JP3753137B2 - 光源装置、及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、光源装置、及びプロジェクタに関する。

従来、プロジェクタ（投射型表示装置）では、その光源として、古くはハロゲンランプ、近年は高輝度高効率である高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）が多く用いられてきた。放電型のランプであるＵＨＰを用いた光源は高圧の電源回路を要し、大型で重く、プロジェクタの小型軽量化の妨げになっていた。また、ハロゲンランプよりは寿命が長いものの依然短寿命である他、光源の制御（高速の点灯、消灯、変調）が略不可能で、また立ち上げに数分という長い時間を要していた。

そこで最近、新しい光源としてＬＥＤ発光体が注目されている。ＬＥＤは超小型・超軽量、長寿命である。また、駆動電流の制御によって、点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできる。しかしながら、現在のところＬＥＤを光源とするプロジェクタにおいて十分な輝度を得ることは難しい。これは、ＬＥＤは効率の点でまだＵＨＰの１／２〜１／３程度であり、定格いっぱいの電流を注入しても得られる光量が小さいからである。めざましい技術革新によって上記効率は年々着実に向上しつつあり、数年後には現在のＵＨＰ並みのレベルに達する可能性もあるが、少なくとも近い将来、製品化可能なＬＥＤ光源プロジェクタにおいては、状況は変わらないであろう。なお、光量を稼ぐのにＬＥＤをアレイ化する方法があるが、これは発光点が大きくなることによる光学系としての照明光率の低下を招くので、あまり効果は得られない。

そこで、残された方法として考えられるのは、ＬＥＤの発光量を増やすことである。しかしながら、これは上記の通りＬＥＤの定格の制約があり、最大光量は定格と効率で自動的に決まっている。ＬＥＤの定格電流を決めているのは主に発熱量であるため、従来のＬＥＤのパッケージ内に熱伝導性の高い流体を満たす等による冷却技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３６１４８号公報

しかしながら、上述の技術を用いても、十分な放熱効果は得ることが難しいという問題がある。このため、発熱によるチップへのダメージにより、定格電流を大きくできず、最大光出力も小さくなっていた。
本発明は、上述の課題に鑑み創案されたもので、効率的な冷却が可能となると共に、高輝度な照明が可能な光源装置及びこれを備えたプロジェクタを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の構成を採用した。
本発明の光源装置は、固体光源とレンズとを有する光源装置であって、前記固体光源に近接して流動することにより当該固体光源の発熱を吸収する第１の液体と、当該第１の液体に近接して流動することにより当該第１の液体の熱量を吸収する第２の液体と、を具備することを特徴としている。
ここで、固体光源とは、ＬＥＤチップや半導体レーザー等を意味するものである。
本発明によれば、固体光源に近接して流動する第１の液体を有しているので、当該第１の液体は固体光源の発熱を吸収する。これによって第１の液体の熱量が多くなるが、当該第１の液体に近接して流動する第２の液体を有しているので、第１の液体は冷却される。このように冷却された第１の液体は再度かつ連続的に固体光源の発熱を吸収すると共に、第１の液体の熱量は第２の液体を介して光源装置の外部に取り出される。即ち、第１の液体と第２の液体の両者を流動させることによって固体光源が冷却される。
従って、固体光源の近傍において単に第１の液体を停滞させておく場合と比較して、第１の液体の流動によって積極的に固体光源が冷却されるので、冷却効率を向上させることができる。

また、前記光源装置においては、前記第１の液体は前記固体光源と前記レンズとの間を流動することが好ましい。
一般的に、固体光源の中でも特に発光部近傍における発熱が大きいため、当該発光部の温度が上昇することが知られている。また、固体光源の発光光を効率的にレンズ側に取り出すために、発光部とレンズとが対向するように固体光源が設置されている場合が多い。
従って、固体光源とレンズ側との間に第１の液体を流動させることにより、例えば、固体光源におけるレンズ側、例えば発光部で生じた発熱を効率的に吸収することができる。

また、前記光源装置においては、前記第１の液体は前記固体光源における前記レンズが配置されている側とは反対側を流動することが好ましい。
このようにすれば、直接的に固体光源の発光光を阻害しない部分で生じた発熱を吸収することができる。

また、本発明の光源装置においては、前記第１の液体は前記固体光源の周囲を覆って流動することが好ましい。
このようにすれば、固体光源の発光部だけでなく、固体光源自体の周囲を第１の液体が流動するので、固体光源表面が全体的に冷却されるので、例えば、局所的な発熱を防止することができる。

また、本発明の光源装置においては、前記第１の液体は透明性材料からなることが好ましい。
このようにすれば、固体光源の発光光の光量が減少することなく、当該発光光を第１の液体に透過させて、レンズ側に出射させることができる。
特に、このような透明性材料をレンズと固体光源との間を流動させる第１の液体として採用することが有効である。

また、本発明の光源装置においては、前記第１の液体の屈折率は前記レンズの屈折率と同じであることが好ましい。
このようにすれば、固体光源の発光光を第１の液体に透過させても、散乱することがなく、当該発光光を良好にレンズ側に出射させることができる。
特に、このような透明性材料をレンズと固体光源との間を流動させる第１の液体として採用することが有効である。

また、本発明の光源装置においては、前記第１の液体の種類は前記固体光源における発光光の波長に応じて選択されていることが好ましい。
ここで、「発光光の波長に応じて選択される」とは、例えば、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）に代表されるような、光の色波長（色波長帯域）に応じて、第１の液体の種類が選択されていることを意味する。
このようにすれば、例えば、光の色波長に依存する液体の特性、例えば、Ｂに対する光透過性よりもＲやＧに対する光透過性が高い等、所定の色波長に対する透過性が優れている液体材料を第１の液体として選択することで、所定の色波長に対する発光特性を低下させることなく、固体光源を発光させることができる。

また、本発明の光源装置においては、前記第２の液体は前記固体光源の周囲を流動することが好ましい。
このようにすれば、固体光源の発熱を吸収した第１の液体と、第２の液体との熱交換が行われる部分が大きくなるので、冷却効率を更に向上できる。

また、本発明の光源装置においては、前記第１の液体を流動させるポンプ手段を具備することが好ましい。
このようにすれば、ポンプ手段によって第１の液体が流動されるので、固体光源の発熱を効率的に吸収することが可能となり、即ち、冷却効率を更に向上できる。

また、本発明の光源装置においては、前記ポンプ手段は前記第１の液体を往復流動させることが好ましい。
このようにすれば、例えば、所定方向に第１の液体が流動することにより、流動した部分において固体光源が冷却され、その後、当該所定方向の反対方向に第１の液体が流動することにより、戻った部分において第２の液体が第１の液体を冷却する。このような往復流動が行われることで、第１の液体による固体光源の発熱吸収と、第２の液体と第１の液体との熱交換とを連続的かつ効果的に行うことができる。

また、本発明の光源装置においては、前記ポンプ手段は前記第１の液体の流路の両端に配置されていることが好ましい。
このようにすれば、ポンプ手段を１つ備えた場合よりも吐出圧力が高くなるので、第１の液体が停滞することなく、流動させることが可能になる。例えば、第１の液体として高粘性流体を用いた場合には、当該第１の液体を良好に流動させるために高吐出圧力が必要になるので、特に有効である。

また、本発明の光源装置においては、前記ポンプ手段は前記第１の液体を循環流動させることが好ましい。
このようにすれば、循環流動によって第１の液体が固体光源の発熱部に常に流れるので、固体光源からの発熱が連続的に第１の液体に伝達されることになる。これよって第１の液体の固体光源に対する冷却能力を安定して維持することができる。なお、この場合においては、ポンプ手段を複数設けてもよい。また、流動方向を所定の一方向に流動させるために、逆止弁を有する構成を採用してもよい．

また、本発明の光源装置においては、前記ポンプ手段は圧電素子であることが好ましい。
この圧電素子は、従来一般に知られている遠心ポンプよりも吐出圧力が１桁以上高いという性能を有しているので、高吐出圧力で第１の液体を流動させることができる。

また、本発明のプロジェクタは、先に記載した光源装置と、当該光源装置から照射された光が入射する光変調手段とを備えたことを特徴としている。
このようなプロジェクタにおいては、冷却効率の向上を達成した光源装置を備えているので、その結果、固体光源への投入電力の増大を図ることが可能となり、当該固体光源の出射光量を増加させることができる。これによって、小型の光源から極めて高輝度の発光光が出射され、出射された発光光は光源エテンデュが適正であることから光変調手段に有効に取り込まれ、変調された光がスクリーン上に明るい像として投射される。
即ち、小型で高輝度なプロジェクタをえることができる。

以下、本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。
なお、以下の説明に用いる各図面では、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。

［光源装置の第１実施形態］
図１は第１実施形態に係る光源装置の側面断面図、図２は第２冷媒流路を説明するための斜視図である。
図１に示すように本実施形態に係る光源装置１は、実装基板１０と、ＬＥＤチップ（固体光源）１１と、レンズ１２と、第１冷媒流路１３と、第２冷媒流路１４と、圧電素子（ポンプ手段）１５とによって構成されている。
更に、図２に示すように、光源装置１の外部には第２冷媒流路１４を介して接続された冷却器１６が設けられている。

実装基板１０は、光源装置１の基体となる部材であり、ＬＥＤチップ１１の全体をパッケージによって密閉封止するものである。更に、ＬＥＤチップ１１に電力供給するためのリードフレームがパッケージの外部に引き出され（不図示）、外部からの通電が可能になっている。このような実装基板１０の材料としては、エポキシ等の熱硬化樹脂によって形成されている。
また、ＬＥＤチップ１１は、主に、ｐ型半導体およびｎ型半導体を接合した構成を有しており、Ａｌ等の導電材料からなる一対の電極と、樹脂等の透明材料からなるパッケージとによって構成されている。ＬＥＤチップ１１の一方端面は、一対の電極のうち一方の電極の上面に面接合されている。また、ＬＥＤチップの他方端面と、一対の電極のうち一方の電極の上面とは、ワイヤボンディングによって接続されている。なお、本実施形態においては、固体光源としてＬＥＤチップ１１を採用したが、半導体レーザー等の光源を採用してもよい。

また、ＬＥＤチップ１１について詳述すると、当該ＬＥＤチップ１１は接合部に電流が流れると光を放射する所謂ダイオードである。単純なホモ接合構造のＬＥＤは、ｐ型半導体およびｎ型半導体の結晶が同じ材料で構成されたものである。ホモ接合構造のＬＥＤに順バイアス電圧を印加すると、ｎ型半導体の電子がｐ型半導体に移動し、エネルギーの高い伝導帯からエネルギーの低い価電子帯に落ちて正孔と再結合する。その際に失われるエネルギーが光として放出され、ＬＥＤが発光する。なお、放出される光の色は伝導帯と価電子帯のエネルギー差（バンドギャップ）に左右され、バンドギャップは使用する半導体材料によって決定される。たとえば、ＡｌＧａＡｓ等を使用すれば赤色に発光し、ＧａＰ等を使用すれば緑色に発光し、ＩｎＧａＮ等を使用すれば青色に発光する。このように、ＬＥＤは単色固体光源となる。

なお、ホモ接合構造のＬＥＤでは発光効率が低いため、ＬＥＤチップ１１にはダブルへテロ接合構造や量子井戸接合構造のＬＥＤを採用するのが好ましい。ダブルへテロ接合構造のＬＥＤは、ｐ型半導体およびｎ型半導体の間に、バンドギャップの小さい活性層を挟み込んだものである。ダブルへテロ接合構造のＬＥＤに順バイアス電圧を印加すると、電子および正孔は活性層に閉じ込められて密度が高くなる。これにより、効率よく再結合が行われて高い発光効率を得ることができる。また、量子井戸接合構造のＬＥＤは、ｐ型半導体およびｎ型半導体の間に、電子の波長（約１０ｎｍ）程度に薄い複数の半導体層を挟み込んだものである。量子井戸接合構造のＬＥＤに順バイアス電圧を印加すると、所定のエネルギーを有する電子および正孔のみを接合領域に集めることができる。これにより、効率よく再結合が行われて高い発光効率を得ることができる。また、波長幅が小さく単色に近い光を得ることができる。このように発光効率の高いＬＥＤを、プロジェクタ等の投射型表示装置の固体光源として採用することにより、画像の輝度を向上させるとともに、消費電力を低下させることができる。

レンズ１２はＬＥＤチップ１１からの発光光を取り出すための部位である。当該レンズとしては、透明性材料であればよく、例えばガラス材料や樹脂材料等が採用される。

次に、本実施形態の特徴点となっている第１冷媒流路１３と、第２冷媒流路１４と、圧電素子（ポンプ手段）１５について説明する。
第１冷媒流路１３は、ＬＥＤチップ１１とレンズ１２との間に設けられており、更に、図１に示す実装基板１０が延在する方向に設けられ、その一方の端部には圧電素子１５が配置されている。更に、レンズ１２と圧電素子との間には第２流路１４が上下で交差するように配置されている。
このような第１冷媒流路１３においては、本発明の第１の液体に相当する第１冷媒が圧電素子１５の駆動に伴って往復して流動するようになっている。そして、第１冷媒が流動することにより、第２冷媒流路１４との交差部Ａにおいて、第２冷媒流路１４を流れる第２冷媒と熱交換を行うようになっている。ここで、第２冷媒は本発明の第２の液体に相当するものである。
更に、図２に示すように、光源装置１の外部に設けられた第２冷媒流路１４を介して接続された冷却器１６が設けられているので、交差部Ａにおける熱交換によって温度上昇した第２冷媒は冷却器１６において冷却されて、第２冷媒流路１４内を循環するようになっている。

第１冷媒の材料としては、具体的には、シリコンのマッチングオイル等の透明性材料を用いることが好ましく、その屈折率がＬＥＤチップ１１のパッケージやレンズ１２の屈折率と同じであることが好ましい。又は、シリコンジェルのような粘度が高いものを用いても良い。また、本発明に適用可能な液体材料を例示すれば、上記のシリコン系だけでなく、ビフェニルジフェニルエーテル系、アルキルベンゼン系、アルキルビフェニル系、トリアリールジメタン系、アルキルナフタレン系、水素化テルフェニル系、ジアリールアルカン系等の有機熱媒体として一般的に使用されているものを挙げることができる。また、フッ素系の各液体も適用可能である。その中から光源装置の用途、要求性能、環境保全性等を加味して選定される。

第２冷媒の材料としては、水が好適に採用される。また、水以外にも他の材料を採用してもよいが、特に水は利便性に優れると共に冷却能力が高いという利点がある。また、図２に示すように第２冷媒流路１４の系路が長い場合には、配管抵抗による冷却効率低下が懸念されるので、当該配管抵抗を軽減するために低粘性の液体を採用することが好ましく、このような低粘性流体という面でも水は好適である。

圧電素子１５は、遠心ポンプと比較して一桁以上高い吐出圧力を有していると共に、極めてコンパクトに実装基板１０に内蔵できることから、ポンプ手段として好適に採用される。従って、例えば、第１冷媒として高粘性流体を採用したとしても、好適に流動させることができるという利点を有している。このような圧電素子１５の特徴としては、供給電圧のＯＮ／ＯＦＦに応じて駆動板が撓んだ状態と、駆動板の撓みが解除された状態とを繰り返して作動することが可能であるので、第１冷媒流路の端部に当該圧電素子１５を設けることにより、駆動板の撓みの発生と、撓みの解除に伴わせて、第１冷媒を第１冷媒流路１３内において往復流動させることが可能となっている。また、圧電素子１５の駆動は、所定時間経過毎に行ってよく、実装基板に設けられた温度センサの検知に応じて行ってもよい。このような圧電素子を用いることにより、第１冷媒の流動に伴う発光光の取り出し損失が生じることがないという利点もある。
なお、ポンプ手段としては、圧電素子１５に限定することなく、静電素子等の小型駆動素子を採用してもよい。

次に、このように構成された光源装置１の動作について説明する。
まず、実装基板１０の外部からＬＥＤチップ１１を発光させるための電力が供給されることにより、ＬＥＤチップ１１の発光部からレンズ１２を経て発光光が取り出される。このようにＬＥＤチップ１１が発光することにより、ＬＥＤチップ１１は発熱して温度上昇する。この状態で圧電素子１５を駆動することにより、第１冷媒流路１３内の第１冷媒が図１中の実装基板１０の延在する方向に往復して流動する。詳述すると、圧電素子１５の駆動によって第１冷媒がＬＥＤチップ１１上に押し出され、ＬＥＤチップ１１の発熱を第１冷媒が吸収する。更に、圧電素子１５の駆動が続くことによって第１の冷媒が第２冷媒流路との交差部Ａに引き戻され、当該交差部Ａにおいて第１冷媒と第２冷媒との熱交換が行われる。換言すれば、第１冷媒の熱量が第２冷媒に吸収される。更に、圧電素子１５の駆動が続くことによって第１冷媒がＬＥＤチップ上に押し出され、上記と同様にＬＥＤチップ１１の発熱を吸収する。なお、第１冷媒の熱量を吸収した第２冷媒は、第２冷媒流路を循環して冷却器１６において冷却され、再度交差部Ａに戻ってくる。
このように第１冷媒と第２冷媒とを共に流動させることにより、光源装置１は冷却されながら発光する。

上述したように、光源装置１においては、第１冷媒と第２冷媒とを共に流動させることにより、ＬＥＤチップ１１の冷却を効率的に行うことができる。従って、固体光源の近傍において単に第１の液体を停滞させておく場合と比較して、第１の液体の流動によって積極的に固体光源が冷却されるので、冷却効率を向上させることができる。
また、レンズ１２とＬＥＤチップ１１との間に第１冷媒を流動させる構成となっているので、発熱量が多いレンズ１２側の発光部近傍を効率的に冷却することができる。
また、第１冷媒が透明性材料であるので、ＬＥＤチップ１１の発光光の光量が減少することなく、当該発光光を第１冷媒に透過させて、レンズ１２側に出射させることができる。
また、第１冷媒の屈折率がレンズ１２やＬＥＤチップ１１のパッケージの屈折率と同じなので、ＬＥＤチップ１１の発光光を第１冷媒に透過させても、散乱することがなく、発光光を良好にレンズ１２側に出射させることができる。
また、ポンプ手段として、圧電素子１５を用いていることから高吐出圧力で第１冷媒を流動させることができる。更に、第１冷媒を往復流動させているので、好適にＬＥＤチップ１１の冷却を行うことができる。

なお、本実施形態においては、光源装置１に一つのＬＥＤチップ１１が設けられた構成となっているが、複数のＬＥＤチップ１１が形成された所謂アレイ構造であってもよい。この場合は、複数のＬＥＤチップ１１を共通して第１冷媒が冷却する。

［光源装置の第２実施形態］
図３は第２実施形態に係る光源装置の側面断面図である。
本実施形態においては、上記第１実施形態と同一構成には同一符号を付して、説明を簡略化している。
本実施形態と第１実施形態との相違点について説明する。第１実施形態ではＬＥＤチップ１１とレンズ１２との間に第１冷媒を流動させている構成となっているが、本実施形態は、図３に示すようにＬＥＤチップ１１に下方に第１冷媒を流動させている構成となっている。

即ち、図３に示す光源装置２においては、直接的にＬＥＤチップ１１の発光光を阻害しない部分で生じた発熱を吸収することができる。
また、第１実施形態と当該第２実施形態とを組み合わせることにより、ＬＥＤチップ１１の上下からＬＥＤチップ１１の発熱を吸収することが可能となる。

［光源装置の第３実施形態］
図４は第３実施形態に係る光源装置の側面断面図である。
本実施形態においては、上記第１実施形態と同一構成には同一符号を付して、説明を簡略化している。
本実施形態と第１実施形態との相違点について説明する。第１実施形態ではＬＥＤチップ１１と圧電素子１５との間に第１冷媒流路１３と第２冷媒流路１４とが交差する交差部Ａを設けた構成となっているが、本実施形態は、図４に示すようにＬＥＤチップ１１を狭持するように交差部Ａを２つ設けた構成になっている。

即ち、図４に示す光源装置３においては、ＬＥＤチップ１１の発熱を吸収した第１冷媒と、第２冷媒との熱交換が行われる部分が大きくなるので、冷却効率を更に向上できる。

［光源装置の第４実施形態］
図５は第４実施形態に係る光源装置の側面断面図である。
本実施形態においては、上記第１実施形態と同一構成には同一符号を付して、説明を簡略化している。
本実施形態と第１実施形態との相違点について説明する。第１実施形態では圧電素子１５と交差部Ａをそれぞれ１つ設けた構成となっているが、本実施形態は、図５に示すようにＬＥＤチップ１１を狭持するように圧電素子１５と交差部Ａをそれぞれ２つ設けた構成になっている。

即ち、図５に示す光源装置３においては、上記の第３実施形態と同様の効果を奏すると共に、圧電素子１５を２つ設けたことにより、吐出圧力を更に高めることができる。従って、例えば第１冷媒の材料として高粘性液体を用いた場合であっても、良好に第１冷媒流路内を流動させることが可能となる。
このような圧電素子１５を２つ設けた構成においては、その駆動方法は所謂プッシュ・プル方式で行うことが好ましい。即ち、片方の圧電素子における駆動板が撓んだ状態では、他方の圧電素子における駆動板の撓みが解除された状態となるように駆動することが好ましい。これによって、第１冷媒を流動させるための吐出圧力を向上させることができる。

［光源装置の第５実施形態］
図６は第５実施形態に係る光源装置の側面断面図である。
本実施形態においては、上記第１実施形態と同一構成には同一符号を付して、説明を簡略化している。
本実施形態と第１〜第４実施形態との相違点について説明する。第１〜第４実施形態では第１冷媒流路１３内を実装基板１０の延在方向に往復流動させることにより、ＬＥＤチップ１１を冷却するようになっているが、本実施形態は、図６に示すようにＬＥＤチップ１１の周囲を第１冷媒１７で覆い、ＬＥＤチップの下方に圧電素子１５が配置され、第１冷媒１７の周囲に第２冷媒流路１４を設けた構成となっている。

図６に示すように光源装置５においては、圧電素子１５の駆動により第１冷媒１７がＬＥＤチップ１１の周囲を流動するようになっている。更に、第１冷媒１７の熱量を第２冷媒が吸収する。従って、このような構成においては、ＬＥＤチップ１１の周囲の第１冷媒がＬＥＤチップ１１の発熱を吸収し、第２冷媒が第１冷媒の熱量を吸収する。即ち、ＬＥＤチップ１１の表面が全体的に冷却されるので、局所的な発熱を防止することができる。

［光源装置の第６実施形態］
図７及び図８は第６実施形態に係る光源装置の側面断面図である。
本実施形態においては、上記第１実施形態と同一構成には同一符号を付して、説明を簡略化している。
本実施形態と第１〜第４実施形態との相違点について説明する。第１〜第４実施形態では第１冷媒流路１３内を実装基板１０の延在方向に往復流動させることにより、ＬＥＤチップ１１を冷却するようになっているが、本実施形態は、図７及び図８に示すようにＬＥＤチップ１１の周囲を第１冷媒１７が循環して流動するようになっている。
なお、図７及び図８は、光源装置６の動作を説明するための図であって、図７は逆止弁１８が開いてＬＥＤチップ１１の上方に第１冷媒が供給された状態を示す図、図８は逆止弁１９が開いてＬＥＤチップの下方に第１冷媒が供給された状態を示す図である。

図７及び図８に示す逆止弁１８、１９は、第１冷媒の逆流を防止するために設けられたものである。このように逆止弁１８、１９が設けることによって圧電素子１５の駆動に伴って、所定の方向のみに第１冷媒１７が流動するようになっている。
従って、本実施形態の光源装置６においては、循環流動によって第１冷媒１７がＬＥＤチップ１１の発熱部に常に流れるので、ＬＥＤチップ１１からの発熱が連続的に第１冷媒１７に伝達されることになる。これよって第１冷媒１７の液体のＬＥＤチップ１１に対する冷却能力を安定して維持することができる。

［光源装置の第７実施形態］
図９は第７実施形態に係る光源装置の側面断面図である。
本実施形態においては、上記第１〜第６実施形態と同一構成には同一符号を付して、説明を簡略化している。
本実施形態の光源装置７特徴点は、ＬＥＤチップ１１の発光色に応じて、第１冷媒１７の種類を異ならせている。

図９に示すように、光源装置７は、ＲＧＢの３色をそれぞれ発光するＬＥＤチップ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂと、各ＬＥＤチップの発熱を吸収する第１冷媒１７Ｒ、１７Ｇ、１７Ｂとを備えた構成となっている。
そして、特に、第１冷媒１７Ｒ、１７Ｇの材料と、第１冷媒１７Ｂの材料とを異ならせている。

このようにすれば、光の色波長に依存する液体の特性、例えば、Ｂに対する光透過性よりもＲやＧに対する光透過性が高い等、所定の色波長に対する透過性が優れている液体材料を第１の液体として選択することで、所定の色波長に対する発光特性を低下させることなく、ＬＥＤチップ１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂのそれぞれを高効率で発光させることができる。

［プロジェクタ］
図１０は、本発明に係る光源装置を備えたプロジェクタの説明図である。
図中、符号５１２，５１３，５１４は光源装置、５２２，５２３，５２４は液晶ライトバルブ（光変調手段）、５２５はクロスダイクロイックプリズム（色光合成手段）、５２６は投写レンズ（投写手段）を示している。

図１０のプロジェクタは、本実施形態のように構成した３個の光源装置５１２，５１３，５１４を備えている。各光源装置５１２，５１３，５１４の光源には、それぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光するＬＥＤ素子が採用されている。なお、各光源装置の後方に、光源光の照度分布を均一化させるための均一照明系として、ロッドレンズやフライアイレンズを配置してもよい。

赤色光源５１２からの光束は、重畳レンズ５３５Ｒを介して反射ミラー５１７で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ５２２に入射する。また、緑色光源５１３からの光束は、重畳レンズ５３５Ｇを介して緑色光用液晶ライトバルブ５２３に入射する。また、青色光源５１２からの光束は、反射ミラー５１６で反射され、重畳レンズ５３５Ｂを介して青色光用液晶ライトバルブ５２２に入射する。なお、各光源からの光束は重畳レンズを介することにより液晶ライトバルブの表示領域において重畳され、液晶ライトバルブが均一に照明される。

また、各液晶ライトバルブの入射側および出射側には、偏光板（不図示）が配置されている。そして、各光源からの光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブに入射する。また、入射側偏光板の前方に偏光変換手段（不図示）を設けてもよい。この場合、入射側偏光板で反射された光束をリサイクルして各液晶ライトバルブに入射させることが可能になり、光の利用効率を向上させることができる。

各液晶ライトバルブ５２２，５２３，５２４によって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５２５に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成されてカラー画像を表す光が形成される。合成された光は投写光学系である投写レンズ５２６により投写スクリーン５２７上に投写され、拡大された画像が表示される。

上述したように、図１０に示すプロジェクタは、冷却効率の向上を達成した光源装置を備えているので、その結果、固体光源への投入電力の増大を図ることが可能となり、当該固体光源の出射光量を増加させることができる。これによって、小型の光源から極めて高輝度の発光光が出射され、出射された発光光は光源エテンデュが適正であることから光変調手段に有効に取り込まれ、変調された光がスクリーン上に明るい像として投射される。
即ち、小型で高輝度なプロジェクタをえることができる。

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的な材料や構成などはほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。

本発明の光源装置の第１実施形態を示す側断面図。 図１の光源装置の第２冷媒流路を説明するための斜視図。 本発明の光源装置の第２実施形態を示す側断面図。 本発明の光源装置の第３実施形態を示す側断面図。 本発明の光源装置の第４実施形態を示す側断面図。 本発明の光源装置の第５実施形態を示す側断面図。 本発明の光源装置の第６実施形態を示す側断面図。 本発明の光源装置の第６実施形態を示す側断面図。 本発明の光源装置の第７実施形態を示す側断面図。 本発明の光源装置を具備するプロジェクタを示す説明図。

符号の説明

１、２、３、４、５、６、７、５１２、５１３、５１４…光源装置
１１、１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ…ＬＥＤチップ（固体光源）
１２…レンズ
１５…圧電素子（ポンプ手段）
１７…第１冷媒（第１の液体）
５２２、５２３、５２４…液晶ライトバルブ（光変調手段）

Claims (14)

1. 固体光源とレンズとを有する光源装置であって、
   前記固体光源に近接して流動することにより当該固体光源の発熱を吸収する第１の液体と、
   当該第１の液体に近接して流動することにより当該第１の液体の熱量を吸収する第２の液体と、
   前記第１の液体を流動させるポンプ手段と、
   を具備するとともに、
   異なる色の光を発光する複数の固体光源が備えられ、各固体光源の発光色に応じて異なる種類の前記第１の液体が用いられ、前記複数の固体光源のうちの所定の固体光源に用いる第１の液体として、前記所定の固体光源からの発光光の色波長に対する光透過性が他の色波長に対する光透過性よりも高い液体材料が選択されていることを特徴とする光源装置。
2. 前記ポンプ手段が圧電素子であり、前記固体光源が実装された実装基板に前記圧電素子が内蔵されたことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記ポンプ手段は、前記第１の液体を往復流動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
4. 前記ポンプ手段は、前記第１の液体の流路の両端に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記固体光源が実装された実装基板の内部に、前記第１の液体を流動させる第１流路と前記第２の液体を流動させる第２流路とが設けられるとともに、前記第１流路の端部に前記ポンプ手段が設けられ、
   前記レンズと前記ポンプ手段との間には、前記第２流路が前記第１流路の両側で前記第１流路と交差するように配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の光源装置。
6. 前記ポンプ手段は、前記第１の液体を循環流動させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
7. 前記第１の液体の逆流を防止するための逆止弁が設けられたことを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
8. 前記第１の液体は、前記固体光源と前記レンズとの間を流動することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の光源装置。
9. 前記第１の液体は、前記固体光源における前記レンズが配置されている側とは反対側を流動することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれかに記載の光源装置。
10. 前記第１の液体は、前記固体光源の周囲を覆って流動することを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載の光源装置。
11. 前記第１の液体は、透明性材料からなることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれかに記載の光源装置。
12. 前記第１の液体の屈折率は、前記レンズの屈折率と同じであることを特徴とする請求項１から請求項１１のいずれかに記載の光源装置。
13. 前記第２の液体は、前記固体光源の周囲を流動することを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
14. 請求項１から請求項１３のいずれかに記載の光源装置と、
    当該光源装置から照射された光が入射する光変調手段と、
    を備えたことを特徴とするプロジェクタ。

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