JP2017129658A - プロジェクター及びプロジェクターの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光の測定を行うセンサーにばらつきがあっても精度良く光源の調整を行う。【解決手段】プロジェクター１０００は、固体光源と、固体光源が出射した第１光が照射される蛍光体と、固体光源が出射した第１光を分割する分割部と、分割部で分割された第１光の一方を変調する第１光変調装置と、蛍光体が発した光から分離され、第１光と異なる波長の第２光を変調する第２光変調装置と、蛍光体が発した光から分離され、第１光及び第２光と波長の異なる第３光を変調する第３光変調装置と、分割部で分割された第１光の他方を拡散する拡散板と、拡散板で拡散された光を受光する第１センサーと、第２光を受光する第２センサーと、第１センサーの検出結果と第２センサーの検出結果に応じて、第１光変調装置へ導かれる第１光と、蛍光体へ導かれる第１光の割合を調整する調整部とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、プロジェクター及びプロジェクターの制御方法に関する。

プロジェクターにおいては、光源の劣化に伴い、投写される画像の明るさやホワイトバランスが変化する。このような画像の明るさやホワイトバランスの変化を抑える発明として、例えば特許文献１に開示されたプロジェクターがある。このプロジェクターは、光センサーで光源が出射した光を検出し、光センサーの検出結果に応じて、青色光を生成する光源と黄色光を生成する光源の出力を調整することによりホワイトバランスを調整する。

特開２０１５−７２３８７号公報

光センサーは、同じ製品であっても個々のセンサーによって測定値にばらつきが生じ得る。光源の出力の調整は、光センサーによる測定結果に応じて行われるため、光センサーの測定値にばらつきがあると、あるプロジェクターでは精度よく調整が行えるものの、他のプロジェクターでは精度よく調整が行えなくなるという問題が生じ得る。

本発明は、光の測定を行うセンサーにばらつきがあっても精度良く光源の調整を行う技術を提供する。

本発明は、固体光源と、前記固体光源が出射した第１光が照射される蛍光体と、前記固体光源が出射した第１光を分割する分割部と、前記分割部で分割された前記第１光の一方を変調する第１光変調装置と、前記蛍光体が発した光から分離され、前記第１光と異なる波長の第２光を変調する第２光変調装置と、前記蛍光体が発した光から分離され、前記第１光及び前記第２光と波長の異なる第３光を変調する第３光変調装置と、前記分割部で分割された前記第１光の他方を拡散する拡散板と、前記拡散板で拡散された光を受光する第１センサーと、前記第２光を受光する第２センサーと、前記第１センサーの検出結果と前記第２センサーの検出結果に応じて、前記第１光変調装置へ導かれる第１光と、前記蛍光体へ導かれる第１光の割合を調整する調整部とを備えるプロジェクターを提供する。
本発明によれば、光の測定を行うセンサーにばらつきがあっても精度良く光源の調整を行うことができる。

また、本発明は、固体光源から出射した光を光変調装置で変調して画像を投写するプロジェクターであって、前記画像を形成する第１光を分割する分割部と、前記分割部で分割された前記第１光の一方を拡散する拡散板と、前記拡散板で拡散された光を受光する第１センサーと、スペクトルの半値全幅が前記第１光と異なり前記画像を形成する第２光を受光する第２センサーと、前記第１センサーの検出結果と前記第２センサーの検出結果に応じて、前記第１光と前記第２光の割合を調整する調整部とを備えるプロジェクターを提供する。
本発明によっても、光の測定を行うセンサーにばらつきがあっても精度良く光源の調整を行うことができる。

本発明においては、前記第２センサーへ前記第２光を導く光学部材と前記第２センサーとの間には、前記第２光を拡散する拡散板を有しない構成としてもよい。
この構成によれば、プロジェクターを構成する部品数を抑えることができる。

また、本発明においては、前記拡散板は、前記分割部と前記第１センサーとの間にある構成としてもよい。
この構成によれば、第１センサーに対して多数の方向から光が入射し、拡散板を有しない構成と比較して、第１センサーの分光感度を平滑化することができる。

また、本発明においては、前記第１センサーへ前記第１光を導く光学部材と前記拡散板との間に偏光板を有する構成としてもよい。
この構成によれば、偏光板を有しない構成と比較して、光変調装置に入射する光の偏光方向が変化しても、光変調装置に入射する光と光センサーに入射する光の相関関係を維持することができる。

また、本発明においては、前記第１光を変調する第１光変調装置と、前記第２光を変調する第２光変調装置とを備える構成としてもよい。
この構成によれば、変調された画像によりカラー画像を投写することができる。

また、本発明においては、前記固体光源が出射した第１光が照射されることにより前記第２光を含む光を発する蛍光体を有し、前記蛍光体が発した光に含まれている前記第２光が前記第２光変調装置へ導かれ、前記調整部は、前記第１光変調装置に導かれる前記第１光と、前記蛍光体へ導かれる前記第１光の割合を調整する構成としてもよい。
この構成によれば、第２光を含む光を蛍光体により生成する構成において、第１光と第２光の割合を調整することができる。

また、本発明は、固体光源と、前記固体光源が出射した第１光が照射される蛍光体と、前記固体光源が出射した第１光を分割する分割部と、前記分割部で分割された前記第１光の一方を変調する第１光変調装置と、前記蛍光体が発した光から分離され、前記第１光と異なる波長の第２光を変調する第２光変調装置と、前記蛍光体が発した光から分離され、前記第１光及び前記第２光と波長の異なる第３光を変調する第３光変調装置と、前記分割部で分割された前記第１光の他方を拡散する拡散板と、前記拡散板で拡散された光を受光する第１センサーと、前記第２光を受光する第２センサーとを備えるプロジェクターの制御方法であって、前記第１センサーの検出結果と前記第２センサーの検出結果に応じて、前記第１光変調装置へ導かれる第１光と、前記蛍光体へ導かれる第１光の割合を調整する調整ステップを備えるプロジェクターの制御方法を提供する。
本発明によれば、光の測定を行うセンサーにばらつきがあっても精度良く光源の調整を行うことができる。

また、本発明は、固体光源から出射した光を光変調装置で変調して画像を投写するプロジェクターであって、前記画像を形成する第１光を分割する分割部と、前記分割部で分割された前記第１光の一方を拡散する拡散板と、前記拡散板で拡散された光を受光する第１センサーと、スペクトルの半値全幅が前記第１光と異なり前記画像を形成する第２光を受光する第２センサーとを備えるプロジェクターの制御方法であって、前記第１センサーの検出結果と前記第２センサーの検出結果に応じて、前記第１光と前記第２光の割合を調整する調整ステップを備えるプロジェクターの制御方法を提供する。
本発明によれば、光の測定を行うセンサーにばらつきがあっても精度良く光源の調整を行うことができる。

プロジェクター１０００の構成を示したブロック図。 照明光学系１４２０の構成を示した図。 色分離光学系１４３０の構成を示した図。 電流テーブルとＤｕｔｙテーブルの一例を示した図。 光センサー１４８０の分光感度の一例を示した図。 光センサー１４８０の分光感度の一例を示した図。

［実施形態］
（実施形態の構成）
図１は、本発明の一実施形態に係るプロジェクター１０００の構成を示したブロック図である。表示装置の一例であるプロジェクター１０００は、外部装置から供給される映像信号が表す画像をスクリーンや壁面などの投写面へ投写する。

プロジェクター１０００は、制御部１１０、記憶部１２０、操作部１３０、投写部１４０を備える。また、プロジェクター１０００は、映像処理部１５０、映像インターフェース１６０を備える。制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）及びＲＡＭ（Random Access Memory）を備えたマイクロコンピューターである。ＲＯＭに記憶されているプログラムをＣＰＵが実行すると、プロジェクター１０００においては、制御部１１０が各部を制御し、画像を投写する機能や、投写する画像の画質を設定する機能、投写する画像のホワイトバランスを制御する機能などが実現する。

映像インターフェース１６０は、ＲＣＡ、Ｄ−Ｓｕｂ、ＨＤＭＩ（登録商標）、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）など、映像信号が供給されるコネクターを複数有し、外部装置からコネクターに供給された映像信号を映像処理部１５０へ供給する。映像インターフェース１６０は、複数の映像信号を取得する映像取得手段の一例である。映像インターフェース１６０は、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの無線通信のインターフェースを有し、無線通信により映像信号を取得してもよい。

記憶部１２０は、投写する映像の画質に係る設定値や、各種機能に係る情報、制御部１１０が処理する情報などを記憶する。操作部１３０は、プロジェクター１０００を操作するための複数のボタンを備えている。操作されたボタンに応じて制御部１１０が各部を制御することにより、スクリーンＳＣＲに投写される画像の調整や、プロジェクター１０００が有する各種機能の設定などが行われる。また、操作部１３０は、リモートコントローラー（図示略）からの赤外光の信号を受光する受光部（図示略）を備えている。操作部１３０は、リモートコントローラーから送信された信号を電気信号に変換して制御部１１０へ供給し、制御部１１０は、供給される信号に応じて各部を制御する。

映像処理部１５０は、映像インターフェース１６０から供給される映像信号を取得する。また、映像処理部１５０は、プロジェクター１０００を操作するためのＧＵＩなどのオンスクリーン画像の信号を制御部１１０から取得する。映像処理部１５０は、ＶＲＡＭ（Video RAM）１５１を備えており、映像信号を展開する領域と、オンスクリーン画像の信号を展開する領域を有し、各信号をそれぞれの領域に展開する。映像処理部１５０は、各種の画像処理機能を備えており、ＶＲＡＭ１５１に展開された映像信号に画像処理を施し、投写する画像の画質を調整する。また、映像処理部１５０は、制御部１１０からオンスクリーン画像の信号が供給された場合には、オンスクリーン画像の信号を重畳した映像信号を投写部１４０へ供給する。

画像を投写する投写部１４０は、照明光学系１４２０、色分離光学系１４３０、光変調装置１４４０、駆動回路１４５０、合成光学系１４６０及び投写光学系１４７０を有している。また、投写部１４０は、光センサー１４８０（第１センサー）、光センサー１４８１（第２センサー）及び温度センサー１４９０を有する。

図２は、照明光学系１４２０の構成を示した図であり、図３は、色分離光学系１４３０の構成を示した図である。図２に示すように、照明光学系１４２０は、アレイ光源２１Ａ、コリメーター光学系２２、アフォーカル光学系２３、位相差板４６、モーター４７、ホモジナイザー光学系２４、偏光分離素子５０Ａを含むプリズム２５Ａ、ピックアップ光学系２６、発光素子２７、光学素子４１、偏光変換素子３２、拡散反射素子３０、重畳光学系３３及び制御装置４４を備えている。

上記の構成要件のうち、アレイ光源２１Ａ、コリメーター光学系２２、アフォーカル光学系２３、ホモジナイザー光学系２４、プリズム２５Ａ、位相差板２８、第２ピックアップ光学系２９及び拡散反射素子３０は、それぞれの光学中心を図２中に示す光軸ａｘ１に一致させた状態で、光軸ａｘ１上に順次並んで配置されている。一方、発光素子２７、ピックアップ光学系２６、プリズム２５Ａ、インテグレータ光学系３１、偏光変換素子３２及び重畳レンズ３３ａは、それぞれの光学中心を図２中に示す光軸ａｘ２に一致させた状態で、光軸ａｘ２上に順次並んで配置されている。光軸ａｘ１と光軸ａｘ２とは、同一面内にあり、互いに直交する位置関係にある。

アレイ光源２１Ａは、複数の半導体レーザー２１１を備える。複数の半導体レーザー２１１は、光軸ａｘ１と直交する面２１ｃ内において、アレイ状に並んで配置されている。半導体レーザー２１１の個数は特に限定されない。半導体レーザー２１１は、本発明における固体光源の一例である。半導体レーザー２１１は、Ｓ偏光の青色光を射出する。本実施形態においては、半導体レーザー２１１が出射する青色光ＢＬの半値全幅は３０ｎｍ以下となっている。Ｓ偏光の青色光ＢＬは、アレイ光源２１Ａからコリメーター光学系２２に向けて射出される。

本実施形態においては、アレイ光源２１Ａは、定電流又はＰＷＭ信号により駆動される。図４は、アレイ光源２１Ａを定電流で駆動するときに用いる電流テーブルとＤｕｔｙテーブルの一例を示した図である。

図４の（ａ）の電流テーブルは、アレイ光源２１Ａを定電流で駆動する場合の駆動電流と明るさ（光量に対応）との関係を示している。明るさは、出荷時又はアレイ光源２１Ａの交換時において予め設定した電流Ｉ１００で定電流駆動したときの明るさＬ１００に対する相対的な明るさ（％）で示している。電流Ｉｓｍは、アレイ光源２１Ａが経時劣化や使用環境に応じて変化したとしても、発光可能な下限の電流として設定した電流値である。

この電流テーブルは、明るさＬｓｍ以上の明るさの領域では明るくなるに応じて大きくなる電流となっており、明るさＬｓｍよりも低い明るさの領域では明るさに関係なく同じ電流値（電流Ｉｓｍ）となっている。この電流テーブルによれば、明るさＬｓｍ以上の明るさの領域では、明るさの変化に応じて変化する電流値を導出することができる。また、明るさＬｓｍよりも低い明るさの領域では、明るさに関係なく電流Ｉｓｍを導出することができる。

図４の（ｂ）のＤｕｔｙテーブルは、アレイ光源２１ＡをＰＷＭ信号で駆動する場合の明るさとＰＷＭ信号のデューティー（Ｄｕｔｙ）との関係を示している。このＤｕｔｙテーブルは、明るさＬｓｍ以上の明るさの領域では、電流テーブルに従ってアレイ光源２１Ａを定電流で駆動するため、ＰＷＭ信号のデューティーは１００％となっている。これに対して、明るさＬｓｍよりも低い明るさの領域では、明るさの０からＬｓｍまでの変化に応じてＰＷＭ信号のデューティーが０から１００％に変化するようになっている。このＤｕｔｙテーブルによれば、明るさＬｓｍ以上の明るさの領域では、明るさに関係なく、明るさＬｓｍに対応するデューティーＤｌｓｍ（１００％）を導出することができる。また、明るさＬｓｍよりも低い領域では、明るさに対応するデューティーを導出することができる。

半導体レーザー２１１の近傍には、温度センサー１４９０が配置されている。温度センサー１４９０は、半導体レーザー２１１の温度を測定する。

アレイ光源２１Ａから射出された青色光ＢＬは、コリメーター光学系２２に入射する。コリメーター光学系２２は、アレイ光源２１Ａから射出された青色光ＢＬを平行光束に変換する。コリメーター光学系２２は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズ２２ａで構成されている。複数のコリメーターレンズ２２ａは、複数の半導体レーザー２１１にそれぞれ対応して配置されている。

コリメーター光学系２２を透過することにより平行光束に変換された青色光ＢＬは、アフォーカル光学系２３に入射する。アフォーカル光学系２３は、青色光ＢＬの光束径を調整する。アフォーカル光学系２３は、例えばアフォーカルレンズ２３ａ、アフォーカルレンズ２３ｂから構成されている。

アフォーカル光学系２３を透過することにより光束径が調整された青色光ＢＬは、ホモジナイザー光学系２４に入射する。ホモジナイザー光学系２４は、青色光ＢＬの光強度分布を、例えばトップハット型分布と呼ばれる均一な光強度分布に変換する。ホモジナイザー光学系２４は、例えばマルチレンズアレイ２４ａ及びマルチレンズアレイ２４ｂから構成されている。

アフォーカル光学系２３とホモジナイザー光学系２４との間、より具体的には、アフォーカルレンズ２３ｂとマルチレンズアレイ２４ａとの間の光路上に、位相差板４６が設けられている。位相差板４６は、青色光ＢＬが入射する面内で回転可能に設けられている。位相差板４６は、青色光ＢＬの波長に対する１／２波長板で構成されている。位相差板４６の光学軸は、位相差板４６に入射する青色光ＢＬの偏光軸と交差する。なお、位相差板４６の光学軸は、位相差板４６の進相軸もしくは遅相軸のいずれであってもよい。位相差板４６には、位相差板４６を回転させるためのモーター４７が接続されている。位相差板４６は、モーター４７により回転させられる。

青色光ＢＬは、コヒーレントなＳ偏光である。青色光ＢＬはもともとＳ偏光であるが、青色光ＢＬの偏光軸が位相差板４６の光学軸と交差しているため、青色光ＢＬが位相差板４６を透過することによりＳ偏光の一部がＰ偏光に変換される。その結果、位相差板４６を透過した青色光ＢＬは、Ｓ偏光成分ＢＬｓとＰ偏光成分ＢＬｐとが所定の割合で混在した光となる。

ホモジナイザー光学系２４から射出された青色光ＢＬは、プリズム２５Ａに入射する。プリズム２５Ａは、例えば波長選択性を有するダイクロイックプリズムで構成されている。ダイクロイックプリズムは、光軸ａｘ１に対して４５°の角度をなす傾斜面Ｋを有している。傾斜面Ｋは、光軸ａｘ２に対しても４５°の角度をなしている。プリズム２５Ａは、互いに直交する光軸ａｘ１、ａｘ２の交点と傾斜面Ｋの光学中心とが一致するように配置されている。ダイクロイックプリズムからなるプリズム２５Ａに代えて、平行平板状のダイクロイックミラーを用いてもよい。

傾斜面Ｋには、波長選択性を有する偏光分離素子５０Ａが設けられている。偏光分離素子５０Ａは、青色光ＢＬを、偏光分離素子５０Ａに対するＳ偏光成分ＢＬｓとＰ偏光成分ＢＬｐとに分離する偏光分離機能を有している。具体的に、偏光分離素子５０Ａは、青色光ＢＬのＳ偏光成分ＢＬｓを反射させ、青色光ＢＬのＰ偏光成分ＢＬｐを透過させる。以下の説明では、偏光分離素子５０Ａで反射したＳ偏光成分ＢＬｓは蛍光体層の励起に利用されるため、励起光ＢＬｓと称する。偏光分離素子５０Ａを透過したＰ偏光成分ＢＬｐは照明光として利用されるため、青色光ＢＬｐと称する。

また、偏光分離素子５０Ａは、半導体レーザー２１１から射出された青色光ＢＬとは波長帯が異なる黄色の蛍光光ＹＬを、蛍光光ＹＬの偏光状態に依らずに透過させる色分離機能を有している。

偏光分離素子５０Ａから射出されたＳ偏光の励起光ＢＬｓは、ピックアップ光学系２６に入射する。ピックアップ光学系２６は、励起光ＢＬｓを発光素子２７の蛍光体層３４に向けて集光させる。ピックアップ光学系２６は、例えばピックアップレンズ２６ａ、ピックアップレンズ２６ｂから構成されている。

ピックアップ光学系２６から射出された励起光ＢＬｓは、発光素子２７に入射する。発光素子２７は、本発明に係る蛍光体の一例である蛍光体層３４と、蛍光体層３４を支持する基板３５を有している。励起光ＢＬｓが蛍光体層３４に入射することにより蛍光体層３４に含まれる蛍光体が励起され、励起光ＢＬｓとは波長が異なる黄色の蛍光光ＹＬが生成される。

発光素子２７において、蛍光体層３４は、励起光ＢＬｓが入射する側とは反対側の面を基板３５に接触させた状態で、蛍光体層３４の側面と基板３５との間に設けられた接着剤３６により基板３５に固定されている。基板３５の蛍光体層３４が設けられた側と反対側の面には、蛍光体層３４の熱を放散させるためのヒートシンク３８が設けられている。

蛍光体層３４から射出された蛍光光ＹＬは、偏光方向が揃っていない非偏光光のため、ピックアップ光学系２６を通過した後、非偏光の状態のままで偏光分離素子５０Ａに入射する。蛍光光ＹＬは、偏光分離素子５０Ａを透過し、インテグレータ光学系３１に向けて進む。

一方、偏光分離素子５０Ａから射出されたＰ偏光の青色光ＢＬｐは、光学素子４１に入射する。光学素子４１は、位相差板２８、第２ピックアップ光学系２９及び拡散反射素子３０を備えている。青色光ＢＬｐは位相差板２８に入射する。位相差板２８は、偏光分離素子５０Ａと拡散反射素子３０との間の光路中に配置された１／４波長板から構成されている。したがって、偏光分離素子５０Ａから射出されたＰ偏光の青色光ＢＬｐは、位相差板２８により円偏光の青色光ＢＬｃに変換された後、第２ピックアップ光学系２９に入射する。

第２ピックアップ光学系２９は、青色光ＢＬｃを拡散反射素子３０に向けて集光させる。第２ピックアップ光学系２９は、例えばピックアップレンズ２９ａとピックアップレンズ２９ｂとから構成されている。

拡散反射素子３０は、第２ピックアップ光学系２９から射出された青色光ＢＬｃを偏光分離素子５０Ａに向けて拡散反射させる。特に拡散反射素子３０として、拡散反射素子３０に入射した青色光ＢＬｃをランバート反射させるものを用いることが好ましい。照明光学系１４２０において、この種の拡散反射素子３０を用いることにより、青色光ＢＬｃを拡散反射させつつ、均一な照度分布を有する青色光ＢＬｃ２を得ることができる。

図２に示すように、拡散反射素子３０で拡散反射された青色光ＢＬｃ２は、再び位相差板２８に入射することによって、円偏光の青色光ＢＬｃ２からＳ偏光の青色光ＢＬｓ２に変換される。そのため、光学素子４１からＳ偏光の青色光ＢＬｓ２が射出される。Ｓ偏光の青色光ＢＬｓ２は、偏光分離素子５０Ａに入射する。Ｓ偏光の青色光ＢＬｓ２は、偏光分離素子５０Ａで反射し、インテグレータ光学系３１に向けて進む。

このようにして、青色光ＢＬｓ２は、偏光分離素子５０Ａを透過した蛍光光ＹＬとともに、照明光ＷＬとして利用される。すなわち、青色光ＢＬｓ２と蛍光光ＹＬとは、偏光分離素子５０Ａから互いに同一方向に向けて射出される。このようにして、青色光ＢＬｓ２と黄色の蛍光光ＹＬとが合成された白色の照明光ＷＬが得られる。すなわち、偏光分離素子５０Ａは、青色光ＢＬｓ２と蛍光光ＹＬとを合成する色合成素子の機能も兼ねている。

偏光分離素子５０Ａから射出された照明光ＷＬは、インテグレータ光学系３１に入射する。インテグレータ光学系３１は、照明光ＷＬを複数の小光束に分割する。インテグレータ光学系３１は、例えば、第１レンズアレイ３１ａ、第２レンズアレイ３１ｂから構成されている。第１レンズアレイ３１ａ、第２レンズアレイ３１ｂは、複数のマイクロレンズがアレイ状に配列されたものからなる。

インテグレータ光学系３１から射出された照明光ＷＬ（複数の小光束）は、偏光変換素子３２に入射する。偏光変換素子３２は、照明光ＷＬの偏光方向を揃えるものである。偏光変換素子３２は、例えば、偏光分離膜と位相差板とミラーとから構成されている。偏光変換素子３２は、非偏光である蛍光光ＹＬの偏光方向とＳ偏光の青色光ＢＬｓ２の偏光方向とを揃えるため、他方の偏光成分を一方の偏光成分に、例えばＰ偏光成分をＳ偏光成分に変換する。

偏光変換素子３２を通過することにより偏光方向が揃えられた照明光ＷＬは、重畳レンズ３３ａに入射する。重畳レンズ３３ａは、偏光変換素子３２から射出された複数の小光束を照明対象物上で互いに重畳させる。これにより、重畳レンズ３３ａから出射される照明光ＷＬは、照明対象物を均一に照明する。重畳光学系３３は、第１レンズアレイ３１ａ、第２レンズアレイ３１ｂからなるインテグレータ光学系３１と重畳レンズ３３ａとにより構成される。

次に、照明光ＷＬが入射する色分離光学系１４３０について、図３を用いて説明する。色分離光学系１４３０は、照明光学系１４２０から射出された照明光ＷＬを赤色光ＬＲと緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。色分離光学系１４３０は、第１ダイクロイックミラー７ａ、第２ダイクロイックミラー７ｂ、第１反射ミラー８ａ、第２反射ミラー８ｂ、第３反射ミラー８ｃ、第１リレーレンズ９ａ及び第２リレーレンズ９ｂを備えている。

第１ダイクロイックミラー７ａは、照明光学系１４２０から射出された照明光ＷＬを赤色光ＬＲと、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢと、に分離する機能を有する。第１ダイクロイックミラー７ａは、赤色光ＬＲを透過し、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射する。第２ダイクロイックミラー７ｂは、第１ダイクロイックミラー７ａで反射した光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する機能を有する。第２ダイクロイックミラー７ｂは、緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する。

第１反射ミラー８ａは、赤色光ＬＲの光路中に配置されている。第１反射ミラー８ａは、第１ダイクロイックミラー７ａを透過した赤色光ＬＲを赤色光用光変調装置４Ｒに向けて反射する。第２反射ミラー８ｂと第３反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢの光路中に配置されている。第２反射ミラー８ｂと第３反射ミラー８ｃは、第２ダイクロイックミラー７ｂを透過した青色光ＬＢを青色光用光変調装置４Ｂに向けて反射させる。緑色光ＬＧは、第２ダイクロイックミラー７ｂで反射し、緑色光用光変調装置４Ｇに向けて進む。

第１リレーレンズ９ａと第２リレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路中における第２ダイクロイックミラー７ｂの光射出側に配置されている。第１リレーレンズ９ａと第２リレーレンズ９ｂは、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長くなることに起因した青色光ＬＢの光損失を補償する機能を有している。

赤色光用光変調装置４Ｒ（第２光変調装置）、緑色光用光変調装置４Ｇ（第２光変調装置）及び青色光用光変調装置４Ｂ（第１光変調装置）は、光変調装置１４４０が備える光変調装置である。駆動回路１４５０は、映像処理部１５０から供給される映像信号に応じて、赤色光用光変調装置４Ｒ、緑色光用光変調装置４Ｇ及び青色光用光変調装置４Ｂを制御する。

赤色光用光変調装置４Ｒは、駆動回路１４５０からの制御に応じて赤色光ＬＲを変調し、赤色光ＬＲに対応した画像光を形成する。緑色光用光変調装置４Ｇは、駆動回路１４５０からの制御に応じて緑色光ＬＧを変調し、緑色光ＬＧに対応した画像光を形成する。青色光用光変調装置４Ｂは、駆動回路１４５０からの制御に応じて青色光ＬＢを変調し、青色光ＬＢに対応した画像光を形成する。

赤色光用光変調装置４Ｒ、緑色光用光変調装置４Ｇ及び青色光用光変調装置４Ｂには、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。また、液晶パネルの入射側および射出側には、図示しない一対の偏光板が配置されている。一対の偏光板は、特定の方向の直線偏光光を透過させる。

赤色光用光変調装置４Ｒの入射側には、フィールドレンズ１０Ｒが配置されている。緑色光用光変調装置４Ｇの入射側には、フィールドレンズ１０Ｇが配置されている。青色光用光変調装置４Ｂの入射側には、フィールドレンズ１０Ｂが配置されている。フィールドレンズ１０Ｒは、赤色光用光変調装置４Ｒに入射する赤色光ＬＲを平行化する。フィールドレンズ１０Ｇは、緑色光用光変調装置４Ｇに入射する緑色光ＬＧを平行化する。フィールドレンズ１０Ｂは、青色光用光変調装置４Ｂに入射する青色光ＬＢを平行化する。

合成光学系１４６０は、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢのそれぞれに対応した画像光を合成し、合成された画像光を投写光学系１４７０に向けて射出する。合成光学系１４６０には、例えばクロスダイクロイックプリズムが用いられる。

投写光学系１４７０は、複数の投射レンズを含む投射レンズ群から構成されている。投写光学系１４７０は、合成光学系１４６０により合成された画像光をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。これにより、スクリーンＳＣＲ上には、拡大されたカラー画像が表示される。

光センサー１４８０は、第３反射ミラー８ｃの近傍であって、第３反射ミラー８ｃにおいて青色光ＬＢが入射する側と反対側に配置されている。また、入射した光を拡散する拡散板１４８５が、第３反射ミラー８ｃと光センサー１４８０の間に配置されている。第３反射ミラー８ｃは、入射した青色光ＬＢの一部を透過し、第３反射ミラー８ｃを透過した青色光ＬＢは、拡散板１４８５に入射する。第３反射ミラー８ｃは、青色光ＬＢを、青色光用光変調装置４Ｂに入射する光と光センサー１４８０に入射する光とに分割する分割部の一例である。拡散板１４８５に入射した青色光ＬＢは、拡散板１４８５で拡散されて光センサー１４８０に入射する。光センサー１４８０は、入射した青色光ＬＢの強度を検出する。

光センサー１４８１は、第１反射ミラー８ａの近傍であって、第１反射ミラー８ａにおいて赤色光ＬＲが入射する側と反対側に配置されている。第１反射ミラー８ａは、入射した赤色光ＬＲの一部を透過し、第１反射ミラー８ａを透過した赤色光ＬＲは、光センサー１４８１に入射する。第１反射ミラー８ａは、光センサー１４８１へ赤色光ＬＲを導く光学部材の一例である。光センサー１４８１は、入射した赤色光ＬＲの強度を検出する。

なお、本実施形態においては、光センサー１４８０に対しては拡散板１４８５を配置し、光センサー１４８１に対しては拡散板１４８５を配置していない。以下、この理由について説明する。

図５は、拡散板１４８５を備えない場合の光センサー１４８０の分光感度の一例を示したグラフである。図５においては、２つの光センサー１４８０の分光感度を示しており、２つの光センサー１４８０の一方をセンサー１とし、他方をセンサー２としている。光センサー１４８０の分光感度は、入射する光の角度によって異なるが、光センサー１４８０に対して拡散板１４８５を備えない構成の場合、光センサー１４８０に入射する青色光ＬＢの入射角は、特定の角度又は狭い角度範囲となり、特定の入射角で入射する光の分光感度によって測定値が決まる。また、光センサー１４８０の分光感度にはばらつきがあり、センサー１とセンサー２を比較すると、図５に示したように、波長が４５０ｎｍを超えたところで分光感度に差がある。

半導体レーザー２１１の青色光ＢＬは、スペクトルが狭帯域であり、且つ半導体レーザー２１１の劣化や温度変化によってスペクトルがシフトする。このため、狭帯域である半導体レーザー２１１の光のスペクトルがシフトすると、光センサー１４８０に入射する青色光ＬＢのスペクトルがシフトする。ここで、図５に示したように、光センサー１４８０の分光感度にばらつきがあると、例えば、半導体レーザー２１１の劣化や温度変化により青色光ＬＢの波長が４６０ｎｍ近辺にシフトした場合、センサー１を備えるプロジェクター１０００とセンサー２を備えるプロジェクター１０００とでは、測定値にばらつきが生じてしまう。

次に図６は、拡散板１４８５を設けた場合の光センサー１４８０の分光感度の一例を示したグラフである。図６は、一つの光センサー１４８０の分光感度を示したものであり、光センサー１４８０に入射する光の入射角が０°の場合、＋１５°の場合、−１５°の場合及び−１５°〜＋１５°の範囲の入射角の分光感度を合成した場合の特性を示している。拡散板１４８５で拡散した青色光ＬＢが光センサー１４８０に入射した場合、様々な角度から入射した光の分光感度を合成して得られる分光感度により測定値が決まる。合成により得られる分光感度は、単一の方向からしか青色光ＬＢが入射しない場合と比較すると、分光感度が平滑化されているため、光センサー１４８０の分光感度にばらつきがあっても、測定値のばらつきが抑制される。このため、青色光ＬＢが入射する光センサー１４８０に対しては、拡散板１４８５を配置する。

一方、光センサー１４８１には、蛍光体層３４で励起された蛍光光ＹＬを第１ダイクロイックミラー７ａで分離して得られた赤色光ＬＲが入射する。蛍光体層３４で励起された蛍光光ＹＬは、青色光ＬＢと比較して広帯域であるため、第１ダイクロイックミラー７ａで赤色光ＬＲと緑色光ＬＧに分離されても、赤色光ＬＲは広帯域のままである。さらに、蛍光光ＹＬは、青色光ＬＢのようにスペクトルのシフトが発生せず、光センサー１４８１の測定値にばらつきが生じることがなく、複数のプロジェクター１０００で測定値のばらつきが生じないため、光センサー１４８１に対して拡散板１４８５を設けなくでもよい。

次にホワイトバランスを調整するときの動作について説明する。制御部１１０は、光センサー１４８０による青色光ＬＢの強度の検出結果と、光センサー１４８１による赤色光ＬＲの強度の検出結果を予め定められた周期で取得する。制御部１１０は、青色光ＬＢの強度と赤色光ＬＲの強度との比が予め定められた基準値に近付くように、制御装置４４を制御してモーター４７を駆動することにより位相差板４６を回転させて位相差板４６の光学軸の角度を変化させる。制御部１１０、制御装置４４及びモーター４７は、蛍光体層３４に到達する光の割合を光センサー１４８０と光センサー１４８１の検出結果に基づいて調整する調整部の一例である。なお、蛍光体層３４に到達する光の割合を調整することにより、青色光ＬＢと赤色光ＬＲの割合が変化するため、制御部１１０、制御装置４４及びモーター４７は、青色光ＬＢと赤色光ＬＲの割合を調整する調整部ということができる。制御部１１０、制御装置４４及びモーター４７は、蛍光体層３４に到達する光の割合を光センサー１４８０と光センサー１４８１の検出結果に基づいて調整する調整部の一例である。

青色光ＬＢの強度と赤色光ＬＲの強度との比の基準値は、プロジェクター１０００の使用開始時点において光センサー１４８０により測定された青色光ＬＢの強度と、プロジェクター１０００の使用開始時点において光センサー１４８１により測定された赤色光ＬＲの強度とに基づいて決定された値であってもよく、また、青色光ＬＢの強度と赤色光ＬＲの強度との比の基準値として、プロジェクター１０００の設計値を用いてもよい。

プロジェクター１０００の使用を続けると、同じ条件で半導体レーザー２１１を駆動しても、経時変化により半導体レーザー２１１から射出される光の量が低下する。半導体レーザー２１１から射出される光の量が低下すると、それに伴って蛍光体層３４を励起させる励起光ＢＬｓの光量が低下する。励起光ＢＬｓの光量が低下することは、励起光ＢＬｓの光密度（単位面積あたりの光量）が低下することと等価である。蛍光体は、一般的に、励起光の光密度が低下すると、励起光を蛍光光に変換する際の変換効率が上昇するという特性を有している。したがって、励起光ＢＬｓの光量が低下したとしても、変換効率の上昇による蛍光光の増加分が励起光ＢＬｓの光量低下による蛍光光の減少分を上回ったとき、蛍光体層３４から射出される蛍光光ＹＬの光量は増加する。ここでは、蛍光光ＹＬの光量が増加する場合を例にとって説明するが、蛍光光ＹＬの光量は減少する場合もある。しかし、いずれの場合もホワイトバランスが崩れる。

ここで、半導体レーザー２１１の出力の低下に伴って、青色光ＢＬｓ２の光量、励起光ＢＬｓの光量はともに低下している。しかしながら、蛍光体の変換効率が上昇しているため、青色光ＢＬｓ２に対する蛍光光ＹＬの光量は相対的に増加する。その結果、青色光ＢＬｓ２と黄色の蛍光光ＹＬとの比率が変化し、経時変化前に対して青色光ＢＬｓ２と黄色の蛍光光ＹＬとの合成光である照明光ＷＬのホワイトバランスが崩れる。具体的には、青色光ＢＬｓ２の光量に対する黄色の蛍光光ＹＬの光量が相対的に増加するため、照明光ＷＬは黄色味を帯びた白色光に変化する。

ホワイトバランスが崩れた照明光ＷＬから分離された青色光ＬＢの強度は光センサー１４８０により測定され、ホワイトバランスが崩れた照明光ＷＬから分離された赤色光ＬＲの強度が光センサー１４８１により測定される。記憶部１２０には、プロジェクター１０００の使用開始時点の青色光ＬＢの強度と赤色光ＬＲの強度との比の基準値が予め記憶されている。制御部１１０は、予め定められたタイミングとなると、光センサー１４８０が検出した青色光ＬＢの強度と、光センサー１４８１が検出した赤色光ＬＲの強度を取得し、取得した強度の比と、記憶部１２０に記憶されている基準値とを比較する。その結果、新たに測定した青色光ＬＢの強度と赤色光ＬＲの強度との比と、記憶していた基準値との差が予め定められた閾値を超えている場合、制御部１１０は、光センサー１４８０で測定される青色光ＬＢの強度と、光センサー１４８１で測定される赤色光ＬＲの強度との比が、記憶部１２０に記憶されている基準値（初期値）に近付くように、位相差板４６を回転させる。

位相差板４６を回転させることにより、位相差板４６で生成されるＳ偏光成分ＢＬｓの光量とＰ偏光成分ＢＬｐの光量との割合を調整できる。具体的に、青色光となるＰ偏光成分ＢＬｐの光量を増やし、蛍光光ＹＬを生成する励起光となるＰ偏光成分ＢＬｐの光量を減らすためには、Ｐ偏光成分ＢＬｐの光量を相対的に増やし、Ｓ偏光成分ＢＬｓの光量を相対的に減らせばよい。これにより、照明光ＷＬのホワイトバランスが崩れたときと比べて、偏光分離素子５０Ａを透過する青色光となるＰ偏光成分ＢＬｐの光量が相対的に増加するため、照明光ＷＬはより白色に近い光となり、ホワイトバランスを改善することができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した各実施形態及び以下の変形例は、一つ又は複数を適宜組み合わせて実施してもよい。

上述した実施形態においては、赤色光用光変調装置４Ｒ、緑色光用光変調装置４Ｇ及び青色光用光変調装置４Ｂは、液晶パネルであり、液晶パネルに入射する光の偏光方向は、予め一方向に揃えられるが、温度変化などによって偏光方向が変化する場合がある。液晶パネルに入射する光の偏光方向が変化すると、液晶パネルにおいては偏光板により特定の１０．５方向の直線偏光光は透過しないため、投写される画像は、液晶パネルに入射する光の偏光方向に影響を受ける。上述した実施形態の構成の場合、光センサー１４８０は、青色光ＬＢの偏光方向に影響を受けずに強度を測定するため、測定結果は、青色光ＬＢの偏光方向に影響を受けない。この結果、上述の実施形態の構成の場合には、液晶パネルを透過して投写する画像に寄与する光と、光センサー１４８０に測定される光との相関関係が変化してしまい、投写される画像のホワイトバランスを基準のホワイトバランスに近づけられなくなってしまう。

そこで、本発明においては、第３反射ミラー８ｃと拡散板１４８５との間に偏光板を配置し、偏光板を通過した青色光ＬＢが拡散板１４８５に入射するようにしてもよい。この偏光板については、青色光用光変調装置４Ｂに対して配置されている偏光板が透過させる直線偏光光と同じ方向の直線偏光光が透過するように配置する。また、第１反射ミラー８ａと光センサー１４８１との間にも、赤色光用光変調装置４Ｒに対して配置されている偏光板が透過させる直線偏光光と同じ方向の直線偏光光が透過するように偏光板を配置するようにしてもよい。本変形例によれば、温度変化などによって青色光ＬＢの偏光方向が変化しても、液晶パネルを透過して投写する画像に寄与する光と、光センサー１４８０に測定される光との相関関係が変化せず、投写される画像のホワイトバランスを基準のホワイトバランスに近づけることができる。

上述した実施形態においては、一つのアレイ光源２１Ａから青色光ＢＬｓ２と蛍光光ＹＬを生成しているが、蛍光体層３４に光を照射するアレイ光源２１Ａと、青色光ＢＬｓ２を生成するアレイ光源２１Ａとを設け、アレイ光源２１Ａを２つ備える構成としてもよい。

また、本発明においては、蛍光体層で蛍光光ＹＬを生成する構成に替えて、赤色光を出射する光源と緑色光を出射する光源とを設ける構成としてもよい。

上述した実施形態においては、青色光ＢＬを出射する固体光源として、半導体レーザー２１１を採用しているが、半導体レーザーに替えて固体光源の一例であるＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いるようにしてもよい。

本発明においては、光センサー１４８０や光センサー１４８１に対して拡散板１４８５を設けるか否かは、各光センサーに入射する光の半値全幅に応じて決定してもよい。例えば、入射する光の半値全幅が３０ｎｍ以下である光センサーについては、拡散板１４８５で拡散した光が光センサーに入射するようにし、入射する光の半値全幅が３０ｎｍ超える光センサーについては、入射する光を拡散板１４８５で拡散しないようにしてもよい。

上述した実施形態においては、プロジェクター１０００は、光変調装置を複数備える構成となっているが、光変調装置の数を一つとし、光変調装置に入射する光を切り替えることによりカラー画像を投写する構成としてもよい。

４Ｒ…赤色光用光変調装置、４Ｇ…緑色光用光変調装置、４Ｂ…青色光用光変調装置、７ａ…第１ダイクロイックミラー、７ｂ…第２ダイクロイックミラー、８ａ…第１反射ミラー、８ｂ…第２反射ミラー、８ｃ…第３反射ミラー、２１Ａ…アレイ光源、４４…制御装置、４６…位相差板、４７…モーター、１１０…制御部、１２０…記憶部、１３０…操作部、１４０…投写部、１５０…映像処理部、１６０…映像インターフェース、２１１…半導体レーザー、１４２０…照明光学系、１４３０…色分離光学系、１４４０…光変調装置、１４５０…駆動回路、１４６０…合成光学系、１４７０…投写光学系、１４８０…光センサー、１４８１…光センサー、１４８５…拡散板、１４９０…温度センサー、１０００…プロジェクター。

Claims (9)

1. 固体光源と、
   前記固体光源が出射した第１光が照射される蛍光体と、
   前記固体光源が出射した第１光を分割する分割部と、
   前記分割部で分割された前記第１光の一方を変調する第１光変調装置と、
   前記蛍光体が発した光から分離され、前記第１光と異なる波長の第２光を変調する第２光変調装置と、
   前記蛍光体が発した光から分離され、前記第１光及び前記第２光と波長の異なる第３光を変調する第３光変調装置と、
   前記分割部で分割された前記第１光の他方を拡散する拡散板と、
   前記拡散板で拡散された光を受光する第１センサーと、
   前記第２光を受光する第２センサーと、
   前記第１センサーの検出結果と前記第２センサーの検出結果に応じて、前記第１光変調装置へ導かれる第１光と、前記蛍光体へ導かれる第１光の割合を調整する調整部と
   を備えるプロジェクター。
2. 固体光源から出射した光を光変調装置で変調して画像を投写するプロジェクターであって、
   前記画像を形成する第１光を分割する分割部と、
   前記分割部で分割された前記第１光の一方を拡散する拡散板と、
   前記拡散板で拡散された光を受光する第１センサーと、
   スペクトルの半値全幅が前記第１光と異なり前記画像を形成する第２光を受光する第２センサーと、
   前記第１センサーの検出結果と前記第２センサーの検出結果に応じて、前記第１光と前記第２光の割合を調整する調整部と
   を備えるプロジェクター。
3. 前記第２センサーへ前記第２光を導く光学部材と前記第２センサーとの間には、前記第２光を拡散する拡散板を有しない
   請求項２に記載のプロジェクター。
4. 前記拡散板は、前記分割部と前記第１センサーとの間にある
   請求項２又は請求項３に記載のプロジェクター。
5. 前記第１センサーへ前記第１光を導く光学部材と前記拡散板との間に偏光板を有する
   請求項２から請求項４のいずれか一項に記載のプロジェクター。
6. 前記第１光を変調する第１光変調装置と、
   前記第２光を変調する第２光変調装置と
   を備える請求項２から請求項５のいずれか一項に記載のプロジェクター。
7. 前記固体光源が出射した第１光が照射されることにより前記第２光を含む光を発する蛍光体を有し、
   前記蛍光体が発した光に含まれている前記第２光が前記第２光変調装置へ導かれ、
   前記調整部は、前記第１光変調装置に導かれる前記第１光と、前記蛍光体へ導かれる前記第１光の割合を調整する
   請求項６に記載のプロジェクター。
8. 固体光源と、前記固体光源が出射した第１光が照射される蛍光体と、前記固体光源が出射した第１光を分割する分割部と、前記分割部で分割された前記第１光の一方を変調する第１光変調装置と、前記蛍光体が発した光から分離され、前記第１光と異なる波長の第２光を変調する第２光変調装置と、前記蛍光体が発した光から分離され、前記第１光及び前記第２光と波長の異なる第３光を変調する第３光変調装置と、前記分割部で分割された前記第１光の他方を拡散する拡散板と、前記拡散板で拡散された光を受光する第１センサーと、前記第２光を受光する第２センサーとを備えるプロジェクターの制御方法であって、
   前記第１センサーの検出結果と前記第２センサーの検出結果に応じて、前記第１光変調装置へ導かれる第１光と、前記蛍光体へ導かれる第１光の割合を調整する調整ステップ
   を備えるプロジェクターの制御方法。
9. 固体光源から出射した光を光変調装置で変調して画像を投写するプロジェクターであって、前記画像を形成する第１光を分割する分割部と、前記分割部で分割された前記第１光の一方を拡散する拡散板と、前記拡散板で拡散された光を受光する第１センサーと、スペクトルの半値全幅が前記第１光と異なり前記画像を形成する第２光を受光する第２センサーとを備えるプロジェクターの制御方法であって、
   前記第１センサーの検出結果と前記第２センサーの検出結果に応じて、前記第１光と前記第２光の割合を調整する調整ステップ
   を備えるプロジェクターの制御方法。

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