組合せとすることができる。システム４００は、更に、中心ＬＥＤ４０２Ｇを除くＬＥＤ４０２に対する二回折り曲げられた光路を含む。従って、システムは、ＬＥＤ４０２Ｒ及び４０２Ｂからの光をそれぞれ反射するミラー４０６及び４０８を含む。フィルタ４１０及び４１２は、ＬＥＤ４０２Ａ及び４０２Ｃからそれぞれ放射された琥珀色光及びシアン色光を反射し、ＬＥＤ４０２Ｒ及び４０２Ｂからのそれぞれ赤色光及び青色光を透過する。フィルタシステム４１４は、ＬＥＤ４０２Ｇ、４０２Ｃ、及び４０２Ｂによって放射された光に透明であってＬＥＤ４０２Ｒ及び４０２Ａによって放射された光を反射するフィルタ４１６を含む。フィルタシステム４１４はまた、ＬＥＤ４０２Ｇ、４０２Ｒ、及び４０２Ａによって放射された光に透明であってＬＥＤ４０２Ｃ及び４０２Ｂによって放射された光を反射するスプリットフィルタ４１８を含む。従って、ＬＥＤ４０２からの光は、結合されて集光レンズ４２０上に入射し、集光レンズは、結合された光をシステム４００の外部に設置することができるホモジナイザ又はインテグレータ・ロッド４２２、又は他の望ましいレンズシステム上に集束させる。
【００２５】
本発明は、説明する目的で特定の実施形態に関連して示されたが、本発明はそれに限定されない。本発明の範囲から逸脱することなく様々な適応及び修正を行うことができる。例えば、ＬＥＤの色や順序の説明は例示的であり、他の色、順序、又は重複色を使用することができる。更に、本発明と共に異なる種類のＬＥＤを使用することができる。従って、特許請求の範囲及びその精神は、上述の説明に制限されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】複数のカラーＬＥＤからの光を結合する１つの可能な照明システムを示す図である。
【図２】別の照明システムを示す図である。
【図３】同じ方向に整列し、同じ平面内に装着された複数のＬＥＤを含む照明システムを示す図である。
【図４】フレームに取り付けられた図３に示す照明システムの上面図である。
【図５】同じ方向に整列しているが同じ平面内に装着されていない複数のＬＥＤを含む照明システムを示す図である。
【図６】図３に示すものと類似するが付加的なＬＥＤを有する照明システムを示す図である。
【符号の説明】
【００２７】
１００  照明システム
１０２Ｒ  赤色ＬＥＤ
１０２Ｇ  緑色ＬＥＤ
１０２Ｂ  青色ＬＥＤ
１０３Ｒ、１０３Ｇ、１０３Ｂ  放熱板
１０４Ｒ、１０４Ｇ、１０４Ｂ  コリメータレンズ
１１０  集光レンズ
１１２  ホモジナイザ又はインテグレータ・ロッド
【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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