JP2011076781A - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 冷却性能が高い光源装置であって、更に高密度な光線束を射出することのできる光源装置と、この光源装置を内蔵するプロジェクタを提供する。
【解決手段】 本発明の光源装置は、行及び列をなすように配列された複数の光源から成る光源群72と、該各光源の光軸が互いに略平行となるように、光源群72を保持する光源保持体79と、各光源の光軸上に配置され、各光源から射出された光源光束同士の列間隔を狭めることにより、光源群72から射出された光線束を行方向に縮小して反射する複数の反射ミラー75と、複数の放熱フィン83が基部82に並設されて成るヒートシンク81と、各光源の発光を制御する光源制御手段と、各光源と光源制御手段とを電気的に接続する電気接続部材と、電気接続部材を配置させる空間が形成された伝熱部材80と、を備え、光源保持体79がヒートシンク81に伝熱部材80を介して熱接続されている。
【選択図】 図４

Description

本発明は、複数の光源を備えた光源装置と、この光源装置を内蔵するプロジェクタに関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ画像、更にメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する画像投影装置としてのデータプロジェクタが多用されている。このプロジェクタは、光源から射出された光をＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子、又は、液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示する。

このようなプロジェクタにおいて、従来は高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として発光ダイオードやレーザダイオード、あるいは、有機ＥＬ、蛍光体等を用いる種々のプロジェクタの開発が多々なされている。

例えば、特開２００４−２２００１５号公報（特許文献１）では、光量を増加させるために発光ダイオード等の光源をマトリクス状に配置した光源装置（照明装置）が提案されている。しかしながら、特許文献１の発明では、発光面積が増加し、エテンデュー（Ｅｔｅｎｄｕｅ）の値が大きくなるため不要光となる光が多く、光源からの射出光の利用効率が低下するという問題点があった。なお、エテンデューとは、有効光の空間的な広がりを面積と立体角の積として表した値であり、光学系において保存される値である。

そこで、特開２００４−３４１１０５号公報（特許文献２）では、蛍光体が周方向に敷設された蛍光ホイールと、紫外領域の光を発する発光ダイオードと、を備えた光源装置の提案がなされている。この特許文献２の光源装置は、蛍光ホイールに紫外光を照射して蛍光体を励起させ、この蛍光体から発した光を光源光として利用する構成とされている。

特開２００４−２２００１５号公報 特開２００４−３４１１０５号公報

上述した特許文献２の発明において、蛍光光の光量を増加させるためには、励起光の出力を大きくする必要がある。そして、励起光の出力を大きくする方法としては、複数の紫外線発光ダイオードを使用する方法があるが、この場合、励起光源の輝点が増加することとなるため、複数の輝点から射出された光源光束を蛍光体に集光するために大型の集光レンズが必要となるという問題点があった。また、複数の光源を配置させる場合、熱対策のために各光源を分散して配置する必要があるため、更に光源群からの光線束の断面積が拡大してしまう。

本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、冷却性能の高い光源装置であって、マトリクス状に配列された各光源からの光源光束同士の間隔を反射ミラーによって狭めることにより、光源群から射出された光線束の断面積を縮小することができる光源装置と、この光源装置を内蔵するコンパクトなプロジェクタと、を提供することを目的としている。

本発明の光源装置は、行及び列をなすように配列された複数の光源から成る光源群と、該各光源の光軸が互いに略平行となるように、前記光源群を保持する光源保持体と、前記各光源の光軸上に配置され、前記各光源から射出された光源光束同士の列間隔を狭めることにより、前記光源群から射出された光線束を行方向に縮小して反射する複数の反射ミラーと、複数の放熱フィンが基部に並設されて成るヒートシンクと、前記各光源の発光を制御する光源制御手段と、前記各光源と前記光源制御手段とを電気的に接続する電気接続部材と、該電気接続部材を配置させる空間が形成された伝熱部材と、を備え、前記光源保持体が前記ヒートシンクに前記伝熱部材を介して熱接続されていることを特徴とする。

また、本発明の光源装置において、前記光源保持体は、前記各光源を保持する複数の貫通孔を有している。

そして、本発明の光源装置において、前記伝熱部材は、前記ヒートシンクの基部であり、前記ヒートシンクと一体とされていることもある。

また、本発明の光源装置において、前記各光源における光軸上の射出側の夫々に、前記各光源から射出される光の指向性を高めるコリメータレンズが配置されている。

そして、本発明の光源装置において、前記反射ミラーは、短冊状に形成され、各反射ミラーが前記光源群の列方向と平行且つ夫々が同一の傾きとなるように階段形状のミラー保持体により保持されている。

また、本発明の光源装置において、前記ミラー保持体は、前記反射ミラーの長手方向両端近傍を保持し、前記反射ミラーの中央近傍に間隙を有し、該間隙と連通される透孔を有している。

さらに、本発明の光源装置において、前記伝熱部材における前記電気接続部材を配置させる空間は、前記各光源に接続される電気接続部材であるフレキシブル基板を配置させることができるように、前記各光源と対向する位置に形成される凹部と、各凹部同士を列方向及び／又は行方向に連通する連通部と、から構成されている。

そして、本発明のプロジェクタは、上記光源装置と、該光源装置から射出される光の光軸上に配置される蛍光発光装置と、発光素子を有する単色発光装置と、前記蛍光発光装置から射出される光と、前記単色発光装置から射出される光とを所定の一面に集光する光源側光学系と、表示素子と、前記光源側光学系により所定の一面に集光された光を前記表示素子に導光する導光光学系と、前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、前記光源装置や単色発光装置、表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、を備えることを特徴とする。

また、本発明のプロジェクタにおいて、前記蛍光発光装置は、前記光源装置からの射出光を拡散して透過する拡散透過領域と、前記光源装置からの射出光を受けて所定の波長帯域光を発する蛍光体の層が形成される蛍光発光領域と、を有し、前記光源装置の光源は青色レーザ発光器であり、前記蛍光発光装置の蛍光発光領域の蛍光体は緑色蛍光体であり、前記単色発光装置の発光素子は赤色発光ダイオードであることを特徴とする。

本発明によれば、複数の光源をマトリクス状に配列する構成において、各光源を分散して配置し、各光源から発する熱を伝熱部材を介してヒートシンクの放熱フィンから効率よく放熱させて、長期に亘って性能を維持することのできる光源装置であって、各光源からの光源光束同士の間隔を反射ミラーによって狭めることにより、光源群から射出された光線束の断面積を縮小することができる光源装置と、この光源装置を内蔵するコンパクトなプロジェクタと、を提供することができる。

本発明の実施例に係るプロジェクタを示す外観斜視図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタの機能回路ブロックを示す図である。 本発明の実施例に係るプロジェクタの内部構造を示す平面模式図である。 本発明の実施例に係る青色光源装置の斜視図である。 本発明の実施例に係る青色光源装置の分解斜視図である。 本発明の実施例に係る青色光源装置の断面を示す側面模式図である。 本発明の実施例に係る青色光源装置の光源群から射出される光線束の断面積を縮小する原理を示す説明図である。 本発明の実施例に係る青色光源装置のミラー保持体の斜視図である。 本発明の実施例に係る青色光源装置のヒートシンクと一体とされた伝熱部材を示す斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。プロジェクタ10は、光源ユニット60と、表示素子51と、光源ユニット60からの光を表示素子51に導光する導光光学系170と、表示素子51から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系220と、光源ユニット60の青色光源装置70及び赤色発光装置120の発光や表示素子51を制御するプロジェクタ制御手段と、を備える。

そして、この光源ユニット60は、青色光源装置70と、蛍光発光装置100と、赤色発光装置120と、光源側光学系140と、を備える。青色光源装置70は、青色レーザ発光器とされる青色光源71を複数有し、各青色光源71からの光源光束同士の間隔を狭めて射出することのできる光源装置である。赤色発光装置120は、赤色発光ダイオードとされる赤色発光素子121を有し、赤色波長帯域の光を射出する単色発光装置である。

また、蛍光発光装置100は、青色光源装置70からの射出光を拡散して透過する拡散透過領域、及び、青色光源装置70からの射出光を受けて緑色の波長帯域光を発する緑色蛍光体の層が形成される蛍光発光領域を有する蛍光ホイール101と、蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、を備えている。そして、蛍光発光装置100は、青色光源装置70から射出される光の光軸上に配置されている。

つまり、青色光源装置70は、回転する蛍光ホイール101の拡散透過領域と蛍光発光領域に順次青色波長帯域の光を照射することができるようになっている。したがって、回転する蛍光ホイール101の拡散透過領域に青色波長帯域の光が照射されたときには青色波長帯域の光が拡散して透過され、蛍光発光領域に青色波長帯域の光が照射されたときには緑色蛍光体から緑色波長帯域の光が発せられることになる。

また、光源側光学系140は、蛍光発光装置100から射出される青色及び緑色波長帯域の光と、赤色発光装置120から射出される赤色波長帯域の光と、を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光するレンズやミラー等から構成される。つまり、蛍光発光装置100から射出される青色及び緑色光、並びに、赤色発光装置120から射出される赤色光は、光源側光学系140によりライトトンネル175の入射口に集光され、集光された各色光は、更に導光光学系170により表示素子51に導光されることとなる。

青色光源装置70は、光源群72と、複数の反射ミラー75と、複数のコリメータレンズ73と、を備える。また、青色光源装置70は、光源群72及びコリメータレンズ73を保持する光源保持体79と、反射ミラー75を保持する階段形状のミラー保持体76と、伝熱部材80と、複数の放熱フィン83が基部82に並設されて成るヒートシンク81と、を備える。伝熱部材80には、各青色光源71と光源制御手段であるプロジェクタ制御手段の光源制御回路41とを電気的に接続する電気接続部材を配置させる空間91が形成されている。

なお、この空間91は、各青色光源71に接続される電気接続部材であるフレキシブル基板90を配置させることができるように、各青色光源71と対向する位置に形成される凹部91aと、各凹部91a同士を行方向及び列方向に連通する連通部91bと、から構成されている。

光源群72は、行及び列をなすように配列された複数の青色光源71から成り、光源保持体79により各青色光源71の光軸が互いに略平行となるように保持される。また、この光源群72は、２４個の青色光源71が３行８列に配列されて成る。なお、各青色光源71は、熱の集中を避けるために、所定の間隔をあけて形成される複数の貫通孔84に嵌着されることにより分散して配置されている。

各青色光源71における光軸上の射出側の夫々には、各青色光源71から射出される光の指向性を高めるコリメータレンズ73が、光源保持体79により保持されている。

複数の反射ミラー75は、夫々が短冊状に形成されており、各青色光源71から射出される光の光軸上において、光源群72の列方向と平行且つ夫々が同一の傾きとなるように階段形状のミラー保持体76により保持される。つまり、ミラー保持体76には、光源群72における列数と同数となる８枚の短冊状ミラーが階段状に配置される。また、各反射ミラー75は、相互間隔を詰めて配置されている。

このように反射ミラー75を配置することで、各青色光源71から射出された光源光束同士の列間隔を狭めることができるため、複数の反射ミラー75は、光源群72から射出された光線束を行方向に縮小して反射することができる。つまり、この青色光源装置70は、各青色光源71からの光源光束の集合である光源群72の光線束の断面積を反射ミラー75により縮小することができる。

伝熱部材80は、ヒートシンク81の基部であり、この伝熱部材80に複数枚の放熱フィン83が垂設されている。つまり伝熱部材80はヒートシンク81と一体とされている。そして、ヒートシンク81と一体とされた伝熱部材80に光源保持体79が熱接続された状態で並設されている。したがって、冷却風がヒートシンク81に送風されると、発熱源である青色光源71から発せられた熱は、光源保持体79及び伝熱部材80を介して放熱フィン83に伝わり、放熱フィン83から放熱される。また、青色光源71からの光が照射されることにより温度が上昇するコリメータレンズ73から光源保持体79に伝わる熱も、伝熱部材80を介して放熱フィン83に伝わり、放熱フィン83から放熱される。

また、ミラー保持体76は、反射ミラー75の長手方向両端近傍を保持し、反射ミラー75の中央近傍に間隙74を有し、この間隙74と連通される透孔77を有している。これにより、冷却風がミラー保持体76に噴き当てられると、透孔77を通過した冷却風が反射ミラー75の裏面に直接噴き当てられて、反射ミラー75とミラー保持体76の間隙74から青色光源71側へ放出される。なお、青色光源71側へ放出された冷却風は、青色光源装置70の上方の開口などから排気されることになる。

以下、本発明の実施例を図に基づいて詳説する。図１は、プロジェクタ10の外観斜視図である。なお、本実施例において、プロジェクタ10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とはプロジェクタ10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

そして、プロジェクタ10は、図１に示すように、略直方体形状であって、プロジェクタ筐体の前方の側板とされる正面パネル12の側方に投影口を覆うレンズカバー19を有するとともに、この正面パネル12には複数の吸気孔18を設けている。さらに、図示しないがリモートコントローラからの制御信号を受信するＩｒ受信部を備えている。

また、筐体の上面パネル11にはキー／インジケータ部37が設けられ、このキー／インジケータ部37には、電源スイッチキーや電源のオン又はオフを報知するパワーインジケータ、投影のオン、オフを切りかえる投影スイッチキー、光源ユニットや表示素子又は制御回路等が過熱したときに報知をする過熱インジケータ等のキーやインジケータが配置されている。

さらに、筐体の背面には、背面パネルにＵＳＢ端子や画像信号入力用のＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、ＲＣＡ端子等を設ける入出力コネクタ部及び電源アダプタプラグ等の各種端子20が設けられている。また、背面パネルには、複数の吸気孔18が形成されている。なお、図示しない筐体の側板である右側パネル、及び、図１に示した側板である左側パネル15には、各々複数の排気孔17が形成されている。また、左側パネル15における背面パネル近傍の隅部には、吸気孔18も形成されている。

次に、プロジェクタ10のプロジェクタ制御手段について図２のブロック図を用いて述べる。プロジェクタ制御手段は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成され、入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース22、システムバス（ＳＢ）を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ24に出力される。

また、表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ25に展開記憶させた上でこのビデオＲＡＭ25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。

表示駆動部26は、表示素子制御手段として機能するものであり、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子51を駆動するものであり、光源ユニット60から射出された光線束、即ち光源ユニット60の光源側光学系により所定の一面に集光された光線束を導光光学系を介して表示素子51に照射することにより、表示素子51の反射光で光像を形成し、後述する投影側光学系を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影側光学系の可動レンズ群235は、レンズモータ45によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動が行われる。

また、画像圧縮伸長部31は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体とされるメモリカード32に順次書き込む記録処理を行う。さらに、画像圧縮伸長部31は、再生モード時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、この画像データを画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行なう。

制御部38は、プロジェクタ10内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。

筐体の上面パネル11に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成されるキー／インジケータ部37の操作信号は、直接に制御部38に送出され、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部35で受信され、Ｉｒ処理部36で復調されたコード信号が制御部38に出力される。

なお、制御部38にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部47が接続されている。この音声処理部47は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させる。

また、制御部38は、光源制御手段としての光源制御回路41を制御しており、この光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光源光が光源ユニット60から射出されるように、光源ユニット60の青色光源装置の各光源及び赤色発光装置の発光素子の発光を個別に制御するとともに、ホイールモータを制御して蛍光発光装置の蛍光ホイールを回転駆動させる。

さらに、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源ユニット60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から複数個の冷却ファンの回転速度を個別に制御させる。また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によりプロジェクタ本体の電源ＯＦＦ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によってはプロジェクタ本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。

次に、このプロジェクタ10の内部構造について述べる。図３は、プロジェクタ10の内部構造を示す平面模式図である。プロジェクタ10は、図３に示すように、右側パネル14の近傍に制御回路基板241を備えている。この制御回路基板241は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を備えてなる。また、プロジェクタ10は、制御回路基板241の側方、つまり、プロジェクタ筐体の略中央部分に光源ユニット60を備えている。さらに、プロジェクタ10は、光源ユニット60と左側パネル15との間に光学系ユニット160を備えている。

光源ユニット60は、プロジェクタ筐体の左右方向における略中央部分であって背面パネル13近傍に配置される青色光源装置70と、この青色光源装置70から射出される光線束の光軸上であって正面パネル12の近傍に配置される蛍光発光装置100と、青色光源装置70と蛍光発光装置100との間に配置される赤色発光装置120と、蛍光発光装置100からの射出光や赤色発光装置120からの射出光の光軸が同一の光軸となるように変換して、各色光を所定の一面であるライトトンネル175の入射口に集光する光源側光学系140と、を備える。

青色光源装置70は、背面パネル13と光軸が平行になるよう配置された複数の青色光源71から成る光源群72、各青色光源71からの射出光の光軸を正面パネル12方向に９０度変換する複数の反射ミラー75、複数の反射ミラー75で反射した各青色光源71からの射出光を集光する集光レンズ78、及び、青色光源71と右側パネル14との間に配置されたヒートシンク81等を備える。

光源群72は、複数の青色レーザ発光器とされる青色光源71がマトリクス状に配列されて成る。また、各青色光源71の光軸上には、各青色光源71からの射出光の指向性を高めるように平行光に変換するコリメータレンズ73が夫々配置されている。そして、複数の反射ミラー75は、階段状に配列されて、各青色光源71から射出される光源光束同士の間隔を狭めることにより、光源群72から射出される光線束の断面積を水平方向において縮小して、集光レンズ78に向けて反射する。

ヒートシンク81と背面パネル13との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261とヒートシンク81とによって青色光源71が冷却される。さらに、反射ミラー75と背面パネル13との間にも冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって反射ミラー75や集光レンズ78が冷却される。青色光源装置70の詳細については後述する。

蛍光発光装置100は、正面パネル12と平行となるように、つまり、青色光源装置70からの射出光の光軸と直交するように配置された蛍光ホイール101と、この蛍光ホイール101を回転駆動するホイールモータ110と、青色光源装置70から射出される光線束を蛍光ホイール101に集光するとともに蛍光ホイール101から背面パネル13方向に射出される光線束を集光する集光レンズ群111と、蛍光ホイール101から正面パネル12方向に射出される光線束を集光する集光レンズ115と、を備える。

蛍光ホイール101は、青色光源装置70からの射出光を励起光として受けて緑色波長帯域の蛍光発光光を射出する緑色蛍光発光領域と、青色光源装置70からの射出光を拡散透過する拡散透過領域と、が周方向に並設してなる。また、緑色蛍光発光領域における基材は銅やアルミニウム等から成る金属基材であって、この基材の背面パネル13側の表面は、銀蒸着等によってミラー加工されており、このミラー加工された表面に緑色蛍光体の層が敷設されている。さらに、拡散透過領域における基材は透光性を有する透明基材であって、この基材の表面には、サンドブラスト等によって微細凹凸が形成されている。

そして、蛍光ホイール101の緑色蛍光体層に照射された青色光源装置70からの射出光は、緑色蛍光体層における緑色蛍光体を励起し、緑色蛍光体から全方位に蛍光発光された光線束は、直接背面パネル13側へ、あるいは、蛍光ホイール101の表面で反射した後に背面パネル13側へ射出され、集光レンズ群111に入射する。また、蛍光ホイール101の拡散透過領域に照射された青色光源装置70からの射出光は、微細凹凸によって拡散された拡散透過光として集光レンズ115に入射する。なお、ホイールモータ110と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって蛍光発光装置100等が冷却される。

赤色発光装置120は、青色光源71と光軸が平行となるように配置された赤色発光素子121と、赤色発光素子121からの射出光を集光する集光レンズ群125と、を備える単色発光装置である。この赤色発光素子121は、赤色波長帯域の光を発する赤色発光ダイオードである。そして、この赤色発光装置120は、青色光源装置70からの射出光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と光軸が交差するように配置されている。さらに、赤色発光装置120は、赤色発光素子121の右側パネル14側に配置されるヒートシンク130を備える。そして、ヒートシンク130と正面パネル12との間には冷却ファン261が配置されており、この冷却ファン261によって赤色発光素子121が冷却される。

そして、光源側光学系140は、赤色、緑色、青色波長帯域の光線束を集光させる集光レンズや、各色波長帯域の光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー、ダイクロイックミラー等からなる。具体的には、青色光源装置70から射出される青色波長帯域光及び蛍光ホイール101から射出される緑色波長帯域光と、赤色発光装置120から射出される赤色波長帯域光とが交差する位置に、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射してこの緑色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一ダイクロイックミラー141が配置されている。

また、蛍光ホイール101を拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ115と正面パネル12との間には、青色波長帯域光を反射してこの青色光の光軸を左側パネル15方向に９０度変換する第一反射ミラー143が配置されている。さらに、第一反射ミラー143で反射した青色波長帯域光の光軸上であって光学系ユニット160の近傍には、この青色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二反射ミラー145が配置されている。

また、第一ダイクロイックミラー141を透過した赤色波長帯域光の光軸及びこの光軸と一致するように第一ダイクロイックミラー141により反射された緑色波長帯域光の光軸と、第二反射ミラー145で反射した青色波長帯域光の光軸とが交差する位置には、青色波長帯域光を透過し、赤色及び緑色波長帯域光を反射してこれら赤色及び緑色光の光軸を背面パネル13方向に９０度変換する第二ダイクロイックミラー148が配置されている。そして、ダイクロイックミラーや反射ミラーの間には、夫々集光レンズが配置されている。

光学系ユニット160は、青色光源装置70の左側方に位置する照明側ブロック161と、背面パネル13と左側パネル15とが交差する位置の近傍に位置する画像生成ブロック165と、光源側光学系140と左側パネル15との間に位置する投影側ブロック168と、の３つのブロックによって略コの字状に構成されている。

この照明側ブロック161は、光源ユニット60から射出された光源光を画像生成ブロック165が備える表示素子51に導光する導光光学系170の一部を備えている。この照明側ブロック161が有する導光光学系170としては、光源ユニット60から射出された光線束を均一な強度分布の光束とするライトトンネル175や、このライトトンネル175の入射口に光源光を集光する集光レンズ173、ライトトンネル175から射出された光を集光する集光レンズ178、ライトトンネル175から射出された光線束の光軸を画像生成ブロック165方向に変換する光軸変換ミラー181等がある。

画像生成ブロック165は、導光光学系170として、光軸変換ミラー181で反射した光源光を表示素子51に集光させる集光レンズ183と、この集光レンズ183を透過した光線束を表示素子51に所定の角度で照射する照射ミラー185と、を有している。さらに、画像生成ブロック165は、表示素子51とするＤＭＤを備え、この表示素子51と背面パネル13との間には表示素子51を冷却するためのヒートシンク190が配置されて、このヒートシンク190によって表示素子51が冷却される。また、表示素子51の正面近傍には、投影側光学系220としての集光レンズ195が配置されている。

投影側ブロック168は、表示素子51で反射されたオン光をスクリーンに放出する投影側光学系220のレンズ群を有している。この投影側光学系220としては、固定鏡筒に内蔵する固定レンズ群225と可動鏡筒に内蔵する可動レンズ群235とを備えてズーム機能を備えた可変焦点型レンズとされ、レンズモータにより可動レンズ群235を移動させることによりズーム調整やフォーカス調整を可能としている。

このようにプロジェクタ10を構成することで、蛍光ホイール101を回転させるとともに青色光源装置70及び赤色発光装置120から異なるタイミングで光を射出すると、赤色、緑色及び青色の波長帯域光が光源側光学系140を介してライトトンネル175に順次入射され、更に導光光学系170を介して表示素子51に入射されるため、プロジェクタ10の表示素子51であるＤＭＤがデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を生成することができる。

次に、青色光源装置70の具体的な構成について、図４乃至図８を参照して説明する。なお、行方向とは水平方向（プロジェクタ10における上面及び下面パネルと平行となる方向）であり、列方向とは上下方向（プロジェクタ10における右側及び左側パネルと平行となる方向）である。

青色光源装置70は、図４乃至図６に示すように、複数の青色光源71の集合体である光源群72と、複数の反射ミラー75と、複数のコリメータレンズ73と、を備える。また、この青色光源装置70は、光源群72及びコリメータレンズ73を保持する直方体形状の光源保持体79と、反射ミラー75を保持する階段形状のミラー保持体76と、伝熱部材80と、複数の放熱フィン83が基部82に垂設されて成るヒートシンク81と、を備える。

このヒートシンク81は、複数枚の放熱フィン83が夫々上面及び下面パネルと平行となるように上下方向に並設されて成り、冷却ファン261からの冷却風が放熱フィン83同士の間隙を流れることで、放熱フィン83から熱を奪って冷却することができるように構成されている。

光源群72は、行及び列をなすように配列された複数の青色光源71から成り、具体的には、２４個の青色光源71が３行８列に配列されて成る。また、光源保持体79は、直方体形状であって、光源群72の配列に対応した複数の円形状の貫通孔84が形成されている。そして、各青色光源71は、光源保持体79の貫通孔84におけるヒートシンク81側の端部に嵌着されることにより保持される。

また、この光源保持体79には、ヒートシンク81側から伝熱部材80が当接されているため、各青色光源71は脱落することなく所定位置に固定される。具体的には、伝熱部材80には、青色光源71の端部外径よりも僅かに小さな円形凹部91aが各青色光源71の配列に対応して形成されており、この円形凹部91aの円周外方近傍の端面を各青色光源71の端部における外周部近傍に当接させることで、各青色光源71が所定位置に固定されている。そして、各青色光源71は、光軸が互いに略平行となるように配設される。また、各青色光源71は、熱の集中を避けるために所定の間隔をあけて分散して配置されている。

そして、光源保持体79とヒートシンク81の基部82との間には、直方体形状の伝熱部材80が、光源保持体79とヒートシンク81の基部82とに挟まれるように配置されている。つまり、光源保持体79は、ヒートシンク81に伝熱部材80を介して熱的に接続されている。

この伝熱部材80には、各青色光源71と光源制御回路41とを電気的に接続する電気接続部材としてのフレキシブル基板90を配置させる空間91が形成されている。この空間91は、各青色光源71と対向する位置に形成される円形凹部91aと、各凹部91a同士を列方向に連通する連通部91bと、光源群72の１行目（最上段）の各凹部91a同士を行方向に連通する連通部91bと、から構成されている。

このように、列方向に連通する連通部91bを設けることで、各青色光源71をフレキシブル基板90によって光源制御回路41に電気的に接続することができる。また、本実施例において光源群72は、３行２列毎にグループ分けされて、グループ毎に制御される。したがって、上述したように、行方向にも連通部91bを設けることで、基板上の配線数を減らして基板面積を小さくすることができる、あるいは、配線数を減らすことにより１本あたりの配線幅を広くして電流容量を増やすことができる。

なお、電源接続部材は、フレキシブル基板90とすることなく、ケーブルとすることもできる。また、青色光源71を表面実装部品として、フレキシブル基板90に表面実装することとしてもよい。

また、各青色光源71における光軸上の射出側の夫々には、各青色光源71から射出される光の指向性を高めるように、射出光を平行光束に変換するコリメータレンズ73が配置されている。このコリメータレンズ73は、光源保持体79の貫通孔84の端部に嵌着されることにより保持されている。また、コリメータレンズ73が光源保持体79から脱落することのないように、コリメータレンズ73の外径よりも僅かに小さな円形開口を複数有する薄肉のレンズ止め板95が、反射ミラー75の配置される側から光源保持体79に装着されている。

複数の反射ミラー75は、夫々が短冊状に形成されており、各青色光源71の光の光軸上において、光源群72の列方向と平行且つ夫々が同一の傾きである光軸に対して４５度となる傾きとなるように階段形状のミラー保持体76により保持される。つまり、ミラー保持体76には、光源群72における列数と同数となる８枚の短冊状ミラーが階段状に配置される。また、各反射ミラー75は、青色光源71から反射ミラー75に照射される光の光軸方向における相互間隔を詰めて配置されている。

このように反射ミラー75を配置することで、各青色光源71から射出された光源光束同士の列間隔を狭めることができるため、複数の反射ミラー75は、光源群72から射出された光線束を行方向に縮小して反射することができる。つまり、この青色光源装置70は、分散して配列した各青色光源71からの光源光束の集合である光源群72の光線束の断面積を反射ミラー75により縮小して、密度を高めた光線束として射出することができる。

そして、反射ミラー75から射出された光線束を更に集光する集光レンズ78が、この光線束の光軸上に配設されて、青色光源装置70の一部とされている。なお、この集光レンズ78は、反射ミラー75により断面が縮小された光線束を透過させるコンパクトなサイズとすることができる。

以下、青色光源装置70の光源群72から射出される光線束の断面積を縮小する原理について図７を参照して説明する。
青色光源71からの光を平行光束に変換するコリメータレンズ73からの有効平行光束（光源光束）の直径をａとし、この青色光源71の光源光束同士の列間隔をｂとすると、各コリメータレンズ73から射出される光源光束の集合体である光源群72の光線束の断面における列方向の全長は、８ａ＋７ｂとなる。

このような光源群72から射出される光線束を、例えば、光源群72に対して一枚の反射ミラー75eで直角に反射させた場合、反射ミラー75eで反射した光線束の断面における列方向の全長は８ａ＋７ｂとなる。しかし、本実施例においては、列毎に短冊状の反射ミラー75を列方向が長手方向となるように配置している。さらに、これらの反射ミラー75は、光源群72の光軸方向に各反射ミラー75の相互間隔を詰めて配置されている。これにより、光源群72の光線束は、各青色光源71の光源光束同士の間隔ｂが削除された状態の、断面が縮小された光線束となり、当該光線束における列方向の長さは８ａとなる。

以上のような構成とした青色光源装置70によれば、複数の青色光源71をマトリクス状に配列した光源群72の各列を構成する各青色光源71から射出される光源光束同士の列間隔を反射ミラー75によって狭めることにより、光源群72から射出された光線束の断面積を行方向に縮小することができるため、大きなレンズを配置することなく高密度な光線束を射出することができる青色光源装置70を提供することができる。また、この青色光源装置70を備えることで光学系を大きくすることなく高出力な励起光を蛍光発光装置100の蛍光体に照射させることができるため、蛍光体を効率よく且つ明るく発光させて蛍光光を射出することのできるコンパクトな光源ユニット60と、この光源ユニット60を内蔵する輝度が高く色バランスの良好な画像を投影可能な薄型且つ小型のプロジェクタ10と、を提供することができる。

また、この青色光源装置70は、各青色光源71の光軸上にコリメータレンズ73を配置して指向性の高い平行光束を射出できる構成とされているため、青色光源71からの射出光の利用効率を高めることができる。さらに、この青色光源装置70は、光源群72の各列から射出される光源光束の光軸上に、複数の反射ミラー75を階段状に配置しているため、各反射ミラー75で反射した光源光束が他の反射ミラー75に干渉することを防止できる。また、この青色光源装置70は、各反射ミラー75からの反射光束相互の間隔をなくすように反射ミラー75同士を詰めて配置しているため、光源群72の行方向における光源光束同士の列間隔が削除された光線束として反射することができる。つまり、光源光束を無駄なく利用して、光線束の断面積を縮小することができる。

さらに、この青色光源装置70は、各反射ミラー75を、光源群72の列方向と平行となるように、夫々同一の傾きをなして配置する構成としたため、コリメータレンズ73から射出された拡散角度を維持した状態で所定の一方向に断面積が縮小された光線束を射出することができる。

また、この青色光源装置70は、青色光源71及びコリメータレンズ73を光源保持体79の貫通孔84に嵌着する構成としているため、青色光源71及びコリメータレンズ73を容易に位置決めして所定位置に固定させることができる。

そして、青色光源71及びコリメータレンズ73は光源保持体79に保持され、この光源保持体79が伝熱部材80を介してヒートシンク81に熱的に接続されている。したがって、冷却風がヒートシンク81に送風されると、発熱源である青色光源71から発せられた熱は、青色光源71を保持する光源保持体79に伝わり、更に伝熱部材80を介して放熱フィン83に伝わって、放熱フィン83から放熱される。また、青色光源71からの光が照射されることにより温度が上昇するコリメータレンズ73から光源保持体79に伝わる熱も、伝熱部材80を介して放熱フィン83に伝わって、放熱フィン83から放熱される。なお、この青色光源装置70は、各青色光源71が所定の間隔をあけて分散配置されているため、青色光源71からの熱を効率よく放熱させることができる。

また、冷却ファン261からの冷却風は、ミラー保持体76にも送風されて、ミラー保持体76に保持される反射ミラー75も直接的に冷却することができるようになっている。具体的には、ミラー保持体76は、図８に示すように、短冊状反射ミラー75の長手方向両端近傍を接着により保持し、短冊状反射ミラー75の中央近傍に間隙74が形成されている。そして、ミラー保持体76には、この間隙74と連通される透孔77が形成されている。したがって、冷却風がミラー保持体76に噴き当てられると、透孔77を通過した冷却風が反射ミラー75の裏面に直接噴き当てられて、反射ミラー75とミラー保持体76の間隙74から青色光源71側へ放出される。なお、青色光源71側へ放出された冷却風は、コリメータレンズ73や光源保持体79、集光レンズ78を冷却して、青色光源装置70の上方の開口などから排気されることになる。

したがって、本発明によれば、青色光源71から発せられる熱をヒートシンク81により、効率よく放熱させて、長期に亘って性能を維持することのできる青色光源装置70と、この青色光源装置70を備えた光源ユニット60と、この光源ユニット60を内蔵するプロジェクタ10と、を提供することができる。

また、本発明は、以上の実施例に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。例えば、図９に示すように、伝熱部材80自体を、ヒートシンク81の基部82として、ヒートシンク81と一体とする構成とすることもできる。これにより、部品点数を削減することができるとともに部材同士の接触部を減らして放熱グリースの塗布面積を減らすことができるため、青色光源装置70の低コスト化を図ることができる。さらに、伝熱部材80から直接放熱フィン83を垂設する構成とされているため、熱伝導性を向上させて、より効率よく放熱をさせることのできる青色光源装置70を提供することができる。

そして、光源群72の配列は、上述した場合に限定されることなく、様々な態様を採用することができる。例えば、１行及び１列目に夫々２個、２行及び２列目に夫々４個、３行及び３列目に夫々６個、４行及び４列目に夫々６個、５行及び５列目に夫々４個、６行及び６列目に夫々２個の光源が配列されるように、各光源を等間隔で配置して、２４個の光源が対向する２辺を平行とする八角形を形成するように６行６列に配列することで光源群72を構成することとしてもよい。

また、反射ミラー75も、上述したように短冊状に形成する場合に限定されることなく、光源と同数の正方形形状の反射ミラー75を各光源の光軸上に配置することとしてもよい。この場合、光源群72における青色光源71の配置が不規則な場合であっても、容易に光線束の断面積を縮小することができる。なお、上述したように、短冊状に形成した場合、部品点数を減らすことができるため、コストの低減を図ることができる。

そして、上述した実施例においては、光源光束同士の列間隔を狭めて光源群72の光線束を行方向に縮小させる反射ミラー75を配置させる構成としたが、この反射ミラー75によって反射した光源光束を更に列方向に縮小させる別の反射ミラーを複数配置させる構成としてもよい。これにより、水平方向のみならず上下方向にも光線束の断面積を小さくして更に密度を高くした光線束を射出可能な光源装置であって、光線束の密度の均一化を図ることもできる光源装置を提供することができる。

そして、上述した実施例における光源装置は、各反射ミラー75を同一の傾きで配列した構成としたが、照射される光源光束を所定の一点に集光するように異なる傾きで各反射ミラー75を配列する構成とすることもできる。また、各反射ミラー75は、照射される光源光束の光軸に対して４５度の角度で配置する場合に限定されることもない。

さらに、青色光源装置70に青色レーザ発光器に代えて発光ダイオードを青色光源71として採用することもできる。そして、青色光源装置70は、青色光源71を光源保持体79の貫通孔84に装着する態様に限定することなく、青色光源71を伝熱部材80の凹部91aに嵌着させるなどして固定する構成としてもよい。また、各光学部品のレイアウトも、上述した構成（図３参照）に限ることなく様々なレイアウトを採用することができる。そして、上述した光源装置は、プロジェクタ10に搭載する場合に限定されることなく、様々な電子機器に搭載する光束密度の高い光源装置として利用することができる。

10 プロジェクタ
11 上面パネル 12 正面パネル
13 背面パネル 14 右側パネル
15 左側パネル 17 排気孔
18 吸気孔 19 レンズカバー
20 各種端子 21 入出力コネクタ部
22 入出力インターフェース 23 画像変換部
24 表示エンコーダ 25 ビデオＲＡＭ
26 表示駆動部 31 画像圧縮伸長部
32 メモリカード 35 Ｉｒ受信部
36 Ｉｒ処理部 37 キー／インジケータ部
38 制御部 41 光源制御回路
43 冷却ファン駆動制御回路 45 レンズモータ
47 音声処理部 48 スピーカ
51 表示素子
60 光源ユニット 70 青色光源装置
71 青色光源 72 光源群
73 コリメータレンズ 74 間隙
75 反射ミラー 75e 反射ミラー
76 ミラー保持体
77 透孔 78 集光レンズ
79 光源保持体 80 伝熱部材
81 ヒートシンク 82 基部
83 放熱フィン 84 貫通孔
90 フレキシブル基板 91 空間
91a 凹部 91b 連通部
95 レンズ止め板 100 蛍光発光装置
101 蛍光ホイール 110 ホイールモータ
111 集光レンズ群 115 集光レンズ
120 赤色発光装置 121 赤色発光素子
125 集光レンズ群 130 ヒートシンク
140 光源側光学系 141 第一ダイクロイックミラー
143 第一反射ミラー 145 第二反射ミラー
148 第二ダイクロイックミラー 160 光学系ユニット
161 照明側ブロック 165 画像生成ブロック
168 投影側ブロック 170 導光光学系
173 集光レンズ 175 ライトトンネル
178 集光レンズ 181 光軸変換ミラー
183 集光レンズ 185 照射ミラー
190 ヒートシンク 195 集光レンズ
220 投影側光学系 225 固定レンズ群
235 可動レンズ群 241 制御回路基板
261 冷却ファン

Claims (9)

1. 行及び列をなすように配列された複数の光源から成る光源群と、
   該各光源の光軸が互いに略平行となるように、前記光源群を保持する光源保持体と、
   前記各光源の光軸上に配置され、前記各光源から射出された光源光束同士の列間隔を狭めることにより、前記光源群から射出された光線束を行方向に縮小して反射する複数の反射ミラーと、
   複数の放熱フィンが基部に並設されて成るヒートシンクと、
   前記各光源の発光を制御する光源制御手段と、
   前記各光源と前記光源制御手段とを電気的に接続する電気接続部材と、
   該電気接続部材を配置させる空間が形成された伝熱部材と、を備え、
   前記光源保持体が前記ヒートシンクに前記伝熱部材を介して熱接続されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記光源保持体は、前記各光源を保持する複数の貫通孔を有していることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記伝熱部材は、前記ヒートシンクの基部であり、前記ヒートシンクと一体とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
4. 前記各光源における光軸上の射出側の夫々に、前記各光源から射出される光の指向性を高めるコリメータレンズが配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の光源装置。
5. 前記反射ミラーは、短冊状に形成され、各反射ミラーが前記光源群の列方向と平行且つ夫々が同一の傾きとなるように階段形状のミラー保持体により保持されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源装置。
6. 前記ミラー保持体は、前記反射ミラーの長手方向両端近傍を保持し、前記反射ミラーの中央近傍に間隙を有し、該間隙と連通される透孔を有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源装置。
7. 前記伝熱部材における前記電気接続部材を配置させる空間は、前記各光源に接続される電気接続部材であるフレキシブル基板を配置させることができるように、前記各光源と対向する位置に形成される凹部と、各凹部同士を列方向及び／又は行方向に連通する連通部と、から構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の光源装置。
8. 請求項１乃至請求項７の何れかに記載の光源装置と、
   該光源装置から射出される光の光軸上に配置される蛍光発光装置と、
   発光素子を有する単色発光装置と、
   前記蛍光発光装置から射出される光と、前記単色発光装置から射出される光とを所定の一面に集光する光源側光学系と、
   表示素子と、
   前記光源側光学系により所定の一面に集光された光を前記表示素子に導光する導光光学系と、
   前記表示素子から射出された画像をスクリーンに投影する投影側光学系と、
   前記光源装置や単色発光装置、表示素子を制御するプロジェクタ制御手段と、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。
9. 前記蛍光発光装置は、前記光源装置からの射出光を拡散して透過する拡散透過領域と、前記光源装置からの射出光を受けて所定の波長帯域光を発する蛍光体の層が形成される蛍光発光領域と、を有し、
   前記光源装置の光源は青色レーザ発光器であり、
   前記蛍光発光装置の蛍光発光領域の蛍光体は緑色蛍光体であり、
   前記単色発光装置の発光素子は赤色発光ダイオードであることを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。
   

Images