JP4826296B2 - 光源装置、光源ユニット及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、光源装置、光源ユニット、及びプロジェクタに関するものである。

従来の車両用の光源装置は、電球を使用しており、大型で消費電力が大きく、寿命が短いという問題があった。これらの問題を解決できる光源装置として、ＬＥＤ（発光ダイオード；Light Emitting Diode）とリフレクタとを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。ＬＥＤは、従来の電球に比較して、小型で低消費電力で長寿命であり、光源装置の小型化、省電力化にも寄与する。

特許文献１に開示されている光源装置では、白色光を発光するＬＥＤが、楕円面を有するリフレクタの第１の焦点位置に配置される。ＬＥＤの出射光は、リフレクタで反射され、楕円面の第２焦点位置で収束する。光源装置は、この第２の焦点位置で収束した光を、レンズを用いて平行光あるいは拡散光に変換して出射する。

光源を必要とする他の装置としてプロジェクタ装置が知られている。プロジェクタ装置は、スクリーンに映像を投影するために、比較的大容量の光源装置を必要とする。

従来のプロジェクタ装置は、光の利用効率及び発光スペクトル分布の観点より、光源として、高圧水銀ランプ等の放電灯を用いている。また、従来のプロジェクタ装置の光源として、リフレクタとライトトンネルを備えたものがある。プロジェクタ装置において、このリフレクタは、放電灯の光を内面で反射してライトトンネルの入射口に光を集光させ、ライトトンネルは、光を均一化して出射する。
特開平２００３−３１７５１３号公報（第４頁、図１，２）

このようなプロジェクタ用の光源装置においても、車載用の光源装置と同様に省電力化、小型化を目的として、発光源としてＬＥＤを用いることが考えられる。しかしながら、プロジェクタ用の光源には、画像を投影した際に、投影された画像が着色されないことが望ましい、即ち、白色光が望ましいという、車両用光源にはない特殊性を有する。

従来の白色ＬＥＤは、青色領域の波長の光（主）と黄色領域の波長の光（従）とを混合することにより白色光を得ている。このため、出射光は着色されており、プロジェクタ用の光源装置には不向きである。このため、プロジェクタ用の光源装置としては、Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）の単色光のＬＥＤを配置し、これらのＬＥＤから発光されるＲＧＢ３原色の光を混合することにより、白色光を生成する必要がある。

このように、複数のＬＥＤを光源装置内に配置した場合、複数の位置でＲＧＢ各色の光が出射される。このため、ライトトンネルの入射口への集光が難しくなる。また、このＬＥＤが発する光の利用効率は、放電灯と比較しても低いため、より効率的にＬＥＤの光をライトトンネルの入射口に集光させる必要がある。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたもので、複数の発光素子の光をより効率的に集光させることが可能な光源装置及びプロジェクタを提供することを目的とする。
また、本発明は、発光光を効率的に利用できる光源装置及びプロジェクタを提供することを他の目的とする。

この目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る光源装置は、
回転楕円体の２つの焦点のうちの一方の焦点を含むように、前記回転楕円体の部分面に相当する内面形状を有し、内面が鏡面の楕円リフレクタと、
前記楕円リフレクタの前記一方の焦点を含む所定の範囲に配置された複数の発光素子と、
を備え、
前記複数の発光素子のうちで発光効率の最も低いものが前記楕円リフレクタの一方の焦点位置の最も近傍に配置され、
前記複数の発光素子からの光が前記楕円リフレクタの内面で反射し、前記楕円リフレクタの他方の焦点位置に光の色合いが優先されるように集光される、
ことを特徴とする。

前記一方の焦点を中心とする球の一部を含む形状を有して内面が鏡面の円リフレクタが前記楕円リフレクタの他方の焦点側に配置されて、前記円リフレクタの内面で前記複数の発光素子の光を反射するように構成されてもよい。

例えば、前記楕円リフレクタの前記一方の焦点を含む所定の範囲に配置された複数の発光素子とは、前記楕円リフレクタの前記一方の焦点を中心とする位置に、前記２つの焦点を結ぶ中心線に対して直角方向に並べて配置され、互いに異なる色で光を発する複数の発光素子である。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る光源ユニットは、
回転楕円体の２つの焦点のうちの一方の焦点を含むように、前記回転楕円体の部分面を有し、内面が鏡面の楕円リフレクタと、
前記楕円リフレクタの前記一方の焦点を含む所定の範囲に、ライトトンネルの入射面形状と対応するように配置された複数の発光素子と、
を備え、
前記複数の発光素子のうちで発光効率の最も低いものが前記楕円リフレクタの一方の焦点位置の最も近傍に配置され、前記複数の発光素子からの光を、前記楕円リフレクタの内面で反射し、前記楕円リフレクタの他方の焦点位置に光の色合いが優先されるように集光する光源装置と、
前記光源装置からの光が集光される前記他方の焦点に前記入射面が接するように設置した前記ライトトンネルと、
から構成されたことを特徴とする。

また、本発明の第３の観点に係るプロジェクタは、
回転楕円体の一対の焦点のうちの一方の焦点を含むように、前記回転楕円体の部分面に相当する内面形状を有し、内面が鏡面の楕円リフレクタと、
前記楕円リフレクタの前記一方の焦点を含む所定の範囲に配置された複数の発光素子と、
を備え、
前記複数の発光素子のうちで発光効率の最も低いものが前記楕円リフレクタの一方の焦点位置の最も近傍に配置され、
前記複数の発光素子からの光を前記楕円リフレクタの内面で反射し、前記楕円リフレクタの他方の焦点位置に光の色合いが優先されるように集光させる、
ことを特徴とする光源装置と、
前記楕円リフレクタの前記一対の焦点の前記他方の焦点と位置が一致する点に入射口を配置し前記複数の発光素子により発せられた光の内部通過を可能にする光トンネルと、
画像データに基づいて時分割で３原色のそれぞれの画像信号を出力する時分割駆動回路と、
前記光トンネルを通過した光に照射されて前記光を前記３原色の画像信号の１つに基づく画像として表示スクリーンに反射する空間光変調器と、
前記空間光変調器に照射される光の色を、前記時分割駆動回路から時分割で出力された前記３原色の画像信号に基づいて変化させる光制御部と、を有する、
ことを特徴とする。

例えば、前記光源装置は、前記一方の焦点を中心とする球の一部を含む形状を有して内面が鏡面の円リフレクタが前記楕円リフレクタの他方の焦点側に配置されて、前記円リフレクタの内面で前記複数の発光素子の光を反射するように構成される。

例えば、前記光制御部は、前記光トンネルの前記出射口から出射された光を時分割で３原色に分解する色分解部を有するように構成される。

例えば、前記光源装置のアレーの発光素子は３原色の発光素子であり、前記光制御部は、前記３原色の発光素子を順次時分割で前記光源装置のアレーの発光素子を直接駆動する手段を有するように構成される。

本発明によれば、複数の発光素子が発する光をより効率的に集光させることができる。

以下、本発明の実施形態に係る光源装置及びプロジェクタを図面を参照して説明する。

（実施形態１）
本実施形態に係る光源装置の構成を図１に示す。
この光源装置１は、プロジェクタに用いられるものであり、楕円リフレクタ１１と、光源１２と、から構成される。

尚、ライトトンネル２は、光源装置１から出射されて集光された光を均一にするためのものである。ライトトンネル２は、図２（ａ）に示すように、長さＬを有し、図２（ｂ）に示すように、幅ｗ、高さｈ（ｈ＜ｗ）の断面形状を有している。このように、ライトトンネル２は、高さｈよりも幅ｗの方が大きく、断面が横長で長方形の筒状のものである。この断面形状は、後述する光空間変調器のサイズに対応し、さらに、光空間変調器のサイズは、画像がスクリーンに投影されたときの投影画像のサイズに対応している。そして、ライトトンネル２の内面は鏡面になっており、ライトトンネル２は、入射口２１に集光された光を内面で反射して出射口２２から出射する。

光源装置１の楕円リフレクタ１１は、光源１２の光を、内面で反射するためのものである。楕円リフレクタ１１は、４半球楕円体１１ａと底板１１ｂとからなり、小型化されたものである。

図３は、楕円リフレクタ１１の断面図であり、４半球楕円体１１ａは、図３に示すように、回転楕円体Ｑの２つの焦点ｆ１，ｆ２のうちの一方の焦点ｆ１を含むように、回転楕円体Ｑの部分面としての４半球楕円面を有している。この焦点ｆ１，ｆ２を結ぶ線を回転楕円体Ｑの中心線Ｚ１とする。

この楕円リフレクタ１１は、放熱性、切削性を良好にするため、銅又はアルミ等によって形成される。４半球楕円体１１ａの内面と底板１１ｂの内面とは、ともに、赤色ＬＥＤ１２Ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂの光を効率よく反射するため、コーティングが施され、鏡面になっている。

４半球楕円体１１ａの内面のコーティングは、２つの４半球楕円体１１ａが重ね合わされて行われる。即ち、２つの４半球楕円体１１ａが重ね合わされて、半球楕円体が形成され、この内面にコーティング剤が塗布されて半球楕円体を自転させる。このようにして、塗布されたコーティング剤が定着する。

コーティング剤が定着した後、２つの４半球楕円体１１ａが分離される。また、底板１１ｂも別工程において、コーティングが行われ、４半球楕円体１１ａに取り付けられる。このようなコーティング方法を採用することにより、コーティング剤の定着工程が容易になる。

光源１２は、複数の発光素子として、赤色ＬＥＤ１２ｒと緑色ＬＥＤ１２ｇと青色ＬＥＤ１２ｂとを備える。赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂには、発光に必要な電流が供給されて、それぞれ、赤色、緑色、青色の光を発光する。

尚、人間の視覚として、赤色の波長範囲は、概ね６４０〜７７０ｎｍ、緑色の波長範囲は、概ね４９０〜５５０ｎｍ、青色の波長範囲は、概ね４３０〜４９０ｎｍである。これに対して、赤色ＬＥＤ１２ｒの発光光の波長は、例えば、６４４ｎｍ、緑色ＬＥＤ１２ｇの発光光の波長は、例えば、５２５ｎｍ、青色ＬＥＤ１２ｂの発光光の波長は、例えば、４７０ｎｍである。

図４は、光源装置１の正面図であり、図５は、光源装置１とライトトンネル２との平面図である。図４及び図５に示すように、光源１２は、光を第２焦点ｆ１に効率良く集光するため、この楕円リフレクタ１１の焦点ｆ１を中心とする領域に配置される。また、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂは、直線Ｚ２上に並べて配置される。尚、直線Ｚ２は、焦点ｆ１を通る直線であって、楕円リフレクタ１１の中心線Ｚ１に対して直角方向に通るものとする。

光源装置１は、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂがライトトンネル２の入射口２１に対面してライトトンネル２の長手方向（ｗ方向）に並ぶように配置される。

赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂの配置位置は、焦点ｆ１の位置において集光される光の色合いが優先される場合と明るさが優先される場合とで異なったものになる。

焦点ｆ２の位置において集光される光の色合いが優先される場合、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂのうちで、発光に必要な適正電流が供給されたときに最も発光効率の低い青色ＬＥＤ１２ｂが焦点ｆ１上に配置される。

即ち、図６に示すように、青色ＬＥＤ１２ｂが焦点ｆ１上に配置され、焦点ｆ２を視点として、右から、赤色ＬＥＤ１２ｒ、青色ＬＥＤ１２ｂ、緑色ＬＥＤ１２ｇの順に配置される。

また、焦点ｆ２の位置において集光される光の明るさが優先される場合、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂのうち、比視感度が最もよい緑色ＬＥＤ１２ｇが焦点ｆ１上に配置される。

比視感度は、光に対する視覚の波長依存性を示すものであり、図７に示すように、明所視における標準比視感度は、５５０ｎｍが最も大きくなる。このため、図８に示すように、焦点ｆ２を視点として、右から、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂの順に配置され、緑色ＬＥＤ１２ｇが焦点ｆ１上に配置される。

このような光源装置１は、図９に示すようなプロジェクタ１００に備えられる。このプロジェクタ１００は、信号処理部１０１と、投影部１０２と、を備える。

信号処理部１０１は、供給された画像データに対して、画像処理等を施してＲＧＢ信号を投影部１０２に供給するものである。

投影部１０２は、信号処理部１０１から供給されたＲＧＢ信号に基づいて画像をスクリーンＳに投影するものである。投影部１０２は、光源装置１と、ライトトンネル２と、カラーホイール３と、カラーホイールモータ４と、光源レンズ５と、空間光変調器６と、投影レンズ７と、カラーホイール制御部８と、時分割駆動回路９と、を備える。

光源装置１とライトトンネル２とは、前述の構成を有するものである。カラーホイール３は、ＲＧＢ色の３原色に分解する原色フィルタを備えたものであり、ライトトンネル２から出射された光を時分割で３原色に色分解する。

カラーホイールモータ４は、カラーホイール３を回転するためのものである。光源レンズ５は、カラーホイール３から出射された光を空間光変調器６に集光するためのものである。

空間光変調器６は、複数のマイクロミラー（図示せず）によって構成されたものである。各マイクロミラーは、１０〜２０μｍ程度の例えばアルミニウム片からなるものであり、受光した光を反射する。空間光変調器６は、このマイクロミラー素子を行列方向に配列して形成され、時分割駆動回路９によって駆動制御されて、各マイクロミラーを傾斜させることにより、カラーホイール３を通過した光をスクリーンＳに投光する。

投影レンズ７は、空間光変調器６が投光した光による画像をスクリーンＳ上に結像させるためのものである。

カラーホイール制御部８は、カラーホイールモータ４を介してカラーホイール３の回転速度を制御するものである。カラーホイール制御部８は、時分割駆動回路９から、ＲＧＢの各信号とのタイミングを示すタイミング信号が供給され、供給されたタイミング信号に従ってカラーホイールモータ４を回転駆動する。

時分割駆動回路９は、信号処理部１０１から供給されたＲＧＢ信号に基づいて、空間光変調器６を駆動制御するものである。即ち、時分割駆動回路９は、信号処理部１０１から供給されたＲＧＢ信号に対して演算を行って、画像を形成するための輝度信号とＲＧＢ信号とを生成し、これらの信号を時分割する。

そして、時分割駆動回路９は、カラーホイール制御部８と空間光変調器６とを制御して、カラーホイール３が出射する光のＲＧＢ色と対応するタイミングで、時分割したＲＧＢ信号を空間光変調器６に供給する。

次に本実施形態に係るプロジェクタ１００の動作を説明する。
信号処理部１０１は、供給された画像データに対して、画像処理等を施してＲＧＢ信号を投影部１０２に供給する。

投影部１０２の光源装置１の楕円リフレクタ１１は、図１０に示すように、点Ａ，Ｂ，Ｃにおいて、それぞれ、入射した入射光を内面で反射してライトトンネル２の入射口へと導く。

赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂが図６に示すように配置された場合、焦点ｆ１上に配置された青色ＬＥＤ１２ｂが、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇと比較して焦点ｆ２に最も近くなる。

このため、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂの光の色が揃い、色合いが良好となる。従って、ライトトンネル２の入射口２１へ導かれる光の利用効率は均一になる。

また、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂが図８に示すように配置された場合、焦点ｆ１上に配置された緑色ＬＥＤ１２ｇの光が、赤色ＬＥＤ１２ｒ、青色ＬＥＤ１２ｂの光と比較して最も効率よく、ライトトンネル２の入射口２１へと導かれる。従って、緑色ＬＥＤ１２ｇが焦点ｆ１上に配置されない場合と比較して、光は、ライトトンネル２の入射口２１において最も明るくなる。

ライトトンネル２は、入射口２１から入射した光を均一にして、カラーホイール３に出射する。

一方、時分割駆動回路９は、信号処理部１０１から供給されたＲＧＢ信号に対して演算を行って、輝度信号とＹＭＣ信号とを生成し、これらの信号を時分割する。

また、時分割駆動回路９は、カラーホイール３が出射する光のＲＧＢ色と対応するようにカラーホイール制御部８と空間光変調器６とを制御して、時分割したＲＧＢ信号を空間光変調器６に供給する。

カラーホイール制御部８は、カラーホイールモータ４を介してカラーホイール３の回転速度を制御する。空間光変調器６は、時分割光駆動回路９から供給されたＲＧＢ信号に基づいて、カラーホイール３から出射された出射光を、投影レンズ７を介してスクリーンＳに投光する。

以上説明したように、本実施形態によれば、光源装置１は、光源１１に、複数の発光素子として、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂを備える。赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂは、楕円リフレクタ１１の焦点ｆ１を中心として配置される。また、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂは、中心軸Ｚ１に対して直角方向の直線であって焦点ｆ１を通る直線上に並べられて配置される。

従って、このように配置されて、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂの光をより効率的にライトトンネル２の入射口２１に集光させることができ、光の利用効率が向上する。

また、青色ＬＥＤ１２ｂが焦点ｆ１上に配置されることにより、色合いの良好な光をライトトンネル２の入射口２１に供給することができる。

また、比視感度が最も高い緑色ＬＥＤ１２ｇが焦点ｆ１上に配置されることにより、明るい光をライトトンネル２の入射口２１に供給することができる。

（実施形態２）
実施形態２に係る光源装置は、ライトトンネル以外の方向に出射された光が戻るように、さらに、円リフレクタを備えるようにしたものである。

実施形態２に係る光源装置１の構成を図１１に示す。実施形態２に係る光源装置１は、図１１に示すように、円リフレクタ１３を備える。この円リフレクタ１３は、焦点ｆ１を中心とする球の一部を含む形状を有している。即ち、円リフレクタ１３の中心を通る切断面は、焦点ｆ１を中心とする円弧になる。

この円リフレクタ１３は、楕円リフレクタ１１の焦点ｆ２側に配置される。そして、円リフレクタ１３の内面は、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂからの光を反射して、光が戻るように、楕円リフレクタ１１と同様に鏡面になっている。

このように、本実施形態２によれば、光源装置１が円リフレクタ１３を備えることにより、ＬＥＤからの光は、円リフレクタ１３で反射してＬＥＤに戻ってくる。従って、光の利用効率がさらに向上する。

尚、本発明を実施するにあたっては、種々の形態が考えられ、上記実施形態に限られるものではない。

例えば、上記実施形態では、光源１２は、３つのＬＥＤによって構成されるものとした。しかし、ＬＥＤの数は３つに限られるものではない。

例えば、焦点ｆ２の位置において集光される光の色合いが優先される場合、光源１２として、最も発光効率の低い青色ＬＥＤ１２を２つ備えることができる。

この配置例を図１２（ａ），（ｂ）に示す。青色ＬＥＤ１２ｂ−１，１２ｂ−２は、２つの青色ＬＥＤ１２である。図１２（ａ）に示す例では、青色ＬＥＤ１２ｂ−１，１２ｂ−２が焦点ｆ１を中心に、中心線Ｚ１上に配置される。

赤色ＬＥＤ１２ｒは、焦点ｆ２を視点として、青色ＬＥＤ１２ｂ−１，１２ｂ−２の右側の直線Ｚ２上に配置され、緑色ＬＥＤ１２ｇは、直線Ｚ２上、青色ＬＥＤ１２ｂ−１，１２ｂ−２の左側に配置される。

発光効率の低い複数の青色ＬＥＤ１２ｂ−１，１２ｂ−２が直線Ｚ１上に配置された場合、青色成分が増加した光がライトトンネル２の入射口２１に集光される。また、図２（ｂ）に示すように、ライトトンネル２の入射口２１の幅ｗは、高さｈに比べて広く、青色の光が、より広がりを有するようになるために、色合いが優先されることになる。

図１２（ｂ）に示す例では、青色ＬＥＤ１２ｂ−１，１２ｂ−２が焦点ｆ１を中心に、それぞれ、焦点ｆ１の右手前、左奥に配置される。赤色ＬＥＤ１２ｒ，緑色ＬＥＤ１２ｇは、それぞれ、焦点ｆ１の右奥、左手前に配置される。図１２（ｂ）に示す例においても、図１２（ａ）に示す例と同様の理由で色合いが優先されることになる。

また、図１３に示すように、最も発光効率の低い青色ＬＥＤ１２ｂを３つ備えることもできる。この場合、赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇも３つ備えられる。

図１３に示す例では、青色ＬＥＤ１２ｂ−１〜１２ｂ−３が３つの青色ＬＥＤ１２ｂである。青色ＬＥＤ１２ｂ−１〜１２ｂ−３は、焦点ｆ２を視点として手前から奥に第１列〜第３列、第２列が直線Ｚ２上の列として、それぞれ、第１列右、第２列中央（中心線Ｚ１上）、第３列左に配置される。

赤色ＬＥＤ１２ｒ−１〜１２ｒ−３は、３つの赤色ＬＥＤ１２ｒであり、それぞれ、第１列左、第２列右、第３列中央に配置される。緑色ＬＥＤ１２ｇ−１〜１２ｇ−３は、３つの緑色ＬＥＤ１２ｇであり、それぞれ、第１列中央、第２列左、第３列右に配置される。この配置方法によれば、縦横方向のどの方向、列であっても、ＲＧＢのＬＥＤが均等に配置されるために色合いが優先されることになる。

このように、発光素子を４つ以上備えて、焦点ｆ２の位置において集光される光の色合いが優先される場合、最も発光効率の低い青色ＬＥＤ１２ｂの数は、赤色ＬＥＤ１２ｒ，緑色ＬＥＤ１２ｇの数と同じ、若しくはそれ以上とされる。

また、焦点ｆ２の位置において集光される光の明るさが優先される場合においても、比視感度が最もよい緑色ＬＥＤ１２ｇを２つ備えることができる。

この配置例を図１４に示す。緑色ＬＥＤ１２ｇを２つ備えた場合、赤色ＬＥＤ１２ｒ、青色ＬＥＤ１２ｂも、２つずつ備えられる。図１４に示す例では、緑色ＬＥＤ１２ｇ−１，１２ｇ−２が焦点ｆ１を中心に、中心線Ｚ１上に配置される。

赤色ＬＥＤ１２ｒ−１，１２ｒ−２は、焦点ｆ２を視点として、直線Ｚ１に対して、それぞれ、左手前、右奥に配置され、青色ＬＥＤ１２ｂ−１，１２ｂ−２は、それぞれ、右手前、左奥に配置される。このように、比視感度の高い緑色ＬＥＤの数が増えるために、明るさが優先されることになる。

図１５（ａ），（ｂ）に示すように、比視感度が最もよい緑色ＬＥＤ１２ｇを３つ備えることができる。尚、図１３に示す例と同様に、焦点ｆ２を視点として手前から奥に第１列〜第３列、第２列が直線Ｚ２上の列とする。

図１５（ａ）に示す例では、緑色ＬＥＤ１２ｇ−１，１２ｇ−２，１２ｇ−３は、第２列の直線Ｚ２上に並べて配置される。赤色ＬＥＤ１２ｒ−１，１２ｒ−２，１２ｒ−３は、それぞれ、第１列右、第１列左、第３列中央に配置される。青色ＬＥＤ１２ｂ−１，１２ｂ−２，１２ｂ−３は、それぞれ、第１列中央、第３列右、第３列左に配置される。

図２（ｂ）に示すように、ライトトンネル２の入射口２１の幅ｗは高さｈに比べて広くなっている。このため、図１５（ａ）、（ｂ）の配置方法を比較した場合、幅ｗ方向の明るさでは、図１５（ｂ）の配置方法と比較して、図１５（ｂ）の配置方法の方がより有利となる。

図１５（ｂ）に示す例では、緑色ＬＥＤ１２ｇ−１，１２ｇ−２，１２ｇ−３は、中心線Ｚ１上に配置される。赤色ＬＥＤ１２ｒ−１，１２ｒ−２，１２ｒ−３は、それぞれ、第１列左、第２列右、第３列左に配置される。青色ＬＥＤ１２ｂ−１，１２ｂ−２，１２ｂ−３は、それぞれ、第１列右、第２列左、第３列右に配置される。

このように、発光素子を４つ以上備えて、焦点ｆ２の位置において集光される光の明るさが優先される場合、比視感度が最もよい緑色ＬＥＤ１２ｇの数は、赤色ＬＥＤ１２ｒ，青色ＬＥＤ１２ｂの数と同じ、若しくはそれ以上とされる。

（実施形態３）
上記実施の形態においては、カラーホイールを使用する例を示したが、例えば、緑色ＬＥＤ、赤色ＬＥＤ、青色ＬＥＤを時分割で点灯することにより、カラーホイールを備えない構成とすることも可能である。以下、このような、カラーホイールを備えず、３原色の各色のＬＥＤを時分割駆動する光源装置を備えるプロジェクタ装置の実施形態を説明する。

本実施の形態のプロジェクタ装置３００は、図１６に示すように、信号処理部１０１と、投影部３０２と、を備える。

信号処理部１０１は、第１実施形態の信号処理部１０１と同一の構成及び機能を有する。

投影部３０２は、光源装置１と、ライトトンネル２と、光源レンズ５と、空間光変調器６と、投影レンズ７と、時分割駆動回路９と、ＬＥＤ駆動部３８と備える。

光源装置１とライトトンネル２と光源レンズ５と空間変調器６と投影レンズ７と時分割駆動回路９とは、実施形態１の対応するものと同一の構成及び機能を有する。ただし、ライトトンネル２から出射した光は、カラーホイールを介さずに、光源レンズ５を介して、空間光変調器６上に照射される。なお、光源装置１内に配置されるＲＧＢ各色のＬＥＤの数や位置（ライトトンネル２との関係）は、実施形態１及び２におけるそれらと同一である。

ＬＥＤ駆動部３８は、時分割駆動回路９からのＲＧＢの各信号とのタイミングを示すタイミング信号が供給され、供給されたタイミング信号に従って光源装置１内に配置された赤、緑、青のＬＥＤ１２ｒ，１２ｇ、１２ｂを時分割で点灯させる。

ＬＥＤ駆動部３８は、図１７に示すように、ドライバコントローラ３８１と、赤色ドライバ３８２ｒと、緑色ドライバ３８２ｇと、青色ドライバ３８２ｂとを備える。
ドライバコントローラ３８１は、時分割駆動回路９からのタイミング信号に従って、１）赤点灯タイミング（赤の画像を投影するタイミング）で、赤色ドライバ３８２ｒにオン制御信号を供給し、２）緑点灯タイミング（緑の画像を投影するタイミング）で、緑色ドライバ３８２ｇにオン制御信号を供給し、３）青点灯タイミング（青の画像を投影するタイミング）で、青色ドライバ３８２ｂにオン制御信号を供給する。

赤色ドライバ３８２ｒ、緑色ドライバ３８２ｇ、青色ドライバ３８２ｂは、それぞれ、オン制御信号が供給されたタイミングで、光源装置１内に配置されている赤色ＬＥＤ１２ｒ、緑色ＬＥＤ１２ｇ、青色ＬＥＤ１２ｂに駆動信号を供給して、点灯させる。駆動信号は、例えば、ＰＷＭ(Pulse Width Modulation)変調されたパルス列である。

次に本実施形態に係るプロジェクタ３００の動作を説明する。
信号処理部１０１は、供給された画像データに対して、画像処理等を施してＲＧＢ信号を投影部１０２に供給する。

時分割駆動回路９は、このＲＧＢ信号に対して演算を行って、これらの信号を時分割し、時分割したＲＧＢ信号を空間変調器６に供給する。

また、時分割駆動回路９は、ＲＧＢ各色の画像を投影するタイミングを指示するタイミング信号をＬＥＤ駆動部３８に供給する。ＬＥＤ駆動部３８内のドライバコントローラ３８１は、タイミング信号に従って、いずれかのドライバ回路３８２ｒ〜３８２ｂにオン信号を送信する。オン信号が供給されたドライバ回路３８２ｒ〜３９２ｂは、それぞれ、オン信号に応答して、対応するＬＥＤ１２に駆動信号を供給する。これにより、図１８（ａ）〜（ｃ）に示すように、Ｒ点灯タイミングで、赤色ドライバ３８２ｒが駆動信号を出力して赤色ＬＥＤ１２ｒが点灯し、Ｇ点灯タイミングで、緑色ドライバ３８２ｇが駆動信号を出力して緑色ＬＥＤ１２ｇが点灯し、Ｂ点灯タイミングで、青色ドライバ３８２ｂが駆動信号を出力して青色ＬＥＤ１２ｂが点灯する。これにより、空間光変調器６には、赤の光、緑の光、青の光が周期的に、ライトトンネル２と集光レンズ５を介して光源装置１から照射される。

空間光変調器６は、時分割光駆動回路９から供給されたＲＧＢ信号に基づいて、光源装置１から出射された出射光を、投影レンズ７を介してスクリーンＳに投光する。

この構成によれば、カラーホイールやモータ等の機構部品を使用せずに、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。また、機構部品を配置する必要がないので、装置を小型化でき、故障の発生率を抑えることができる。また、実施形態１のプロジェクタ１００に比較して光の利用効率を高めることができ、消費電力を抑えることも可能となる。

なお、理解を容易にするため、光源装置１内に３つのＬＥＤ１２ｒ、１２ｇ、１２ｂを配置する例を示したが、ＬＥＤの数は任意である。また、図示せぬフィードバック回路などにより、ＲＧＢ各色のＬＥＤの発光強度を検出し、対応する駆動信号のパルス幅やパルス数を制御しして、発光エネルギーを制御することも可能である。

また、上記実施形態では、発光素子をＬＥＤとして説明した。しかし、発光素子は、ＬＥＤに限られるものではなく、例えば、半導体レーザ、また、輝度は低いもののＥＬ（Electro Luminescence）発光素子を用いることもできる。また、白熱灯のようなものを発光素子として用いることもできる。

上記実施形態では、光源装置１をプロジェクタ用のものとして説明した。しかし、光源装置１は、プロジェクタ用のものに限られるものではなく、例えば、写真現像装置等用のものであってもよい。

本発明の実施形態に係る光源装置とライトトンネルとを示す図である。 図１に示すライトトンネルの構造を示す図である。 図１に示す光源装置の楕円リフレクタの断面図である。 図１に示す光源装置の正面図である。 図１に示す光源装置とライトトンネルとの平面図である。 集光される光の色合いが優先される場合に３つの発光素子を配置する例を示す図である。 比視感度曲線を示す図である。 集光される光の明るさが優先される場合に３つの発光素子を配置する例を示す図である。 図１に示す光源装置とライトトンネルとを備えたプロジェクタの構成を示すブロック図である。 図１に示す光源装置の作用を説明するための図である。 本発明の実施形態２に係る光源装置の構成を示す図である。 集光される光の色合いが優先される場合に４つの発光素子を配置する例を示す図である。 集光される光の色合いが優先される場合に９つの発光素子を配置する例を示す図である。 集光される光の明るさが優先される場合に６つの発光素子を配置する例を示す図である。 集光される光の明るさが優先される場合に９つの発光素子を配置する例を示す図である。 本発明の実施形態３に係るプロジェクタ装置の構成を示すブロック図である。 図１６に示すＬＥＤ駆動部の構成を説明するためのブロック図である。 （ａ）〜（ｃ）は、時分割駆動回路とＬＥＤ駆動部との動作を説明するためのタイミングチャートである。

符号の説明

１・・・光源装置、２・・・ライトトンネル、３・・・カラーホイール、４・・・：カラーホイール駆動モータ、５・・・集光レンズ、６・・・空間光変調器、７・・・投影レンズ、８・・・カラーホイール制御部、９・・・時分割駆動回路、１１・・・楕円リフレクタ、１２ｒ・・・赤色ＬＥＤ、１２ｇ・・・緑色ＬＥＤ、１２ｂ・・・青色ＬＥＤ、３８・・・ＬＥＤ駆動部、１００、３００・・・プロジェクタ、１０１・・・信号処理部、１０２、３０２・・・投影部

Claims (8)

1. 回転楕円体の２つの焦点のうちの一方の焦点を含むように、前記回転楕円体の部分面に相当する内面形状を有し、内面が鏡面の楕円リフレクタと、
   前記楕円リフレクタの前記一方の焦点を含む所定の範囲に配置された複数の発光素子と、
   を備え、
   前記複数の発光素子のうちで発光効率の最も低いものが前記楕円リフレクタの一方の焦点位置の最も近傍に配置され、
   前記複数の発光素子からの光が前記楕円リフレクタの内面で反射し、前記楕円リフレクタの他方の焦点位置に光の色合いが優先されるように集光される、
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記一方の焦点を中心とする球の一部を含む形状を有して内面が鏡面の円リフレクタが前記楕円リフレクタの他方の焦点側に配置されて、前記円リフレクタの内面で前記複数の発光素子の光を反射するように構成された、
   ことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記楕円リフレクタの前記一方の焦点を含む所定の範囲に配置された複数の発光素子とは、
   前記楕円リフレクタの前記一方の焦点を中心とする位置に、前記２つの焦点を結ぶ中心線に対して直角方向に並べて配置され、互いに異なる色で光を発する複数の発光素子である、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の光源装置。
4. 回転楕円体の２つの焦点のうちの一方の焦点を含むように、前記回転楕円体の部分面を有し、内面が鏡面の楕円リフレクタと、
   前記楕円リフレクタの前記一方の焦点を含む所定の範囲に、ライトトンネルの入射面形状と対応するように配置された複数の発光素子と、
   を備え、
   前記複数の発光素子のうちで発光効率の最も低いものが前記楕円リフレクタの一方の焦点位置の最も近傍に配置され、前記複数の発光素子からの光を、前記楕円リフレクタの内面で反射し、前記楕円リフレクタの他方の焦点位置に光の色合いが優先されるように集光する光源装置と、
   前記光源装置からの光が集光される前記他方の焦点に前記入射面が接するように設置した前記ライトトンネルと、
   から構成されたことを特徴とする光源ユニット。
5. 回転楕円体の一対の焦点のうちの一方の焦点を含むように、前記回転楕円体の部分面に相当する内面形状を有し、内面が鏡面の楕円リフレクタと、
   前記楕円リフレクタの前記一方の焦点を含む所定の範囲に配置された複数の発光素子と、
   を備え、
   前記複数の発光素子のうちで発光効率の最も低いものが前記楕円リフレクタの一方の焦点位置の最も近傍に配置され、
   前記複数の発光素子からの光を前記楕円リフレクタの内面で反射し、前記楕円リフレクタの他方の焦点位置に光の色合いが優先されるように集光させる、
   ことを特徴とする光源装置と、
   前記楕円リフレクタの前記一対の焦点の前記他方の焦点と位置が一致する点に入射口を配置し前記複数の発光素子により発せられた光の内部通過を可能にする光トンネルと、
   画像データに基づいて時分割で３原色のそれぞれの画像信号を出力する時分割駆動回路と、
   前記光トンネルを通過した光に照射されて前記光を前記３原色の画像信号の１つに基づく画像として表示スクリーンに反射する空間光変調器と、
   前記空間光変調器に照射される光の色を、前記時分割駆動回路から時分割で出力された前記３原色の画像信号に基づいて変化させる光制御部と、を有する、
   ことを特徴とするプロジェクタ。
6. 前記光源装置は、
   前記一方の焦点を中心とする球の一部を含む形状を有して内面が鏡面の円リフレクタが前記楕円リフレクタの他方の焦点側に配置されて、前記円リフレクタの内面で前記複数の発光素子の光を反射するように構成された、
   ことを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
7. 前記光制御部は、前記光トンネルの前記出射口から出射された光を時分割で３原色に分解する色分解部を有する、ことを特徴とする請求項５または６に記載のプロジェクタ。
8. 前記光源装置のアレーの発光素子は３原色の発光素子であり、前記光制御部は、前記３原色の発光素子を順次時分割で前記光源装置のアレーの発光素子を直接駆動する手段を有する、ことを特徴とする請求項５または６に記載のプロジェクタ。

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