JP2019197129A - 光源装置、光源装置を用いたプロジェクター、光源装置の制御方法およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】光集塵効果による影響を十分に抑制する。【解決手段】レーザー光を射出する複数の光源を備え、各光源の射出光が平行光束として射出される光源部１５０と、光源部１５０から射出された平行光束の径を縮小する、複数のレンズからなる光学系４００と、複数のレンズの少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる回転部３００と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置、光源装置を用いたプロジェクター、光源装置の制御方法およびプログラムに関するものである。

今日、パーソナルコンピュータの画面に表示される映像や画像、さらにカメラなどの撮像機器で撮像された画像等をスクリーン上に投写する画像投写装置の一例としてプロジェクターが用いられている。このプロジェクターは、光源、レンズ、および特定の波長の光を反射し、その他の波長の光を透過するダイクロイックミラーなどの光学素子を含む光源装置を内蔵する。
そして、プロジェクターは、光源装置の光源から射出された光をＤＭＤ（Digital Micromirror Device）と呼ばれるマイクロミラー・デバイスを表示素子として使用し、スクリーン上にカラー画像を投写するものである。
プロジェクターは、近年、レーザーダイオード（ＬＤ：Laser Diode）等の固体発光素子を用いる開発がなされており、多くの提案がなされている。

レーザーダイオードをプロジェクターの光源として使用する場合、レーザーダイオード単体では発光量が少ないため、所望の輝度を得ることができない。そこで、光源として複数のレーザーダイオードを配置し、複数のレーザーダイオードが射出するレーザー光を合成して使用する場合がある。
ところで、表示素子へ光を投写する照明光学系においては、光源の発光面積と放射角とで決まるエテンデューという制限を考慮する必要がある。すなわち、複数のレーザーダイオードが射出するレーザー光を合成して使用する場合、光束の空間的な広がりが増大し、発光面積が増加するため、エテンデューの値が大きくなる。その結果、不要光が増加し、光の利用効率が低下するため、高輝度な画像表示を実現することができなくなる。
そのため、高輝度が求められているプロジェクターでは、上記したエテンデューの値を小さくするため、各レーザーダイオードから射出されたレーザー光の合成方法を工夫している。すなわち、光源の発光面積（光束）を小さくし、平行度を高めて（放射角を小さくして）レンズ等の光学部材に射出することとしている。

特開２０１５−０９０４９０号公報

発光面積が小さく、平行度の高いレーザーダイオードから射出される光は、エネルギー密度が非常に高い光である。このため、当該光が射出する光源装置内の光路に配置される各種の光学部材の表面に、周囲の塵埃が付着する光集塵効果と呼ばれる現象が生じ易くなる。特に、エネルギー密度が高いレーザーダイオードから射出される光では、この光集塵効果が大きく作用する。

レーザー光を合成することで、発光面積（光束）を小さくする構成においては、エネルギー密度がより高いものとなり、光集塵効果がより一層生じ易くなる。そのため、レンズ等の光学部材に、周囲の塵埃がより多く付着することになる。例えば、レンズにおいて光が透過する有効領域内に塵埃が付着すると、レンズの透過率が低下する。その結果、光源装置から照射される光の照度が低下し、スクリーン上に投写される画像の輝度が低下してしまうという問題が生じる。

特許文献１には、照明装置を構成する光源ユニットにおいて、前段シリンドリカルレンズと、シリンドリカルレンズとの少なくとも一方を、所定の方向に移動させる光源装置が開示されている。そして、特許文献１に開示された光源装置では、各シリンドリカルレンズに対する光の入射位置を変化させることで、光の光軸上に光集塵の影響を受けていない、汚れていないレンズ部分を配置している。これにより、レーザーダイオード（光源部）の射出光を平行光にするために用いられるシリンドリカルレンズに付着する塵埃に伴って発生する照度低下を抑制することとしている。
しかしながら、シリンドリカルレンズの後段に配置される光学部材（例えば、光束径を縮小する光学系など）も、光集塵の影響を受ける。このため、特許文献１に開示された技術では、光集塵効果による照度低下を十分に抑制することは困難である。

本発明の目的は、光集塵効果による影響を十分に抑制することが可能な光源装置、光源装置を用いたプロジェクター、光源装置の制御方法およびプログラムを提供することである。

本発明の光源装置は、レーザー光を射出する複数の光源を備え、各光源の射出光が平行光束として射出される光源部と、前記光源部から射出された平行光束の径を縮小する、複数のレンズからなる光学系と、前記複数のレンズの少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる回転手段と、を有する。

また、本発明の光源装置の制御方法は、レーザー光を射出する複数の光源を備え、各光源の射出光が平行光束として射出される光源部と、前記光源部から射出された平行光束の径を縮小する、複数のレンズからなる光学系と、前記複数のレンズの少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる回転手段と、前記レンズに対して前記平行光束が射出されてから所定時間が経過したことを計時する計時手段と、を備えた光源装置の制御方法であって、前記所定時間が経過する度に、前記複数のレンズの少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる。

さらに、本発明の光源装置に実行させるためのプログラムは、レーザー光を射出する複数の光源を備え、各光源の射出光が平行光束として射出される光源部と、前記光源部から射出された平行光束の径を縮小する、複数のレンズからなる光学系と、前記複数のレンズの少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる回転手段と、前記レンズに対して前記平行光束が射出されてから所定時間が経過したことを計時する計時手段と、を備えた光源装置のコンピュータに、前記所定時間が経過する度に、前記複数のレンズの少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる処理を実行させる。

本発明によれば、光集塵効果による影響を十分に抑制することが可能な光源装置、光源装置を用いたプロジェクター、光源装置の制御方法およびプログラムを得ることができる。

本発明の第１実施形態による光源装置の概略構成を説明する模式図である。 第２実施形態による光源装置の概略構成を説明する模式図である。 第２実施形態の光源装置を構成する蛍光体ホイールの構成について説明する模式図である。 第２実施形態の光源装置を構成するカラーホイールの構成について説明する模式図である。 第２実施形態の光源装置において、レンズの出射面から見た複数のレーザー光の照射位置を説明するための模式図である。 第２実施形態の光源装置において、レンズに塵埃が付着した場合、レンズを回転することでレンズに塵埃が付着していない位置にレーザー光の照射位置を合わせることを説明する模式図である。 第２実施形態の光源装置の動作について説明するフローチャートである。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
初めに、本発明の第１実施形態による光源装置の概略構成を説明する。図１は、第１実施形態による光源装置の概略構成を説明する模式図である。
図１に示すように、本実施形態の光源装置２００は、光源部１５０と、光学系４００と、回転部３００とを有する。

光源部１５０は、レーザー光を射出するものである。光源部１５０は、具体的には、レーザーダイオードと、レーザーダイオードから出力される青色レーザー光を平行光に変換するコリメートレンズとから構成される。

光学系４００は、レーザー光が平行光に変換されて射出すると、平行光の光束の各々の径を縮小して複数の平行光束に変換する。光学系４００は、具体的には、複数のレンズを有する縮小光学系で構成される。
回転部３００は、光学系４００の少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる。レンズの光軸を回転軸として回転することで、レンズ上における複数の平行光束の各々の照射位置を変えている。
このような構成を採用することで、光源部１５０から射出されるレーザー光が、光学系４００上に塵埃が付着していない箇所に射出されることになる。その結果、光集塵効果に基づく照度低下を抑制することができるのである。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による光源装置の概略構成を説明する。図２は、第２実施形態による光源装置の概略構成を説明する模式図である。
図２に示すように、本実施形態の光源装置２５０は、レーザーダイオード１０、２０と、ストライプミラー３０と、縮小光学系４０と、ミラー５０と、拡散板６０と、偏光ダイクロックミラー９０と、１／４波長板７０とを有する。また、光源装置２５０は、蛍光体ホイール８０と、カラーホイール８５と、ライトトンネル９５と、レンズ４、５、６、７とを有する。さらに、光源装置２５０は、回転機構４１、４２、４３と、制御部４４と、タイマー４５とを有する。そして、縮小光学系４０は、レンズ１、２、３を有する。

レーザーダイオード１０、２０は、青色の波長域にピーク波長を有し、青色光を出力する半導体素子の青色レーザーダイオード（以下、青色ＬＤともいう。）が光源として用いられる。各青色ＬＤからは、例えばＳ偏光の青色レーザー光が出力される。そして、各青色ＬＤから出力された青色レーザー光を平行光に変換するコリメートレンズが、青色ＬＤ毎に設けられている。
レンズ１、２、３は、平行光に変換されて入射する複数の青色レーザー光（入射光束）の各々を、光束径（発光面積）を縮小した複数の平行光束に変換する。レンズ１、２を順次透過することで、レンズ３から出射する光束の径をレンズ１に入射する光束の径よりも小さくすることで、縮小光学系４０以降に配置される光学部材のサイズを小さくすることができる。なお、図１では、縮小光学系４０として、３つのレンズ１、２、３を用いる例を示しているが、レンズの数は３つに限定されるものではなく、必要に応じて増減してもよい。また、各青色レーザー光の光軸は、レンズ１、２、３の中心（光軸）と一致しないことが望ましい。また、各青色レーザー光を統合した光束の中心を通る直線を光軸と見做すと、この光軸は、レンズ１、２、３の中心（光軸）と一致していることが望ましい。

本実施形態において、縮小光学系４０のレンズの数を３つにしたのは、以下に述べる理由によるものである。レンズの数が少ない方が、レンズにおける光の反射などを要因とする光量の損失を防ぐことができるという利点がある。他方、レンズの数が少な過ぎると、光束を小さくするためにレンズ間の距離を大きくしなければならないという欠点がある。したがって、レンズの数は、光源装置２５０を使用する条件に応じて任意とすることができる。例えば、レンズの数を２個または４個以上とすることも可能である。しかしながら、レンズの数を１個とすることはできない。
本実施形態における縮小光学系４０では、アフォーカル光学系を採用している。アフォーカル光学系とは、光軸上で第１のレンズの後側の焦点と、第２のレンズの前側の焦点とを一致させた構成であり、平行光束がこれらのレンズを通った後、再び平行光束となる光学系である。

本実施形態では、レーザーダイオード１０、２０からそれぞれ射出される平行光をレンズ１とレンズ２とを用いて集光し、さらに、集光した光束を、レンズ３を用いて平行光束に変換している。このような構成において、レンズ１〜３の各々の入射面上での光密度は、レンズ１＜レンズ２＜レンズ３の関係にある。

本実施形態の光源装置２５０は、青色レーザー光を射出する複数のレーザーダイオード１０、２０を備えている。そして、レーザーダイオード１０とレーザーダイオード２０とから射出する各青色レーザー光のレンズ１、２、３における入射位置は、後述するようにレンズ１、２、３の中心を軸として回転させたときに、各レンズ上において、各青色レーザー光の入射位置が重ならないように配置することが好ましい。この点については後述する。

本実施形態では、レーザーダイオード１０、２０から射出される各青色レーザー光の射出方向が直交するように、レーザーダイオード１０とレーザーダイオード２０とを配置している。ストライプミラー３０は、青色レーザー光を透過させる複数のストライプ状の透過面と青色レーザー光を反射する複数のストライプ状の反射面とを有する。ストライプ状の透過面とストライプ状の反射面とは交互に配置されている。
ストライプミラー３０の反射面にレーザーダイオード１０から射出する青色レーザー光が入射する。ストライプミラー３０の透過面にレーザーダイオード２０から射出する青色レーザー光が入射する。ストライプミラー３０は、レーザーダイオード１０から射出する青色レーザー光を、レンズ１の方向へ反射し、レーザーダイオード２０から射出する青色レーザー光を、レンズ１の方向へ透過する。これにより、ストライプミラー３０は、レーザーダイオード１０とレーザーダイオード２０とから出力された各青色レーザー光を合成する。ストライプミラー３０で合成された青色レーザー光は、レンズ１に入射する。

縮小光学系４０は、レーザーダイオード１０、２０が射出する青色レーザー光の光束径を縮小させるレンズ１〜３から構成されている。回転機構４１は、レンズ１の中心を通る直線（光軸）を軸としてレンズ１を回転させる機構である。回転機構４２は、レンズ２の中心を通る直線（光軸）を軸としてレンズ２を回転させる機構である。回転機構４３は、レンズ３の中心を通る直線（光軸）を軸としてレンズ３を回転させる機構である。これらの回転機構４１〜４３については後述する。
レンズ１〜３は、レーザーダイオード１０、２０からストライプミラー３０を介して入射され各青色レーザー光（入射光束）の光束径を縮小し、平行光束に変換する。縮小光学系４０から出射する光束の径は、縮小光学系４０に入射する入射光束の径よりも小さい。
レンズ１〜３を用いて変換された平行光は、ミラー５０を用いて光路が変更されて拡散板６０に入射する。ミラー５０を用いて光路が変更された平行光は、拡散板６０を用いて拡散される。拡散板６０を用いて拡散された平行光は、偏光ダイクロイックミラー９０に入射する。

偏光ダイクロイックミラー９０は、Ｓ偏光の光を反射し、Ｐ偏光の光を透過する特性と、偏光成分を有しない光に対して、少なくとも緑色波長域以上の光を透過する特性とを有する。偏光ダイクロイックミラー９０は、拡散板６０を用いて拡散されて入射したＳ偏光の青色レーザー光を蛍光体ホイール８０の方向へ反射する。偏光ダイクロイックミラー９０と蛍光体ホイール８０との間の光路上には、レンズ４、１／４波長板７０、およびレンズ５が配置されている。

ここで、本実施形態の光源装置を構成する蛍光体ホイールの構成について説明する。図３は、本実施形態の光源装置を構成する蛍光体ホイールの構成について説明する模式図である。
蛍光体ホイール８０は、円形状の基板の円周上に、青色レーザー光を励起光として黄色の蛍光を発光する蛍光体が設けられた蛍光体部８１と、青色レーザー光を反射する反射膜（鏡）が設けられたミラー部８２とを有している。蛍光体部８１およびミラー部８２は、蛍光体ホイール８０の円周方向に沿って並ぶように配置されている。蛍光体部８１およびミラー部８２の円周方向における面積の割合（円周方向の分割比）は、光源装置２５０の出力光に含まれる黄色光、赤色光、緑色光および青色光の光強度のバランスに応じて適宜設定される。蛍光体ホイール８０は、図示しないモータなどの駆動手段を用いて円周方向に回転する。

図２に戻り、１／４波長板７０は、入射光の２つの偏光成分にλ／４（９０°）の位相差を与えるものであって、直線偏光を円偏光に変換し、円偏光を直線偏光に変換する。そのため、偏光ダイクロイックミラー９０で反射されたＳ偏光で入射する青色レーザー光は、レンズ４を透過し、１／４波長板７０を透過することで円偏光に変換される。レンズ５は、１／４波長板７０を透過した青色レーザー光（円偏光）を蛍光体ホイール８０の蛍光体部８１上に集光する。
このとき、図示しないモータなどの駆動手段を用いて蛍光体ホイール８０を円周方向に回転することで、レンズ５を透過した青色レーザー光（円偏光）が、図３に示す蛍光体ホイール８０の蛍光体部８１およびミラー部８２に順次入射する。蛍光体部８１は、青色レーザー光（円偏光）を用いて励起され、黄色の蛍光（非偏光）を発光する。ミラー部８２は、入射した青色レーザー光（円偏光）を、レンズ５の方向へ反射する。

蛍光体部８１から発光される黄色の蛍光（非偏光）と、ミラー部８２で反射される青色レーザー光（円偏光）とは、レンズ５および１／４波長板７０並びにレンズ４を順次透過して偏光ダイクロイックミラー９０に入射する。レンズ５およびレンズ４は、蛍光体ホイール８０から発光される光が平行光となるレンズ構成であればよく、必要に応じて増減してもよい。
ここで、蛍光体ホイール８０のミラー部８２で反射される青色レーザー光（円偏光）は、１／４波長板７０を通過することで、直線偏光（Ｐ偏光）に変換される。Ｐ偏光に変換された青色レーザー光は、偏光ダイクロイックミラー９０に入射する。蛍光体ホイール８０の蛍光体部８１で発光される黄色の蛍光は、振動方向がランダムな偏光（非偏光）であるため、１／４波長板７０を通過する。

偏光ダイクロイックミラー９０は、黄色の蛍光を透過させ、偏光方向がＰ偏光で入射する青色レーザー光を透過させる。したがって、１／４波長板７０を通過した黄色の蛍光（非偏光）と青色レーザー光（Ｐ偏光）とは、偏光ダイクロイックミラー９０を透過し、レンズ６、７を用いて集光され、カラーホイール８５に入射する。
偏光ダイクロイックミラー９０を透過したＰ偏光の青色レーザー光と、蛍光体ホイールの蛍光体部８１で発光した黄色の蛍光とは、レンズ６、レンズ７、カラーホイール８５、およびライトトンネル９５を経て、光源装置２５０の外部に出力される。

ここで、本実施形態の光源装置を構成するカラーホイールの構成について説明する。図４は、本実施形態の光源装置を構成するカラーホイールの構成について説明する模式図である。カラーホイール８５は、円形状の基板の円周上に、照射光を色分離する各セグメント（フィルター）と、青色透過用拡散板８９と、カラーホイール８５を円周方向に回転させる図示しないモータなどの駆動手段とを有している。図５に示すように、カラーホイール８５は、黄色透過フィルター８８と、赤色透過フィルター８７と、緑色透過フィルター８６と、青色透過用拡散板８９とを有する。緑色透過フィルター８６、赤色透過フィルター８７、黄色透過フィルター８８および青色透過用拡散板８９は、カラーホイール８５の円周に沿って並ぶように配置されている。

カラーホイール８５の緑色透過フィルター８６、赤色透過フィルター８７および黄色透過フィルター８８の領域は、図３に示した蛍光体ホイール８０の蛍光体部８１に対応する。カラーホイール８５の青色透過用拡散板８９の領域は、図３に示した蛍光体ホイール８０のミラー部８２に対応する。蛍光体ホイール８０およびカラーホイール８５は、互いに同期して回転するように制御される。蛍光体ホイール８０の蛍光体部８１が発する黄色の蛍光は、緑色成分および赤色成分、並びにこれらを混色した黄色成分の光を含む。そのため、緑色成分の光がカラーホイール８５の緑色透過フィルター８６を透過し、赤色成分の光が赤色透過フィルター８７を透過し、黄色成分の光が黄色透過フィルター８８を透過する。蛍光体ホイール８０のミラー部８２で反射される青色レーザー光は、カラーホイール８５の青色透過用拡散板８９を用いて拡散され出力される。青色透過用拡散板８９を用いた青色レーザー光の拡散角は、必要に応じて適宜変更可能である。

図２に戻り、光源装置２５０が備えるカラーホイール８５を通過した黄色光、赤色光、緑色光および青色光は、ライトトンネル９５に入射する。ライトトンネル９５は、内部が中空のトンネル形状であり、内部の円筒面にミラーを有している。ライトトンネル９５は、カラーホイール８５から入射した光線を複数回内部の円筒面で繰り返し全反射させることで輝度分布が均一化された照度分布の光線を出射することができる。

上記したように、本実施形態の光源装置２５０は、レンズ１の中心を軸としてレンズ１を回転させる回転機構４１と、レンズ２の中心を軸として回転させる回転機構４２と、レンズ３の中心を軸として回転させる回転機構４３とを有している。そして、回転機構４１〜４３のうち、どの回転機構を用いてレンズ１〜３を回転するかを制御する制御部４４と、回転機構４１〜４３を回転させるタイミング（周期）を計時するタイマー４５とを有している。なお、図２では、レンズ１を回転する回転機構４１、レンズ２を回転する回転機構２、およびレンズ３を回転する回転機構４３をすべて備えた構成を示しているが、回転機構は、回転を必要とするレンズに対してのみ設けることとし、回転を必要としないレンズに対しては設けないこととすることも可能である。
そして、回転機構４１〜４３の一例として、レンズ１〜３の外周部を固定する固定部と、該固定部を回転させるモータとからなる構成が挙げられるが、レンズ１〜３の中心を軸として回転させる機構であれば、どのような構成であってもよい。

本実施形態の光源装置２５０は、縮小光学系４０を構成するレンズ１、レンズ２、およびレンズ３を使用してレーザーダイオード１０、２０が射出する青色レーザー光の光束（発光面積）を、段階的に小さくなるようにしている。この場合、光束が小さくなることに伴い、エネルギー密度がより高くなるため、光集塵効果がより一層生じ易くなる。そして、この光集塵効果は、レンズ１〜３のうち、青色レーザー光が通過する部分に集中して発生し、塵埃も集中して付着する。換言すれば、レンズ１〜３のうち、青色レーザー光が通過しない部分には、光集塵効果は発生しないのである。このため、光源装置２５０を起動し、青色レーザー光が一定時間、レンズ１〜３に入射すると、レンズ１〜３上の青色レーザー光の照射位置に塵埃が付着することになる。
そこで、本実施形態では、青色レーザー光が所定時間、レンズ１〜３に入射した時点で、レンズ１〜３を所定角度回転させることとしている。これにより、レンズ１〜３において塵埃が付着した位置に青色レーザー光が入射し続けることを避け、レンズ１〜３において塵埃が付着していない位置に青色レーザー光を入射することとしている。

次に、本実施形態の光源装置において、レンズの出射面から見た複数のレーザー光の照射位置について説明する。図５は、本実施形態の光源装置において、レンズの出射面から見た複数のレーザー光の照射位置を説明するための模式図である。

本実施形態では、レーザーダイオード１０、２０からそれぞれ射出される青色レーザー光のレンズ上の照射位置が、レーザーダイオード１０とレーザーダイオード２０との間で重ならないように配置することとしている。これは以下の理由に基づくものである。
第１の理由は、レーザーダイオード１０、２０からそれぞれ射出される青色レーザー光が、レンズ１〜３上の同一位置に入射すると、当該位置にエネルギー密度が集中する。その結果、より多くの塵埃が短時間に付着してしまうことになり、これを防止するためである。
第２の理由は、レーザーダイオード１０、２０からそれぞれ射出される青色レーザー光が、レンズ１〜３上の同一位置に入射すると、当該位置により多くの塵埃が付着する。その後、レンズを回転させることで、青色レーザー光のレンズ１〜３上の照射位置を、レンズに塵埃が付着していない位置に移動させた場合、レンズの回転前後で照度変化が大きくなることになり、これを防止するためである。

本実施形態では、図５に示すように、レンズ１〜３の出射面から見たとき、レーザーダイオード１０から射出される青色レーザー光のレンズ上の格子状の照射位置（◆印）１０１の四隅の中心に、レーザーダイオード２０から射出される青色レーザー光のレンズ上の格子状の照射位置（●印）２０１の一点が位置するように配置する。なお、図５に示すレーザーダイオード１０、２０から射出されるレンズ１〜３の出射面から見た照射位置は一例であって、両レーザーダイオード１０、２０から射出される照射位置が重ならなければ、どのような配置であってもよい。

次に、本実施形態の光源装置において、レンズに塵埃が付着した場合、レンズを回転することでレンズに塵埃が付着していない位置にレーザー光の照射位置を合わせることについて説明する。図６は、第２実施形態の光源装置において、レンズに塵埃が付着した場合、レンズを回転することでレンズに塵埃が付着していない位置にレーザー光の照射位置を合わせることを説明する模式図である。
図６において、レンズ１〜３の出射面から見たとき、レーザーダイオード１０の青色レーザー光がレンズ上の照射位置（◆印）１１０に照射され、レーザーダイオード２０の青色レーザー光がレンズ上の照射位置（●印）２１０に照射されているものとする。
所定時間経過すると、照射位置（◆印）１１０と、照射位置（●印）２１０とにおいてエネルギー密度が集中する。これにより光集塵効果が働き、レンズ１〜３上のこれらの位置に塵埃が付着する。

レンズ上に塵埃が付着することに伴い発生する照度低下を防止するため、タイマー４５が計測した所定時間経過後、制御部４４が、回転機構４１〜４３を制御する。回転機構４１〜４３は、制御部４４から指示された角度分だけ、レンズ１〜３を、矢印Ｌ１、Ｌ２方向に回転させる。
レンズが回転することで、レーザーダイオード１０の青色レーザー光が射出したレンズ上の照射位置（◆印）１１０に付着していた塵埃は、矢印Ａ１方向に移動する。すなわち、レンズ回転前に塵埃が付着していた位置は、位置１２０（◇印）に移動する。同様に、レーザーダイオード２０の青色レーザー光が射出したレンズの照射位置（●印）２１０に付着していた塵埃は、矢印Ｂ１方向に移動する。すなわち、レンズ回転前に塵埃が付着していた位置は、位置２２０（○印）に移動する。この動作を所定時間ごとに実行する。その結果、レーザーダイオード１０から射出される青色レーザー光と、レーザーダイオード２０から射出される青色レーザー光とが、レンズ上に塵埃が付着していない箇所に照射されることになり、照度を一定の範囲に維持することができる。これにより、光集塵効果に基づく照度低下を抑制することができるのである。

光集塵効果は、青色レーザー光が照射されているレンズ上のエネルギー密度が集中している位置に発生し、塵埃が集中して付着する。換言すれば、青色レーザー光が照射されていないレンズ上のエネルギー密度が集中していない位置には光集塵効果は発生せず、塵埃も付着しない。したがって、レンズに青色レーザー光を照射してから一定時間が経過すると、青色レーザー光のレンズ上の照射位置に塵埃が付着する。そこで、所定時間ごとにレンズを回転制御することで、塵埃が付着していないレンズ上の位置に青色レーザー光を照射することで照度を一定の範囲内に保持することとしている。この回転制御を、光源装置２５０が搭載されているプロジェクターが寿命に到達するまで繰り返し実行することで光集塵効果による照度低下の影響を抑制することができる。

以下、レンズを回転させる制御方法（回転対象とするレンズ、レンズの回転周期）の具体例について説明する。
（具体例１）
例えば、光源装置２５０が搭載されているプロジェクターの製品寿命を２万時間と仮定する。この場合、回転機構４３を使用して、タイマー４５が計測する１１０時間毎に１°、レンズ３を回転させる制御を制御部４４が実行する。そして、製品寿命の２万時間を使ってレンズ３を１８０°回転させるように制御する（２００００／１１０≒１８０）。この制御方法を実行することで、レンズ３が回転する都度、塵埃の付着していないレンズ位置に青色レーザー光を射出することができ、プロジェクターの製品寿命末期まで照度を一定の範囲内に維持することができる。

（具体例２）
例えば、光源装置２５０が搭載されているプロジェクターの製品寿命を２万時間と仮定する。この場合、回転機構４３を使用して、タイマー４５が計測する５５時間毎に１°、レンズ３を回転させる制御を制御部４４が実行する。そして、製品寿命の２万時間を使ってレンズ３を３６０°回転させるようにする（２００００／５５≒３６０）。この制御方法を実行することで、レンズ３が回転する都度、塵埃の付着していないレンズ位置に青色レーザー光を射出することができ、プロジェクターの製品寿命末期まで照度を一定の範囲内に維持することができる。さらに、具体例１の場合と比較して、回転周期が１／２であるので、具体例１の場合よりも、青色レーザー光が射出している間にレンズ３に塵埃が付着する量が少なくて済む。そのため、具体例１の場合と比較してレンズ３の回転前後における照度変化を小さく抑えることができる。

光集塵効果が作用してレンズ３に塵埃が付着した場合であっても、具体例１および具体例２に示したような制御を実行することで、レンズ３上に塵埃が付着していない位置に青色レーザー光を照射することができる。これにより、照度低下を抑制し、照度を一定の範囲内に維持することができる。
また、レンズ３の回転制御と同様に、回転機構４１、４２を使用して、タイマー４５が計測する所定時間毎に、レンズ１、レンズ２を所定角度だけ回転させる制御を制御部４４が実行する。これにより、照度低下の抑制効果をさらに高めることができる。
なお、回転制御を行わないレンズに対しては、回転機構を設けないようにすることも可能である。

（具体例３）
レンズ２とレンズ３とを同一方向、同一周期で回転させる。この回転制御を実行すると、レンズ３のみを回転制御する場合と比較して、レンズ２に付着する塵埃も照度変化に影響する。そのため、レンズの回転前後における照度変化が大きくなってしまう。そこで、レンズの回転前後における照度変化を小さくするため、具体例１よりもレンズに塵埃が付着する量が少なくて済む具体例２と同様の周期でレンズ２とレンズ３とを回転させる制御を制御部４４が実行する。

（具体例４）
レンズ１、レンズ２、およびレンズ３を同一方向、同一周期で回転させる。この回転制御を実行することで、照度低下の抑制効果を最大限得ることができるが、すべてのレンズに付着する塵埃が照度変化に影響する。そのため、レンズの回転前後における照度変化も大きくなってしまう。レンズの回転前後における照度変化を小さくするため、具体例１よりもレンズに塵埃が付着する量が少なくて済む具体例２と同様のタイミングでレンズ１、レンズ２およびレンズ３を回転させる制御を制御部４４が実行する。

なお、上記した具体例は一例であって、レンズの回転速度を速めたり、遅らせたりしてもよい。要するに、レンズの塵埃が付着している位置に青色レーザー光が長時間射出しないようにレンズを回転させる制御を実行すればよい。
また、光集塵効果はレンズ上の光密度が高い位置ほど大きく作用する。上記したように、レンズ上での光密度は、レンズ１＜レンズ２＜レンズ３の関係にある。したがって、レンズ３が光集塵効果の影響を最も受け易い。したがって、少なくともレンズ３を回転させる制御を実行することが好ましい。なお、レンズ１のみ、レンズ１とレンズ２、レンズ１とレンズ３、レンズ２とレンズ３、レンズ１〜３すべてのレンズを回転させる制御を実行するようにしてもよい。より多くのレンズを回転させる制御を実行した方が、照度低下の抑制効果が大きくなる。

次に、本実施形態の光源装置の動作について説明する。図７は、本実施形態の光源装置の動作について説明するフローチャートである。
まず、ステップＳ７１の処理において、レーザーダイオード１０、２０の各青色ＬＤから出力された青色レーザー光が、図示しないコリメートレンズを用いて平行光に変換される。この平行光は、縮小光学系４０を構成するレンズ１〜３に照射する。
ステップＳ７２の処理において、縮小光学系４０を構成するレンズ１〜３における複数の平行光束の照射位置（図５の照射位置（◆印）１０１、（●印）２０１）に対して、平行光が縮小光学系４０に照射されてからの経過時間を、タイマー４５が計時する。

ステップＳ７３の処理において、タイマー４５が計時した時間が予め定められた所定時間を経過したか否かを、制御部４４が判断する。
制御部４４が、所定時間を経過した（ステップＳ７３：Ｙｅｓ）と判断すると、ステップＳ７４の処理へ移行する。制御部４４が、所定時間を経過していない（ステップＳ７３：Ｎｏ）と判断すると、所定時間を経過するまで待機する。
ステップＳ７４の処理において、回転機構４１〜４３は、レンズ１〜３の中心を軸として、レンズ１〜３を所定の角度だけ回転させる。これにより、縮小光学系４０を構成するレンズ１〜３における複数の平行光束の照射位置が変わる（照射位置が図６の位置１２０（◇印）から照射位置（◆印）１１０に、位置２２０（○印）から照射位置（●印）２１０に変わる。）そして処理を終了する。

（他の具体例）
上記具体例では、制御部４４が、回転機構４１〜４３を制御することでタイマー４５が計時する所定時間毎にレンズ１〜３の回転制御を行っていた。これに対して、制御部４４が、予め定められた所定の周期でレンズ１〜３を連続的に回転させるよう、回転機構４１〜４３を制御するようにしてもよい。この場合、タイマー４５を設ける必要がなくなる。また、レンズ１〜３が連続的に回転するので、レンズ１〜３上の特定の位置に青色レーザー光が射出されることに伴い発生するエネルギー密度の集中を避けることができる。これにより、光集塵効果が作用し難くなるため、レンズ上の特定の位置に塵埃が付着することを防ぐことができるという効果が得られる。

このように、本実施形態では、レーザーダイオード１０、２０から出力された青色レーザー光を平行光に変換し、縮小光学系４０を構成するレンズ１〜３に照射している。レンズ１〜３では、平行光の各々の径を縮小して複数の平行光束に変換している。そして、レンズ１〜３における複数の平行光束の照射位置に対して平行光が照射されてからの経過時間をタイマー４５が計時する。制御部４４が、タイマー４５が計時した経過時間が予め定められた所定の時間を経過したと判断すると、制御部４４は、回転機構４１〜４３に対して、レンズ１〜３の中心を軸として、レンズ１〜３を所定の角度だけ回転させることとしている。
このような構成を採用することで、レーザーダイオード１０、２０から射出されるレーザーが、レンズ１〜３上の塵埃が付着していない箇所に射出されることになる。その結果、照度を一定の範囲に維持することができ、光集塵効果に基づく照度低下を抑制することができるのである。

なお、制御部４４の図示しない記憶部に格納されているプログラムは、記録媒体で提供されてもよく、また、インターネット等のネットワークを介して提供されてもよい。記録媒体は、コンピュータ使用可能媒体又はコンピュータ可読媒体であって、磁気、光、電子、電磁気、赤外線などを用いて情報の記録又は読み取りが可能な媒体を含む。そのような媒体として、例えば、半導体メモリ、半導体または固体の記憶装置、磁気テープ、取外し可能なコンピュータディスケット、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ（Random Access Memory））、読出し専用メモリ（ＲＯＭ（Read Only Memory））、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどがある。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

１、２、３、４、５ レンズ
１０、２０ レーザーダイオード
３０ ストライプミラー
４０ 縮小光学系
４１、４２、４３ 回転機構
４４ 制御部
４５ タイマー
５０ ミラー
６０ 拡散板
７０ １／４波長板
８０ 蛍光体ホイール
８１ 蛍光体部
８２ ミラー部
８５ カラーホイール
８６ 緑色透過フィルター
８７ 赤色透過フィルター
８８ 黄色透過フィルター
８９ 青色透過用拡散板
９０ 偏光ダイクロイックミラー
９５ ライトトンネル
１０１、１１０、２０１、２１０ 照射位置
１２０、２２０ 位置
１５０ 光源部
２００、２５０ 光源装置
３００ 回転部
４００ 光学系

Claims (9)

1. レーザー光を射出する複数の光源を備え、各光源の射出光が平行光束として射出される光源部と、
   前記光源部から射出された平行光束の径を縮小する、複数のレンズからなる光学系と、
   前記複数のレンズの少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる回転手段と、を有する、光源装置。
2. 前記レンズに対して前記平行光束が射出されてから所定時間が経過したことを計時する計時手段を有し、前記回転手段は、前記所定時間が経過する度に、前記複数のレンズの少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる、請求項１に記載の光源装置。
3. 前記複数の光源のうち、一の光源の射出光が前記レンズに対して射出した前記レンズ上の照射位置と、他の光源の射出光が前記レンズに対して射出した前記レンズ上の照射位置とは異なる、請求項１または２に記載の光源装置。
4. 前記回転手段は、前記複数のレンズのうち、前記光学系の射出側に配置されたレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる、請求項１から３のいずれか１項に記載の光源装置。
5. 前記回転手段は、予め定められた所定の角度だけ、前記レンズの光軸を回転軸として回転させる、請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置。
6. 前記回転手段は、予め定められた所定の周期で、前記レンズの光軸を回転軸として連続的に回転させる、請求項１から４のいずれか１項に記載の光源装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項に記載の光源装置を備えたプロジェクター。
8. レーザー光を射出する複数の光源を備え、各光源の射出光が平行光束として射出される光源部と、
   前記光源部から射出された平行光束の径を縮小する、複数のレンズからなる光学系と、
   前記複数のレンズの少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる回転手段と、
   前記レンズに対して前記平行光束が射出されてから所定時間が経過したことを計時する計時手段と、を備えた光源装置の制御方法であって、
   前記所定時間が経過する度に、前記複数のレンズの少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる、光源装置の制御方法。
9. レーザー光を射出する複数の光源を備え、各光源の射出光が平行光束として射出される光源部と、
   前記光源部から射出された平行光束の径を縮小する、複数のレンズからなる光学系と、
   前記複数のレンズの少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる回転手段と、
   前記レンズに対して前記平行光束が射出されてから所定時間が経過したことを計時する計時手段と、を備えた光源装置のコンピュータに、
   前記所定時間が経過する度に、前記複数のレンズの少なくとも１つのレンズを、該レンズの光軸を回転軸として回転させる処理を実行させるためのプログラム。

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