(57)【要約】【課題】高輝度・高効率の小型発光モジュールと、それに用いるリフレクターを提供する。【解決手段】複数の凹面反射面ＲＳを有する単一のリフレクターＲＴであって、各凹面反射面ＲＳがリフレクターＲＴの中心軸ＣＸに対して回転対称に配置されている。各凹面反射面ＲＳは隣接する凹面反射面ＲＳとの境界において外形の一部が切り欠かれており、リフレクターＲＴをその中心軸ＣＸに沿って正面から見たとき、隣接する凹面反射面ＲＳとの境界がリフレクターＲＴの中心軸ＣＸに向いた直線を成している。【選択図】図２
2007227690.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の凹面反射面を有する単一のリフレクターであって、各凹面反射面は隣接する凹面反射面との境界において外形の一部が切り欠かれていることを特徴とするリフレクター。
【請求項２】
複数の凹面反射面を有する単一のリフレクターであって、各凹面反射面がリフレクターの中心軸に対して回転対称に配置されており、リフレクターをその中心軸に沿って正面から見たとき、隣接する凹面反射面との境界がリフレクターの中心軸に向いた直線を成していることを特徴とするリフレクター。
【請求項３】
前記凹面反射面が少なくとも１つの焦点を持つ回転対称面であり、前記凹面反射面の光軸方向の厚みが凹面反射面の面頂点から焦点までの距離とほぼ等しく、前記回転対称面が２以上の焦点を持つ場合には前記凹面反射面の光軸方向の厚みが凹面反射面の面頂点からその面頂点に近い方の焦点までの距離とほぼ等しいことを特徴とする請求項１又は２記載のリフレクター。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載のリフレクターと、前記凹面反射面と同数のＬＥＤと、を有する発光モジュールであって、前記ＬＥＤがＬＥＤチップとＬＥＤチップを固定する電極リードを有しており、前記ＬＥＤチップが各凹面反射面の焦点位置又はその近傍に配置されており、各ＬＥＤチップに対し電極リードが前記凹面反射面とは反対側に配置されていることを特徴とする発光モジュール。
【請求項５】
前記凹面反射面を４面有することを特徴とする請求項４記載の発光モジュール。
【請求項６】
前記ＬＥＤの発光色がＲＧＢの少なくとも３色であることを特徴とする請求項４又は５記載の発光モジュール。
【請求項７】
前記電極リードの形状が、前記凹面反射面の光軸に対して垂直な平面上でのサイズのうち最も小さいサイズよりも、前記凹面反射面の光軸に対して平行方向のサイズの方が大きいことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【請求項８】
前記ＬＥＤチップと接している電極リードが全て同一方向を向いていることを特徴とする請求項４〜７のいずれか１項に記載の発光モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はリフレクターとそれを用いた発光モジュールに関するものであり、例えば、ＬＥＤ(light emitting diode：発光ダイオード)チップを発光体とする反射型の発光モジュールと、それに用いるリフレクターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、凹面反射面を有するリフレクターとＬＥＤチップとを組み合わせて成る反射型の発光モジュールが提案されている。その発光モジュールは、リフレクターで反射した光のみを射出する、いわゆる反射型ＬＥＤの構成になっている。その構成では、ＬＥＤチップに接続された電極リードが放熱体としても作用するため、ある程度の高効率化が可能となる。特許文献２には、凹面反射面を有する１つのリフレクターに複数のＬＥＤチップを配置して成る反射型の発光モジュールが提案されている。その発光モジュールは、複数のＬＥＤチップを１つの反射面で配光する構成になっているため、高輝度化が可能となる。
【特許文献１】特開２００５−３２２７０１号公報
【特許文献２】特開２００２−９３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１記載の発光モジュールの用途として例えばプロジェクターの照明用光源装置を想定した場合には、高輝度化のために同一の発光モジュールを複数並列に並べる必要がある。そして、複数の発光モジュールを並列に配置すると、全体が大型化してしまうと同時に表示パネルに対する照明が非効率になってしまう。特許文献２記載の発光モジュールでは、１つの反射面に対し複数のＬＥＤチップが用いられるため、光源の大きさが実質的に大きくなってしまう。その結果、配光角度が非常に大きくなってしまい、配光特性に優れた高効率の発光モジュールを実現することができなくなる。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、高輝度・高効率の小型発光モジュールと、それに用いるリフレクターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、第１の発明のリフレクターは、複数の凹面反射面を有する単一のリフレクターであって、各凹面反射面は隣接する凹面反射面との境界において外形の一部が切り欠かれていることを特徴とする。
【０００６】
第２の発明のリフレクターは、複数の凹面反射面を有する単一のリフレクターであって、各凹面反射面がリフレクターの中心軸に対して回転対称に配置されており、リフレクターをその中心軸に沿って正面から見たとき、隣接する凹面反射面との境界がリフレクターの中心軸に向いた直線を成していることを特徴とする。
【０００７】
第３の発明のリフレクターは、上記第１又は第２の発明において、前記凹面反射面が少なくとも１つの焦点を持つ回転対称面であり、前記凹面反射面の光軸方向の厚みが凹面反射面の面頂点から焦点までの距離とほぼ等しく、前記回転対称面が２以上の焦点を持つ場合には前記凹面反射面の光軸方向の厚みが凹面反射面の面頂点からその面頂点に近い方の焦点までの距離とほぼ等しいことを特徴とする。
【０００８】
第４の発明の発光モジュールは、上記第１〜第３のいずれか１つの発明に係るリフレクターと、前記凹面反射面と同数のＬＥＤと、を有する発光モジュールであって、前記ＬＥＤがＬＥＤチップとＬＥＤチップを固定する電極リードを有しており、前記ＬＥＤチップが各凹面反射面の焦点位置又はその近傍に配置されており、各ＬＥＤチップに対し電極リードが前記凹面反射面とは反対側に配置されていることを特徴とする。
【０００９】
第５の発明の発光モジュールは、上記第４の発明において、前記凹面反射面を４面有することを特徴とする。
【００１０】
第６の発明の発光モジュールは、上記第４又は第５の発明において、前記ＬＥＤの発光色がＲＧＢの少なくとも３色であることを特徴とする。
【００１１】
第７の発明の発光モジュールは、上記第４〜第６のいずれか１つの発明において、前記電極リードの形状が、前記凹面反射面の光軸に対して垂直な平面上でのサイズのうち最も小さいサイズよりも、前記凹面反射面の光軸に対して平行方向のサイズの方が大きいことを特徴とする。
【００１２】
第８の発明の発光モジュールは、上記第４〜第７のいずれか１つの発明において、前記ＬＥＤチップと接している電極リードが全て同一方向を向いていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
第１又は第２の発明によれば、リフレクターが複数の凹面反射面を有する単一構成になっているため、高輝度・高効率としながら全体の小型化が可能になるとともに組み立て作業が不要になる。さらに、隣接する凹面反射面との境界において各凹面反射面の外形の一部が切り欠かれており、あるいはリフレクターをその中心軸に沿って正面から見たとき、隣接する凹面反射面との境界がリフレクターの中心軸に向いた直線を成しているため、リフレクターがその中心軸に対して垂直方向に小さくなって、より一層の小型化が可能となる。したがって、高輝度・高効率の小型発光モジュールを実現することができる。また第２の発明によれば、各凹面反射面がリフレクターの中心軸に対して回転対称に配置されているため、均質発光の可能な高輝度・高効率の小型発光モジュールを実現することができ、一般的な回転対称光学系に適用した場合に照明ムラ等を防止することができる。
【００１４】
第３の発明によれば、凹面反射面が少なくとも１つの焦点を持つ回転対称面であり、凹面反射面の光軸方向の厚みが凹面反射面の面頂点から焦点までの距離とほぼ等しく、回転対称面が２以上の焦点を持つ場合には凹面反射面の光軸方向の厚みが凹面反射面の面頂点からその面頂点に近い方の焦点までの距離とほぼ等しくなっているため、リフレクターをその中心軸に対して垂直方向及び平行方向に小さくするとともに、光の利用効率及び配光特性を良好にすることができる。
【００１５】
第４の発明によれば、ＬＥＤチップが各凹面反射面の焦点位置又はその近傍に配置されており、各ＬＥＤチップに対し電極リードが凹面反射面とは反対側に配置されているので、ＬＥＤチップからの光はほとんど全て凹面反射面で反射される。このため、高い光利用効率を達成することができる。また、電極リードが放熱体として作用するため、ＬＥＤチップの高温化を防止して高輝度化を達成することができる。
【００１６】
第５の発明によれば、リフレクターが凹面反射面を４面有する構成になっているため、リフレクターの外形(つまり、リフレクターをその中心軸に沿って正面から見たときの形状)が正方形に近くなる。したがって、複数の発光モジュールを中心軸が互いに平行になるように水平方向や垂直方向に並べる際、隙間が生じないように密に並べることができる。また第６の発明によれば、ＬＥＤの発光色が３原色ＲＧＢの少なくとも３色になっているため、フルカラー発光可能な発光モジュールとすることができる。
【００１７】
第７の発明によれば、電極リードの形状が、凹面反射面の光軸に対して垂直な平面上でのサイズのうち最も小さいサイズよりも、凹面反射面の光軸に対して平行方向のサイズの方が大きい構成になっているため、電極リードで遮光される反射光量を最小限に抑えながら、電極リードによる高い放熱効果を得ることができる。また第８の発明によれば、ＬＥＤチップと接している電極リードが全て同一方向を向いた構成になっているため、冷媒(空気，液体等)の流れを妨げることなく電極リードに冷媒を触れさせることにより、放熱効果を向上させて高輝度化を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明に係るリフレクターとそれを用いた発光モジュールの実施の形態等を、図面を参照しつつ説明する。なお、各実施の形態等の相互で同一の部分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適宜省略する。
【００１９】
図１(Ａ)に４つの凹面反射面ＲＳを有するリフレクターＲＴの一実施の形態を示し、図２にリフレクターＲＴにおける各凹面反射面ＲＳの形状，位置関係等を示す。図１(Ａ)は凹面反射面ＲＳの正面側外観を示しており、図２(Ａ)は凹面反射面ＲＳの断面形状を示しており、その光軸ＡＸ及び中心軸ＣＸと対応するように、凹面反射面ＲＳの正面側外観を図２(Ｂ)で示している。図１(Ａ)及び図２に示すリフレクターＲＴは、凹面反射面ＲＳを４面有する単一構成になっている。このようにリフレクターが複数の凹面反射面を有する構成であれば、各凹面反射面に発光体(例えばＬＥＤチップ)を配置することにより、発光装置(後述する発光モジュールＭＪに相当する。)の高輝度化が可能となる。その高輝度化は発光体の数が多いほど向上するので、必要とされる輝度が高いほど凹面反射面の数を多く設定することにより、高輝度化の要求に応えることができる。図３に、凹面反射面ＲＳの数が異なる３つのタイプのリフレクターＲＴの具体例を示す。図３において、(Ａ)は凹面反射面ＲＳを３面有するリフレクターＲＴを示しており、(Ｂ)は凹面反射面ＲＳを４面有するリフレクターＲＴ(図１(Ａ)及び図２に示すリフレクターＲＴと同じ構成である。)を示しており、(Ｃ)は凹面反射面ＲＳを５面有するリフレクターＲＴを示している。
【００２０】
上記のように複数の凹面反射面を有するリフレクターが単一構成であることにより、全体の小型化が可能になるとともに組み立て作業等が不要になる。１つの凹面反射面を有するリフレクターを並列に複数並べようとすると、並べることで誤差が発生し、並べて組み立てるという行為が必要になり、リフレクター間に隙間が生じることにもなる。これは発光装置全体の大型化、さらには出てくる光の大型化に起因するシステム(照明光学系等)の大型化といった問題を招くことになる。複数の凹面反射面が一体化されていれば、こういった問題は生じない。したがって、複数の凹面反射面を有するリフレクターを単一構成とすることが好ましい。
【００２１】
一般に、発光体の発光面積が同じであれば同じ明るさが得られるので、例えば、１つの凹面反射面で発光面積を４倍にしようとすると、４個の発光体と２倍の大きさの凹面反射面が必要になる。１つの凹面反射面で４個の発光体を用いた場合、光学的感度を同じにすれば発散角が大きくなるので、焦点距離を２倍に大きくしなければならなくなる。焦点距離を大きくすると、凹面反射面は深くなるため発光装置は光軸方向に厚くなってしまう。また、発光体同士近いので冷却しにくいという問題も生じる。１つの凹面反射面に３原色ＲＧＢ３つの発光体を用いた場合も同様であり、各色で発散角が異なってしまうことから上記と同様の問題が発生する。それに対し、図１(Ａ)及び図２に示すリフレクターＲＴのように複数の凹面反射面を有する構成とすれば、各凹面反射面に発光素子を配置することにより、発散角や焦点距離を大きくしなくても発光面積を大きくすることが可能となる。つまり、発光装置を厚くせずに高輝度化を達成することができる。
【００２２】
図１(Ａ)及び図２に示すリフレクターＲＴは、各凹面反射面ＲＳがリフレクターＲＴの中心軸ＣＸに対して回転対称に配置された構成になっている。このように各凹面反射面がリフレクターの中心軸に対して回転対称に配置された構成であれば、一般的な回転対称光学系に適用した場合に照明ムラ等を防止することができる。例えば、プロジェクター等への応用を考えた場合、デジタル・マイクロミラー・デバイス(digital micromirror device)やＬＣＤ(liquid crystal display)等の空間変調素子、照明光学系、投影光学系等は回転対称軸を持っているのが通例である。そのような光学構成へ応用する場合、発光装置からの光にムラが発生しないようにするため、各凹面反射面がリフレクターの中心軸に対して回転対称であることが好ましい。
【００２３】
図１(Ａ)及び図２に示すリフレクターＲＴは、各凹面反射面ＲＳの隣接構成に特徴のある構成になっている。例えば、各凹面反射面ＲＳは隣接する凹面反射面ＲＳとの境界において外形の一部が切り欠かれている点に特徴がある。その切り欠かれた部分は、図１(Ａ)及び図２(Ｂ)に示す直線状の境界を構成するので、この観点から言えば、リフレクターＲＴをその中心軸ＣＸに沿って正面から見たとき、各凹面反射面ＲＳが隣接する凹面反射面ＲＳとの境界がリフレクターＲＴの中心軸ＣＸに向いた直線ＬＮを成している点に特徴がある。つまり、リフレクターＲＴを正面側から見たとき、隣接する凹面反射面ＲＳとの境界はリフレクターＲＴの中心軸ＣＸを中心として放射状に延びる直線ＬＮを成している点に特徴がある。各凹面反射面ＲＳの隣接構成を上記のように設定することは、以下に説明するように、発光装置の高輝度・高効率化を損なうことなくリフレクターＲＴの小型化に大きく寄与する。
【００２４】
図１(Ａ)に示すリフレクターＲＴとの比較のために、４つの凹面反射面ＲＳ’を有するリフレクターＲＴ’の正面側外観を図１(Ｂ)に示す。４つの凹面反射面ＲＳ’は、図１(Ａ)に示す実施の形態と同様、リフレクターＲＴの中心軸ＣＸに対して回転対称に配置されている。ただし、同一サイズの円形状開口を有する４つの凹面反射面ＲＳ’は、隣接するものに対して一点で接するように配置されている。この配置では、凹面反射面ＲＳ’間に大きな隙間が存在するため光利用効率が低くなる。図１(Ｂ)に示す接触状態から、光軸ＡＸ間距離を短縮するように各凹面反射面ＲＳ’を中心軸ＣＸに近づけていくと、中心軸ＣＸに対する回転対称性を保ちながら、隣接する凹面反射面ＲＳ’との接点から各凹面反射面ＲＳ’の外形の一部が切り欠かれていく。その切り欠かれた部分が境界となり、２つの凹面反射面ＲＳ’の重なりが凹形状の曲線を成すことになる。
【００２５】
上記２つの凹面反射面ＲＳ’の重なりから成る凹形状の曲線を中心軸ＣＸに沿って見ると、その射影形状(つまり中心軸ＣＸに対して垂直な平面に射影された曲線の形状)は直線である。その直線は、各凹面反射面ＲＳ’が中心軸ＣＸに近づいていくにしたがって長くなり、それとともに凹面反射面ＲＳ’間の隙間とリフレクターＲＴ’全体のサイズは小さくなっていく。そして、全ての直線が中心軸ＣＸの位置に到達すると、図１(Ａ)に示すように凹面反射面ＲＳ間に隙間の無い状態が得られ、隣接する凹面反射面ＲＳとの境界がリフレクターＲＴの中心軸ＣＸから放射状に延びる直線ＬＮとなる。この隙間の無い状態に達したときの光軸ＡＸ間距離(すなわち隣接する凹面反射面ＲＳの回転中心間隔)は、各凹面反射面ＲＳの開口直径(つまり外形直径)よりも当然短いが、必要に応じて光軸ＡＸ間距離を更に短縮してもよい。その設定は、必要とされる条件(リフレクター全体のサイズ，凹面反射面のサイズ，凹面反射面の数等)に応じて適宜決定すればよいが、一般的なプロジェクター用の発光装置を想定した場合、各条件のバランスを考慮して、光軸ＡＸ間距離は各凹面反射面の開口半径(つまり外形半径)よりも短いことが好ましい。
【００２６】
上述したように、各凹面反射面が隣接する凹面反射面との境界において外形の一部が切り欠かれた構成、あるいは、リフレクターをその中心軸に沿って正面から見たとき、隣接する凹面反射面との境界がリフレクターの中心軸に向いた直線を成す構成にすれば、凹面反射面同士が密に詰まるため、発光装置の高輝度・高効率化を損なうことなくリフレクターの外形を小さくして、リフレクター全体を小型化することが可能となる。なお、凹面反射面の外形の一部を切り欠くと、その切り欠き部は正面側に凹の曲線となるので、隣り合う凹面反射面との境界が正面側に凹の曲線となっているものは、凹面反射面の外形の一部を切り欠いたものとみなす。
【００２７】
凹面反射面が少なくとも１つの焦点を持つ回転対称面(例えば、球面；放物面，楕円面，多項式非球面等の回転対称非球面)であり、凹面反射面の光軸方向の厚みが凹面反射面の面頂点から焦点までの距離とほぼ等しく、回転対称面が２以上の焦点を持つ場合(例えば楕円面の場合)には凹面反射面の光軸方向の厚みが凹面反射面の面頂点からその面頂点に近い方の焦点までの距離とほぼ等しい構成とすれば、リフレクターを径方向及び厚み方向に小さくするとともに、光の利用効率及び配光特性を良好にすることができる。例えば図１(Ａ)及び図２に示すリフレクターＲＴの場合、図２(Ａ)の断面で示すように、凹面反射面ＲＳの光軸ＡＸ方向の厚みｄは、凹面反射面ＲＳの面頂点Ｏから焦点Ｆまでの距離とほぼ等しくなっている。これに対し、図２(Ａ)において破線で示すように、凹面反射面ＲＳの光軸ＡＸ方向の厚みｄ’が凹面反射面ＲＳの面頂点Ｏから焦点Ｆまでの距離よりも大きければ、リフレクターＲＴが径方向(リフレクターＲＴの中心軸ＣＸに対して垂直方向)，厚み方向(リフレクターＲＴの中心軸ＣＸに対して平行方向)共に大きくなることは一目瞭然である。なお、ここでいう焦点は厳密な意味での焦点のみを意味するものではなく、ある物点から光を放射させたとした場合に、凹面反射面により集光される位置を焦点とする。
【００２８】
また、回転対称面から成る凹面反射面を用いる場合、発光体(例えばＬＥＤチップ)は焦点付近に配置されるのが一般的であり、それにより配光特性を最適化することができる。その際、発光体は電極リードに固定されているために、発光体からの光は図２(Ａ)中の左側(つまり凹面反射面ＲＳ側)へ半球状に発せられることになる。したがって、凹面反射面ＲＳの光軸ＡＸ方向の厚みｄを凹面反射面ＲＳの面頂点Ｏから焦点Ｆまでの距離以上に厚くしても、その厚くした部分(破線部分)には光が到達しないので、リフレクターＲＴは無駄に大きくなってしまう。配光特性を良好にするために焦点付近に発光体を配置することを考えた場合、光利用効率を良好にしながら凹面反射面を必要最小限の大きさにしようとすれば、凹面反射面の光軸方向の厚みが凹面反射面の面頂点から焦点(２以上ある場合は面頂点に近い方の焦点)までの距離とほぼ等しい構成とするのが好ましく、それにより、最も小型で最も光利用効率の良いリフレクターで配光特性の良好な発光装置を実現することができる。
【００２９】
図１(Ａ)及び図２に示すリフレクターＲＴを備えた発光モジュールＭＪの外観を、図４の斜視図と図５の正面図で示す。この発光モジュールＭＪは、リフレクターＲＴと、凹面反射面ＲＳと同数のＬＥＤと、を有する発光装置の一例であり、搭載されているＬＥＤは、その構成要素として、ＬＥＤチップＴＰ，電極リード(アノード)ＬＡ及び電極リード(カソード)ＬＣを有している。発光体として用いられているＬＥＤには、小型・安価で低消費電力であるというメリットがある。また、電球のように切れないため交換不要であり、放電ランプのように発光開始までに時間がかからず速やかに起動できる等のメリットもある。リフレクターＲＴは凹面反射面ＲＳを有するミラーケースから成っており、凹面が形成されたプラスチック板の凹面部分にアルミニウム，銀等のコーティングを施して凹面反射面ＲＳとしている。凹面反射面ＲＳにはＬＥＤチップＴＰ等を保護するためにエポキシ樹脂，シリコーン樹脂等の耐熱樹脂が封入されている。
【００３０】
図４及び図５に示すように、発光モジュールＭＪは凹面反射面ＲＳを４面有するリフレクターＲＴを備えている。凹面反射面を４面有する構成は、発光装置を複数配置する場合のコンパクト化に有効である。前述したように、リフレクターが複数の凹面反射面を有する構成であれば、各凹面反射面にＬＥＤチップを配置することにより発光装置の高輝度化が可能となる。凹面反射面ＲＳの数が４面であれば、その外形(つまり、リフレクターＲＴをその中心軸ＣＸに沿って正面から見たときの形状)は正方形に近くなり、そのようなリフレクターＲＴを備えた発光モジュールＭＪも、外形は正方形に近くなる。複数の発光モジュールＭＪを中心軸が互いに平行になるように水平方向や垂直方向に並べる際、発光モジュールＭＪの外形が正方形に近ければ、発光モジュールＭＪ間に隙間が生じないように密に並べることができる。したがって、プロジェクター等の装置に複数の発光モジュールＭＪをコンパクトに搭載することが可能となる。
【００３１】
発光モジュールＭＪの一例として、その具体的な構造を以下に示す。
リフレクターＲＴの外形：１５．５ｍｍ×１５．５ｍｍ
凹面反射面ＲＳの直径：１０．５ｍｍ
凹面反射面ＲＳの厚さ：２．９５ｍｍ
凹面反射面ＲＳの曲率半径：５．６ｍｍ
凹面反射面ＲＳのコーニック定数：−０．８(楕円面)
隣接する凹面反射面ＲＳの回転中心間距離：４．９ｍｍ
ＬＥＤチップＴＰのサイズ：０．９ｍｍ×０．９ｍｍ×０．２５０ｍｍ
電極リード(カソード)ＬＣのサイズ：１．０ｍｍ×４．０ｍｍ×７．０ｍｍ
電極リード(アノード)ＬＡのサイズ：０．３ｍｍ×０．３ｍｍ×６．０ｍｍ
凹面反射面ＲＳの頂点からＬＥＤチップ面までの距離：２．６７５ｍｍ
凹面反射面ＲＳの頂点から電極リード(カソード)ＬＣまでの距離：２．９２５ｍｍ
凹面反射面ＲＳの頂点から電極リード(アノード)ＬＡまでの距離：２．８００ｍｍ
隣接するＬＥＤチップＴＰの中心間距離：５．１ｍｍ
【００３２】
図４及び図５に示す発光モジュールＭＪでは、ＬＥＤチップＴＰが各凹面反射面ＲＳの焦点位置又はその近傍に配置されており、各ＬＥＤチップＴＰに対し電極リードＬＣが凹面反射面ＲＳとは反対側に配置されている。いわゆる反射型ＬＥＤの構成では、ＬＥＤチップが固定されている電極リード(カソード)と凹面反射面とが対向しているので、ＬＥＤチップからの光は凹面反射面側にしか発せられない。したがって、ＬＥＤチップを各凹面反射面の焦点位置又はその近傍に配置し、各ＬＥＤチップに対し電極リードを凹面反射面とは反対側に配置すれば、ＬＥＤチップからの光はほとんど全て凹面反射面で反射されるため、高い光利用効率を達成することができる。また、ＬＥＤチップでは放熱が必要になるが、ＬＥＤチップが固定される電極リードは放熱体も兼ねるので、電極リードでＬＥＤチップを速やかに冷やすことができる。したがって、ＬＥＤチップの高温化を防止して高輝度化を達成することができる。一般に、ジャンクション温度を一定に保てるまでは電流量に比例した光パワー(明るさ)が得られるが、ジャンクション温度が高くなると、追加投入電流は熱となってしまう。したがって、放熱を効果的に行えば、ジャンクション温度を一定に保てる電流を大きくすることができる。その結果、投入電流に比例した明るさが得られるので、高輝度な発光モジュールを実現することができる。
【００３３】
電極リードＬＡ，ＬＣの材料としては、例えば、銅，アルミニウム等の電気伝導度の良い金属が好ましい。銅，アルミニウム等の金属は、４０３Ｗ／ｍ／Ｋ，２３６Ｗ／ｍ／Ｋといった非常に良い熱伝導率を有している。したがって、ＬＥＤチップＴＰが固定される電極リード(カソード)ＬＣの材質として上記電気伝導度の良い金属を採用すれば、電気を通すという機能と同時にＬＥＤチップＴＰからの発熱を逃がす放熱の機能も得ることができる。また、凹面反射面ＲＳと対向している電極リードＬＣに関しては、その表面が鏡面又は反射コートされた面であることが望ましい。そのように表面処理を施しておけば、凹面反射面ＲＳからの反射光が入射してきた場合でも再び凹面反射面ＲＳに向けて反射させることができ、また、電極リードＬＣの放熱体としての機能を向上させることもできる。ＬＥＤチップＴＰが固定されていない方の電極リード(アノード)ＬＡは、凹面反射面ＲＳ間の境界(直線ＬＮ)上に重なるように配置されるのが好ましい。凹面反射面ＲＳ間の境界からは有効な反射光がほとんど得られないので、電極リード(アノード)ＬＡを凹面反射面ＲＳ間の境界上に配置すれば、ケラレを極力少なくして光利用効率を向上させることができる。なお、アノードとカソードは逆でもよい。つまり、電極リードＬＡをカソードとし、電極リードＬＣをアノードとして用いてもよい。
【００３４】
電極リード(カソード)ＬＣは板状を成しており、図４に示すように、互いに直交する３方向のサイズのうち、光軸ＡＸ(図２)に対して平行方向(厚み方向)のサイズをｘとし、幅方向のサイズをｙとし，焦点Ｆから凹面反射面ＲＳ周辺に向けて延びる方向のサイズをｚとすると、光軸ＡＸに対して垂直方向のサイズｙよりも光軸ＡＸ方向のサイズｘの方が大きくなっている。電極リードＬＣには放熱の役割もあるため、電極リードＬＣの表面積が大きいほど放熱効果は大きくなる。しかし、電極リードＬＣが光軸ＡＸに対して垂直方向に大きいと、凹面反射面ＲＳで反射した光を遮光してしまい、発光モジュールＭＪからの発光効率を低下させることになる。電極リードＬＣを光軸ＡＸ方向に厚くすると、その表面積の増大により放熱効果は大きくなるが、遮光面積はほとんど増えないため光利用効率を良好に保つことができる。したがって、電極リードの形状は、凹面反射面の光軸に対して垂直な平面上でのサイズのうち最も小さいサイズよりも、凹面反射面の光軸に対して平行方向のサイズの方が大きいことが好ましい。そのような構成にすれば、電極リードで遮光される反射光量を最小限に抑えながら、電極リードによる高い放熱効果を得ることが可能となる。更に好ましくは、幅(ｙ)：厚み(ｘ)は１：２〜１：６が良い。これは、放熱の効果と全体の大きさとのバランスを考慮した場合、良く冷えるとともに大きすぎない条件である。
【００３５】
図４及び図５に示す発光モジュールＭＪでは、ＬＥＤチップＴＰと接している電極リードＬＣが同一の方向を向いている。放熱は電極リードＬＣそのもので行われるが、電極リードＬＣに冷媒(例えば、空気，液体等の流体)を触れさせることによって更に放熱効果を向上させることができる。その際、空冷や水冷で空気や液体の流れをせき止めずに効率良く冷媒を流すためには、電極リードＬＣが同一方向を向いていること(つまり全ての電極リードＬＣの配向方向が同一であること)が好ましい。その冷媒の流れを、図５中の白抜き矢印で示す。電極リードＬＣが同一方向を向いていないと(例えば、中心軸ＣＸを中心とする放射状に電極リードＬＣを配置にした場合)、空気や液体の流れが悪くなり、冷却効率が悪化して輝度低下を招くことになる。ＬＥＤチップと接している電極リードが全て同一方向を向いた構成とすれば、冷媒の流れを妨げることなく電極リードに冷媒を触れさせることにより、放熱効果を向上させて高輝度化を達成することができる。
【００３６】
上記のように電極リードＬＣが同一の方向を向いていると、発光モジュールＭＪを複数配置する際に制約が生じる場合がある。電極リードＬＣの端は接点として電源と接続されるため、空間的にある程度の大きさが必要となる。つまり、発光モジュールＭＪは電極リードＬＣに対して平行方向に大きくなりやすい。そして、その方向(例えば、図５の上下方向)で発光モジュールＭＪを隣接させると、隣接距離が大きくなり、システム全体の大型化を招くことになる。したがって、電極リードが全て同一方向を向いた発光モジュールを複数配置する構成では、発光モジュールの隣接方向と電極リードの方向とが垂直であること(つまり電極リードの配向方向に対して垂直方向に発光モジュールを配列すること)が好ましい。そのように構成すれば、複数の発光モジュールを密に配置してコンパクト化を図ることができる。
【００３７】
次に、図４及び図５に示す発光モジュールＭＪを備えた光源ユニットＵＮを説明する。図６及び図７にタイプ１の光源ユニットＵＮを示し、図８及び図９にタイプ２の光源ユニットＵＮを示す。図６と図８は、タイプ１，２の光源ユニットＵＮの外観を斜視図でそれぞれ示している。また、図７(Ａ)と図９(Ａ)はタイプ１，２の光源ユニットＵＮの外観を正面図でそれぞれ示しており、図７(Ｂ)と図９(Ｂ)は図７(Ａ)と図９(Ａ)におけるＰ−Ｐ’線断面をそれぞれ示している。タイプ１，２の光源ユニットＵＮは、いずれも発光モジュールＭＪと放熱体ＨＳとから成っており、その違いは放熱体ＨＳが有する放熱フィンＦＮの向きにある。図６，図８中の白抜き矢印で示すように、放熱体ＨＳは冷媒を放熱フィンＦＮに沿って一方向に流す構成になっており、それに対して垂直方向の流れは放熱体ＨＳ内部の壁面によって規制される。なお、図７，図９に示すように、電極リード(アノード)ＬＡとＬＥＤチップＴＰとは電線で接続されている。
【００３８】
タイプ１の光源ユニットＵＮ(図６，図７)では、電極リードＬＣの向きと放熱フィンＦＮの向きとが垂直になっている。前述したように、電極リードＬＣが全て同一方向を向いた発光モジュールＭＪを複数配置する場合、電極リードＬＣの方向に対して発光モジュールＭＪの隣接方向を垂直にすることがコンパクト化を図る上で好ましい。そのように発光モジュールＭＪを複数配置した場合(後述する図１１参照。)、放熱フィンＦＮの向きが発光モジュールＭＪの隣接方向(電極リードＬＣに対して垂直方向)に対して平行になるように放熱体ＨＳを発光モジュールＭＪに取り付ければ、一方向の冷媒の流れで全ての放熱体ＨＳを放熱させることができる。例えば、３原色ＲＧＢに対応した３つの光源ユニットＵＮを並べた場合、放熱フィンＦＮの向きが揃っているため、ファン等で一気に冷やすことができる。したがって、光源ユニットＵＮを複数配置する場合には、放熱フィンＦＮの向きは電極リードＬＣに対して垂直方向が好ましい。
【００３９】
タイプ２の光源ユニットＵＮ(図８，図９)では、電極リードＬＣの向きと放熱フィンＦＮの向きとが平行になっている。つまり、電極リードＬＣと放熱フィンＦＮとが同一の方向を向いている。このように構成すれば、一方向の冷媒の流れで電極リードＬＣと放熱フィンＦＮの両方を放熱させることができる。したがって、光源ユニットＵＮを１つ配置する場合には、放熱フィンＦＮの向きは電極リードＬＣの配向方向に対して平行方向であることが好ましい。
【００４０】
上述したような発光モジュールに採用するＬＥＤの発光色は、ＲＧＢの少なくとも３色であることが好ましい。ＬＥＤの発光色が少なくともＲＧＢの３色であれば、フルカラー発光の可能な発光モジュールを実現することができる。フルカラー発光の可能な発光装置としては、ＲＧＢに対応した３つの発光モジュールからの光を色合成ミラーや色合成プリズムで合成する光学構成が知られているが、色合成のための部品や空間が必要となるので好ましくない。また、１つの凹面反射面に複数のＬＥＤを詰め込んだものも知られているが、良好な配光特性を得ることは困難である。リフレクターとその凹面反射面と同数のＬＥＤとを有する発光モジュール(例えば、図４及び図５に示す発光モジュールＭＪ)をフルカラーのプロジェクターに用いることを考えた場合、ＲＧＢやＲＧＢＹの光を順番に点灯し、空間変調素子の画像信号と同期させることにより、小型で高効率なフルカラーの発光モジュールを実現することができる。
【００４１】
ＬＥＤの発光色がＲＧＢの少なくとも３色の場合、例えば、図４及び図５に示す発光モジュールＭＪではリフレクターＲＴが凹面反射面ＲＳを４面有する構成になっているので、４つのＬＥＤチップＴＰを全て同一色としてもよく{例えば３つの発光モジュールＭＪにおいて、同一色の４つのＬＥＤチップＴＰ(ＲＲＲＲ，ＧＧＧＧ，ＢＢＢＢ)をそれぞれ用いる。}、ＲＧＢＹの組み合わせとしてもよく、ＲＧＧＢの組み合わせとしてもよい。また、ＲＧＢ，ＲＧＢＹ等のようにＬＥＤを順番に点灯させてフルカラー表示を行う際、その点灯タイミングを適正に設定することにより、全体の輝度を向上させることができる。具体的には図１０に示す点灯タイミング(１フレーム：例えば１／３０秒)で、例えば、４色同一の発光モジュールＭＪを３つ用いて、(Ａ)に示すように単純にＲＧＢを３分割する構成でもよいが、ＲＧＢＹやＲＧＧＢの組み合わせの発光モジュールＭＪを１つ用いて、(Ｂ)に示すようにＧの時間を多くしたり、(Ｃ)に示すように同時に２つ以上点灯する時間帯を設けたり、(Ｄ)に示すようにＹをＧと重ねる時間を作ったりしてもよい。
【００４２】
次に、４つのＬＥＤチップＴＰが全て同一色の発光モジュールＭＪを３つ備えたプロジェクターを説明する。図１１にタイプ１の３つの光源ユニットＵＮ(赤色光源ユニットＵＲ，青色光源ユニットＵＢ，緑色光源ユニットＵＧ)の配置状態を示し、それらを光源装置として備えたプロジェクターの概略光学構成を図１２に示す。赤色光源ユニットＵＲは４つのＬＥＤチップＴＰが全て赤色発光を行うものであり、青色光源ユニットＵＢは４つのＬＥＤチップＴＰが全て青色発光を行うものであり、緑色光源ユニットＵＧは４つのＬＥＤチップＴＰが全て緑色発光を行うものである。図１１に示す光源ユニットＵＲ，ＵＢ，ＵＧの配置では、放熱フィンＦＮの向きが揃っているため、ファン等で一気に冷やすことが可能である(図１１，図１２中、冷媒の流れを白抜き矢印で示す。)。
【００４３】
図１２において、ＭＲはＲ反射用のミラー、ＭＢはＲ透過・Ｂ反射用のダイクロイックミラー、ＭＧはＲ反射・Ｂ反射・Ｇ透過用のダイクロイックミラー、Ｌ１，Ｌ２は集光度調整用の凸レンズ、ＣＬはコンデンサーレンズ、ＲＩはロッドインテグレータ、Ｍ１〜Ｍ３は第１〜第３ミラー、ＰＡは表示パネル、ＰＬは投影光学系である。なお、ここでは表示パネルＰＡとしてデジタル・マイクロミラー・デバイスを想定しているが、これに限らない。投影光学系ＰＬに適した他の非発光・反射型(又は透過型)の表示素子やライトバルブ(ＬＣＤ等)を用いても構わない。
【００４４】
図１２に示すように、光源ユニットＵＲ，ＵＢ，ＵＧから投影光学系ＰＬまでがプロジェクターの主要部を成す光学エンジン部である。その光学エンジン部において、ミラーＭＲ，ＭＢ，ＭＧと、凸レンズＬ１，Ｌ２と、コンデンサーレンズＣＬと、ロッドインテグレータＲＩと、第１〜第３ミラーＭ１〜Ｍ３と、から成る照明光学系により、光源ユニットＵＲ，ＵＢ，ＵＧからの光が表示パネルＰＡに導かれる。照明光学系により照明された表示パネルＰＡの表示画像は、投影光学系ＰＬによってスクリーン(不図示)に投影される。
【００４５】
各部の構成を更に詳しく説明する。光源ユニットＵＲ，ＵＢ，ＵＧは、いずれも発光モジュールＭＪと放熱体ＨＳとから成るタイプ１の構成を有している(図６及び図７)。各発光モジュールＭＪが備えているリフレクターＲＴの凹面反射面ＲＳは、楕円面(又は放物面)から成っており、各光源ユニットＵＲ，ＵＢ，ＵＧは、対応する発光色の弱い収束光(又は平行光束)をそれぞれ射出する。光源ユニットＵＲからの射出光はミラーＭＲで反射された後、凸レンズＬ１，ミラーＭＢ，凸レンズＬ２の順に通過し、ミラーＭＧで反射されてコンデンサーレンズＣＬに入射する。光源ユニットＵＢからの射出光はミラーＭＢで反射された後、凸レンズＬ２を通過し、ミラーＭＧで反射されてコンデンサーレンズＣＬに入射する。光源ユニットＵＧからの射出光はミラーＭＧを透過した後、コンデンサーレンズＣＬに入射する。上記のようにＲの光が凸レンズＬ１，Ｌ２を透過し、Ｂの光が凸レンズＬ２を透過することにより、光源ユニットＵＲ，ＵＢ，ＵＧからの射出光の、コンデンサーレンズＣＬへの集光度は同等になる。そして、色合成後の照明光は、コンデンサーレンズＣＬにより集光されてロッドインテグレータＲＩの入射端面近傍で結像する。
【００４６】
ロッドインテグレータＲＩは、４枚の平面ミラーを貼り合わせて成る中空ロッド方式の光強度均一化手段であり、入射端面から入射してきた光を、その側面(すなわち内壁面)で何度も繰り返し反射することによりミキシングし、光の空間的なエネルギー分布を均一化して射出端面から射出する。ロッドインテグレータＲＩの入射端面と射出端面の形状は、表示パネルＰＡの表示面と相似の四角形になっている。また、ロッドインテグレータＲＩの入射端面は照明系瞳に対して共役になっており、ロッドインテグレータＲＩの射出端面は表示パネルＰＡの表示面に対して共役になっている。上記ミキシング効果により射出端面での輝度分布は均一化されるため、表示パネルＰＡは効率良く均一に照明されることになる。なお、ロッドインテグレータＲＩは中空ロッドに限らず、四角柱形状のガラス体から成るガラスロッドでもよい。また、表示パネルＰＡの表示面形状と適合するならば、その側面についても４面に限らない。したがって、用いるロッドインテグレータＲＩとしては、複数枚の反射ミラーを組み合わせて成る中空筒体、多角柱形状のガラス体等が挙げられる。
【００４７】
ロッドインテグレータＲＩを射出した光は、第１〜第３ミラーＭ１〜Ｍ３から成る反射光学系に入射する。そして、反射光学系がロッドインテグレータＲＩの射出端面の像を表示パネルＰＡの表示面上に形成する。反射光学系を構成している第１，第３ミラーＭ１，Ｍ３の各反射面は凹面反射面になっており、第２ミラーＭ２の反射面は凸面反射面になっている。第１ミラーＭ１の凹面反射面によって、ロッドインテグレータＲＩの入射端面近傍の２次光源が再結像して、第２ミラーＭ２の凸面反射面近傍に３次光源が形成される。３次光源からの光は、第３ミラーＭ３の凹面反射面によって表示パネルＰＡに導かれる。表示パネルＰＡに入射した光は、ＯＮ／ＯＦＦ状態(例えば±１２°の傾き状態)の各マイクロミラーで反射されることにより空間的に変調される。その際、ＯＮ状態のマイクロミラーで反射した光のみが投影光学系ＰＬに入射し、第３ミラーＭ３の凹面反射面のパワーによって投影光学系ＰＬの入射瞳に効率良く導かれる。そして、投影光学系ＰＬによりスクリーンに投射される。
【００４８】
図１２に示すプロジェクターにおいては、パワーを有する光学面として２つの凹面反射面と１つの凸面反射面のみを反射光学系に有する構成になっている。このため、照明光学系の部品点数の削減とコンパクト化を達成することが可能であり、色収差が発生しないため色ムラの発生もなく、照度低下を抑えることができる。したがって、良好な光学性能を保持しつつ、コンパクトで量産性やコスト面で有利な光学部品を用いることが可能となり、表示装置の低コスト化・コンパクト化・高性能化を達成することが可能となる。
【００４９】
また、投影光学系ＰＬは表示パネルＰＡ側に斜めノンテレセントリックな構成になっており、表示パネルＰＡから投影光学系ＰＬの入射瞳に向けて光線が集光されるようにレイアウトされている。ノンテレセントリックな光学系の場合、投影光学系がコンパクトになるというメリットがある反面、照明光学系においてコンデンサーレンズ機能を有する光学素子が大きくなるという不具合もある。このプロジェクターのように、照明光学系においてパワーを有する光学素子として、凹面反射面を有する第１，第３ミラーＭ１，Ｍ３を用いるとともに、照明系瞳近傍(すなわち３次光源近傍)に凸面反射面を有する負パワーの第２ミラーＭ２を配置すれば、コンデンサーレンズとして機能する第３ミラーＭ３に対し、像高{つまり表示パネルＰＡの表示面(像面)上での位置}の違う光線ごとに角度差を大きくつけて入射させることができる。したがって、小さなスペースで効率的に光線を広げて、表示パネルＰＡ側にノンテレセントリックな投影光学系ＰＬ向きの照明光学系を構成することができる。
【００５０】
このプロジェクターの場合、ロッドインテグレータＲＩの射出端面と照明系瞳との間にリレーレンズ機能を有する第１ミラーＭ１を配置して、ロッドインテグレータＲＩの入射端面と照明系瞳とが共役になるように第１ミラーＭ１のパワーが設定されている。また、照明系瞳と表示パネルＰＡとの間にコンデンサーレンズ機能を有する第３ミラーＭ３を配置して、投影系瞳よりも表示パネルＰＡ側に位置する投影光学系ＰＬの一部と合わせて、照明系瞳と投影系瞳とが共役になるように第３ミラーＭ３のパワーが設定されている。それとともに、リレーレンズ機能を有する第１ミラーＭ１とコンデンサーレンズ機能を有する第３ミラーＭ３とで、ロッドインテグレータＲＩの射出端面と表示パネルＰＡの表示面とが共役になるように設定されている。この構成によると、ロッドインテグレータＲＩの射出端面から出た光を、小型の表示パネルＰＡに効率的に導いて、その表示面からの反射光を投影光学系ＰＬに効率的に導くことができる。したがって、照明光学系において高い光学性能を保持しながら照度低下を少なくすることが可能となり、しかも表示装置の低コスト化・コンパクト化を達成することができる。
【００５１】
また、凹面反射面を有する第１，第３ミラーＭ１，Ｍ３間において、凸面反射面を有する第２ミラーＭ２が、ロッドインテグレータＲＩの光軸と投影光学系ＰＬの光軸とが略平行になるように光路を折り曲げ、ロッドインテグレータＲＩの光軸方向と表示パネルＰＡの表示面の法線方向とが略一致するように光路を折り曲げる構成になってる。このように、ロッドインテグレータＲＩの光軸と投影光学系ＰＬの光軸とが略平行になるように、又はロッドインテグレータＲＩの光軸方向と表示パネルＰＡの表示面の法線方向とが略一致するように、２つの凹面反射面の間に凸面反射面を有することが望ましい。第１，第３ミラーＭ１，Ｍ３間で光路を折り曲げることにより、表示装置全体の光学構成をコンパクト化することが可能となり、さらに設計基準軸の共通化による誤差の低減、位置調整の簡素化、レイアウトの自由度の確保等が可能となる。また、第１，第３ミラーＭ１，Ｍ３を一部品化することにより、２つの凹面反射面を１つの部品に一体化することが好ましく、これにより部品点数の削減、誤差の低減及び精度の向上を達成することが可能となる。
【００５２】
第１，第３ミラーＭ１，Ｍ３に設けられている凹面反射面と第２ミラーＭ２に設けられている凸面反射面は、いずれも自由曲面形状を成している。この実施の形態のように反射面のパワーのみで照明光学系を構成する場合には、そのうちの少なくとも１面を自由曲面にすれば、それに応じた照明効率の向上が可能となる。例えば、表示パネルＰＡとしてデジタル・マイクロミラー・デバイスを用いた場合、表示面に対する斜め照明が必須となるが、自由曲面を用いれば斜め照明に際しても歪曲等の収差を良好に補正することができる。それにより、投影光学系ＰＬの入射瞳に向けて効率的に光を導いて、表示を明るくすることができる。つまり、ロッドインテグレータＲＩの射出端面に対して共役な表示パネルＰＡへの結像性能(例えばボケや歪曲)を高めることができるので、表示パネルＰＡでの反射光を投影光学系ＰＬの入射瞳に効率的に集めて、照明効率を上げることが可能となるのである。また、画面中の位置による照度変化も少なくできるので、明るさムラの低減も可能となる。
【００５３】
このプロジェクターにおいて第１，第３ミラーＭ１，Ｍ３の凹面反射面を自由曲面形状にしているのは、表示パネルＰＡに最も近い凹面反射面やロッドインテグレータＲＩの射出端面に最も近い凹面反射面を自由曲面形状にすることが、上記照明効率の向上や明るさムラの低減を達成する上で有効だからである。表示パネルＰＡとしてデジタル・マイクロミラー・デバイスを用いた場合、表示パネルＰＡに最も近い凹面反射面を自由曲面にすると、ＯＮ状態のマイクロミラーで反射した照明光を効率良く投影系瞳に導くことができる。したがって、照明効率の向上や明るさムラの低減を効果的に達成することが可能である。また、ロッドインテグレータＲＩの射出端面に最も近い凹面反射面を自由曲面形状にすると、射出端面を表示パネルＰＡ上で結像させる際の収差補正を良好に行うことが可能となる。それによって、歪曲やボケの低減による照明効率の向上を更に効果的に達成することができる。
【００５４】
また、表示パネルＰＡの表示面の縦方向をｙ軸方向とし横方向をｚ軸方向とすると、第１，第３ミラーＭ１，Ｍ３の凹面反射面は、いずれもｙ軸方向とｚ軸方向とにそれぞれ非対称な自由曲面形状を有している。このように、反射光学系を構成する凹面反射面のうちの少なくとも１面は、ｙ軸方向とｚ軸方向とにそれぞれ非対称な自由曲面形状を有することが望ましい。こうすることで、その凹面反射面に当たる位置によって光線の反射方向を制御しやすくなるため、結像や歪曲の光学性能を向上させることができる。また、このプロジェクターの場合、図１２から分かるように、物体面(ロッドインテグレータＲＩの射出端面)と像面(表示パネルＰＡの表示面)とが主にｚ軸方向に大きくなっており、各凹面反射面の自由曲面もそのレイアウトを反映した形状で最適化されている。
【００５５】
さらに、ロッドインテグレータＲＩの射出端面の中心から表示パネルＰＡを通過し、投影光学系ＰＬの入射瞳中心に至る光線が、自由曲面形状の凹面反射面に当たる点での曲率半径について、自由曲面形状を有する凹面反射面が条件：｜自由曲面形状を有する凹面反射面への入射光線と射出光線とを含む平面に垂直であるとともに、その凹面反射面の法線ベクトルを含む平面で切られる曲率半径｜＜｜自由曲面形状を有する凹面反射面への入射光線と射出光線とを含む平面で切られる曲率半径｜の関係を満足し、その自由曲面形状が面対称性を有しないことが望ましい。この構成によると、光学性能の向上を図り、歪曲を減少させたり、結像性能を向上させたりすることが可能になる。ひいては、照明効率を高めることが可能になる。
【００５６】
各ミラーＭ１〜Ｍ３の反射面を構成する基板材料としては、ガラス，プラスチック，金属，セラミック等、いずれの材料を用いてもよく、必要に応じたものを用いればよい。例えば、温度変化による結像性能の劣化を防ぐには、ガラス等の形状変化の少ない材料が好ましく、コストを低減するには、ＰＭＭＡ(polymethyl methacrylate)，ＰＣ(polycarbonate)等のプラスチック材料が好ましい。照明効率を高くするには基板上に反射率の高いコートを施す必要があり、具体的にはＡｌ(アルミニウム)やＡｇ(銀)等の金属反射薄膜を形成したり、誘電体をコートした増反射膜を形成したりすればよい。また、数十層の誘電体から成る多層膜をコートしてもよい。その場合、金属膜とは異なり、金属による光吸収がないため、使用時にも吸収光が熱に変わるといった不具合がないので好ましい。また、反射面の可視光での反射率は、概ね９０％以上の反射率があることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】リフレクターの一実施の形態における凹面反射面の隣接構成による効果を説明するための正面図。
【図２】リフレクターの一実施の形態における凹面反射面の薄型化の効果を説明するための図。
【図３】凹面反射面を複数有するリフレクターの具体例を示す正面図。
【図４】発光モジュールの一実施の形態の外観を示す斜視図。
【図５】発光モジュールの一実施の形態の外観を示す正面図。
【図６】光源ユニット(タイプ１)の外観を示す斜視図。
【図７】光源ユニット(タイプ１)の正面側外観及び断面構造を示す図。
【図８】光源ユニット(タイプ２)の外観を示す斜視図。
【図９】光源ユニット(タイプ２)の正面側外観及び断面構造を示す図。
【図１０】発光モジュールの点灯タイミングを示す図。
【図１１】ＲＧＢの光源ユニット(タイプ１)の配置状態を示す正面図。
【図１２】図１１の光源ユニット(タイプ１)を備えたプロジェクターの概略光学構成を示す平面図。
【符号の説明】
【００５８】
ＲＴ    リフレクター
ＲＳ    凹面反射面
ＬＮ    直線(境界)
ＣＸ    中心軸
ＡＸ    光軸
Ｆ    焦点
ＴＰ    ＬＥＤチップ(発光体)
ＬＣ    電極リード(カソード)
ＬＡ    電極リード(アノード)
ＭＪ    発光モジュール(発光装置)
ＨＳ    放熱体
ＦＮ    放熱フィン
ＵＮ    光源ユニット
ＵＲ    赤色光源ユニット
ＵＧ    緑色光源ユニット
ＵＢ    青色光源ユニット
ＰＬ    投影光学系
ＰＡ    表示パネル
【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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【図１２】
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