(57)【要約】【課題】  超小型・超軽量・長寿命であり、また、駆動電流の制御によって点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできる光源装置において、エテンデューが増加することを防止する。    【解決手段】  交番発光される複数の固体発光光源２と、各上記固体発光光源２から射出された発光光を所定の同一光路に導光する導光手段４とを備える。【選択図】              図２
2006099037.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交番発光される複数の固体発光光源と、
各前記固体発光光源から射出された発光光を所定の同一光路に導光する導光手段と
を備えることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記導光手段は、各前記固体発光光源から射出された発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記固体発光光源が環状に配置されることを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項４】
前記導光手段を前記出射口を中心として回転駆動する回転駆動手段と、前記導光手段の回転に同期して前記固体発光光源を交番発光させる制御手段とを備えることを特徴とする請求項３記載の光源装置。
【請求項５】
前記制御手段は、フォトインタラプタと、前記導光手段側に配置され前記フォトインタラプタから射出された光を再び前記フォトインタラプタに向けて反射する反射部とを備えて構成されることを特徴とする請求項４記載の光源装置。
【請求項６】
前記回転駆動手段が一体形成されていることを特徴とする請求項４または５記載の光源装置。
【請求項７】
前記回転駆動手段が別体で配置されていることを特徴とする請求項４または５記載の光源装置。
【請求項８】
前記導光手段の前記固体発光光源側にフィンが形成されていることを特徴とする請求項４〜７いずれかに記載の光源装置。
【請求項９】
前記出射口が前記固体発光光源の射出方向側に向けて形成されかつ前記導光手段に形成されていることを特徴とする請求項２〜８いずれかに記載の光源装置。
【請求項１０】
前記出射口が前記固体発光光源の非射出方向側に向けて形成されかつ前記固体発光光源が配置される基板に形成されていることを特徴とする請求項２〜８いずれかに記載の光源装置。
【請求項１１】
前記出射口に接触して配置される光学素子を有することを特徴とする請求項１０記載の光源装置。
【請求項１２】
前記光学素子は、コリメータレンズであることを特徴とする請求項１１記載の光源装置。
【請求項１３】
前記光学素子は、ロッドレンズであることを特徴とする請求項１１記載の光源装置。
【請求項１４】
前記ロッドレンズが中空部材であることを特徴とする請求項１３記載の光源装置。
【請求項１５】
前記導光手段における導光路の少なくとも一部が反射ミラーによって構成されていることを特徴とする請求項２〜１４いずれかに記載の光源装置。
【請求項１６】
前記導光手段における導光路の少なくとも一部がプリズムによって形成されていることを特徴とする請求項２〜１４いずれかに記載の光源装置。
【請求項１７】
前記反射ミラーあるいは前記プリズムの反射面が前記発光光の照度分布を均一化する照度分布均一化手段として構成されていることを特徴とする請求項１５または１６記載の光源装置。
【請求項１８】
前記導光手段は、ガルバノミラーであることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項１９】
前記導光手段は、ポリゴンミラーであることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項２０】
前記ポリゴンミラーはステップ状に回転駆動されることを特徴とする請求項１９記載の光源装置。
【請求項２１】
前記ポリゴンミラーは連続的に回転駆動されることを特徴とする請求項１９記載の光源装置。
【請求項２２】
赤色光を射出する前記固体発光光源と、緑色光を射出する前記固体発光光源と、青色光を射出する前記固体発光光源とを備えることを特徴とする請求項１〜２１いずれかに記載の光源装置。
【請求項２３】
前記固体発光光源は、ＬＥＤであることを特徴とする請求項１〜２２いずれかに記載の光源装置。
【請求項２４】
請求項１〜２３いずれか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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
従来のプロジェクタ（投射型表示装置）では、その光源として、古くはハロゲンランプ、近年は高輝度高効率である高圧水銀ランプ（ＵＨＰ）が多く用いられてきた。放電型のランプであるＵＨＰを用いた光源は高圧の電源回路を要し、大型で重く、プロジェクタの小型軽量化の妨げになっていた。また、ハロゲンランプよりは寿命が長いものの依然短寿命である他、光源の制御（高速の点灯、消灯、変調）が略不可能で、また立ち上げに数分という長い時間を要していた。
【０００３】
そこで最近、超小型・超軽量・長寿命であり、また、駆動電流の制御によって、点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできるプロジェクタの光源が提案されている（例えば、特許文献１）。具体的には、このような新しい光源としては、ＬＥＤ、半導体レーザ、ＥＬ及びシリコン発光素子等の固体発光光源を挙げることができる。
【特許文献１】特開２０００−１１２０３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、現在のところ上述のような固体発光光源を光源とするプロジェクタにおいて十分な輝度を得ることは難しい。例えば、ＬＥＤは効率の点でまだＵＨＰの１／２〜１／３程度であり、定格いっぱいの電流を注入しても得られる光量が小さい。めざましい技術革新によって上記効率は年々着実に向上しつつあり、数年後には固体発光光源の光量が現在のＵＨＰ並みのレベルに達する可能性もあるが、少なくとも近い将来、製品化可能なレベルの光量を得ることは難しいであろう。なお、光量を稼ぐのに光源をアレイ化する方法があるが、これは発光点が大きくなる（エテンデューが増加する）ことによる光学系としての照明効率の低下を招くので、あまり効果は得られない。
【０００５】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、超小型・超軽量・長寿命であり、また、駆動電流の制御によって点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできる光源装置において、エテンデューが増加することを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述のような固体発光光源は、定格以上の大電流を供給することによって、１つの固体発光光源においてプロジェクタの光源として十分な発光量を得ることができるが、このような場合には、大電流を流すことによって発生する熱等によって、固体発光光源が破壊されてしまうため、固体発光光源の寿命が短くなってしまう。しかしながら、短期間であれば、定格以上の大電流を供給した場合であっても、固体発光光源が破壊されることを防止できるため、固体発光光源の寿命が短くなることを防止できる。
そこで、本発明の光源装置は、交番発光される複数の固体発光光源と、各上記固体発光光源から射出された発光光を所定の同一光路に導光する導光手段とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このような本発明の光源装置によれば、複数の固体発光光源が交番発光されるため、寿命が短くなることを防止しつつ各固体光源に大電流を供給することができるため、各固体発光光源から十分な光量を得ることができる。
また、本発明の光源装置によれば、導光手段によって、各固体発光光源から射出された発光光が、所定の同一光路に導光されるため、光源装置における見かけ上の発光点を小さくすることができる。このため、固体発光光源を複数配置することによるエテンデューの増加を防止することができる。
したがって、本発明の光源装置によれば、超小型・超軽量・長寿命であり、また、駆動電流の制御によって点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできる光源装置においてエテンデューが増加することを防止することが可能となる。
【０００８】
また、本発明の光源装置においては、上記導光手段が、各上記固体発光光源から射出された発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出するという構成を採用することができる。
そして、発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出する場合には、上記固体発光光源が環状に配置され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、例えば、出射口が環状に配置された固体発光光源の中心に位置されている場合には、各固体発光光源から出射口までの距離が同一となるため、簡素な構成の導光手段によって、固体発光光源から射出された発光光を導光して出射口から射出することが可能となる。
【０００９】
また、発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出する場合には、本発明の光源装置においては、固体発光光源が環状に配置されている場合に、上記導光手段を、上記導光手段を上記出射口を中心として回転駆動する回転駆動手段と、上記導光手段の回転に同期して上記固体発光光源を交番発光させる制御手段と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、導光手段が回転駆動されるため、導光手段の駆動時に発せられる騒音を低減させることが可能となる。
なお、発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出する場合には、本発明の光源装置においては、回転駆動手段が一体形成されているという構成を採用することもできるし、回転駆動手段が別体で配置されているという構成を採用することもできる。例えば、回転駆動手段が一体形成されている場合には、光源装置を小型化することが可能となり、逆に、回転駆動手段が別体で配置されている場合には、市販の回転駆動手段を利用することが可能となる。
【００１０】
また、発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出する場合には、本発明の光源装置においては、上記制御手段が、フォトインタラプタと、上記導光手段側に配置され上記フォトインタラプタから射出された光を再び上記フォトインタラプタに向けて反射する反射部とを備えて構成され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、導光手段の回転を検出することなく、上記導光手段の回転に同期して上記固体発光光源を交番発光させることが可能となる。
【００１１】
また、発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出する場合には、本発明の光源装置においては、導光手段が回転駆動手段によって回転駆動される場合に、上記導光手段の上記固体発光光源側にフィンが形成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、導光手段が回転駆動された際に、フィンによって、固体発光光源に対して送風が行われるため、固体発光光源を冷却することが可能となり、固体発光光源により大電流を供給することが可能となる。
【００１２】
また、発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出する場合には、本発明の光源装置においては、上記出射口が上記固体発光光源の射出方向側に向けて形成されかつ上記導光手段に形成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、固体発光光源から射出された発光光は、導光手段によって導光され、最終的に固体発光光源から射出された方向に射出される。
また、発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出する場合には、本発明の光源装置においては、上記出射口が上記固体発光光源の非射出方向側に向けて形成されかつ上記固体発光光源が配置される基板に形成されてい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、固体発光光源から射出された発光光は、導光手段によって導光され、最終的に固体発光光源から射出された方向と異なる方向（反対方向）に射出される。
また、このような構成を採用することによって、出射口が移動のない基板に形成されるため、出射口に光学素子等を接触配置することが可能となる。このように出射口に光学素子を接触配置した場合には、光源装置から射出される発光光の特性を変化させることができる。例えば、光学素子として、コリメータレンズを用いた場合には、平行光化された発光光を射出する光源装置とすることができる。また、例えば、光学素子として、ロッドレンズを用いた場合には、照度分布が均一化された発光光を射出する光源装置とすることができる。また、ロッドレンズを中空部材とすることもできる。このよにロッドレンズを中空部材とすることによって、ロッドレンズの内部に空気の通り道が形成され、例えば、ロッドレンズの近傍に配置される発熱体を冷却することが可能となる。
【００１３】
また、発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出する場合には、本発明の光源装置においては、上記導光手段における導光路の少なくとも一部が反射ミラーによって構成されているという構成を採用することができる。
また、発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出する場合には、本発明の光源装置においては、上記導光手段における導光路の少なくとも一部がプリズムによって構成されているという構成を採用することもできる。
例えば、発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出する場合には、導光路の少なくとも一部が反射ミラーによって構成されているという構成を採用する場合には、導光手段の一部を反射ミラーとして形成することによって実現することができる。
また、例えば、導光路の少なくとも一部がプリズムによって形成されているという構成を採用する場合には、導光手段の一部にプリズムを配置することによって実現することができる。
なお、発光光を所定の同一光路に導光することによって所定の一箇所である出射口から射出する場合には、本発明の光源装置においては、上記反射ミラーあるいは上記プリズムの反射面が上記発光光の照度分布を均一化する照度分布均一化手段として構成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、光源装置から射出される発光光の照度分布を均一化することが可能となる。具体的には、反射ミラーあるいはプリズムに反射面に凹凸を形成し、フライアイレンズと同様の機能を付与することによって、光源装置から射出される発光光の照度分布を均一化することが可能となる。
【００１４】
また、本発明の光源装置においては、上記導光手段が、ガルバノミラーやポリゴンミラーであるという構成を採用することもできる。
また、導光手段として、ポリゴンミラーを用いる場合には、ポリゴンミラーをステップ状に回転駆動しても良いし、連続的に回転駆動しても良い。そして、ポリゴンミラーを連続的に回転駆動した場合には、発光光の照明領域をスキャンすることが可能となる。
【００１５】
また、本発明の光源装置においては、赤色光を射出する上記固体発光光源と、緑色光を射出する上記固体発光光源と、青色光を射出する上記固体発光光源と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、プロジェクタとして必要とされる赤色光、緑色光及び青色光を全て同一箇所（出射口）から射出する光源装置を実現することができる。
【００１６】
なお、本発明の光源装置においては、上記固体発光光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode、発光ダイオード）を用いることができる。
【００１７】
次に、本発明のプロジェクタは、本発明の光源装置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プロジェクタは、超小型・超軽量・長寿命であり、駆動電流の制御によって点灯・消灯、出射光量の調整が自由にでき、また、エテンデューの増加が防止された光源装置を備えるため、優れた表示特性を有するプロジェクタとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態であるプロジェクタの概略構成図である。図中、符号５１２，５１３，５１４は光源装置、５２２，５２３，５２４は液晶ライトバルブ、５２５はクロスダイクロイックプリズム、５２６は投写レンズを示している。
【００２０】
図１のプロジェクタは、３個の光源装置５１２，５１３，５１４を備えており、光源装置５１２が赤色光を射出する赤色光源装置であり、光源装置５１３が緑色光を射出する緑色光源装置であり、光源装置５１４が青色光を射出する青色光源装置である。そして、各光源装置５１２，５１３，５１４には、各々に対応する集光レンズ５３５が配置されている。
【００２１】
そして、赤色光源装置５１２からの光束は、集光レンズ５３５Ｒを透過して反射ミラー５１７で反射され、赤色光用液晶ライトバルブ５２２に入射する。また、緑色光源装置５１３からの光束は、集光レンズ５３５Ｇを透過して緑色光用液晶ライトバルブ５２３に入射する。また、青色光源装置５１４からの光束は、集光レンズ５３５Ｂを透過して反射ミラー５１６で反射され、青色光用液晶ライトバルブ５２４に入射する。
【００２２】
また、各液晶ライトバルブの入射側および出射側には、偏光板（不図示）が配置されている。そして、各光源装置からの光束のうち所定方向の直線偏光のみが入射側偏光板を透過して、各液晶ライトバルブに入射する。また、入射側偏光板の後方に偏光変換手段（不図示）を設けてもよい。この場合、入射側偏光板で反射された光束をリサイクルして各液晶ライトバルブに入射させることが可能になり、光の利用効率を向上させることができる。
【００２３】
各液晶ライトバルブ５２２，５２３，５２４によって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５２５に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ５２６により投写スクリーン５２７上に投写され、拡大された画像が表示される。
【００２４】
次に、図２〜図５を参照して、光源装置の詳細な説明を行う。なお、赤色光源装置５１２と緑色光源装置５１３と青色光源装置５１４とは、ＬＥＤ光源が出射する発光光の色が異なる以外は、構成が同一であるため、図２〜図５においては、赤色光源装置５１２を代表例として図示している。
図２は、光源装置５１２の外観斜視図である。この図に示すように、本実施形態の光源装置５１２は、基板１上に環状に配置される複数のＬＥＤ光源２（固体発光光源）と、同じく基板１上に配置されるブラシレスモータ３（回転駆動手段）と、当該ブラシレスモータ３によって回転駆動される導光部４と、ＬＥＤ光源２を制御する制御部５（制御手段）とを備えて構成されている。
【００２５】
ＬＥＤ光源２は、電流を供給されることによって、赤色発光（緑色発光，青色発光）し発熱する発光チップを備えている。そして、本実施形態においては、図２に示すように、９個のＬＥＤ光源２１〜２９が基板１上に環状に配置されている。
【００２６】
導光部４は、図２に示すように、基板１上に配置されたＬＥＤ光源２及びブラシレスモータ３を覆うように配置されている。この導光部４は、アルミニウムやステンレス等よって形成されている。図３は、導光部４の斜視図である。この図に示すように、導光部４は、ＬＥＤ光源２から射出された発光光が導光される導光路４１と、導光された発光光を射出する出射口４２と、発光光を導光路４１に入射するための入射口４３とを有している。そして、この導光部４は、不図示の支持部によって回転可能に支持されている。
また、図４の断面図に示すように、導光路４１は、導光部４の一部として構成されている第１反射ミラー４１１及び第２反射ミラー４１２によって構成されており、入射口４３から入射した発光光を第１反射ミラー４１１及び第２反射ミラー４１２によって反射することによって、出射口４２まで導光する。
なお、図４に示すように、基板１の裏面（ＬＥＤ光源が配置されていない面）には、放熱フィン６が形成されている。
【００２７】
ブラシレスモータ３は、電流を供給されることによって磁場を発生させるコイルを複数備えるものであり、これらのコイルに順次電流を供給することによって、磁性体によって形成された導光部４を基板１に対して非接触で回転駆動するものである。なお、導光部４の部位のうち、ブラシレスモータ３の対向する部位は着磁されている。そして、導光部４は、ブラシレスモータ３によって、出射口４２を中心として回転駆動される。このように、導光部４を出射口４２を中心として回転駆動することによって、出射口４２の位置が導光部４の回転駆動によって変位しないため、常に所定の一箇所から発光光を射出することができる。
【００２８】
図５は、制御部５の機能構成を示したブロック図である。この図に示すように、制御部５は、回転検出部５１と、同期信号発生部５２と、発光パルス生成部５３と、順次スイッチング部５４と、駆動トランジスタ５５とを備えている。
【００２９】
回転検出部５１は、ブラシレスモータ３によって回転駆動される導光部４の回転位置を検出するものであり、検出した導光部４の回転位置を示す信号を出力するものである。
同期信号発生部５２は、回転検出部５１からの信号に基づいて、導光部４の回転と同期した信号を生成して出力するものである。
発光パルス生成部５３は、同期信号発生部５２からの信号に基づいて、駆動トランジスタ５５をＯＮ状態とするためのパルス信号を生成して出力するためのものである。
順次スイッチング部５４は、発光パルス生成部５３において生成されたパルス信号を、ＬＥＤ光源２１〜２９ごとに配置された駆動トランジスタ５５に順次供給するものである。
そして、図５に示すように、各ＬＥＤ光源２１〜２９には、大電流ラインが接続されており、パルス信号が供給されることによって、対応する駆動トランジスタ５５がＯＮ状態となると、大電流ラインからそのＬＥＤ光源に大電流が供給され、そのＬＥＤ光源が高出力発光する。さらに、上述のパルス信号は、順次スイッチング部５４によって各駆動トランジスタ５５に順次供給されるため、これによって、ＬＥＤ光源２１〜２９が交番発光される。
なお、制御部５は、上述のように、導光部４の回転駆動に同期してＬＥＤ光源２１〜２９を交番発光させるが、具体的には、導光部４の入射口４３が対向するＬＥＤ光源が発光するように、ＬＥＤ光源２１〜２９を交番発光させる。
【００３０】
このような構成を有する本実施形態の光源装置においては、上述のように、ＬＥＤ光源２１〜２９が交番発光されるため、各光源装置に大電流が供給される時間を短時間にし発熱量の増加を抑えることができる。より詳細に説明すると、ＬＥＤ光源を１Ａの定常電流で発光させた場合と、１０Ａデューティ１０％のパルス信号で発光させた場合とにおけるＬＥＤ光源の総発熱量は同等である。仮に、単一のＬＥＤ光源に１０Ａの定常電流を供給した場合には、ＬＥＤ光源からは１Ａの定常電流が供給された場合と比較して、発熱量が１０倍となり、ＬＥＤ光源が破壊されてしまう。また、この発熱量が１個のＬＥＤ光源から集中的に発生するため、除熱（冷却）にも技術的困難が伴う。しかしながら、例えば、１０個のＬＥＤ光源を配置し、各ＬＥＤ光源を１０Ａデューティ１０％のパルス信号で交番発光させた場合には、常にいずれかのＬＥＤ光源から１０Ａの定常電流を供給した場合と略同等の発光量が得られるとともに、各ＬＥＤ光源からの発熱量が１Ａの定常電流が供給された場合と同等になる。また、前記発熱量が１０個のＬＥＤ光源に分散されるため、高性能のヒートスプレッダ（熱拡散板）を用いて熱を拡散したのと同等の効果が得られ、効率良く除熱（冷却）を行うことができる。したがって、ＬＥＤ光源を複数配置して、各ＬＥＤ光源に大電流を供給する時間を短くして交番発光させることによって、常に単一のＬＥＤ光源に大電流を供給した場合と略同等の発光量を得られ、かつ、各ＬＥＤ光源からの発熱量の増加を抑えることができる。したがって、大電流を供給することによる寿命の低下を防止することができるため、プロジェクタの光源装置として十分な発光量及び寿命を確保することができる。
また、本実施形態の光源装置においては、各ＬＥＤ光源２１〜２９から射出された発光光が、導光部４の導光路４１を介して導光され、出射口４２から射出される。この出射口４２は、導光部４が回転駆動された場合であっても変位しないため、各ＬＥＤ光源２１〜２９から射出された発光光を常に所定の一箇所から射出することができる。このため、光源装置における見かけ上の発光点を小さくすることができ、ＬＥＤ光源を複数配置することによるエテンデューの増加を防止することができる。
したがって、本実施形態の光源装置によれば、超小型・超軽量・長寿命であり、また、駆動電流の制御によって点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできる光源装置においてエテンデューが増加することを防止することが可能となる。
【００３１】
なお、単一のＬＥＤ光源のみを配置して、このＬＥＤ光源を冷媒等を用いて強制冷却することによって、エテンデューの増加及び寿命の劣化を防止することもできるが、このような場合には、冷媒等を循環や冷却するための大掛りな装置が必要となり、光源装置及びプロジェクタの大型化を招く恐れがある。
これに対して、本実施形態の光源装置においては、各ＬＥＤ光源２１〜２９に大電流が供給される時間が短いため、上述のように、ＬＥＤ光源２１〜２９の発熱量の増加を抑えることができる。このため、ＬＥＤ光源を強制冷却するための大掛りな装置を設置する必要がなくなり、光源装置及びプロジェクタの大型化、高コスト化を防止することができる。また、本実施形態の光源装置における導光部４は、アルミニウム板やステンレス板を一発プレス成形し、増反射膜をつけることによって容易に形成することができるため、光源装置及びプロジェクタの高コスト化を防止することができる。
【００３２】
また、ＬＥＤ光源の強制冷却に用いる大掛りな装置を設置した場合には、光源装置及びプロジェクタにおける騒音が大きくなる。
これに対して、本実施形態の光源装置においては、導光部４が出射口４２を中心として回転駆動されるため、騒音を増加させることなく、見かけ上のエテンデューを小さくすることができる。
なお、往復型の走査ミラー等（導光手段）を用いて、各ＬＥＤ光源から射出された発光光を導光してエテンデューを小さくする方法も考えられるが、このような方法においては、走査ミラーを数十Ｈｚ〜数ＫＨｚで駆動した場合には、耳障りな騒音が発生する。このため、本実施形態の光源装置のように、導光手段は、回転駆動されることが好ましい。
【００３３】
また、本実施形態の光源装置においては、複数のＬＥＤ光源２が環状に配置されており、その中心に出射口４２が形成されているため、各ＬＥＤ光源２から出射口４２までの距離が同一とされる。このため、導光路４１しいては導光部４の構成を簡素化することが可能となる。
【００３４】
また、本実施形態の光源装置においては、導光部４が出射口４２を中心として回転駆動されるため、図４の点線で示す矢印のように、導光部４内の空気が遠心力によって導光部４の端部に向けて移動して基板１と導光部４との間から外部に排出されるとともに、出射口４２から外気が導光部４の内部に流れ込む。すなわち、導光部４を回転駆動することによって、出射口４２から流入し、基板１と導光部４との間から排出する空気の流れが形成される。
このような空気の流れは、ＬＥＤ光源２に沿って流れるため、この空気の流れによってＬＥＤ光源２を冷却することができる。したがって、ＬＥＤ光源２により大電流を供給することが可能となる。また、このような空気の流れにおいては、ＬＥＤ光源２を冷却することによって加温された空気は、導光部４の側方から外部に排気されるため、出射口４２の近傍に何らかの光学素子が設置された場合であっても、ＬＥＤ光源２の熱が光学素子に伝達されることを抑止することができる。また、逆に、外気が出射口４２を介して導光部４内に流れ込むため、出射口４２の近傍に光学素子を配置した場合には、光学素子を冷却する効果を期待することができる。さらには、基板１の中心に貫通孔を形成することによって、基板１の裏面の外気を積極的に導光部４の内側に取り込み、この空気の流れを用いてＬＥＤ光源２を冷却することもできる。
【００３５】
また、本実施形態の光源装置においては、基板１の裏面に放熱フィン６が形成されているため、ＬＥＤ光源２において発生した熱量を基板１及び放熱フィン６を介して効率的に外部に逃がすことができる。このため、ＬＥＤ光源２が加熱されることを抑止することができ、より確実にＬＥＤ光源２の熱による破壊を防止することが可能となる。
【００３６】
なお、上記実施形態においては、ＬＥＤ光源２を基板上に９個配置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＬＥＤ光源２の配置個数は任意である。しかしながら、単一のＬＥＤ光源における温度上昇がＬＥＤ光源の破壊温度以下とされる必要がある。このため、例えば、光源装置あるいはプロジェクタにおいて要求される発光量を得るためにＬＥＤ光源に供給する電流量を予め設定し、この電流量及びＬＥＤ光源の破壊温度に基づいてパルス信号の上限デューティを算出することができるため、この上限デューティからＬＥＤ光源の最低必要個数を算出してＬＥＤ光源２の配置個数を決定することができる。
【００３７】
また、上記実施形態においては、図２に示すように、制御部５を基板１上に設置したが、本発明はこれに限定されるものではなく、制御部５を基板１以外の場所に設置することもできる。しかしながら、上記実施形態のように、基板１上に制御部５を設置することによって、オールインワンの光源ユニットとすることができる。
【００３８】
（第２実施形態）
次に、図６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態の説明において、上記第１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。
【００３９】
図６は、本第２実施形態の光源装置の断面図である。上記第１実施形態の光源装置においては、導光路４１が反射ミラー４１１，４１２によって形成されていたが、本実施形態の光源装置においては、図５に示すように、導光路４１がプリズム４１３によって形成されている。
このように構成された本第２実施形態の光源装置によれば、各ＬＥＤ光源２から射出された発光光が入射口４３を介してプリズム４１３に入射し、さらにプリズム４１３内で全反射されることによって導光されて出射口４２から射出される。このため、導光路４１における発光光の損失を低減させることが可能となる。
【００４０】
なお、上記第１及び第２実施形態の光源装置においては、反射ミラー４１１，４１２あるいはプリズム４１３の反射面が発光光の照度分布を均一化する照度分布均一化手段として構成することができる。具体的には、反射ミラー４１１，４１２あるいはプリズム４１３に反射面に凹凸を形成し、フライアイレンズと同様の機能を付与することによって、光源装置から射出される発光光の照度分布を均一化することが可能となる。
【００４１】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について、図７を参照して説明する。なお、本第３実施形態の説明においても、上記第１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。
【００４２】
図７は、本第３実施形態の光源装置の断面図である。上記第１実施形態においては、導光部４を回転駆動するための回転駆動手段（ブラシレスモータ３）が基板１に組み込まれることによって一体形成されており、これによって小型の光源装置とされていた。これに対して、本第３実施形態の光源装置は、回転駆動手段としてのモータ７が別体で基板１の裏面に配置されている。
このような構成を採用することによって、光源装置が若干大型化するものの、市販の安価なモータを利用することが可能となるため、光源装置及びプロジェクタを低コスト化することが可能となる。
【００４３】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について、図８を参照して説明する。なお、本第４実施形態の説明においても、上記第１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。
【００４４】
図８は、本第４実施形態の光源装置の断面図である。この図に示すように、本第４実施形態の光源装置においては、出射口４２が導光部４に形成されているのではなく、基板１の中央部に形成されている。すなわち、上記第１実施形態の光源装置においては出射口４２がＬＥＤ光源２の射出方向側に向けて形成されていたのに対して、本第４実施形態の光源装置においては出射口４２がＬＥＤ光源２の非射出方向側に向けて形成されている。また、導光部４の反射ミラー４１１，４１２の角度が上記第１実施形態と異なっており、ＬＥＤ光源２から射出された発光光が反射ミラー４１１，４１２において反射（導光）されることによって、１８０度進行方向が変化され、その後、基板１に形成された出射口４２を介して射出される構成とされている。
【００４５】
このような構成を有する本第４実施形態の光源装置によれば、上記第１実施形態の光源装置と同様の効果を奏するとともに、発光光が基板１側から射出される。
また、本第４実施形態の光源装置においては、回転駆動されない基板１に出射口４２が形成されているため、出射口４２に光学素子等を直接配置することができる。
例えば、図９に示すように、本第４実施形態の光源装置の出射口４２にコリメータレンズ８を直接配置した場合には、光源装置から射出される発光光を平行光化することが可能となる。また、例えば、図１０に示すように、本第４実施形態の光源装置の出射口４２にロッドレンズ９を直接配置した場合には、光源装置から射出される発光光の照度分布を均一化することが可能となる。なお、図１１に示すように、ロッドレンズ９を中空部材として構成することもできる。このような構成を採用することによって、ロッドレンズ９の内部に空気の通り道を形成することができる。このため、例えば、ロッドレンズ９の近傍に液晶ライトバルブ５２２，５２３，５２４を配置することによって、液晶ライトバルブ５２２，５２３，５２４を冷却することが可能となる。
他にも、例えば、出射口４２の形状を矩形状に形成し、出射口４２に液晶ライトバルブを直接配置することもできる。
【００４６】
なお、本第４実施形態の光源装置において、回転駆動手段としてのモータ７を別体で配置する場合には、図１２に示すように、導光部４側にモータ７を配置し、支持部１０によってモータ７を基板１に対して支持すれば良い。
【００４７】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について、図１３を参照して説明する。なお、本第５実施形態の説明においても、上記第１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。
【００４８】
図１３は、本第５実施形態の光源装置が備える導光部４を裏面から見た斜視図である。この図に示すように、本第５実施形態の光源装置が備える導光部４の裏面には、複数のフィン１１が形成されている。
【００４９】
このような構成を有する本第５実施形態の光源装置においては、導光部４が回転駆動されることによって、フィン１１によって上記第１実施形態の光源装置よりも強い空気の流れを発生させることができる。したがって、よりＬＥＤ光源２を冷却することがで、ＬＥＤ光源２により大電流を供給することができる。
【００５０】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について、図１４を参照して説明する。なお、本第６実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分の説明においては、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００５１】
図１４は、本第６実施形態の光源装置の外観斜視図である。本第６実施形態の光源装置は、ＬＥＤ光源２１，２４，２７が赤色光を射出するＬＥＤ光源とされており、ＬＥＤ光源２２，２５，２８が緑色光を射出するＬＥＤ光源とされており、ＬＥＤ光源２３，２６，２９が青色光を射出するＬＥＤ光源とされている。
【００５２】
このような構成を有する本第６実施形態の光源装置によれば、ＬＥＤ光源２１，２４，２７を交番発光させることによって赤色光を射出する光源装置として用いることができ、ＬＥＤ光源２２，２５，２８を交番発光させることによって緑色光を射出する光源装置として用いることができ、ＬＥＤ光源２３，２６，２９を交番発光させることによって青色光を射出する光源装置として用いることができる。すなわち、本第６実施形態の光源装置によれば、上記第１実施形態の光源装置と同様の効果を奏することができるとともに、単一の光源装置からＲＧＢの各色の発光光を射出することができる。
【００５３】
図１５は、本第６実施形態の光源装置を備える単板式のプロジェクタの概略構成図である。この図に示すように、本第６実施形態の光源装置を備える単板式のプロジェクタは、第６実施形態の光源装置５１５と、集光レンズ５３５と、液晶ライトバルブ５２８と、投射レンズ５２６と、投写スクリーン５２７とを備えて構成されている。
【００５４】
このように単板式のプロジェクタに本第６実施形態の光源装置を設置することによって、上記第１実施形態のプロジェクタと同様の効果を奏することができるとともに、液晶ライトバルブ５２８の赤色フレーム間において光源装置から赤色光を射出し、液晶ライトバルブ５２８の緑色フレーム間において光源装置から緑色光を射出し、液晶ライトバルブ５２８の青色フレーム間において光源装置から青色光を射出することができる。
【００５５】
（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。なお、本第７実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分の説明においては、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００５６】
図１６は、ＬＥＤ光源２の近傍を拡大した斜視図である。この図に示すように、本実施形態の光源装置は、ＬＥＤ光源２の近傍にフォトインタラプタ６１が設置されている。このフォトインタラプタ６１は、各ＬＥＤ光源２の近傍に配置されており、フォトダイオード６２及び検出用ＬＥＤ光源６３を備えて構成されている。そして、本実施形態においては、フォトインタラプタ６１の検出用ＬＥＤ光源６３から射出された光は、反射ミラー４１１によって反射された場合にフォトインタラプタ６１のフォトダイオード６２に入射されるように構成されている。すなわち、本実施形態の光源装置においては、フォトインタラプタ６１から射出された光を再びフォトインタラプタ６１に向けて反射する反射部が反射ミラー４１１によって構成されている。
【００５７】
図１７は、フォトインタラプタ６１が連結される回路の構成を示す回路図である。この図に示すように、フォトインタラプタ６１は、ＬＥＤ光源２と接続されている。また、この図に示すように、ＬＥＤ光源２には、当該ＬＥＤ光源２をスイッチングするための第１スイッチング素子６４が接続されており、また、第１スイッチング素子６４には、当該第１スイッチング素子６４をスイッチングするための第２スイッチング素子６５が接続されている。なお、第１スイッチング素子６４及び第２スイッチング素子６５は、ｎｐｎ接合のトランジスタを用いている。また、６６はＬＥＤ光源２に供給される電流量を調整するための電流制限抵抗であり、６７はフォトインタラプタ６１用の電流制限抵抗である。なお、これらの電流制限抵抗は必須の構成ではない。
【００５８】
このような構成の回路において、フォトインタラプタ６１の検出用ＬＥＤ光源６３から射出された光が、反射ミラー４１１によって反射されフォトインタラプタ６１のフォトダイオード６２に入射されると、フォトダイオード６２から電流が出力される。その結果、第２スイッチング素子６５にμＡレベルの電流が供給され、第２スイッチング素子６５が駆動されることによって、第１スイッチング素子６４にｍＡレベルの電流が供給され、第１スイッチング素子６４が駆動される。このように第１スイッチング素子６４が駆動されると、ＬＥＤ光源２に電流が供給されるため、当該ＬＥＤ光源２が発光する。一方、フォトインタラプタ６１の検出用ＬＥＤ光源６３から射出された光が、フォトインタラプタ６１のフォトダイオード６２に入射されない場合には、第１スイッチング素子６４及び第２スイッチング素子６５は駆動されないため、ＬＥＤ光源２は発光しない。
【００５９】
ここで、導光部４は回転駆動されているため、反射ミラー４１１が各ＬＥＤ光源２の近傍に配置されたフォトインタラプタ６１上に順じ移動する。したがって、ＬＥＤ光源２は順じ交番発光されることとなる。
このような本実施形態の光源装置によれば、上記第１実施形態の光源装置と同様の効果を奏することができるとともに、導光部４の回転を検出してこの結果と同期してＬＥＤ光源２を駆動する必要がないため、より容易にＬＥＤ光源２を順じ交番発光させることが可能となる。
【００６０】
なお、フォトインタラプタ６１の検出用ＬＥＤ光源６３の機能をＬＥＤ光源２に担わせる構成を採用することも可能である。
例えば、図１８（ａ），（ｂ）に示すように、フォトダイオード６２に光が入射されない場合、すなわちフォトダイオード６２から電流が出力されない場合において、ＬＥＤ光源２に少量の電流が供給されるようなリークパス６８を形成する。この場合には、リークパス６８を介して常時ＬＥＤ光源２に少量のベース電流が供給されるため、フォトダイオード６２に光が入射されない場合であっても、常にＬＥＤ光源２がほのかに発光している。このため、例えば、ＬＥＤ光源２から射出された光をフォトダイオード６２に向けて反射する反射部を、導光部４の入射口４３に対応させて配置することによって、ＬＥＤ光源２からほのかに射出される光によってフォトダイオード６２を駆動することが可能となり、検出用ＬＥＤ光源６３を設置する必要がなくなる。なお、図１８（ａ）に示すように、リークパス６８を第１スイッチング素子６４を跨ぐように配置した場合には、フォトダイオード６２に光が入射されない場合において第１及び第２スイッチング素子６４，６７が発熱することを防止することができる。一方、図１８（ｂ）に示すように、リークパス６８をフォトダイオード６２を跨ぐように配置した場合には、リークパス６８を小電力のものとすることができる。
【００６１】
また、図１９に示すように、第２スイッチング素子６５とフォトダイオード６２との間にダイオード６９を設置しても良い。このようにダイオード６９を設置することによって、フォトダイオード６２から少量の電流が供給された場合であってもＬＥＤ光源２が発光することを防止することができるため、光もれ等によってフォトダイオード６２に僅かな入射光がある場合であってもＬＥＤ光源２が発光することを防止することができる。
【００６２】
また、第１スイッチング素子６４の電流増幅率が高い場合には、図２０に示すように、第２スイッチング素子６５を省略することが可能となる。
また、図２１に示すように、第２スイッチング素子６５としてフォトトランジスタを用いた場合には、フォトダイオード６２を省略することができる。
【００６３】
また、図２２に示すように、第２スイッチング素子６５のベースとグランドの間にフォトダイオード６２を配置し、抵抗７０でプルアップする構造を採用することによって、フォトダイオード６２に光が入射した場合にＬＥＤ光源２が消灯し、フォトダイオード６２に光が入射しない場合にＬＥＤ光源２が発光する構成とすることができる。このような場合には、ＬＥＤ光源２が導光部４の入射口４３に対応する位置に存在しない場合に光がフォトダイオード６２に入射されるように、導光部４に反射部を配置することによって、ＬＥＤ光源２が導光部４の入射口４３に対応する位置に存在する場合に発光するようにすることが可能となる。
また、図２３に示すように、第１スイッチング素子６４のベースを第２スイッチング素子６５のコレクタと接続することによっても、図２２に示す回路構成と同様に、フォトダイオード６２に光が入射した場合にＬＥＤ光源２が消灯し、フォトダイオード６２に光が入射しない場合にＬＥＤ光源２が発光する構成とすることができる。なお、図２３に示すように、第１スイッチング素子６４の前段には電流制限抵抗７１を配置することが好ましい。
【００６４】
また、図２４に示すように、第２スイッチング素子６５として、演算増幅器を用いることも可能である。このように、第２スイッチング素子６５として演算増幅器を用いた場合には、より精緻にＬＥＤ光源２の消灯／点灯のスレッショルド電圧を決定することができる。また、第２スイッチング素子６５としてトランジスタを用いた場合と比較して、より動作の高速化を図ることが可能となる。なお、図２５に示すように、第２スイッチング素子６５として、演算増幅器による反転増幅器を用いることによって、フォトダイオード６２に光が入射した場合にＬＥＤ光源２が発光し、フォトダイオード６２に光が入射しない場合にＬＥＤ光源２が消灯する構成とすることができる。
【００６５】
なお、図１８〜図２４においては、電流制限抵抗が不図示とされている。また、図１９〜図２４においては、検出用ＬＥＤ光源が不図示とされている。
【００６６】
（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。なお、本第８実施形態の説明においても、上記第１実施形態と同様の部分の説明においては、その説明を省略あるいは簡略化する。
【００６７】
図２６は、本第８実施形態の光源装置を模式的に示した模式図である。この図に示すように、本第８実施形態の光源装置は、交番発光される複数のＬＥＤ光源２と、ＬＥＤ光源２から射出された発光光を導光するガルバノミラー（導光手段）８０とを備えて構成されている。
【００６８】
そして、ガルバノミラー８０は、ＬＥＤ光源２の交番発光のタイミングと同期して角度を変化させることによって、各ＬＥＤ光源２から射出された発光光を同一光路に導光する。このため、上記第１実施形態同様、光源装置における見かけ上の発光点を小さくすることができ、ＬＥＤ光源を複数配置することによるエテンデューの増加を防止することができる。
したがって、本実施形態の光源装置によれば、超小型・超軽量・長寿命であり、また、駆動電流の制御によって点灯・消灯、出射光量の調整が自由にできる光源装置においてエテンデューが増加することを防止することが可能となる。
【００６９】
また、図２７に示すように、ガルバノミラー８０の代わりにポリゴンミラー８１を設置し、このポリゴンミラーをＬＥＤ光源２の交番発光のタイミングと同期させてステップ状に回転駆動することによっても、図２６に示した光源装置と同様の効果を奏することができる。
【００７０】
また、例えば、各ＬＥＤ光源２から射出される発光光の照明範囲の幅を後段の光学系によって狭め、ポリゴンミラー８１を連続的に回転駆動することによって、照明範囲を液晶ライトバルブ５２２，５２３，５２４上においてスキャンさせることもできる。このような場合であっても、各ＬＥＤ光源２から射出される発光光はポリゴンミラー８１によっても同一光路に導光されるため、図２６に示した光源装置と同様の効果を奏することができる。なお、照明範囲が液晶ライトバルブ５２２，５２３，５２４上においてスキャンされる場合には、このスキャンのタイミングと同期して液晶ライトバルブ５２２，５２３，５２４の書き換えを行うことが好ましい。
また、複数のＬＥＤ光源２として、赤色光を射出するＬＥＤ光源と、緑色光を射出するＬＥＤ光源と、青色光を射出するＬＥＤ光源との各々を配置することによって、本第８実施形態の光源装置を上記第６実施形態の光源装置同様に、単板式のプロジェクタの光源装置として用いることができる。
【００７１】
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。
【００７２】
例えば、上記実施形態においては、固体発光光源としてＬＥＤ光源を用いた。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、固体発光光源として、半導体レーザ、ＥＬ及びシリコン発光素子等を用いても良い。
【００７３】
また、例えば、上記実施形態における制御部５の各駆動トランジスタ５５とブラシレスモータ３の各コイルとを接続し、ＬＥＤ光源２に電流が供給されると同時にブラシレスモータ３のコイルに電流が供給されるようにしても良い。この場合には、ブラシレスモータ３用の制御部が必要なくなるため、装置構成を簡素化することが可能となる。
【００７４】
また、上記実施形態において、反射ミラー４１１，４１２間を、４面が囲まれた四角柱管構造とし、発光光の照度分布を均一化させるようにすることもできる。これによって、光源装置から常に照度分布が均一化された発光光を射出することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の第１実施形態であるプロジェクタの概略構成図である。
【図２】本発明の第１実施形態における光源装置の外観斜視図である。
【図３】導光部の斜視図である。
【図４】本発明の第１実施形態における光源装置の断面図である。
【図５】制御部の機能構成を示したブロック図である。
【図６】本発明の第２実施形態における光源装置の断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態における光源装置の断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態における光源装置の断面図である。
【図９】本発明の第４実施形態における光源装置の変形例である。
【図１０】本発明の第４実施形態における光源装置の変形例である。
【図１１】本発明の第４実施形態における光源装置の変形例である。
【図１２】本発明の第４実施形態における光源装置の変形例である。
【図１３】本発明の第５実施形態における光源装置が備える導光部の斜視図である。
【図１４】本発明の第６実施形態における光源装置の断面図である。
【図１５】本発明の第６実施形態における光源装置を備えるプロジェクタの概略構成図である。
【図１６】本発明の第７実施形態における光源装置のＬＥＤ光源２の近傍を拡大した斜視図である。
【図１７】本発明の第７実施形態における光源装置のフォトインタラプタ６１が連結される回路の構成を示す回路図である。
【図１８】本発明の第７実施形態における光源装置の変形例である。
【図１９】本発明の第７実施形態における光源装置の変形例である。
【図２０】本発明の第７実施形態における光源装置の変形例である。
【図２１】本発明の第７実施形態における光源装置の変形例である。
【図２２】本発明の第７実施形態における光源装置の変形例である。
【図２３】本発明の第７実施形態における光源装置の変形例である。
【図２４】本発明の第７実施形態における光源装置の変形例である。
【図２５】本発明の第７実施形態における光源装置の変形例である。
【図２６】本発明の第８実施形態における光源装置を模式的に示した模式図である。
【図２７】本発明の第８実施形態における光源装置の変形例である。
【符号の説明】
【００７６】
２（２１〜２９）……ＬＥＤ光源（固体発光光源）、３……ブラシレスモータ（回転駆動手段）、４……導光部（導光手段）、４１……導光路、４１１，４１２……反射ミラー、４１３……プリズム、４２……出射口、７……モータ（回転駆動手段）、８……コリメータレンズ（光学素子）、９……ロッドレンズ（光学素子）、１１……フィン、６１……フォトインタラプタ、８０……ガルバノミラー（導光手段）、８１……ポリゴンミラー（導光手段）
【図１】
2006099037.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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