JP2005257790A - 照明装置及びそれを用いた画像投影装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】LED駆動を低消費電力且つ小型な構成で達成すること。
【解決手段】定電圧電源24と定電流回路26との間に、電流を遮断可能なFET28を少なくとも含む複数の単位回路を接続し、それら複数のFET28をタイミング生成回路30で制御する。この場合、複数の単位回路は電気的にマトリクス状に接続され、それら複数の単位回路のうちの所定数の単位回路は、更に、上記タイミング生成回路30が上記複数のFET28を制御することで設定される各電流経路に、上記FET28と直列に接続される少なくとも1つのLED10を有するよう構成する。
【選択図】 図1
【解決手段】定電圧電源24と定電流回路26との間に、電流を遮断可能なFET28を少なくとも含む複数の単位回路を接続し、それら複数のFET28をタイミング生成回路30で制御する。この場合、複数の単位回路は電気的にマトリクス状に接続され、それら複数の単位回路のうちの所定数の単位回路は、更に、上記タイミング生成回路30が上記複数のFET28を制御することで設定される各電流経路に、上記FET28と直列に接続される少なくとも1つのLED10を有するよう構成する。
【選択図】 図1
Description
本発明は、光源にLEDを使用した照明装置、及び、そのような照明装置を用いた画像投影装置に関する。
光源にLEDを使用した照明装置において、明るい照明光を得るために、複数のLEDを同時且つ順次に発光する方法がある。その際、電源はLEDの同時点灯個数分の電流容量が必要であり、回路としては同時点灯個数分の電流回路が必要である。この場合、電流値が大きいと、表皮効果により、DC−DCのSW周波数を高く設定できず、DC−DCの高効率化や小型化をしにくい。また、配線を太くする必要がある。さらに、同時点灯個数分の定電流回路はスペースを必要とする。
そこで、複数点灯するLED駆動回路において、電流値をLED1個分とする構成が特許文献1に提案されている。
特開平8−194439号公報
しかしながら、上記特許文献1に開示の装置によれば、複数点灯するLED駆動回路において、電流値をLED1個分となるが、点灯しないLEDに並列接続されたスイッチング手段(トランジスタ)にも常に電流が流れ、損失が大きい。少しでも損失を押さえる為にスイッチング手段にFETを用いた場合、LEDの点灯場所によって、FETの制御電圧Vgを変化させる必要があり、Vg電圧切り替え回路が必要となる。
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、LED駆動を低消費電力且つ小型な構成で為し得る照明装置及びそれを用いた画像投影装置を提供することを目的とする。
本発明の照明装置の一態様は、定電流を供給可能な定電流電源と、上記定電流電源が供給した電流を遮断可能なスイッチング手段を少なくとも含む複数の単位回路と、上記複数のスイッチング手段を制御する制御手段と、を具備し、上記複数の単位回路は、上記定電流電源に対して電気的にマトリクス状に接続され、上記複数の単位回路のうちの所定数の単位回路は、更に、上記制御手段が上記複数のスイッチング手段を制御することで設定される各電流経路に、上記スイッチング手段と直列に接続される少なくとも1つのLEDを有していることを特徴とする。
本発明の照明装置の別の態様は、定電流を供給可能な定電流電源と、上記定電流電源が供給した電流を遮断可能なスイッチング手段を少なくとも含む複数の単位回路と、上記複数のスイッチング手段を制御する制御手段と、を具備し、上記複数の単位回路は、上記定電流電源に対して電気的に並列に接続されることでブロックを構成し、且つ、この複数の単位回路を並列に接続してなる各ブロックは複数直列に電気的に接続され、上記複数の単位回路のうちの所定数の単位回路は、更に、上記制御手段が上記複数のスイッチング手段を制御することで設定される各電流経路に、上記スイッチング手段と直列に接続される少なくとも1つのLEDを有していることを特徴とする。
また、本発明の画像投影装置の一態様は、入力される画像情報に応じた画像を投影する画像投影装置であって、上記一態様または別の態様の照明装置と、入力される画像情報に応じて変調される空間変調素子と、上記照明装置のLEDが射出した照明光を導いて上記空間変調素子を照明する照明光学手段と、上記照明光学手段で照明され上記空間変調素子によって変調された画像を投影する投影光学手段と、を具備し、上記照明装置の制御手段は、上記複数のLEDを時系列に順次点灯させるものであり、上記照明光学手段は、上記複数のLEDの点灯タイミングに同期し、且つ、上記複数のLEDに対して相対的に移動させる導光手段を有することで、上記時系列に順次点灯するLEDが射出した照明光を上記空間変調素子に導くものであることを特徴とする。
本発明によれば、LED駆動を低消費電力且つ小型な構成で為し得る照明装置及びそれを用いた画像投影装置を提供することができる。
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。
[第1実施形態]
図1(A)に示すように、本発明の第1実施形態に係る照明装置においては、光源としてのLED10は、互いに密接するように円周上に複数配置されると共に、配置された面に垂直な同一の方向に光が放射されるように配置されている。この光が放射される方向に、導光手段としてのL字型導光ロッド12が配されている。このL字型導光ロッド12は、取込部である光取込口14が、LED10の配置された円周上の対向する位置でLED10の光を取り込むように図示しないロッドホルダに固定され、LED10を配置した円の中心を回転軸として図示しないモータにより一定の回転速度で回転するようになっている。
図1(A)に示すように、本発明の第1実施形態に係る照明装置においては、光源としてのLED10は、互いに密接するように円周上に複数配置されると共に、配置された面に垂直な同一の方向に光が放射されるように配置されている。この光が放射される方向に、導光手段としてのL字型導光ロッド12が配されている。このL字型導光ロッド12は、取込部である光取込口14が、LED10の配置された円周上の対向する位置でLED10の光を取り込むように図示しないロッドホルダに固定され、LED10を配置した円の中心を回転軸として図示しないモータにより一定の回転速度で回転するようになっている。
ここで、L字型導光ロッド12は、図1(B)に示すように、長方形断面をした全面鏡面の平行ロッド16と、正方形の入射端と正8角形の出射端を持つ形状変換テーパロッド18とを、平行ロッド16及び形状変換テーパロッド18よりも高屈折率材料からなる高屈折率反射プリズム20を間に挟んで接合したものである。このようなL字型導光ロッド12では、平行ロッド16の光取込口14から入射した光は平行ロッド16の内側面で全反射を繰り返しながら高屈折率反射プリズム20に入射し、反射コート22を施した45°反射面で反射して形状変換テーパロッド18の正方形の入射端に入射し、出射端に向かって広がる形状変換テーパロッド18の内側面での全反射により形状変換テーパロッド18の中心軸に対する光線角を小さくする作用を受け、形状変換テーパロッド18の出射端から光線の広がり角が小さくなって射出する。
高屈折率反射プリズム20の屈折率を平行ロッド16や形状変換テーパロッド18の屈折率より高めていることで、高屈折率反射プリズム20の接合面での屈折率差による深い角度で入射する光線に対する全反射特性を利用でき、高屈折率反射プリズム20の反射面で反射されずに形状変換テーパロッド18に入射し形状変換テーパロッド18側面から外部に漏れる光線や、高屈折率反射プリズム20の反射面で反射され再び平行ロッド16に戻って平行ロッド16側面から外部に漏れる光線の発生を防ぐことができる。
高屈折率反射プリズム20の反射コート22には、特定波長に対しては誘電体コート、広帯域の光に対しては金属膜や金属膜と誘電体を組合せた増反射コートなどが利用できる。
本実施形態に係る照明装置では、上記のように円周上に配置した複数のLED10のうち、図2に丸数字の1乃至6で示すように、所定数(この例では3個)のLEDを同時且つ順次にパルス発光させ、L字型導光ロッド12の光取込口14が発光しているLED10に対向するように、その発光に合わせてL字型導光ロッド12を回転させていき、LED10からの光を取り込むことで、L字型導光ロッド12からはLED10をパルス発光した明るい光が常に取り出されるようにしている。
即ち、図2に丸数字1で示すタイミングでは、LED10−1a,10−2a,10−3aが点灯され、それらLED10−1a,10−2a,10−3aからの光がL字型導光ロッド12の光取込口14で取り込まれる。次の丸数字2で示すタイミングでは、LED10−1aは消灯し、LED10−2a及び10−3aとLED10−1bが点灯され、それらLED10−2a,10−3a,LED10−1bからの光が、それらLED10−2a,10−3a,LED10−1bに対応する位置に回転したL字型導光ロッド12の光取込口14で取り込まれる。その次の丸数字3で示すタイミングでは、LED10−2aは消灯し、LED10−3a及び10−1bとLED10−2bが点灯され、それらLED10−3a,10−1b,LED10−2bからの光が、それらLED10−3a,10−1b,LED10−2bに対応する位置に回転したL字型導光ロッド12の光取込口14で取り込まれる。以下、同様にして、1個ずつ点灯するLEDがずれていき、それに合わせてL字型導光ロッド12が回転していく。
なお、LEDの光量を安定させるためには、定電流駆動するのが良く、本実施形態のように複数個のLEDを順次点灯する場合には、従来は、図3に示すような回路が用いられてきた。即ち、定電圧電源24と定電流回路26−1,26−2,26−3との間に、各LED10−1a,10−1b,10−1c,…,10−2a,10−2b,10−2c,…,10−3a,10−3b,10−3c,…を、スイッチング手段としてのFET28−1a,28−1b,28−1c,…,28−2a,28−2b,28−2c,…,28−3a,28−3b,28−3c,…を介して接続している。この場合、同時に点灯することのないLED10−1a,10−1b,10−1c,…(及び対応するFET28−1a,28−1b,28−1c,…)は定電流回路26−1に接続され、同様に、LED10−2a,10−2b,10−2c,…(及び対応するFET28−2a,28−2b,28−2c,…)は定電流回路26−2に接続され、LED10−3a,10−3b,10−3c,…(及び対応するFET28−3a,28−3b,28−3c,…)は定電流回路26−3に接続されている。
従って、図2に丸数字の1で示すタイミングでは、図示しない制御手段によってFET28−1a,28−2a,28−3aがオンされてLED10−1a,10−2a,10−3aが点灯する。同様に、図2に丸数字の2で示すタイミングでは、FET28−2a,28−3a,28−1bがオンされてLED10−2a,10−3a,10−1bが点灯する。
このような回路構成であると、定電圧電源24はLED10の同時点灯個数分(この例では3個分)の電流容量が必要であり、また、定電流回路26−1,26−2,26−3も同時点灯個数分(3個分)必要となっている。
そのような問題点を解決するために、特許文献1に開示されているような技術が提案されているが、前述したような問題点がある。
そこで、本実施形態では、図4(A)に示すように、LED10とFET28とを含む単位回路を複数個、定電圧電源24と定電流回路26との間に電気的にマトリクス状に接続することで、定電流回路26を1個のみとしている。即ち、LED10−1aとFET28−1aを含む単位回路,LED10−1bとFET28−1bを含む単位回路,LED10−1cとFET28−1cを含む単位回路,…を電気的に並列に接続してブロックを構成し、LED10−2aとFET28−2aを含む単位回路,LED10−2bとFET28−2bを含む単位回路,LED10−2cとFET28−2cを含む単位回路,…を電気的に並列に接続してブロックを構成し、LED10−3aとFET28−3aを含む単位回路,LED10−3bとFET28−3bを含む単位回路,LED10−3cとFET28−3cを含む単位回路,…を電気的に並列に接続してブロックを構成して、これらのブロックを電気的に直列に、定電圧電源24と定電流回路26との間に接続している。
係る回路構成において、図5(A)及び(B)に示すように各FET28のスイッチング状態を選択することにより、図2に示したように所定数(この例では3個)のLEDを同時且つ順次にパルス発光させることができる。なお、図5(A)はLED点灯順番とFET動作の関係を示しており、白丸がFETオンまたはLED点灯を表し、バツ印はFETオフまたはLED消灯を表している。また、図5(B)は、FET制御タイミングチャートを示す図であり、各波形の横軸は時間を、縦軸は制御電圧(Hの場合にFETがオンする)をそれぞれ表している。
具体的には、例えば、図5(A)及び(B)に丸数字の1で示す期間では、FET28−1a,28−2a,28−3aがオンし、それ以外のFETはオフである。このような状態では、図4(B)に同じく丸数字の1で示すように、LED10−1a,FET28−1a,LED10−2a,FET28−2a,LED10−3a,FET28−3aの電流経路が形成されて、LED10−1a,10−2a,LED10−3aが点灯する。即ち、図2に同じく丸数字の1で示す状態が得られる。
図5(A)及び(B)に丸数字の2で示す期間では、FET28−1b,28−2a,28−3aがオンし、それ以外のFETはオフである。このような状態では、図4(B)に同じく丸数字の2で示すように、LED10−1b,FET28−1b,LED10−2a,FET28−2a,LED10−3a,FET28−3aの電流経路が形成されて、LED10−1b,10−2a,LED10−3aが点灯する。即ち、図2に同じく丸数字の2で示す状態が得られる。
また、図5(A)及び(B)に丸数字の3で示す期間では、FET28−1b,28−2b,28−3aがオンし、それ以外のFETはオフである。このような状態では、図4(B)に同じく丸数字の3で示すように、LED10−1b,FET28−1b,LED10−2b,FET28−2b,LED10−3a,FET28−3aの電流経路が形成されて、LED10−1b,10−2b,LED10−3aが点灯する。即ち、図2に同じく丸数字の3で示す状態が得られる。
以下、同様にして、各FET28のオン状態を切り替えることで、LEDを同時且つ順次にパルス発光させることができる。
図1(C)は、このような回路構成のLED駆動部を含む光源制御回路の構成を示す図である。
即ち、この光源制御回路は、上記構成のLED駆動部に加えて、上記LED駆動部の各FET28を制御する上記制御手段としてのタイミング生成回路30、上記L字型導光ロッド12を一定速度で回転させるモータ32、上記L字型導光ロッド12を保持するロッドホルダに付けられた図示しない回転検出マークを検出することで、上記L字型導光ロッド12の回転に応じた回転検出信号を出力するフォトデテクタ34、該フォトデテクタ34からの回転検出信号を基に基準クロックを生成するPLL回路36、上記LED駆動部の定電流回路26へ与える制御電圧のデータを記憶したROM38、このROM38から読み出されたデータを実際の制御電圧に変換するD/Aコンバータ40を有している。
このような構成において、上記フォトデテクタ34から出力された回転検出信号は、上記PLL回路36及びタイミング生成回路30に入力される。PLL回路36は、その入力された回転検出信号により、上記L字型導光ロッド12の回転に同期した基準クロックを生成して、上記タイミング生成回路30に供給する。タイミング生成回路30は、図5(A)に示したようなFETのオン/オフ制御のためのテーブルを記憶しており、このテーブルと上記入力された基準クロック及び回転検出信号とに基づいて、L字型導光ロッド12の光取込口14に対向する位置の所定数のLED10を点灯するよう、各FET28のオン/オフを切り替え制御する。
このとき、この各FET28のオン状態によって所定数のLED10に選択的に供給される駆動電流は、上記定電流回路26によって所定の値に制御されて与えられるものである。即ち、上記タイミング生成回路30は、制御電圧のデータの領域を示すアドレスをROM38に与え、そのデータをROM38からD/Aコンバータ40に出力して、制御電圧Refを定電流回路26に供給する。
なお、LED10として、発光色等、特性の異なるLEDを混在させた場合には、ROM38に各色のLED10に応じて異なる制御電圧のデータを記憶しておき、タイミング生成回路30により、各色のLED10に応じて異なるアドレス設定を行えば良い。
[第2実施形態]
上記第1実施形態では、図4(A)に示すように、定電圧電源24、マトリクス配置された単位回路(FET28)、及び定電流回路26でLED駆動部を構成したが、図6(A)に示すように、定電圧電源24を定電流電源42に置き換えることで、定電流回路26を省略することも可能である。
上記第1実施形態では、図4(A)に示すように、定電圧電源24、マトリクス配置された単位回路(FET28)、及び定電流回路26でLED駆動部を構成したが、図6(A)に示すように、定電圧電源24を定電流電源42に置き換えることで、定電流回路26を省略することも可能である。
但し、LED10は、LEDの順方向印加電圧(Vf)に対するLEDに流れる電流(I)に固体ばらつきが大きい。従って、図7に示すように、LED10−1a,10−2a,10−3aを点灯したときの順方向印加電圧対電流特性(I−V特性)と、LED10−1b,10−2a,10−3aを点灯したときのI−V特性とは一致しない。よって、図5(A)に丸数字の1で示す点灯状態から同じく丸数字の2の点灯状態に切り替わった瞬間は、図8(A)に示すように、過電流となってしまう。即ち、丸数字の1で示す点灯状態では、或る電圧V1という順方向印加電圧に対し定電流設定値Ioの電流が流れているが、丸数字の2の点灯状態に切り替えた瞬間に、LED10−1b,10−2a,10−3aに電圧V1が印加されることで、それらLEDに上記定電流設定値Ioよりも大きなI’の電流が流れてしまう。これはその後、定電流電源42として制御がかかり、印加電圧がV2に自動的に下がって、定電流設定値Ioとなる。この変化時間は、定電流電源42の出力コンデンサCoutの大きさと負荷のインピーダンスとに依存する。
このように、過電流は、定電流電源42の出力コンデンサCoutの大きさに依存するので、図6(B)に示すように、電流リミッタ回路44を設け、その電流リミット値を定電流電源42の設定値Ioより少し大きめのIo+αとしておけば、図8(B)に示すように、過電流の大部分を防止できる。なお、図8(B)は、同図(A)に破線の楕円で囲って示す部分に対応している。
なお、電流リミッタ回路44としては、上記定電流回路26と同様の定電流回路を用いることができる。従って、図6(B)の回路は、上記第1実施形態における回路(図4(A))と似ているが、電流リミッタ回路44での発熱は低く押さえられる。
[第3実施形態]
本発明の第3実施形態として、上記第1実施形態または第2実施形態で説明した照明装置を画像投影装置に応用した例を説明する。
本発明の第3実施形態として、上記第1実施形態または第2実施形態で説明した照明装置を画像投影装置に応用した例を説明する。
図9(A)は、入力される画像情報に応じて変調される空間変調素子として、カラーフィルタ付きLCD(透過型液晶パネル)46を用いた画像投影装置を示している。即ち、この画像投影装置は、上記第1実施形態または第2実施形態で説明した照明装置に相当するLED照明ユニット48と、光束形状変換素子50と、上記カラーフィルタ付きLCD46と、上記光束形状変換素子50で光束形状が変換された照明光で照明され上記カラーフィルタ付きLCD46によって変調された画像をスクリーンSに投影する投影光学手段としての投影レンズ52とから構成されている。
この場合、空間変調素子としてカラーフィルタ付きLCD46を使用するので、LED照明ユニット48においては、白色LED10Wを円周上に配置した白色LEDアレイ54Wを用いる。この白色LEDアレイ54Wの各白色LED10Wは、上記第1実施形態で説明したような光源制御回路56によって所定個数同時且つ順次にパルス発光される。そして、その点灯している白色LED10Wに光取込口14が対向するように、L字型導光ロッド12が回転され、白色LED10Wが射出した白色照明光を取り込む。
こうして取り込まれた白色照明光は、L字型導光ロッド12の形状変換テーパロッド18の出射端から、光線の広がり角が小さくなって射出される。上述したように、形状変換テーパロッド18の出射端は正8角形の形状をしており、よって、その出射端から射出する白色照明光も、その軸方向に垂直な面で見ると正8角形の形状となっている。これに対して、上記カラーフィルタ付きLCD46は矩形形状である。そこで、上記L字型導光ロッド12の形状変換テーパロッド18の出射端とカラーフィルタ付きLCD46との間に、上記L字型導光ロッド12と共に照明光学手段を形成する光束形状変換素子50を配し、光束の形状を8角形から矩形に変換している。この光束形状変換素子50は、図9(B)に示すように、正8角形の入射端58と矩形の出射端60を持ち、入射端58から出射端60に向けて広がる中空部材であり、その内面に反射コート62が施されているものである。なお、このような中空部材の代わりに、上記上記L字型導光ロッド12の形状変換テーパロッド18のように、内側面で全反射する中密のロッド部材として構成しても構わない。
図10は、空間変調素子として、画素にミラーを用いた反射型表示素子(DMD(:米国テキサス・インスツルメンツ社の登録商標)64等)を使用する場合の画像投影装置の構成を示している。なお、DMD(登録商標)64の詳細については、例えばUS 2002/0024637 A1や特開2002−350975号公報に開示されているので、ここではその説明を省略する。
この場合の画像投影装置は、LED照明ユニット48、光束形状変換素子50、該光束形状変換素子50から射出した光を上記DMD(登録商標)64に照明するための照明レンズ66、該照明レンズ66からの照明光を上記DMD(登録商標)64に向けて反射する照明ミラー68、上記DMD(登録商標)64、及び投影レンズ52によって構成されている。また、LED照明ユニット48においては、赤色LED10R,緑色LED10G,青色LED10Bをそれぞれ所定個数ずつ円周上に配置したLEDアレイ70を使用するものとなっている。即ち、LEDアレイ70はR,G,Bの3領域に分かれており、DMD(登録商標)64は面順次でR,G,Bに対応した映像を表示するので、LED10R,10G,10Bの発光は、その映像の切り替わりと同期する。
なお、図10では、赤色、緑色、青色をそれぞれ異なるハッチングを付して示しているもので、ハッチングは断面を表すものではない(以下に説明する他の図においても同様)。また、R,G,BのLEDの比率を1/3ずつとしているが、その比率を変えても良いことは勿論である。即ち、他の色に比べて発光光量の少ない色のLEDがあるのであれば、その色のLEDの個数を増やし、他の色のLEDを減らして、各色トータルの光量を揃えるようにしても良い。
図11は、このようなDMD(登録商標)64を使用した場合のLEDアレイ70の配置を示す図であり、図12は、光源制御回路48の構成を示す図である。これらの図は、上記第1実施形態で説明した図2及び図1(C)とLEDの発光色が変更になっただけである。即ち、FET制御タイミングや発光順番は、図5(A)及び(B)に示したのと同様である。
但し、発光色によってLEDの順方向印加電圧(Vf)は異なり、定電流回路26での発熱も多くなるので、電流値も変更する必要ある。そのため、図12に示す構成においては、定電圧電源24の出力を可変にしている。また、定電流回路26での制御電流値も可変できるように、ROM38にはLED発光色に応じた制御電圧のデータをそれぞれ異なる領域に記憶しておき、タイミング生成回路30は、発光色に応じてROM38のアドレス指定を変更するようにしている。あるいは、ROM38の代わりに書き換え可能な例えばEEPROM等を使用して、LED発光色によって制御電圧のデータを適宜書き換えるようにしても構わない。
図13は、この場合の制御タイミングや電圧値、電流値を示す図である。同図の上段のタイミングチャートはFET28の制御を示し、中段は定電圧電源24の出力電圧を示している。この電圧は、直列に接続されたLEDのVfがそれぞれ固体バラツキにより異なるので、LEDの切り替え毎に電圧を変化させている。また、同図の下段は、定電流回路26の設定電流の変化を示す。発光色LEDで必要電流値が異なるので、赤色LEDが発光すると、電流値を下げている。
図14は、空間変調素子として、カラーフィルタ無しのLCD72を3枚用いた場合の画像投影装置の構成を示している。これは、図9(A)に示したような単色のLEDアレイを持つLED照明ユニットを3個(赤色LEDアレイ54Rを持つLED照明ユニット48R,緑色LEDアレイ54Gを持つLED照明ユニット48G,青色LEDアレイ54Bを持つLED照明ユニット48B)使用するものである。そして、各色の照明光で照明された3枚のLCD72によって変調された画像を、Xプリズム74で合成して、投影レンズ52に入射させるようにしている。
[第4実施形態]
前述の実施形態は、LED10の個数が同時点灯個数の整数倍の場合であった。しかしながら、整数倍でない場合、例えば図15(A)に示すように、7個のLED10−1a,10−2a,10−3a,10−1b,10−2b,10−3b,10−1zを円周上に配列した場合には、前述の第1または第2実施形態のようにLED10とFET28でなる単位回路をマトリクス配置することができない。
前述の実施形態は、LED10の個数が同時点灯個数の整数倍の場合であった。しかしながら、整数倍でない場合、例えば図15(A)に示すように、7個のLED10−1a,10−2a,10−3a,10−1b,10−2b,10−3b,10−1zを円周上に配列した場合には、前述の第1または第2実施形態のようにLED10とFET28でなる単位回路をマトリクス配置することができない。
そこで、図15(B)に示すように、LED10の代わりに抵抗Rを用いて形成したダミーの単位回路を、同時点灯個数の整数倍とするに不足する個数、この例では2個使用してマトリクス配置を構成する。
このような回路構成とした場合には、図15(C)及び(D)に示すようなFET制御を行なうことで、図16に示すようなLED点灯となる。ここで、丸数字の6及び7で示す状態においては、LED10−1aとLED10−1zとが並列接続となるため、図16に示すようにそれらLED10−1a,10−1zの光量が低下する。従って、これら丸数字の6及び7で示す期間においては、定電流回路26の電流値を2倍の値に設定しても良い。
また、LED10の個数が同時点灯個数の整数倍でないときには、図17(A)に示すように、整数倍の個数でマトリクスを形成し、余りは順に並列に接続した回路構成としても良い。即ち、複数の単位回路を並列に接続してブロックを構成し、且つ、そのブロックを複数直列に接続するものであるが、その際、各ブロックにおける単位回路の個数が同一でなくても構わないものとしている。
このような回路構成とした場合には、図17(B)及び(C)に示すようなFET制御を行なうことで、図18に示すようなLED点灯となる。なお、上記図15(B)に示した回路の場合と同様、LED10−1aとLED10−1zとが並列接続となる状態では、それらLED10−1a,10−1zの光量が低下する。そこで、丸数字の6及び7で示す状態においては、LED10−1a,LED10−1zを合わせて1個のLEDと見なして、その見なしLEDと他の2個のLED10−3b,10−2aまたは10−2a,10−3aで所定数である3個のLEDの点灯としている。
[第5実施形態]
上記第3実施形態において、画素にミラーを用いた反射型表示素子(DMD等)を空間変調素子として使用した場合のLEDアレイについて説明した。図19は、その変形として、駆動回路を各色LED別とした場合のLED駆動部の構成を示す図である。
上記第3実施形態において、画素にミラーを用いた反射型表示素子(DMD等)を空間変調素子として使用した場合のLEDアレイについて説明した。図19は、その変形として、駆動回路を各色LED別とした場合のLED駆動部の構成を示す図である。
即ち、緑色のLEDに関しては同時点灯個数の整数倍の個数ではないので、定電圧電源24Gと定電流回路26Gとの間に、緑色LED10G−1a,10G−2a,10G−3a,10G−1b,10G−2b,10G−3b,10G−1c及びそれぞれに対応するFET28G−1a,28G−2a,28G−3a,28G−1b,28G−2b,28G−3b,28G−1cを上記第4実施形態で説明した図17(A)のように接続する。赤色のLEDに関しては同時点灯個数の整数倍の個数であるので、定電圧電源24Rと定電流回路26Rとの間に、赤色LED10R−1a,10R−2a,10R−3a,10R−1b,10R−2b,10R−3b及びそれぞれに対応するFET28R−1a,28R−2a,28R−3a,28R−1b,28R−2b,28R−3bを上記第1実施形態で説明した図4(A)のように接続する。そして、青色のLEDに関しては同時点灯個数の整数倍の個数ではないので、定電圧電源24Bと定電流回路26Bとの間に、青色LED10B−1a,10B−2a,10B−3a,10B−1b,10B−2b及びそれぞれに対応するFET28B−1a,28B−2a,28B−3a,28B−1b,28B−2bを上記第4実施形態で説明した図17(A)のように接続する。
このような回路構成は、図20に示すように、7個の緑色LED10G−1a,10G−2a,10G−3a,10G−1b,10G−2b,10G−3b,10G−1cと、6個の赤色LED10R−1a,10R−2a,10R−3a,10R−1b,10R−2b,10R−3bと、5個の青色LED10B−1a,10B−2a,10B−3a,10B−1b,10B−2bとを円周上に配置した場合の例である。なお、図20に示すように、緑色LED10G−1cと赤色LED10R−1aとの間にはLED2個分の間隔が開けられ、赤色LED10R−3bと青色LED10B−1aとは隣接して、そして、青色LED10B−2bと緑色LED10G−1aとの間にはLED1個分の間隔が開けられて、各色のLEDが配列されている。
上記のような回路構成とした場合には、図21に示すようなFET制御を行なうことで、図22に示すようなLED点灯となる。なお、図22は、図21に丸数字の7乃至12のタイミングでのLEDの点灯状態とL字型導光ロッド12における平行ロッド16の位置を示している。
各色のLED個数が同時点灯個数の整数倍でない場合、丸数字の8乃至11のようにLEDの発光が得られない期間がある。この期間を、空間変調素子の各色切り替えのブランキング付近にすることで、投影光への影響を極力押さえられる。
以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
例えば、LEDの同時点灯個数は、3個に限定するものではなく、幾つでも構わない
また、L字型導光ロッド12の代わりにT字型の導光ロッドを用い、円周上で対向する位置のLEDを発光させるようにしても良い。
また、L字型導光ロッド12の代わりにT字型の導光ロッドを用い、円周上で対向する位置のLEDを発光させるようにしても良い。
更に、スイッチング手段として、FETを用いたが、LED個数が同時点灯個数の整数倍であれば、トランジスタを用いることも可能である。
また、本発明の照明装置による画像投影装置を写真用露光装置、カラーコピー機、カラープリンタ、リライタブル電子ペーパー記録装置などにおける画像を投影する構成部分に応用すれば、カラー調整が容易であるが故に有効な画像形成手段となり得る。
10,10−1a,10−1b,10−1c,10−2a,10−2b,10−2c,10−3a,10−3b,10−3c,10−1z…LED、 10W…白色LED、 10R,10R−1a,10R−2a,10R−3a,10R−1b,10R−2b,10R−3b…赤色LED、 10G,10G−1a,10G−2a,10G−3a,10G−1b,10G−2b,10G−3b,10G−1c…緑色LED、 10B,10B−1a,10B−2a,10B−3a,10B−1b,10B−2b…青色LED、 12…L字型導光ロッド、 14…光取込口、 16…平行ロッド、 18…形状変換テーパロッド、 20…高屈折率反射プリズム、 22,62…反射コート、 24,24G,24R,24B…定電圧電源、 26,26G,26R,26B…定電流回路、 28,28−1a,28−1b,28−1c,28−2a,28−2b,28−2c,28−3a,28−3b,28−3c,28−1z,28−2z,28−3z,28R−1a,28R−2a,28R−3a,28R−1b,28R−2b,28R−3b,28G−1a,28G−2a,28G−3a,28G−1b,28G−2b,28G−3b,28G−1c,28B−1a,28B−2a,28B−3a,28B−1b,28B−2b…FET、 30…タイミング生成回路、 32…モータ、 34…フォトデテクタ、 36…PLL回路、 38…ROM、 40…D/Aコンバータ、 42…定電流電源、 44…電流リミッタ回路、 46…カラーフィルタ付きLCD、 48…LED照明ユニット、 48…光源制御回路、 50…光束形状変換素子、 52…投影レンズ、 54W…白色LEDアレイ、 54R…赤色LEDアレイ、 54G…緑色LEDアレイ、 54B…青色LEDアレイ、 56…光源制御回路、 58…入射端、 60…出射端、 64…DMD、 66…照明レンズ、 68…照明ミラー、 70…LEDアレイ、 72…LCD、 74…Xプリズム。
Claims (10)
- 定電流を供給可能な定電流電源と、
前記定電流電源が供給した電流を遮断可能なスイッチング手段を少なくとも含む複数の単位回路と、
前記複数のスイッチング手段を制御する制御手段と、
を具備し、
前記複数の単位回路は、前記定電流電源に対して電気的にマトリクス状に接続され、
前記複数の単位回路のうちの所定数の単位回路は、更に、前記制御手段が前記複数のスイッチング手段を制御することで設定される各電流経路に、前記スイッチング手段と直列に接続される少なくとも1つのLEDを有している、
ことを特徴とする照明装置。 - 定電流を供給可能な定電流電源と、
前記定電流電源が供給した電流を遮断可能なスイッチング手段を少なくとも含む複数の単位回路と、
前記複数のスイッチング手段を制御する制御手段と、
を具備し、
前記複数の単位回路は、前記定電流電源に対して電気的に並列に接続されることでブロックを構成し、且つ、この複数の単位回路を並列に接続してなる各ブロックは複数直列に電気的に接続され、
前記複数の単位回路のうちの所定数の単位回路は、更に、前記制御手段が前記複数のスイッチング手段を制御することで設定される各電流経路に、前記スイッチング手段と直列に接続される少なくとも1つのLEDを有している、
ことを特徴とする照明装置。 - 前記定電流電源は、
定電圧を供給可能な定電圧電源と、
前記定電圧電源によって前記各電流経路に流れる電流を一定にする定電流回路と、
からなることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。 - 前記制御手段は、前記複数のスイッチング手段を制御する際、前記複数の単位回路のうち、電気的に並列に接続されている各ブロックに関して、常に同数の単位回路に電流が流れるように制御することを特徴とする請求項2に記載の照明装置。
- 前記各ブロック毎に電流が流れる単位回路の数が等しいことを特徴とする請求項4に記載の照明装置。
- 前記LEDの総数は、前記制御手段が前記スイッチング手段を制御することで同時に点灯するLED数の整数倍であることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。
- 前記各ブロック内に含まれる単位回路は、それぞれ同数のLEDを有していることを特徴とする請求項2に記載の照明装置。
- 前記複数の単位回路全ては、それぞれ同数のLEDを有していることを特徴とする請求項1または2に記載の照明装置。
- 入力される画像情報に応じた画像を投影する画像投影装置であって、
請求項1または請求項2に記載の照明装置と、
入力される画像情報に応じて変調される空間変調素子と、
前記照明装置のLEDが射出した照明光を導いて前記空間変調素子を照明する照明光学手段と、
前記照明光学手段で照明され前記空間変調素子によって変調された画像を投影する投影光学手段と、
を具備し、
前記照明装置の制御手段は、前記複数のLEDを時系列に順次点灯させるものであり、
前記照明光学手段は、前記複数のLEDの点灯タイミングに同期し、且つ、前記複数のLEDに対して相対的に移動させる導光手段を有することで、前記時系列に順次点灯するLEDが射出した照明光を前記空間変調素子に導くものである、
ことを特徴とする画像投影装置。 - 前記複数のLEDは円周上に配置され、
前記照明光学手段は、前記複数のLEDが配置される円周の中心を回転中心として、前記導光手段を回動させる、
ことを特徴とする請求項9に記載の画像投影装置。
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