(57)【要約】【課題】  コンパクトで消費電力が小さく、表示デバイスとの同期が容易な光源装置を提供する。【解決手段】  光源装置３は、Ｒ色ＬＥＤ１２、Ｇ色ＬＥＤ１３、Ｂ色ＬＥＤ１４と、リフレクタ１５、１６、１７と、各色ＬＥＤ１２、１３、１４及びリフレクタ１５、１６、１７を保持する保持部材１８と、保持部材１８を回転させる中空モータ１９と、中空モータ１９を制御するモータ制御部２０及びモータドライバ２１と、から構成される。集光レンズ４の入射面４ａには、各色ＬＥＤ１２、１３、１４から原色光が照射される。反射型液晶パネル６は、各色ＬＥＤ１２、１３、１４の回転に同期して駆動し、入射した各原色光を変調して原色画像光とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに色が異なる複数種類の色光を照明光学系に順次に入射させる光源装置において、  前記複数種類の色光を各々放射する複数種類の発光体と、所定の軸線を中心に回転自在に支持され、前記複数種類の発光体を前記軸線の回りに配列して保持する保持部材と、前記保持部材を連続回転させる駆動手段とを有し、
前記複数種類の発光体を点灯させたまま前記保持部材と一体に回転させ、放射された色光が前記照明光学系に入射する位置に各々の発光体を順次に移動させることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記駆動手段がモータであり、前記保持部材はモータの回転子と一体に回転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】
前記保持部材は、それぞれの発光体からの色光を集光して放射させるリフレクタを備えていることを特徴とする請求項１または２記載の光源装置。
【請求項４】
前記複数種類の発光体はそれぞれ発光色が異なる発光ダイオードであることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一つ記載の光源装置。
【請求項５】
前記照明光学系から出射した色光は、前記モータの回転に同期して色光の種類に応じた画像を順次に表示する表示デバイスに照射されることを特徴とする請求項１ないし４いずれか一つ記載の光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、互いに色が異なる複数種類の色光を照明光学系に順次に入射させる光源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
投映レンズによってスクリーン上にカラー画像を表示するプロジェクタが知られている。プロジェクタには、赤色光、緑色光、青色光（以下、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）の各々の原色光毎に対応する３つの表示デバイスを用いた三板式のものや、１つの表示デバイスを用いた単板式のものがある。単板式のプロジェクタとしては、各原色光を順次に出射する光源装置を備え、各原色光を順次に表示デバイスに照射して原色画像光とし、この原色画像光をスクリーン上で高速に切り換えることでカラー画像として認識させる時分割形式のものが知られている。
【０００３】
時分割形式のプロジェクタに用いられる光源装置として、各原色光のみを透過させる複数のカラーフィルタを回転方向に配列したフィルタ円板を用いたものがよく知られている。フィルタ円板を、光源から発される白色光の光路を横切るようにして回転させることで、フィルタ円板の回転に同期して各原色光を順次に出射させることができる。
【０００４】
フィルタ円板を用いない光源装置として、例えば特許文献１、２に記載された光源装置が知られている。これらの特許文献には、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の各原色光を発するＬＥＤアレイをクロスダイクロイックプリズムの３入射面に配置し、クロスダイクロイックプリズムの出射面から各原色光を順次に出射する光源装置が記載されている。各原色光は表示デバイスに照射され、表示デバイスは各ＬＥＤアレイの点滅タイミングと同期して各原色光を変調する。
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３３９０５２号公報
【特許文献２】特開２００３−１８６１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、フィルタ円板を用いた光源装置では、フィルタ円板の上流側に、白色光を発する光源、及び光源から発された白色光を集光させる光学系を配置しなければならない。これにより、光源装置は、光の照射方向に大型化するとともに、構成要素が多くなるという問題が生じる。また、白色光を発する光源には、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、ハロゲンランプ等が用いられるのが一般的であり、消費電力が大きいという問題もある。
【０００７】
また、特許文献１、２に記載された光源装置では、各ＬＥＤアレイの点滅タイミングと表示デバイスの駆動タイミングを調整するのが難しいという問題がある。これらのタイミングがわずかにでもずれると画質が低下するため、各ＬＥＤアレイ及び表示デバイスをより正確に制御する必要が生じ、製造コストの上昇を招いてしまう。
【０００８】
本発明では、コンパクトであり、表示デバイスとの同期が容易な光源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、互いに色が異なる複数種類の色光を照明光学系に順次に入射させる光源装置に関し、前記複数種類の色光を各々放射する複数種類の発光体と、所定の軸線を中心に回転自在に支持され、前記複数種類の発光体を前記軸線の回りに配列して保持する保持部材と、前記保持部材を連続回転させる駆動手段とを有し、前記複数種類の発光体を点灯させたまま前記保持部材と一体に回転させ、放射された色光が前記照明光学系に入射する位置に各々の発光体を順次に移動させることを特徴とする。
【００１０】
前記駆動手段がモータであり、前記保持部材はモータの回転子と一体に回転することが好ましい。また、前記保持部材は、それぞれの発光体からの色光を集光して放射させるリフレクタを備えていることが好ましい。さらに、前記複数種類の発光体はそれぞれ発光色が異なる発光ダイオードであることが好ましい。
【００１１】
前記照明光学系から出射した色光は、前記モータの回転に同期して色光の種類に応じた画像を順次に表示する表示デバイスに照射されることとして、本発明の光源装置をプロジェクタ等に用いるのが好適である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、コンパクトであり、表示デバイスとの同期が容易な光源装置を提供することができる。また、光源に発光ダイオードを用いることで、消費電力を小さくするとともに発熱を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１に示すように、プロジェクタ２は、光源装置３、集光レンズ４、ＰＢＳ（Ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ  Ｂｅａｍ  Ｓｐｌｉｔｔｅｒ）プリズム５、反射型液晶パネル６、投映レンズ７、スクリーン８から構成される。
【００１４】
図２に示すように、光源装置３は、Ｒ光を発するＲ色発光ダイオード１２、Ｇ光を発するＧ色発光ダイオード１３、Ｂ光を発するＢ色発光ダイオード１４（以下、それぞれＲ色ＬＥＤ１２、Ｇ色ＬＥＤ１３、Ｂ色ＬＥＤ１４）と、リフレクタ１５、１６、１７と、各色ＬＥＤ１２、１３、１４及びリフレクタ１５、１６、１７を保持する保持部材１８と、保持部材１８を回転させる中空モータ１９と、中空モータ１９を制御するモータ制御部２０（図１参照）及びモータドライバ２１（図１参照）と、から構成される。
【００１５】
各色ＬＥＤ１２、１３、１４には、正電極２２に接触した端子２４、負電極２３に接触した端子２５から電力が供給される。各電極２２、２３は、環状に形成されておりプロジェクタ２の筐体（図示なし）に固定された軸２６に取付けられている。端子２４は正電極２２に、端子２５は負電極２３に向けて付勢されており、各色ＬＥＤ１２、１３、１４及び保持部材１８が回転する際には端子２４、２５は各電極２２、２３に接しながら回転する。なお、本例の図においては、各色ＬＥＤ１２、１３、１４はそれぞれ一つずつであるが、必要とされる光量に応じてそれぞれ複数個としてもよい。
【００１６】
各リフレクタ１５、１６、１７は、放物面状に形成されて各色ＬＥＤ１２、１３、１４に対応して設けられている。各リフレクタ１５、１６、１７は、各色ＬＥＤ１２、１３、１４から発された照明光の一部を回転方向と略垂直な方向に向かって反射させる。
【００１７】
保持部材１８は円柱状に形成され、各色ＬＥＤ１２、１３、１４を回転軸線３３まわりに配列して保持している。また、保持部材１８には、軸２６を貫通させる空間（図示なし）が設けられている。
【００１８】
中空モータ１９は、回転子２７と固定子２８とから構成されたブラシレス直流モータである。回転子２７は、略円筒状に形成された回転子本体２９と、この回転子本体２９の外周面２９ａに所定間隔で設けられた永久磁石３１とからなる。固定子２８は、略円筒状に形成された固定子本体３０と、この固定子本体３０の内周面３０ａ近傍に設けられた巻線（図示なし）及び磁気素子（例えば、ホール素子）（図示なし）とからなる。
【００１９】
回転子本体２９の外周面２９ａには、固定子本体３０の内周面３０ａに接するベアリング３２が設けられており、回転子２７が円滑に回転できるようになっている。このベアリング３２は、固定子本体３０の内周面３０ａ側に設けてもよい。また、回転子２７には、その回転軸線３３に沿って貫通する中空部３４が形成されている。
【００２０】
光源装置３は、保持部材１８の外周面１８ａと中空モータ１９の回転子２７の内周面２９ｂとを固着して保持部材１８を中空部３４に配置し、保持部材１８の内部に軸２６を配置することで組み立てられる。組み立てた光源装置３を図３に示す。光源装置３は、軸２６と中空モータ１９の固定子２８をプロジェクタ２の筐体（図示なし）に固定し、各色ＬＥＤ１２、１３、１４、保持部材１８及び回転子２７が一体となって変位自在となるように配置されている。なお、本例では、保持部材１８と回転子２７とを別々に形成したが、保持部材１８と回転子２７とを一体に形成してもよい。
【００２１】
モータ制御部２０（図１参照）とモータドライバ２１（図１参照）は、中空モータ１９の駆動を制御する。回転子２７が固定子２８に対して回転すると、固定子本体３０に設けられた磁気素子（図示なし）が回転子本体２９の永久磁石３１の位置を検出し、検出信号をモータ制御部２０に送る。モータ制御部２０は、この検出信号から回転子２７の回転位置及び回転速度を算出し、この算出結果に基づいてモータドライバ２１に駆動信号を送る。モータドライバ２１は、モータ制御部２０からの駆動信号から算出された電流及び電圧を、固定子２８の巻線（図示なし）に与える。これにより、回転子２７は回転力を与えられ、設定された回転速度で回転を続ける。また、回転子２７の回転に伴い、回転子２７と一体となった各色ＬＥＤ１２、１３、１４及び保持部材１８も回転する。中空モータ１９の回転子２７は、固定子２８に対して安定した回転を行うため、各色ＬＥＤ１２、１３、１４及び保持部材１８も安定した回転を行う。
【００２２】
上記のような構成によれば、光源装置３をコンパクトにすることができる。また、光源に発光ダイオードを用いることで、消費電力を小さくするとともに発熱を抑えることができる。
【００２３】
図１に示すように、集光レンズ４は、光源装置３の光進行方向下流側において、回転軸線３３から離れて配置される。集光レンズ４は、各色ＬＥＤ１２、１３、１４が回転する際に、各色ＬＥＤ１２、１３，１４から発される各原色光の照射領域が、集光レンズ４の入射面４ａを順次に通過するような位置に配置されることとなる。集光レンズ４は、入射面４ａに順次に照射された各原色光を集光し、集光レンズ４の下流側に配置されたＰＢＳプリズム５の入射面５ａに順次に照射する。
【００２４】
ＰＢＳプリズム５は、断面形状が直角二等辺三角形状の２つのプリズム３８、３９を、それぞれの傾斜面を互いに対向させるとともに、その間に、ブリュースター角が４５°となる反射偏光層４０を挟んだものである。反射偏光層４０は、４５°で入射した光のうち、Ｐ偏光を透過させ、Ｓ偏光を反射する。よって、入射面５ａから入射した光のうち、Ｐ偏光は反射偏光層４０を透過して出射面５ｂから出射し、Ｓ偏光は反射偏光層４０で反射して入出射面５ｃから出射する。
【００２５】
反射型液晶パネル６は、その前面がＰＢＳプリズム５の入出射面５ｃに対向して配置されている。反射型液晶パネル６は、入射光を各画素毎に変調して反射する。ここで、明表示の画素に対応する入射光は偏光方向を９０°回転されてＰ偏光となって反射され、暗表示の画素に対応する入射光は偏光方向を変えずにＳ偏光として反射される。反射型液晶パネル６には、各画素に対応して電極が設けられており、この電極に電圧を印加することによって入射光の偏光方向を変化させることができる。各電極への電圧の印加は、画像データに基いてパネル制御部（図示なし）によって行われる。パネル制御部は、光源装置３の各色ＬＥＤ１２、１３、１４の回転に同期して駆動する。
【００２６】
なお、Ｐ偏光、Ｓ偏光の混合した反射光は、ＰＢＳプリズム５に入出射面５ｃから入射し、反射偏光層４０へと進行する。Ｐ偏光は反射偏光層４０を透過した後ＰＢＳプリズム５を出射して投映レンズ７に入射し、Ｓ偏光は反射偏光層４０で反射した後ＰＢＳプリズム５を出射して光源装置３へと進行する。
【００２７】
投映レンズ７は、ＰＢＳプリズム５から出射した光をスクリーン８上に投映する。
【００２８】
以下では、上記構成による作用について説明する。各色ＬＥＤ１２、１３、１４及び保持部材１８は、モータ制御部２０及びモータドライバ２１の制御により、一定速度で高速回転する。各色ＬＥＤ１２、１３、１４は連続して点灯しており、常時原色光を発している。各色ＬＥＤ１２、１３、１４から発された各原色光の照射領域は、各色ＬＥＤ１２、１３、１４の回転に伴い、順次に集光レンズ４の入射面４ａを通過する。これにより、集光レンズ４の入射面４ａ上では、照明光の色が、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の順に順次高速で切り換わる。
【００２９】
集光レンズ４の入射面４ａに順次照射された各原色光は、集光されてＰＢＳプリズム５、反射型液晶パネル６を経て各原色画像光とされる。ここで、反射型液晶パネル６は、各色ＬＥＤ１２、１３、１４の回転に同期して、入射する各原色光を変調するように駆動される。各原色画像光は、投映レンズ７を経てスクリーン８に投映される。スクリーン８上では、各原色画像光が高速で切り換わり、カラー画像として認識される。
【００３０】
なお、上記実施形態では、光源装置の光源に、Ｒ色ＬＥＤ、Ｇ色ＬＥＤ、Ｂ色ＬＥＤを用いたが、３原色光以外の色光、例えば白色光を発するＬＥＤを加えたものであってもよい。また、ＬＥＤ以外の光源を用いたものであってもよい。
【００３１】
上記実施形態では、中空モータにブラシレス直流モータを用いたが、この替わりに直流サーボモータ、シンクロナスモータ、インダクションモータ等のモータを用いてもよい。
【００３２】
上記実施形態では、ＰＢＳプリズムと反射型液晶パネルを用いたが、これらの替わりに、ＴＩＲプリズムとＤＭＤを用いてもよい。この場合であっても、各色ＬＥＤの回転に同期してＤＭＤを駆動し、ＤＭＤに入射する各原色光を変調するのは同じである。
【００３３】
上記実施形態では、光源装置から発された各原色光は、直接に集光レンズに入射することとしたが、発された各原色光がミラー等の光学部材を経た後に集光レンズに入射することとしてもよい。
【００３４】
また、各原色光が集光レンズに順次に導かれるように各色ＬＥＤの位置を順次に移動させる構成であればよく、上記実施形態の構成に限られない。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施形態に係る光源装置を用いたプロジェクタの概略斜視図である。
【図２】光源装置の分解斜視図である。
【図３】光源装置の斜視図である。
【符号の説明】
【００３６】
３  光源装置
６  反射型液晶パネル
１２  Ｒ色ＬＥＤ
１３  Ｇ色ＬＥＤ
１４  Ｂ色ＬＥＤ
１８  保持部材
１９  中空モータ
３３  回転軸線
３４  中空部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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