多光源集光装置

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【発明の名称】	多光源集光装置
【発明者】	【氏名】荘福明【氏名】チャンションション【氏名】蔡漢文【氏名】李世平
【要約】	【課題】使用寿命が長く，広いダイナミックレンジを具えて，発熱量も低い，演色性の優れた多光源集光装置を提供すること。【解決手段】光源ユニット３２は，複数の三原色発光ダイオード或いはレーザダイオードによって組立てられ，直立基板３６に配列され所定の位置に設けられる。この基板３６の一端を反射鏡３１内側面端縁に接着して取付け，光源ユニット３２をみな反射器３１の反射面３４に相対させる。発射された光線は平行に反射器３１の反射面３４を照射した後，焦点３５に集束し，更に積分器３３内に入射して均一化され，後続のオプチカルパスにおける処理に使用される。

【特許請求の範囲】
【請求項１】所定長さの曲面反射鏡による反射面を具えた反射器と，それぞれが三原色の何れか単色の複数の発光ダイオードを，前記反射面と対面して所定の配列で配置し，それぞれの発射する光線がすべて前記反射面によって反射される光源ユニットと，前記反射器の反射面片側に設けられて，前記反射した光線を集束して均一化させ，後続処理に供する積分器と，を含んでなることを特徴とする多光源集光装置。
【請求項２】前記反射器が所定長さの放物線状を呈する曲面反射鏡でなり，前記反射鏡は反射面の一点に焦点を結んで，前記積分器一端が前記焦点に配置され，前記光源の光線が平行して前記反射面に入射し，前記反射面の反射により前記積分器先端に収束して前記積分器沿いに進むようにしてなることを特徴とする請求項１に記載の多光源集光装置。
【請求項３】前記反射器が曲面反射鏡で，反射面は二点に焦点を結んで，前記積分器が一端を一方の焦点に位置し，前記光源の光線が他方の焦点に集束した後，更に前記反射面の反射を経て前記積分器沿いに進むようにしてなることを特徴とする請求項1に記載の多光源集光装置。
【請求項４】所定長さの曲面反射鏡によって形成された第１，第２の反射器を備え，前記第１の反射器が前記第２の反射面と所定角度で面対応し，前記積分器が第２の焦点に位置して，複数の光源が発射した光線が第１の焦点を集束通過し，更に第１の反射面を照射してそれぞれ平行に反射された後，続いて第２の反射面に投射して反射され，第２の焦点に集束し積分器沿いに進むようにしてなることを特徴とする請求項１に記載の多光源集光装置。
【請求項５】前記反射器が曲面反射鏡で，複数の光源の光線が前記反射器の焦点に集束投射された後，前記反射器の反射面に発散照射され，前記反射面が更に平行光線として反射しレンズマトリクス積分器内に入射させるようにしてなることを特徴とする請求項1に記載の多光源集光装置。
【請求項６】前記複数の光源が複数の三原色レーザダイオードによって構成されてなることを特徴とする請求項1または２または３または４または５に記載の多光源集光装置。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は，多光源集光装置に係り，特に多数の三原色発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザ・ダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）を光源として，それらの光線を集束して後続処理に供する集光装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】マルチメディア・インフォメーションの発達に伴い，ＡＶ（ＡｕｄｉｏＶｉｓｕａｌ）シグナル情報がより迫真的で生き生きと自然であるよう，当業者はソフトウエアとハードウエアが結合した装置を開発し，最適な使用環境を提供することに務めている。出力機器中のディスプレイから言うと，このディスプレイは多数の部材機構によって形成され，光源からの光ビームは一連の濾光，積分，分光，モジュレーション，光合成などステップを経て，ディスプレイに投射されてイメージングし，鑑賞に供される。そして，ディスプレイの機能を最適化するため，当業者はディスプレイの根源である「光源」を追究して，使用光源が真に迫る自然カラーの高演色性を表現でき，併せて高度な効率，長い寿命，高い安全性などを得られるように腐心している。
【０００３】図５は，ある従来例の照明装置１であり，放物面反射器１１を具えている。この反射器１１は空間の二箇所に第１の焦点１２及び第２の焦点１３を有する。反射器１１の第１の焦点１２にアーク灯１４を設けて，第２の焦点１３にそれと対応して棒状積分器１５の一端を配置し（即ち，積分器１５後端が第２の焦点１３に位置する），積分器１５の前端から均一な光線を入射して，後続のライトパス中にある集光器１６，１７及び分光器（図中に表示せず）などに供する。光源はアーク灯１４が灯ると四方に光を発射し，この光が後方及び周囲の放物面反射器１１周壁に当たって，前向きに反射して第２の焦点１３にある積分器１５に集束する。且つ積分器１５及び両分光器１６，１７の処理を経たあと，後続のその他処理装置に伝送されて，この白色光源から紫／赤外線（ＵＶ／ＩＲ）などの無効光線を濾過除去し，更に赤，緑，青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の三原色の光に分離されたあと，次の処理などを受ける。
【０００４】図６に従来例としてもう一例，照明装置２を示す。放物面反射器２２に被された光源２１を具えて，光源２１前方の所定距離に適当な間隔で両レンズマトリクス積分器２３，２４が設けられる。この光源２１から発射した光が放物面反射器２２に反射されて，前向きに投射される平行光線となり，この平行光線が両レンズマトリクス積分器２３，２４に入射して濾光，分光など処理を受けたあと，液晶ディスプレイ２５に投射して制御回路により出力イメージングが制御される。
【０００５】上記両従来例の照明装置１，２に使用される照明光源は，ハロゲンランプ，各種アーク灯（ＡｒｃＬａｍｐ）例えば高圧水銀灯，金属ハロゲン化灯，キセノンランプ（ＸｅｎｏｎＬａｍｐ）などがあるが，これらの光源は構造上尚も下記のような理想に至らない問題がある。
（一）光色が不純である：それら光源はみな白色グレアに近似して，投射前に先ず濾光，分光等のステップを経て，白色光を赤，緑，青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）の三原色光に分光し，且つ光合成プリズムによりこの三原色光を集束して，しかる後に後続のイメージングに使用するものである。が，この白色光を三原色光に分光する際，分光手段の性能などの限界により，完全な純正無雑の三原色光に分離するのが難しく，カラーが不純で信頼度が低い。
（二）色のダイナミックレンジ（ＣｏｌｏｒＤｙｎａｍｉｃＲａｎｇｅ）が狭い：上記のように光色が不純であるため，各カラーの配合が難しく，得られる色のダイナミックレンジが比較的狭いので，自然なカラーを表現するのが困難と言う演色性の低い問題がある。
（三）寿命が短い：これらの光源の使用寿命は短く，電力の消耗が激しい上，発熱量も高い。この発熱は周辺設備の寿命及び機能に悪い影響をもたらし，且つ爆裂する危険性を孕んでいる。もしも何れか光源が故障でもすれば，全体ディスプレイが働かなくなる。
（四）コストが高い：紫外線，赤外線（ＵＶ／ＩＲ）などの無効光線を濾過除去しなければならない上，更に，特殊なフィルタレンズなどアクセサリーを要するためコストが高い。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は，このような問題点に鑑みてなされたもので，その目的とするところは，使用寿命が長く，広いダイナミックレンジを具えて，発熱量も低い，演色性の優れた多光源集光装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前述した課題を達成するために本発明は，所定長さの曲面反射鏡による反射面を具えた反射器と，それぞれが三原色の何れか単色の複数の発光ダイオードを，反射面と対面して所定の配列で配置し，それぞれの発射する光線がすべて反射面によって反射される光源ユニットと，反射器の反射面片側に設けられて，反射した光線を集束して均一化させ，後続処理に供する積分器と，を含んでなることを特徴とする多光源集光装置である。
【０００８】また，反射器が所定長さの放物線状を呈する曲面反射鏡とし，反射鏡は反射面の一点に焦点を結んで，積分器一端が前記焦点に配置され，光源の光線が平行して反射面に入射し，反射面の反射により積分器先端に収束して積分器沿いに進むようにしてもよい。
【０００９】あるいは，反射器が曲面反射鏡で，反射面は二点に焦点を結んで，積分器が一端を一方の焦点に位置し，光源の光線が他方の焦点に集束した後，更に反射面の反射を経て積分器沿いに進むようにしてもよい。
【００１０】また，所定長さの曲面反射鏡によって形成された第１，第２の反射器を備え，第１の反射器が第２の反射面と所定角度で面対応し，積分器が第２の焦点に位置して，複数の光源が発射した光線が第１の焦点を集束通過し，更に第１の反射面を照射してそれぞれ平行に反射された後，続いて第２の反射面に投射して反射され，第２の焦点に集束し積分器沿いに進むようにしてもよい。
【００１１】さらには，反射器が曲面反射鏡で，複数の光源の光線が反射器の焦点に集束投射された後，反射器の反射面に発散照射され，反射面が更に平行光線として反射しレンズマトリクス積分器内に入射させるようにしてもよい。
【００１２】上記のように構成された本発明は，直接三原色の単色波長発光ダイオード或いはレーザダイオードを光源として，反射器の構造特性により光ビームを積分器に集束させて後続処理に使用させることができ，その光源が元来から純粋な赤，緑，青三原色の波長よりなるので，光合成処理を経ても尚，純正な雑色のない特定な三原色光に容易に分離することができる。また光色が純粋であることから，各カラーを容易に組合せ調合でき，その形成できる色のダイナミックレンジが広いと共に，それら発光ダイオード或いはレーザダイオードの寿命が長い上，紫外線や赤外線などの無効光線がなく，ろ光処理を施す必要がないので，設備上，フィルタレンズを省くことができる利点もある。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下，図面に基づいて，本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１に示すのは，本発明の多光源集光装置における第１の実施例である。多数の三原色発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）を光源に利用して，それらの光線を集束して後続処理に使用する。多光源集光装置３は分光処理設備の後方に設けられて，反射器３１，光源ユニット３２及び積分器３３を含む。
【００１４】そのうち，反射器３１は，所定長さの曲面反射鏡で，反射面３４及び焦点３５を具え，若しも光源を焦点３５に置けば，理論上完全な平行光線を生じ，逆の場合も同然であるように形成される。
【００１５】光源ユニット３２は，複数の赤，緑，青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）三原色の発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）によって組立てられ，直立基板３６に配列され所定の位置に設けられる。この基板３６の一端を反射鏡３１内側面端縁に接着して取付け，光源ユニット３２をみな上記反射器３１の反射面３４に相対させて，それらの放出した平行光線を反射器３１に照射した後，焦点３５に集束できるようにする。
【００１６】積分器３３は，棒状の光線均一化部材であって，上記反射器３１の反射鏡３４の焦点３５の下方に連結して下向きに延設される。積分器３３の反射鏡３４に隣接した端縁が，丁度上記光源の反射後の集束部位に位置するよう配置されて，それら集束された光ビームを均一化して後続処理に使用させることができる。
【００１７】起動して使用する時は，基板３６上の複数の光源３２から発射された光線が平行に反射器３１の反射面３４を照射する。この光線が反射され，焦点３５に集束して，更に積分器３３内に入射して均一化された後，後続のオプチカルパスにおける処理に使用される。
【００１８】図２に示すのは，本発明の第２の実施例である。多光源集光装置４は同様に複数の三原色発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）を光源として，それらの光線を集束して後続処理の使用に供し，反射器４１，光源ユニット４２及び積分器４３を含む。反射器４１が所定長さの曲面反射鏡で，反射面４４と両焦点４５，４６を具え，若しも光源を一方の焦点４５に置けば，理論上この光源の発射光線が反射面４４に反射されて他方焦点４６に集束する。複数の光源も多数の赤，緑，青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）三原色発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）によって組立てられ，所定の位置配列で半球状基板４７に配設されて，基板４７が反射器４１の一端の反射面４４の適当な部位に装設され，光源ユニット４２をみな上記反射器４１の一方の焦点４５に相対させて，それらの放出した光線を集束させた後，反射面４４に照射して，更に他方焦点４６に集束させる。積分器４３は棒状の光線均一化部材であり，上記反射器４１の他方の焦点４６に位置付けられて，他方焦点４６に集束した光ビームを集合処理する。尚，基板４７はこの他の形状に形成してもよく，要はその光源の光線が一方の焦点４５を通れば良い。
【００１９】図３に示すのは，本発明の第３の実施例で，多光源集光装置５は同様に複数の三原色発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）を光源として，それらの光線を集束して後続処理の使用に供し，第１の反射器５１，第２の反射器５２，光源ユニット５３及び積分器５４を含む。第１の反射器５１は所定長さの曲面反射鏡で，第１の反射面５５及び第１の焦点５６を具え，第２の反射器５２も同様に所定長さの曲面反射鏡であって，第２の反射面５７及び第２の焦点５８を具え，適当な間隔で離れて鏡面対応に第１の反射器５１の傍に設けられ，第２の反射面５７が所定角度で第１の反射面５５と面相対する。
【００２０】この複数の光源も又複数の赤，緑，青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）三原色発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）によって組立てられ，所定の位置配列に半球状基板５９に配設される。基板５９が第１の反射器５１の一端の第１の反射面５５の適当部位に装設され，光源ユニット５３をみな上記第１の焦点５６に相対させて，それらの放出した光線が集束して第１の焦点５６を通るようにする。その積分器５４は棒状の光線均一化部材であり，第２の焦点５８部位に位置付けられる。そして，起動して使用する時は，基板５９上の複数の光源５３が光線を発射して，発射された光線が第１の焦点５６を集束通過し，且つ第１の反射面５５を照射して，それぞれ平行光線に反射される。その後，再び第２の反射面５７に投射され，更に第２の焦点５８，即ち積分器５４に反射集束して，その集束した光ビームが積分器５４に入って処理される。そのうち，基板５９はこの他の形状に形成してもよく，光源の発射光線が第１の焦点５６に集束して通過できれば良い。
【００２１】図４に示すのは，本発明の第４の実施例で，多光源集光装置５は同様に複数の三原色発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）を光源として，それらの光線を集束して後続処理の使用に供し，反射器６１，光源ユニット６２及びレンズマトリクス積分器６３を含む。そのうち，反射器６１は所定長さの曲面反射鏡で，反射面６４と焦点６５を具え，複数の光源も複数の赤，緑，青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）三原色発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）によって組立てられ，所定の位置配列に半球状基板６６に配設される。この基板６６が反射器６１の片側に装設され，光源ユニット６２をみな上記反射器６１の焦点６５に相対させて，それらの放出した光線を焦点６５に集束通過させた後，反射面６４に照射して平行光線として反射させる。そのレンズマトリクス積分器６３は該反射器６１の他方側に位置付けられて，上記平行光線がレンズマトリクス積分器６３に入って後続の処理が行われる。尚，基板６６はこの他の形状に形成してもよく，但し，その光源の光線は集束して焦点６５を通ることを要す。
【００２２】上述したように本発明の実施の形態によれば，従来技術に比べて下記のような好ましい利点・効果がある。
（一）光色が純である：直接三原色の発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）を光源として，反射器の特性により光ビームを積分器に集束させて後続処理に使用させており，その光源が元来から純粋な赤，緑，青（Ｒ，Ｇ，Ｂ）三原色の波長よりなるので，光合成処理を経た後も依然として容易に純正で雑色のない特定な三原色光に分離することができ，その形成したカラーは純粋で信頼度が高い。
（二）色のダイナミックレンジが広い：上記から分かるように，光色が純正であることから，容易に各カラーの特性を組合せ調合でき，しかも形成できる色のダイナミックレンジが広くなり，自然色を生じて品質高い演色性を披露することができる。
（三）寿命が長い：発光ダイオード（ＬＥＤ）或いはレーザダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ）の寿命が長く，低電圧操作ができて，発熱量も低い上，安全度が高い。若しも，そのうちの幾つかのＬＥＤが故障しても継続して使用することができ，従来技術のように単一光源であるため，故障すれば使用きなくなるということがない。
（四）コストが低い：紫外線や赤外線（ＵＶ／ＩＲ）など無効光線がなく，濾光ステップを執行する必要がないので，設備上，フィルタレンズを省くことができて，コストを軽減することができる。
【００２３】以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる多光源集光装置の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかでありそれについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００２４】
【発明の効果】以上，詳細に説明したように本発明によれば，使用寿命が長く，広いダイナミックレンジを具えて，発熱量も低い，演色性の優れた多光源集光装置を提供することができる。

【出願人】	【識別番号】５０１０１４５９９【氏名又は名称】大億科技股▲ふん▼有限公司
【出願日】	平成１３年１月１１日（２００１．１．１１）
【代理人】	【識別番号】１０００９５９５７【弁理士】【氏名又は名称】亀谷美明（外３名）
【公開番号】	特開２００２－２１６５０３（Ｐ２００２－２１６５０３Ａ）
【公開日】	平成１４年８月２日（２００２．８．２）
【出願番号】	特願２００１－３４７４（Ｐ２００１－３４７４）