JP6859762B2

JP6859762B2 - 照明装置およびプロジェクター

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Inventors: 秋山　光一; 光一秋山
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Description

本発明は、照明装置およびプロジェクターに関する。

半導体レーザー等の発光素子から射出された励起光を蛍光体に照射して得た蛍光光を、照明光として利用する光源装置を備えたプロジェクターが提案されている。

下記の特許文献１に、青色光を射出する複数の半導体レーザーを備えた固体光源ユニットと、ダイクロイックミラーと、蛍光体層と、位相差板と、拡散板と、反射板と、を備えた光源装置が開示されている。一部の半導体レーザーはダイクロイックミラーに対するＰ偏光を射出し、残りの半導体レーザーはダイクロイックミラーに対するＳ偏光を射出する。Ｐ偏光は、ダイクロイックミラーを透過して拡散板に入射し、青色拡散光となる。Ｓ偏光は、ダイクロイックミラーで反射して蛍光体層に入射し、黄色蛍光光を生成する。黄色蛍光光と青色拡散光とは、ダイクロイックミラーにより合成されて、白色光となる。

特開２０１３−２５０４９４号公報

上記の光源装置において、Ｐ偏光を射出する複数の半導体レーザーが１つの直列回路を構成していたとする。その直列回路に例えばオープン故障（断線モードの故障）が発生した場合、その直列回路には電流が供給されないため、青色拡散光が全く生成されない。その結果、光源装置は、白色光を射出する機能を果たせない。

このように、光源ユニットの１つの光源領域から射出される光の光量が所定量以上減少した場合、光源装置が所望の機能を果たせない、という問題があった。

本発明の一つの態様は、上記の課題を解決するためになされたものであり、一部の光源領域から射出される光の光量が所定量以上減少したとしても、所望の機能を果たすことができる照明装置を提供することを目的の一つとする。本発明の一つの態様は、上記の照明装置を備えたプロジェクターを提供することを目的の一つとする。

上記の目的を達成するために、本発明の一つの態様の照明装置は、複数の光源領域を含み、第１の色光を射出する光源ユニットと、前記複数の光源領域のうち少なくとも一つの光源領域から射出された光を反射させ、前記第１の色光を、互いに異なる方向に進行する第１の成分と第２の成分とに分岐させる光分岐素子と、前記第２の成分の光路上に設けられ、前記第２の成分により励起されて第２の色光を含む蛍光光を射出する波長変換素子と、を備え、前記複数の光源領域の配列方向における前記光分岐素子の位置が調節可能である。

本発明の一つの態様の照明装置においては、一部の光源領域に故障が生じてその光源領域からの光の光量が所定量以上減少した場合、光分岐素子の位置を他の光源領域からの光の光路上に移動させることができる。そのため、第１の成分と第２の成分とのいずれか一方が全く射出されなくなることがない。

本発明の一つの態様の照明装置は、前記第１の成分の一部が入射する第１の光検出器と、前記光分岐素子を移動させる光分岐素子移動装置と、前記光分岐素子移動装置を制御する光分岐素子制御装置と、をさらに備え、前記光分岐素子制御装置は、前記第１の光検出器からの出力が所定量以上減少した場合、前記光分岐素子移動装置を制御して前記光分岐素子を前記配列方向に移動させることにより、前記第１の色光のうち前記第１の成分として分岐させる成分を変更する機能を有していてもよい。

この構成によれば、第１の成分の光量が所定量以上減少した場合に光分岐素子の移動が自動的に行われる。

本発明の一つの態様の照明装置は、前記複数の光源領域の各々の出力を制御するための光源制御装置をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、光分岐素子の位置が移動した前後での第１の成分の出力と第２の成分の出力との比の変化を光源制御装置によって調整することができる。

本発明の一つの態様の照明装置は、前記第１の成分の一部と前記第２の色光の一部とが入射する光センサーユニットをさらに備え、前記光源制御装置は、前記光センサーユニットからの出力に基づいて前記複数の光源領域の各々の出力を制御するように構成されていてもよい。

この構成によれば、第１の成分の出力と第２の色光の出力との比の調整が光源制御装置によって自動的に行われ、射出光の色が調整される。

本発明の一つの態様の照明装置において、前記複数の光源領域は、第１の出力の第１の光源領域と、第２の出力の第２の光源領域と、前記第２の出力よりも小さい第３の出力の第３の光源領域と、を含み、前記光分岐素子制御装置は、前記光分岐素子移動装置を制御して、前記第１の色光のうち前記第１の成分として分岐させる成分を、前記第１の光源領域から射出された光から前記第３の光源領域から射出された光に変更する機能を有していてもよい。

この構成によれば、光分岐素子を移動させた際に第２の色光の出力に対する第１の成分の出力の割合が過剰に大きくなることを抑制しやすい。

本発明の一つの態様のプロジェクターは、本発明の一つの態様の照明装置と、前記照明装置から射出された前記第１の成分と前記蛍光光とを画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調部と、前記画像光を投射する投射光学系と、を備える。

本発明の一つの態様のプロジェクターによれば、所望の色の画像を表示することができる。

一実施形態のプロジェクターの概略構成図である。照明装置の概略構成図である。光源ユニットの斜視図である。光源ユニットの等価回路図である。照明装置の作用を説明するための図である。オープン故障発生時の分岐ミラーの移動手順を示すフローチャートである。ホワイトバランスの調整手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、半導体レーザーを用いた光源装置を備えた液晶プロジェクターの一例である。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素により寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。

本実施形態のプロジェクター１は、スクリーン（被投射面）ＳＣＲ上にカラー画像を表示する投射型画像表示装置である。プロジェクター１は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、青色光ＬＢの各色光に対応した３つの光変調装置を用いている。プロジェクター１は、光源装置の発光素子として、高輝度・高出力な光が得られる半導体レーザーを用いている。

図１に示すように、プロジェクター１は、照明装置１００、色分離導光光学系２００、赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、青色光用光変調装置４００Ｂ、クロスダイクロイックプリズム５００、および投射光学系６００を備えている。赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂは、光変調部を構成している。

本実施形態において、照明装置１００は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢを含む白色の照明光ＷＬを射出する。

色分離導光光学系２００は、ダイクロイックミラー２１０、ダイクロイックミラー２２０、反射ミラー２３０、反射ミラー２４０、反射ミラー２５０、リレーレンズ２６０、およびリレーレンズ２７０を備えている。色分離導光光学系２００は、照明装置１００からの白色の照明光ＷＬを赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢに分離し、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢをそれぞれ対応する赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂに導く。

色分離導光光学系２００と、赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、青色光用光変調装置４００Ｂとの間には、フィールドレンズ３００Ｒ、フィールドレンズ３００Ｇ、フィールドレンズ３００Ｂがそれぞれ配置されている。

ダイクロイックミラー２１０は、赤色光成分を透過させ、緑色光成分および青色光成分を反射する。ダイクロイックミラー２２０は、緑色光成分を反射して、青色光成分を透過させる。

赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂのそれぞれは、入射された色光を画像情報に応じて変調して画像を形成する液晶パネルから構成されている。

なお、図示を省略したが、フィールドレンズ３００Ｒ、フィールドレンズ３００Ｇ、フィールドレンズ３００Ｂと赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、青色光用光変調装置４００Ｂとの間には、それぞれ入射側偏光板が配置されている。赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、青色光用光変調装置４００Ｂとクロスダイクロイックプリズム５００との間には、それぞれ射出側偏光板が配置されている。

クロスダイクロイックプリズム５００は、赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、青色光用光変調装置４００Ｂから射出された各画像光を合成してカラー画像を形成する。クロスダイクロイックプリズム５００は、４つの直角プリズムを貼り合わせた平面視略正方形状をなし、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面に、誘電体多層膜が設けられている。

クロスダイクロイックプリズム５００から射出されたカラー画像は、投射光学系６００によってスクリーンＳＣＲに拡大投写される。

図２は、照明装置１００の概略構成図である。
図２に示すように、照明装置１００は、光源ユニット１１と、コリメート光学系１２と、ダイクロイックミラー１３と、分岐ミラー１４（光分岐素子）と、第１の反射ミラー１５と、第２の反射ミラー１６と、集光レンズ１７と、拡散素子１８と、ピックアップ光学系１９と、コリメート集光光学系２０と、波長変換素子２１と、インテグレーター光学系２２と、偏光変換素子２３と、重畳レンズ２４と、第１のセンサー２５と、分岐ミラー制御装置２６と、分岐ミラー移動装置２７と、光量モニター用ミラー２８と、光センサーユニット２９と、光源制御装置３０と、を備えている。

光源ユニット１１、コリメート光学系１２、ダイクロイックミラー１３、コリメート集光光学系２０、および波長変換素子２１は、光軸ＡＸ１上にこの順に設けられている。第２の反射ミラー１６、集光レンズ１７、拡散素子１８、ピックアップ光学系１９、ダイクロイックミラー１３、インテグレーター光学系２２、偏光変換素子２３、および重畳レンズ２４は、光軸ＡＸ１と直交する光軸ＡＸ２上にこの順に設けられている。

図３は、光源ユニット１１の斜視図である。
図３に示すように、光源ユニット１１は、基板１１１と、アレイ状に配列された複数の発光素子１１２からなる光源アレイ１１３と、フレーム１１４と、カバーガラス１１５と、複数の電極端子１１６と、を備えている。基板１１１は、例えば銅等の熱伝導率の高い金属で構成されている。なお、図面の簡略化のため、電極端子１１６を発光素子１１２と接続する配線は図示していない。

光源アレイ１１３は、基板１１１とフレーム１１４とカバーガラス１１５とに囲まれた空間に収容されている。本実施形態では、一つの光源領域１１８は、４個の発光素子１１２がＺ方向に所定の間隔をおいて配置された構成を有する。光源アレイ１１３は、４つの光源領域１１８がＹ方向に所定の間隔をおいて配置された構成を有する。

以下の説明では、図３の右側から順に、４つの光源領域１１８のそれぞれを、第１の光源領域１１８Ａ、第２の光源領域１１８Ｂ、第３の光源領域１１８Ｃ、第４の光源領域１１８Ｄと称する。図２に示すように、第１の光源領域１１８Ａ、第２の光源領域１１８Ｂ、第３の光源領域１１８Ｃ、第４の光源領域１１８Ｄの各々から射出された複数の光を、それぞれ第１の光線束Ｌ１、第２の光線束Ｌ２、第３の光線束Ｌ３、第４の光線束Ｌ４と称する。第１の光線束Ｌ１、第２の光線束Ｌ２、第３の光線束Ｌ３、第４の光線束Ｌ４からなる光線束Ｌ０は、特許請求の範囲の第１の色光に対応する。

複数の発光素子１１２は、例えば発光強度のピーク波長が４４６ｎｍの青色光を射出する半導体レーザーから構成されている。複数の発光素子１１２のうち、一部の発光素子１１２から射出された光は、照明装置１００から射出される白色の照明光ＷＬの一成分である青色光ＬＢ１として機能する。他の発光素子１１２から射出された光は、後述する波長変換素子２１の蛍光体層を励起するための励起光として機能する。青色光ＬＢ１については後述する。

１つの光源領域１１８を構成する４個の発光素子１１２は、１つのサブマウント１１９に固定されている。１つのサブマウント１１９上の４個の発光素子１１２は、電気的に互いに直列接続されている。これにより、Ｚ方向に並ぶ４個の発光素子１１２は、一つの直列回路を構成する。すなわち、複数の光源領域１１８の各々は、互いに直列接続された複数の発光素子１１２を含んでいる。

１つの直列回路には、２本の電極端子１１６が接続されている。一方の電極端子１１６は正極として機能し、他方の電極端子１１６は負極として機能し、２本の電極端子１１６によって発光素子１１２へ電流が供給される。

図４は、光源ユニット１１の等価回路図である。
光源ユニット１１は、第１〜第４の直列回路Ｋ１〜Ｋ４を備えている。以下、第１の光源領域１１８Ａの４個の発光素子１１２で構成される直列回路を第１の直列回路Ｋ１と称し、第２の光源領域１１８Ｂの４個の発光素子１１２で構成される直列回路を第２の直列回路Ｋ２と称し、第３の光源領域１１８Ｃの４個の発光素子１１２で構成される直列回路を第３の直列回路Ｋ３と称し、第４の光源領域１１８Ｄの４個の発光素子１１２で構成される直列回路を第４の直列回路Ｋ４と称する。

第１〜第４の直列回路Ｋ１〜Ｋ４のそれぞれは、光源制御装置３０に対して独立して接続されている。光源制御装置３０は、第１〜第４の直列回路Ｋ１〜Ｋ４のそれぞれに供給する電流を個別に制御する。

図２に示すように、コリメート光学系１２は、複数のコリメーターレンズ１２１を備えている。コリメート光学系１２は、複数の発光素子１１２から射出された複数の光の各々を略平行化する。コリメーターレンズ１２１は、凸レンズから構成されている。

分岐ミラー１４は、光線束Ｌ１〜Ｌ４のうち、いずれか一つの光路上に設けられている。分岐ミラー１４は、短冊状の形状を有しており、長手方向がＺ方向に向くように配置されている。分岐ミラー１４の位置は、複数の光源領域１１８の配列方向（Ｙ方向）において第１の光線束Ｌ１の光路上から第４の光線束Ｌ４の光路上までの範囲にわたって調節が可能である。通常使用時において、分岐ミラー１４は、例えば第１の光線束Ｌ１の光路上に配置されている。

分岐ミラー移動装置２７は、分岐ミラー１４を４つの光源領域１１８の配列方向（Ｙ方向）に移動させる。分岐ミラー移動装置２７は、例えばスライドレール、モーター等を含む周知のスライド機構から構成されている。

第１の光源領域１１８Ａから射出された−Ｘ方向に進む第１の光線束Ｌ１は、分岐ミラー１４で反射し、進行方向が−Ｙ方向に曲げられる。一方、第２〜第４の光源領域１１８Ｂ〜１１８Ｄから射出された第２〜第４の光線束Ｌ２〜Ｌ４は、分岐ミラー１４に入射することなく、−Ｘ方向に直進する。このようにして、分岐ミラー１４は、光源ユニット１１から射出された光を、互いに異なる方向に進行する第１の成分（第１の光線束Ｌ１）と第２の成分（第２〜第４の光線束Ｌ２〜Ｌ４）とに分岐させる。この時点において、第１の成分である第１の光線束Ｌ１が青色光ＬＢ１に相当する。第２の成分は励起光に相当する。

分岐ミラー１４から射出された第１の光線束Ｌ１は、第１の反射ミラー１５および第２の反射ミラー１６で順次反射して、集光レンズ１７に入射する。集光レンズ１７は、第１の光線束Ｌ１を集光させて拡散素子１８に入射させる。第２の反射ミラー１６は、入射した青色光ＬＢ１の多くの成分を反射するが、僅かな成分を透過させる。青色光ＬＢ１のうち第２の反射ミラー１６を透過した成分を青色光ＬＢ０と呼ぶ。

第１のセンサー２５は、第２の反射ミラー１６の後段に設けられている。第１の光線束Ｌ１のうち、第２の反射ミラー１６を透過した成分は第１のセンサー２５に入射する。第１のセンサー２５は入射した光の光量を検出する。本実施形態の第１のセンサー２５は、特許請求の範囲の第１の光検出器に対応する。

分岐ミラー制御装置２６は、第１のセンサー２５による光量の検出結果に基づいて、分岐ミラー１４が第１〜第４の光線束Ｌ１〜Ｌ４の光路上のいずれか一つに位置するように、分岐ミラー１４の位置を制御する。

拡散素子１８は、拡散板１８１と、回転軸を中心として拡散板１８１を回転させるためのモーター１８２と、を備えている。拡散素子１８は、青色光ＬＢ１を拡散させることにより、青色拡散光として射出させる。

ピックアップ光学系１９は、拡散素子１８から射出された青色光ＬＢ１を略平行化する。ピックアップ光学系１９は、第１のピックアップレンズ１９１と、第２のピックアップレンズ１９２と、を備える。第１のピックアップレンズ１９１および第２のピックアップレンズ１９２は、凸レンズから構成されている。

ダイクロイックミラー１３は、青色域の光を透過させ、黄色域の光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー１３は、光軸ＡＸ１および光軸ＡＸ２のそれぞれと４５°の角度をなすように配置されている。光源ユニット１１から射出された第２の成分は、ダイクロイックミラー１３を透過してコリメート集光光学系２０に向かう。

コリメート集光光学系２０は、ダイクロイックミラー１３から射出された第２の成分を略集光した状態で波長変換素子２１の蛍光体層２１２に入射させるとともに、蛍光体層２１２から射出された蛍光光ＬＹを略平行化する。コリメート集光光学系２０は、第１の凸レンズ２０１と、第２の凸レンズ２０２と、を備えている。

波長変換素子２１は、第２の成分を蛍光光ＬＹに変換する。波長変換素子２１は、蛍光体層２１２と、蛍光体層２１２を支持する基板２１３と、蛍光体層２１２を基板２１３に固定する固定部材２１４と、を有している。基板２１３は、例えば銅等の熱伝導率の高い金属材料で構成されている。

蛍光体層２１２は、例えば波長４４６ｎｍの励起光を吸収して励起される蛍光体材料を含んでいる。励起光により励起された蛍光体は、例えば５００〜７００ｎｍの波長域にピーク波長を有する黄色の蛍光光ＬＹを生成する。蛍光体層２１２は、無機材料からなる母剤と、母剤に分散された発光中心となる賦活剤と、を備えている。蛍光体層２１２は、例えばＣｅを賦活剤とした（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２（ＹＡＧ：Ｃｅ）からなるＹＡＧ系蛍光体から構成されている。

蛍光体層２１２の側面および底面には、銀、アルミニウム等の反射率の高い金属からなる反射層（図示略）が設けられている。蛍光体層２１２の内部の励起光や蛍光光は、反射層によって反射される。この構成により、第２の成分が入射した側の面から蛍光光ＬＹが射出される。

波長変換素子２１から射出された蛍光光ＬＹは、コリメート集光光学系２０によって平行化された後、ダイクロイックミラー１３で反射され、インテグレーター光学系２２に入射する。ピックアップ光学系１９から射出された青色光ＬＢ１とコリメート集光光学系２０から射出された蛍光光ＬＹとは、ダイクロイックミラー１３により合成され、白色の照明光ＷＬとなる。

インテグレーター光学系２２は、第１のレンズアレイ２２１と、第２のレンズアレイ２２２と、を備えている。第１のレンズアレイ２２１は、ダイクロイックミラー１３から射出された照明光ＷＬを複数の部分光線束に分割するための複数のレンズ２２５を有する。

第２のレンズアレイ２２２は、第１のレンズアレイ２２１の複数のレンズ２２５に対応する複数のレンズ２２６を備えている。第２のレンズアレイ２２２は、重畳レンズ２４とともに、第１のレンズアレイ２２１の各レンズ２２５の像を赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域の近傍に結像させる。

偏光変換素子２３は、第１のレンズアレイ２２１により分割された各部分光線束を、直線偏光の光線束に変換する。偏光変換素子２３は、図示を省略するが、偏光分離層と反射層と位相差層とを備えている。

重畳レンズ２４は、偏光変換素子２３からの各部分光線束を集光して赤色光用光変調装置４００Ｒ、緑色光用光変調装置４００Ｇ、および青色光用光変調装置４００Ｂの各々の画像形成領域の近傍で互いに重畳させる。

インテグレーター光学系２２と偏光変換素子２３との間の光路上に、光量モニター用ミラー２８が設けられている。光量モニター用ミラー２８は、光軸ＡＸ２に対して４５°の角度をなすように配置されている。光量モニター用ミラー２８は、入射した照明光ＷＬの一部を透過し、残りを反射する。光量モニター用ミラー２８を透過した光は偏光変換素子２３に入射し、光量モニター用ミラー２８で反射した光は光センサーユニット２９に入射する。なお、光量モニター用ミラー２８は、偏光変換素子２３と重畳レンズ２４との間の光路上に配置されていてもよい。

光センサーユニット２９は、ダイクロイックミラー２９１と、第２のセンサー２９２と、第３のセンサー２９３と、を備えている。光量モニター用ミラー２８によって取り出された光は、光センサーユニット２９に入射し、ダイクロイックミラー２９１によって青色光ＬＢ２と黄色光ＬＹ２とに分離される。第２のセンサー２９２は、青色光ＬＢ２の光量を測定する。第３のセンサー２９３は、黄色光ＬＹ２の光量を測定する。

光センサーユニット２９からの出力（青色光ＬＢ２の光量と黄色光ＬＹ２の光量）は、光源制御装置３０に出力される。光源制御装置３０は、光センサーユニット２９からの出力に基づいて、第１〜第４の直列回路Ｋ１〜Ｋ４に供給する電流を個別に調整し、光源ユニット１１の第１〜第４の光源領域１１８Ａ〜１１８Ｄの各々の出力を制御する。

ここで、図４に示すように、第１の直列回路Ｋ１にオープン故障Ｐが発生したと仮定する。このとき、第１の直列回路Ｋ１に含まれる４つの発光素子１１２の全てに電流が供給されなくなり、これらの発光素子１１２は全て不点灯となる。仮に分岐ミラー１４が複数の光源領域１１８の配列方向に移動できない構成であったとすると、分岐ミラー１４によって第１の成分として分岐されるべき第１の光線束Ｌ１が光源ユニット１１から射出されていないので、第１の成分の強度がゼロである。その結果、プロジェクター１は所定の色の画像を表示することができない。

一方、本実施形態の照明装置１００では、オープン故障に対して以下のように対応することができる。
図６は、オープン故障発生時の分岐ミラー１４の移動手順を示すフローチャートである。
プロジェクター１が定常動作している間（ステップＳ１１）、第１のセンサー２５は第２の反射ミラー１６を透過した青色光ＬＢ０の光量を測定する（ステップＳ１２）。第１のセンサー２５からの出力、すなわち青色光ＬＢ０の光量は、分岐ミラー制御装置２６に随時送られる。青色光ＬＢ０の光量測定は、連続的に行われてもよいし、間欠的に行われてもよい。

分岐ミラー制御装置２６は、今回測定時の青色光ＬＢ０の光量を前回測定時の青色光ＬＢ０の光量と比較し、青色光ＬＢ０の光量（第１のセンサー２５からの出力）が所定量以上減少したか否かを判断する（ステップＳ１３）。青色光ＬＢ０の光量が減少していない場合、もしくは青色光ＬＢ０の光量減少分が所定量未満である場合には、分岐ミラー制御装置２６は、第１の直列回路Ｋ１にオープン故障が発生していないと判断する。

一方、青色光ＬＢ０の光量が所定量以上減少した場合には、分岐ミラー制御装置２６は、第１の直列回路Ｋ１のオープン故障が発生したと判断する。なお、発光素子１１２がレーザー発振せず、発光ダイオードとして発光するモードの故障が生じる場合も考えられる。このような故障はオープン故障ではないが、レーザー発振時と比べて光量が極端に低下するため、青色光ＬＢ０の光量が所定量以上減少した場合にはオープン故障と同様に扱って差し支えない。

次に、分岐ミラー制御装置２６は、分岐ミラー移動装置２７を制御して、分岐ミラー１４を他の光線束、例えば光線束Ｌ２の光路上に移動させ（ステップＳ１４）、青色光ＬＢ０の光量を測定する（ステップＳ１５）。

次に、分岐ミラー制御装置２６は、他の全ての光線束に対して青色光ＬＢ０の光量を測定したか否かを判断する（ステップＳ１６）。
判断結果が否の場合、ステップＳ１４，Ｓ１５を光線束Ｌ３，Ｌ４それぞれに対しても実行する。光線束Ｌ１以外の全ての光線束Ｌ２〜Ｌ４に対して青色光ＬＢ０の光量測定を行う理由は、発光素子１１２の射出光量には個体差があり、光線束Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４の光量が互いに異なる場合があるためである。本実施形態では、第３の光線束Ｌ３の光量が最も少ないものとする。

他の全ての光線束の光路上で青色光ＬＢ０の光量を測定した後、分岐ミラー制御装置２６は、ステップＳ１５で得られた３つの測定値を比較し、図５に示すように、光線束Ｌ２〜Ｌ４のうち青色光ＬＢ０の光量が最も少ない光線束Ｌ３の光路上に分岐ミラー１４を移動させる（ステップＳ１７）。

これにより、第１の光線束Ｌ１ではなく、第３の光線束Ｌ３が、光線束Ｌ０から分岐される。この時点において、第３の光線束Ｌ３が第１の成分、すなわち青色光ＬＢ１に相当する。第２の光線束Ｌ２および第４の光線束Ｌ４が第２の成分に相当する。

その後、分岐ミラー１４が第３の光線束Ｌ３の光路上に位置した状態で、プロジェクター１は再び定常動作を続ける（ステップＳ１８）。

以上説明したように、本実施形態の照明装置１００では、仮に第１の直列回路Ｋ１にオープン故障が発生し、第１の光線束Ｌ１が射出されなくなったとしても、分岐ミラー１４が第３の光線束Ｌ３の光路上に移動することにより、光源ユニット１１から第１の成分を取り出すことができる。その結果、プロジェクター１は、カラー画像を表示することができる。

ただし、分岐ミラー１４が移動するだけでは、プロジェクター１のホワイトバランスが崩れ、画像の色味が変化するおそれがある。その理由は以下の通りである。
オープン故障が発生する前は、１つの光源領域１１８からの光線束が第１の成分に割り当てられ、３つの光源領域１１８からの光線束が第２の成分に割り当てられているため、各成分の比率は略１：３である。

ところが、図５に示すように、オープン故障が発生した後は、１つの光源領域１１８からの光線束が第１の成分に割り当てられ、２つの光源領域１１８からの光線束が第２の成分に割り当てられるため、各成分の比率は略１：２となり、青色光ＬＢ１と蛍光光ＬＹとのバランスが変化する。オープン故障が発生する前と比較して、青色光ＬＢ１が過剰である。

そこで、本実施形態のプロジェクター１では、図７に示す以下の手順により、ホワイトバランスを調整する。
上述したように、１つの直列回路にオープン故障が発生すると、オープン故障の発生前に比べて、青色光ＬＢ１と黄色光ＬＹとの光量比が変化し、照明光のホワイトバランスが崩れる。

ここで、光センサーユニット２９は、青色光ＬＢ２と黄色光ＬＹ２の光量を測定する（ステップＳ２１）。光源制御装置３０には、プロジェクター１の使用開始時点に測定された青色光ＬＢ２の光量と黄色光ＬＹ２の光量との比が基準値として予め記憶されている。光源制御装置３０は、光センサーユニット２９が検出した現在の青色光ＬＢ２の光量と黄色光ＬＹ２の光量との比を求め、基準値と比較する。その結果、現在の比と基準値との差が許容範囲を超えている場合、現在の比が基準値に近付くように、各直列回路Ｋ２〜Ｋ４に供給する電流を個別に調整する（ステップＳ２２）。

図５に示す場合であれば、第３の直列回路Ｋ３に供給する電流をオープン故障発生前よりも減らし、第２，第４の直列回路Ｋ２，Ｋ４に供給する電流をオープン故障発生前よりも増やすことにより、青色光ＬＢ２の光量と黄色光ＬＹ２の光量との比を基準値に近付けることができる。これにより、ホワイトバランスが改善される。

また、本実施形態では、分岐ミラー制御装置２６は、第１の直列回路Ｋ１でオープン故障が発生した際に、青色光ＬＢ１として分岐させる成分を、第２〜第４の光線束Ｌ２〜Ｌ４のうち、光量が最も少ない第３の光線束Ｌ３に変更するように分岐ミラー１４を移動させる。そのため、分岐させる成分を、第２の光線束Ｌ２または第４の光線束Ｌ４に変更するように分岐ミラー１４を移動させる場合に比べて、黄色光に対する青色光の過剰分を少なくすることができる。これにより、無駄の少ない照明装置１００を得ることができる。

また、本実施形態では、照明装置１００は、青色光ＬＢ０の光量を検出するための第１のセンサー２５を備え、青色光ＬＢ２の光量を検出するための第２のセンサー２９２を備えている。この構成によれば、第２のセンサー２９２を青色光ＬＢ０の光量を検出するためのセンサーとして兼用する場合と比較して、分岐ミラー１４の移動制御と各光源領域１１８の光量制御とのそれぞれの精度を高めることができる。ただし、第１のセンサー２５と第２のセンサー２９２とのいずれか一方を備え、そのセンサーをオープン故障検出用、ホワイトバランス調整用の双方の用途に兼用させてもよい。

なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば上記実施形態では、１つの分岐ミラーで１つの光源領域からの１つの光線束を分岐させる構成を例示したが、例えば１つの分岐ミラーで２つの光源領域からの２つの光線束を分岐させる構成としてもよい。また、分岐ミラーの個数は１つに限らず、２つの分岐ミラーで２つの光源領域からの２つの光線束を分岐させ、一方の分岐ミラーの側でオープン故障が発生した際にその分岐ミラーのみを移動させる構成としてもよい。

また、照明装置は、必ずしも分岐ミラー移動装置や分岐ミラー制御装置を備えていなくてもよい。オープン故障が発生した際に、分岐ミラーが移動可能であればよい。

上記実施形態では、各光源領域がＺ方向に並んだ１列の発光素子を備えていた。つまり、複数の発光素子が列毎に分割されて、各列が１つの光源領域を構成していた。しかし、例えば２行２列に配列され、互いに直列接続された４個の発光素子が１つの光源領域を構成していてもよい。また、各光源領域が備える発光素子の数が互いに異なっていてもよい。一つの光源領域は、１つ以上の発光素子を含んでいればよい。すなわち、一つの光源領域は、一つの発光素子から構成されていてもよい。

また、光分岐素子として、ミラーに代えて、プリズム等の光学素子が用いられてもよい。

その他、プロジェクターを構成する各構成要素の数、形状、材料、配置等については、適宜変更が可能である。また、光変調装置としては、上述した液晶パネルに限らず、例えばデジタルミラーデバイスなどを用いることもできる。

また、上記実施形態では本発明による光源装置をプロジェクターに搭載した例を示したが、これに限られない。本発明による光源装置は、照明器具や自動車のヘッドライト等にも適用することができる。

１…プロジェクター、１１…光源ユニット、１４…分岐ミラー（光分岐素子）、２１…波長変換素子、２５…第１のセンサー（第１の光検出器）、２６…分岐ミラー制御装置（光分岐素子制御装置）、２７…分岐ミラー移動装置（光分岐素子移動装置）、２９…光センサーユニット、３０…光源制御装置、１００…照明装置、１１２…発光素子、１１８…光源領域、１１８Ａ…第１の光源領域、１１８Ｂ…第２の光源領域、１１８Ｃ…第３の光源領域、１１８Ｄ…第４の光源領域、２９２…第２のセンサー（第１の光検出器）、４００Ｒ…赤色光用光変調装置、４００Ｇ…緑色光用光変調装置、４００Ｂ…青色光用光変調装置、６００…投射光学系。

Claims

複数の光源領域を含み、第１の色光を射出する光源ユニットと、
前記複数の光源領域のうち少なくとも一つの光源領域から射出された光を反射させ、前記第１の色光を、互いに異なる方向に進行する第１の成分と第２の成分とに分岐させる光分岐素子と、
前記第２の成分の光路上に設けられ、前記第２の成分により励起されて第２の色光を含む蛍光光を射出する波長変換素子と、
前記第１の成分の一部が入射する第１の光検出器と、
前記光分岐素子を移動させる光分岐素子移動装置と、
前記光分岐素子移動装置を制御する光分岐素子制御装置と、
を備え、
前記複数の光源領域の配列方向における前記光分岐素子の位置が調節可能であり、
前記光分岐素子制御装置は、前記第１の光検出器からの出力が所定量以上減少した場合、前記光分岐素子移動装置を制御して前記光分岐素子を前記配列方向に移動させることにより、前記第１の色光のうち前記第１の成分として分岐させる成分を変更する機能を有する、照明装置。
前記複数の光源領域の各々の出力を制御するための光源制御装置をさらに備える、請求項１に記載の照明装置。
前記第１の成分の一部と前記第２の色光の一部とが入射する光センサーユニットをさらに備え、
前記光源制御装置は、前記光センサーユニットからの出力に基づいて前記複数の光源領域の各々の出力を制御するように構成されている、請求項２に記載の照明装置。
前記複数の光源領域は、第１の出力の第１の光源領域と、第２の出力の第２の光源領域と、前記第２の出力よりも小さい第３の出力の第３の光源領域と、を含み、
前記光分岐素子制御装置は、前記光分岐素子移動装置を制御して、前記第１の色光のうち前記第１の成分として分岐させる成分を、前記第１の光源領域から射出された光から前記第３の光源領域から射出された光に変更する機能を有する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の照明装置。
請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の照明装置と、
前記照明装置から射出された前記第１の成分と前記蛍光光とを画像情報に応じて変調することにより画像光を形成する光変調部と、
前記画像光を投射する投射光学系と、を備えたプロジェクター。