JP2007141756A - 光源装置及びプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】特にプロジェクタに用いられる光源装置であって、複数の固体発光素子を用いつつもＥｔｅｎｄｕｅを増大させることなく、高輝度の光源装置を実現する。
【解決手段】各々から射出される射出光Ｌ１が所定の一箇所Ｃにおいて交わるように環状に配列される複数の固体発光素子２１〜２６と、各上記固体発光素子２１〜２６から射出された射出光Ｌ１を所定の同一光路に導光する導光手段３と、複数の上記固体発光素子２１〜２６を順次間欠発光させる制御手段と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクタに関するものである。

光源からの光によって照明対象（例えば液晶ライトバルブ）を照明し、照明対象上に形成された光学像を拡大表示する、いわゆるプロジェクタが実用化されており、そこでは、光源として超高圧水銀ランプ（ＵＨＰランプ）やメタルハライドランプが使用されている。これらの放電ランプは発光効率が高く、非常に高い光度を容易に得られるものの、瞬時点灯や瞬時再点灯が出来ず、１０００〜１万時間程度と比較的短寿命であり、また、電源回路を含めて装置が大型で重いため、プロジェクタの使い勝手の向上や小型軽量化を図る上での課題となっている。

この様な背景の下、近年、瞬時点灯や瞬時再点灯が可能な固体発光素子をプロジェクタの光源として用いることが検討されている（例えば、特許文献１参照）。固体発光素子としては発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー、電界発光素子（ＥＬ）やシリコン系の発光素子を挙げられる。中でも発光ダイオード（ＬＥＤ）は超小型、超軽量、長寿命であり、また、活発な研究開発によって発光効率と放射光束量が近年著しく増大している。
特開２０００−１１２０３１号公報

しかしながら、特性向上が著しい発光ダイオード（ＬＥＤ）であっても、上述の放電ランプに比べて未だ放射光束量はかなり少ないため、これらの固体発光素子を用いたプロジェクタでは十分な投写輝度（すなわち、明るい投写画面）を得ることが出来ないという課題が有る。
この課題に対して、複数の発光ダイオードＬＥＤをアレイ化することで、放射光束量を増加させる手法が提案されている。しかしながら、プロジェクタにおける照明効率は発光体の発光面積と放射立体角の積（物理量であり、一般的にＥｔｅｎｄｕｅと呼称される）に反比例するため、アレイ化によって総放射光束量は増加するものの、発光体の総発光面積が増加して照明効率は逆に低下する。したがって、発光ダイオードを複数用いる割には、期待される程の投写輝度を得ることは出来ない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、複数の固体発光素子を用いつつもＥｔｅｎｄｕｅを増大させることなく、高輝度の光源装置を実現することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の光源装置は、各々から射出される射出光が所定の一箇所において交わるように環状に配列される複数の固体発光素子と、各上記固体発光素子から射出された射出光を所定の同一光路に導光する導光手段と、複数の上記固体発光素子を順次間欠発光させる制御手段と、を備えることを特徴とする。

このような特徴を有する本発明の光源装置においては、複数の固体発光素子が順次間欠発光され、発光された固体発光素子から射出される射出光が導光手段によって同一光路に導光される。

大部分の固体発光素子では発光強度は熱負荷によって制限される。例えば、ＬＥＤは電流駆動型素子であるため、高い光度（大きな輝度）を得るためには大きな電流を流す必要があるが、電流量の増加に従って発熱量も大きくなり、ついには破壊温度以上となって熱破壊を生じる。ただし、間欠的に発光させれば、点灯されていない時間を利用して放熱が行われるため、連続発光時よりも瞬間的には高い光度を得ることができる。具体的には点灯時間の割合（デューティー比）を１／ｎ（ｎは実数）とすることによって、間欠発光時にはｎ倍の光度（光強度）を得ることが出来る。
したがって、ｎ個（複数）のＬＥＤ（固体発光素子）を環状に配列し、それらを１／ｎのデューティー比で、かつ、ｎ倍の光度で間欠発光させ、それらのＬＥＤからの光を連続的に同一光路に導くことによって、言い換えれば本発明の光源装置のように複数の固体発光素子が順次間欠発光され、発光された固体発光素子から射出される射出光が導光手段によって同一光路に導光されることによって、照明光の空間的な広がり（Ｅｔｅｎｄｕｅ）を増大させることなく、光強度が極めて大きい光源装置を実現できる。

また、本発明の光源装置においては、具体的には、上記導光手段が、上記射出光を上記同一光路に反射する反射面を有する反射部と、上記反射部を上記反射面が各固体発光素子に順次向けられるように回転する回転手段とを備えて構成され、上記制御手段が、上記反射部の上記反射面が所定の固体発光素子に向けられるタイミングに同期して上記所定の固体発光素子を発光させるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、回転手段によって反射面を有する反射部が回転され、これによって反射面が環状に配列された固体発光素子の各々に対して順次向けられる。そして、反射面がある所定の固体発光素子に向けられるタイミングと同期してその所定の固体発光素子が発光される。つまり、各固体発光素子が発光する際には、反射部の反射面がその固体発光素子に向いて配置されている。このため、各固体発光素子から射出された射出光は、反射部の反射面によって同一光路に導光される。

また、本発明の光源装置においては、上記反射部の上記反射面が常に上記所定の一箇所に位置するように上記反射部の回転軸が設定されているという構成を採用することができる。
本発明の光源装置においては、複数の固体発光素子が、各々から射出される射出光が所定の一箇所において交わるように環状に配列されている。このため、全ての固体発光素子から射出される射出光が、所定の一箇所に向けて射出される。
したがって、上述のような構成を採用することによって、複数の固体発光素子からの射出光を同一光路に導光する際に反射面は一箇所で回転運動を行うだけで良い（並進運動を行う必要がない）ため、反射面から照明対象に至る光路の断面積を小さく保つことができる。このことは、照明光の空間的な広がり（Ｅｔｅｎｄｕｅ）を不必要に増大させないことを意味し、その結果、高い照明効率を実現することができる。また、反射部の回転移動を小さくすることによって、反射部を回転させることによって発生する騒音を小さくすることが可能となる。

また、上記反射部の上記反射面が常に上記所定の一箇所に位置するように上記反射部の回転軸が設定されている場合には、上記回転軸に直交する平面における上記反射部の断面形状が円形とされている構成、あるいは、上記回転軸に直交する平面における上記反射部の断面形状が矩形とされているという構成を採用することができる。
そして、回転軸に直交する平面における反射部の断面形状が円形とされている場合には、反射部の表面（側面）形状が滑らかとなるため、反射部を回転されることによって発生する騒音を低減させ易くなる。
一方、回転軸に直交する平面における反射部の断面形状が矩形とされている場合には、反射部を形成する場合に反射部の表面（側面）形状を滑らかにする必要がないため、反射部の形成を容易に行うことができる。

また、本発明の光源装置においては、上記反射部が透光性部材によって構成され、上記反射面が上記反射部の内部に位置されているという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、反射面が反射部本体によって保護されるため、反射面が損傷することを抑止することができる。

また、本発明の光源装置においては、上記反射部が、上記射出光の光路上に光学レンズを備えるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、光源装置から射出される射出光の特性を変化させることができる。例えば、光学レンズとして、コリメートレンズを用いた場合には、平行化された射出光を射出する光源装置とすることができる。
また、例えば、このような光源装置をプロジェクタ等の装置で利用する場合には、その装置の内部に光源からの射出光に対して光学的に作用する光学レンズが設置されている場合がある。その様な場合、光源装置の反射部に光学レンズを設置することによって、光学レンズを新たに設置する必要がなくなり装置の小型化を図ることができる。また、このような光学レンズは、反射部の形成と同時に形成することができるため、別体で形成して装置の内部に設置する場合と比較して低コストで形成することが可能となる。

また、本発明の光源装置においては、上記反射面が上記同一光路方向へ向けてのみ上記射出光を反射する反射指向性を有するという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、射出光が反射面において反射された場合に、射出光が発散することを抑止することができ、また、射出光の光束が同一光路に集められるため、射出光の利用効率を高めることが可能となる。
また、本発明の光源装置においては、上記反射面が一方の偏光方向の光を反射し他方の偏光方向の光を透過する偏光分離面として構成されており、上記反射部は上記偏光分離面を透過した光を反射する再帰性反射面とを備えるという構成を採用することもできる。
このような構成を採用することによって、本発明の光源装置から射出される射出光の偏光方向を一方の方向に統一することができる。また、他方の偏光方向の射出光は再帰性反射面によって固体発光素子に戻され、再び固体発光素子から射出されると共にその過程で偏光方向が変換されるため、偏光方向の揃った有効な射出光として再利用することができる。このため、射出光の利用効率を高めることができる。

また、本発明の光源装置においては、上記反射部の上記反射面が向けられていない状態において上記固体発光素子が常に弱い強度で発光されるとともに、上記反射部が上記同一光路と異なる光路に上記射出光を反射する副反射面を有し、上記制御手段は、上記副反射面において反射される上記射出光を検出することによって、上記反射部の上記反射面が上記所定の固体発光素子に向けられるタイミングを検出するという構成を採用することができる。
なお、ここで言う「弱い強度」とは、制御手段が、副反射面において反射される射出光が検出できる強度以上であり、かつ、反射部の反射面が所定の固体発光素子に向けられるタイミングにおける発光強度よりは弱い強度である。
このような構成を採用することによって、制御手段が、反射部の反射面がどの固体発光素子に向けられているかを確実に知ることができる。したがって、反射部の反射面が所定の固体発光素子に向けられるタイミングを確実に検出することができ、このタイミングと固体発光素子の発光タイミングを確実に同期させることで、固体発光素子からの射出光を効率よく同一光路に導光することが可能となる。

また、本発明の光源装置においては、上記制御手段が、上記反射部の上記反射面が上記所定の固体発光素子に向けられる間と同じ時間において上記所定の固体発光素子を発光させるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、光源装置から連続して射出光を射出することが可能となる。
また、上記制御手段が、上記反射部の上記反射面が上記所定の固体発光素子に向けられる間の前後を含めて上記所定の固体発光素子を発光させるという構成を採用することもできる。
このような構成を採用することによって、反射部の反射面が向けられる固体発光素子が次の固体発光素子に切り替わる際に、射出光の射出が途切れることを確実に防止することが可能となる。
また、上記制御手段が、上記反射部の上記反射面が上記所定の固体発光素子に向けられる間の一部において上記所定の固体発光素子を発光させるという構成を採用することもできる。
このような構成を採用することによって、光源装置から間欠的に射出光が射出する。このため、例えば、射出光が照射される照射対象を間欠照明することが可能となる。

また、本発明の光源装置においては、複数の上記固体発光素子に含まれる一部の上記固体発光素子が射出する射出光の波長域（色）と、他の一部の上記固体発光素子が射出する射出光の波長域（色）とが異なるという構成を採用することができる。
このような構成を採用することによって、光源装置から複数の色光を順次射出することが可能となる。

次に、本発明のプロジェクタは、光源装置から射出された射出光を照明光として射出する照明装置と、上記照明光が照射されるとともに上記照明光を変調して射出する光変調素子と、該光変調素子から射出された上記照明光を表示面上に投写する投写手段とを備えるプロジェクタであって、上記光源装置として、本発明の光源装置を用いることを特徴とする。

本発明の光源装置は、複数の固体発光素子を用いつつもＥｔｅｎｄｕｅを増大させることなく、高輝度の射出光を射出することができる。したがって、このような本発明の光源装置を備えるプロジェクタにおいては、明るい投写画面を得ることができる。

以下、図面を参照して、本発明に係る光源装置及びプロジェクタの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態である光源装置Ｋの正面図であり、図２は光源装置Ｋの内部構造を模式的に示した図である。なお、図１において、光源装置Ｋから射出される射出光の射出方向をｚ方向とし、正面図は射出光に正対する様に光源装置Ｋを見た場合を示している。そして、図１の左右方向をｘ方向、図１の上下方向をｙ方向として示す。

本実施形態の光源装置Ｋは、光をｚ方向に射出するものであり、図１に示すように、筐体１の真中に光を射出するための射出口１１が形成されている。
また、図２に示すように、本実施形態の光源装置Ｋは、６個の光源２１〜２６と、反射部３と、モータ４とを備えて構成されている。

光源２１〜２６は、光を射出するＬＥＤ（固体発光素子）５１〜５６と、該ＬＥＤ５１〜５６が設置される支持板６と、該支持板６の裏側（ＬＥＤ５が設置される面の裏面側）に形成される複数のヒートシンク７とを備えて構成されている。
そして、光源２１〜２６は、図２に示すように、各ＬＥＤ５１〜５６から射出される射出光Ｌ１が中央部（所定の一箇所）において交わるように環状に配列されている。すなわち、各ＬＥＤ５１〜５６は、各ＬＥＤ５１〜５６から射出される射出光Ｌ１が中央部Ｃにおいて交わるように環状に配列されている。この光源２１〜２６は、制御装置１０（図５参照）から駆動信号を受け取ることによって発光する。
支持板６は、隣合う支持板６同士が接続されており、本実施形態においては、隣合う支持板６同士が接続されることによって、平面視で正六角形が形成されている。
ヒートシンク７は、ＬＥＤ５１〜５６が発光することによって発熱した場合に、効率的に外部に放熱するためのものである。
なお、本実施形態においては、支持板６及びヒートシンク７は、光源装置Ｋの筐体１の一部を構成している。

反射部３は、図３に示すように、環状に配列された光源２１〜２６の中央に設置されており、各光源２１〜２６から射出された光を所定の同一光路に導光する反射面３１を備えている。なお、本実施形態の光源装置Ｋにおいて、上述の所定の同一光路とは、筐体１の真中に形成された射出口１１を通過するｚ方向の光路である。
この反射部３は、図４に示すように、モータ４に接続されており、モータ４が駆動することによって、ｘ−ｙ平面内において回転される。反射面３１は、図４に示すように、各光源２１〜２６から射出された射出光が交差する中央部Ｃを通る面とされており、ｘ−ｙ平面に対して４５°傾けられている。そして、反射面３１が常に中央部Ｃを通るように回転軸Ｌが設定されている。勿論、反射部３と環状に配列された光源２１〜２６のｚ方向における位置関係によっては、反射面３１のｘ−ｙ平面に対する傾斜角を４５°以外に設定することができる。
このような反射部３が回転されることによって、各光源２１〜２６に対して反射面３１が順次向けられる。一方、各光源２１〜２６は反射部３の回転と同期して順次パルス的に発光する（連続発光はしていない）。すなわち、反射部３が一方向に回転する過程で反射面３１と略対向する位置にある光源のみがパルス的に発光する。したがって、反射面３１が向けられている光源から射出された射出光Ｌ１は、中央部Ｃにおいて反射面３１によってｚ方向に反射され、筐体１の射出口１１を通るｚ方向の光路に導かれる。
また、本実施形態の光源装置Ｋにおいては、反射部３の断面（回転軸Ｌに直交するｘ−ｙ平面における断面）形状が円形とされている。

図５は、本実施形態の光源装置Ｋの制御装置における機能構成を示すブロック図である。
この図に示すように、本実施形態の光源装置Ｋの制御装置１０は、回転検出部２０と、同期信号生成部３０と、発光パルス生成部４０と、スイッチング部５０とを備えている。

回転検出部２０は、反射部３の回転位置を検出して、この検出結果を出力するものである。この回転検出部２０としては、例えば、ロータリエンコーダ等を用いることができる。同期信号生成部３０は、回転検出部２０から入力される検出結果に基づいて、反射部３の回転と同期した信号を生成して同期信号として出力するものである。発光パルス生成部４０は、同期信号生成部３０から入力される同期信号に基づいて光源２１〜２６を駆動するためのパルス信号を生成して出力するものである。スイッチング部５０は、光源２１〜２６、より詳細には光源２１〜２６の駆動部に、発光パルス生成部４０から入力されるパルス信号を順次振り分けるものである。
なお、本実施形態の光源装置Ｋにおいては、パルス信号が入力される光源が、反射部３の反射面３１がその光源に向けられた間において、発光するようにパルス信号が生成される。

次に、このような構成を有する本実施形態の光源装置Ｋの動作について説明する。

まず、モータ４によって、反射部３が回転される。ここで、本実施形態の光源装置Ｋにおいては、反射部３の反射面３１が常に中央部Ｃを通るように反射部３の回転軸Ｌが設定されている。全ての光源２１〜２６から射出される射出光Ｌ１は中央部Ｃにおいて交差されるため、上述のような構成を採用することによって、反射面３１さらには反射部３の回転移動を極力小さくすることができる。このように反射部３の回転移動を小さくすることによって、反射部３を回転させることによって発生する騒音を小さくすることが可能となる。
また、本実施形態の光源装置Ｋにおいては、反射部３のｘ−ｙ平面における断面形状が円形とされている。このため、反射部３の側面形状が滑らかとなっており、反射部３を回転することによって発生する騒音をさらに低減させ易くなる。

そして、このようにして反射部３が回転されると、制御装置１０の回転検出部２０によって反射部３の回転が検出され、この検出結果が制御装置１０の同期信号生成部３０に入力される。同期信号生成部３０に回転検出部２０の検出結果が入力されると、同期信号生成部３０において、反射部３の回転と同期した信号が生成され、この信号が同期信号として制御装置１０の発光パルス生成部４０に入力される。発光パルス生成部４０に同期信号が入力されると、発光パルス生成部４０において光源２１〜２６を駆動するためのパルス信号が生成され、このパルス信号がスイッチング部５０に入力される。スイッチング部５０に入力されたパルス信号は、スイッチング部５０によって、各光源２１〜２６に順次駆動信号として供給される。その結果、駆動信号が供給された光源のＬＥＤに電力が供給され、ＬＥＤが発光する。
そして、本実施形態の光源装置Ｋにおいては、各光源２１〜２６にはスイッチング部５０から順次駆動信号が供給されるため、各光源２１〜２６が順次パルス的に発光する。各光源２１〜２６は、駆動信号が供給されている場合のみ発光し、その他は消灯しているため、間欠発光となる。
すなわち、本実施形態の光源装置Ｋにおいては、制御装置１０によって、６個のＬＥＤ５１〜５６が順次間欠発光される。

ここで、本実施形態の光源装置Ｋにおいては、発光パルス生成部４０において生成されるパルス信号が、該パルス信号が入力される光源が反射部３の反射面３１がその光源に向けられた間において発光するように生成されている。このため、各光源２１〜２６の各ＬＥＤ５１〜５６は、反射部３の反射面３１が向けられる間において発光する。
したがって、各光源２１〜２６から射出された射出光Ｌ１は、中央部Ｃにおいて反射部３の反射面３１において反射されることで、筐体１の射出口１１を通ってｚ方向に射出される。すなわち、光源２１〜２６から射出された全ての射出光Ｌ１が反射部３の反射面３１によって同一光路に導かれる。
これを光源装置Ｋの正面（ｚ方向）から見ると、各光源２１〜２６のＬＥＤ５１〜５６が間欠発光とされているにも関わらず、常に筐体１の射出口１１から射出光Ｌ１が連続的に射出されているように見える。

ところで、ＬＥＤに代表される固体光源の多くは、その最高発光強度が発熱量によって制限される。発光に際して発熱し、発熱量が限界に達すると自ら生じた熱によって熱破壊を生じるため、通常、除熱（冷却）を行いつつ熱破壊を生じない範囲で発光させる。ここで、光源を間欠的に発光させる方法は除熱（冷却）を効果的に行え、発熱量の増加を抑えられる発光方法である。より詳細に説明すると、光源を１Ａの電流で一定期間発光させた場合と、１０Ａの電流でその１／１０の期間発光させた場合の総発光量と総発熱量はほぼ等しい。発光強度は駆動電流量にほぼ比例するため、後者の場合には前者に比べてその１／１０の期間においては１０倍の発光強度をえることができる。
したがって、本実施形態の光源装置Ｋによれば、各ＬＥＤ５１〜５６の発光期間のデューティー比を１／６とすることによって、間欠発光時には６倍の光度（光強度）を得ることが出来る。また、本実施形態の光源装置Ｋによれば、全ての射出光Ｌ１が同一光路に導かれるため、各ＬＥＤ５１〜５６から射出された射出光Ｌ１は、Ｅｔｅｎｄｕｅを増大させることがない。
したがって、本実施形態の光源装置Ｋによれば、射出光の空間的な広がり（Ｅｔｅｎｄｕｅ）を増大させることなく、光強度が極めて大きい光源装置を実現できる。

また、本実施形態の光源装置Ｋにおいては、各光源から射出された射出光が中央部Ｃにおいて交差するように、各ＬＥＤが配列されている。このため、全ての射出光が交差する中央部Ｃにおいて、一つの反射面のみを用いて射出光を反射することで、全ての射出光を同一光路に導くことができる。したがって、反射面を複数設ける必要がなく、簡略な装置構成とすることができる。
反射面が複数ある場合には、射出光が照射されるまでの距離（光路長）が長くなるため光の利用効率が低下し易いが、本発明の構成では反射面が一つで済むため射出光が照射されるまでの距離（光路長）が短く、光の利用効率が低下し難い。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態を含めたこれ以降の説明において、既に説明済みの実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

本第２実施形態の光源装置は、上記第１実施形態の光源装置が備える反射部３の代わりに反射部８１を備えている。
図６は、本第２実施形態の光源装置が備える反射部８１の概略構成図である。この図に示すように、本実施形態の光源装置が備える反射部８１は、ｘ−ｙ平面における断面形状が矩形とされている。
このような形状の反射部８１は、側面が滑らかではないため、回転する際の騒音という観点からすると、上記第１実施形態の反射部３と比較すると劣る。しかしながら、反射部を形成する場合に反射部の側面形状を滑らかにする必要がないため、反射部の形成を容易に行うことができる。
したがって、本実施形態の光源装置は、安価に製造することが可能となる。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について説明する。

本第３実施形態の光源装置は、上記第１実施形態の光源装置が備える反射部３の代わりに反射部８２を備えている。
図７は、本第３実施形態の光源装置が備える反射部８２の概略構成図である。この図に示すように、本実施形態の光源装置が備える反射部８２は、透光性部材によって形成されており、その内部に反射面３１が位置されている。
このような構成を採用することによって、反射面３１が反射部本体によって保護されるため、反射面３１が損傷することを抑止することができる。勿論、第１実施形態の反射部３の様に、ｘ−ｙ平面における断面形状を円形とすることができ、回転時の騒音低減の点で効果的である。

（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について説明する。

本第４実施形態の光源装置は、上記第１実施形態の光源装置が備える反射部３の代わりに反射部８３を備えている。
図８は、本第４実施形態の光源装置が備える反射部８３の概略構成図である。この図に示すように、本実施形態の光源装置が備える反射部８３は、反射面３１に接触するように光学レンズ８３１が形成されている。

このような構成を採用することによって、光源装置から射出される射出光の特性を変化させることができる。例えば、光学レンズ８３１として、コリメートレンズを用いた場合には、平行化された射出光を射出する光源装置とすることができる。
また、例えば、このような光源装置をプロジェクタ等で利用する場合には、プロジェクタ装置の内部に光源装置からの射出光に対して光学的に作用する光学レンズが設置されている場合がある。その様な場合、本実施形態の光源装置のように反射部８３に光学レンズ８３１を設置することによって、上記の様な光学レンズを設置する必要がなくなりプロジェクタ装置の小型化を図ることができる。また、このような光学レンズ８３１は、反射部８３の形成と同時に形成することができるため、別体で形成してプロジェクタ装置の内部に設置する場合と比較して低コストで形成することが可能となる。

また、反射部８２が透光性部材によって形成され、反射面３１が内部に位置されている場合には、図９に示すように、射出光Ｌ１の光路上でかつ反射部８２の壁部に光学レンズ８３２，８３３を設置しても良い。このような場合には、光学レンズを複数設置することができるため、光学レンズを単体で設置する場合と比較して光学収差を低減し易くなる。勿論、第１実施形態の反射部３の様に、ｘ−ｙ平面における断面形状を円形とすることができ、回転時の騒音低減の点で効果的である。

（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について説明する。

本第５実施形態の光源装置は、図１０に示すように、上記第２実施形態の光源装置が備える反射部８１の反射面が、同一光路方向（本実施形態においては、筐体１の射出口１１を通るｚ方向）へ向けてのみ射出光Ｌ１を反射する反射指向性面３２として構成されている。ここで、反射指向性面とは一次元の再帰性反射面であって、例えば、図１０の右図に示す様に、ｚ方向に延びる一様な細長い反射面がｙ方向には山、谷、山、谷、…の如くその断面形状が鋸歯状に形成されている。鋸歯状に形成された反射面にその形成方向に沿って入射した光は山谷或いは谷山状に形成された反射面で２回反射して元の方向に反射される。鋸歯状に形成を成さない方向に沿って入射した光は、通常の反射と同様に、反射面の法線に対して対称な方向に反射される。そのため、ｘ軸に沿って入射した光は基本的にはｚ方向に反射されるが、ｘ−ｙ平面においてｘ軸に対して角度＋θで斜入射した光は、同じ角度で再帰的に反射され、結局、ｙ−ｚ平面においてｚ軸に対して角度＋θ（例えば＋ｙ方向側から入射した光は＋ｙ方向側へ反射される）で反射される。

このような構成を採用することによって、射出光Ｌ１が反射面において発散することを抑止することができ、また、射出光Ｌ１が同一光路に集められるため、射出光の利用効率を高めることが可能となる。

また、光源２１〜２６から射出された射出光Ｌ１は、反射部３の反射面３１に対してｘ−ｙ平面における斜め方向から入射した場合には、その一部が筐体１の射出口１１を通るｚ方向に反射されない場合が生じる。このような場合には、その一部の光成分を光源装置から射出される射出光として用いることができないため、射出光の利用効率が低下してしまう。しかしながら、本実施形態のように、反射部８１の反射面が反射指向性面３２として構成されている場合には、反射部８１の反射面に対してｘ−ｙ平面における斜め方向から入射した射出光も、筐体１の射出口１１を通おるｚ方向に反射されるため、射出光の利用効率を向上させることができる。勿論、第１実施形態の反射部３の様に、ｘ−ｙ平面における断面形状を円形とすることができ、回転時の騒音低減の点で効果的である。

（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について説明する。

本第６実施形態の光源装置は、上記第１実施形態の光源装置が備える反射部３の代わりに反射部８４を備えている。
図１１は、本第６実施形態の光源装置が備える反射部８４の概略構成図である。この図に示すように、本実施形態の反射部８４は、反射面が一方の偏光方向の光を反射し他方の偏光方向の光を透過する偏光分離面８４１として構成されており、さらに偏光分離面８４１の下方（モータ４側）には偏光分離面８４１を透過した射出光Ｌ１を入射方向に反射する再帰性反射面８４２を備えて構成されている。なお、ここで用いられる再帰性反射面８４２は二次元の再帰性反射面であり、反射面に対して斜入射した光はほぼ完全に元の方向に反射される。図１１の右図を例に示すと、ｘ軸に沿って入射した光はｚ方向に反射されることなく、元のｘ軸方向に反射され戻される。
このような構成を採用することによって、本実施形態の光源装置から射出される射出光Ｌ１の偏光方向を一方の方向に統一し、偏光分離面８４１を反射する偏光光だけを射出光とすることができ、一種類の偏光光を選択的に射出する光源装置とすることができる。また、他方の偏光方向の射出光Ｌ１は、再帰性反射面８４２によって射出された光源に戻される。光源に入射し、光源から再び射出される過程で偏光方向の回転作用を受けるため、再び光源から射出される射出光Ｌ１においては偏光分離面８４１を反射して射出口１１から射出される偏光光の割合を高めることができる。このため、射出光Ｌ１の利用効率を高めることができる。なお、再帰性反射面８４２は偏光分離面８４１に近接させて配置せずに、反射部８４の外周側面部８４３に配置しても良く、特に、本実施形態の様にｘ−ｙ平面における断面形状が矩形状の場合には配置し易い。さらに、再帰性反射面８４２から光源に戻る偏光光の偏光回転作用を高めるために、偏光分離面８４１と光源との間（例えば、反射部８４の外周側面部８４５）に１／４波長板を配置しても良い。

また、例えば、図１２に示すように、反射部８４を透光性材料によって形成し、位相差板８４２及び再帰性反射材８４３を設置する代わりに、偏光分離面８４１の裏側に光センサ８４４を設置しても良い。これによって、他方の偏光方向の射出光Ｌ１（偏光分離面８４１を透過する偏光光）が反射部８４を透過し、光センサ８４４に到達する。このため、例えば、光センサ８４４での光検出作用を利用して、反射部８４の回転や光源の発光タイミングを制御することができる。

（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について説明する。

図１３は、本実施形態の光源装置における光源２１〜２６と反射部３とを模式的に示した図である。なお、図１３においては、光源２１〜２６を１つのみ示すが実際には、上記第１実施形態の光源装置と同様に、６つの光源を備えている。

図１３に示すように、本実施形態の光源装置は、各ＬＥＤ５１〜５６の隣に光センサ９が設置されている。また、反射部３の反射面３１が形成されていない側面３３（副反射面）が鏡面とされており、ＬＥＤ５１〜５６から射出された射出光Ｌ１の一部が光センサ９に入射されるように構成されている。
そして、本実施形態の光源装置においては、制御装置１０が光センサ９の出力を検出することによって、反射部３の反射面３１がいずれのＬＥＤ５１〜５６に向けられているかを検出し、これによってＬＥＤ５１〜５６を制御する。そのために、各ＬＥＤ５１〜５６は反射面３１と相対しない状態においても、極弱い強度で常時発光する形態を採用することができる。なお、ここで言う「極弱い強度」とは、側面３３において反射される射出光が光センサ９で検出できる強度以上であり、かつ、反射部３の反射面３１が所定のＬＥＤ５１〜５６に向けられるタイミングにおける発光強度よりは弱い強度である。
具体的には、例えば、制御装置１０は、光センサ９の出力から反射部３の回転を検出し、この検出結果に基づいて各ＬＥＤ５１〜５６の発光タイミングを確実に制御することができる。また、例えば、各ＬＥＤ５１〜５６の発光強度をモニターしてフィードバック制御することによって、ＬＥＤ５１〜５６の発光期間の発光強度を一定に保ったり、所望の強度変化を持たせたり、異なるＬＥＤ５１〜５６同士の発光強度を合わせたりすることが可能となる。

なお、反射部３の反射面３１による射出光Ｌ１の伝達効率は、ＬＥＤに対する反射面３１の向きに影響される。より詳細には、あるＬＥＤに対して反射面３１が正対している場合には、最も高い効率で射出光Ｌ１を伝達することができるが、そのＬＥＤに対して反射面３１が正対位置からずれている場合には、伝達効率が低下する。
このため、上述のように光センサ９によって反射部３の正確な回転を検出することができる場合には、反射面３１がＬＥＤに対する正対位置からずれている場合に、ＬＥＤの発光強度を強くし、反射面３１がＬＥＤに対する正対位置にある場合には、ＬＥＤの発光強度を弱くすることによって、筐体１の射出口１１から射出される射出光の強度を一定とすることができる。

（第８実施形態）
次に、本発明の第８実施形態について説明する。

図１４は、本実施形態の光源装置の内部構造を示す模式図である。この図に示すように、本実施形態の光源装置は、ＬＥＤ５１〜５６のうち、ＬＥＤ５１，５２が赤色の射出光ＬＲを射出するＬＥＤ、ＬＥＤ５３，５４が緑色の射出光ＬＧを射出するＬＥＤ、ＬＥＤ５５，５６が青色の射出光ＬＢを射出するＬＥＤとして構成されている。

このような構成を採用することによって、ＬＥＤ５１〜５６が順次発光されるため、光源装置から赤色の射出光ＬＲと緑色の射出光ＬＧと青色の射出光ＬＢとが順次射出される。
このように、複数のＬＥＤ５１〜５６の一部のＬＥＤが射出する射出光の色と、他の一部のＬＥＤが射出する射出光の色とを異ならせることによって、複数の色の射出光を射出可能な光源装置を実現することができる。

（第９実施形態）
次に、本発明の第９実施形態として、上記第１実施形態の光源装置を備えるプロジェクタについて説明する。

図１５は、本実施形態のプロジェクタＰＪ１の主たる光学系を模式的に示した概略構成図である。
この図に示すように、本実施形態のプロジェクタＰＪ１は、光源装置Ｋから射出された射出光Ｌ１を照明光Ｌ２として射出する照明装置１００と、照明光Ｌ２が照射されるとともに照明光を変調して射出する液晶ライトバルブ２００（光変調素子）と、液晶ライトバルブから射出された照明光Ｌ２をスクリーン４００の表面（表示面）に投写する投写レンズ３００とを備えて構成されている。なお、図１５において、光源装置Ｋの図示は簡略化している。
そして、本実施形態のプロジェクタＰＪ１においては、照明装置１００が、上記実施形態の光源装置Ｋと光源装置Ｋから射出された射出光Ｌ１を照明光として射出させるとともに液晶ライトバルブ２００上において集光させる集光レンズ１１０とを備えて構成されている。

このような構成を有する本実施形態のプロジェクタＰＪ１によれば、照明装置１００によって光源装置の射出光Ｌ１から照明光Ｌ２が生成され、この照明光Ｌ２が液晶ライトバルブ２００に照射される。液晶ライトバルブ２００には、例えば、１フレーム毎に画像データが書き込まれ、この液晶ライトバルブ２００に照射された照明光Ｌ２は、液晶ライトバルブに書き込まれた画像データに基づいて変調される。そして、液晶ライトバルブ２００によって変調された照明光Ｌ２が投写レンズ３００によってスクリーン４００の表面に投写光として投写されることによって、液晶ライトバルブ２００に表示された光学像がスクリーン４００の表面に画像として表示される。

そして、上記実施形態の光源装置は、射出光の空間的な広がり（Ｅｔｅｎｄｕｅ）を増大させることなく、光強度が極めて大きい照明光を射出できる光源装置である。このため、このような上記実施形態の光源装置を備えるプロジェクタは、明るい投写画面を表示することができる。

なお、このようなプロジェクタに、上記実施形態の光源装置を搭載する場合に、液晶ライトバルブ２００の１フレームの表示期間毎に、反射面３１がＬＥＤと順次向き合うように反射部３の回転速度を制御し、さらに、ＬＥＤの発光時間を制御することによって、状況に応じた様々な表示特性を実現することができる。
例えば、図１６に示すように、反射部３の反射面３１がある所定のＬＥＤに向けられる間（すなわち１フレーム表示時間）と同じ時間においてそのＬＥＤを発光させる場合には、光源装置から途切れることなく連続して射出光Ｌ１が射出されるため、常に液晶ライトバルブ２００に照明光Ｌ２が照射されることとなる。
一方、図１７に示すように、１フレーム表示時間の前後を含めてそのＬＥＤを発光させる場合には、反射部３の反射面３１が向けられるＬＥＤが次のＬＥＤに切り替わる際、すなわちフレームが切り替わる際に、射出光Ｌ１の射出が途切れることを確実に防止することが可能となる。また、ＬＥＤが切り替わる際の照明光強度の変動を低減し易い。よって、確実に全ての時間において液晶ライトバルブ２００を照射することができ、滑らかな動画像を表示することができる。特に、液晶ライトバルブ２００の代わりに応答速度の速い光変調素子を用いる場合等に有効となる。
逆に、図１８に示すように、１フレーム表示時間の一部のみでＬＥＤを発光させる場合には、光源装置から間欠的に射出光Ｌ１が射出する。このため、液晶ライトバルブ２００を間欠照明することが可能となり、動きの速い動画像であってもぼけの少ない画像を表示することが可能となる。また、１フレーム表示時間の終盤のみでＬＥＤを発光させることによって、応答速度の遅い光変調素子を用いた場合であっても、画像データの書き込みが確実に終了した後に光変調素子を照射することができるため、画質の良い画像を表示することが可能となる。
なお、上記の図１６〜図１８を用いた説明では、光変調素子の１フレームの表示期間に１つのＬＥＤが発光する発光様式を前提としていたが、勿論、１フレームの表示期間に複数のＬＥＤを発光させる様な発光様式であっても良く、より光強度の大きな照明光、すなわち、より明るい投写画面を表示する場合に好適である。その場合には、図１７で説明した様に、隣り合うＬＥＤの発光期間が部分的に重なる様に各ＬＥＤを発光させることが望ましい。

（第１０実施形態）
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。

図１９は、本実施形態のプロジェクタＰＪ２の主たる光学系を模式的に示した概略構成図である。この図に示すように、本実施形態のプロジェクタＰＪ２は、ＬＥＤ５１〜５６が赤色の射出光を射出するＬＥＤによって構成された光源装置ＫＲを備える照明装置１００Ｒと、ＬＥＤ５１〜５６が緑色の射出光を射出するＬＥＤによって構成された光源装置ＫＧを備える照明装置１００Ｇと、ＬＥＤ５１〜５６が青色の射出光を射出するＬＥＤによって構成された光源装置ＫＢを備える照明装置１００Ｂとを備えており、各照明装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに対して各々液晶ライトバルブ２００が設置されている。また、各液晶ライトバルブ２００によって変調された照明光（投写光）を合成して投写レンズ３００に向けて射出するダイクロイックプリズム５００を備えている。なお、図１９において、光源装置の図示は簡略化している。

このような、いわゆる３板式のプロジェクタにおいても、光源装置として上記実施形態の光源装置を用いることによって、明るい投写画面を表示することができる。

（第１１実施形態）
次に、本発明の第１１実施形態について説明する。

図２０が本実施形態のプロジェクタＰＪ３の平面図であり、図２１が側面図である。なお、図２１においては、説明の便宜上、照明装置１００Ｒと照明装置１００Ｂの図示を省略している。なお、図２０，２１において、光源装置の図示は簡略化している。

この図に示すように、本実施形態のプロジェクタＰＪ３においては、各照明装置１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂは反射鏡６００を備え、光源装置ＫＲ，ＫＧ，ＫＢから上向きに射出された射出光の進行方向を横向きに変えて、ダイクロイックプリズム５００に向けて反射する様に構成されている。
このような構成を採用することによって、光源装置ＫＲ，ＫＧ，ＫＢを同一方向に向けて設置することができるため、プロジェクタの構造を簡素化することができ、また、背の低い薄型のプロジェクタを実現し易くなる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る光源装置及びプロジェクタの製造方法の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記実施形態においては、本発明の固体発光素子として、ＬＥＤを用いた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、固体発光素子として、半導体レーザー、電界発光素子（ＥＬ）やシリコン系の発光素子を用いることもできる。

また、上記実施形態においては、ＬＥＤが配列されるｘ−ｙ平面上に射出光Ｌ１が交差する中央部Ｃを設定した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、中央部Ｃをｚ方向にずらすことも可能である。この場合であっても、反射部３の反射面３１はずらされた中央部Ｃを通るように設定される。

また、上記実施形態においては、光変調素子として液晶ライトバルブを採用したが、光変調素子としてマイクロミラーアレイを採用することも可能である。
また、上記実施形態においては、投写レンズを用いて画像光を投写スクリーン上に投写することによって画像を表示したが、投写レンズの代わりに投写ミラーを用いることも可能である。

本発明の第１実施形態である光源装置を正面方向から見た場合の正面図である。 本発明の第１実施形態である光源装置の内部構造を模式的に示した図である。 本発明の第１実施形態である光源装置が備える反射部の設置位置を説明するための説明図である。 本発明の第１実施形態である光源装置が備える反射部の概略構成図である。 本発明の第１実施形態である光源装置が備える制御装置の機能構成を示したブロック図である。 本発明の第２実施形態である光源装置が備える反射部の概略構成図である。 本発明の第３実施形態である光源装置が備える反射部の概略構成図である。 本発明の第４実施形態である光源装置が備える反射部の概略構成図である。 本発明の第４実施形態である光源装置が備える反射部の変形例である。 本発明の第５実施形態である光源装置が備える反射部の概略構成図である。 本発明の第６実施形態である光源装置が備える反射部の概略構成図である。 本発明の第６実施形態である光源装置が備える反射部の変形例である。 本発明の第７実施形態である光源装置における光源と反射部とを模式的に示した図である。 本発明の第８実施形態である光源装置の内部構造を模式的に示した図である。 本発明の第９実施形態であるプロジェクタの主たる光学系を模式的に示した概略構成図である。 本発明の第９実施形態であるプロジェクタにおける光源の発光タイミングを説明するための図である。 本発明の第９実施形態であるプロジェクタにおける光源の発光タイミングを説明するための図である。 本発明の第９実施形態であるプロジェクタにおける光源の発光タイミングを説明するための図である。 本発明の第１０実施形態であるプロジェクタの主たる光学系を模式的に示した概略構成図である。 本発明の第１１実施形態であるプロジェクタの主たる光学系を模式的に示した平面図である。 本発明の第１１実施形態であるプロジェクタの主たる光学系を模式的に示した側面図である。

符号の説明

Ｋ……光源装置、ＰＪ１〜ＰＪ３……プロジェクタ、２１〜２６……光源、３，８１〜８４……反射部、３１……反射面、４……モータ、５１〜５６……ＬＥＤ（固体発光素子）、８３１〜８３３……光学レンズ、８４１……偏光分離面、８４２……再帰性反射面、９……光センサ、１０……制御装置、Ｌ……回転軸、Ｌ１……射出光、Ｌ２……照明光

Claims (15)

1. 各々から射出される射出光が所定の一箇所において交わるように環状に配列される複数の固体発光素子と、
   各前記固体発光素子から射出された射出光を所定の同一光路に導光する導光手段と、
   複数の前記固体発光素子を順次間欠発光させる制御手段と、
   を備えることを特徴とする光源装置。
2. 前記導光手段は、前記射出光を前記同一光路に反射する反射面を有する反射部と、前記反射部を前記反射面が各固体発光素子に順次向けられるように回転する回転手段とを備えて構成され、
   前記制御手段は、前記反射部の前記反射面が所定の固体発光素子に向けられるタイミングに同期して前記所定の固体発光素子を発光させる
   ことを特徴とする請求項１記載の光源装置。
3. 前記反射部の前記反射面が常に前記所定の一箇所に位置するように前記反射部の回転軸が設定されていることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
4. 前記回転軸に直交する平面における前記反射部の断面形状が円形とされていることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
5. 前記回転軸に直交する平面における前記反射部の断面形状が矩形とされていることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
6. 前記反射部が透光性部材によって構成され、前記反射面が前記反射部の内部に位置されていることを特徴とする請求項２〜５いずれかに記載の光源装置。
7. 前記反射部は、前記射出光の光路上に光学レンズを備えることを特徴とする請求項２〜６いずれかに記載の光源装置。
8. 前記反射面が前記同一光路方向へ向けてのみ前記射出光を反射する反射指向性を有することを特徴とする請求項２〜７いずれかに記載の光源装置。
9. 前記反射面が一方の偏光方向の光を反射し他方の偏光方向の光を透過する偏光分離面として構成されており、前記反射部は前記偏光分離面を透過した光を反射する再帰性反射面とを備えることを特徴とする請求項２〜７いずれかに記載の光源装置。
10. 前記反射部の前記反射面が向けられていない状態において前記固体発光素子が常に弱い強度で発光されるとともに、前記反射部が前記同一光路と異なる光路に前記射出光を反射する副反射面を有し、前記制御手段は、前記副反射面において反射される前記射出光を検出することによって、前記反射部の前記反射面が前記所定の固体発光素子に向けられるタイミングを検出することを特徴とする請求項２〜９いずれかに記載の光源装置。
11. 前記制御手段は、前記反射部の前記反射面が前記所定の固体発光素子に向けられる間と同じ時間において前記所定の固体発光素子を発光させることを特徴とする請求項２〜１０いずれかに記載の光源装置。
12. 前記制御手段は、前記反射部の前記反射面が前記所定の固体発光素子に向けられる間の前後を含めて前記所定の固体発光素子を発光させることを特徴とする請求項２〜１０いずれかに記載の光源装置。
13. 前記制御手段は、前記反射部の前記反射面が前記所定の固体発光素子に向けられる間の一部において前記所定の固体発光素子を発光させることを特徴とする請求項２〜１０いずれかに記載の光源装置。
14. 複数の前記固体発光素子に含まれる一部の前記固体発光素子が射出する射出光の波長域と、他の一部の前記固体発光素子が射出する射出光の波長域とが異なることを特徴とする請求項１〜１３いずれかに記載の光源装置。
15. 光源装置から射出された射出光を照明光として射出する照明装置と、前記照明光が照射されるとともに前記照明光を変調して射出する光変調素子と、該光変調素子から射出された前記照明光を表示面上に投写する投写手段とを備えるプロジェクタであって、
    前記光源装置として、請求項１〜１４いずれかに記載の光源装置を用いることを特徴とするプロジェクタ。
    
    

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