プロジェクター
【課題】画像表示に寄与する光に対してより相関の高い光量検出を行うことにより、光源や光変調素子を適切に制御できるプロジェクターを提供する。
【解決手段】本発明のプロジェクター１は、照明装置２と、照明装置２から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、第１の偏光と第２の偏光とのうちの一方の偏光の偏光状態を変調する反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと、他方の偏光の光量を検出する光センサー３６と、光量の検出結果に基づいて照明装置２と反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとの少なくとも一方を制御する制御部と、光センサー３６の光検出面に小さい入射角で入射する偏光を、光検出面に相対的に大きい入射角で入射する偏光よりも高い透過率で透過させる第１の絞り３７および第２の絞り３８と、を備えている。
【解決手段】本発明のプロジェクター１は、照明装置２と、照明装置２から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、第１の偏光と第２の偏光とのうちの一方の偏光の偏光状態を変調する反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂと、他方の偏光の光量を検出する光センサー３６と、光量の検出結果に基づいて照明装置２と反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂとの少なくとも一方を制御する制御部と、光センサー３６の光検出面に小さい入射角で入射する偏光を、光検出面に相対的に大きい入射角で入射する偏光よりも高い透過率で透過させる第１の絞り３７および第２の絞り３８と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターにおいて、光源から射出される光の量を検出し、その検出結果に応じて光源もしくは表示パネルを制御して、光源の経時変化による色変化を補正する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この文献には、照明光を均一化するためのレンズアレイからの乱反射光を光センサーで検出し、光センサーの出力に応じてランプや液晶パネルの制御を行うことが記載されている。ところが、この種の制御を行うプロジェクターに反射型の液晶パネルを適用した場合、表示内容によっては液晶パネルからの反射光の一部が光源側に戻るため、表示内容によって光センサーの検出結果が変動し、正確な検出結果が得られないことがある。その結果、ランプや液晶パネルを適切に制御することができないという問題があった。
【０００３】
そこで、反射型の光変調素子を備えた画像表示装置において、表示画像に使用されない光の強度を検出することで、光変調素子に照射される光の量を高精度で検出する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この画像表示装置は、光源とデジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device, ＤＭＤ）との間に偏光ビームスプリッターを備え、偏光ビームスプリッターを透過するＰ偏光を画像表示に用いる一方、画像表示に寄与しない偏光ビームスプリッターで反射するＳ偏光を光センサーで検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６５５２８号公報
【特許文献２】再公表ＷＯ２００７／０２３６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の特許文献２に記載の画像表示装置においても、光センサーが検出した光量が画像表示に実際に寄与する光量を充分に反映したものではない、という問題があった。そのため、依然として、光源や光変調素子を適切に制御できないという問題が生じていた。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことにより、光源や光変調素子を適切に制御できるプロジェクターの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの一方の偏光が入射され、入射された偏光の偏光状態を画像信号に基づいて変調し、変調された偏光を前記偏光分離素子に向けて射出する反射型の光変調素子と、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光の光量を検出する光検出素子と、前記光検出素子の検出結果に基づいて前記光源と前記光変調素子との少なくとも一方を制御する制御部と、前記光検出素子の光検出面に対して相対的に小さい入射角で入射する偏光を、前記光検出面に対して相対的に大きい入射角で入射する偏光よりも高い透過率で透過させる入射角制限部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明のプロジェクターにおいては、光検出素子が前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光、すなわち光変調素子に入射しない側の偏光の光量を検出し、制御部が光検出素子の検出結果に基づいて光源と光変調素子との少なくとも一方を制御する。したがって、画像に寄与する偏光の光路から外れた位置に光検出素子を配置できるため、反射型の光変調素子からの戻り光の影響を受けることなく、表示内容に係わらず正確な光量検出を行うことができる。
【０００９】
また、プロジェクターの光路内には様々な迷光が存在し、迷光が光量の検出精度を低下させる要因となる。迷光は例えば各種光学部品等で反射、散乱した光であって、一般的に光学部品の光軸に対して大きな角度を持っている。ここで、本発明のプロジェクターは、光検出素子の光検出面に対して相対的に小さい入射角で入射する偏光を、相対的に大きい入射角で入射する偏光よりも高い透過率で透過させる入射角制限部材を備えているため、上記の迷光が光検出素子に入射することが抑えられる。また、光変調素子に入射するのと同様、光軸に対して小さな角度をなす偏光が光検出素子に優先的に入射する。その結果、本発明のプロジェクターは、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができ、光源や光変調素子を的確に制御することができる。
【００１０】
本発明のプロジェクターにおいて、前記入射角制限部材は、前記相対的に小さい入射角で入射する偏光を透過させる開口部を有する絞りによって構成することができる。
この構成によれば、入射角制限部材を簡単な構成で実現することができる。
【００１１】
本発明のプロジェクターにおいて、前記絞りは、前記光源と前記偏光分離素子との間と、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間との少なくとも一方に配置されることが望ましい。
この構成によれば、絞りを光源と偏光分離素子との間に配置することによって、光が偏光分離素子に入射する前の段階で迷光が光検出素子に入射するのを抑えることができる。また、絞りを偏光分離素子と光検出素子との間に配置することによって、光が光検出素子に入射する直前の段階で迷光が光検出素子に入射するのを抑えることができる。
【００１２】
本発明のプロジェクターにおいて、前記入射角制限部材の前記偏光分離素子に対向する面は光吸収面であることが望ましい。
この構成によれば、入射角制限部材の前記偏光分離素子に対向する面で反射した光が再び迷光となることを防止できる。
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの一方の偏光が入射され、入射された偏光の偏光状態を画像信号に基づいて変調し、変調された偏光を前記偏光分離素子に向けて射出する反射型の光変調素子と、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光の光量を検出する光検出素子と、前記光検出素子の検出結果に基づいて前記光源と前記光変調素子との少なくとも一方を制御する制御部と、前記光源と前記偏光分離素子との間、もしくは前記偏光分離素子と前記光検出素子との間に設けられ、所定の偏光状態の偏光を透過させる偏光素子と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明のプロジェクターにおいては、光検出素子が前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光、すなわち光変調素子に入射しない側の偏光の光量を検出し、制御部が光検出素子の検出結果に基づいて光源と光変調素子との少なくとも一方を制御する。したがって、画像に寄与する偏光の光路から外れた位置に光検出素子を配置できるため、反射型の光変調素子からの戻り光の影響を受けることなく、表示内容に係わらず正確な光量検出を行うことができる。
【００１５】
また、プロジェクターの光路内には様々な迷光が存在し、迷光が光量の検出精度を低下させる要因となる。迷光は例えば各種光学部品等で反射、散乱した際に偏光状態が乱れ、各光路に本来あるべきでない偏光成分である。ここで、本発明のプロジェクターは、光源と偏光分離素子との間、もしくは偏光分離素子と光検出素子との間に偏光素子が備えられているため、上記の迷光が光検出素子に入射することが抑えられる。その結果、本発明のプロジェクターは、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができ、光源や光変調素子を的確に制御することができる。
【００１６】
本発明のプロジェクターにおいて、前記偏光素子は、所定の振動方向を有する直線偏光を透過させ、前記所定の振動方向と直交する振動方向を有する直線偏光を吸収する透過・吸収型の直線偏光板であることが望ましい。
この構成によれば、迷光が光検出素子に入射することを確実に防止できるとともに、直線偏光板を透過できない偏光が再び迷光となることを防止できる。
【００１７】
本発明のプロジェクターにおいて、前記直線偏光板は、前記光源と前記偏光分離素子との間に設けられ、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうち、前記光変調素子に入射する偏光と同じ偏光方向の偏光を透過させ、前記光変調素子に入射する偏光と直交する偏光方向の偏光を吸収することが望ましい。
この構成によれば、光源と前記偏光分離素子との間の光学部品によって乱れた偏光成分を除去できる一方、光変調素子に入射する偏光が損失する等の悪影響を及ぼすことがない。これにより、光量検出の精度を向上することができる。
【００１８】
本発明のプロジェクターにおいて、前記直線偏光板は、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間に設けられ、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうち、前記光変調素子に入射する偏光と直交する偏光方向の偏光を透過させ、前記光変調素子に入射する偏光と同じ偏光方向の偏光を吸収することが望ましい。
この構成によれば、偏光分離素子で本来分離されるべきであり、光変調素子に入射しないはずの偏光が光変調素子に入射するのを防止できる。これにより、光量検出の精度を向上することができる。
【００１９】
本発明のプロジェクターにおいて、前記偏光分離素子と前記光変調素子との間の光路長と、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間の光路長と、が等しいことが望ましい。
この構成によれば、光変調素子の画像形成面に偏光が集光されて結像されるのと同様に、光検出素子の光検出面に偏光が集光されて結像された状態で光量検出を行うことができる。
【００２０】
上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの一方の偏光が入射され、入射された偏光の偏光状態を画像信号に基づいて変調し、変調された偏光を前記偏光分離素子に向けて射出する反射型の光変調素子と、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光の光量を検出する光検出素子と、前記光検出素子の検出結果に基づいて前記光源と前記光変調素子との少なくとも一方を制御する制御部と、を備え、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間の光路長が、前記偏光分離素子と前記光変調素子との間の光路長よりも長く、前記光検出素子が、前記偏光分離素子と前記光検出素子とを結ぶ光軸上に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明のプロジェクターにおいては、光検出素子が前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光、すなわち光変調素子に入射しない側の偏光の光量を検出し、制御部が光検出素子の検出結果に基づいて光源と光変調素子との少なくとも一方を制御する。したがって、画像に寄与する偏光の光路から外れた位置に光検出素子を配置できるため、反射型の光変調素子からの戻り光の影響を受けることなく、表示内容に係わらず正確な光量検出を行うことができる。
【００２２】
また、プロジェクターの光路内には様々な迷光が存在し、迷光が光量の検出精度を低下させる要因となる。迷光は例えば各種光学部品等で反射、散乱した光であって、一般的に光学部品の光軸に対して大きな角度を持っている。したがって、光路の中心部に光軸に対して小さな角度を持つ光が分布し、光路の周縁部には光軸に対して大きな角度を持つ光、すなわち迷光が分布する。ここで、本発明のプロジェクターは、偏光分離素子と光検出素子との間の光路長が、偏光分離素子と光変調素子との間の光路長よりも長く、すなわち、光源側から見て、光検出素子が本来の結像位置よりも後方に配置されている。また、光検出素子は、偏光分離素子と光検出素子とを結ぶ光軸上に配置されているため、光路の中心部の光が光検出素子に優先的に入射する。これにより、上記の迷光を光検出素子が検出することが抑えられる。その結果、本発明のプロジェクターは、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができ、光源や光変調素子を的確に制御することができる。
【００２３】
本発明のプロジェクターにおいて、前記光変調素子として、第１の色の偏光を変調する第１の光変調素子と、前記第１の色とは異なる第２の色の偏光を変調する第２の光変調素子と、を少なくとも備え、前記光検出素子として、前記第１の色の偏光の光量を検出する第１の光検出素子と、前記第２の色の偏光の光量を検出する第２の光検出素子と、を少なくとも備えた構成を採用してもよい。
この構成によれば、互いに異なる色毎に光量検出を行うことができるため、各検出結果に基づいて光源や光変調素子を制御することで、光源光量の変動に起因した色バランスの変化を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
【図２】本実施形態のプロジェクターの要部を示す断面図である。
【図３】本実施形態のプロジェクターの制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態のプロジェクターの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態のプロジェクターの要部を示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態のプロジェクターの要部を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
【図８】本実施形態のプロジェクターの回路構成を示すブロック図である。
【図９】本実施形態のプロジェクターの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、光源としてランプを用い、光変調素子として赤色光用、緑色光用、青色光用の３組の反射型液晶パネルを用いた液晶プロジェクターである。
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、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２６】
本実施形態のプロジェクター１は、図１に示すように、色光生成手段としての照明装置２および色分離導光光学系３と、色分離導光光学系３で分離された３つの色光のそれぞれを画像信号に応じて変調する反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂと、反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂによって変調された色光を合成する色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム５と、クロスダイクロイックプリズム５によって合成された光をスクリーンＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６と、を備えている。
【００２７】
照明装置２（光源）は、ランプ８と、第１レンズアレイ９と、第２レンズアレイ１０と、偏光変換素子１１と、重畳レンズ１２と、紫外線カットフィルター１５を有する。ランプ８は、被照明領域側に照明光束を射出する。第１レンズアレイ９は、ランプ８から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１３を有する。第２レンズアレイ１０は、第１レンズアレイ９の複数の第１小レンズ１３に対応する複数の第２小レンズ１４を有する。偏光変換素子１１は、第２レンズアレイ１０からの各部分光束を偏光方向の揃った略１種類の直線偏光に変換して射出する。重畳レンズ１２は、偏光変換素子１１から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させる。また、ランプ８の光射出側には、紫外線カットフィルター１５が配置されている。紫外線カットフィルター１５により紫外線が除去され、プロジェクター１内に配置される光学部品の寿命が長くなる。
【００２８】
ランプ８は、楕円面リフレクタ１７と、発光管１８と、副鏡１９と、凹レンズ２０と、を有する。発光管１８は、楕円面リフレクタ１７の第１焦点近傍に発光中心を有する。副鏡１９は、発光管１８から被照明領域側に向けて射出される光を発光管１８に向けて反射する。凹レンズ２０は、楕円面リフレクタ１７からの集束光を略平行光として射出する。ランプ８は、照明光軸２ａｘを中心軸とする光束を射出する。
【００２９】
発光管１８は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有する。管球部は、石英ガラス製の球体であって、球体内に配置された一対の電極と、球体内に封入された水銀、希ガスおよび少量のハロゲンとを有する。発光管１８としては、種々の発光管を採用でき、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。
楕円面リフレクタ１７は、発光管１８の一方の封止部が挿通、固着される筒状の首状部と、発光管１８から放射された光を第２焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有する。
【００３０】
副鏡１９は、発光管１８の管球部の略半分を覆い、楕円面リフレクタ１７の反射凹面と対向して配置される反射体である。副鏡１９は、発光管１８の他方の封止部が挿通、固着されている。副鏡１９は、発光管１８から放射された光のうち、楕円面リフレクタ１７に向かわない光を発光管１８に戻し、楕円面リフレクタ１７に入射させる。
凹レンズ２０は、楕円面リフレクタ１７の被照明領域側に配置されている。凹レンズ２０は、楕円面リフレクタ１７からの光を第１レンズアレイ９に向けて射出する。
【００３１】
第１レンズアレイ９は、凹レンズ２０からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有する。第１レンズアレイ９は、複数の第１小レンズ１３が照明光軸２ａｘと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１３の外形形状は、反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。
【００３２】
第２レンズアレイ１０は、重畳レンズ１２とともに、第１レンズアレイ９の各第１小レンズ１３の像を反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１０は、第１レンズアレイ９と同様、複数の第２小レンズ１４が照明光軸２ａｘに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。
【００３３】
偏光変換素子１１は、第１レンズアレイ９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種類の直線偏光として射出する。偏光変換素子１１は、ランプ８からの照明光のうち、一方の偏光（例えばＰ偏光）を透過し、他方の偏光（例えばＳ偏光）照明光軸２ａｘに垂直な方向に向けて反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の偏光成分を有する光を照明光軸２ａｘに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の偏光成分を有する光を他方の偏光成分を有する光に変換する位相差板と、を有する。なお、偏光変換素子１１を透過した光は、概ねＰ偏光となるが、全てがＰ偏光となるわけではなく、Ｓ偏光も混在している。
【００３４】
重畳レンズ１２は、第１レンズアレイ９、第２レンズアレイ１０および偏光変換素子１１を経た複数の部分光束を集光して反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１２は、重畳レンズ１２の光軸と照明装置２の照明光軸２ａｘとが略一致するように配置されている。なお、重畳レンズ１２は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【００３５】
色分離導光光学系３は、色分離光学系２２と、反射ミラー２３，反射ミラー２４と、ダイクロイックミラー２５と、偏光ビームスプリッター２６，偏光ビームスプリッター２７，偏光ビームスプリッター２８と、を有する。色分離導光光学系３は、重畳レンズ１２から射出される照明光束を、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢの３つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる３つの反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂに導く機能を有する。
【００３６】
色分離光学系２２は、所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が基板上に形成された２つの色分離フィルター３０，色分離フィルター３１からなる。重畳レンズ１２からの照明光束は、色分離光学系２２によって青色光とその他の色光（赤色光および緑色光）とに分離される。
【００３７】
色分離光学系２２で分離された青色光ＬＢは、反射ミラー２４で反射され、集光レンズ３２Ｂを介して偏光ビームスプリッター２８に入射する。このとき、照明装置２からの照明光束は偏光変換素子１１によって概ね偏光方向の揃った略１種類の直線偏光（Ｐ偏光）に揃えられていることから、集光レンズ３２Ｂを通過した光は、偏光ビームスプリッター２８を通過して青色光用の反射型液晶パネル４Ｂに入射する。集光レンズ３２Ｂは、重畳レンズ１２からの各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。なお、他の集光レンズ３２Ｒ，集光レンズ３２Ｇも、集光レンズ３２Ｂと同様に構成されている。
【００３８】
偏光ビームスプリッター２８は、プレートタイプの偏光ビームスプリッターであって、透光性の基板に偏光分離膜を設けた構成からなる。偏光ビームスプリッター２８は、一方の偏光を透過し、他方の偏光を反射する機能を有する。本実施形態の場合、偏光ビームスプリッター２８は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する機能を有する。なお、他の偏光ビームスプリッター２６，偏光ビームスプリッター２７も、上述の偏光ビームスプリッター２８と同様に構成されている。
本実施形態において、偏光ビームスプリッター２６，偏光ビームスプリッター２７、および偏光ビームスプリッター２８は、特許請求の範囲の「偏光分離素子」に相当する。
【００３９】
色分離光学系２２で分離された青色光以外の色光（赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ）は、反射ミラー２３で反射され、ダイクロイックミラー２５に入射する。
ダイクロイックミラー２５は、所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が基板上に形成された光学素子である。ダイクロイックミラー２５は、赤色光ＬＲを透過し、緑色光ＬＧを透過させるミラーである。
【００４０】
ダイクロイックミラー２５を透過した赤色光ＬＲは、集光レンズ３２Ｒおよび偏光ビームスプリッター２６を通過して、赤色光用の反射型液晶パネル４Ｒに入射する。一方、緑色光ＬＧは、集光レンズ３２Ｇおよび偏光ビームスプリッター２７を通過して、緑色光用の反射型液晶パネル４Ｇに入射する。
【００４１】
反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂは、画像信号に応じて照明光を変調するものであり、照明装置２の被照明対象としての光変調素子である。反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂは、液晶層を挟持する一対の基板と、光入射側の基板と対向する基板側に配置された反射層（もしくは反射電極）と、を備えている。また、反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂの光入射側と反対側の面には、図１に示すように、放熱フィン３３Ｒ，放熱フィン３３Ｇ，放熱フィン３３Ｂが配設されている。
【００４２】
クロスダイクロイックプリズム５の前段には、偏光板３４Ｒ，偏光板３４Ｇ，偏光板３４Ｂが配置されている。クロスダイクロイックプリズム５は、偏光板３４Ｒ，偏光板３４Ｇ，偏光板３４Ｂから射出された色光毎に変調された光学像を合成し、カラー画像を形成する光学素子である。クロスダイクロイックプリズム５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青色光ＬＢを反射し、他方の界面に形成された誘電体多層膜は赤色光ＬＲを反射する。これらの誘電体多層膜によって青色光ＬＢおよび赤色光ＬＲは曲折され、緑色光ＬＧ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。
クロスダイクロイックプリズム５から射出された光によって形成されるカラー画像は、投写光学系６によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【００４３】
上述したように、照明装置２からの照明光束は偏光変換素子１１によって概ねＰ偏光に揃えられており、青色のＰ偏光は偏光ビームスプリッター２８を透過して青色光用の反射型液晶パネル４Ｂに入射する。ところが、実際には偏光変換素子１１を透過した光が全てＰ偏光に変換されているのではなく、Ｓ偏光も混在している。よって、偏光ビームスプリッター２８に入射したＳ偏光は、偏光ビームスプリッター２８で反射する。青色光の光路において、偏光ビームスプリッター２８で反射するＳ偏光の光路上に光センサー３６（光検出素子）が備えられている。また、集光レンズ３２Ｂと偏光ビームスプリッター２８との間には、第１の絞り３７（入射角制限部材）が備えられている。偏光ビームスプリッター２８と光センサーとの間には、第２の絞り３８（入射角制限部材）が備えられている。
本実施形態において、「Ｐ偏光」は特許請求の範囲の「第１の偏光」に相当し、「Ｓ偏光」は特許請求の範囲の「第２の偏光」に相当する。また、「Ｐ偏光」は特許請求の範囲の「一方の偏光」に相当し、「Ｓ偏光」は特許請求の範囲の「他方の偏光」に相当する。
【００４４】
図２は、偏光ビームスプリッター２８の周辺の構成を拡大した断面図である。
ここで、反射型液晶パネルの作用について、青色光用の反射型液晶パネル４Ｂを例に挙げて説明する。ただし、赤色光用の反射型液晶パネル４Ｒ、緑色光用の反射型液晶パネル４Ｇについても、作用は同様である。
反射型液晶パネル４Ｂでは、液晶層への印加電圧に応じて液晶分子の配向状態が変化する。例えば液晶層が垂直配向（Vertical Alien, ＶＡ）液晶の場合、印加電圧を０Ｖとすると、入射光（Ｐ偏光）が液晶層を透過した際に偏光状態は変化しないため、Ｐ偏光が射出される。一方、印加電圧を５Ｖとすると、入射光（Ｐ偏光）が液晶層を透過した際に偏光状態は変化し、Ｓ偏光が射出される。また、印加電圧を０Ｖと５Ｖの中間の値とすると、Ｐ偏光とＳ偏光とが混在した光が射出される。反射型液晶パネル４ＢからＳ偏光が射出された場合、Ｓ偏光は偏光ビームスプリッター２８で反射し、後段のクロスダイクロイックプリズム５、投写光学系６を経てスクリーンＳＣＲ上に投写されるため、明表示となる。また、反射型液晶パネル４ＢからＰ偏光が射出された場合、Ｐ偏光は偏光ビームスプリッター２８を透過し、照明装置２側に戻るため、暗表示となる。
【００４５】
本実施形態の場合、照明装置２から偏光ビームスプリッター２８に入射する光のうち、Ｐ偏光は画像表示に用いられる光であり、Ｓ偏光は画像表示に用いられない光である。照明装置２から偏光ビームスプリッター２８に入射し、偏光ビームスプリッター２８で反射するＳ偏光を検出できる位置に光センサー３６が配置されている。一方、反射型液晶パネル４Ｂからの戻り光は、Ｐ偏光、Ｓ偏光に係わらず、光センサー３６の位置には到達しない。このような構成により、反射型液晶パネル４Ｂによる画像表示の内容に依らずに、照明装置２から射出される光の量を正確に検出することができる。
特に偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間の距離（光路長）と偏光ビームスプリッター２８と反射型液晶パネル４Ｂとの間の距離（光路長）とが等しいことが望ましい。その場合、光センサー３６は結像位置に配置されることになる。このとき、画像表示に寄与しないＳ偏光は光センサー３６の光検出面３６ａ上で結像する。
【００４６】
一般にプロジェクターの光路内には様々な迷光が存在し、迷光が光センサーによる光量の検出精度を低下させる要因となる。迷光は各種光学部品等で反射、散乱した光であって、画像表示に用いられる正常な光と比べて光軸に対して大きな角度成分を持っている。ここで、本実施形態のプロジェクター１は第１の絞り３７と第２の絞り３８とを備えているため、光軸ａｘに対して小さい角度成分の光、すなわち、光センサー３６の光検出面３６ａに対して相対的に小さい入射角で入射する角度成分の光は第１の絞り３７の開口部３７ａおよび第２の絞り３８の開口部３８ａを透過する。一方、光軸ａｘに対して大きい角度成分の光、すなわち、光センサー３６の光検出面３６ａに対して相対的に大きい入射角で入射する角度成分の光は、これらの開口部３７ａ，開口部３８ａを透過できず、第１の絞り３７および第２の絞り３８によって遮断される。このようにして、迷光を含む光は第１の絞り３７および第２の絞り３８によって除去される。
【００４７】
第１の絞り３７については、偏光ビームスプリッター２８に対向する面３７ｂに光を吸収する層を形成する等の処理を行い、この面を光吸収面とすることが望ましい。これにより、反射型液晶パネル４Ｂで反射し、偏光ビームスプリッター２８を透過したＰ偏光が第１の絞り３７の表面で反射し、再度迷光になることを防止できる。同様に、第２の絞り３８についても、偏光ビームスプリッター２８に対向する面３８ｂを光吸収面とすることが望ましい。これにより、第２の絞り３８の表面でＳ偏光が反射し、再度迷光になることを防止できる。
【００４８】
本実施形態のプロジェクター１において、制御部４１は、図３に示すように、信号処理部４２と、液晶駆動部４３と、を有している。信号処理部４２は、プロジェクター１のシステム全体の起動シーケンス、安全管理、画像信号の補正などを行う。特に画像信号の補正については、信号処理部４２は、光センサー３６からの光量の検出結果の出力を取得した後、照明装置２の光量の変動に応じて画像信号を補正する。液晶駆動部４３は、信号処理部４２で補正された画像信号に基づいて各色光用の反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを駆動する駆動電圧を出力する。この構成により、制御部４１は、照明装置２の光量変動を補償するように反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを制御する。
【００４９】
また、制御部４１は、光センサー３６からの出力を受けて、照明装置２の光量が減少した際にはユーザーに警告を発する。
信号処理部４２の処理手順を示したものが図４のフローチャートである。
最初に、信号処理部４２は、光センサー３６からの光量の検出結果を含む出力を取得する（図４のステップＳ１）。
【００５０】
次に、信号処理部４２は、光センサー３６からの出力信号が所定の値以下であるか否か、すなわち、照明装置２の光量が所定の光量以下であるか否かを判断する（図４のステップＳ２）。
ここで、光センサー３６からの出力信号が所定の値を超える場合、すなわち、照明装置２の光量が所定の光量を超える場合（図４のステップＳ２のＮＯ）、図４のステップＳ１、ステップＳ２を繰り返す。ステップＳ１、ステップＳ２の繰り返しは間欠的に行えば良く、繰り返しの間隔は適宜設定すれば良い。
【００５１】
一方、光センサー３６からの出力信号が所定の値以下である場合、例えば発光管の経時変化等により照明装置２の光量が所定の光量以下となった場合（図４のステップＳ２のＹＥＳ）、信号処理部４２は液晶駆動部４３に画像信号を送信し、反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂがユーザーに対してランプの交換を促す表示を行う（図４のステップＳ３）。
【００５２】
本実施形態のプロジェクター１においては、光センサー３６が青色光用液晶パネル４Ｂに入射しないＳ偏光の光量を検出し、制御部４１が光センサー３６の検出結果に基づいて各色光用の反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに供給する画像信号を補正する。したがって、画像表示に寄与するＰ偏光の光路から外れた位置に光センサー３６を配置できるため、反射型液晶パネル４Ｂからの戻り光の影響を受けることなく、光センサー３６は、表示内容に係わらず正確な光量検出を行うことができる。
【００５３】
また、プロジェクターの光路内には様々な迷光が存在し、迷光が光量の検出精度を低下させる要因となる。これに対して、本実施形態のプロジェクター１は、上述の第１の絞り３７および第２の絞り３８を備えているため、光軸に対して大きい角度成分を持つ迷光が光センサー３６に入射することが抑えられる。その結果、本実施形態のプロジェクター１は、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができ、反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを的確に制御することができる。
【００５４】
また、本実施形態のプロジェクター１では、例えば長期間の使用を経て発光管１８等が劣化し、照明装置２の光量が所定の光量以下になった場合にユーザーに対してランプの交換を促す表示を行う。そのため、ユーザーは発光管１８が寿命に達したことを確実に認識でき、適切な対応を取ることができる。
【００５５】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、偏光ビームスプリッターの周辺の構成が第１実施形態と異なる。
よって、図５において第１実施形態の図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
本実施形態のプロジェクターにおいて、図５に示すように、光センサー３６は、偏光ビームスプリッター２８上の光入射位置からの距離Ｔ１が、偏光ビームスプリッター２８上の光入射位置から反射型液晶パネル４Ｂまでの距離Ｔ２よりも遠くなる位置に配置されている。すなわち、本実施形態の場合、偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間の距離Ｔ１（光路長）は、偏光ビームスプリッター２８と反射型液晶パネル４Ｂとの間の距離Ｔ２（光路長）よりも長い。さらに、光センサー３６は、偏光ビームスプリッター２８で反射するＳ偏光の光路の中心に配置されている。
【００５７】
第１実施形態で説明したように、偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間の光路長と偏光ビームスプリッター２８と反射型液晶パネル４Ｂとの間の光路長とが等しい場合、光センサー３６は結像位置に配置されている。このとき、画像表示に寄与しないＳ偏光は光センサー３６の光検出面３６ａ上で結像する。これに対して、本実施形態の場合、偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間の距離Ｔ１が偏光ビームスプリッター２８と反射型液晶パネル４Ｂとの間の距離Ｔ２よりも長いため、光センサー３６は結像位置よりも遠い位置に配置されていることになる。結像位置よりも遠い位置では一旦結像したＳ偏光が再度広がり、光路の中心部に角度成分の小さいＳ偏光が分布し、光路の周縁部では角度成分の大きいＳ偏光が分布する。そのため、Ｓ偏光の光路の中心に光センサー３６を配置したことにより、角度成分の小さいＳ偏光が光センサー３６に優先的に入射し、角度成分の大きいＳ偏光、すなわち迷光は光センサー３６に入射しにくくなる。
【００５８】
本実施形態のプロジェクターにおいても、反射型液晶パネル４Ｂからの戻り光の影響を受けることなく、光センサー３６が表示内容に係わらず正確な光量検出を行うことができる、迷光を排除することで画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができ、反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを的確に制御することができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では第１実施形態で用いた絞りが不要であるため、第１実施形態に比べて部品点数を削減することができる。
【００５９】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図６を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、偏光ビームスプリッターの周辺の構成が第１実施形態と異なる。
よって、図６において第１実施形態の図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６０】
第１実施形態のプロジェクターは、集光レンズ３２Ｂと偏光ビームスプリッター２８との間に第１の絞り３７を備え、偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間に第２の絞り３８を備えていた。これに対して、本実施形態のプロジェクターは、絞りに代えて第１の偏光板４５，第２の偏光板４６を用いている。すなわち、本実施形態のプロジェクターは、図６に示すように、集光レンズ３２Ｂと偏光ビームスプリッター２８との間に第１の偏光板４５を備え、偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間に第２の偏光板４６を備えている。
本実施形態において、第１の偏光板４５および第２の偏光板４６は、特許請求の範囲の「偏光素子」に相当する。
【００６１】
第１の偏光板４５は、偏光ビームスプリッター２８を経て反射型液晶パネル４Ｂに入射する側の偏光、すなわちＰ偏光を透過させ、反射型液晶パネル４Ｂに入射しない側の偏光、すなわちＳ偏光を吸収する透過・吸収型の直線偏光板である。すなわち、第１の偏光板４５は、反射型液晶パネル４Ｂに入射する偏光と同じ偏光方向の偏光を透過させ、反射型液晶パネル４Ｂに入射する偏光と直交する偏光方向の偏光を吸収する。なお、第１の偏光板４５は、概ねＳ偏光を吸収するが、全てを吸収するわけではなく、一部のＳ偏光は透過する。
【００６２】
第２の偏光板４６は、偏光ビームスプリッター２８を経て反射型液晶パネル４Ｂに入射しない側の偏光、すなわちＳ偏光を透過させ、反射型液晶パネル４Ｂに入射する側の偏光、すなわちＰ偏光を吸収する透過・吸収型の直線偏光板である。すなわち、第２の偏光板４６は、反射型液晶パネル４Ｂに入射する偏光と直交する偏光方向の偏光を透過させ、反射型液晶パネル４Ｂに入射する偏光と同じ偏光方向の偏光を吸収する。なお、第２の偏光板４６は、概ねＰ偏光を吸収するが、全てを吸収するわけではなく、一部のＰ偏光は透過する。
【００６３】
プロジェクターの光路内には様々な迷光が存在し、迷光が光量の検出精度を低下させる要因となる。迷光は例えば各種光学部品等で反射、散乱した際に偏光状態が乱れ、各光路において本来あるべきでない偏光成分が含まれる。ここで、本実施形態のプロジェクターは、偏光ビームスプリッター２８の前段に、Ｓ偏光を吸収する第１の偏光板４５を備えているため、Ｐ偏光を射出する偏光変換素子１１から偏光ビームスプリッター２８までの光路上に位置する各光学部品で生じた迷光（Ｓ偏光）を除去することができる。
【００６４】
さらに、偏光ビームスプリッター２８は入射角依存性を有しており、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射するという基本的な偏光分離特性を発揮するのは小さい入射角で入射した光に対してであって、大きい入射角で入射した光については必ずしも上記の偏光分離特性を発揮しない場合がある。そのため、大きい角度成分を持つＰ偏光の迷光が偏光ビームスプリッター２８で反射し、光センサー３６に向かうＳ偏光の中に混在する。ここで、本実施形態のプロジェクターは、偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間にＰ偏光を吸収する第２の偏光板４６を備えているため、Ｐ偏光の迷光も除去することができる。
【００６５】
本実施形態のプロジェクターにおいても、迷光が光センサー３６に入射することが抑えられ、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができ、液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを的確に制御できる、といった第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００６６】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図７〜図９を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、照明装置として青色光を射出する第１の照明装置と黄色光を射出する第２の照明装置とを用いる点、光センサーの配置、光センサーの検出結果に基づく制御の内容が第１実施形態のプロジェクターと異なる。
本実施形態のプロジェクターの基本構成のうち、第１実施形態の照明装置と色分離導光光学系の一部を除いた構成は第１実施形態と同様である。
よって、図７において第１実施形態の図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６７】
本発明のプロジェクター５０は、図７に示すように、青色光ＬＢを射出する青色光用照明装置５１と、黄色光ＬＹを射出する黄色光用照明装置５２と、を備えている。青色光用照明装置５１は、青色レーザーダイオードアレイ５３と、平行化レンズ５４と、集光レンズ５５と、拡散板５６と、ピックアップレンズ５７と、平行化レンズ５８と、第１レンズアレイ９と、第２レンズアレイ１０と、偏光変換素子１１と、重畳レンズ１２と、を備えている。青色レーザーダイオードアレイ５３は、例えば１２個の青色レーザーダイオード５９が４個×３個のアレイ状に配列されたものである。平行化レンズ５４は、個々の青色レーザーダイオード５９に対応して設けられている。
【００６８】
青色レーザーダイオード５９から射出された青色光ＬＢは、平行化レンズ５４により平行化された後、集光レンズ５５により集光され、拡散板５６上に照射されることで点光源が形成される。拡散板５６上の各点光源からの青色の拡散光は、ピックアップレンズ５７を透過して平行化レンズ５８により平行化された後、第１レンズアレイ９に入射する。第１レンズアレイ９以降の光の作用については第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
黄色光用照明装置５２は、励起用レーザーダイオードアレイ６０と、平行化レンズ５４と、集光レンズ５５と、蛍光体基板６１と、ピックアップレンズ５７と、平行化レンズ５８と、第１レンズアレイ９と、第２レンズアレイ１０と、偏光変換素子１１と、重畳レンズ１２と、を備えている。励起用レーザーダイオードアレイ６０は、例えば３０個の励起用レーザーダイオード６２が６個×５個のアレイ状に配列されたものである。励起用レーザーダイオード６２は、蛍光体を励起させるための励起光として、紫外光もしくは青色光を射出するものである。平行化レンズ５４は、個々の励起用レーザーダイオード６２に対応して設けられている。蛍光体基板６１は、紫外光、青色光等の励起光を受けて黄色光を発する蛍光体層が基板上に形成されたものである。
【００７０】
励起用レーザーダイオード６２から射出された各励起光は、平行化レンズ５４により平行化された後、集光レンズ５５により集光され、蛍光体基板６１上に照射されることで点光源が形成される。蛍光体基板６１上の各点光源から発光した黄色光ＬＹは、ピックアップレンズ５７を透過して平行化レンズ５８により平行化された後、第１レンズアレイ９に入射する。第１レンズアレイ９以降の光の作用については第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、黄色光ＬＹは赤色光成分と緑色光成分とを含むため、黄色光ＬＹをダイクロイックミラー２５で分解することにより赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとが生成される。
【００７１】
本実施形態のプロジェクター５０の場合、青色光ＬＢの光路において、偏光ビームスプリッター２８で反射するＳ偏光の光路上に、青色光用光センサー３６Ｂ（第１の光検出素子）が備えられている。また、集光レンズ３２Ｂと偏光ビームスプリッター２８との間には、第１の絞り３７（入射角制限部材）が備えられている。偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６Ｂとの間には、第２の絞り３８（入射角制限部材）が備えられている。
【００７２】
同様に、緑色光ＬＧの光路において、偏光ビームスプリッター２８で反射するＳ偏光の光路上に、緑色光用光センサー３６Ｇ（第２の光検出素子）が備えられている。また、集光レンズ３２Ｇと偏光ビームスプリッター２８との間には、第１の絞り３７（入射角制限部材）が備えられている。偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６Ｇとの間には、第２の絞り３８（入射角制限部材）が備えられている。
【００７３】
同様に、赤色光ＬＲの光路において、偏光ビームスプリッター２８で反射するＳ偏光の光路上に、赤色光用光センサー３６Ｒ（第３の光検出素子）が備えられている。また、集光レンズ３２Ｒと偏光ビームスプリッター２８との間には、第１の絞り３７（入射角制限部材）が備えられている。偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６Ｒとの間には、第２の絞り３８（入射角制限部材）が備えられている。
【００７４】
本実施形態のプロジェクター５０において、制御部６４は、図８に示すように、信号処理部６５と、液晶駆動部６６と、ＰＷＭ信号生成部６７と、励起用レーザーダイオード駆動部６８と、青色レーザーダイオード駆動部６９と、を有している。信号処理部６５は、プロジェクター５０のシステム全体の起動シーケンス、安全管理、画像信号の補正、青色レーザーダイオード５９，励起用レーザーダイオード６２の制御などを行う。
【００７５】
画像信号の補正については、信号処理部６５は、赤色光用光センサー３６Ｒ、緑色光用光センサー３６Ｇ、および青色光用光センサー３６Ｂからの光量の検出結果の出力をそれぞれ取得した後、照明装置２の光量の変動に応じて画像信号を補正する。液晶駆動部６６は、信号処理部６５で補正された画像信号に基づいて各色光用の反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを駆動する駆動電圧を出力する。この構成により、制御部６４は、青色レーザーダイオードアレイ５３，励起用レーザーダイオードアレイ６０の光量変動を補償するように液晶パネル４Ｒ，液晶パネル４Ｇ，液晶パネル４Ｂを制御する。
【００７６】
信号処理部６５は、赤色光用光センサー３６Ｒ、緑色光用光センサー３６Ｇ、および青色光用光センサー３６Ｂからの光量の検出結果をそれぞれ取得した後、照明装置２の光量の変動に応じて励起用レーザーダイオード６２を駆動するＰＷＭ信号のデューティー比と青色レーザーダイオード５９を駆動するＰＷＭ信号のデューティー比とを補正する。ＰＷＭ信号生成部６７は、信号処理部６５で補正されたデューティー比に基づいて各レーザーダイオード用のＰＷＭ信号を生成する。
【００７７】
励起用レーザーダイオード駆動部６８は、ＰＷＭ信号生成部６７で生成されたＰＷＭ信号に基づいて励起用レーザーダイオード６２を駆動する駆動電流を出力する。同様に、青色レーザーダイオード駆動部６９は、ＰＷＭ信号生成部６７で生成されたＰＷＭ信号に基づいて青色レーザーダイオード５９を駆動する駆動電流を出力する。この構成により、制御部６４は、励起用レーザーダイオードアレイ６０の光量変動を補償するように励起用レーザーダイオードアレイ６０を制御するとともに、青色レーザーダイオードアレイ５３の光量変動を補償するように青色レーザーダイオードアレイ５３を制御する。
【００７８】
また、制御部６４は、各色光の光量の絶対値が変動するだけでなく、各色光の光量比が変動した場合に、励起用レーザーダイオードアレイ６０および青色レーザーダイオードアレイ５３の光量と各液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのガンマ特性を補正して表示画像の色バランスを調整する。
信号処理部６５の処理手順を示したものが図９のフローチャートである。
最初に、信号処理部６５は、赤色光用光センサー３６Ｒ、緑色光用光センサー３６Ｇ、および青色光用光センサー３６Ｂから光量の検出結果を含む出力を取得する（図９のステップＳ１）。
次に、信号処理部６５は、赤色光用光センサー３６Ｒからの赤色光の光量出力と青色光用光センサー３６Ｂからの青色光の光量出力との比率（ＲＢ出力比率）を解析する（図９のステップＳ２）。
【００７９】
次に、信号処理部６５は、ＲＢ出力比率が許容値以内であるか否かを判断する（図９のステップＳ３）。赤色光と青色光とは異なるレーザーダイオードアレイから射出されるため、ＲＢ出力比率が許容値以内であるか否かを判断することにより、励起用レーザーダイオードアレイ６０、および青色レーザーダイオードアレイ５３の出力光量の変動を検出することができる。
【００８０】
ここで、ＲＢ出力比率が許容値を超える場合（図９のステップＳ３のＮＯ）、励起用レーザーダイオードアレイ６０、および青色レーザーダイオードアレイ５３の光量を調整する（図９のステップＳ４）。このとき、視感度の関係から、赤色光成分を射出する励起用レーザーダイオードアレイ６０よりも明るさへの影響が少ない青色光成分を射出する青色レーザーダイオードアレイ５３の光量を調整する方が好ましい。
その後、図９のステップＳ１に戻る。励起用レーザーダイオードアレイ６０、および青色レーザーダイオードアレイ５３の光量調整は、ＲＢ出力比率が許容値以内となるまで行われる。
【００８１】
一方、ＲＢ出力比率が許容値以内である場合（図９のステップＳ３のＹＥＳ）、信号処理部６５は、赤色光用光センサー３６Ｒからの赤色光の光量出力と緑色光用光センサー３６Ｇからの緑色光の光量出力との比率（ＲＧ出力比率）を解析する（図９のステップＳ５）。
次に、信号処理部６５は、ＲＧ出力比率が許容値以内であるか否かを判断する（図９のステップＳ６）。赤色光と緑色光とはともに励起用レーザーダイオードアレイ６０から射出されているため、ＲＧ出力比率が許容値以内であるか否かを判断することにより、励起用レーザーダイオードアレイ６０から射出される光の波長変動を検出することができる。
【００８２】
ここで、ＲＧ出力比率が許容値を超える場合（図９のステップＳ６のＮＯ）、各液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのガンマ特性を調整する（図９のステップＳ７）。ＲＧ出力比率が許容値を超えた場合、励起用レーザーダイオードアレイ６０の光量を調整したところでＲＧ出力比率を変えることはできない。したがって、ＲＧ出力比率が許容値を超えた場合には、各液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのガンマ特性の調整で対応する。このとき、視感度の関係から、明るさへの影響が大きい緑色光用の液晶パネル４Ｇのガンマ特性を固定したまま、赤色光用の液晶パネル４Ｒのガンマ特性を調整する方が好ましい。
【００８３】
その後、図９のステップＳ１に戻る。よって、各液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのガンマ特性の調整は、ＲＢ出力比率が許容値以内となり、ＲＧ出力比率が許容値以内となるまで行われる。
このような手順により、表示画像の色バランスを調整することができる。
【００８４】
本実施形態のプロジェクター５０においては、各色光の光路上に赤色光用光センサー３６Ｒ、緑色光用光センサー３６Ｇ、および青色光用光センサー３６Ｂと、第１の絞り３７および第２の絞り３８と、を備えたことにより、各光センサーへの迷光の入射が抑えられ、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができる。その光量検出結果に基づいて、各レーザーダイオードアレイ５３，６０の経時変化等の変動に起因した色バランスの変動を精度良く補正することができる。
【００８５】
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。
例えば第１実施形態では、集光レンズと偏光ビームスプリッターとの間に第１の絞りを備え、偏光ビームスプリッターと光センサーとの間に第２の絞りを備えた例を挙げたが、いずれか一方の絞りのみを備えた構成であっても良い。また、第２実施形態の光センサーを結像位置よりも遠くに配置する構成に第１実施形態の絞り、第３実施形態の偏光板を組み合わせても良い。この構成によれば、迷光の影響をより確実に排除することができる。また、入射角制限部材としては必ずしも開口部を有する絞りに限定されるものではなく、中央に光透過部を有し、周辺部に遮光部を有する任意の部材を用いることができる。もしくは、中央に相対的に高い透過率の部分を有し、周辺部に相対的に低い透過率の部分を有する任意の部材を用いても良い。
【００８６】
第３実施形態では、集光レンズと偏光ビームスプリッターとの間に第１の偏光板を備え、偏光ビームスプリッターと光センサーとの間に第２の偏光板を備えた例を挙げたが、いずれか一方の偏光板のみを備えた構成であっても良い。第４実施形態では、赤色光、緑色光、青色光の３つの色光の光路の全てに光センサーを配置し、色バランスを補正する例を示したが、この構成に代えて、赤色光と緑色光のいずれか一方と青色光との２つの色光の光路に光センサーを配置する構成としてもよい。その場合、黄色光に含まれる赤色光成分と緑色光成分との比率の変動は検出できないが、光源装置の光量変動を検出することができ、その検出結果に基づいて光源装置や液晶パネルを制御することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１，５０…プロジェクター、２…照明装置（光源）、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…反射型液晶パネル（光変調素子）２６，２７，２８…偏光ビームスプリッター（偏光分離素子）、３６…光センサー（光検出素子）、３７…第１の絞り（入射角制限部材）、３８…第２の絞り（入射角制限部材）、４１，６４…制御部、４５…第１の偏光板（偏光素子）、４６…第２の偏光板（偏光素子）、５１…青色光用照明装置（光源）、５２…黄色光用照明装置（光源）、３６Ｒ…赤色光用光センサー（光検出素子）、３６Ｇ…緑色光用光センサー（光検出素子）、３６Ｂ…青色光用光センサー（光検出素子）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
プロジェクターにおいて、光源から射出される光の量を検出し、その検出結果に応じて光源もしくは表示パネルを制御して、光源の経時変化による色変化を補正する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この文献には、照明光を均一化するためのレンズアレイからの乱反射光を光センサーで検出し、光センサーの出力に応じてランプや液晶パネルの制御を行うことが記載されている。ところが、この種の制御を行うプロジェクターに反射型の液晶パネルを適用した場合、表示内容によっては液晶パネルからの反射光の一部が光源側に戻るため、表示内容によって光センサーの検出結果が変動し、正確な検出結果が得られないことがある。その結果、ランプや液晶パネルを適切に制御することができないという問題があった。
【０００３】
そこで、反射型の光変調素子を備えた画像表示装置において、表示画像に使用されない光の強度を検出することで、光変調素子に照射される光の量を高精度で検出する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この画像表示装置は、光源とデジタルマイクロミラーデバイス（Digital Micromirror Device, ＤＭＤ）との間に偏光ビームスプリッターを備え、偏光ビームスプリッターを透過するＰ偏光を画像表示に用いる一方、画像表示に寄与しない偏光ビームスプリッターで反射するＳ偏光を光センサーで検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−６５５２８号公報
【特許文献２】再公表ＷＯ２００７／０２３６８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、上記の特許文献２に記載の画像表示装置においても、光センサーが検出した光量が画像表示に実際に寄与する光量を充分に反映したものではない、という問題があった。そのため、依然として、光源や光変調素子を適切に制御できないという問題が生じていた。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことにより、光源や光変調素子を適切に制御できるプロジェクターの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの一方の偏光が入射され、入射された偏光の偏光状態を画像信号に基づいて変調し、変調された偏光を前記偏光分離素子に向けて射出する反射型の光変調素子と、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光の光量を検出する光検出素子と、前記光検出素子の検出結果に基づいて前記光源と前記光変調素子との少なくとも一方を制御する制御部と、前記光検出素子の光検出面に対して相対的に小さい入射角で入射する偏光を、前記光検出面に対して相対的に大きい入射角で入射する偏光よりも高い透過率で透過させる入射角制限部材と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明のプロジェクターにおいては、光検出素子が前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光、すなわち光変調素子に入射しない側の偏光の光量を検出し、制御部が光検出素子の検出結果に基づいて光源と光変調素子との少なくとも一方を制御する。したがって、画像に寄与する偏光の光路から外れた位置に光検出素子を配置できるため、反射型の光変調素子からの戻り光の影響を受けることなく、表示内容に係わらず正確な光量検出を行うことができる。
【０００９】
また、プロジェクターの光路内には様々な迷光が存在し、迷光が光量の検出精度を低下させる要因となる。迷光は例えば各種光学部品等で反射、散乱した光であって、一般的に光学部品の光軸に対して大きな角度を持っている。ここで、本発明のプロジェクターは、光検出素子の光検出面に対して相対的に小さい入射角で入射する偏光を、相対的に大きい入射角で入射する偏光よりも高い透過率で透過させる入射角制限部材を備えているため、上記の迷光が光検出素子に入射することが抑えられる。また、光変調素子に入射するのと同様、光軸に対して小さな角度をなす偏光が光検出素子に優先的に入射する。その結果、本発明のプロジェクターは、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができ、光源や光変調素子を的確に制御することができる。
【００１０】
本発明のプロジェクターにおいて、前記入射角制限部材は、前記相対的に小さい入射角で入射する偏光を透過させる開口部を有する絞りによって構成することができる。
この構成によれば、入射角制限部材を簡単な構成で実現することができる。
【００１１】
本発明のプロジェクターにおいて、前記絞りは、前記光源と前記偏光分離素子との間と、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間との少なくとも一方に配置されることが望ましい。
この構成によれば、絞りを光源と偏光分離素子との間に配置することによって、光が偏光分離素子に入射する前の段階で迷光が光検出素子に入射するのを抑えることができる。また、絞りを偏光分離素子と光検出素子との間に配置することによって、光が光検出素子に入射する直前の段階で迷光が光検出素子に入射するのを抑えることができる。
【００１２】
本発明のプロジェクターにおいて、前記入射角制限部材の前記偏光分離素子に対向する面は光吸収面であることが望ましい。
この構成によれば、入射角制限部材の前記偏光分離素子に対向する面で反射した光が再び迷光となることを防止できる。
【００１３】
上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの一方の偏光が入射され、入射された偏光の偏光状態を画像信号に基づいて変調し、変調された偏光を前記偏光分離素子に向けて射出する反射型の光変調素子と、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光の光量を検出する光検出素子と、前記光検出素子の検出結果に基づいて前記光源と前記光変調素子との少なくとも一方を制御する制御部と、前記光源と前記偏光分離素子との間、もしくは前記偏光分離素子と前記光検出素子との間に設けられ、所定の偏光状態の偏光を透過させる偏光素子と、を備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明のプロジェクターにおいては、光検出素子が前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光、すなわち光変調素子に入射しない側の偏光の光量を検出し、制御部が光検出素子の検出結果に基づいて光源と光変調素子との少なくとも一方を制御する。したがって、画像に寄与する偏光の光路から外れた位置に光検出素子を配置できるため、反射型の光変調素子からの戻り光の影響を受けることなく、表示内容に係わらず正確な光量検出を行うことができる。
【００１５】
また、プロジェクターの光路内には様々な迷光が存在し、迷光が光量の検出精度を低下させる要因となる。迷光は例えば各種光学部品等で反射、散乱した際に偏光状態が乱れ、各光路に本来あるべきでない偏光成分である。ここで、本発明のプロジェクターは、光源と偏光分離素子との間、もしくは偏光分離素子と光検出素子との間に偏光素子が備えられているため、上記の迷光が光検出素子に入射することが抑えられる。その結果、本発明のプロジェクターは、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができ、光源や光変調素子を的確に制御することができる。
【００１６】
本発明のプロジェクターにおいて、前記偏光素子は、所定の振動方向を有する直線偏光を透過させ、前記所定の振動方向と直交する振動方向を有する直線偏光を吸収する透過・吸収型の直線偏光板であることが望ましい。
この構成によれば、迷光が光検出素子に入射することを確実に防止できるとともに、直線偏光板を透過できない偏光が再び迷光となることを防止できる。
【００１７】
本発明のプロジェクターにおいて、前記直線偏光板は、前記光源と前記偏光分離素子との間に設けられ、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうち、前記光変調素子に入射する偏光と同じ偏光方向の偏光を透過させ、前記光変調素子に入射する偏光と直交する偏光方向の偏光を吸収することが望ましい。
この構成によれば、光源と前記偏光分離素子との間の光学部品によって乱れた偏光成分を除去できる一方、光変調素子に入射する偏光が損失する等の悪影響を及ぼすことがない。これにより、光量検出の精度を向上することができる。
【００１８】
本発明のプロジェクターにおいて、前記直線偏光板は、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間に設けられ、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうち、前記光変調素子に入射する偏光と直交する偏光方向の偏光を透過させ、前記光変調素子に入射する偏光と同じ偏光方向の偏光を吸収することが望ましい。
この構成によれば、偏光分離素子で本来分離されるべきであり、光変調素子に入射しないはずの偏光が光変調素子に入射するのを防止できる。これにより、光量検出の精度を向上することができる。
【００１９】
本発明のプロジェクターにおいて、前記偏光分離素子と前記光変調素子との間の光路長と、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間の光路長と、が等しいことが望ましい。
この構成によれば、光変調素子の画像形成面に偏光が集光されて結像されるのと同様に、光検出素子の光検出面に偏光が集光されて結像された状態で光量検出を行うことができる。
【００２０】
上記の目的を達成するために、本発明のプロジェクターは、光源と、前記光源から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの一方の偏光が入射され、入射された偏光の偏光状態を画像信号に基づいて変調し、変調された偏光を前記偏光分離素子に向けて射出する反射型の光変調素子と、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光の光量を検出する光検出素子と、前記光検出素子の検出結果に基づいて前記光源と前記光変調素子との少なくとも一方を制御する制御部と、を備え、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間の光路長が、前記偏光分離素子と前記光変調素子との間の光路長よりも長く、前記光検出素子が、前記偏光分離素子と前記光検出素子とを結ぶ光軸上に配置されていることを特徴とする。
【００２１】
本発明のプロジェクターにおいては、光検出素子が前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光、すなわち光変調素子に入射しない側の偏光の光量を検出し、制御部が光検出素子の検出結果に基づいて光源と光変調素子との少なくとも一方を制御する。したがって、画像に寄与する偏光の光路から外れた位置に光検出素子を配置できるため、反射型の光変調素子からの戻り光の影響を受けることなく、表示内容に係わらず正確な光量検出を行うことができる。
【００２２】
また、プロジェクターの光路内には様々な迷光が存在し、迷光が光量の検出精度を低下させる要因となる。迷光は例えば各種光学部品等で反射、散乱した光であって、一般的に光学部品の光軸に対して大きな角度を持っている。したがって、光路の中心部に光軸に対して小さな角度を持つ光が分布し、光路の周縁部には光軸に対して大きな角度を持つ光、すなわち迷光が分布する。ここで、本発明のプロジェクターは、偏光分離素子と光検出素子との間の光路長が、偏光分離素子と光変調素子との間の光路長よりも長く、すなわち、光源側から見て、光検出素子が本来の結像位置よりも後方に配置されている。また、光検出素子は、偏光分離素子と光検出素子とを結ぶ光軸上に配置されているため、光路の中心部の光が光検出素子に優先的に入射する。これにより、上記の迷光を光検出素子が検出することが抑えられる。その結果、本発明のプロジェクターは、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができ、光源や光変調素子を的確に制御することができる。
【００２３】
本発明のプロジェクターにおいて、前記光変調素子として、第１の色の偏光を変調する第１の光変調素子と、前記第１の色とは異なる第２の色の偏光を変調する第２の光変調素子と、を少なくとも備え、前記光検出素子として、前記第１の色の偏光の光量を検出する第１の光検出素子と、前記第２の色の偏光の光量を検出する第２の光検出素子と、を少なくとも備えた構成を採用してもよい。
この構成によれば、互いに異なる色毎に光量検出を行うことができるため、各検出結果に基づいて光源や光変調素子を制御することで、光源光量の変動に起因した色バランスの変化を補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
【図２】本実施形態のプロジェクターの要部を示す断面図である。
【図３】本実施形態のプロジェクターの制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】本実施形態のプロジェクターの動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第２実施形態のプロジェクターの要部を示す断面図である。
【図６】本発明の第３実施形態のプロジェクターの要部を示す断面図である。
【図７】本発明の第４実施形態のプロジェクターを示す概略構成図である。
【図８】本実施形態のプロジェクターの回路構成を示すブロック図である。
【図９】本実施形態のプロジェクターの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図４を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、光源としてランプを用い、光変調素子として赤色光用、緑色光用、青色光用の３組の反射型液晶パネルを用いた液晶プロジェクターである。
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、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２６】
本実施形態のプロジェクター１は、図１に示すように、色光生成手段としての照明装置２および色分離導光光学系３と、色分離導光光学系３で分離された３つの色光のそれぞれを画像信号に応じて変調する反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂと、反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂによって変調された色光を合成する色合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム５と、クロスダイクロイックプリズム５によって合成された光をスクリーンＳＣＲ等の投写面に投写する投写光学系６と、を備えている。
【００２７】
照明装置２（光源）は、ランプ８と、第１レンズアレイ９と、第２レンズアレイ１０と、偏光変換素子１１と、重畳レンズ１２と、紫外線カットフィルター１５を有する。ランプ８は、被照明領域側に照明光束を射出する。第１レンズアレイ９は、ランプ８から射出される照明光束を複数の部分光束に分割するための複数の第１小レンズ１３を有する。第２レンズアレイ１０は、第１レンズアレイ９の複数の第１小レンズ１３に対応する複数の第２小レンズ１４を有する。偏光変換素子１１は、第２レンズアレイ１０からの各部分光束を偏光方向の揃った略１種類の直線偏光に変換して射出する。重畳レンズ１２は、偏光変換素子１１から射出される各部分光束を被照明領域で重畳させる。また、ランプ８の光射出側には、紫外線カットフィルター１５が配置されている。紫外線カットフィルター１５により紫外線が除去され、プロジェクター１内に配置される光学部品の寿命が長くなる。
【００２８】
ランプ８は、楕円面リフレクタ１７と、発光管１８と、副鏡１９と、凹レンズ２０と、を有する。発光管１８は、楕円面リフレクタ１７の第１焦点近傍に発光中心を有する。副鏡１９は、発光管１８から被照明領域側に向けて射出される光を発光管１８に向けて反射する。凹レンズ２０は、楕円面リフレクタ１７からの集束光を略平行光として射出する。ランプ８は、照明光軸２ａｘを中心軸とする光束を射出する。
【００２９】
発光管１８は、管球部と、管球部の両側に延びる一対の封止部とを有する。管球部は、石英ガラス製の球体であって、球体内に配置された一対の電極と、球体内に封入された水銀、希ガスおよび少量のハロゲンとを有する。発光管１８としては、種々の発光管を採用でき、例えば、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ等を採用できる。
楕円面リフレクタ１７は、発光管１８の一方の封止部が挿通、固着される筒状の首状部と、発光管１８から放射された光を第２焦点位置に向けて反射する反射凹面とを有する。
【００３０】
副鏡１９は、発光管１８の管球部の略半分を覆い、楕円面リフレクタ１７の反射凹面と対向して配置される反射体である。副鏡１９は、発光管１８の他方の封止部が挿通、固着されている。副鏡１９は、発光管１８から放射された光のうち、楕円面リフレクタ１７に向かわない光を発光管１８に戻し、楕円面リフレクタ１７に入射させる。
凹レンズ２０は、楕円面リフレクタ１７の被照明領域側に配置されている。凹レンズ２０は、楕円面リフレクタ１７からの光を第１レンズアレイ９に向けて射出する。
【００３１】
第１レンズアレイ９は、凹レンズ２０からの光を複数の部分光束に分割する光束分割光学素子としての機能を有する。第１レンズアレイ９は、複数の第１小レンズ１３が照明光軸２ａｘと直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。図示による説明は省略するが、第１小レンズ１３の外形形状は、反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂの画像形成領域の外形形状に関して相似形である。
【００３２】
第２レンズアレイ１０は、重畳レンズ１２とともに、第１レンズアレイ９の各第１小レンズ１３の像を反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂの画像形成領域近傍に結像させる機能を有する。第２レンズアレイ１０は、第１レンズアレイ９と同様、複数の第２小レンズ１４が照明光軸２ａｘに直交する面内に複数行・複数列のマトリクス状に配列された構成を有する。
【００３３】
偏光変換素子１１は、第１レンズアレイ９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種類の直線偏光として射出する。偏光変換素子１１は、ランプ８からの照明光のうち、一方の偏光（例えばＰ偏光）を透過し、他方の偏光（例えばＳ偏光）照明光軸２ａｘに垂直な方向に向けて反射する偏光分離層と、偏光分離層で反射された他方の偏光成分を有する光を照明光軸２ａｘに平行な方向に反射する反射層と、偏光分離層を透過した一方の偏光成分を有する光を他方の偏光成分を有する光に変換する位相差板と、を有する。なお、偏光変換素子１１を透過した光は、概ねＰ偏光となるが、全てがＰ偏光となるわけではなく、Ｓ偏光も混在している。
【００３４】
重畳レンズ１２は、第１レンズアレイ９、第２レンズアレイ１０および偏光変換素子１１を経た複数の部分光束を集光して反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂの画像形成領域近傍に重畳させるための光学素子である。重畳レンズ１２は、重畳レンズ１２の光軸と照明装置２の照明光軸２ａｘとが略一致するように配置されている。なお、重畳レンズ１２は、複数のレンズを組み合わせた複合レンズで構成されていてもよい。
【００３５】
色分離導光光学系３は、色分離光学系２２と、反射ミラー２３，反射ミラー２４と、ダイクロイックミラー２５と、偏光ビームスプリッター２６，偏光ビームスプリッター２７，偏光ビームスプリッター２８と、を有する。色分離導光光学系３は、重畳レンズ１２から射出される照明光束を、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢの３つの色光に分離して、それぞれの色光を照明対象となる３つの反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂに導く機能を有する。
【００３６】
色分離光学系２２は、所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が基板上に形成された２つの色分離フィルター３０，色分離フィルター３１からなる。重畳レンズ１２からの照明光束は、色分離光学系２２によって青色光とその他の色光（赤色光および緑色光）とに分離される。
【００３７】
色分離光学系２２で分離された青色光ＬＢは、反射ミラー２４で反射され、集光レンズ３２Ｂを介して偏光ビームスプリッター２８に入射する。このとき、照明装置２からの照明光束は偏光変換素子１１によって概ね偏光方向の揃った略１種類の直線偏光（Ｐ偏光）に揃えられていることから、集光レンズ３２Ｂを通過した光は、偏光ビームスプリッター２８を通過して青色光用の反射型液晶パネル４Ｂに入射する。集光レンズ３２Ｂは、重畳レンズ１２からの各部分光束を各主光線に対して略平行な光束に変換するために設けられている。なお、他の集光レンズ３２Ｒ，集光レンズ３２Ｇも、集光レンズ３２Ｂと同様に構成されている。
【００３８】
偏光ビームスプリッター２８は、プレートタイプの偏光ビームスプリッターであって、透光性の基板に偏光分離膜を設けた構成からなる。偏光ビームスプリッター２８は、一方の偏光を透過し、他方の偏光を反射する機能を有する。本実施形態の場合、偏光ビームスプリッター２８は、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射する機能を有する。なお、他の偏光ビームスプリッター２６，偏光ビームスプリッター２７も、上述の偏光ビームスプリッター２８と同様に構成されている。
本実施形態において、偏光ビームスプリッター２６，偏光ビームスプリッター２７、および偏光ビームスプリッター２８は、特許請求の範囲の「偏光分離素子」に相当する。
【００３９】
色分離光学系２２で分離された青色光以外の色光（赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ）は、反射ミラー２３で反射され、ダイクロイックミラー２５に入射する。
ダイクロイックミラー２５は、所定の波長領域の光束を反射し、他の波長領域の光束を透過する波長選択膜が基板上に形成された光学素子である。ダイクロイックミラー２５は、赤色光ＬＲを透過し、緑色光ＬＧを透過させるミラーである。
【００４０】
ダイクロイックミラー２５を透過した赤色光ＬＲは、集光レンズ３２Ｒおよび偏光ビームスプリッター２６を通過して、赤色光用の反射型液晶パネル４Ｒに入射する。一方、緑色光ＬＧは、集光レンズ３２Ｇおよび偏光ビームスプリッター２７を通過して、緑色光用の反射型液晶パネル４Ｇに入射する。
【００４１】
反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂは、画像信号に応じて照明光を変調するものであり、照明装置２の被照明対象としての光変調素子である。反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂは、液晶層を挟持する一対の基板と、光入射側の基板と対向する基板側に配置された反射層（もしくは反射電極）と、を備えている。また、反射型液晶パネル４Ｒ，反射型液晶パネル４Ｇ，反射型液晶パネル４Ｂの光入射側と反対側の面には、図１に示すように、放熱フィン３３Ｒ，放熱フィン３３Ｇ，放熱フィン３３Ｂが配設されている。
【００４２】
クロスダイクロイックプリズム５の前段には、偏光板３４Ｒ，偏光板３４Ｇ，偏光板３４Ｂが配置されている。クロスダイクロイックプリズム５は、偏光板３４Ｒ，偏光板３４Ｇ，偏光板３４Ｂから射出された色光毎に変調された光学像を合成し、カラー画像を形成する光学素子である。クロスダイクロイックプリズム５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青色光ＬＢを反射し、他方の界面に形成された誘電体多層膜は赤色光ＬＲを反射する。これらの誘電体多層膜によって青色光ＬＢおよび赤色光ＬＲは曲折され、緑色光ＬＧ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。
クロスダイクロイックプリズム５から射出された光によって形成されるカラー画像は、投写光学系６によって拡大投写され、スクリーンＳＣＲ上で画像を形成する。
【００４３】
上述したように、照明装置２からの照明光束は偏光変換素子１１によって概ねＰ偏光に揃えられており、青色のＰ偏光は偏光ビームスプリッター２８を透過して青色光用の反射型液晶パネル４Ｂに入射する。ところが、実際には偏光変換素子１１を透過した光が全てＰ偏光に変換されているのではなく、Ｓ偏光も混在している。よって、偏光ビームスプリッター２８に入射したＳ偏光は、偏光ビームスプリッター２８で反射する。青色光の光路において、偏光ビームスプリッター２８で反射するＳ偏光の光路上に光センサー３６（光検出素子）が備えられている。また、集光レンズ３２Ｂと偏光ビームスプリッター２８との間には、第１の絞り３７（入射角制限部材）が備えられている。偏光ビームスプリッター２８と光センサーとの間には、第２の絞り３８（入射角制限部材）が備えられている。
本実施形態において、「Ｐ偏光」は特許請求の範囲の「第１の偏光」に相当し、「Ｓ偏光」は特許請求の範囲の「第２の偏光」に相当する。また、「Ｐ偏光」は特許請求の範囲の「一方の偏光」に相当し、「Ｓ偏光」は特許請求の範囲の「他方の偏光」に相当する。
【００４４】
図２は、偏光ビームスプリッター２８の周辺の構成を拡大した断面図である。
ここで、反射型液晶パネルの作用について、青色光用の反射型液晶パネル４Ｂを例に挙げて説明する。ただし、赤色光用の反射型液晶パネル４Ｒ、緑色光用の反射型液晶パネル４Ｇについても、作用は同様である。
反射型液晶パネル４Ｂでは、液晶層への印加電圧に応じて液晶分子の配向状態が変化する。例えば液晶層が垂直配向（Vertical Alien, ＶＡ）液晶の場合、印加電圧を０Ｖとすると、入射光（Ｐ偏光）が液晶層を透過した際に偏光状態は変化しないため、Ｐ偏光が射出される。一方、印加電圧を５Ｖとすると、入射光（Ｐ偏光）が液晶層を透過した際に偏光状態は変化し、Ｓ偏光が射出される。また、印加電圧を０Ｖと５Ｖの中間の値とすると、Ｐ偏光とＳ偏光とが混在した光が射出される。反射型液晶パネル４ＢからＳ偏光が射出された場合、Ｓ偏光は偏光ビームスプリッター２８で反射し、後段のクロスダイクロイックプリズム５、投写光学系６を経てスクリーンＳＣＲ上に投写されるため、明表示となる。また、反射型液晶パネル４ＢからＰ偏光が射出された場合、Ｐ偏光は偏光ビームスプリッター２８を透過し、照明装置２側に戻るため、暗表示となる。
【００４５】
本実施形態の場合、照明装置２から偏光ビームスプリッター２８に入射する光のうち、Ｐ偏光は画像表示に用いられる光であり、Ｓ偏光は画像表示に用いられない光である。照明装置２から偏光ビームスプリッター２８に入射し、偏光ビームスプリッター２８で反射するＳ偏光を検出できる位置に光センサー３６が配置されている。一方、反射型液晶パネル４Ｂからの戻り光は、Ｐ偏光、Ｓ偏光に係わらず、光センサー３６の位置には到達しない。このような構成により、反射型液晶パネル４Ｂによる画像表示の内容に依らずに、照明装置２から射出される光の量を正確に検出することができる。
特に偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間の距離（光路長）と偏光ビームスプリッター２８と反射型液晶パネル４Ｂとの間の距離（光路長）とが等しいことが望ましい。その場合、光センサー３６は結像位置に配置されることになる。このとき、画像表示に寄与しないＳ偏光は光センサー３６の光検出面３６ａ上で結像する。
【００４６】
一般にプロジェクターの光路内には様々な迷光が存在し、迷光が光センサーによる光量の検出精度を低下させる要因となる。迷光は各種光学部品等で反射、散乱した光であって、画像表示に用いられる正常な光と比べて光軸に対して大きな角度成分を持っている。ここで、本実施形態のプロジェクター１は第１の絞り３７と第２の絞り３８とを備えているため、光軸ａｘに対して小さい角度成分の光、すなわち、光センサー３６の光検出面３６ａに対して相対的に小さい入射角で入射する角度成分の光は第１の絞り３７の開口部３７ａおよび第２の絞り３８の開口部３８ａを透過する。一方、光軸ａｘに対して大きい角度成分の光、すなわち、光センサー３６の光検出面３６ａに対して相対的に大きい入射角で入射する角度成分の光は、これらの開口部３７ａ，開口部３８ａを透過できず、第１の絞り３７および第２の絞り３８によって遮断される。このようにして、迷光を含む光は第１の絞り３７および第２の絞り３８によって除去される。
【００４７】
第１の絞り３７については、偏光ビームスプリッター２８に対向する面３７ｂに光を吸収する層を形成する等の処理を行い、この面を光吸収面とすることが望ましい。これにより、反射型液晶パネル４Ｂで反射し、偏光ビームスプリッター２８を透過したＰ偏光が第１の絞り３７の表面で反射し、再度迷光になることを防止できる。同様に、第２の絞り３８についても、偏光ビームスプリッター２８に対向する面３８ｂを光吸収面とすることが望ましい。これにより、第２の絞り３８の表面でＳ偏光が反射し、再度迷光になることを防止できる。
【００４８】
本実施形態のプロジェクター１において、制御部４１は、図３に示すように、信号処理部４２と、液晶駆動部４３と、を有している。信号処理部４２は、プロジェクター１のシステム全体の起動シーケンス、安全管理、画像信号の補正などを行う。特に画像信号の補正については、信号処理部４２は、光センサー３６からの光量の検出結果の出力を取得した後、照明装置２の光量の変動に応じて画像信号を補正する。液晶駆動部４３は、信号処理部４２で補正された画像信号に基づいて各色光用の反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを駆動する駆動電圧を出力する。この構成により、制御部４１は、照明装置２の光量変動を補償するように反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを制御する。
【００４９】
また、制御部４１は、光センサー３６からの出力を受けて、照明装置２の光量が減少した際にはユーザーに警告を発する。
信号処理部４２の処理手順を示したものが図４のフローチャートである。
最初に、信号処理部４２は、光センサー３６からの光量の検出結果を含む出力を取得する（図４のステップＳ１）。
【００５０】
次に、信号処理部４２は、光センサー３６からの出力信号が所定の値以下であるか否か、すなわち、照明装置２の光量が所定の光量以下であるか否かを判断する（図４のステップＳ２）。
ここで、光センサー３６からの出力信号が所定の値を超える場合、すなわち、照明装置２の光量が所定の光量を超える場合（図４のステップＳ２のＮＯ）、図４のステップＳ１、ステップＳ２を繰り返す。ステップＳ１、ステップＳ２の繰り返しは間欠的に行えば良く、繰り返しの間隔は適宜設定すれば良い。
【００５１】
一方、光センサー３６からの出力信号が所定の値以下である場合、例えば発光管の経時変化等により照明装置２の光量が所定の光量以下となった場合（図４のステップＳ２のＹＥＳ）、信号処理部４２は液晶駆動部４３に画像信号を送信し、反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂがユーザーに対してランプの交換を促す表示を行う（図４のステップＳ３）。
【００５２】
本実施形態のプロジェクター１においては、光センサー３６が青色光用液晶パネル４Ｂに入射しないＳ偏光の光量を検出し、制御部４１が光センサー３６の検出結果に基づいて各色光用の反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに供給する画像信号を補正する。したがって、画像表示に寄与するＰ偏光の光路から外れた位置に光センサー３６を配置できるため、反射型液晶パネル４Ｂからの戻り光の影響を受けることなく、光センサー３６は、表示内容に係わらず正確な光量検出を行うことができる。
【００５３】
また、プロジェクターの光路内には様々な迷光が存在し、迷光が光量の検出精度を低下させる要因となる。これに対して、本実施形態のプロジェクター１は、上述の第１の絞り３７および第２の絞り３８を備えているため、光軸に対して大きい角度成分を持つ迷光が光センサー３６に入射することが抑えられる。その結果、本実施形態のプロジェクター１は、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができ、反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを的確に制御することができる。
【００５４】
また、本実施形態のプロジェクター１では、例えば長期間の使用を経て発光管１８等が劣化し、照明装置２の光量が所定の光量以下になった場合にユーザーに対してランプの交換を促す表示を行う。そのため、ユーザーは発光管１８が寿命に達したことを確実に認識でき、適切な対応を取ることができる。
【００５５】
［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態について、図５を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、偏光ビームスプリッターの周辺の構成が第１実施形態と異なる。
よって、図５において第１実施形態の図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００５６】
本実施形態のプロジェクターにおいて、図５に示すように、光センサー３６は、偏光ビームスプリッター２８上の光入射位置からの距離Ｔ１が、偏光ビームスプリッター２８上の光入射位置から反射型液晶パネル４Ｂまでの距離Ｔ２よりも遠くなる位置に配置されている。すなわち、本実施形態の場合、偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間の距離Ｔ１（光路長）は、偏光ビームスプリッター２８と反射型液晶パネル４Ｂとの間の距離Ｔ２（光路長）よりも長い。さらに、光センサー３６は、偏光ビームスプリッター２８で反射するＳ偏光の光路の中心に配置されている。
【００５７】
第１実施形態で説明したように、偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間の光路長と偏光ビームスプリッター２８と反射型液晶パネル４Ｂとの間の光路長とが等しい場合、光センサー３６は結像位置に配置されている。このとき、画像表示に寄与しないＳ偏光は光センサー３６の光検出面３６ａ上で結像する。これに対して、本実施形態の場合、偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間の距離Ｔ１が偏光ビームスプリッター２８と反射型液晶パネル４Ｂとの間の距離Ｔ２よりも長いため、光センサー３６は結像位置よりも遠い位置に配置されていることになる。結像位置よりも遠い位置では一旦結像したＳ偏光が再度広がり、光路の中心部に角度成分の小さいＳ偏光が分布し、光路の周縁部では角度成分の大きいＳ偏光が分布する。そのため、Ｓ偏光の光路の中心に光センサー３６を配置したことにより、角度成分の小さいＳ偏光が光センサー３６に優先的に入射し、角度成分の大きいＳ偏光、すなわち迷光は光センサー３６に入射しにくくなる。
【００５８】
本実施形態のプロジェクターにおいても、反射型液晶パネル４Ｂからの戻り光の影響を受けることなく、光センサー３６が表示内容に係わらず正確な光量検出を行うことができる、迷光を排除することで画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができ、反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを的確に制御することができる、といった第１実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態では第１実施形態で用いた絞りが不要であるため、第１実施形態に比べて部品点数を削減することができる。
【００５９】
［第３実施形態］
以下、本発明の第３実施形態について、図６を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターの基本構成は第１実施形態と同様であり、偏光ビームスプリッターの周辺の構成が第１実施形態と異なる。
よって、図６において第１実施形態の図２と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６０】
第１実施形態のプロジェクターは、集光レンズ３２Ｂと偏光ビームスプリッター２８との間に第１の絞り３７を備え、偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間に第２の絞り３８を備えていた。これに対して、本実施形態のプロジェクターは、絞りに代えて第１の偏光板４５，第２の偏光板４６を用いている。すなわち、本実施形態のプロジェクターは、図６に示すように、集光レンズ３２Ｂと偏光ビームスプリッター２８との間に第１の偏光板４５を備え、偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間に第２の偏光板４６を備えている。
本実施形態において、第１の偏光板４５および第２の偏光板４６は、特許請求の範囲の「偏光素子」に相当する。
【００６１】
第１の偏光板４５は、偏光ビームスプリッター２８を経て反射型液晶パネル４Ｂに入射する側の偏光、すなわちＰ偏光を透過させ、反射型液晶パネル４Ｂに入射しない側の偏光、すなわちＳ偏光を吸収する透過・吸収型の直線偏光板である。すなわち、第１の偏光板４５は、反射型液晶パネル４Ｂに入射する偏光と同じ偏光方向の偏光を透過させ、反射型液晶パネル４Ｂに入射する偏光と直交する偏光方向の偏光を吸収する。なお、第１の偏光板４５は、概ねＳ偏光を吸収するが、全てを吸収するわけではなく、一部のＳ偏光は透過する。
【００６２】
第２の偏光板４６は、偏光ビームスプリッター２８を経て反射型液晶パネル４Ｂに入射しない側の偏光、すなわちＳ偏光を透過させ、反射型液晶パネル４Ｂに入射する側の偏光、すなわちＰ偏光を吸収する透過・吸収型の直線偏光板である。すなわち、第２の偏光板４６は、反射型液晶パネル４Ｂに入射する偏光と直交する偏光方向の偏光を透過させ、反射型液晶パネル４Ｂに入射する偏光と同じ偏光方向の偏光を吸収する。なお、第２の偏光板４６は、概ねＰ偏光を吸収するが、全てを吸収するわけではなく、一部のＰ偏光は透過する。
【００６３】
プロジェクターの光路内には様々な迷光が存在し、迷光が光量の検出精度を低下させる要因となる。迷光は例えば各種光学部品等で反射、散乱した際に偏光状態が乱れ、各光路において本来あるべきでない偏光成分が含まれる。ここで、本実施形態のプロジェクターは、偏光ビームスプリッター２８の前段に、Ｓ偏光を吸収する第１の偏光板４５を備えているため、Ｐ偏光を射出する偏光変換素子１１から偏光ビームスプリッター２８までの光路上に位置する各光学部品で生じた迷光（Ｓ偏光）を除去することができる。
【００６４】
さらに、偏光ビームスプリッター２８は入射角依存性を有しており、Ｐ偏光を透過し、Ｓ偏光を反射するという基本的な偏光分離特性を発揮するのは小さい入射角で入射した光に対してであって、大きい入射角で入射した光については必ずしも上記の偏光分離特性を発揮しない場合がある。そのため、大きい角度成分を持つＰ偏光の迷光が偏光ビームスプリッター２８で反射し、光センサー３６に向かうＳ偏光の中に混在する。ここで、本実施形態のプロジェクターは、偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６との間にＰ偏光を吸収する第２の偏光板４６を備えているため、Ｐ偏光の迷光も除去することができる。
【００６５】
本実施形態のプロジェクターにおいても、迷光が光センサー３６に入射することが抑えられ、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができ、液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを的確に制御できる、といった第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。
【００６６】
［第４実施形態］
以下、本発明の第４実施形態について、図７〜図９を用いて説明する。
本実施形態のプロジェクターは、照明装置として青色光を射出する第１の照明装置と黄色光を射出する第２の照明装置とを用いる点、光センサーの配置、光センサーの検出結果に基づく制御の内容が第１実施形態のプロジェクターと異なる。
本実施形態のプロジェクターの基本構成のうち、第１実施形態の照明装置と色分離導光光学系の一部を除いた構成は第１実施形態と同様である。
よって、図７において第１実施形態の図１と共通の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００６７】
本発明のプロジェクター５０は、図７に示すように、青色光ＬＢを射出する青色光用照明装置５１と、黄色光ＬＹを射出する黄色光用照明装置５２と、を備えている。青色光用照明装置５１は、青色レーザーダイオードアレイ５３と、平行化レンズ５４と、集光レンズ５５と、拡散板５６と、ピックアップレンズ５７と、平行化レンズ５８と、第１レンズアレイ９と、第２レンズアレイ１０と、偏光変換素子１１と、重畳レンズ１２と、を備えている。青色レーザーダイオードアレイ５３は、例えば１２個の青色レーザーダイオード５９が４個×３個のアレイ状に配列されたものである。平行化レンズ５４は、個々の青色レーザーダイオード５９に対応して設けられている。
【００６８】
青色レーザーダイオード５９から射出された青色光ＬＢは、平行化レンズ５４により平行化された後、集光レンズ５５により集光され、拡散板５６上に照射されることで点光源が形成される。拡散板５６上の各点光源からの青色の拡散光は、ピックアップレンズ５７を透過して平行化レンズ５８により平行化された後、第１レンズアレイ９に入射する。第１レンズアレイ９以降の光の作用については第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。
【００６９】
黄色光用照明装置５２は、励起用レーザーダイオードアレイ６０と、平行化レンズ５４と、集光レンズ５５と、蛍光体基板６１と、ピックアップレンズ５７と、平行化レンズ５８と、第１レンズアレイ９と、第２レンズアレイ１０と、偏光変換素子１１と、重畳レンズ１２と、を備えている。励起用レーザーダイオードアレイ６０は、例えば３０個の励起用レーザーダイオード６２が６個×５個のアレイ状に配列されたものである。励起用レーザーダイオード６２は、蛍光体を励起させるための励起光として、紫外光もしくは青色光を射出するものである。平行化レンズ５４は、個々の励起用レーザーダイオード６２に対応して設けられている。蛍光体基板６１は、紫外光、青色光等の励起光を受けて黄色光を発する蛍光体層が基板上に形成されたものである。
【００７０】
励起用レーザーダイオード６２から射出された各励起光は、平行化レンズ５４により平行化された後、集光レンズ５５により集光され、蛍光体基板６１上に照射されることで点光源が形成される。蛍光体基板６１上の各点光源から発光した黄色光ＬＹは、ピックアップレンズ５７を透過して平行化レンズ５８により平行化された後、第１レンズアレイ９に入射する。第１レンズアレイ９以降の光の作用については第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。なお、黄色光ＬＹは赤色光成分と緑色光成分とを含むため、黄色光ＬＹをダイクロイックミラー２５で分解することにより赤色光ＬＲと緑色光ＬＧとが生成される。
【００７１】
本実施形態のプロジェクター５０の場合、青色光ＬＢの光路において、偏光ビームスプリッター２８で反射するＳ偏光の光路上に、青色光用光センサー３６Ｂ（第１の光検出素子）が備えられている。また、集光レンズ３２Ｂと偏光ビームスプリッター２８との間には、第１の絞り３７（入射角制限部材）が備えられている。偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６Ｂとの間には、第２の絞り３８（入射角制限部材）が備えられている。
【００７２】
同様に、緑色光ＬＧの光路において、偏光ビームスプリッター２８で反射するＳ偏光の光路上に、緑色光用光センサー３６Ｇ（第２の光検出素子）が備えられている。また、集光レンズ３２Ｇと偏光ビームスプリッター２８との間には、第１の絞り３７（入射角制限部材）が備えられている。偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６Ｇとの間には、第２の絞り３８（入射角制限部材）が備えられている。
【００７３】
同様に、赤色光ＬＲの光路において、偏光ビームスプリッター２８で反射するＳ偏光の光路上に、赤色光用光センサー３６Ｒ（第３の光検出素子）が備えられている。また、集光レンズ３２Ｒと偏光ビームスプリッター２８との間には、第１の絞り３７（入射角制限部材）が備えられている。偏光ビームスプリッター２８と光センサー３６Ｒとの間には、第２の絞り３８（入射角制限部材）が備えられている。
【００７４】
本実施形態のプロジェクター５０において、制御部６４は、図８に示すように、信号処理部６５と、液晶駆動部６６と、ＰＷＭ信号生成部６７と、励起用レーザーダイオード駆動部６８と、青色レーザーダイオード駆動部６９と、を有している。信号処理部６５は、プロジェクター５０のシステム全体の起動シーケンス、安全管理、画像信号の補正、青色レーザーダイオード５９，励起用レーザーダイオード６２の制御などを行う。
【００７５】
画像信号の補正については、信号処理部６５は、赤色光用光センサー３６Ｒ、緑色光用光センサー３６Ｇ、および青色光用光センサー３６Ｂからの光量の検出結果の出力をそれぞれ取得した後、照明装置２の光量の変動に応じて画像信号を補正する。液晶駆動部６６は、信号処理部６５で補正された画像信号に基づいて各色光用の反射型液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを駆動する駆動電圧を出力する。この構成により、制御部６４は、青色レーザーダイオードアレイ５３，励起用レーザーダイオードアレイ６０の光量変動を補償するように液晶パネル４Ｒ，液晶パネル４Ｇ，液晶パネル４Ｂを制御する。
【００７６】
信号処理部６５は、赤色光用光センサー３６Ｒ、緑色光用光センサー３６Ｇ、および青色光用光センサー３６Ｂからの光量の検出結果をそれぞれ取得した後、照明装置２の光量の変動に応じて励起用レーザーダイオード６２を駆動するＰＷＭ信号のデューティー比と青色レーザーダイオード５９を駆動するＰＷＭ信号のデューティー比とを補正する。ＰＷＭ信号生成部６７は、信号処理部６５で補正されたデューティー比に基づいて各レーザーダイオード用のＰＷＭ信号を生成する。
【００７７】
励起用レーザーダイオード駆動部６８は、ＰＷＭ信号生成部６７で生成されたＰＷＭ信号に基づいて励起用レーザーダイオード６２を駆動する駆動電流を出力する。同様に、青色レーザーダイオード駆動部６９は、ＰＷＭ信号生成部６７で生成されたＰＷＭ信号に基づいて青色レーザーダイオード５９を駆動する駆動電流を出力する。この構成により、制御部６４は、励起用レーザーダイオードアレイ６０の光量変動を補償するように励起用レーザーダイオードアレイ６０を制御するとともに、青色レーザーダイオードアレイ５３の光量変動を補償するように青色レーザーダイオードアレイ５３を制御する。
【００７８】
また、制御部６４は、各色光の光量の絶対値が変動するだけでなく、各色光の光量比が変動した場合に、励起用レーザーダイオードアレイ６０および青色レーザーダイオードアレイ５３の光量と各液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのガンマ特性を補正して表示画像の色バランスを調整する。
信号処理部６５の処理手順を示したものが図９のフローチャートである。
最初に、信号処理部６５は、赤色光用光センサー３６Ｒ、緑色光用光センサー３６Ｇ、および青色光用光センサー３６Ｂから光量の検出結果を含む出力を取得する（図９のステップＳ１）。
次に、信号処理部６５は、赤色光用光センサー３６Ｒからの赤色光の光量出力と青色光用光センサー３６Ｂからの青色光の光量出力との比率（ＲＢ出力比率）を解析する（図９のステップＳ２）。
【００７９】
次に、信号処理部６５は、ＲＢ出力比率が許容値以内であるか否かを判断する（図９のステップＳ３）。赤色光と青色光とは異なるレーザーダイオードアレイから射出されるため、ＲＢ出力比率が許容値以内であるか否かを判断することにより、励起用レーザーダイオードアレイ６０、および青色レーザーダイオードアレイ５３の出力光量の変動を検出することができる。
【００８０】
ここで、ＲＢ出力比率が許容値を超える場合（図９のステップＳ３のＮＯ）、励起用レーザーダイオードアレイ６０、および青色レーザーダイオードアレイ５３の光量を調整する（図９のステップＳ４）。このとき、視感度の関係から、赤色光成分を射出する励起用レーザーダイオードアレイ６０よりも明るさへの影響が少ない青色光成分を射出する青色レーザーダイオードアレイ５３の光量を調整する方が好ましい。
その後、図９のステップＳ１に戻る。励起用レーザーダイオードアレイ６０、および青色レーザーダイオードアレイ５３の光量調整は、ＲＢ出力比率が許容値以内となるまで行われる。
【００８１】
一方、ＲＢ出力比率が許容値以内である場合（図９のステップＳ３のＹＥＳ）、信号処理部６５は、赤色光用光センサー３６Ｒからの赤色光の光量出力と緑色光用光センサー３６Ｇからの緑色光の光量出力との比率（ＲＧ出力比率）を解析する（図９のステップＳ５）。
次に、信号処理部６５は、ＲＧ出力比率が許容値以内であるか否かを判断する（図９のステップＳ６）。赤色光と緑色光とはともに励起用レーザーダイオードアレイ６０から射出されているため、ＲＧ出力比率が許容値以内であるか否かを判断することにより、励起用レーザーダイオードアレイ６０から射出される光の波長変動を検出することができる。
【００８２】
ここで、ＲＧ出力比率が許容値を超える場合（図９のステップＳ６のＮＯ）、各液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのガンマ特性を調整する（図９のステップＳ７）。ＲＧ出力比率が許容値を超えた場合、励起用レーザーダイオードアレイ６０の光量を調整したところでＲＧ出力比率を変えることはできない。したがって、ＲＧ出力比率が許容値を超えた場合には、各液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのガンマ特性の調整で対応する。このとき、視感度の関係から、明るさへの影響が大きい緑色光用の液晶パネル４Ｇのガンマ特性を固定したまま、赤色光用の液晶パネル４Ｒのガンマ特性を調整する方が好ましい。
【００８３】
その後、図９のステップＳ１に戻る。よって、各液晶パネル４Ｒ，４Ｇ，４Ｂのガンマ特性の調整は、ＲＢ出力比率が許容値以内となり、ＲＧ出力比率が許容値以内となるまで行われる。
このような手順により、表示画像の色バランスを調整することができる。
【００８４】
本実施形態のプロジェクター５０においては、各色光の光路上に赤色光用光センサー３６Ｒ、緑色光用光センサー３６Ｇ、および青色光用光センサー３６Ｂと、第１の絞り３７および第２の絞り３８と、を備えたことにより、各光センサーへの迷光の入射が抑えられ、画像表示に寄与する光に相関の高い光量検出を行うことができる。その光量検出結果に基づいて、各レーザーダイオードアレイ５３，６０の経時変化等の変動に起因した色バランスの変動を精度良く補正することができる。
【００８５】
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。
例えば第１実施形態では、集光レンズと偏光ビームスプリッターとの間に第１の絞りを備え、偏光ビームスプリッターと光センサーとの間に第２の絞りを備えた例を挙げたが、いずれか一方の絞りのみを備えた構成であっても良い。また、第２実施形態の光センサーを結像位置よりも遠くに配置する構成に第１実施形態の絞り、第３実施形態の偏光板を組み合わせても良い。この構成によれば、迷光の影響をより確実に排除することができる。また、入射角制限部材としては必ずしも開口部を有する絞りに限定されるものではなく、中央に光透過部を有し、周辺部に遮光部を有する任意の部材を用いることができる。もしくは、中央に相対的に高い透過率の部分を有し、周辺部に相対的に低い透過率の部分を有する任意の部材を用いても良い。
【００８６】
第３実施形態では、集光レンズと偏光ビームスプリッターとの間に第１の偏光板を備え、偏光ビームスプリッターと光センサーとの間に第２の偏光板を備えた例を挙げたが、いずれか一方の偏光板のみを備えた構成であっても良い。第４実施形態では、赤色光、緑色光、青色光の３つの色光の光路の全てに光センサーを配置し、色バランスを補正する例を示したが、この構成に代えて、赤色光と緑色光のいずれか一方と青色光との２つの色光の光路に光センサーを配置する構成としてもよい。その場合、黄色光に含まれる赤色光成分と緑色光成分との比率の変動は検出できないが、光源装置の光量変動を検出することができ、その検出結果に基づいて光源装置や液晶パネルを制御することができる。
【符号の説明】
【００８７】
１，５０…プロジェクター、２…照明装置（光源）、４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ…反射型液晶パネル（光変調素子）２６，２７，２８…偏光ビームスプリッター（偏光分離素子）、３６…光センサー（光検出素子）、３７…第１の絞り（入射角制限部材）、３８…第２の絞り（入射角制限部材）、４１，６４…制御部、４５…第１の偏光板（偏光素子）、４６…第２の偏光板（偏光素子）、５１…青色光用照明装置（光源）、５２…黄色光用照明装置（光源）、３６Ｒ…赤色光用光センサー（光検出素子）、３６Ｇ…緑色光用光センサー（光検出素子）、３６Ｂ…青色光用光センサー（光検出素子）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、
前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの一方の偏光が入射され、入射された偏光の偏光状態を画像信号に基づいて変調し、変調された偏光を前記偏光分離素子に向けて射出する反射型の光変調素子と、
前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光の光量を検出する光検出素子と、
前記光検出素子の検出結果に基づいて前記光源と前記光変調素子との少なくとも一方を制御する制御部と、
前記光検出素子の光検出面に対して相対的に小さい入射角で入射する偏光を、前記光検出面に対して相対的に大きい入射角で入射する偏光よりも高い透過率で透過させる入射角制限部材と、
を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
前記入射角制限部材が、前記相対的に小さい入射角で入射する偏光を透過させる開口部を有する絞りであることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記絞りが、前記光源と前記偏光分離素子との間と、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間との少なくとも一方に配置されたことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記入射角制限部材の前記偏光分離素子に対向する面が光吸収面であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項５】
光源と、
前記光源から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、
前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの一方の偏光が入射され、入射された偏光の偏光状態を画像信号に基づいて変調し、変調された偏光を前記偏光分離素子に向けて射出する反射型の光変調素子と、
前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光の光量を検出する光検出素子と、
前記光検出素子の検出結果に基づいて前記光源と前記光変調素子との少なくとも一方を制御する制御部と、
前記光源と前記偏光分離素子との間、もしくは前記偏光分離素子と前記光検出素子との間に設けられ、所定の偏光状態の偏光を透過させる偏光素子と、
を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【請求項６】
前記偏光素子が、所定の振動方向を有する直線偏光を透過させ、前記所定の振動方向と直交する振動方向を有する直線偏光を吸収する透過・吸収型の直線偏光板であることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記直線偏光板が、前記光源と前記偏光分離素子との間に設けられ、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうち、前記光変調素子に入射する偏光と同じ偏光方向の偏光を透過させ、前記光変調素子に入射する偏光と直交する偏光方向の偏光を吸収することを特徴とする請求項６に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記直線偏光板が、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間に設けられ、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうち、前記光変調素子に入射する偏光と直交する偏光方向の偏光を透過させ、前記光変調素子に入射する偏光と同じ偏光方向の偏光を吸収することを特徴とする請求項６または７に記載のプロジェクター。
【請求項９】
前記偏光分離素子と前記光変調素子との間の光路長と、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間の光路長と、が等しいことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項１０】
光源と、
前記光源から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、
前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの一方の偏光が入射され、入射された偏光の偏光状態を画像信号に基づいて変調し、変調された偏光を前記偏光分離素子に向けて射出する反射型の光変調素子と、
前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光の光量を検出する光検出素子と、
前記光検出素子の検出結果に基づいて前記光源と前記光変調素子との少なくとも一方を制御する制御部と、
を備え、
前記偏光分離素子と前記光検出素子との間の光路長が、前記偏光分離素子と前記光変調素子との間の光路長よりも長く、
前記光検出素子が、前記偏光分離素子と前記光検出素子とを結ぶ光軸上に配置されていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１１】
前記光変調素子として、第１の色の偏光を変調する第１の光変調素子と、前記第１の色とは異なる第２の色の偏光を変調する第２の光変調素子と、を少なくとも備え、
前記光検出素子として、前記第１の色の偏光の光量を検出する第１の光検出素子と、前記第２の色の偏光の光量を検出する第２の光検出素子と、を少なくとも備えたことを特徴とする請求項１ないし１０に記載のプロジェクター。
【請求項１】
光源と、
前記光源から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、
前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの一方の偏光が入射され、入射された偏光の偏光状態を画像信号に基づいて変調し、変調された偏光を前記偏光分離素子に向けて射出する反射型の光変調素子と、
前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光の光量を検出する光検出素子と、
前記光検出素子の検出結果に基づいて前記光源と前記光変調素子との少なくとも一方を制御する制御部と、
前記光検出素子の光検出面に対して相対的に小さい入射角で入射する偏光を、前記光検出面に対して相対的に大きい入射角で入射する偏光よりも高い透過率で透過させる入射角制限部材と、
を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
前記入射角制限部材が、前記相対的に小さい入射角で入射する偏光を透過させる開口部を有する絞りであることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
【請求項３】
前記絞りが、前記光源と前記偏光分離素子との間と、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間との少なくとも一方に配置されたことを特徴とする請求項２に記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記入射角制限部材の前記偏光分離素子に対向する面が光吸収面であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項５】
光源と、
前記光源から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、
前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの一方の偏光が入射され、入射された偏光の偏光状態を画像信号に基づいて変調し、変調された偏光を前記偏光分離素子に向けて射出する反射型の光変調素子と、
前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光の光量を検出する光検出素子と、
前記光検出素子の検出結果に基づいて前記光源と前記光変調素子との少なくとも一方を制御する制御部と、
前記光源と前記偏光分離素子との間、もしくは前記偏光分離素子と前記光検出素子との間に設けられ、所定の偏光状態の偏光を透過させる偏光素子と、
を備えたことを特徴とするプロジェクター。
【請求項６】
前記偏光素子が、所定の振動方向を有する直線偏光を透過させ、前記所定の振動方向と直交する振動方向を有する直線偏光を吸収する透過・吸収型の直線偏光板であることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクター。
【請求項７】
前記直線偏光板が、前記光源と前記偏光分離素子との間に設けられ、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうち、前記光変調素子に入射する偏光と同じ偏光方向の偏光を透過させ、前記光変調素子に入射する偏光と直交する偏光方向の偏光を吸収することを特徴とする請求項６に記載のプロジェクター。
【請求項８】
前記直線偏光板が、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間に設けられ、前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうち、前記光変調素子に入射する偏光と直交する偏光方向の偏光を透過させ、前記光変調素子に入射する偏光と同じ偏光方向の偏光を吸収することを特徴とする請求項６または７に記載のプロジェクター。
【請求項９】
前記偏光分離素子と前記光変調素子との間の光路長と、前記偏光分離素子と前記光検出素子との間の光路長と、が等しいことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載のプロジェクター。
【請求項１０】
光源と、
前記光源から射出された光を、互いに偏光方向が直交する第１の偏光と第２の偏光とに分離する偏光分離素子と、
前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの一方の偏光が入射され、入射された偏光の偏光状態を画像信号に基づいて変調し、変調された偏光を前記偏光分離素子に向けて射出する反射型の光変調素子と、
前記第１の偏光と前記第２の偏光とのうちの他方の偏光の光量を検出する光検出素子と、
前記光検出素子の検出結果に基づいて前記光源と前記光変調素子との少なくとも一方を制御する制御部と、
を備え、
前記偏光分離素子と前記光検出素子との間の光路長が、前記偏光分離素子と前記光変調素子との間の光路長よりも長く、
前記光検出素子が、前記偏光分離素子と前記光検出素子とを結ぶ光軸上に配置されていることを特徴とするプロジェクター。
【請求項１１】
前記光変調素子として、第１の色の偏光を変調する第１の光変調素子と、前記第１の色とは異なる第２の色の偏光を変調する第２の光変調素子と、を少なくとも備え、
前記光検出素子として、前記第１の色の偏光の光量を検出する第１の光検出素子と、前記第２の色の偏光の光量を検出する第２の光検出素子と、を少なくとも備えたことを特徴とする請求項１ないし１０に記載のプロジェクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８０１４９（Ｐ２０１３−８０１４９Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０８３９（Ｐ２０１１−２２０８３９）
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月５日（２０１１．１０．５）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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