JP2003035883A

JP2003035883A - 光出力装置、ポインターおよび画像投影装置

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Publication number: JP2003035883A
Application number: JP2001222360A
Authority: JP
Inventors: Hideo Hara; 秀雄原; Fumiaki Koizumi; 文明小泉
Original assignee: Nitto Optical Co Ltd
Current assignee: Nitto Optical Co Ltd
Priority date: 2001-07-24
Filing date: 2001-07-24
Publication date: 2003-02-07
Anticipated expiration: 2021-07-24
Also published as: JP4768160B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発光ダイオードを用い発散角の十分小さい光
束を投射することができる光出力装置を提供する。【解決手段】先端に第１のレンズ群２１となる凸レン
ズ１６を備えた発光ダイオードユニット１０の前方に、
中央部２７が凹レンズとなり、周辺部２６が凸レンズと
なった複合レンズ２５を第２のレンズ群２２として配置
する。発光ダイオードユニットの発光ダイオード１２か
ら直に出力されたＡモードの光束は、第１のレンズ群２
１と第２のレンズ群の周辺部２６により平行光束にな
り、発光ダイオード１２から出力され、後方のコーン型
の反射面１４で反射されたＢモードの光束も第１のレン
ズ群２１と第２のレンズ群の中央部２７により平行光束
となる。したがって、ＡモードおよびＢモードの光束か
らなり、発散角の小さな光束５５を出力することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオードな
どの点光源を用いた光源装置などの光出力装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】出射された赤色などの光束で、スクリー
ンなどに表示された画像の一点を指示することができる
ポインターの光源として、半導体レーザが広く用いられ
ている。しかしながら、レーザ光は干渉性が高く、高出
力な光となるため、直に眼を照射されたときの危険性が
指摘されており、さらに安全な光源が求められている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】発光ダイオードから出
射される光は干渉性が低く、それほど高出力の光となら
ないために、眼に対する危険性が低い。しかしながら、
半導体レーザに比べて、発光量が小さく、光の発散角も
大きい。したがって、半導体レーザと比較すれば安全で
はあるが、ポインターの光源などの発光量が必要とされ
る光源としては有効とは考えられていない。近年、発光
ダイオードの開発の進展に伴い発光量は増加しつつある
が、光の発散角を効果的に小さくする技術は開発されて
いない。

【０００４】そこで、本発明は、発光ダイオードなどの
発散角の大きな光を出射する点光源を用いた光出力装置
において、発散角の十分小さい光束を投射することがで
きる装置を提供することを目的とする。そして、半導体
レーザの代わりにポインターの光源として十分に利用す
ることができる、発光ダイオードをベースとした光出力
装置を提供することを目的としている。

【０００５】このため、図１に示すような、ランプ型と
称される発光ダイオードユニット１０から出射される光
束を本願の発明者らが検討したところ、以下に示すよう
な放射モードで発光ダイオードから出射される光束を表
現できることが分かった。図１に示した発光ダイオード
ユニット１０は、ほぼ中央に配置された発光ダイオード
１２と、発光ダイオード１２の後面（背面）に配置され
たコーン状の反射面１４を備えた反射体１３と、発光ダ
イオード１２に電力を供給する電極１１とを有し、これ
らが透明な樹脂１７によりモールドされたり、覆われる
ことにより一体となっている。そして、発光ダイオード
１２の前面の樹脂は先端（前方）に凸となるように成型
されており、この部分が先端凸レンズ１６として機能す
る。したがって、発光ダイオード１２から出射された光
束は、反射面１４の中心１４ａと発光ダイオード１２と
を結ぶ光軸１９に沿って前方に出射され、先端凸レンズ
１６によりある程度集光された状態で供給される。

【０００６】このランプ型の発光ダイオード（チップ）
１２は大きさが０．１〜０．３ｍｍ程度の微小光源であ
り、発散角の大きな光を出力する。したがって、２ｍｍ
程度の反射鏡、５ｍｍ程度の先端レンズの光学系では発
散性の光源、すなわち、点光源となり、チップ１２から
出射される光束は概ね次の４つのモードに分類すること
ができる。（Ａ）チップ１２の前面から放射されコーン状の反射
面１４にはあたらず直接先端凸レンズ１６で屈折されて
前方に投射される光束に係る放射モード（Ａモード）。（Ｂ）チップ１２の周囲から放射されコーン状の反射
面１４で反射された後、先端凸レンズ１６で屈折されて
前方に投射される光束に係る放射モード（Ｂモード）。（Ｃ）発光ダイオード光源１０の樹脂部１７の側面で
全反射された後、先端凸レンズ１６で屈折されて外部に
放射される光に係る放射モード（Ｃモード）。（Ｄ）発光ダイオード光源１０の樹脂部側面から外部
に放射される拡散光に係る放射モード（Ｄモード）。

【０００７】上記の放射モードのうち、Ｃモードの光と
Ｄモードの光は、拡散度合が大きすぎてポインターや画
像投影装置などに使用するのはほとんど不可能である。
一方、ＡモードおよびＢモードの光束は、光軸１９に沿
って前方に出射されるので、これらは集光して利用でき
る可能性がある。まず、Ａモードの光束は、図２に示す
ように、発光ダイオードユニット１０の前方に凸レンズ
３４を配置することにより、さらに発散角を小さくする
ことが可能である。しかしながら、凸レンズを配置する
と、Ｂモードの光束は発散してしまい、利用できない。

【０００８】これに対し、Ｂモードの光束は、図３に示
すように、発光ダイオードユニット１０の前方に凹レン
ズを配置することによって、発散角の小さい光束とする
ことが可能である。しかしながら、Ａモードの光束は発
散してしまい、利用できない。したがって、Ａモードま
たはＢモードの光束だけであれば、発散角を抑えてビー
ム径の小さな光束として出力することが可能であるが、
半導体レーザと対抗するような発光量を求めようとする
と、ＡモードおよびＢモードの両方の光束が必要とされ
る。その結果、図１に示すような、Ａモードの発散を多
少抑制し、Ｂモードの発散を大きくは促進しない程度の
パワーのレンズ（先端凸レンズ）１６を設けて光量を確
保する程度が発光ダイオードユニットを光源とした場合
の限界となっている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明において
は、上記のＢモードの光束、すなわち、反射光束が集光
される近傍に、ＢモードおよびＡモードの光束を平行光
束化する第２のレンズ群を配置することにより、Ａモー
ドおよびＢモードの光束を含む平行な光束を出射できる
ようにしている。すなわち、点光源と、この点光源の後
面にコーン状の反射面を形成する反射体とを有する本発
明の光出力装置においては、反射面の中心と点光源とを
結ぶ光軸に沿って点光源の前方に配置された正の屈折力
の第１のレンズ群に加え、反射面から出射され、第１の
レンズ群を透過した反射光束が光軸近傍に集光される近
傍に、光軸近傍の屈折力が負またはゼロで、周辺の屈折
力が正である第２のレンズ群を配置している。

【００１０】上述したように、Ａモードの光束と、Ｂモ
ードの光束とは性質が異なるので１つのレンズで平行光
束化することは不可能である。また、２種類のレンズを
配置したとしても、ＡモードおよびＢモードの双方の光
束に対して作用するので、状況を改善することはできな
い。これに対し、本発明においては、Ｂモードの光束が
光軸近傍に集光された位置に第２のレンズ群を配置して
いるので、Ｂモードの光束に対しては光軸近傍の屈折力
を負とすることにより凹レンズとしての作用を与え、ま
た、Ａモードの光束に対しては周辺の屈折力を正とする
ことにより凸レンズとして作用を与えることができる。
すなわち、第１のレンズ群によりＢモードの光束を光軸
の近傍に集光させることにより、その位置では、Ａモー
ドの光束とＢモードの光束とが空間的にほぼ分離され
る。そして、その位置に、光軸近傍の屈折力が負または
ゼロで、周辺の屈折力が正である第２のレンズ群を配置
することにより、Ａモードの光束には凸レンズとしての
作用を与え、Ｂモードの光束には凹レンズとしての作用
を与えることが可能となる。その結果、第２のレンズ群
よりＡモードおよびＢモードの光束が合成された発散角
の小さな、ほぼ平行に近い光束として利用できる光を出
力することが可能となる。

【００１１】また、光軸近傍の屈折力をゼロ、すなわち
焦点が無限大のレンズとすることにより、Ａモードの光
軸に沿った光束成分が凹レンズの効果により発散するの
を防止でき、また、Ｂモードの光束が光軸に集光して凸
レンズの効果によって発散するのを防止できる。特に、
第１のレンズ群のパワーをＢモードの光束が平行光束に
なる程度に止め、第２のレンズ群のパワーにより主にＡ
モードの光束を平行光束化して、Ｂモードの光束が発散
するのを防止する構成とすることにより、Ａモードおよ
びＢモードの光束が合成された発散角の小さな光束を得
ることができる。すなわち、光軸に沿って点光源の前方
に配置され、反射面から出射された反射光束をほぼ平行
光束にする正の屈折力の第１のレンズ群と、この第１の
レンズ群の前方に配置され、光軸近傍の屈折力はなく、
周辺の屈折力が正である第２のレンズ群とを有する光出
力装置によっても、ＡモードおよびＢモードの光束から
なる発散角の小さな光束を出力できる。

【００１２】したがって、本発明の光出力装置により、
点光源から直に出力された光束と、反射面で反射した光
束とが合成された発散角の小さな光束を出射することが
できる。このため、発光ダイオードのような発散角の大
きな光を出力する微小な光源を点光源として、十分に輝
度の高く、半導体レーザの代わりにポインターの光源と
して十分に利用することができる光出力装置を提供する
ことが可能となる。上述したランプ型の発光ダイオード
ユニットは、微小光源である発光ダイオードと、反射体
と、第１のレンズ群として機能する先端レンズ部とがユ
ニット化されたものである。そして、本発明により、発
光ダイオードからの出射光を２〜３ｍ先のスクリーン上
で数ｃｍの領域に効率的に集中させることが可能とな
る。

【００１３】第２のレンズ群は、複数枚のレンズの組合
せによっても構成できるが、屈折力が負またはゼロの中
央部と、屈折率が正の周辺部とを具備する複合レンズを
採用することが最も経済的である。また、Ａモードの光
束のうち、中央部に入射した光束は発散角が大きくなる
可能性があるので、中央部の大きさは十分小さくするこ
とが望ましい。したがって、中央部の径は、レンズ外径
の約３０％以下であることが好ましく、約２０％以下で
あることがさらに好ましい。その一方、中央部の径が小
さすぎると、Ｂモードの光束を十分に取り込めなくなる
可能性がある。したがって、中央部の径は、レンズ外径
の約１％以上であることが好ましく、約３％以上である
ことがさらに好ましい。

【００１４】また、複合レンズの点光源側の面は平面と
することにより、さらに低コスト化できる。

【００１５】本発明の光出力装置は、発光ダイオードを
用いた投射光源でありながら発散角の十分小さい光束を
投射することができる。このため、ポインターに採用す
ることにより、スクリーン上での集光スポットが十分に
小さく、眼を損傷することのない、安全で性能の良いポ
インターを提供することができる。

【００１６】また、液晶プロジェクターなどの画像投影
装置においては、対角１インチ前後の液晶ライトバルブ
などの画像形成手段を照明するための光源として、発光
ダイオードを利用しようとする試みも行われている。こ
の場合、発光ダイオードの発光量が従来のバルブランプ
の発光量に比べて小さく、光の発散角も大きいという問
題があり、個々の発光ダイオードからの発散角が大きい
まま多数の発光ダイオードを寄せ集めて光源としても、
個々の発光ダイオードからの光を効率よく液晶ライトバ
ルブに伝達させることは容易ではない。さらに、液晶ラ
イトバルブから投射用のレンズシステムまで効率的に伝
達することも容易ではない。このため、発光ダイオード
を多数寄せ集めた光源を画像投影装置の光源として実用
化するのは容易ではないという問題があった。

【００１７】これに対し、本発明の光出力装置は、発光
ダイオードを用いた投射光源でありながら発散角の十分
小さい光束を投射することができる。したがって、本発
明の光出力装置を画像投影装置に採用することにより、
上記の問題を解決することが可能となり、発光ダイオー
ドを用いて明るく鮮明な画像を投射できる画像投影装置
を提供できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、本発明に
ついてさらに説明する。図４は、本発明にかかるポイン
ターを示している。本例のポインター６０は、先端６１
から細い光束（ビーム）６２を出射し、スクリーン６９
に光のポイント６８を投射することができる。したがっ
て、プレゼンテーションなどにおいて説明個所を指し示
すためなどに用いられる。ポインター６０は、細長い円
筒状のハウジング６５を備えており、その外面にビーム
６２を制御するスイッチ６３が設けられている。ハウジ
ング６５の内部には、ビーム６２を出力する投射光源５
０と、電力源となるバッテリー（乾電池）６４が収納さ
れている。さらに、ビーム６２の出口には、不用な発散
光成分をカットするアパーチャ６６が設けられている。

【００１９】図５に、投射光源５０の概略構成を示して
ある。この投射光源は、本発明の光出力装置に該当する
ものであり、発光ダイオードユニット１０と、その出射
側に配置された複合レンズ２５とを備えている。発光ダ
イオードユニット１０は、図１を参照しながら説明した
ものと同じであり、ほぼ中央に配置された発光ダイオー
ド１２と、発光ダイオード１２の後面（背面）に配置さ
れたコーン状の反射面１４を備えた反射体１３と、発光
ダイオード１２に電力を供給する電極１１とを有し、こ
れらが透明な樹脂１７により覆われて一体となってい
る。そして、発光ダイオード１２の前面の樹脂は先端
（前方）に凸となるように成型されており、この部分が
先端凸レンズ１６、すなわち、第１のレンズ群２１とし
て機能する。したがって、発散角の大きな光を出力する
微小光源である発光ダイオード１２は点光源と見なすこ
とができ、その微小光源から出射されたＡモードの光束
（直射光）およびＢモードの光束（反射光）は、反射面
１４の中心１４ａと発光ダイオード１２とを結ぶ光軸１
９に沿って前方に出射され、先端凸レンズ１６によりあ
る程度集光された状態で前方に配置された複合レンズ２
５に供給される。

【００２０】複合レンズ２５は、発光ダイオードユニッ
ト１０の先端から距離Ｌだけ前方のＢモードの光束が光
軸１９にほぼ集光される位置に配置されている。複合レ
ンズ２５は、発光ダイオードユニット１０に面した側
（後面）２５ａが平坦で、出射側、すなわち前面２５ｂ
が出射側に凸の面となり、全体としては平凸レンズの形
状である。しかしながら、光軸１９が通過するレンズ２
０の中央部２７は発光ダイオードユニット１０の側に凸
となるように凹んでいる。このため、本例の複合レンズ
２５は、周辺部２６が出射側に凸で屈折力が正の凸レン
ズ領域となり、中央部２７が発光ダイオードユニット１
０の側に凸で屈折力が負の凹レンズ領域となっており、
本発明の第２のレンズ群２２としての機能を果たす。

【００２１】したがって、本例の光出力装置５０におい
ては、チップ１２の前面から放射されコーン状の反射面
１４にはあたらず直に先端凸レンズ１６で屈折されて前
方に投射されるＡモードの光束は、複合レンズ２５の凸
レンズ状の周辺部２６によりさらに集光されて平行光束
となる。一方、チップ１２の周囲から放射されコーン状
の反射面１４で反射された後、先端凸レンズ１６で屈折
されて前方に投射されるＢモードの光束は、複合レンズ
２５の凹レンズ状の中央部２７により、光軸１９に沿っ
た平行光束に変換される。このため、複合レンズ２５か
らはＡモードの成分と、Ｂモードの成分を含んだ、発散
角の小さな、ほぼ平行に近い光束５５が出力される。し
たがって、放射状に光を出力する発光ダイオード１２を
光源としながら、図４に示したポインター６０から出射
される光束６２として利用することができる程度の発散
角の小さな光束を得ることが可能となる。

【００２２】また、Ａモードの光束のうち、光軸１９に
沿って発光ダイオードユニット１０から出射された光束
は、Ｂモードの光束と共に、複合レンズ２５の中央部２
７に入射する。Ａモードの光束のうち、光軸１９の極め
て近傍の光束に対しては、複合レンズ２５の中央部２７
の負レンズの影響は少ない。しかしながら、その周辺の
光束は負レンズの作用により発散し、平行光束に集光す
ることが不可能になる。したがって、複合レンズ２５を
Ｂモードの光束が光軸１９に沿って集光する焦点位置近
傍に配置し、中央部２７の径をできるだけ小さくするこ
とが望ましい。

【００２３】たとえば、以下の第１のケースの条件の発
光ダイオードユニット（ＬＥＤ）１０と複合レンズ２５
とを組み合わせることにより、発散角が半角で１度以下
の光束５５を出射する光出力装置５０を構成することが
できる。（第１のケース）ＬＥＤ１０の径５ｍｍ先端凸レンズ１６の形状非球面ＬＥＤ１０の先端から複合レンズ２５までの距離５．５ｍｍ複合レンズ２５の外径９．０ｍｍ凸レンズ部２６の焦点距離２４ｍｍ凹レンズ部２７の外径１．５ｍｍ凹レンズ部２７の焦点距離 −１．３ｍｍ有効発散角（半角）１度以下この第１のケースの光出力装置５０から出力される光束
５５の発散角は１度以下になるので、２ｍ離れたスクリ
ーン６９あるいはその他の壁面上に直径約７ｃｍのスポ
ット６８を投射できる。したがって、この光出力装置５
０を投射光源として採用し、さらに、不用光をカットす
るためのアパーチャ６６を設置することにより、発光ダ
イオード１２を光源としたポインター６０を提供するこ
とができる。

【００２４】また、以下の第２のケースの条件の発光ダ
イオードユニット（ＬＥＤ）１０と複合レンズ２５とを
組み合わせることにより、発散角が半角で４度以下の光
束５５を出射する光出力装置５０を構成することができ
る。（第２のケース）ＬＥＤ１０の径５ｍｍ先端凸レンズ１６の形状非球面ＬＥＤ１０の先端から複合レンズ２５までの距離５．５ｍｍ複合レンズ２５の外径７．０ｍｍ凸レンズ部２６の焦点距離２４ｍｍ凹レンズ部２７の外径１．０ｍｍ凹レンズ部２７の焦点距離 −１．０ｍｍ有効発散角（半角）４度以下この第２のケースの光出力装置５０から出力される光束
５５の発散角も４度以下と投射照明光源としては十分に
平行に近い光束となる。したがって、液晶プロジェクタ
ーなどの画像投影装置の光源として十分な性能を備えて
いる。

【００２５】図６に示した単板式のプロジェクター７０
は、本例の光出力装置５０を複数個アレイ状などに配置
して光量を確保した照明装置７１と、照明装置７１から
出力された光束を変調し画像を形成する液晶ライトバル
ブ７２と、変調された光束をスクリーン７９に投射する
レンズシステム７３と、液晶ライトバルブ７２をホスト
コンピュータからの画像データに基づき制御する制御装
置７４とを備えている。

【００２６】本例の発散角の小さな光束を出力する光出
力装置５０を採用することにより、複数の発光ダイオー
ドユニット１０をアレイ状に並べて照明装置７１を構成
したときに、照明装置７１から出力される光束も発散角
が小さく、ほぼ平行に近い光束となる。したがって、発
光ダイオード１２を光源として、発光量の大きな光束を
効率的に液晶ライトバルブ７２に照射することができ
る。そして、照射する光束の発散角が小さいので、ライ
トバルブ７２から出力される光束の発散角も小さく、効
率良く投射レンズ７３に飲み込ませてスクリーン７９に
照射することができる。したがって、発光ダイオード１
２を光源として明るく鮮明な画像をスクリーン７９に投
射できるプロジェクターを提供することが可能となる。
単板式のプロジェクターに限らず、３板式のプロジェク
ターや、さらに反射式液晶素子であるＬＣｏＳ、微小ミ
ラーを用いたＤＭＤなどのライトバルブにおいても同様
である。

【００２７】なお、上記の複合レンズ２５の構成および
第１および第２のケースとして示した数値は例示にすぎ
ない。たとえば、上記では１枚の複合レンズ２５により
第２のレンズ群２２を構成しているが、複数枚のレンズ
により中央部２７のパワーが負で周辺部２６のパワーが
正のレンズシステムを構成することができる。しかしな
がら、上記のように複合レンズ２５を採用することが経
済的であり、光源が発光ダイオードという単色光源の場
合は色消しも不要なので、単板の複合レンズを採用する
ことにより十分な光学的性能を得ることができる。ま
た、Ａモードの光束のうち、複合レンズ２５の中央部２
７に入射した光束は逆に発散角が大きくなるので、中央
部２７の大きさは十分小さくすることが望ましく、上記
のケースでは、レンズ外径の約３０％以下に収めるよう
にしている。中央部２７のレンズ外径は小さいことが望
ましく、このため、レンズ外径の約２０％以下であるこ
とがさらに好ましい。その一方、中央部２７の径が小さ
すぎると、Ｂモードの光束を十分に取り込めなくなるの
で、レンズ外径の約１％以上、さらには約３％以上の範
囲とすることが望ましい。

【００２８】また、本例の複合レンズ２５は発光ダイオ
ードユニット１０の側の面（後面）２５ａは平面で構成
しているが、後面２５ａに凸および凹の周辺部２６およ
び／または中央部２７を備えた複合レンズを採用するこ
とも可能である。しかしながら、Ａモードの光束をでき
るだけ効率良く前方投射するためには複合レンズ２５の
位置はできるだけ発光ダイオードユニット１０に近いほ
うが良く、さらに、中央部２７の凹面のサイズはできる
だけ小さいほうがよい。一方、近すぎる場合は、Ｂモー
ドの光束の断面が十分に小さく絞り切れていないので、
Ｂモードの光束の中央部２７への入射効率を高めるため
に中央部２７の凹面の面積を大きくしなければならず、
これはＡモードの光束にとっては周辺部２６の面積が小
さくなることを意味し、効率の低下を招く。したがっ
て、複合レンズの位置および形状としては、Ｂモードの
光束が最も良く集光される位置に複合レンズの中央部２
７の凹面が配置されるようにして、図５に示すように、
その中央部２７が発光ダイオードユニット１０と反対側
に位置するように配置することが望ましい。

【００２９】さらに、複合レンズ２５の中央部２７は屈
折力がゼロ、すなわち、焦点距離が無限大となるように
平面で構成することも可能である。その一例を図７に示
してある。この光出力装置５０は、発光ダイオード１２
と、発光ダイオード１２の後面（背面）に配置されたコ
ーン状の反射面１４を備えた反射体１３と、発光ダイオ
ード１２の前方に配置された第１のレンズ群２１と、さ
らにその前方に配置された第２のレンズ群２２を備えて
いる。第１のレンズ群２１は、凸レンズ２３の一枚構成
であり、Ｂモードの光束、すなわち、コーン状の反射面
で反射された光束を光軸１９に沿って平行化する程度の
パワーを備えている。第２のレンズ群２２も一枚の複合
レンズ２５で構成されており、周辺部２６は凸レンズ領
域であり第１のレンズ２３で若干集光されたＡモードの
光束を平行光束化する程度のパワーを備えている。これ
に対し、複合レンズ２５の中央部２７は光軸１９に対し
て垂直な面で構成されておりパワーがなく、第１のレン
ズ２３で平行化されたＢモードの光束をそのまま通過さ
せるようになっている。

【００３０】したがって、この光出力装置５０から出射
される光束５５も、ＡモードおよびＢモードの光束を含
み、さらに発散角の小さなものとなる。このため、上記
において説明した光出力装置と同様に、ポインター６０
やプロジェクター７０の光源として採用するのに適して
いる。

【００３１】さらに、以上では、発光ダイオードを点光
源とする光出力装置について説明しているが、光出力装
置が採用される光学系において光源が点光源として捉え
うるのであれば、点光源としてハロゲンランプなどの他
の拡散型の光源を採用した装置にも本発明を適用するこ
とができる。そして、反射板として構造の簡単なコーン
型を用いて、発散角が小さく、光量の大きな光束を出力
することが可能な光出力装置を提供できる。

【００３２】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明の光出力
装置は、発散角の大きな光を出射する点光源を用い、そ
の点光源から出力されるモードの異なる複数の光束をさ
らに束ねて発散角が小さく、ほぼ平行に近い光束を出力
することができる。したがって、半導体レーザのように
発散角が小さな発光素子の代わりに発光ダイオードのよ
うな本来発散角の大きな微小な光源である発光素子を光
源として発散角の小さな光束を供給する光出力装置を提
供できる。このため、眼に損傷を与える可能性のない小
さなポインターや、低消費電力型のプロジェクターの光
源などとして、多くの分野に適用できる光出力装置を本
発明により提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発光ダイオードユニットから出力される幾つか
のモードの光束を示す図である。

【図２】図１に示す発光ダイオードユニットの前方に凸
レンズをセットした例である。

【図３】図１に示す発光ダイオードユニットの前方に凹
レンズをセットした例である。

【図４】本発明のポインターの概略構成を示す図であ
る。

【図５】本発明の光出力装置の概要を示す図である。

【図６】本発明のプロジェクターの概略構成を示す図で
ある。

【図７】本発明の光出力装置の異なる例を示す図であ
る。

【符号の説明】

１０発光ダイオード光源１２発光ダイオード（チップ）１４コーン状の反射鏡１６先端凸レンズ２１第１のレンズ群２２第２のレンズ群２５複合レンズ２６レンズの周辺部（凸レンズ領域）２７レンズの中央部（凹レンズ領域）５０光出力装置６０ポインター７０プロジェクター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｈ０１Ｌ 33/00 ＭＦターム(参考） 2H087 KA06 LA24 RA01 RA45 TA01 TA03 5F041 AA06 DA12 DA18 DA26 DA43 DA55 DA57 DA77 EE12 EE16 FF11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】点光源と、この点光源の後面にコーン状の反射面を形成する反射体
と、前記反射面の中心と前記点光源とを結ぶ光軸に沿って前
記点光源の前方に配置された正の屈折力の第１のレンズ
群と、前記反射面から出射され、前記第１のレンズ群を透過し
た反射光束が前記光軸近傍に集光される近傍に配置され
た第２のレンズ群とを有し、この第２のレンズ群は前記光軸近傍の屈折力が負または
ゼロで、周辺の屈折力が正である、光出力装置。
【請求項２】請求項１において、前記点光源となる発
光ダイオードと、前記反射体と、前記第１のレンズ群と
して機能する先端レンズ部とがユニット化された発光ダ
イオードユニットとを備えている光出力装置。
【請求項３】請求項１において、前記第２のレンズ群
は、屈折力が負またはゼロの中央部と、屈折率が正の周
辺部とを具備する複合レンズを備えている光出力装置。
【請求項４】請求項３において、前記中央部の径は、
前記複合レンズの外径の１％から３０％程度である光出
力装置。
【請求項５】請求項３において、前記複合レンズの前
記点光源側の面は平面である光出力装置。
【請求項６】点光源と、この点光源の後面にコーン状の反射面を形成する反射体
と、前記反射面の中心と前記点光源とを結ぶ光軸に沿って前
記点光源の前方に配置され、前記反射面から出射された
反射光束をほぼ平行光束にする正の屈折力の第１のレン
ズ群と、この第１のレンズ群の前方に配置され、前記光軸近傍の
屈折力がなく、周辺の屈折力が正である第２のレンズ群
とを有する光出力装置。
【請求項７】請求項６において、前記点光源は発光ダ
イオードである光出力装置。
【請求項８】請求項２または７に記載の光出力装置を
有し、この光出力装置から出射された光束で一点を指示
することができるポインター。
【請求項９】請求項１または６に記載の光出力装置
と、この光出力装置から出力された光束を変調する画像
形成手段と、変調された光束をスクリーンに投射するレ
ンズシステムとを有する画像投影装置。