JP5527108B2 - 光源制御装置及びプロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、光源制御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、固体光源が積極的に用いられ始めている。

ＬＤ、ＬＥＤ等の固体光源は、劣化が生ずると、供給される電流が変わらなくとも得られる光量が低下する傾向がある。光源は、一般的に環境温度の変化や劣化の度合いに拘わらず一定の光量が得られることが重要である。このため、従来は、固体光源の劣化等による光量の低下が生じた場合には、固体光源に対する電流の供給量を増やして一定の光量が得られるようにしている。但し、固体光源への電流の供給量を余り増加させると発熱等によって固体光源の劣化が促進される可能性がある。

以下の特許文献１には、ＬＤに供給される駆動電流を検出し、その電流値が所定値以上になった場合に異常検出信号を生成してＬＤに対する駆動電流の出力停止等を行うことにより、ＬＤを駆動する駆動装置の劣化や不具合の発生を未然に防止する技術が開示されている。また、以下の特許文献２には、ＬＤ駆動装置から出力される電流値を検出するとともに記憶し、現時点における検出電流値とそれ以前に記憶した電流値との変動量を求めてＬＤ劣化が末期に差し掛かっていることを判断することにより、致命的なＬＤ劣化が発生する前にＬＤの交換を可能とする技術が開示されている。

特開２００５−３２７９８号公報 特開２００２−３２９９２４号公報

ところで、固体光源の代表的な制御方法として、定電流制御と定電力制御とが挙げられる。定電流制御は、固体光源に一定の電流が供給されるように制御する制御方法である。これに対し、定電力制御は、固体光源に一定の電力が供給されるように制御する制御方法である。固体光源からは供給される電流に応じた光量の光が射出されるため、光量の制御が容易な定電流制御が用いられることが多い。定電力制御は、例えば消費電力を一定にする場合に用いられる。

ここで、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て直列接続又は直並列接続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。

このような複数の固体光源を備える光源装置は、複数の固体光源のうちの一部が劣化等によりショート（短絡）して、順方向電圧降下（Ｖｆ）が急激に低下する状況が生じ得る。定電力制御が行われている最中に順方向電圧降下の急激な変化が生ずると、電力を一定にすべく過大な電流が供給されてしまい、他の正常な固体光源の劣化や故障が生じて光源装置の寿命が短くなるという問題が生ずる。また、定電流制御が行われている最中に順方向電圧降下の急激な変化が生ずると、過大な電流の供給は避けられるものの、ショートした固体光源の分だけ光量が低下してしまい、光量変化が生ずるという問題が生ずる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の固体光源のうちの一部が故障した場合に生じ得る問題を解消することができる光源制御装置、及び当該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。

本発明の光源制御装置は、直列接続された複数の固体光源を有する光源装置を制御する光源制御装置であって、前記固体光源に印加される電圧及び前記固体光源に供給される電流の少なくとも一方を検出する検出器と、前記検出器の検出結果を用いて前記電圧及び前記電流の少なくとも一方の不連続性の有無を判断し、該不連続性が有ると判断した場合には前記光源装置に対して行う電流又は電力の制御を変更する制御部とを備えることを特徴としている。
この発明によると、検出器の検出結果を用いて固体光源に印加される電圧及び固体光源に供給される電流の不連続性が有ると判断した場合に、光源装置に対して行う電流又は電力の制御を変更するようにしているため、例えば電流及び電圧の急激な変化に伴って光源装置に過大な電流が流れたり、或いは光源装置の光量が急変するといった事態を防止することができる。
また、本発明の光源制御装置は、前記制御部が、前記検出器の検出結果を蓄積する蓄積部を備えており、前記検出器の検出結果と前記蓄積部に蓄積された検出結果とを比較して前記不連続性の有無を判断することを特徴としている。
この発明によると、検出器の検出結果を蓄積部に蓄積しており、新たに得られた検出結果と蓄積部に蓄積された検出結果とを比較して電圧等の不連続性の有無を判断するようにしているため、電圧等の不連続性の有無を簡単な構成で精確に判断することができる。
また、本発明の光源制御装置は、前記制御部が、前記不連続性が無いと判断した場合には、前記光源装置に対して前記検出器の検出結果に応じた定電力制御を行うことを特徴としている。
この発明によると、電圧等の不連続性が無いと判断した場合には光源装置に対して定電力制御を行うようにしているため、光源装置が備える固体光源に経年劣化が生じているときに定電流制御を行った場合に比べて消費電力の低減を図ることができる。
また、本発明の光源制御装置は、前記制御部が、前記不連続性が有ると判断した場合には、前記光源装置に対して行っている定電力制御を定電流制御に変更することを特徴としている。
この発明によると、光源装置に対して定電力制御が行われている最中に電圧等の不連続性が有ると判断した場合には光源装置に対する定電力制御が定電流制御に変更されるため、光源装置に過電流が流れるのを防止することができ、これにより、光源装置の寿命を延ばすことができる。
或いは、本発明の光源制御装置は、前記制御部が、前記不連続性が有ると判断した場合には、前記光源装置に対して一定の電力が供給されるように定電力制御を行うことを特徴としている。
この発明によると、電圧等の不連続性が有ると判断した場合には光源装置に対して一定の電力が供給されるように定電力制御が行われるため、電圧等の不連続性に起因する光量の大幅な変化を防止することができる。
また、本発明の光源制御装置は、前記制御部が、前記固体光源に供給する電流量を徐々に増加させた場合に前記検出器で検出される電圧及び電流に基づいて前記固体光源の劣化状態を把握することを特徴としている。
この発明によると、固体光源に供給する電流量を徐々に増加させながら検出器を用いて固体光源の電流・電圧特性を検出するだけで、固体光源の劣化状態を把握することができる。
本発明のプロジェクターは、直列接続された複数の固体光源を有する光源装置と、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、前記光源装置を制御する上記の何れかに記載の光源制御装置を備えることを特徴としている。
この発明によると、直列接続された複数の固体光源を有する光源装置を制御する上述した光源制御装置を備えているため、消費電力や寿命が優先される用途にも光量が一定である優先される用途にも用いることができる。
また、本発明のプロジェクターは、前記光源装置が有する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を備えるプロジェクターに適用することができる。

本発明の一実施形態による光源制御装置の要部構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による光源制御装置によって駆動制御される固体光源アレイを模式的に示す図である。 本発明の一実施形態による光源制御装置で行われる制御の概要を説明するための図である。 本発明の一実施形態による光源制御装置で行われる制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の一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一実施形態による光源制御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。

図１は、本発明の一実施形態による光源制御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、本実施形態の光源制御装置１は、駆動回路２、電流検出抵抗３（検出器）、電圧検出抵抗４ａ，４ｂ（検出器）、オペアンプ５，６（検出器）、及び制御回路７（制御部）を備えており、電源装置ＰＳから供給される電力を用いて固体光源アレイ１１（光源装置）を駆動制御する。

電源装置ＰＳは、例えば電圧が１００Ｖである商用電源から供給される電力を用いて、固体光源アレイ１１を駆動する電力（例えば、電圧が３０Ｖである直流電力）を生成して光源制御装置１に供給する。固体光源アレイ１１は、直列接続された複数の固体光源１１ａを有しており、光源制御装置１によって駆動制御されることにより例えば青色光を射出する。

図２は、本発明の一実施形態による光源制御装置によって駆動制御される固体光源アレイを模式的に示す図である。図２に示す通り、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を備えている。尚、図２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、例えば青色光（発光強度のピーク：約４６０ｎｍ）を射出する半導体レーザーであり、同じ列に配列された固体光源１１ａが直列接続されている。つまり、符号Ｃ１で指し示された列に配列された４個の固体光源１１ａが直列接続され、符号Ｃ２で指し示された列に配列された４個の固体光源１１ａが直列接続されている。符号Ｃ３，Ｃ４で指し示された列に配列された固体光源１１ａについても同様である。

尚、図２においては図示を省略しているが、各列Ｃ１〜Ｃ４に配列された固体光源１１ａのうち、基板ＳＢの上端部に配列された４つの固体光源１１ａはアノード電極が互いに接続されており、基板ＳＢの下端部に配列された４つの固体光源１１ａはカソード電極が高いに接続されている。つまり、固体光源アレイ１１に配列形成された固体光源１１ａは、各列において直列接続され、列間において並列接続されている。アノード電極が互いに接続された４つの固体光源１１ａは光源制御装置１に接続され、カソード電極が互いに接続された４つの固体光源１１ａは接地されている。

図１中に示す４つの固体光源１１ａは、例えば図２中の列Ｃ１に配列された４つの固体光源１１ａを表している。尚、固体光源アレイ１１に設けられる固体光源１１ａは上述の通り直並列されているが、以下では説明を簡単にするために、固体光源アレイ１１には、図１中に示す直列接続された４つの固体光源１１ａが形成されているものとして説明を進める。

図１に戻り、光源制御装置１に設けられる駆動回路２は、電源装置ＰＳから供給される直流電力を用い、制御回路７の制御の下で固体光源アレイ１１を駆動する。具体的に、駆動回路２は、電源装置ＰＳから供給される直流電力を昇圧又は降圧するコンバータと、場合に応じてパルス出力にするインバータとを備えており、コンバータ及びインバータの動作を制御することで固体光源アレイ１１に印加する電圧、固体光源アレイ１１に供給する電流、或いは固体光源アレイ１１に供給する電力を可変する。

電流検出抵抗３は、固体光源アレイ１１に流れる電流を検出するために用いられる抵抗であり、駆動回路２と固体光源アレイ１１との間に設けられている。尚、図１に示す通り、固体光源アレイ１１に形成された固体光源１１ａが直列接続された４つのみである場合には、固体光源アレイ１１に流れる電流（固体光源アレイ１１に流入する電流）と固体光源１１ａの各々に流れる電流は等しい。このため、以下では、「固体光源アレイ１１に流れる電流」を「固体光源１１ａの各々に流れる電流」の意味でも用いる。

電圧検出抵抗４ａ，４ｂは、直列接続された固体光源１１ａの順方向電圧降下（Ｖｆ）を検出するために用いられる抵抗であり、直列接続された状態で固体光源アレイ１１に並列接続されている。これら電圧検出抵抗４ａ，４ｂはいわゆる分圧抵抗であり、その接続点には検出対象である順方向電圧降下（Ｖｆ）に比例した電圧が現れる。尚、図１に示す通り、固体光源アレイ１１に形成された固体光源１１ａが直列接続された４つのみである場合には、直列接続された固体光源１１ａの順方向電圧降下（Ｖｆ）と固定光源アレイ１１の電圧とは等しい。このため、以下では、「固体光源アレイ１１の電圧」を「直列接続された固体光源１１ａの順方向電圧降下（Ｖｆ）」の意味でも用いる。

オペアンプ５は、非反転入力端が駆動回路２と電流検出抵抗３との間に接続されるとともに反転入力端が電流検出抵抗３と固体光源アレイ１１との間に接続され、電流検出抵抗３に現れる電圧降下（固体光源アレイ１１に流れる電流に応じた電圧降下）を所定の増幅率で増幅する。オペアンプ５から出力される信号は、固体光源アレイ１１に流れる電流の検出結果を示す信号である。オペアンプ６は、非反転入力端が電圧検出抵抗４ａ，４ｂの接続点に接続されるとともに反転入力端が接地され、非反転入力端に入力される電圧（検出対象である固体光源アレイ１１の電圧に比例した電圧）を所定の増幅率で増幅する。オペアンプ６から出力される信号は、直列接続された固体光源アレイ１１の電圧の検出結果を示す信号である。

制御回路７は、オペアンプ５，６から出力される信号を用いて駆動回路２の制御を行う。具体的には、オペアンプ５，６から出力される信号に応じて、固体光源アレイ１１に印加される電圧と固体光源アレイ１１に供給される電流との少なくとも一方の不連続性の有無を判断する。そして、不連続性が有ると判断した場合には、固体光源アレイ１１に対して行う電流又は電力の制御を変更する。詳細は後述するが、このような制御の変更を行うのは、過大な電流を防止して固体光源アレイ１１の寿命を長くするため、或いは、固体光源アレイ１１の光量の変化を防止するためである。

制御回路７は、図１に示す通り、オペアンプ５，６から出力される信号をディジタル変換したデータを蓄積するメモリ７ａ（蓄積部）を備えており、オペアンプ５，６の少なくとも一方から得られる信号をディジタル変換したデータとメモリ７ａに蓄積されたデータとを比較することで、上記の不連続性の有無を判断する。つまり、電圧や電流の変化率が予め定められた規定値を超えた場合に、電流や電流の不連続性が生じたと判断する。尚、制御回路７は、オペアンプ５，６から出力される信号を用いて固体光源アレイ１１の電圧及び固体光源アレイ１１に流れる電流の不連続性の有無を判断することが可能であるが、以下では説明を簡単にするために、オペアンプ６から出力される信号を用いて固体光源アレイ１１の電圧の不連続性の有無を判断する例について説明する。

上述した電圧等の不連続性は、固体光源アレイ１１に設けられた直列接続された固体光源１１ａのうちの一部がショート（短絡）することが原因で生ずる。つまり、固体光源１１ａの各々が正常であれば、電圧検出抵抗４ａ，４ｂで検出される固体光源アレイ１１の電圧は、固体光源１１ａの各々に現れる順方向電圧降下の和となる。しかしながら、固体光源１１ａの一部がショートすると、ショートした固体光源１１ａに現れていた順方向電圧降下の分だけ固体光源アレイ１１の電圧が急激に低下するため電圧等の不連続性が生ずる。

次に、制御回路７が主体となって光源制御装置１で行われる制御の概要について説明する。図３は、本発明の一実施形態による光源制御装置で行われる制御の概要を説明するための図である。まず、固体光源１１ａの各々からは供給される電流に応じた光量の光が射出されるため、制御回路７は、固体光源アレイ１１に対して光量の制御が容易な定電流制御（固体光源アレイ１１に一定の電流を供給する制御）を行うのが基本である。

しかしながら、定電流制御では、固体光源１１ａの経時劣化等によって固体光源アレイ１１の電圧が上昇しても固体光源アレイ１１に一定の電流が供給されるため、固体光源アレイ１１の電圧上昇に伴って消費電力が上昇する。従って、制御回路７は、固体光源アレイ１１の電圧が上昇傾向にある場合に消費電力を抑える必要があるときには、固体光源アレイ１１に対して定電力制御（固体光源アレイ１１に一定の電力を供給する制御）を行う。定電力制御が行われると、図３（ａ）に示す通り、固体光源アレイ１１の電圧上昇に伴って固体光源アレイ１に供給される電流が低減されるため消費電力が一定となる。

制御回路７が固体光源アレイ１１に対して定電力制御を行っている最中に、固体光源１１ａのショートに起因する急激な電圧の降下が生ずると、図３（ｂ）に示す通り、固体光源アレイ１１に供給する電力を一定にすべく過大な電流が供給されてしまう。このような過大な電流が供給されると、正常な固体光源１１ａの劣化や故障が生じて固体光源アレイ１１の寿命が短くなる虞が考えられる。

このため、本実施形態では、固体光源アレイ１１に対して定電力制御を行っている最中に固体光源アレイ１１の電圧の不連続性が生じたと判断した場合には、図３（ｃ）に示す通り、制御回路７は固体光源アレイ１１に対する制御を定電流制御に変更することとしている。このような変更がなされることで、一部の固体光源１１ａのショートに起因する急激な電圧の降下が生じても、他の正常な固体光源１１ａに過大な電流が供給されるのが防止され、固体光源アレイ１１の寿命を延ばすことができる。

図３を用いて説明した以上の制御は、固体光源アレイ１１の消費電力及び寿命を優先した制御である。しかしながら、固体光源アレイ１１の消費電力や寿命よりも固体光源アレイ１１からの光量が一定であることが優先される場合もある。かかる場合には、電圧の不連続性が生じたときに、固体光源アレイ１１に対して定電力制御を行い、固体光源アレイ１１からほぼ一定の光量が得られるようにするのが望ましい。尚、固体光源アレイ１１の消費電力や寿命を優先するのか、固体光源アレイ１１の光量を優先するのかは、予め用途等に応じて制御回路７に設定しておいてもよく、或いはスイッチ等によってユーザに選択可能にしても良い。

次に、上記構成の電源制御装置１で行われる制御の詳細について説明する。図４は、本発明の一実施形態による光源制御装置で行われる制御の一例を示すフローチャートである。尚、図４に示すフローチャートは、図３を用いて説明した制御を実現する処理を示すフローチャートである。また、このフローチャートは、電源制御装置１の電源が投入されることにより開始される。

処理が開始されると、制御回路７は、まず駆動回路２を制御して固体光源アレイ１１に供給する電流量を徐々に増加させながらオペアンプ５，６の出力信号をモニタし、固体光源アレイ１１が備える固体光源１１ａの電流・電圧特性を検出し、固体光源１１ａの劣化状況を把握する。ここで、半導体レーザーである固体光源１１ａは、劣化が生ずるとレーザー発振が開始される閾電流が増大する傾向があるため、制御回路７はこの閾電流に基づいて劣化状況を把握する。

固体光源アレイ１１から青色光（レーザー光）の射出が開始されると、制御回路７は、固体光源アレイ１１に供給する電流を定格の１０分の１程度に設定し、オペアンプ６の出力信号に基づいて固体光源アレイ１１の電圧を検出し、検出された電圧を示すデータをメモリ７ａに記録する（ステップＳ１１）。固体光源アレイ１１の電圧検出時に、固体光源アレイ１１に供給する電流を定格の１０分の１程度に設定するのは、固体光源１１ａから発せられる熱による影響を排除するためである。

以上の電圧検出が終了すると、制御回路７は、ステップＳ１１の検出結果に基づいて固体光源アレイ１１に供給すべき電流量を設定して固体光源アレイ１１に対する定電流制御を開始する（ステップＳ１２）。かかる制御により、固体光源アレイ１１に一定の電流が供給され、固体光源１１ａの各々からは一定光量の光が射出される。尚、固体光源アレイ１１に供給すべき電流量は、例えば予め設定された目標電力（固体光源アレイ１１に供給すべき電力）をステップＳ１１で検出された電圧値で除算して得られる値に設定される。

定電流制御が開始されて一定時間が経過すると、制御回路７は、オペアンプ６から出力される信号に基づいて固体光源アレイ１１の電圧を検出し、検出された電圧を示すデータをメモリ７ａに記録する。そして、新たに検出されたデータとメモリ７ａに記録されているデータとを比較する（ステップＳ１３）。その後、制御回路７は、固体光源アレイ１１の電圧の上昇の有無を判断する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１４で電圧上昇が生じていないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、制御回路７は、電圧の低下の有無を判断する（ステップＳ１５）。ステップＳ１５で電圧低下が生じていないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、制御回路７は、一定時間経過後に再び固体光源アレイ１１の電圧の検出、検出された電圧を示すデータの記録、及び新たなデータとメモリ７ａに記録されているデータとの比較を行う（ステップＳ１３）。つまり、ステップＳ１３〜Ｓ１５のループでは、固体光源１１ａの経年劣化等に起因する固体光源アレイ１１の電圧変動（電圧上昇）が生じていないため、制御回路７は、固体光源アレイ１１に対する定電流制御を継続する。

一方、ステップＳ１４で電圧上昇が生じたと判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、制御回路７は、固体光源アレイ１１に対する制御を定電力制御に切り替え、固体光源アレイ１１に供給される電力が予め設定された目標電力になるように電流値を調整する（ステップＳ１６）。これにより、図３（ａ）を用いて説明した通り、固体光源アレイ１１の電圧の上昇に伴って電流を減じ、固体光源アレイ１１に供給される電力を一定とする制御が行われる。尚、ステップＳ１６の処理が終了すると、ステップＳ１３の処理が行われる。

他方、ステップＳ１５で電圧低下が生じたと判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、制御回路７は、その電圧低下が予め設定された規定値以上の変動であるか否かを判断する（ステップＳ１７）。規定値以上の変動ではないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、制御回路７は、定電力制御を継続して固体光源アレイ１１に供給される電力が予め設定された目標電力になるように電流値を調整する（ステップＳ１６）。

これに対し、ステップＳ１７において、規定値以上の変動であると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、制御回路７は、固体光源アレイ１１に対して行っている定電力制御を定電流制御に変更する。具体的には、目標電力値を、規定値以上の電圧低下が生ずる直前に設定されていた電流値と、規定値以上の電圧低下が生じた直後に検出された電圧値とを乗算して得られる電力値に再設定する制御を行う（ステップＳ１８）。かかる再設定が行われることで、固体光源アレイ１１に過大な電流が供給されるのを防止することができ、固体光源アレイ１１の寿命を延ばすことができる。

固体光源アレイ１１に対する制御を定電流制御に変更した後は、制御回路７は、電圧低下の大きさに応じて固体光源１１ａの故障数をカウントし、その故障数を示す情報をメモリ７ａに記録する（ステップＳ１９）。尚、固体光源１１ａの故障数を示す情報を記録する際に、固体光源１１ａの故障が発生した旨を示す情報や固体光源１１ａの故障数を示す情報をユーザに対して通知しても良い。

以上説明した通り、本実施形態の光源制御装置１は、固体光源アレイ１１の電圧を検出し、この検出結果を用いて電圧の不連続性の有無を判断し、電圧の不連続性が有ると判断した場合には、固体光源アレイ１１に対して行う電流又は電力の制御を変更している。このため、例えば固体光源アレイ１１に対して定電力制御が行われている最中に固体光源アレイ１１の電圧が急激に低下して過大な電流が固体光源アレイ１１に流れ、固体光源アレイ１１の寿命が短くなってしまう、という事態を防止することができる。

尚、固体光源アレイ１１の消費電力及び寿命よりも固体光源アレイ１１からの光量が一定であることが優先される場合には、例えば定電流制御を定電力制御に変更する制御が制御回路７によって行われる。つまり、定電流制御が行われている最中に固体光源アレイ１１の電圧が急激に低下すると、固体光源アレイ１１から射出される光の光量を一定にすべく、固体光源アレイ１１に対して一定の電力が供給されるように制御される。

次に、本発明の一実施形態によるプロジェクターについて説明する。図５は、本発明の一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５に示す通り、プロジェクターＰＪ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、以上説明した光源制御装置１及び固体光源アレイ１１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、固体光源アレ１１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、固体光源アレイ１１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、固体光源アレイ１１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５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ＰＪは、固体光源アレイ１１の電圧の急激な変動に応じて固体光源アレイ１１に対して行う電流又は電力の制御を変更する光源制御装置１を備えている。このため、本実施形態のプロジェクターＰＪは、用途に応じて消費電力や製品寿命を優先したり、或いは寿命等よりも光量を優先させる制御が可能である。

以上、本発明の実施形態による光源制御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に配列形成された固体光源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、複数の固体光源１１ａが直並列接続されており、これらが光源制御装置１で制御され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、図２に示す各列Ｃ１〜Ｃ４毎に光源制御装置を設け、各列毎に直列接続された固体光源１１ａを複数の光源制御装置で制御しても良い。

（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…光源制御装置、３…電流検出抵抗、４ａ，４ｂ…電圧検出抵抗、５，６…オペアンプ、７…制御回路、７ａ…メモリ、１１…固体光源アレイ、１１ａ…固体光源、３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ…液晶光変調装置、５０…投射光学系、ＰＪ…プロジェクター、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (8)

1. 直列接続された複数の固体光源を有する光源装置を制御する光源制御装置であって、
   前記固体光源に印加される電圧及び前記固体光源に供給される電流の少なくとも一方を検出する検出器と、
   前記検出器の検出結果を用いて前記電圧及び前記電流の少なくとも一方の不連続性の有無を判断し、該不連続性が有ると判断した場合には前記光源装置に対して行う電流又は電力の制御を変更する制御部と
   を備えることを特徴とする光源制御装置。
2. 前記制御部は、前記検出器の検出結果を蓄積する蓄積部を備えており、前記検出器の検出結果と前記蓄積部に蓄積された検出結果とを比較して前記不連続性の有無を判断することを特徴とする請求項１記載の光源制御装置。
3. 前記制御部は、前記不連続性が無いと判断した場合には、前記光源装置に対して前記検出器の検出結果に応じた定電力制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光源制御装置。
4. 前記制御部は、前記不連続性が有ると判断した場合には、前記光源装置に対して行っている定電力制御を定電流制御に変更することを特徴とする請求項３記載の光源制御装置。
5. 前記制御部は、前記不連続性が有ると判断した場合には、前記光源装置に対して一定の電力が供給されるように定電力制御を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光源制御装置。
6. 前記制御部は、前記固体光源に供給する電流量を徐々に増加させた場合に前記検出器で検出される電圧及び電流に基づいて前記固体光源の劣化状態を把握することを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光源制御装置。
7. 直列接続された複数の固体光源を有する光源装置と、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、
   前記光源装置を制御する請求項１から請求項６の何れか一項に記載の光源制御装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
8. 前記光源装置が有する前記複数の固体光源は、線状又は面状に配列されていることを特徴とする請求項７記載のプロジェクター。

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