JP5873625B2 - 光源装置及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、光源装置及びプロジェクターに関する。

ＬＤ（Laser Diode：レーザダイオード）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等の固体光源は、ハロゲンランプや高圧水銀ランプ等に比べて、消費電力が低い、寿命が長い、発熱量が少ない、小型化が可能である、点灯・消灯の制御が容易である等の利点を有する。このため、近年では、固体光源を備える光源装置が様々な分野で急速に用いられ始めている。例えば、スクリーン上に画像を表示するプロジェクターでは、主に、消費電力及び発熱量を抑え、小型・軽量化を図る目的で、固体光源を備える光源装置が積極的に用いられ始めている。

１つの固体光源から射出される光の光量に比べて多くの光量が求められる場合には、線状又は面状に配列された複数の固体光源を備える光源装置が用いられる。例えば、上述したプロジェクターは、蛍光灯等の照明装置で照明されているスクリーン上に表示される画像をある程度視認することができる程度の光量が必要になるため、複数の固体光源が配列された光源装置がほぼ必須になる。

以下の特許文献１には、複数の第１レーザ発光部と、第１レーザ発光部同士の間に配置された複数の第２レーザ発光部とを備えており、第１レーザ発光部と第２レーザ発光部との駆動の切り替えを順次行う光源装置が開示されている。また、以下の特許文献２には、半導体レーザと、半導体レーザの温度を制御するペルチェ素子とを備えるレーザユニットを複数備える半導体レーザ光源装置が開示されている。

特開２００９−１５２５４０号公報 特開２００５−１９１２２３号公報

ところで、ＬＤ、ＬＥＤ等の固体光源は、前述した通り、従来のランプ等に比べれば発熱量は少ないものの、発熱量が零という訳ではなく、駆動電流の電流量に応じた発熱が生ずる。複数の固体光源を備える光源装置では、全ての固体光源を同じ電流で駆動したとしても、固体光源の配列や光源装置の冷却の仕方に応じて、固体光源の各々から発せられる熱によって温度分布が生ずる。例えば、平面状に配列された複数の固体光源を備える光源装置では、中央部の温度が高くなり、周辺部の温度が低くなる傾向がある。

ＬＤ、ＬＥＤ等の固体光源は、半導体素子の一種であるため、温度が高くなると劣化しやすくなる傾向がある。このため、上述の例では、平面状に配列された複数の固体光源のうちの、温度が高くなる傾向がある中央部に配設された固体光源の劣化が最も早くなる。複数の固体光源を備える光源装置において、最も劣化の早い固体光源の寿命を光源装置の寿命と考えると、上述した温度分布によって光源装置の寿命自体が短くなってしまうという問題がある。

ここで、上述した特許文献１は、複数のレーザ発光部を第１レーザ発光部と第２レーザ発光部とに区分し、区分毎に駆動を切り替えているため、第１，第２レーザ発光部の駆動方法を工夫すれば温度分布を変えられるとも考えられる。しかしながら、引用文献１では、複数のレーザ発光部の区分は制御の容易性を考慮して決定されており、温度分布については何ら考慮されていないため、駆動方法を工夫しても基本的には温度分布を変えることはできないと考えられる。また、上述した特許文献２は、ペルチェ素子を用いて半導体レーザを冷却する点を開示するものの、複数配列された固体光源で生ずる温度分布を解消する点については何ら開示してはいない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の固体光源によって生ずる温度分布を解消して寿命を延ばすことができる光源装置、及び当該光源装置を備えるプロジェクターを提供することを目的とする。

本発明の光源装置は、一定の電流で駆動された場合に生ずる温度分布に応じて、複数のブロックに区分された複数の固体光源と、前記温度分布が均一となるように、前記複数の固体光源を、前記ブロック毎に駆動電流を変えて駆動する駆動装置とを備えることを特徴としている。
この発明によると、一定の電流で駆動された場合に生ずる温度分布に応じて複数の固体光源が複数のブロックに区分され、温度分布が均一化されるようにブロック毎に駆動電流が変えられて複数の固体光源が駆動されるため、複数の固体光源によって生ずる温度分布が解消されて寿命を延ばすことができる。
また、本発明の光源装置は、前記駆動装置が、前記複数の固体光源が前記一定の電流で駆動された場合に射出される光の光量である基準光量と同じ光量が得られるように、前記ブロック毎の駆動電流を変えることを特徴としている。
この発明によると、ブロック毎の駆動電流は、基準光量と同じ光量が得られるように変えられるため、温度分布の均一化を図りつつ必要となる光量を得ることができる。
具体的に、本発明の光源装置は、前記駆動装置が、前記複数の固体光源が前記一定の電流で駆動された場合に生ずる温度分布の温度が最も高くなる部分に位置する少なくとも１つのブロックの駆動電流を、前記一定の電流よりも減ずることを特徴としている。
ここで、本発明の光源装置は、前記駆動装置が、前記温度分布が均一となり、且つ、前記基準光量が得られるように、前記ブロックのうちの駆動電流を減じたブロック以外のブロックの少なくとも１つの駆動電流を、前記一定の電流よりも増大させることを特徴としている。
このような駆動電流の制御を行うことにより、温度が局所的に高い部分又は低い部分が解消されて温度分布を均一化することができるため、寿命を延ばすことが可能となる。
また、本発明の光源装置は、前記駆動装置が、前記ブロックの各々に対応して設けられ、対応するブロックに含まれる前記固体光源を駆動する複数の駆動回路を備えることを特徴としている。
この発明によると、ブロックの各々に対応して各ブロックに含まれる固体光源を駆動する駆動回路を備えているため、駆動電流の制御を容易に行うことができる。
また、本発明の光源装置は、前記ブロック毎に設けられた温度センサを備えており、前記駆動装置は、前記温度センサの検出結果を参照して前記ブロック毎の駆動電流を変えることを特徴としている。
この発明によると、温度センサにより検出された温度に基づいてブロック毎の駆動電流が変えられるため、より高い精度で温度分布の均一化を実現することができる。
また、本発明の光源装置は、前記複数のブロックの各々に同数が含まれるように区分されていることを特徴としている。
この発明によると、ブロックの各々に同数の固体光源が含まれるようにしているため、各駆動回路の構成を同じにすることができ、駆動回路の設計を容易に行うことができる。
また、本発明の光源装置は、前記複数の固体光源が、線状又は面状に配列されていることを特徴としている。
この発明によると、複数の固体光源が面状に配列された場合のみならず、線状に配列されていても良いため、複数の固体光源を備える様々な光源装置に適用することができる。
本発明のプロジェクターは、光源装置と、該光源装置からの光を変調する光変調装置と、該光変調装置で変調された光をスクリーンに投射する投射光学系とを備えるプロジェクターにおいて、前記光源装置として、上記の何れかに記載の光源装置を備えることを特徴としている。

本発明の第１実施形態による光源装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態による光源装置の第１変形例を示す図である。 本発明の第１実施形態による光源装置の第２変形例を示す図である。 本発明の第１実施形態による光源装置の第３変形例を示す図である。 本発明の第１実施形態による光源装置の第４変形例を示す図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクターの構成を示す図である。 本発明の第２実施形態によるプロジェクターの構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態による光源装置及びプロジェクターについて詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による光源装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光源装置１は、固体光源アレイ１１及び駆動装置Ｄを備えており、固体光源アレイ１１が駆動装置Ｄによって駆動されることにより例えば青色光を射出する。

固体光源アレイ１１は、略矩形形状の基板ＳＢ上に面状（マトリクス状）に配列された複数の固体光源１１ａを備えており、駆動装置Ｄによって駆動されることにより青色光を射出する。尚、図１では、複雑化するのを避けるため、紙面縦方向及び紙面横方向にそれぞれ４つの固体光源１１ａが配列された計１６個の固体光源１１ａを備える固体光源アレイ１１を例示している。固体光源１１ａの数は、必要となる光量に応じて適宜増減することが可能である。

固体光源１１ａは、青色光（発光強度のピーク：約４６０ｎｍ）を射出する半導体レーザーである。この固体光源１１ａは、駆動装置Ｄによって各々が一定の電流で駆動された場合に生ずる温度分布に応じて複数のブロックＢ１〜Ｂ４に区分されている。ここで、上記の「一定の電流」は、固体光源アレイ１１が備える固体光源１１ａの全てについて大きさが共通する電流であって、予め設定された光量（基準光量）の青色光を光源装置１から射出させるために必要な電流である。

具体的に、固体光源１１ａは、基板ＳＢの中央部に配列された４つの固体光源１１ａが含まれるブロックＢ１と、基板ＳＢの周辺部に配列された残りの１２個の固体光源１１ａのうちの４つずつが含まれるブロックＢ２〜Ｂ４とに区分されている。尚、図１に示す通り、ブロックＢ２には、基板ＳＢの周辺部に配列された１２個の固体光源１１ａのうちの１つの辺（紙面上側の辺）に沿って配列された４つの固体光源１１ａが含まれる。また、ブロックＢ３には、残りの８つの固体光源１１ａのうちの紙面右側に配列された４つの固体光源１１ａが含まれ、ブロックＢ４には、残りの４つの固体光源１１ａ（紙面左側に配列された４つの固体光源１１ａ）が含まれる。

基板ＳＢの中央部に配列された４つの固体光源１１ａは、周囲が１２個の固体光源１１ａによって取り囲まれている。これに対し、基板ＳＢの周辺部に配列された１２個の固体光源１１ａは、周囲が固体光源１１ａによって取り囲まれていない。このため、固体光源アレイ１１が横配置（基板ＳＢが水平面に対して平行或いは略平行となる配置）されており、固体光源アレイ１１が備える固体光源１１ａの全てが一定の電流で駆動された場合には、固体光源１１ａの各々から発せられた熱が基板ＳＢの中央部にこもってしまい、基板ＳＢの中央部で最も温度が高く、基板ＳＢの周辺部に行くにつれて徐々に温度が低下する温度分布が生ずる。このような温度分布に合わせて、固体光源１１ａは、基板ＳＢの中央部のブロックＢ１と、周辺部のブロックＢ２〜Ｂ４とに大きく区分されている。

ここで、上記の温度分布だけを考慮すれば、基板ＳＢの中央部のブロックＢ１と、ブロックＢ２〜Ｂ４を１つにまとめた基板ＳＢの周辺部のブロックとの２つに区分すれば良い。しかしながら、本実施形態では、基板ＳＢの周辺部に配列された１２個の固体光源１１ａを３つのブロックＢ２〜Ｂ４とに区分している。これは、ブロックＢ１〜Ｂ４の各々に含まれる固体光源１１ａの数を同じにするためである。ブロックＢ１〜Ｂ４の各々に含まれる固体光源１１ａの数が同じであれば、ブロックＢ１〜Ｂ４の各々に対応して設けられる駆動回路Ｄ１〜Ｄ４を同じ構成にすることができるため、駆動回路Ｄ１〜Ｄ４の設計が容易になる。

固体光源１１ａをブロックＢ１〜Ｂ４に区分するのは、固体光源１１ａの駆動をブロックＢ１〜Ｂ４毎に行い、ブロックＢ１〜Ｂ４毎に駆動電流を変えて駆動することにより、固体光源１１ａから発生される熱による温度分布を均一化して光源装置１の寿命を延ばすためである。つまり、固体光源１１ａは、半導体素子の一種であり、温度が高くなると劣化しやすくなる傾向があるため、温度分布を均一化して固体光源アレイ１１に設けられる全ての固体光源１１ａの劣化の度合いをほぼ等しくすることによって光源装置１の寿命を延ばしている。

駆動装置Ｄは、駆動回路Ｄ１〜Ｄ４を備えており、固体光源アレイ１１に設けられた固体光源１１ａを駆動する。駆動回路Ｄ１〜Ｄ４は、ブロックＢ１〜Ｂ４に対応してそれぞれ設けられており、駆動装置Ｄの制御の下で、対応するブロックに含まれる固体光源１１ａを駆動する。具体的に、駆動装置Ｄは、固体光源アレイ１１が備える固体光源１１ａの全てが一定の電流で駆動された場合に生ずる温度分布が均一となるように、駆動回路Ｄ１〜Ｄ４の駆動電流を制御する。このとき、駆動装置Ｄは、温度分布の均一化を図りつつ、前述した基準光量と同じ光量が得られるように、駆動回路Ｄ１〜Ｄ４の駆動電流を制御する。

例えば、駆動装置Ｄは、駆動回路Ｄ１を制御して、温度が高くなる基板ＳＢの中央部におけるブロックＢ１に対する駆動電流を上記の一定の電流よりも減ずるとともに、駆動回路Ｄ２〜Ｄ４を制御して、基板ＳＢの周辺部におけるブロックＢ２〜Ｂ４に対する駆動電流を上記の一定の電流よりも増大させる。ブロックＢ１に対する駆動電流を減ずることで基板ＳＢの中央部における発熱量及び光量が減少し、ブロックＢ２〜Ｂ４に対する駆動電流を増大させることで基板ＳＢの周辺部における発熱量及び光量が増大する。これにより、温度分布が均一化されて基準光量と同じ光量が得られる。

尚、温度分布を均一化させ、基準光量と同じ光量を得るために必要となる駆動電流は、予め実験又はシミュレーション等により求められている。駆動回路Ｄ１〜Ｄ４は、駆動装置Ｄの制御の下で、これら実験等の結果に基づいてブロックＢ１〜Ｂ４の各々に対する駆動電流を変える。ここで、固体光源アレイ１１に設けられた固体光源１１ａの特性は、経年劣化等によって変化することがある。このため、固体光源アレイ１１に温度センサを設け、温度センサの検出結果に基づいて駆動電流の制御を行っても良い。

図２は、本発明の第１実施形態による光源装置の第１変形例を示す図である。尚、図２においては、図示を簡略化するために、ブロックＢ１〜Ｂ４内における固体光源１１ａを接続する接続線の図示は省略している。図２に示す変形例では、ブロックＢ１〜Ｂ４に温度センサＴ１〜Ｔ４がそれぞれ設けられている。これら温度センサＴ１〜Ｔ４の検出結果は駆動回路Ｄ１〜Ｄ４にそれぞれ出力されており、駆動回路Ｄ１〜Ｄ４は、駆動装置Ｄの制御の下で、温度センサＴ１〜Ｔ４の検出結果に基づいてブロックＢ１〜Ｂ４の各々に対する駆動電流をそれぞれ変える。尚、以上の温度センサＴ１，Ｔ４に加えて光源装置１から射出される青色光の光量を検出する光量センサを設け、この光量センサの検出結果に基づいて青色光の光量が基準光量と等しくなるようにブロックＢ１〜Ｂ４の各々に対する駆動電流を制御しても良い。

以上の図１，図２を用いて説明した光源装置１は、冷却装置による冷却が行われておらず、或いは、面状に配列された固体光源１１ａが冷却装置によって均一に冷却され、固体光源１１ａが配列された基板ＳＢの中央部で最も温度が高く、基板ＳＢの周辺部に行くにつれて徐々に温度が低下する温度分布が生ずるものであった。固体光源アレイ１１が備える固体光源１１ａの発熱によって生ずる温度分布は、固体光源アレイ１１の冷却の仕方、固体光源アレイ１１の配置の仕方、或いは固体光源１１ａの数等に応じて変化する。このため、固体光源アレイ１１に設けられた固体光源１１ａの区分や駆動電流の制御は、光源装置１の実使用状態において現れる温度分布に合わせて行えば良い。

図３は、本発明の第１実施形態による光源装置の第２変形例を示す図である。図３に示す通り、本変形例では、固体光源アレイ１１が冷風Ｗによって空冷されている。本変形例においても、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａが、図１，図２に示す固体光源アレイ１１と同様のブロックＢ１〜Ｂ４に区分されている。この固体光源アレイ１１に対し、紙面右側から左側に向かう冷風Ｗ（ブロックＢ３，Ｂ４側からブロックＢ２側に向かう冷風Ｗ）によって、固体光源アレイ１１が冷却されているとすると、紙面右側に配列された固体光源１１ａから発せられた熱が冷風Ｗによって紙面左側に運ばれる。すると、固体光源アレイ１１が備える固体光源１１ａの全てが一定の電流で駆動された場合には、基板ＳＢの左端部の温度が最も高くなり、次いで基板ＳＢ中央部の温度が高い温度分布が生ずる。

このような温度分布が生ずる場合には、冷風Ｗの風下に位置して温度が最も高くなるブロックＢ２に対する駆動電流を最も減じ、基板ＳＢの中央部に位置して温度が次に高くなるブロックＢ１に対する駆動電流を次いで減ずる。そして、冷風Ｗの風上に位置して冷風Ｗによって効率的に冷却されるブロックＢ３，Ｂ４に対する駆動電流を増大させる。ブロックＢ２，Ｂ１に対する駆動電流を減ずることで基板ＳＢの左端部及び中央部における発熱量及び光量が減少し、ブロックＢ３，Ｂ４に対する駆動電流を増大させることで基板ＳＢの右端部における発熱量及び光量が増大する。これにより、温度分布が均一化されて基準光量と同じ光量が得られる。尚、以上の制御も、予め実験又はシミュレーション等により求められた駆動電流を用いて行われ、或いは図２に示す温度センサＴ１〜Ｔ４と同様の温度センサの検出結果を用いて行われる。

図４は、本発明の第１実施形態による光源装置の第３変形例を示す図である。本変形例では、固体光源アレイ１１が縦配置されている。ここで、縦配置とは、固体光源アレイ１１の基板ＳＢが水平面に対して垂直或いは略垂直となる配置である。固体光源アレイ１１が縦配置されている場合には、固体光源１１ａの各々から発せられた熱によって暖められた空気が上方に移動する。このため、基板ＳＢの下方から上方に行くにつれて徐々に温度が上昇する温度分布が生ずる。

よって、固体光源アレイ１１が縦配置される場合には、固体光源１１ａは、図４に示す通り、高さ位置が同じものが同じブロックに含まれるように区分される。具体的に、固体光源１１ａは、基板ＳＢの下端部に配列された４つの固体光源１１ａが含まれるブロックＢ１１と、ブロックＢ１１の１つ上方に配列された４つの固体光源１１ａが含まれるブロックＢ１２と、ブロックＢ１３の１つ上方に配列された４つの固体光源１１ａが含まれるブロックＢ１３と、基板ＳＢの上端部に配列された４つの固体光源１１ａが含まれるブロックＢ１４とに区分されている。

固体光源１１ａが図４に示すブロックＢ１１〜Ｂ１４に区分されている場合には、最も上方に位置するブロックＢ１４に対する駆動電流が最も小さく、下方に行くにつれて徐々に駆動電流が大きくなり、最も下方に位置するブロックＢ１１に対する駆動電流が最も大きくなるように駆動電流を制御する。かかる制御によって、基板ＳＢの上端部における発熱量及び光量が減少するとともに基板ＳＢの下端部における発熱量及び光量が増大し、温度分布が均一化されて基準光量と同じ光量が得られる。尚、以上の制御も、予め実験又はシミュレーション等により求められた駆動電流を用いて行われ、或いは図２に示す温度センサＴ１〜Ｔ４と同様の温度センサの検出結果を用いて行われる。

図５は、本発明の第１実施形態による光源装置の第４変形例を示す図である。本変形例では、図５に示す通り、固体光源アレイ１１に設けられる固体光源１１ａの数が、図１〜図４に示すものとは相違している。図５に示す固体光源アレイ１１は、紙面縦方向及び紙面横方向にそれぞれ６つの固体光源１１ａが配列された計３６個の固体光源１１ａを備える。いま、固体光源アレイ１１が横配置（基板ＳＢが水平面に対して平行或いは略平行となる配置）されており、冷却装置による冷却が行われておらず、或いは、面状に配列された固体光源１１ａが冷却装置によって均一に冷却されているとする。

この固体光源アレイ１１が備える固体光源１１ａの全てが一定の電流で駆動されると、図１，図２に示すものと同様に、基板ＳＢの中央部で最も温度が高く、基板ＳＢの周辺部に行くにつれて徐々に温度が低下する温度分布が生ずる。このため、図５に示す固体光源１１ａは、略渦巻き状に配置される６つのブロックＢ２１〜Ｂ２６に区分されている。具体的に、固体光源１１ａは、基板ＳＢの略中央部に配列された６つの固体光源１１ａが含まれるブロックＢ２１と、各々が固体光源１１ａを６個ずつ含んでブロックＢ２１を中心として渦巻き状に配置されたブロックＢ２２〜Ｂ２６とに区分されている。以上の通り、ブロックＢ２１〜Ｂ２６を渦巻き状に配置することによって、ブロックＢ２１〜Ｂ２６の各々に含まれる固体光源１１ａに対する配線の引き回しを容易に行うことができる。

固体光源１１ａが図５に示すブロックＢ２１〜Ｂ２６に区分されている場合には、基板ＳＢの中心部に近いブロックに対する駆動電流が小さくなり、周辺部に位置するブロックに対する駆動電流が大きくなるように駆動電流を制御する。例えば、基板ＳＢの中心部に配置されるブロックＢ２１に対する駆動電流を最も小さくし、次いでブロックＢ２２，Ｂ２３の順で徐々に駆動電流を大きくする。そして、残りのブロックＢ２４〜Ｂ２６に対する駆動電流をブロックＢ２３に対する駆動電流よりも大きくする。かかる制御によって、基板ＳＢの中央部における発熱量及び光量が減少するとともに基板ＳＢの周辺部における発熱量及び光量が増大し、温度分布が均一化されて基準光量と同じ光量が得られる。尚、以上の制御も、予め実験又はシミュレーション等により求められた駆動電流を用いて行われ、或いは図２に示す温度センサＴ１〜Ｔ４と同様の温度センサの検出結果を用いて行われる。

次に、本発明の第１実施形態によるプロジェクターについて説明する。図６は、本発明の第１実施形態によるプロジェクターの構成を示す図である。図６に示す通り、プロジェクターＰＪ１は、照明装置１０、色分離導光光学系２０、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ（光変調装置）、クロスダイクロイックプリズム４０、及び投射光学系５０を備えており、外部から入力される画像信号に応じた画像光をスクリーンＳＣＲに向けて投射することによりスクリーンＳＣＲ上に画像を表示する。

照明装置１０は、以上説明した光源装置１と、コリメーターレンズアレイ１２、集光光学系１３、蛍光生成部１４、コリメーター光学系１５、第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、偏光変換素子１８、及び重畳レンズ１９とを備えており、赤色光、緑色光、及び青色光を含む白色光を射出する。コリメーターレンズアレイ１２は、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａの各々に対応する複数のコリメーターレンズを備えており、固体光源１１ａの各々から射出される青色光を略平行化する。

具体的に、コリメーターレンズアレイ１２は、１６個の平凸レンズであるコリメーターレンズを、４行４列のマトリクス状に配列してなるものである。このコリメーターレンズアレイ１２は、コリメーターレンズの凸面を固体光源アレイ１１に向け、且つ、各コリメーターレンズを各固体光源１１ａにそれぞれ対応させた状態で配置されている。集光光学系１３は、第１レンズ１３ａ及び第２レンズ１３ｂを備えており、コリメーターレンズアレイ１２で略平行化された青色光を蛍光生成部１４の近傍の位置に集光する。

蛍光生成部１４は、集光光学系１３の集光位置の近傍に配設され、集光光学系１３で集光された青色光のうちの一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成する蛍光層（図示省略）と、この蛍光層を担持する透明部材（図示省略）とを有する。具体的に、蛍光生成部１４は、集光光学系１３で集光された青色光がデフォーカス状態で蛍光層に入射する位置に配設される。蛍光生成部１４は、蛍光の生成に関わることなく蛍光層を通過する青色光を蛍光とともに含み、全体として白色光となる光を射出する。

上記の蛍光層は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅを含有する層からなる。蛍光層は、集光光学系１３で集光された青色光のうちの一部を、赤色光（発光強度のピーク：約６１０ｎｍ）及び緑色光（発光強度のピーク：約５５０ｎｍ）を含む蛍光に変換して射出する。尚、青色光のうち、蛍光の生成に関わることなく蛍光層を通過する一部の青色光は、蛍光とともに射出される。コリメーター光学系１５は、第１レンズ１５ａ及び第２レンズ１５ｂを備えており、蛍光生成部１４からの光を略平行化する。

第１レンズアレイ１６は、複数の小レンズ１６ａを有しており、光源装置１からの光を複数の部分光束に分割する。具体的に、第１レンズアレイ１６が有する複数の小レンズ１６ａは、照明光軸ＡＸと直交する面内において、複数行及び複数列に亘ってマトリクス状に配列されている。尚、第１レンズアレイ１６が有する複数の小レンズ１６ａの外形形状は、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域の外形形状に関して略相似形である。

第２レンズアレイ１７は、第１レンズアレイ１６に設けられた複数の小レンズ１６ａに対応する複数の小レンズ１７ａを有する。つまり、第２レンズアレイ１７が有する複数の小レンズ１７ａは、第１レンズアレイ１６が有する複数の小レンズ１６ａと同様に、照明光軸ＡＸと直交する面内において、複数行及び複数列に亘ってマトリクス状に配列されている。この第２レンズアレイ１７は、重畳レンズ１９とともに、第１レンズアレイ１６が有する各小レンズ１６ａの像を液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域近傍に結像させる。

偏光変換素子１８は、偏光分離層、反射層、及び位相差板（何れも図示省略）を有しており、第１レンズアレイ１６により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する。ここで、偏光分離層は、光源装置１からの光に含まれる偏光成分のうちの一方の直線偏光成分をそのまま透過させ、他方の直線偏光成分を照明光軸ＡＸに垂直な方向に反射する。また、反射層は、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸ＡＸに平行な方向に反射する。更に位相差板は、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する。

重畳レンズ１９は、その光軸が照明装置１０の光軸と一致するように配置されており、偏光変換素子１８からの各部分光束を集光して液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域近傍に重畳させる。上述した第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、及び重畳レンズ１９は、光源装置１０からの光を均一化するレンズインテグレーター光学系を構成している。

色分離導光光学系２０は、ダイクロイックミラー２１，２２、反射ミラー２３〜２５、リレーレンズ２６，２７、及び集光レンズ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂを備えており、照明装置１０からの光を赤色光、緑色光、及び青色光に分離して液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂにそれぞれ導光する。ダイクロイックミラー２１，２２は、所定の波長領域の光を反射して他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が透明基板上に形成されたミラーである。具体的に、ダイクロイックミラー２１は赤色光成分を反射して緑色光及び青色光成分を通過させ、ダイクロイックミラー２２は緑色光成分を反射して青色光成分を通過させる。

反射ミラー２３は赤色光成分を反射するミラーであり、反射ミラー２４，２５は青色光成分を反射するミラーである。リレーレンズ２６はダイクロイックミラー２２と反射ミラー２４との間に配設され、リレーレンズ２７は、反射ミラー２４と反射ミラー２５との間に配設される。これらリレーレンズ２６，２７は、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するために設けられる。集光レンズ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは、反射ミラー２３で反射された赤色光成分、ダイクロイックミラー２２で反射された緑色光成分、及び反射ミラー２５で反射された青色光成分を、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域にそれぞれ集光する。

ダイクロイックミラー２１で反射された赤色光は、反射ミラー２３で反射され、集光レンズ２８Ｒを介して赤色光用の液晶光変調装置３０Ｒの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１を通過した緑色光は、ダイクロイックミラー２２で反射され、集光レンズ２８Ｇを介して緑色光用の液晶光変調装置３０Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１，２２を通過した青色光は、リレーレンズ２６、反射ミラー２４、リレーレンズ２７、反射ミラー２５、及び集光レンズ２８Ｂを順に介して青色光用の液晶光変調装置３０Ｂの画像形成領域に入射する。

液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、入射された色光を外部から入力される画像信号に応じて変調して、赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光をそれぞれ生成する。尚、図６では図示を省略しているが、集光レンズ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂと液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂとの間にはそれぞれ入射側偏光板が介在配置されており、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂとクロスダイクロイックプリズム４０との間にはそれぞれ射出側偏光板が介在配置されている。

液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、一対の透明なガラス基板の間に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスター）をスイッチング素子として備える。上述した不図示の入射側偏光板の各々を介した色光（直線偏光）の偏光方向が、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの各々に設けられたスイッチング素子のスイッチング動作によって変調されることにより、画像信号に応じた赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光がそれぞれ生成される。

クロスダイクロイックプリズム４０は、上述した不図示の射出側偏光板の各々から射出された画像光を合成してカラー画像を形成する。具体的に、クロスダイクロイックプリズム４０は、４つの直角プリズムを貼り合わせてなる略立方体形状の光学部材であり、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。投射光学系５０は、クロスダイクロイックプリズム４０で合成されたカラー画像をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。

以上のプロジェクターＰＪ１は、各々が一定の電流で駆動された場合に生ずる温度分布に応じて複数のブロックに区分された複数の固体光源１１ａと、温度分布が均一となるように複数の固体光源１１ａを、ブロック毎に駆動電流を変えて駆動する駆動装置Ｄとを有し、寿命を延ばすことができる光源装置１を備えている。このため、本実施形態のプロジェクターＰＪ１は、従来よりも製品寿命を長くすることができる。また、温度分布を均一化することができる光源装置１を備えていることから、光源装置１を冷却する装置や構造の設計の自由度を高めることが可能である。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態によるプロジェクターについて説明する。図７は、本発明の第２実施形態によるプロジェクターの構成を示す図である。図７に示す通り、プロジェクターＰＪ２は、照明装置６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂ、液晶光変調装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂ（光変調装置）、色合成系７２、及び投射光学系７３を備えており、外部から入力される画像信号に応じた画像光をスクリーンＳＣＲに向けて投射することによりスクリーンＳＣＲ上に画像を表示する。

照明装置６０Ｒ，６０Ｇ，６０Ｂは、光源装置１、回折光学系６１、及び角度調整用光学素子６２を備えており、液晶光変調装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂに向けて赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ照射する。ここで、照明装置６０Ｒに設けられる光源装置１は赤色光を射出し、照明装置６０Ｇに設けられる光源装置１は緑色光を射出し、照明装置６０Ｂに設けられる光源装置１は青色光を射出する。

回折光学系６１は、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａの各々に対応する複数の回折光学素子６１ａを備えており、固体光源１１ａの各々から射出される色光を所定の角度で回折する。具体的に、固体光源アレイ１１が図１に示す通り計１６個の固体光源１１ａを備えるものである場合には、回折光学系６１は、計１６個の回折光学素子１６ａを、４行４列のマトリクス状に配列してなるものである。このコリメーターレンズアレイ１２は、各回折光学素子６１ａを各固体光源１１ａにそれぞれ対応させた状態で配置されている。

角度調整用光学素子６２は、屈折レンズ（フィールドレンズ）によって構成され、回折光学系６１で回折された色光の角度を調整して、液晶光変調装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂの何れかに導くために設けられる。本実施形態において、角度調整用光学素子６２は、複数の回折光学素子６１ａのそれぞれによって回折される回折光で被照射面Ｐが重畳的に照明されるように最適化されている。

角度調整用光学素子６２を設けることにより、液晶光変調装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂに対する色光の入射角度を小さくすることができ、また、液晶光変調装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂに対する色光の入射角度を面内で均一化することができるため、液晶光変調装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂを効率良く照明することができる。そして、複数の回折光学素子６１ａのそれぞれで生成された回折光で、液晶光変調装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂが重畳的に照明されるため、液晶光変調装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂを高い照度で効率良く照明することができる。また、スペックルパターンの発生を抑え、液晶光変調装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂをほぼ均一な照度分布で照明することができる。

また、光源装置１が備える固体光源アレイ１１に設けられる複数の固体光源１１ａは駆動装置Ｄによって各々が一定の電流で駆動された場合に生ずる温度分布に応じて複数のブロック（例えば、図１に示すブロックＢ１〜Ｂ４）に区分されている。そして、駆動装置Ｄによって、固体光源１１ａの駆動がブロック毎に行われ、ブロック毎に駆動電流を変えて駆動される。このため、固体光源１１ａから発生される熱による温度分布を均一化することができ、その結果として光源装置１の寿命を延ばすことができる。

液晶光変調装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂは、入射された色光を外部から入力される画像信号に応じて変調して、赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光をそれぞれ生成する。尚、液晶光変調装置７１Ｒには照明装置６０Ｒからの赤色光が入射し、液晶光変調装置７１Ｇには照明装置６０Ｇからの緑色光が入射し、液晶光変調装置７１Ｂには照明装置６０Ｂからの青色光が入射する。色合成系７２は、液晶光変調装置７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂの各々で生成された画像光を合成する。投射光学系７３は、色合成系７２で合成された変調光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。

以上のプロジェクターＰＪ２は、温度分布に応じて複数のブロックに区分された固体光源と、温度分布が均一となるように複数の固体光源を、ブロック毎に駆動電流を変えて駆動する駆動装置とを有し、寿命を延ばすことができる光源装置１を備えている。ここで、複数の光源装置を備えるプロジェクターは何れかの光源装置が故障してしまった場合には光源装置の交換が必要になるが、本実施形態のプロジェクターＰＪ２は、光源装置１の寿命が長いため、従来よりも製品寿命を長くすることができる。

以上、本発明の実施形態による光源装置及びプロジェクターについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、以下に示す変形例が可能である。

（１）上記実施形態では、固体光源アレイ１１に配列された固体光源１１ａが半導体レーザーである場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固体光源が発光ダイオードである固体光源アレイにも本発明を適用することができる。

（２）上記実施形態では、駆動回路Ｄ〜Ｄ４の設計を容易にすべく、各ブロックに含まれる固体光源１１ａの数が同じに設定されている例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。駆動回路Ｄ１〜Ｄ４の設計が問題にならない場合には、各ブロックに含まれる固体光源１１ａの数は異なっていても良い。

（３）上記実施形態では、固体光源が面状に配列されている例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固体光源が線状に配列されている場合にも本発明を適用することが可能である。加えて、上記実施形態では、基板ＳＢの縦方向及び横方向に一定の間隔で固体光源が配列されている例について説明したが、ハニカム状に配列されていても良い。ここで、ハニカム状とは、正六角形を平面上に隙間無く並べた場合の各交点に固体光源が位置する配列をいう。

（４）上記実施形態では、プロジェクターとして透過型のプロジェクターを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターにも本発明を適用することができる。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調装置が光を透過すものであることを意味し、「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調装置が光を反射するものであることを意味する。反射型のプロジェクターに本発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。

（５）上記実施形態では、光変調装置として液晶光変調装置を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調装置としては、一般に、画像信号に応じて入射光を変調するものであればよく、ライトバルブやマイクロミラー型光変調装置等を用いても良い。マイクロミラー型光変調装置としては、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。

（６）本発明は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクターに適用することも、投射画像を観察する側とは反対の側から投射するリア投射型プロジェクターに適用することも可能である。

１…光源装置、１１ａ…固体光源、３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ…液晶光変調装置、５０…投射光学系、７１Ｒ，７１Ｇ，７１Ｂ…液晶光変調装置、７３…投射光学系、Ｂ１〜Ｂ４…ブロック、Ｂ１１〜Ｂ１４…ブロック、Ｂ２１〜Ｂ２６…ブロック、Ｄ…駆動装置、Ｄ１〜Ｄ４…駆動回路、ＰＪ１，ＰＪ２…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン、Ｔ１〜Ｔ４…温度センサ

Claims (6)

1. 線状又は面状に配列されていて、一定の電流で駆動された場合に生ずる温度分布に応じて、複数のブロックに区分された複数の固体光源と、
   前記温度分布が均一となるように、前記複数の固体光源を、前記ブロック毎に駆動電流を変えて駆動する駆動装置と
   を備えており、
   前記複数の固体光源は、前記複数のブロックの各々に同数が含まれるように区分されているとともに、冷風によって空冷されており、
   前記駆動装置は、前記ブロックの各々に対応して設けられ、対応するブロックに含まれる前記固体光源を駆動する複数の駆動回路を備えており、前記複数のブロックのうちの前記冷風の風下に位置する周辺部の一辺に沿って配置されたブロックに対する駆動電流を最も減ずる
   ことを特徴とする光源装置。
2. 前記駆動装置は、前記複数の固体光源が前記一定の電流で駆動された場合に射出される光の光量である基準光量と同じ光量が得られるように、前記ブロック毎の駆動電流を変えることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
3. 前記駆動装置は、前記複数の固体光源が前記一定の電流で駆動された場合に生ずる温度分布の温度が最も高くなる部分に位置する少なくとも１つのブロックの駆動電流を、前記一定の電流よりも減ずることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
4. 前記駆動装置は、前記温度分布が均一となり、且つ、前記基準光量が得られるように、前記ブロックのうちの駆動電流を減じたブロック以外のブロックの少なくとも１つの駆動電流を、前記一定の電流よりも増大させることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
5. 前記ブロック毎に設けられた温度センサを備えており、
   前記駆動装置は、前記温度センサの検出結果を参照して前記ブロック毎の駆動電流を変える
   ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の光源装置。
6. 光源装置と、該光源装置からの光を変調する光変調装置と、該光変調装置で変調された光をスクリーンに投射する投射光学系とを備えるプロジェクターにおいて、
   前記光源装置として、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光源装置を備えることを特徴とするプロジェクター。

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