JP2008225440A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】光量調整に係る機構を安価に実現するとともに、駆動時の騒音を防止すること。
【解決手段】プロジェクタ１０は、照明装置２１からの照明光の光量を調整する調光機構３０を備える。この調光機構３０は、透過型偏光板で形成される領域を含む調光パネル３１と、調光パネル３１を回転駆動する調光パネル駆動モータ３４とを備えて構成される。そして、調光パネル３１の回転動作によって、照明光が入射する領域における偏光軸が回転され、照明光の光量が表示させる画像の輝度に応じた光量となるように調整される。
【選択図】図１

Description

本発明は、照明装置から射出された照明光を変調して光学像を形成し、当該光学像を投射するプロジェクタに関する。

従来から、プロジェクタのコントラスト向上に係る様々な技術が開示されている。例えば、入射光及び映像光を複屈折する位相差板を液晶パネルの近傍に設け、この位相差板を回動させて位相差を調整することによって、黒浮きによるコントラストの低下を防止するものが知られている（特許文献１参照。）。また、偏光子、光を反射する光学素子、移相子の３つを組み合わせて配置し、光源からの光を、一方の振動方向の直線偏光成分を多く含む光に変換することによって、黒浮きによるコントラストの低下を抑制するものが知られている（特許文献２参照。）。或いは、プロジェクタに用いられる液晶ライトバルブを構成する偏光子として、光反射型偏光子である構造複屈折型偏光板を配置したものが知られている（特許文献３参照）。本技術によれば、偏光子の耐光性や耐熱性が向上し、コントラストが高く、明るい画像を長期間安定して表示させることができる。

さらに、液晶パネル自体ではなく光源からの照明光の光量を調整することにより間接的にコントラストを向上させるものもある。例えば、特許文献４には、光源からの照明光の光路を部分的に遮断する開閉遮光部材によって照明光を減衰させることにより、光量調整を行う技術が開示されている。この開閉遮光部材は、照明光の光路上に配置される一対の遮光板を備え、これらの遮光板がステッピングモータ等により同期して等しい角度に開閉される構成となっている。
特開２０００−１１１８６４号公報 特開２００１−２６４７２７号公報 ＷＯ０１−０５５７７８号公報 特開２００４−２６４８１９号公報

ところで、特許文献４のように照明光の光量を調整する場合、次のような問題があった。すなわち、開閉遮光部材を構成する２枚の遮光板を回転させるに際し、ギアを介して駆動伝達を行っていたため、遮光板の回転駆動時に騒音が発生するという問題があった。また、各遮光板の重心が回転軸に対して偏芯していたため、衝撃や振動等により遮光板の位置ズレが生じる場合があり、遮光板の角度を正確に制御するためには、高トルクのハイブリッド型ステッピングモータ等、価格が高価なものを使用する必要があった。或いは、低トルクのＰＭ型ステッピングモータ等、安価なものを使用する場合であれば、遮光板を初期位置に復帰させて係止するための特別な機構が必要であり、例えば、ロックピンや係止部材等で構成される係止機構等が設けられていたが、この場合、係止時の騒音が問題であった。

本発明は、光量調整に係る機構を安価に実現するとともに、駆動時の騒音を防止することができるプロジェクタを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタは、照明光を発生する照明装置と、通過光の状態を回転姿勢に応じて変化させる光調整部材と、光調整部材を回転駆動することによって、光調整部材を経た照明光の光量を減少させる回転手段と、回転手段の駆動制御を行って光調整部材を回転させ、表示させる画像の画像情報に従って照明光の光量を調整させる調光制御を行う調光制御手段とを備える。

上記プロジェクタによれば、光調整部材を回転させる簡単且つ安価な機構を、光調整部材を回転させる簡単な制御によって駆動させることにより、照明光の光量を適切な光量に調整することができ、画像のコントラストを向上させることができる。

また、本発明の具体的な態様によれば、上記プロジェクタにおいて、照明装置が、射出させる光を１種類の偏光成分に変換し、光調整部材が、当該変換後の偏光に対する作用を回転姿勢に応じて変化させる。この場合、照明光束の光路を空間的に遮断する必要がなくなるので、空間的に均一な調光が可能になる。

また、本発明のさらに別の態様では、光調整部材は、透過型偏光板で形成された領域及び／又は位相差板で形成された領域を含む。これによれば、光調整部材を回転させることにより、当該光調整部材を透過させる照明光の光量を連続的に変化させることができ、表示させる画像情報に応じてより精度の高い調光制御が実現できる。

また、本発明のさらに別の態様では、光調整部材は、反射型偏光板で形成された領域を含む。これによれば、光調整部材を回転させることにより、光調整部材によって反射させる照明光の光量を連続的に変化させることができ、表示させる画像情報に応じてより精度の高い調光制御が実現できる。

また、本発明のさらに別の態様では、光調整部材は、照明光を略そのまま反射させる光反射部材で形成された領域をさらに含む。これによれば、高輝度が要求される場合には、光調整部材を回転させ、光反射部材で形成された領域に照明光を入射させることによって画像の輝度を最大限に高めることができる。

また、本発明のさらに別の態様では、光調整部材が、入射した光に対する透過率を回転姿勢に応じて変化させる。この場合、透過光量を直接的に調整することができる。

また、本発明のさらに別の態様では、光調整部材が、減光フィルタで形成された領域を含む。これによれば、光調整部材を回転させることにより、光調整部材を透過させる照明光の光量を連続的に変化させることも可能になり、表示させる画像情報に応じてより精度の高い調光制御が実現できる。

また、本発明のさらに別の態様では、光調整部材が、入射した光を略そのまま透過させる光透過部材で形成された領域をさらに含む。これによれば、高輝度が要求される場合には、光調整部材を回転させ、光透過部材で形成された領域に光を入射させることによって画像の輝度を最大限に高めることができる。

また、本発明のさらに別の態様では、光調整部材が、重心が回転軸上に位置するように形成される。これによれば、光調整部材の重心を回転軸と一致させることができる。したがって、例えば運搬時等における衝撃や振動等の外力に起因する光調整部材の回転方向に関する位置ズレを防止することができる。したがって、光調整部材の回転位置を初期位置に復帰させるための特別な機構を必要とせずに、光量の調光制御を精度良く行うことができる。

また、本発明のさらに別の態様では、回転手段は、ステッピングモータで構成される。これによれば、光調整部材の回転制御を精度良く行えるため、光量の調光制御の精度を向上させることができる。

また、本発明のさらに別の態様では、照明装置からの照明光によって照明され、表示させる画像の画像情報に応じて照明光を変調する光変調部と、光変調部で変調された像光を投射する投射光学系とをさらに備え、光調整部材は、光変調部の前段に配置されて、回転手段の回転駆動により、光変調部に入射する照明光の光量を減光させる。これによれば、光変調部に入射させる照明光の光量を適切な光量に調整することができる。

以下、図面を参照し、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

〔第１実施形態〕
先ず、第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態におけるプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。

本プロジェクタ１０は、照明光を発生する照明装置２１と、照明装置２１からの照明光の光量を調整（以下、適宜「調光」という。）する調光機構３０と、調光機構３０を経た照明光を赤緑青の３色に分割する色分離光学系２３と、色分離光学系２３から射出された各色の照明光によって照明される光変調部２５と、光変調部２５からの各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム２７と、クロスダイクロイックプリズム２７を経た像光を不図示のスクリーンに投射するための投射光学系である投射レンズ２９とを備え、これらを光軸ＯＡに沿って順に配置して構成されている。

照明装置２１は、光源としての光源ランプ２１１と、凹レンズ２１２と、一対の第１レンズアレイ２１３及び第２レンズアレイ２１４と、偏光変換部材２１５と、重畳レンズ２１６とを備える。このうち、光源ランプ２１１は、例えば高圧水銀ランプからなり、照明光を回収して前方に射出させる凹面鏡を備える。この光源ランプ２１１は、ＬＥＤ等の別光源に置き換えることができる。凹レンズ２１２は、光源ランプ２１１からの照明光を平行化する役割を有するが、省略することもできる。一対の第１レンズアレイ２１３及び第２レンズアレイ２１４は、マトリクス状に配置された複数の要素レンズからなり、これらの要素レンズによって凹レンズ２１２を経た光源ランプ２１１からの照明光を分割して個別に集光・発散させる。偏光変換部材２１５は、第２レンズアレイ２１４から射出した照明光を例えば図１の紙面に垂直なＳ偏光成分のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ２１６は、偏光変換部材２１５を経た照明光を全体として適宜収束させる。そして、重畳レンズ２１６を経た照明光は、後述する調光機構３０及び色分離光学系２３を経て、光変調部２５に設けられた各色の液晶パネル２５１，２５２，２５３を均一に重畳照明する。

調光機構３０は、光調整部材である調光パネル３１と、調光パネル３１を回転駆動する回転手段である調光パネル駆動モータ３４とを備えて構成される。図２は、第１実施形態における調光機構３０の構成を説明するための図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。

調光パネル３１は、全体として略一定の厚さを有する円盤状の板状体であり、回転軸ＲＡ（中心Ｏ）が調光パネル駆動モータ３４の出力軸と同軸上となるように、調光パネル駆動モータ３４に取り付けられる。調光パネル駆動モータ３４は、例えばステッピングモータで構成され、調光パネル３１を図２（ａ）中時計回りに回転させる。なお、回転方向は、反時計回りであっても構わない。

また、調光パネル３１は、中心Ｏを通る半径線で区分された一方の略半円状領域が偏光板３２で形成されるととともに、他方の略半円状領域が透明板３３で形成され、これらが一体に固着されて構成される。偏光板３２は、例えば透過型偏光板であり、照明装置２１を経た光のうち、特定方向に偏光軸を有する成分光を透過する。一方、透明板３３は、光透過部材として照明光を全透過させる。この透明板３３は、例えばＰＣ（ポリカーボネート）やガラス等で構成することができるが、偏光板３２との比重の差が小さいＰＣがより好ましい。これにより、調光パネル３１の重心に回転軸（中心Ｏ）を位置させることができ、例えば運搬時等における衝撃や振動等の外力に起因する調光パネル３１の回転方向への位置ズレを防止することができる。

上記構成の調光機構３０は、照明装置２１を経た照明光ＩＬが調光パネル３１の外周部分の所定の領域（以下、「照明光通過領域」という。）Ｅを通過するように配置され、照明光ＩＬが調光パネル駆動モータ３４によって遮光されないようになっている。この調光機構３０において、後述するプロジェクタ１０の制御系によって調光パネル駆動モータ３４が駆動され、予め定められる所定の初期位置を基準として調光パネル３１が回転される。詳細は後述するが、例えば、高輝度が要求される表示動作の場合には（高輝度モード）、制御系によって調光パネル駆動モータ３４が駆動され、調光パネル３１は、照明光ＩＬが通過する照明光通過領域Ｅに透明板３３が位置するように回転される。これにより、スクリーンに投射する画像の輝度が最大限に高められる。一方、高輝度モードでない場合には、制御系によって調光パネル駆動モータ３４が駆動され、照明光通過領域Ｅに偏光板３２が位置する範囲内で調光パネル３１が回転される。これにより、照明光通過領域Ｅにおける偏光板３２の偏光軸が例えばＰ偏光に対応する方向からＳ偏光に対応する方向をカバーする範囲で回転され、照明光ＩＬの通過光量が表示させる画像の輝度に応じた光量となるように調整される。具体的には、照明光ＩＬの偏光方向と偏光板３２の偏光軸との角度差に応じて、通過光である照明光ＩＬの透過光量を例えば９０％〜略０％の範囲で微調整することができる。そして、高輝度モードでない場合には、通過光である照明光ＩＬの透過光量が、表示させる画像の輝度に応じて適切に調整される。特に、画像の輝度が低い画像の場合には、照明光ＩＬの透過光量を減光することによってより暗い黒が再現でき、画像のコントラストを高めることができる。したがって、調光パネル３１の回転軸ＲＡに調光パネル駆動モータ３４の出力軸を取り付けた簡単且つ安価な機構により、精度の良い調光制御が実現できる。しかも、照明光ＩＬの光路上に一様に配置される偏光板３２によって、空間的に均一な調光が実現される。

図１に戻って、色分離光学系２３は、第１及び第２ダイクロイックミラー２３１，２３２と、補正光学系である３つのフィールドレンズ２３３，２３４，２３５と、反射ミラー２３６，２３７，２３８，２３９とを備える。ここで、第１ダイクロイックミラー２３１は、赤緑青の３色のうち例えば赤光及び緑光を反射し青（Ｂ）光を透過させる。また、第２ダイクロイックミラー２３２は、入射した赤及び緑のうち例えば緑光（Ｇ）を反射し赤（Ｒ）光を透過させる。この色分離光学系２３において、調光パネル３１を通過した照明装置２１からの略白色の照明光は、反射ミラー２３６で光路を折り曲げられて第１ダイクロイックミラー２３１に入射する。そして、第１ダイクロイックミラー２３１を通過した青光は、例えばＳ偏光のまま、反射ミラー２３７を経てフィールドレンズ２３３に入射する。また、第１ダイクロイックミラー２３１で反射されて第２ダイクロイックミラー２３２でさらに反射された緑光は、例えばＳ偏光のままフィールドレンズ２３４に入射する。さらに、第２ダイクロイックミラー２３２を通過した赤光は、例えばＳ偏光のまま、レンズＬＬ１，ＬＬ２及び反射ミラー２３８，２３９を経て、入射角度を調節するためのフィールドレンズ２３５に入射する。レンズＬＬ１，ＬＬ２及びフィールドレンズ２３５は、リレー光学系を構成している。このリレー光学系は、第１レンズＬＬ１の像を、第２レンズＬＬ２を介してほぼそのままフィールドレンズ２３５に伝達する機能を備えている。

光変調部２５は、３つの液晶パネル２５１，２５２，２５３と、各液晶パネル２５１，２５２，２５３を挟むように配置される３組の偏光フィルタ２５４，２５５，２５６とを備える。ここで、青光用の液晶パネル２５１と、これを挟む一対の偏光フィルタ２５４，２５４とは、照明光のうち青光を画像情報に基づいて２次元的に輝度変調するための青光用の液晶ライトバルブ２５７を構成する。同様に、緑光用の液晶パネル２５２と、対応する偏光フィルタ２５５，２５５とは、緑光用の液晶ライトバルブ２５８を構成し、赤光用の液晶パネル２５３と、偏光フィルタ２５６，２５６とは、赤光用の液晶ライトバルブ２５９を構成する。

青光用の液晶パネル２５１には、色分離光学系２３の第１ダイクロイックミラー２３１で反射されることによって分岐された青光が、フィールドレンズ２３３を介して入射する。緑光用の液晶パネル２５２には、色分離光学系２３の第２ダイクロイックミラー２３２で反射されることによって分岐された緑光が、フィールドレンズ２３４を介して入射する。赤光用の液晶パネル２５３には、第２ダイクロイックミラー２３２を透過することによって分岐された赤光が、フィールドレンズ２３５を介して入射する。各液晶パネル２５１，２５２，２５３にそれぞれ入射した３色の光は、各液晶パネル２５１，２５２，２５３に電気的信号として入力された駆動信号或いは画像信号に応じて変調される。その際、偏光フィルタ２５４，２５５，２５６によって、各液晶パネル２５１，２５２，２５３に入射する照明光の偏光方向が正確に調整されるとともに、各液晶パネル２５１，２５２，２５３から射出される変調光から所定の偏光方向の成分光が像光として取り出される。

クロスダイクロイックプリズム２７は、光合成部材であり、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界面には、Ｘ字状に交差する一対の誘電体多層膜２７１，２７２が形成されている。一方の第１誘電体多層膜２７１は青光を反射し、他方の第２誘電体多層膜２７２は赤光を反射する。このクロスダイクロイックプリズム２７は、液晶パネル２５１からの青光を第１誘電体多層膜２７１で反射して進行方向右側に射出させ、液晶パネル２５２からの緑光を第１及び第２誘電体多層膜２７１，２７２を介して直進・射出させ、液晶パネル２５３からの赤光を第２誘電体多層膜２７２で反射して進行方向左側に射出させる。

投射レンズ２９は、クロスダイクロイックプリズム２７で合成されたカラーの像光を、補助偏光板４０を介して所望の倍率でスクリーンに投射する。つまり、各液晶パネル２５１，２５２，２５３に入力された駆動信号或いは画像信号に対応する所望の倍率のカラー動画やカラー静止画がスクリーンに投射される。

図３は、プロジェクタ１０に内蔵される制御系の機能構成を説明するブロック図である。本プロジェクタ１０の制御系は、ビデオ信号等の画像信号が入力される画像処理部４１、画像処理部４１の出力に基づいて各液晶ライトバルブ２５１，２５２，２５３を駆動するライトバルブ駆動部４３、プロジェクタ１０の全体的な動作を制御する制御部４５等を備えて構成される。

画像処理部４１は、外部から入力されたビデオ信号等の画像信号から画像の輝度分布等に関する輝度情報（輝度分布パターン）を抽出する画像解析部４１１と、入力された画像信号を適宜補正する画像補正部４１２とを備える。画像解析部４１１は、画面毎に輝度分布パターンを抽出して制御部４５に出力する。画像補正部４１２は、制御部４５からの指令に基づいて、入力された画像信号に対して色補正や歪補正、サイズ補正等の各種画像処理を行い、処理結果をライトバルブ駆動部４３に出力する。

ライトバルブ駆動部４３は、画像補正部４１２から入力される画像処理後の画像信号に基づいて青光用の液晶ライトバルブ２５７、緑光用の液晶ライトバルブ２５８、及び赤光用のライトバルブ２５９の表示状態を調節する駆動信号を発生する。これにより、液晶ライトバルブ２５７，２５８，２５９において、画像補正部４１２から入力される画像信号に対応した画像を形成することができる。

制御部４５は、マイクロコンピュータ等からなり、調光制御手段として機能する。すなわち、制御部４５は、本実施形態を実現するための処理として、調光機構３０に対する調光制御処理を行い、照明装置２１から調光機構３０を経て光変調部２５に入射する照明光の光量が表示させる画像の輝度分布パターンに応じた光量となるように調光させる。

この制御部４５は、プロジェクタ１０の動作に必要な各種データを保持するメモリ４５１を内蔵しており、画像の輝度分布パターンと、その輝度分布パターンの画像を正確に表示するために必要とされる照明光の調光量と、その調光量で調光制御を行うための調光パネル３１の上記初期位置を基準とした回転角度との対応関係を定義したデータテーブルが記憶されている。具体的には、例えば、輝度分布パターンのダイナミックレンジが狭く、且つ平均輝度が低い暗色系の画像に対しては、本来表示すべき輝度で正確に表示させるためには、後段の色分離光学系２３に入射させる照明光の光量を低くする必要がある。このような輝度分布パターンに対しては、調光量（すなわち照明光の減光率）が大きく設定され、当該調光量に基づく調光パネル３１の初期位置を基準とした回転角度が設定される。また、輝度分布パターンのダイナミックレイン時が中程度であり、且つ平均輝度も中程度の画像に対しては、調光量が中程度に設定され、当該調光量に基づく調光パネル３１の初期位置を基準とした回転角度が設定される。一方、輝度分布パターンのダイナミックレンジが広く、且つ平均輝度が高い明色系の画像に対しては、照明光の光量を高くする必要がある。このような輝度分布パターンに対しては、調光量が小さく設定され、当該調光量に基づく調光パネル３１の初期位置を基準とした回転角度が設定される。

制御部４５は、先ず、モード判定を行う。そして、高輝度モードの場合には、現時点での調光パネル３１の初期位置からの回転位置をもとに、照明光通過領域Ｅに透明板３３が位置するように調光パネル駆動モータ３４を駆動させて調光パネル３１を回転させる。一方、高輝度モードでないならば、メモリ４５１を参照し、画像解析部４１１から入力された輝度分布パターンに応じた調光量を決定する。そして、現時点での調光パネル３１の初期位置からの回転位置をもとに、決定した調光量に対応する回転角度に従って調光パネル駆動モータ３４を駆動させて調光パネル３１を回転させる。これにより、照明装置２１を経た照明光の光量を適切な値に設定し、後段の色分離光学系２３に入射させる照明光の光量の調光制御を行う。

なお、以上説明した第１実施形態では、調光パネル３１を、偏光板３２と透明板３３とを含む構成としたが、全体を透過型偏光板により構成することとしてもよい。また、偏光板に代えて或いは偏光板とともに位相差板を用いてもよく、同様の効果が得られる。

また、以下のような変形例も可能である。すなわち、第１実施形態では、照明装置２１の後段に調光機構３０を設けることとしたが、クロスダイクロイックプリズム２７の後段に設けることとしてもよい。図４は、本変形例におけるプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。本プロジェクタ１０ｂでは、クロスダイクロイックプリズム２７の後段に第１実施形態と同様の構成の調光機構５０を配置し、クロスダイクロイックプリズム２７を経た照明光の光量を、表示させる画像の画像情報（詳細には、当該画像の輝度分布等に関する輝度情報（輝度分布パターン））に応じた光量となるように調光制御することとしてもよい。

〔第２実施形態〕
次に、第２実施形態について説明する。なお、以下では、第１実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図５は、第２実施形態におけるプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。本プロジェクタ１０ｃは、照明光を発生する照明装置２１と、照明装置２１からの照明光を赤緑青の３色に分割する色分離光学系２３と、色分離光学系２３から射出された各色の照明光によって照明される光変調部２５と、光変調部２５からの各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム２７と、クロスダイクロイックプリズム２７を経た像光を不図示のスクリーンに投射するための投射光学系である投射レンズ２９とを備え、色分離光学系２３が、第１実施形態において図１に示して説明した色分離光学系２３の反射ミラー２３６に代えて照明光の光量を調整（調光）する調光機構３０ｃを配置した構成となっている。

第２実施形態における調光機構３０ｃは、調光パネル３１ｃと、調光パネル３１ｃを回転駆動させる調光パネル駆動モータ３４ｃとを備える。調光パネル３１ｃは、第１実施形態と同様に、回転軸ＲＡが調光パネル駆動モータ３４ｃの出力軸と同軸上となるように、回転手段である調光パネル駆動モータ３４ｃに取り付けられる。この調光パネル３１ｃは、例えばグリッド型等の構造複屈折型の反射型偏光板で構成され、照明装置２１を経た照明光のうち、特定方向に偏光軸を有する成分光を反射する。また、調光パネル駆動モータ３４ｃは、例えばステッピングモータで構成され、調光パネル３１ｃを所定方向に回転させる。

この調光機構３０ｃにおいて、プロジェクタ１０ｃの制御系によって調光パネル駆動モータ３４ｃが駆動され、所定の初期位置を基準として調光パネル３１ｃが回転される。この結果、照明光の光量を例えば９０％〜略０％の範囲で微調整することができる。詳細には、第１実施形態と同様に、画像の輝度分布パターンと、その輝度分布パターンの画像を正確に表示するために必要とされる照明光の調光量と、その調光量で調光制御を行うための調光パネル３１ｃの上記初期位置を基準とした回転角度との対応関係が予め定義されており、照明光の光量が表示させる画像の輝度に応じた光量となるように調光パネル３１ｃが回転されて調光制御が行われる。上記構成の調光機構３０ｃによれば、第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、調光パネル３１ｃを、高耐熱性を有する反射型偏光板としたため、発熱等による調光パネル３１ｃの劣化を抑制することができる。また、第１実施形態では、透過型偏光板を含む調光パネル３１ｃの重心に回転軸ＲＡを位置させるようにしたため、そのサイズが大型化するという問題があったが、第２実施形態では、装置が大型化しないという利点がある。

なお、以上説明した第２実施形態では、調光パネル３１ｃを、反射型偏光板により構成することとしたが、図２（ａ）に示す場合と同様に、反射型偏光板で形成される領域と、照明光を全反射させる反射板等の光反射部材で形成される領域とを含む構成としてもよい。この場合、調光パネル３１ｃは、その重心を通るように回転軸ＲＡを設け、その重心を照明装置２１や色分離光学系２３の光軸ＯＡから外すように構成される。そして、例えば、高輝度が要求される場合には（高輝度モード）、プロジェクタの制御系によって調光パネル駆動モータ３４ｃが駆動され、照明光が反射ミラーに入射するように調光パネル３１ｃが回転される。一方、高輝度モードでない場合には、制御系によって調光パネル駆動モータ３４ｃが駆動され、照明光が反射型偏光板に入射する範囲内で調光パネル３１ｃが回転される。これによれば、高輝度が要求される場合において、スクリーンに投射する画像の輝度を最大限に高めることができる。

また、第２実施形態の調光機構３０ｃの変形例として、以下のような変形例も可能である。図６は、本変形例における調光機構の構成を説明する概念図である。本変形例における調光機構３０ｄは、調光パネル３１ｄと、調光パネル３１ｄを回転駆動させる調光パネル駆動モータ３４ｄと、調光パネル３１ｄを周面ＰＳの所定位置で回転自在に支持する支持ローラ３５ｄと、調光パネル駆動モータ３４ｄの出力軸に取り付けられる駆動ローラ３６ｄとを備えて構成される。そして、駆動ローラ３６ｄの周面が調光パネル３１ｄの周面ＰＳに当接され、調光パネル駆動モータ３４ｄの回転力が駆動ローラ３６ｄの回転によって調光パネル３１ｄを回転駆動させる力として伝達されるようになっている。この駆動ローラ３６ｄは、ギアや弾性ローラ等で構成することができるが、調光パネル３１ｄの回転駆動時に発生する騒音レベルが低い駆動ローラがより好ましい。

また、本変形例における調光機構３０ｄは、調光パネル３１ｄを透過した光の透過光路上に、光吸収部材３７ｄを備える。この光吸収部材３７ｄは、透過光が反射して再び調光パネル３１ｄに入射しないように傾斜されて配置される。

本変形例によれば、調光パネル３１ｄを調光パネル駆動モータ３４ｄの出力軸に直接取り付けずに駆動ローラ３６ｄを介して回転駆動することとしたので、調光パネル３１ｄを透過した光が発熱して、或いは再び調光パネル３１ｄに入射する等して調光パネル駆動モータ３４ｄに悪影響を与えるといった不具合を解消することができる。また、調光パネル３１ｄを透過した光が再び調光パネル３１ｄに入射することによる画質の劣化を防止できる。

なお、この場合には、調光パネル３１ｄを初期位置に復帰させるための手段として、例えばフォトインタラプタや、ロータリーエンコーダ等の回転角度センサを設けることとしてもよい。或いは、調光パネル３１ｄを初期位置で係止させるための機構として、例えばロックピンや係止部材等で構成される係止機構等を具備することとしてもよい。

〔第３実施形態〕
次に、第３実施形態について説明する。図７は、第３実施形態におけるプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。本プロジェクタ１０ｅは、光源ランプユニット５１、調光ユニット５２、均一照明光学系５３、リレーレンズ５５、光変調部５７、及び投射光学系５９を、光軸ＯＡに沿って順に配置して構成されている。

光源ランプユニット５１については、第１実施形態の光源ランプ２１１と同様のもので実現できる。均一照明光学系５３は、集光レンズ５３１と、カラーホイール５３３と、ロッドインテグレータ５３５とを備える。また、リレーレンズ５５の後段には、リレーレンズ５５を経た照明光の光路を折り曲げるためのミラー５６が配置される。

光源ランプユニット５１から射出されて後述する調光ユニット５２を経た照明光は、集光レンズ５３１にて集光され、カラーホイール５３３に入射する。カラーホイール５３３は、不図示のモータによって回転可能になっており、集光レンズ５３１に対向配置されるフィルタ面５３３ａには、ＲＧＢ３色若しくは透明部（白色）を含めた４色のフィルタが扇状に形成されている。フィルタ面５３３ａは、集光レンズ５３１を経た照明光をＲＧＢの３色に時系列的に色分割等して射出する。カラーホイール５３３を経た照明光は、光入射孔５３５ａを介してロッドインテグレータ５３５内部に導入される。ロッドインテグレータ５３５を通過して射出ポートＯＰから射出された照明光は、リレーレンズ５５、ミラー５６を経て、光変調部５７を均一に照明する。光変調部５７は、フィールドレンズ５７１とデジタル・マイクロミラー・デバイス５７３とを備える。デジタル・マイクロミラー・デバイス５７３は、これに入射する照明光を与えられた画像信号に応じて各画素に対応するマイクロミラーで反射することにより、画像を表す像光を投射光学系の方向に射出する機能を有する反射方向制御型の光変調装置である。デジタル・マイクロミラー・デバイス５７３から射出される像光は、フィールドレンズ５７１を介し、投射光学系５９によって不図示のスクリーンに投射される。

以上のプロジェクタ１０ｅにおいて、光源ランプユニット５１と調光ユニット５２との間の光路上に配置される調光ユニット５２は、偏光分離素子５２１と、調光機構５２３と、反射素子５２５と、偏光合成素子５２７とを備える。

偏光分離素子５２１は、光源ランプユニット５１からの照明光の光束に含まれるＰ偏光及びＳ偏光のうち、一方の偏光を透過し、他方の偏光を反射する。ここでは、調光ユニット５２に入射した照明光の偏光成分のうち、Ｓ偏光を反射により第１の偏光として折り曲げ、Ｐ偏光を透過により第２の偏光として直進させることによって分離するものとする。

反射素子５２５は、偏光分離素子５２１を透過した第２の偏光を反射させ、その光路を第１の偏光と同一の方向に変換させる。

偏光合成素子５２７は、偏光分離素子５２１により反射され、後述する調光機構５２３によって光量が調整された第１の偏光と、偏光分離素子５２１を透過して反射素子５２５によって光路が変換された第２の偏光とを合成して、後段の集光レンズに入射させる。

第３実施形態における調光機構５２３は、第２実施形態における調光機構３０ｃと同様のもので実現できる。すなわち、構造複屈折型の反射型偏光板で構成される調光パネル５２３ａと、調光パネル５２３ａを回転駆動させる調光パネル駆動モータ５２３ｂとを備え、調光パネル５２３ａは、回転軸ＲＡが調光パネル駆動モータ５２３ｂの出力軸と同軸上となるように、調光パネル駆動モータ５２３ｂに取り付けられる。そして、調光パネル５２３ａは、光源ランプユニット５１を経て偏光分離素子５２１により反射された第１の偏光のうち、特定方向に偏光軸を有する成分光を反射する。また、調光パネル駆動モータ５２３ｂは、例えばステッピングモータで構成され、調光パネル５２３ａを所定方向に回転させる。

この調光機構５２３において、プロジェクタ１０ｅの制御系によって調光パネル駆動モータ５２３ｂが駆動され、所定の初期位置を基準として調光パネル５２３ａが回転される。この結果、例えば常時通過する第２偏光と、調光パネル５２３ａの回転角に伴って増減する第１の偏光の加算として、照明光の光量を９０％〜略５０％の範囲で微調整することができる。詳細には、第１実施形態又は第２実施形態と同様に、画像の輝度分布パターンと、その輝度分布パターンの画像を正確に表示するために必要とされる照明光の調光量と、その調光量で調光制御を行うための調光パネル５２３ａの上記初期位置を基準とした回転角度との対応関係が予め定義されており、照明光の光量が表示させる画像の輝度に応じた光量となるように調光パネル５２３ａが回転されて調光制御が行われる。

なお、以上説明した第３実施形態では、調光ユニット５２を構成する調光機構５２３において、調光パネル５２３ａを反射型偏光板により構成することとしたが、反射型偏光板で形成される領域と、照明光を全反射させる反射ミラー等の反射板で形成される領域とを含む構成としても勿論構わない。また、調光ユニット５２を構成する調光機構５２３に換えて、第１実施形態で説明した調光機構３０と同様の構成の調光機構を配置することとしてもよい。すなわち、調光パネルを透過型偏光板により構成してもよい。

〔第４実施形態〕
次に、第４実施形態について説明する。なお、以下では、第１実施形態と同様の部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図８は、第４実施形態におけるプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。本プロジェクタ１０ｆは、照明光を発生する照明装置２１と、照明装置２１中に組み込まれて照明光の光量を調整する調光機構６３０と、照明装置２１からの照明光を赤緑青の３色に分割する色分離光学系２３と、色分離光学系２３から射出された各色の照明光によって照明される光変調部２５と、光変調部２５からの各色の像光を合成するクロスダイクロイックプリズム２７と、クロスダイクロイックプリズム２７を経た像光を不図示のスクリーンに投射するための投射光学系である投射レンズ２９とを備える。ここで、照明装置２１中の調光機構６３０は、第１実施形態において図１に示した調光機構３０に代わるものとなっている。

調光機構６３０は、光調整部材である調光パネル６３１と、調光パネル３１を回転駆動する調光パネル駆動モータ３４とを備えて構成される。図９は、第４実施形態における調光機構６３０の構成を説明するための図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。

調光パネル６３１は、全体として略一定の厚さを有する円盤状の板状体であり、回転軸ＲＡ（中心Ｏ）が調光パネル駆動モータ３４の出力軸と同軸上となるように、調光パネル駆動モータ３４に取り付けられる。

また、調光パネル６３１は、頂角が鈍角の扇形に相当する形状を有する減光フィルタ部６３２と、頂角が鋭角の扇形に相当する形状を有する透明部６３３とを備えて構成される。このうち、減光フィルタ部６３２は、ＮＤフィルタで形成されており、照明装置２１の光源ランプ２１１から射出された光の一部を吸収することによって、減光フィルタ部６３２を通過する通過光すなわち照明装置２１から射出される照明光ＩＬの光量を調節する。減光フィルタ部６３２において、図示の照明光通過領域Ｅに対応して配置されている領域Ａ１は、照明光ＩＬをほとんど遮光する部分であり、その両側の領域Ａ２，Ａ３は、照明光ＩＬの透過率が徐々に増加するグラデーション部分である。一方、両領域Ａ２，Ａ３に挟まれた透明部６３３すなわち領域Ａ４は、光透過部材として照明光ＩＬを全透過させる。この調光パネル６３１は、例えばＰＣ（ポリカーボネート）やガラス等で構成することができる。このうち、減光フィルタ部６３２は、調光パネル６３１を構成する板状体自体を透過率分布を設けた光吸収体とすることによって形成することができるが、光透過性の板状体上に透過率分布を設けたシートを貼り付けることによって形成することもできる。なお、以上の場合において、調光パネル駆動モータ３４による回転軸（中心Ｏ）を調光パネル６３１の重心に位置させることができ、この場合、例えば運搬時等における衝撃や振動等の外力に起因する調光パネル６３１の回転方向への位置ズレを防止することができる。

上記構成の調光機構３０において、プロジェクタ１０ｆの制御系（図３参照）によって調光パネル駆動モータ３４が駆動され、予め定められる所定の初期位置を基準として調光パネル６３１が回転される。そして、第１実施形態と同様に、画像の輝度分布パターンと、その輝度分布パターンの画像を正確に表示するために必要とされる照明光ＩＬの調光量と、その調光量で調光制御を行うための調光パネル６３１の上記初期位置を基準とした回転角度との対応関係が予め定義されており、照明光ＩＬの光量が表示させる画像の輝度に応じた光量となるように、調光パネル６３１が回転されて調光制御が行われる。

なお、以上説明した第４実施形態では、調光パネル６３１を光源ランプ２１１と凹レンズ２１２との間に配置しているが、図１０に示すように、調光パネル６３１を第１レンズアレイ２１３と第２レンズアレイ２１４との間に配置することもできる。この場合も、調光パネル６３１の回転角度の調整によって、照明光ＩＬの光量が表示させる画像の輝度に応じた光量となるように調光制御が行われる。

以上、本発明を適用した好適な実施形態について説明したが、以下のような変形例も可能である。すなわち、上記した第１及び第２実施形態等では、照明装置２１を、光源ランプ２１１、一対の第１レンズアレイ２１３及び第２レンズアレイ２１４、偏光変換部材２１５、及び重畳レンズ２１６で構成したが、第１レンズアレイ２１３及び第２レンズアレイ２１４、偏光変換部材２１５等については省略することができる。

また、上記した第１及び第２実施形態等では、色分離光学系２３を用いて照明光の色分離を行って、光変調部２５において各色の変調を行った後に、クロスダイクロイックプリズム２７において各色の像の合成を行っているが、単一の液晶パネルを用いたプロジェクタにも同様に適用可能である。

また、スクリーンを観察する方向から投射を行うフロントタイプのプロジェクタの例のみを挙げたが、本発明は、スクリーンを観察する方向とは反対側から投射を行うリアタイプのプロジェクタにも適用可能である。

また、上記した各実施形態において、光源としてＬＥＤ等の時間応答性の良い発光素子を用いる場合には、調光制御と組み合わせて、ＬＥＤを間欠的に点滅させる黒挿入制御を行うこととしてもよい。これにより、動画表示性能を向上させることが可能となる。

第１実施形態におけるプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。 第１実施形態における調光機構の構成を説明するための図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。 プロジェクタに内蔵される制御系の機能構成を説明するブロック図である。 第１実施形態の変形例におけるプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。 第２実施形態におけるプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。 第２実施形態の変形例における調光機構の構成を説明する概念図である。 第３実施形態におけるプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。 第４実施形態におけるプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。 第４実施形態における調光機構の構成を説明するための図であり、（ａ）は概略側面図、（ｂ）は概略平面図である。 第４実施形態の変形例におけるプロジェクタの光学系の構成を説明する概念図である。

符号の説明

１０…プロジェクタ ２１…照明装置 ３０…調光機構 ３１…調光パネル ３２…偏光板 ３３…透明板 ３４…調光パネル駆動モータ ２３…色分離光学系 ２５…光変調部 ２７…クロスダイクロイックプリズム ２９…投射レンズ ４１…画像処理部 ４１１…画像解析部 ４１２…画像補正部 ４３…ライトバルブ駆動部 ４５…制御部 ４５１…メモリ

Claims (11)

1. 照明光を発生する照明装置と、
   通過光の状態を回転姿勢に応じて変化させる光調整部材と、
   前記光調整部材を回転駆動することによって、前記光調整部材を経た照明光の光量を減少させる回転手段と、
   前記回転手段の駆動制御を行って前記光調整部材を回転させ、表示させる画像の画像情報に従って前記照明光の光量を調整させる調光制御を行う調光制御手段と、
   を備えるプロジェクタ。
2. 前記照明装置は、射出させる光を１種類の偏光成分に変換し、前記光調整部材は、変換後の偏光に対する作用を回転姿勢に応じて変化させる、請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記光調整部材は、透過型偏光板で形成された領域及び／又は位相差板で形成された領域を含む、請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記光調整部材は、反射型偏光板で形成された領域を含む、請求項２に記載のプロジェクタ。
5. 前記光調整部材は、入射した光を略そのまま反射させる光反射部材で形成された領域をさらに含む請求項４に記載のプロジェクタ。
6. 前記光調整部材は、入射した光に対する透過率を回転姿勢に応じて変化させる、請求項１に記載のプロジェクタ。
7. 前記光調整部材は、減光フィルタで形成された領域を含む、請求項６に記載のプロジェクタ。
8. 前記光調整部材は、入射した光を略そのまま透過させる光透過部材で形成された領域をさらに含む、請求項３及び請求項７のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
9. 前記光調整部材は、重心が回転軸上に位置するように形成される、請求項１から請求項８までのいずれか一項に記載のプロジェクタ。
10. 前記回転手段は、ステッピングモータで構成される請求項１から請求項９までの何れか一項に記載のプロジェクタ。
11. 前記照明装置からの照明光によって照明され、表示させる画像の画像情報に応じて照明光を変調する光変調部と、前記光変調部で変調された像光を投射する投射光学系とをさらに備え、
    前記光調整部材は、前記光変調部の前段に配置されて、前記回転手段の回転駆動により、前記光変調部に入射する照明光の光量を減光させる請求項１から請求項１０までの何れか一項に記載のプロジェクタ。

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