(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024145310
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】プロジェクター
(51)【国際特許分類】
G03B 21/14 20060101AFI20241004BHJP
G03B 21/00 20060101ALI20241004BHJP
G02B 26/10 20060101ALI20241004BHJP
H04N 5/74 20060101ALI20241004BHJP
【FI】
G03B21/14 A
G03B21/00 D
G02B26/10 108
H04N5/74 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】20
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2023057599
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000002369
【氏名又は名称】セイコーエプソン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100179475
【弁理士】
【氏名又は名称】仲井 智至
(74)【代理人】
【識別番号】100216253
【弁理士】
【氏名又は名称】松岡 宏紀
(74)【代理人】
【識別番号】100225901
【弁理士】
【氏名又は名称】今村 真之
(72)【発明者】
【氏名】米山 拓応
【テーマコード(参考)】
2H045
2K203
5C058
【Fターム(参考)】
2H045AF12
2H045DA14
2K203FA03
2K203FA22
2K203FA32
2K203FA34
2K203FA44
2K203FA54
2K203GA22
2K203GA33
2K203GA34
2K203GA40
2K203GA44
2K203GA52
2K203HA02
2K203HA14
2K203HA82
2K203HB09
2K203KA54
2K203MA02
2K203MA05
5C058BA35
5C058EA02
(57)【要約】
【課題】表示品質に優れ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は、光源装置と、光変調装置と、投写光学装置と、制御部と、を備える。光源装置は、第1光を射出する第1光源部と、第1光の一部を透過し、第1光の他の一部を反射して第1反射光として射出する第1光学素子と、第1反射光の光量を検出する第1光検出部と、を備える。第1光学素子は、第1光の入射方向である第1方向に交差する第2方向に沿って延びる第1回転軸を中心として回転可能とされ、第1光の一部が入射する第1入射面と、第1光の一部が射出する第1射出面と、を有する。第1入射面と第1射出面とは、互いに平行である。制御部は、第1光検出部の検出結果に基づいて、第1光源部、第1光学素子、および光変調装置のうちの少なくとも一つを制御する。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
光を射出する光源装置と、
前記光源装置から射出される前記光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、
制御部と、
を備え、
前記光源装置は、
第1波長帯の第1光を射出する第1光源部と、
回転可能に支持された透光性部材から構成され、前記第1光源部から射出される前記第1光の一部を透過して第1透過光として射出し、前記第1光の他の一部を反射して第1反射光として射出する第1光学素子と、
前記第1反射光の光量を検出する第1光検出部と、
を備え、
前記第1光学素子は、前記第1光学素子に対する前記第1光の入射方向である第1方向に交差する第2方向に沿って延びる第1回転軸を中心として回転し、前記第1光源部から射出される前記第1光が入射する第1入射面と、前記第1入射面から入射する前記第1光の前記一部が射出する第1射出面と、を有し、
前記第1入射面と前記第1射出面とは互いに平行であり、
前記制御部は、前記第1光検出部の検出結果に基づいて、前記第1光源部、前記第1光学素子、および前記光変調装置のうちの少なくとも一つを制御する、プロジェクター。
【請求項2】
前記第1光学素子は、前記第1回転軸を中心として回転することにより、前記第1光源部から射出される前記第1光を、被照明面における第1走査方向に走査する、請求項1に記載のプロジェクター。
【請求項3】
前記光源装置は、
回転可能に支持された透光性部材から構成され、前記第1光学素子から射出される前記第1透過光を透過する第2光学素子をさらに備え、
前記第2光学素子は、前記第1方向および前記第2方向のそれぞれに交差する第3方向に沿って延びる第2回転軸を中心として回転し、前記第1光学素子から射出される前記第1透過光が入射する第2入射面と、前記第2入射面から入射する前記第1透過光が射出する第2射出面と、を有し、
前記第2入射面と前記第2射出面とは互いに平行であり、
前記第2光学素子は、前記第2回転軸を中心として回転することにより、前記第1透過光を前記被照明面における前記第1走査方向と交差する第2走査方向に走査する、請求項2に記載のプロジェクター。
【請求項4】
前記第1光検出部は、前記第1方向および前記第2方向のそれぞれに交差する第3方向から見て、前記第1光源部の光軸と重なる位置に配置されている、請求項1または請求項2に記載のプロジェクター。
【請求項5】
前記第1光源部は、前記第1光を射出する第1発光素子を備え、
前記第1発光素子は、レーザー光を射出するレーザーダイオードである、請求項1または請求項2に記載のプロジェクター。
【請求項6】
前記光源装置は、
前記第1波長帯とは異なる第2波長帯の第2光を射出する第2光源部と、
前記第1波長帯および前記第2波長帯とは異なる第3波長帯の第3光を射出する第3光源部と、
前記第3光源部と前記第1光学素子との間の前記第3光源部から射出される前記第3光の光路上に設けられ、前記第2光を反射し、前記第3光を透過する第1波長選択反射素子と、
前記第2光源部と前記第1光学素子との間の前記第2光源部から射出される前記第2光の光路上に設けられ、前記第2光を透過し、前記第3光を反射する第2波長選択反射素子と、
をさらに備え、
前記第2光源部から射出される前記第2光は、前記第2波長選択反射素子を透過して前記第1光学素子に入射し、
前記第3光源部から射出される前記第3光は、前記第1波長選択反射素子を透過して前記第1光学素子に入射し、
前記第1光学素子は、前記第2光源部から射出される前記第2光の一部を透過して第2透過光として射出し、前記第2光の他の一部を反射して第2反射光として射出し、前記第3光源部から射出される前記第3光の一部を透過して第3透過光として射出し、前記第3光の他の一部を反射して第3反射光として射出し、
前記第1光学素子から射出される前記第2透過光および前記第3透過光は、前記第2光学素子に入射する、請求項3に記載のプロジェクター。
【請求項7】
前記第2反射光の光量を検出する第2光検出部と、
前記第3反射光の光量を検出する第3光検出部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第1光検出部の検出結果、前記第2光検出部の検出結果、および前記第3光検出部の検出結果に基づいて、前記第1光源部、前記第1光学素子、および前記光変調装置のうちの少なくとも一つを制御する、請求項6に記載のプロジェクター。
【請求項8】
前記第2光検出部は、前記第2方向から見て、前記第1光学素子と前記第2波長選択反射素子と前記第2光学素子とに囲まれる第1領域に配置され、
前記第3光検出部は、前記第2方向から見て、前記第1光学素子と前記第1波長選択反射素子と前記第2光学素子とに囲まれる第2領域に配置される、請求項7に記載のプロジェクター。
【請求項9】
前記第3反射光の光量を検出する第3光検出部をさらに備え、
前記第1光検出部は、前記第1反射光の光量および前記第2反射光の光量を検出し、
前記制御部は、前記第1光検出部の検出結果および前記第3光検出部の検出結果に基づいて、前記第1光源部、前記第1光学素子、および前記光変調装置のうちの少なくとも一つを制御する、請求項6に記載のプロジェクター。
【請求項10】
前記第1光検出部は、
前記第1反射光の光量または前記第2反射光の光量を検出する光検出素子と、
前記第1反射光を透過可能な状態と前記第2反射光を透過可能な状態とが切り替え可能な波長可変フィルターと、
を備える、請求項9に記載のプロジェクター。
【請求項11】
前記第1光源部は、前記第1光を射出する第1オン期間と前記第1光を射出しない第1オフ期間とが時分割で切り替わるパルス駆動によって駆動され、
前記第2光源部は、前記第2光を射出する第2オン期間と前記第2光を射出しない第2オフ期間とが時分割で切り替わるパルス駆動によって駆動され、
前記第1オン期間と前記第2オフ期間とが同期し、前記第1オフ期間と前記第2オン期間とが同期しており、
前記第1光検出部は、前記第1オン期間において前記第1反射光の光量を検出し、前記第2オン期間において前記第2反射光の光量を検出する、請求項9に記載のプロジェクター。
【請求項12】
前記第2光源部は、前記第2光を射出する第2発光素子を備え、
前記第3光源部は、前記第3光を射出する第3発光素子を備え、
前記第2発光素子および前記第3発光素子のそれぞれは、レーザー光を射出するレーザーダイオードである、請求項6に記載のプロジェクター。
【請求項13】
前記第1光学素子の屈折率は、前記第2光学素子の屈折率よりも高い、請求項3に記載のプロジェクター。
【請求項14】
光を射出する光源装置と、
前記光源装置から射出される前記光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、
制御部と、
を備え、
前記光源装置は、
第1波長帯の第1光を射出する第1光源部と、
回転可能に支持された透光性部材から構成され、前記第1光源部から射出される前記第1光を透過して第1透過光として射出する第1光学素子と、
回転可能に支持された透光性部材から構成され、前記第1光学素子から射出される前記第1透過光の一部を透過して第2透過光として射出し、前記第1透過光の他の一部を反射して第1反射光として射出する第2光学素子と、
前記第1反射光の光量を検出する第1光検出部と、
を備え、
前記第1光学素子は、前記第1光学素子に対する前記第1光の入射方向である第1方向に交差する第2方向に沿って延びる第1回転軸を中心として回転し、前記第1光源部から射出される前記第1光が入射する第1入射面と、前記第1入射面から入射する前記第1光の前記一部を射出させる第1射出面と、を有し、
前記第1入射面と前記第1射出面とは互いに平行であり、
前記第2光学素子は、前記第1方向および前記第2方向のそれぞれに交差する第3方向に沿って延びる第2回転軸を中心として回転し、前記第1光学素子から射出される前記第1透過光が入射する第2入射面と、前記第2入射面から入射する前記第1透過光の前記一部が射出する第2射出面と、を有し、
前記第2入射面と前記第2射出面とは互いに平行であり、
前記制御部は、前記第1光検出部の検出結果に基づいて、前記第1光源部、前記第2光学素子、および前記光変調装置のうちの少なくとも一つを制御する、プロジェクター。
【請求項15】
前記光源装置は、
前記第1波長帯とは異なる第2波長帯の第2光を射出する第2光源部と、
前記第1波長帯および前記第2波長帯とは異なる第3波長帯の第3光を射出する第3光源部と、
前記第1光源部から射出される前記第1光、前記第2光源部から射出される前記第2光、および前記第3光源部から射出される前記第3光を合成して合成光を射出する光合成光学系と、
をさらに備え、
前記光合成光学系から射出される前記合成光は、前記第1光学素子に入射し、
前記第1光学素子から射出される前記合成光は、前記第2光学素子に入射し、
前記第2光学素子は、前記合成光に含まれる前記第2光の一部を透過し、前記第2光の他の一部を反射して第2反射光として射出し、前記合成光に含まれる前記第3光の一部を透過し、前記第3光の他の一部を反射して第3反射光として射出し、
前記第1光検出部は、前記第1反射光の光量、前記第2反射光の光量、および前記第3反射光の光量を検出する、請求項14に記載のプロジェクター。
【請求項16】
前記第2光学素子の屈折率は、前記第1光学素子の屈折率よりも高い、請求項14または請求項15に記載のプロジェクター。
【請求項17】
前記第1光学素子は、前記第1回転軸に交差する第1面および第2面と、前記第1面および前記第2面に接する2×m(m:2以上の自然数)個の第1側面と、を有し、
前記第1入射面および前記第1射出面は、前記2×m個の前記第1側面のうちの互いに平行な2つの前記第1側面であり、
前記第2光学素子は、前記第2回転軸に交差する第3面および第4面と、前記第3面および前記第4面に接する2×n(n:2以上の自然数)個の第2側面と、を有し、
前記第2入射面および前記第2射出面は、前記2×n個の前記第2側面のうちの互いに平行な2つの前記第2側面である、請求項3に記載のプロジェクター。
【請求項18】
前記第1光学素子は、前記第1回転軸に交差する第1面および第2面と、前記第1面および前記第2面に接する2×m(m:2以上の自然数)個の第1側面と、を有し、
前記第1入射面および前記第1射出面は、前記2×m個の前記第1側面のうちの互いに平行な2つの前記第1側面であり、
前記第2光学素子は、前記第2回転軸に交差する第3面および第4面と、前記第3面および前記第4面に接する2×n(n:2以上の自然数)個の第2側面と、を有し、
前記第2入射面および前記第2射出面は、前記2×n個の前記第2側面のうちの互いに平行な2つの前記第2側面である、請求項14に記載のプロジェクター。
【請求項19】
前記第1光学素子および前記第2光学素子の少なくとも一方は、石英から構成される、請求項3に記載のプロジェクター。
【請求項20】
前記第1光学素子および前記第2光学素子の少なくとも一方は、石英から構成される、請求項14に記載のプロジェクター。
【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】
プロジェクターに用いる光源装置として、発光素子から射出された光を液晶パネル等の光変調装置上で時間的に走査することにより、光変調装置を照明する光源装置が提案されている。
【0003】
下記の特許文献1には、光源ランプを含む光源装置と、液晶ライトバルブと、光源装置と液晶ライトバルブとの間に設けられたポリゴンミラーと、投写レンズと、を備えるプロジェクターが開示されている。このプロジェクターにおいて、光源装置は、楕円形の光束断面を有する光を射出する。ポリゴンミラーは、光源装置から射出される光を反射して、液晶ライトバルブの画像形成領域上で楕円形の光束断面の短軸方向に走査する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところが、特許文献1のプロジェクターのように、光の走査にポリゴンミラーを用いた場合、完全な平行光をポリゴンミラーに入射させたとしても、ポリゴンミラーによって光の平行度が損なわれる。すなわち、ポリゴンミラーが回転しつつ光を反射するため、ポリゴンミラーの反射面に対する光の入射角が時間的に変化し、ポリゴンミラーに入射した平行光が所定の発散角を有する光となって液晶ライトバルブを照明する。その結果、液晶ライトバルブにおける明るさやコントラストの低下、色むらの発生、投写レンズでの光の損失等、プロジェクターの画像品質に関係する様々な不具合が生じるおそれがある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するために、本発明の一つの態様のプロジェクターは、光を射出する光源装置と、前記光源装置から射出される前記光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、制御部と、を備える。前記光源装置は、第1波長帯の第1光を射出する第1光源部と、回転可能に支持された透光性部材から構成され、前記第1光源部から射出される前記第1光の一部を透過して第1透過光として射出し、前記第1光の他の一部を反射して第1反射光として射出する第1光学素子と、前記第1反射光の光量を検出する第1光検出部と、を備える。前記第1光学素子は、前記第1光学素子に対する前記第1光の入射方向である第1方向に交差する第2方向に沿って延びる第1回転軸を中心として回転し、前記第1光源部から射出される前記第1光が入射する第1入射面と、前記第1入射面から入射する前記第1光の前記一部が射出する第1射出面と、を有する。前記第1入射面と前記第1射出面とは、互いに平行である。前記制御部は、前記第1光検出部の検出結果に基づいて、前記第1光源部、前記第1光学素子、および前記光変調装置のうちの少なくとも一つを制御する。
【0007】
本発明の他の一つの態様のプロジェクターは、光を射出する光源装置と、前記光源装置から射出される前記光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、制御部と、を備える。前記光源装置は、第1波長帯の第1光を射出する第1光源部と、回転可能に支持された透光性部材から構成され、前記第1光源部から射出される前記第1光を透過して第1透過光として射出する第1光学素子と、回転可能に支持された透光性部材から構成され、前記第1光学素子から射出される前記第1透過光の一部を透過して第2透過光として射出し、前記第1透過光の他の一部を反射して第1反射光として射出する第2光学素子と、前記第1反射光の光量を検出する第1光検出部と、を備える。前記第1光学素子は、前記第1光学素子に対する前記第1光の入射方向である第1方向に交差する第2方向に沿って延びる第1回転軸を中心として回転し、前記第1光源部から射出される前記第1光が入射する第1入射面と、前記第1入射面から入射する前記第1光の前記一部を射出させる第1射出面と、を有する。前記第1入射面と前記第1射出面とは互いに平行である。前記第2光学素子は、前記第1方向および前記第2方向のそれぞれに交差する第3方向に沿って延びる第2回転軸を中心として回転し、前記第1光学素子から射出される前記第1透過光が入射する第2入射面と、前記第2入射面から入射する前記第1透過光の前記一部が射出する第2射出面と、を有する。前記第2入射面と前記第2射出面とは互いに平行である。前記制御部は、前記第1光検出部の検出結果に基づいて、前記第1光源部、前記第2光学素子、および前記光変調装置のうちの少なくとも一つを制御する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【
図1】第1実施形態のプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
【
図4A】光学素子が回転する際の光の挙動を説明するための模式図である。
【
図5】第1光検出部の位置を説明するための模式図である。
【
図6】第1光検出部による光量の検出タイミングの一例を示す図である。
【
図7】第2実施形態のプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
【
図8】各光検出部の位置を説明するための模式図である。
【
図9】第3実施形態のプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
【
図10】各光検出部の位置を説明するための模式図である。
【
図11】第4実施形態のプロジェクターの概略構成を示す平面図である。
【
図12】第1光検出部の位置を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
[第1実施形態]
以下、本発明の第1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、光変調装置として液晶パネルを用いた液晶プロジェクターの一例である。
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。
【0010】
図1は、本実施形態のプロジェクター20の概略構成を示す平面図である。
図2は、光源装置10の概略構成を示す側面図である。
図3は、光源装置10の概略構成を示す斜視図である。
図1に示すように、プロジェクター20は、光源装置10と、光変調装置21と、射出側偏光板22と、投写光学装置23と、制御部25と、を備える。
【0011】
本実施形態の光源装置10は、第1光源部31と、第1光学素子13と、第2光学素子14と、第1回転駆動装置15と、第2回転駆動装置16と、第1光検出部17と、を備える。
【0012】
以下、図面において、必要に応じてXYZ直交座標系を用いて説明する。X軸は、第1光源部31の光軸に平行な軸である。第1光源部31の光軸AXは、第1光源部31から射出される第1光L1の主光線に沿う軸と定義する。Y軸は、X軸に直交する軸であり、第1光学素子13の第1回転軸C1に沿う軸である。Z軸は、X軸およびY軸に直交する軸であり、第2光学素子14の第2回転軸C2に沿う軸である。
本実施形態のX軸方向は、特許請求の範囲の第1方向に対応する。本実施形態のY軸方向は、特許請求の範囲の第2方向に対応する。本実施形態のZ軸方向は、特許請求の範囲の第3方向に対応する。
【0013】
第1光源部31は、第1発光素子11を備える。本実施形態では、第1光源部31は1個の第1発光素子11を備えるが、第1光源部31が備える第1発光素子11の数は特に限定されない。第1発光素子11は、第1光学素子13に向けて第1波長帯の第1光L1を射出する。第1発光素子11は、レーザーダイオードから構成されている。そのため、第1発光素子11から射出される第1光L1は、可干渉性を有する直線偏光であり、光束幅が狭く、平行度が高い光である。第1波長帯は、可視光波長帯の範囲内であればよく、特に限定されない。また、第1光源部31が複数の発光素子11を有する場合、必ずしもすべての発光素子11が同色光を射出する必要はなく、それぞれが互いに異なる色光を射出したり、複数の色光を時分割的に射出するような構成であっても良い。
【0014】
第1光学素子13は、第1発光素子11の光軸AX上において、第1発光素子11と第2光学素子14との間に設けられている。第1光学素子13は、回転可能に支持された透光性部材から構成されている。第1光学素子13は、Y軸方向に沿って延びる第1回転軸C1を中心として回転可能とされている。第1回転軸C1は、モーター等からなる第1回転駆動装置15に連結されている。第1光学素子13は、第1回転駆動装置15の駆動によって第1回転軸C1を中心として回転する。
【0015】
第1光学素子13を構成する透光性部材の硝材として、例えばBK7等の光学ガラス、石英、樹脂等の透光性材料が用いられる。第1光学素子13は、第1回転軸C1に交差する第1面13aおよび第2面13bと、第1面13aおよび第2面13bに対して垂直に接する4つの第1側面13cと、を有する。すなわち、第1光学素子13の形状は、第1面13a、第2面13b、および4つの第1側面13cを含む6つの平面を有する正4角柱である。第1回転軸C1に垂直な面で切断した第1光学素子13の断面形状は、正方形である。すなわち、4つの第1側面13cは、互いに同じ面積を有し、互いに対向する2つの第1側面13c同士は平行である。
【0016】
第1光学素子13は、第1回転軸C1を中心として回転しつつ、第1発光素子11から射出される第1光L1を透過させる。したがって、第1発光素子11から射出される第1光L1が第1光学素子13に入射する第1側面13cは、1つに決まっておらず、時間を追って変化する。同様に、第1光学素子13に入射した第1光L1が外部空間に射出される第1側面13cは、1つに決まっておらず、時間を追って変化する。第1光学素子13において、第1発光素子11から射出される第1光L1が入射する第1側面13cを第1入射面と称する。第1入射面から入射する第1光L1が射出する第1側面13cを第1射出面と称する。第1入射面および第1射出面は、時間を追って変化し、4つの第1側面13cのうちの互いに平行な2つの第1側面13cのいずれかである。
【0017】
本明細書において、光学素子の2つの面が互いに平行であると称する場合、透光性部材を構成する硝材の加工精度、光の平行度の許容範囲等を考慮して、2つの面のなす角度が0±5度の範囲にある場合を「平行」と称する。
【0018】
本実施形態の場合、第1光学素子13は、4個の第1側面13cを有するが、第1側面13cの数は必ずしも4個でなくてもよく、2×m(m:2以上の自然数)個であることが望ましい。すなわち、第1側面13cの数は、例えば6個、8個等、4以上の偶数個であることが望ましい。第1側面13cの数が4以上の偶数個であれば、全ての第1側面13cのそれぞれは、当該第1側面13cに対向する第1側面13cに対して平行になり、平行な対を持たない第1側面13cが存在しない。これにより、第1光学素子13における迷光の発生が少なく、光利用効率を高めることができる。
【0019】
一般に、光が空気中から透光性部材に入射する際、入射光の一部は透光性部材の内部に入射する一方、入射光の他の一部は透光性部材の表面で反射する。したがって、上述したように、第1光学素子13は、基本的には第1発光素子11から射出される第1光L1を透過させるが、実際に第1光L1がいずれかの第1側面13cに入射する際、第1光L1の一部は第1光学素子13の内部に入射し、第1光L1の他の一部は第1側面13cで反射する。すなわち、第1光学素子13は、第1光源部31から射出される第1光L1の一部を透過し、第1光L1の他の一部を反射する。以下、第1光学素子13を透過する第1光L1の一部を第1透過光LT1と称する。第1光学素子13で反射する第1光L1の他の一部を第1反射光LR1と称する。換言すると、第1光学素子13は、第1透過光LT1と第1反射光LR1とを射出する。
【0020】
第2光学素子14は、第1発光素子11の光軸AX上において、第1光学素子13と光変調装置21との間に設けられている。第2光学素子14は、回転可能に支持された透光性部材から構成されている。第2光学素子14は、Z軸方向に沿って延びる第2回転軸C2を中心として回転可能とされている。すなわち、第1回転軸C1と第2回転軸C2とは、光軸AXに垂直な仮想面内において互いに直交する方向に延びている。第2回転軸C2は、モーター等からなる第2回転駆動装置16に連結されている。第2光学素子14は、第2回転駆動装置16の駆動によって第2回転軸C2を中心として回転する。
【0021】
第2光学素子14を構成する透光性部材は、第1光学素子13を構成する透光性部材と略同様である。透光性部材の硝材として、例えばBK7等の光学ガラス、石英、樹脂等の透光性材料が用いられる。特に第2光学素子14の場合、第1光学素子13とは異なり、第1光学素子13によって一方向に走査された後の第1光L1が入射するため、第1光学素子13に入射する時点の第1光L1よりも光密度が小さい。そのため、耐光性や耐熱性が低い樹脂材料を使用できる可能性が第1光学素子13よりも高い。
【0022】
第2光学素子14は、第2回転軸C2に交差する第3面14aおよび第4面14bと、第3面14aおよび第4面14bに対して垂直に接する4つの第2側面14cと、を有する。すなわち、第2光学素子14の形状は、第3面14a、第4面14b、および4つの第2側面14cを含む6つの平面を有する正4角柱である。第2回転軸C2に垂直な面で切断した第2光学素子14の断面形状は、正方形である。すなわち、4つの第2側面14cは、互いに同じ面積を有し、互いに対向する2つの第2側面14c同士は平行である。
【0023】
第2光学素子14は、第2回転軸C2を中心として回転しつつ、第1光学素子13から射出される第1透過光LT1を透過させる。したがって、第1光学素子13から射出される第1透過光LT1が第2光学素子14に入射する第2側面14cは、1つに決まっておらず、時間を追って変化する。同様に、第2光学素子14に入射した第1透過光LT1が外部空間に射出される第2側面14cは、1つに決まっておらず、時間を追って変化する。第2光学素子14において、第1光学素子13から射出される第1透過光LT1が入射する第2側面14cを第2入射面と称する。第2入射面から入射する第1透過光LT1が射出する第2側面14cを第2射出面と称する。この場合、第2入射面および第2射出面は、時間を追って変化し、4つの第2側面14cのうちの互いに平行な2つの第2側面14cのいずれかである。
【0024】
本実施形態の場合、第2光学素子14は、4個の第2側面14cを有するが、第2側面14cの数は必ずしも4個でなくてもよく、2×n(n:2以上の自然数)個であることが望ましい。すなわち、第2側面14cの数は、例えば6個、8個等、4以上の偶数個であることが望ましい。第2側面14cの数が4以上の偶数個であれば、全ての第2側面14cのそれぞれは、当該第2側面14cに対向する第2側面14cに対して平行になり、平行な対を持たない第2側面14cが存在しない。これにより、第2光学素子14における迷光の発生が少なく、光利用効率を高めることができる。
【0025】
本実施形態では、第1光学素子13および第2光学素子14は、ともに正4角柱の形状を有しているが、互いに平行な入射面と射出面とを有してさえいれば、第1光学素子13と第2光学素子14とが異なる形状を有していてもよい。
【0026】
図3においては、第1光学素子13を第2光学素子14と同じ大きさに示しているが、第1光学素子13は、後述するように、第1光L1をZ軸方向に走査するが、Y軸方向には走査しないため、Y軸方向の辺の長さをX軸方向およびZ軸方向の辺の長さよりも小さくしてもよい。すなわち、第1光学素子13は、
図3に示す立方体に近い形状に代えて、Y軸方向の辺の長さがX軸方向およびZ軸方向の辺の長さよりも短い直方体の形状としてもよい。これにより、第1光学素子13の薄型化が図れる。その場合、第2光学素子14の寸法が第1光学素子13の寸法よりも大きくなるが、上述したように、第2光学素子14では、入射光の光密度が低いことから、樹脂材料を用いることができる。透光性部材の硝材として樹脂材料を用いると、第2光学素子14が軽量になるため、第2回転駆動装置16の小型化が図れる。
【0027】
第1光学素子13および第2光学素子14の少なくとも一方は、石英で構成されていてもよい。第1光学素子13および第2光学素子14において、透光性部材を透過する光の量が多くなるに従って、透光性部材で吸収される光の量も多くなり、透光性部材に熱歪みが生じる場合がある。この場合、第1発光素子11から射出される第1光L1の偏光方向が乱れ、透光性部材に入射した直線偏光が楕円偏光になって透光性部材から射出される。その結果、光源装置10をプロジェクターに適用した場合、第1発光素子11にレーザーダイオードを用いることにより、入射側偏光板を備えることなく、所定のコントラストが得られる、という効果が得られなくなる。すなわち、第1発光素子11にレーザーダイオードを用いているにもかかわらず、偏光方向を揃えるための入射側偏光板を用いる必要が生じる。そこで、上記の効果を得るためには、熱歪みの少ない硝材として、ヤング率と熱膨張係数とが小さい硝材を用いることが望ましく、一例として石英を用いることが望ましい。
【0028】
以下、第1光L1が第1光学素子13および第2光学素子14を透過する際の第1光L1の挙動について説明する。なお、第1光学素子13の作用と第2光学素子14の作用とは同様であり、方向が異なるだけであるため、以下では第1光学素子13のみを図示して説明する。
【0029】
図4A~
図4Fは、第1光学素子13が回転する際の第1光L1の挙動を説明するための模式図である。この例では、+Y側から見て、第1光学素子13は第1回転軸C1を中心として時計回りに回転しており、
図4Aから
図4Fに向かって時間が経過している状態を示す。
【0030】
図4A~
図4Fにおいて、第1回転軸C1を通り、第1光学素子13の第1側面13c1に直交する直線Mと光軸AXとのなす角度を第1光学素子13の回転角度ωと定義する。また、実際には第1光L1はZ軸方向に所定の光束幅を有しているが、ここでは光軸AX上を進行する光線L1aの挙動に着目して考える。
【0031】
図4Aは、第1光学素子13の初期状態を示す。すなわち、第1光学素子13は回転しておらず、直線Mと光軸AXとが重なっており、回転角度ωが0度である。この場合、光線L1aは、第1側面13c1に対して垂直に入射するため、第1側面13c1で屈折することなく、第1光学素子13の内部を光軸AXに沿って進行する。次に、光線L1aは、第1側面13c1に対して平行な第1側面13c3に対しても垂直に入射する。そのため、光線は、第1側面13c3でも屈折することなく、第1光学素子13から射出され、光軸AX上を進行する。
【0032】
次に、
図4Bに示すように、第1光学素子13が回転角度ωだけ回転すると、光線L1aは、第1側面13c1に対して回転角度ωと等しい入射角で入射する。そのため、光線L1aは、図に示す方向(+Z側)に屈折し、第1光学素子13の内部を進行する。次に、光線L1aは、第1側面13c3に対しても所定の入射角で入射するため、第1側面13c3で屈折し、第1光学素子13から射出される。このとき、第1側面13c1と第1側面13c3とが互いに平行であるため、第1側面13c1に対する光線L1aの入射角と第1側面13c3に対する光線L1aの入射角とが等しく、第1側面13c1に入射する光線L1aの屈折角と第1側面13c3から射出される光線L1aの屈折角とは、符号が逆向きで絶対値が等しくなる。これにより、光線L1aの第1側面13c1への入射時の屈折角と第1側面13c3からの射出時の屈折角とが相殺される。その結果、光線L1aは、光軸AXから+Z側に変位量dだけ変位した位置を光軸AXと平行に進行する。
【0033】
次に、
図4Cに示すように、第1光学素子13の回転角度ωが
図4Bよりも大きくなると、光線L1aの入射角が大きくなり、屈折角が大きくなる。そのため、光線L1aの光軸AXからの変位量dは、
図4Bのときよりも大きくなる。また、光線L1aが光軸AXと平行に進行する状態は常に維持される。回転角度ωが0度から45度までの間は、回転角度ωの増加に伴って変位量dが単調に増加する。
【0034】
次に、
図4Dに示すように、第1光学素子13の回転角度ωが45度を超えると、光線L1aの入射面が第1側面13c1から第1側面13c2に変わる。このとき、光線L1aは、第1側面13c2で屈折するが、
図4Cまでの期間とは屈折方向が変わり、図に示す方向(-Z側)に屈折する。また、光線L1aの射出面も第1側面13c3から第1側面13c4に変わるが、第1側面13c2と第1側面13c4とが互いに平行であるため、光線L1aの第1側面13c3への入射時の屈折角と第1側面13c4からの射出時の屈折角とが相殺されるという関係は、
図4Cまでの期間と変わらない。その結果、光線L1aは、光軸AXから-Z側に変位量dだけ変位した位置を光軸AXと平行に進行する。
【0035】
次に、
図4Eに示すように、第1光学素子13の回転角度ωが
図4Dよりも大きくなると、光線L1aの入射角が小さくなり、屈折角が小さくなる。そのため、光線L1aの光軸AXからの変位量dは、
図4Dのときよりも小さくなる。このように、回転角度ωが45度から90度までの間は、回転角度ωの増加に伴って変位量dが単調に減少する。
【0036】
次に、
図4Fに示すように、第1光学素子13の回転角度ωが90度になると、入射面は初期状態の第1側面13c1から第1側面13c2に変わるが、光線L1aの挙動は、
図4Aに示す初期状態と同じになる。
【0037】
このように、第1光学素子13の第1入射面と第1射出面とが互いに平行であれば、第1光学素子13の回転角度ωにかかわらず、光線L1aの進行方向が変化することはなく、光線L1aは時間の経過とともに光軸AXと平行な方向に平行移動する。回転角度ωが0度のとき、光線L1aの変位量dは0であり、回転角度ωが0度から45度までの間は+Z側、-Z側のいずれか一方に変位量dが増加する。回転角度ωが45度を超えた瞬間に、変位量dの絶対値が同じままで変位の方向が逆になり、回転角度ωが45度から90度までの間は変位量dが減少し、回転角度ωが90度になると、変位量dは0となる。90度以降は、上記の挙動を繰り返す。したがって、第1光学素子13が1回転すると、光線L1aの変位量dは、上記のサイクルを4周期繰り返す。光線L1aの変位量は、第1光学素子13の屈折率、サイズ等のパラメーターを調整することで適宜設定することができる。
【0038】
以上、第1光学素子13による1方向の変位のみについて説明したが、光源装置10は、互いに直交する回転軸を有する第1光学素子13と第2光学素子14とを備えている。そのため、第1光L1は、時間の経過によって互いに直交する2方向に変位する。具体的には、
図1に示すように、第1発光素子13から射出される第1光L1は、第1光学素子13によってZ軸方向に走査され、第2光学素子14によってZ軸方向と直交するY軸方向に走査される。すなわち、第1光学素子13と第2光学素子14とは、第1光L1を被照明面における2次元の被照明領域Q、具体的には、光変調装置の光変調領域内で走査する。本実施形態のZ軸方向は、特許請求の範囲の第1走査方向に対応する。本実施形態のY軸方向は、特許請求の範囲の第2走査方向に対応する。
【0039】
図5は、第1光検出部17の位置を説明するための模式図である。
第1光検出部17は、第1光学素子13から射出される第1反射光LR1を検出する。第1光検出部17は、第1反射光LR1の光量を検出可能な光量センサーからなる光検出素子27を備える。第1光検出部17は、第1反射光LR1を検出可能な位置に配置されていればよい。一般に、第1光学素子13の形状を正k角柱(k:4以上の偶数)とすると、第1光学素子13からの第1反射光LR1の射出角度範囲は、光軸AXを中心として±360/k度となる。本実施形態の場合、k=4であるから、
図5に示すように、第1光学素子13からの第1反射光LR1の射出角度範囲は、光軸AXを中心として±90度となる。したがって、第1光検出部17は、Y軸方向から見て、
図5に半円で示す第1反射光LR1の射出角度範囲P1内のいずれかであって、第1光学素子13への第1光L1の入射を妨げない位置に配置されていればよい。
【0040】
図2に示すように、第1光検出部17は、Z軸方向から見て、第1光源部31の光軸AXと重なる位置に配置されている。この構成によれば、第1光検出部17が光軸AXと重ならない位置に配置された場合と比べて、プロジェクター20のY軸方向のサイズが大きくなることを抑制できる。
【0041】
本実施形態のように、第2光学素子14からの反射光ではなく、第1光学素子13からの反射光を検出する場合、第1光学素子13の屈折率は、第2光学素子14の屈折率よりも高いことが望ましい。一般に屈折率が相対的に高い光学素子における反射光の光量は、屈折率が相対的に低い光学素子における反射光の光量よりも多い。そのため、屈折率が相対的に高い光学素子で反射光の光量検出を行うことにより、検出感度を高めることができる。
【0042】
図1に示すように、光変調装置21は、光軸AX上において、光源装置10の光射出側に設けられている。光変調装置21は、光源装置10から射出される第1透過光LT1を画像情報に応じて変調し、画像光を形成する。光変調装置21には、透過型の液晶パネルが用いられる。液晶パネルは、カラーフィルターを備えていてもよいし、カラーフィルターを備えていなくてもよい。液晶パネルがカラーフィルターを備える場合、カラー表示が可能なプロジェクター20を実現することができる。液晶パネルがカラーフィルターを備えていない場合、単色表示が可能なプロジェクター20を実現することができる。液晶パネルの駆動方式としては、ツイステッド・ネマティック(TN)方式、垂直配向(VA)方式、横電界(IPS)方式等が用いられ、特に限定されない。
【0043】
射出側偏光板22は、光軸AX上において、光変調装置21と投写光学装置23との間に設けられている。射出側偏光板22は、光変調装置21から射出される特定方向の直線偏光を投写光学装置23に向けて透過させる。本実施形態の場合、第1発光素子11にレーザーダイオードが用いられているため、光源装置10から直線偏光が射出される。そのため、光変調装置21の光入射側に設けられる入射側偏光板は、不要である。
【0044】
投写光学装置23は、複数の投写レンズから構成されている。投写光学装置23は、光変調装置21により変調された画像光をスクリーン等の被投写面に向けて拡大投写する。これにより、被投写面上に画像が表示される。
【0045】
制御部25は、第1光検出部17による第1反射光LR1の光量の検出結果に基づいて、第1光源部31、第1光学素子13、および光変調装置21のうちの少なくとも一つを制御する。具体的な制御項目として、例えば第1光源部31における第1発光素子11の光出力、第1光学素子13の回転速度、光変調装置21における液晶パネルの変調量(光透過率)等が挙げられる。
【0046】
[第1実施形態の効果]
本実施形態のプロジェクター20は、光源装置10と、光源装置10から射出される光を画像情報に応じて変調する光変調装置21と、光変調装置21により変調された光を投写する投写光学装置23と、制御部25と、を備える。光源装置10は、第1光L1を射出する第1光源部31と、回転可能に支持された透光性部材から構成され、第1光源部31から射出される第1光L1の一部を透過して第1透過光LT1として射出し、第1光L1の他の一部を反射して第1反射光LR1として射出する第1光学素子13と、回転可能に支持された透光性部材から構成され、第1光学素子13から射出される第1透過光LT1を透過する第2光学素子14と、第1反射光LR1の光量を検出する第1光検出部17と、を備える。第1光学素子13は、Y軸方向に沿って延びる第1回転軸C1を中心として回転可能とされ、第1光源部31から射出される第1光L1の一部が入射する第1入射面と、第1入射面から入射する第1光L1の一部が射出する第1射出面と、を有する。第1入射面と第1射出面とは、互いに平行である。第2光学素子14は、Z軸方向に沿って延びる第2回転軸C2を中心として回転可能とされ、第1光学素子13から射出される第1透過光LT1が入射する第2入射面と、第2入射面から入射する第1透過光LT1が射出する第2射出面と、を有する。第2入射面と第2射出面とは、互いに平行である。制御部25は、第1光検出部17の検出結果に基づいて、第1光源部31、第1光学素子13、および光変調装置21のうちの少なくとも一つを制御する。
【0047】
従来の光源装置のように、光を走査する手段としてポリゴンミラーを用いた場合、ポリゴンミラーが回転しつつ光を反射するため、被照明面に入射する光の入射角が時間によって刻々と変化する。したがって、たとえポリゴンミラーに入射させる光が平行光であったとしても、ポリゴンミラーから射出される光は発散光となるため、被照明面に対して光を常に垂直に入射させることは極めて難しい。したがって、ポリゴンミラーを備える従来のプロジェクターにおいては、光変調装置における明るさやコントラストの低下、色むらの発生、投写光学装置での光の損失等が生じ、プロジェクターの画像品質が低下するおそれがある。
【0048】
上記の問題に対して、本実施形態の光源装置10によれば、
図4A~
図4Fに示したように、第1光L1は、第1光学素子13および第2光学素子14の回転に伴って、第1光源部31の光軸AXに対して平行な状態を維持したまま、第1光L1の進行方向と直交する方向に変位する。また、互いに直交する回転軸C1,C2を有する第1光学素子13と第2光学素子14とを備えることにより、第1光L1を任意の被照明面における2次元の被照明領域Q内で走査することができる。これにより、光源装置10を備えるプロジェクター20において、光変調装置21に対して光を常に略垂直に入射させることができる。これにより、光変調装置21における明るさやコントラストの低下、色むらの発生、投写光学装置23での光の損失等が抑えられ、表示品質に優れるプロジェクター20を実現することができる。
【0049】
レーザーダイオード等の第1発光素子11を備える第1光源部31においては、第1発光素子11の経時劣化、環境変化等の要因により、第1光L1の光量が変化することが考えられる。例えば第1発光素子11の経時劣化に起因して第1光L1の光量が低下した場合、投写画像の明るさが低下するおそれがある。この課題に対して、本実施形態のプロジェクター20によれば、制御部25は、第1光検出部17の検出結果に基づいて、投写画像の明るさ低下を補償するように、第1光源部31または光変調装置21を制御することができる。これにより、第1発光素子11の経時劣化、環境変化等の要因によらずに、プロジェクター20の表示品質を維持することができる。
【0050】
第1光学素子13から射出される第1反射光LR1の光量は、第1光学素子13に入射する第1光L1の光量に比例する。すなわち、第1光学素子13に入射する第1光L1の光量が変化すれば、第1光学素子13から射出される第1反射光LR1の光量も同じ割合で変化する。したがって、第1光検出部17は、第1反射光LR1の光量変化を検出することにより、第1光学素子13に入射する第1光L1の光量変化を的確に検出することができる。また、本実施形態の構成によれば、第1光学素子13で反射する第1反射光LR1を利用して検出が行われるため、例えば第1光L1から検出用の光を取り出すための分岐ミラー等の光学部品を用いることなく、光量センサーを追加するだけで光量検出が可能である。
【0051】
図6は、第1光検出部17による光量の検出タイミングの一例を示す図である。
図6において、横軸は時間(相対値)であり、縦軸は第1光学素子13の回転による光の変位量(相対値)である。
制御部25は、第1光検出部17の検出結果に基づいて、第1光源部31や光変調装置21を制御するだけでなく、第1光学素子13を制御することもできる。
図4A~
図4Fを用いて説明したように、第1光学素子13が回転すると、
図6に示すように、第1光L1の変位量は、周期的に鋸刃状に増減を繰り返す。第1光学素子13の形状が正4角柱であれば、第1光検出部17は、第1光学素子13が1回転する間に矢印Tで示すタイミングで4回受光することができる。これらの受光タイミングの間隔から第1光学素子13の回転速度を逆算すれば、他の検出手段を追加することなく、第1回転駆動装置15のモーターの回転数を検出することができる。これにより、例えば第1光学素子13の回転速度が所定値からずれている場合、制御部25は、第1光検出部17の検出結果に基づいて、回転速度が所定値に一致するように、第1光学素子13の回転をフィードバック制御することができる。ただし、第1発光素子11をパルス駆動する場合には、反射光が光量センサーに入射する期間に第1発光素子11が常に消灯しないように調整する必要がある。
【0052】
また、第1光検出部17の光量センサーの受光強度は、第1光学素子13の回転速度によって変化する可能性がある。そのため、例えば第1反射光LR1の光量の検出結果に基づいて第1光源部31のフィードバック制御を行う場合、第1光検出部17による反射光量の受光期間は、
図6に示す第1光L1の変位量の1周期よりも長くする必要がある。第1光検出部17での受光期間は、第1光L1の変位量の1周期よりも十分に長いことが望ましい。
【0053】
本実施形態の構成によれば、さらに以下の効果を得ることができる。
第1発光素子11から射出される第1光L1が可干渉性を有するレーザー光であっても、第1光L1が光変調装置21上において2次元に高速に走査されることによって時間的に重畳される。これにより、可干渉性を有する光源を使用したことによる照度ムラを抑制することができる。また、第1光L1の軌跡を密にすることにより、疑似的に複数の第1光L1が重なり合った状態を作ることができる。この作用によっても可干渉性を有する光源を使用したことによる照度ムラを抑制することができる。
【0054】
また、本実施形態の光源装置10によれば、マルチレンズ等、光を矩形に成形するための光学系を用いなくても、略矩形の形状に照明することができる。そのため、全体の光路長を比較的短くすることができるとともに、光学部品を減らすことにより、光学系と空気との界面の数を減らすことができるため、界面反射による光のロスを低減することができる。
【0055】
本実施形態の光源装置10は走査型の照明装置であるため、光変調領域内の黒を表示したい領域に第1光L1が到達した際に第1発光素子11を消灯することもできる。これにより、黒表示以外の領域のみを照明する方法、いわゆるエリア照明が可能となり、非走査型の従来の照明方式と比べて、入力電力に対する射出光強度の効率を十分に向上させることができる。これに伴って、黒表示時に射出側偏光板22で吸収される光が減ることにより、射出側偏光板22の負荷を軽減させることができる。これにより、射出側偏光板22の信頼性向上、有機材料からなる偏光板の採用によるコントラスト向上、等の効果が期待できる。
【0056】
[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について、
図7および
図8を用いて説明する。
図7は、第2実施形態のプロジェクター30の概略構成を示す平面図である。
図8は、各光検出部の位置を説明するための模式図である。
図7および
図8において、第1実施形態の図面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。
【0057】
図7に示すように、プロジェクター30は、光源装置40と、第1反射ミラー41と、第2反射ミラー42と、緑色光用光変調装置43Gと、射出側偏光板44Gと、青色光用光変調装置43Bと、射出側偏光板44Bと、1/2波長板46Bと、赤色光用光変調装置43Rと、射出側偏光板44Rと、1/2波長板46Rと、画像光合成素子45と、投写光学装置23と、制御部25と、を備える。なお、本実施形態のプロジェクター30は、1/2波長板46B、46Rを備えているが、必ず備える必要はない。
【0058】
本実施形態の光源装置40は、第1光源部31と、第2光源部32と、第3光源部33と、第1波長選択反射素子51と、第2波長選択反射素子52と、第1光学素子13と、第2光学素子54と、第1光検出部17と、第2光検出部18と、第3光検出部19と、を備える。
【0059】
第1光源部31は、第1発光素子47を備える。本実施形態では、第1光源部31は1個の第1発光素子47を備えるが、第1発光素子47の数は、特に限定されない。第1発光素子47は、第1光学素子13に向けて第1波長帯の第1光LGを射出する。第1発光素子47は、レーザーダイオードから構成される。そのため、第1発光素子47から射出される第1光LGは、可干渉性を有する直線偏光であり、光束幅が狭く、平行度が高い光である。第1波長帯は、例えば530nm±5nmの緑色波長帯である。すなわち、第1光LGは、緑色光である。以下、第1光LGを緑色光LGと称する。第1発光素子47は、+X側に向けて緑色光LGを射出する。
【0060】
第2光源部32は、第2発光素子48を備える。本実施形態では、第2光源部32は1個の第2発光素子48を備えるが、第2発光素子48の数は、特に限定されない。第2発光素子48は、第1光学素子13に向けて第2波長帯の第2光LBを射出する。第2発光素子48は、レーザーダイオードから構成される。そのため、第2発光素子48から射出される第2光LBは、可干渉性を有する直線偏光であり、光束幅が狭く、平行度が高い光である。第2波長帯は、例えば450nm±5nmの青色波長帯である。すなわち、第2光LBは、青色光である。以下、第2光LBを青色光LBと称する。
【0061】
第3光源部33は、第3発光素子49を備える。本実施形態では、第3光源部33は1個の第3発光素子49を備えるが、第3発光素子49の数は、特に限定されない。第3発光素子49は、第1光学素子13に向けて第3波長帯の第3光LRを射出する。第3発光素子49は、レーザーダイオードから構成される。そのため、第3発光素子49から射出される第3光LRは、可干渉性を有する直線偏光であり、光束幅が狭く、平行度が高い光である。第3波長帯は、例えば650nm±5nmの赤色波長帯である。すなわち、第3光LRは、赤色光である。以下、第3光LRを赤色光LRと称する。
【0062】
第1光源部31の光軸AX1は、第1発光素子47から射出される緑色光LGの主光線に沿う軸と定義する。第2光源部32の光軸AX2は、第2発光素子48から射出される青色光LBの主光線に沿う軸と定義する。第3光源部33の光軸AX3は、第3発光素子49から射出される赤色光LRの主光線に沿う軸と定義する。光軸AX2と光軸AX3とは、同一の直線上に位置し、光軸AX1と直交する。第1光源部31は、+X側に向けて緑色光LGを射出する。第2光源部32と第3光源部33とは、互いに反対向きに各光を射出する。すなわち、第2光源部32は、+Z側に向けて青色光LBを射出する。第3光源部33は、-Z側に向けて赤色光LRを射出する。
【0063】
第1波長選択反射素子51は、第3光源部33と第1光学素子13との間の第3光源部33から射出される赤色光LRの光路上に設けられている。第1波長選択反射素子51は、青色光を反射し、赤色光を透過するダイクロイックミラーから構成されている。
【0064】
第2波長選択反射素子52は、第2光源部32と第1光学素子13との間の第2光源部32から射出される青色光LBの光路上に設けられている。第2波長選択反射素子52は、青色光を透過し、赤色光を反射するダイクロイックミラーから構成されている。
【0065】
第1光学素子13の構成は、第1実施形態の第1光学素子13と同様である。本実施形態の場合、互いに異なる波長帯を有する複数の色光が第1光学素子13に入射する。この場合、透光性部材の硝材として、波長分散が小さい硝材、すなわちアッベ数が大きい硝材を用いることが望ましい。緑色光LG、青色光LB、および赤色光LRは、第1光学素子13から射出される。
【0066】
本実施形態においても、各色光LG,LB,LRが第1光学素子13の第1入射面に入射する際、各色光LG,LB,LRの一部は第1光学素子13の内部に入射し、各色光LG,LB,LRの他の一部は第1入射面で反射する。すなわち、第1光学素子13は、第1光源部31から射出される緑色光LGの一部を透過し、緑色光LGの他の一部を反射し、第2光源部32から射出される青色光LBの一部を透過し、青色光LBの他の一部を反射し、第3光源部33から射出される赤色光LRの一部を透過し、赤色光LRの他の一部を反射する。以下、第1光学素子13を透過する緑色光LGの一部を第1透過光LTGと称し、第1光学素子13を透過する青色光LBの一部を第2透過光LTBと称し、第1光学素子13を透過する赤色光LRの一部を第3透過光LTRと称する。また、第1光学素子13で反射する緑色光LGの他の一部を第1反射光LRGと称し、第1光学素子13で反射する青色光LBの他の一部を第2反射光LRBと称し、第1光学素子13で反射する赤色光LRの他の一部を第3反射光LRRと称する。
【0067】
第2光学素子54の構成は、第1実施形態の第2光学素子14と同様である。すなわち、第2光学素子54は、第2回転軸C2に交差する第3面54aおよび第4面54bと、第3面54aおよび第4面54bに対して垂直に接する4つの第2側面54cと、を有する正4角柱の形状である。ただし、本実施形態の第2光学素子54は、第1光学素子13から射出される第1透過光LTG、第1光学素子13から射出されて第1波長選択反射素子51で反射する第2透過光LTB、および第1光学素子13から射出されて第2波長選択反射素子52で反射する第3透過光LTR、の全てが入射できるように、3つの透過光の光路が並ぶZ軸方向に長く延びている。
【0068】
本実施形態では、3つの色光LG,LB,LRが1つの第2光学素子54に入射する構成であるが、この構成に代えて、第2光学素子は、色光毎に分割されていてもよい。ただし、本実施形態の構成によれば、隣り合う光学素子間の隙間をなくすことができるため、光学素子の小型化を図ることができる。また、光学素子毎に回転駆動装置を設ける場合と比べて、回転駆動装置の数を削減することができ、光源装置40の構成を簡略化できる。また、3つの光学素子の回転速度、位相等の条件を同期させる必要がなく、回転の制御が容易になる。また、回転の同期のずれに伴って発生するスクロールノイズを低減することができる。
【0069】
第1光検出部17は、第1光学素子13から射出される緑色の第1反射光LRGを検出する。第2光検出部18は、第1光学素子13から射出される青色の第2反射光LRBを検出する。第3光検出部19は、第1光学素子13から射出される赤色の第3反射光LRRを検出する。各光検出部17,18,19は、各反射光LRG,LRB,LRRの光量を検出可能な光量センサーからなる光検出素子27を備える。各光検出部17,18,19は、各反射光LRG,LRB,LRRを検出可能な位置に配置されていればよい。本実施形態においても、第1実施形態と同様、
図8に示すように、第1光学素子13からの各反射光LRG,LRB,LRRの射出角度範囲は、各光軸AX1,AX2,AX3を中心として±90度となる。したがって、各光検出部17,18,19は、Y軸方向から見て、
図8に半円で示す各反射光LRG,LRB,LRRの射出角度範囲P1,P2,P3内のいずれかであって、第1光学素子13への各色光LG,LB,LRの入射を妨げない位置に配置されていればよい。
【0070】
図8に示すように、第2光検出部18は、第2反射光LRBの射出角度範囲P2のうち、光軸AX2を中心として-X側ではなく、+X側に配置されている。第3光検出部19は、第3反射光LRRの射出角度範囲P3のうち、光軸AX3を中心として-X側ではなく、+X側に配置されている。すなわち、
図7に示すように、第2光検出部18は、Y軸方向から見て、第1光学素子13と第2波長選択反射素子52と第2光学素子54とに囲まれる第1領域R1に配置されている。第3光検出部19は、Y軸方向から見て、第1光学素子13と第1波長選択反射素子51と第2光学素子54とに囲まれる第2領域R2に配置されている。第1領域R1および第2領域R2は、第1光学素子13、第1波長選択反射素子51、第2波長選択反射素子52、および第2光学素子54の4つの部品に囲まれるデッドスペースである。この構成によれば、第2光検出部18および第3光検出部19の配置にデッドスペースを有効利用できるため、プロジェクター30の大型化を抑制することができる。
【0071】
第1反射ミラー41は、第2光学素子から射出される青色の第2透過光LTBを青色光用光変調装置43Bに向けて反射する。このように、第1反射ミラー41は、第2光学素子から射出される第2透過光LTBの光路を+X方向から-Z方向に折り曲げる。
【0072】
第2反射ミラー42は、第2光学素子から射出される赤色の第3透過光LTRを赤色光用光変調装置43Rに向けて反射する。このように、第2反射ミラー42は、第2光学素子から射出される第3透過光LTRの光路を+X方向から+Z方向に折り曲げる。
【0073】
緑色光用光変調装置43Gは、光源装置40の第2光学素子54から射出される緑色の第1透過光LTGを画像情報に応じて変調し、緑色画像光を形成する。青色光用光変調装置43Bは、光源装置40の第2光学素子54から射出される青色の第2透過光LTBを画像情報に応じて変調し、青色画像光を形成する。赤色光用光変調装置43Rは、光源装置40の第2光学素子54から射出される赤色の第3透過光LTRを画像情報に応じて変調し、赤色画像光を形成する。各光変調装置43G,43B,43Rには、第1実施形態と同様、透過型の液晶パネルが用いられる。
【0074】
各光変調装置43G,43B,43Rの光射出側には、射出側偏光板44G,44B,44Rが設けられている。射出側偏光板44G,44B,44Rは、特定方向の直線偏光を透過させる。
【0075】
画像光合成素子45は、緑色光用光変調装置43G、青色光用光変調装置43B、および赤色光用光変調装置43Rから射出された各色の画像光が入射することにより、赤色光LR,緑色光LG,青色光LB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装置23に向けて射出する。画像光合成素子45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。
【0076】
青色光用光変調装置43Bと画像光合成素子45との間、および赤色光用光変調装置43Rと画像光合成素子45との間のそれぞれに、1/2波長板46B,46Rが設けられている。1/2波長板46B,46Rは、入射する色光に1/2波長の位相差を付与し、直線偏光の偏光方向を90度回転させる。これにより、画像光合成素子45に入射する緑色光LGの偏光方向と、画像光合成素子45に入射する青色光LBおよび赤色光LRの偏光方向と、を異ならせることができる。この構成によれば、画像光合成素子45の効率を高めることができる。
【0077】
投写光学装置23は、複数の投写レンズから構成されている。投写光学装置23は、画像光合成素子45から射出される画像光をスクリーン等の被投写面に向けて拡大投写する。これにより、被投写面上に画像が表示される。
【0078】
制御部25は、第1光検出部17による第1反射光LRGの光量の検出結果、第2光検出部18による第2反射光LRBの光量の検出結果、および第3光検出部19による第3反射光LRRの光量の検出結果に基づいて、第1光源部31、第2光源部32、第3光源部33、第1光学素子13、緑色光用光変調装置43G、青色光用光変調装置43B、および赤色光用光変調装置43Rのうちの少なくとも一つを制御する。具体的な制御項目として、例えば各光源部31,32,33における各発光素子47,48,49の光出力、第1光学素子13の回転速度、各光変調装置43G,43B,43Rにおける液晶パネルの光変調量(光透過率)等が挙げられる。
【0079】
[第2実施形態の効果]
本実施形態においても、光変調装置43G,43B,43Rにおける明るさやコントラストの低下、色むらの発生、投写光学装置23での光の損失、可干渉性を有する光源を使用したことによる照度ムラ等の問題が改善できる、光学部品を減らすことにより、光学系と空気との界面の数を減らすことができるため、界面反射による光のロスを低減することができる、発光素子47,48,49の経時劣化、環境変化等の要因によらずに、プロジェクター30の表示品質を維持することができる、といった第1実施形態と同様の効果が得られ、カラー画像が表示可能なプロジェクター30を実現することができる。また、緑色光LG、青色光LB、および赤色光LRの1方向の走査に1つの第1光学素子13を共用しているため、光学素子の数が少なくて済み、装置構成を簡略化することができる。
【0080】
特に本実施形態の場合、緑色光LG、青色光LB、および赤色光LRのそれぞれの光量変化を各光検出部17,18,19によって常時モニターすることができるため、例えば特定の色光LG,LB,LRの光量のみが変化したことをリアルタイムで検出することができる。これは、例えば発光素子47,48,49毎に経時劣化の程度が異なる場合に有効である。これにより、投写画像の色味の変動が抑えられ、色再現性を確保することができる。
【0081】
[第3実施形態]
以下、本発明の第3実施形態について、
図9および
図10を用いて説明する。
第3実施形態のプロジェクターの基本構成は、第2実施形態のプロジェクターと同様であり、光源装置の構成が第2実施形態とは異なる。
図9は、第3実施形態のプロジェクター50の概略構成を示す平面図である。
図10は、各光検出部の位置を説明するための模式図である。
図9および
図10において、以前の図面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。
【0082】
図9に示すように、本実施形態の光源装置60は、第1光源部31と、第2光源部32と、第3光源部33と、第1波長選択反射素子51と、第2波長選択反射素子52と、第1光学素子13と、第2光学素子54と、第1光検出部61と、第3光検出部19と、を備える。
【0083】
本実施形態の光源装置60は、第2実施形態とは異なり、青色の第2反射光LRBを検出する第2光検出部18が設けられていない。その代わりに、第1光検出部61は、緑色の第1反射光LRGの光量および青色の第2反射光LRBの光量を検出する。すなわち、本実施形態の第1光検出部61は、緑色光LGと青色光LBとの兼用のセンサーとして機能する。
【0084】
図10に示すように、第1光検出部61は、第1反射光LRGの射出角度範囲P1と第2反射光LRBの射出角度範囲P2とが重なる領域内のいずれかであって、第1光学素子13への緑色光LGおよび青色光LBの入射を妨げない位置に配置されている。
【0085】
第1光検出部61は、光量センサーからなる光検出素子27と、波長可変フィルター63と、を備える。光検出素子27は、第1反射光LRGの光量または第2反射光LRBの光量を検出する。波長可変フィルター63は、光検出素子27の光入射側に設けられている。波長可変フィルター63は、第1反射光LRGを透過可能な状態と第2反射光LRBを透過可能な状態とが切り替え可能とされている。波長可変フィルター63は、例えば電気信号によって共振器長を調整可能なエタロン型波長可変フィルター等から構成されている。波長可変フィルター63が第1反射光LRGを透過する状態と第2反射光LRBを透過する状態とを所定のタイミングで時間的に切り替えることにより、光検出素子27は、第1反射光LRGの光量および第2反射光LRBの光量のそれぞれを時分割で検出することができる。
【0086】
制御部25は、第1光検出部61による第1反射光LRGの光量および第2反射光LRBの光量の検出結果、および第3光検出部19による第3反射光LRRの光量の検出結果に基づいて、第1光源部31、第2光源部32、第3光源部33、第1光学素子13、緑色光用光変調装置43G、青色光用光変調装置43B、および赤色光用光変調装置43Rのうちの少なくとも一つを制御する。
光源装置60、およびプロジェクター50のその他の構成は、第2実施形態と同様である。
【0087】
[第3実施形態の効果]
本実施形態においても、光変調装置43G,43B,43Rにおける明るさやコントラストの低下、色むらの発生、投写光学装置23での光の損失、可干渉性を有する光源を使用したことによる照度ムラ等の問題が改善できる、光学部品を減らすことにより、光学系と空気との界面の数を減らすことができるため、界面反射による光のロスを低減することができる、発光素子47,48,49の経時劣化、環境変化等の要因によらずにプロジェクター50の表示品質を維持することができる、投写画像の色味の変動が抑えられ、色再現性を確保できる、といった第2実施形態と同様の効果が得られる。
【0088】
また、本実施形態の構成によれば、第2実施形態と比べて、光検出部の数を減らすことができ、光源装置60の構成を簡略化することができる。
【0089】
なお、本実施形態では、第1光検出部61に波長可変フィルター63を用いることにより、緑色光LGの光量検出と青色光LBの光量検出とを使い分ける構成の例を挙げた。この構成は、各発光素子47,48,49がCW(Continuous Wave)駆動される場合に好適である。一方、各発光素子47,48,49がパルス駆動される場合には、第1光検出部は、緑色光LGが射出されるオン期間に同期して緑色光LGの光量検出を行い、青色光LBが射出されるオン期間に同期して青色光LBの光量検出を行う構成としてもよい。すなわち、第1光源部31は、緑色光LGを射出する第1オン期間と緑色光LGを射出しない第1オフ期間とが時分割で切り替わるパルス駆動により駆動され、第2光源部32は、青色光LBを射出する第2オン期間と青色光LBを射出しない第2オフ期間とが時分割で切り替わるパルス駆動により駆動され、第1オン期間と第2オフ期間とが同期し、第1オフ期間と第2オン期間とが同期している場合、第1光検出部は、第1オン期間において第1反射光LRGの光量を検出し、第2オン期間において第2反射光LRBの光量を検出する構成としてもよい。この構成によれば、波長可変フィルターを用いることなく、光量センサーだけで2つの色光の光量検出を行うことができる。
【0090】
その他の構成として、第1光検出部は、緑色光検出用の光量センサーと青色光検出用の光量センサーとからなる2つの光量センサーを備えていてもよい。この場合、波長可変フィルターは不要となる。ただし、各光量センサーに2つの色光が入射する場合には、各光量センサーの光入射側に緑色光および青色光のいずれか一方のみを透過する波長選択フィルターを設ける必要がある。
【0091】
[第4実施形態]
以下、本発明の第4実施形態について、
図11および
図12を用いて説明する。
第4実施形態のプロジェクターの基本構成は、第2実施形態のプロジェクターと同様であり、光源装置の構成が第2実施形態とは異なる。
図11は、第4実施形態のプロジェクター70の概略構成を示す平面図である。
図12は、第1光検出部の位置を説明するための模式図である。
図11および
図12において、以前の図面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。
【0092】
図11に示すように、プロジェクター70は、光源装置80と、色分離光学系71と、緑色光用光変調装置43Gと、射出側偏光板44Gと、青色光用光変調装置43Bと、射出側偏光板44Bと、1/2波長板46Bと、赤色光用光変調装置43Rと、射出側偏光板44Rと、1/2波長板46Rと、画像光合成素子45と、投写光学装置23と、制御部25と、を備える。なお、本実施形態のプロジェクター70は、1/2波長板46B、46Rを備えているが、必ず備える必要はない。
【0093】
本実施形態の光源装置80は、第1光源部31と、第2光源部32と、第3光源部33と、光合成光学系72と、第1光学素子13と、第2光学素子14と、光束幅調整光学系73と、第1光検出部91と、を備える。
【0094】
第2光源部32は、第2発光素子48の光軸AX2が第1発光素子47の光軸AX1に対して直交する向きに配置されている。第3光源部33は、第3発光素子49の光軸AX3が第1発光素子47の光軸AX1に対して直交する向きに配置されている。第2光源部32と第3光源部33とは、X軸方向に並んで配置され、同じ側(-Z側)に向けて各色光LB,LRを射出する。本実施形態では、第2光源部32は第1光源部31に近い側に配置され、第3光源部33は第1光源部31から遠い側に配置されているが、これとは逆に配置されていてもよい。
【0095】
光合成光学系72は、第1光合成素子75と、第2光合成素子76と、を備える。第1光合成素子75は、光軸AX1と光軸AX2とが交差する位置に設けられている。第1光合成素子75は、緑色光を透過し、青色光を反射するダイクロイックミラーから構成される。第2光合成素子76は、光軸AX1と光軸AX3とが交差する位置に設けられている。第2光合成素子76は、緑色光および青色光を透過し、赤色光を反射するダイクロイックミラーから構成される。光合成光学系72は、第1光源部から射出される緑色光LG、第2光源部から射出される青色光LB、および第3光源部から射出される赤色光LRを合成し、白色の合成光LWを生成する。光合成光学系72から射出される合成光LWは、第1光学素子13に入射する。第1光学素子13から射出される合成光LWは、第2光学素子14に入射する。
【0096】
第1光学素子13は、回転可能に支持された透光性部材から構成され、光合成光学系72から射出される合成光LWを透過して第1透過光として射出する。
【0097】
第2光学素子14は、合成光LWに含まれる緑色光LGの一部を透過し、緑色光LGの他の一部を反射して第1反射光LRGとして射出し、合成光LWに含まれる青色光LBの一部を透過し、青色光LBの他の一部を反射して第2反射光LRBとして射出し、合成光LWに含まれる赤色光LRの一部を透過し、赤色光LRの他の一部を反射して第3反射光LRRとして射出する。
【0098】
第1光検出部91は、第2光学素子14から射出される第1反射光LRGの光量、第2反射光LRBの光量、および第3反射光LRRの光量を検出する。
図12に示すように、第1光検出部91は、Y軸方向から見て、
図12に半円で示す各反射光LRG,LRB,LRRの射出角度範囲P1内のいずれかであって、第1光学素子13から第2光学素子14への各色光LG,LB,LRの入射を妨げない位置に配置されていればよい。本実施形態の場合、第2光学素子14からの反射光を検出するため、第1実施形態とは逆に、第2光学素子14の屈折率は、第1光学素子13の屈折率よりも高いことが望ましい。この構成によれば、検出感度を高めることができる。
【0099】
本実施形態においても、第3実施形態と同様、第1光検出部91は、光量センサーからなる光検出素子27と、波長可変フィルター63と、を備える。光検出素子27は、第1反射光LRGの光量または第2反射光LRBの光量または第3反射光LRRの光量を検出する。波長可変フィルター63は、第1反射光LRGを透過可能な状態、第2反射光LRBを透過可能な状態、および第3反射光LRRを透過可能な状態が切り替え可能とされている。これにより、光検出素子27は、各反射光LRG,LRB,LRRの光量を時分割で検出することができる。
【0100】
図11に示すように、光束幅調整光学系73は、第2光学素子14と色分離光学系71との間に設けられている。光束幅調整光学系73は、1つの凹レンズ77と1つの凸レンズ78から構成されているが、レンズの種類や数は特に限定されない。光束幅調整光学系73は、第2光学素子14から射出される合成光LWの光束幅を調整する。本実施形態の光束幅調整光学系73は、光束幅調整光学系73に入射する平行光を光束幅が拡大された平行光として射出する光学系、いわゆるアフォーカル光学系である。なお、光変調装置の光変調領域のサイズを満たす合成光LWが第2光学素子14から射出される場合には、光束幅調整光学系73は設けられていなくてもよい。
【0101】
色分離光学系71は、第1ダイクロイックミラー81と、第2ダイクロイックミラー82と、第1反射ミラー83と、第2反射ミラー84と、第3反射ミラー85と、を備える。色分離光学系71は、光束幅調整光学系73から射出される合成光LWを赤色光LRと緑色光LGと青色光LBとに分離し、赤色光LRを赤色光用光変調装置43Rに導き、緑色光LGを緑色光用光変調装置43Gに導き、青色光LBを青色光用光変調装置43Bに導く。
【0102】
第1ダイクロイックミラー81は、青色光LBを透過させ、緑色光LGおよび赤色光LRを反射させる。第2ダイクロイックミラー82は、緑色光LGを反射させ、赤色光LRを透過させる。第1反射ミラー83は、青色光LBを反射させる。第2反射ミラー84および第3反射ミラー85のそれぞれは、赤色光LRを反射させる。
【0103】
第1ダイクロイックミラー81を透過した青色光LBは、第1反射ミラー83で反射し、青色光用光変調装置43Bの光変調領域に入射する。第1ダイクロイックミラー81で反射した緑色光LGは、第2ダイクロイックミラー82でさらに反射し、緑色光用光変調装置43Gの光変調領域に入射する。第1ダイクロイックミラー81で反射し、第2ダイクロイックミラー82を透過した赤色光LRは、第2反射ミラー84および第3反射ミラー85でそれぞれ反射し、赤色光用光変調装置43Rの光変調領域に入射する。
【0104】
制御部25は、第1光検出部91による第1反射光LRGの光量、第2反射光LRBの光量の検出結果、および第3反射光LRRの光量の検出結果に基づいて、第1光源部31、第2光源部32、第3光源部33、第2光学素子14、緑色光用光変調装置43G、青色光用光変調装置43B、および赤色光用光変調装置43Rのうちの少なくとも一つを制御する。光源装置80およびプロジェクター70のその他の構成は、第3実施形態と同様である。
【0105】
[第4実施形態の効果]
本実施形態においても、光変調装置43G,43B,43Rにおける明るさやコントラストの低下、色むらの発生、投写光学装置23での光の損失、可干渉性を有する光源を使用したことによる照度ムラ等の問題が改善できる、光学部品を減らすことにより、光学系と空気との界面の数を減らすことができるため、界面反射による光のロスを低減することができる、発光素子47,48,49の経時劣化、環境変化等の要因によらずにプロジェクターの表示品質を維持することができる、投写画像の色味の変動が抑えられ、色再現性を確保できる、といった第2実施形態と同様の効果が得られる。
【0106】
本実施形態の構成によれば、3つの色光LG,LB,LRが合成された合成光LWの第2光学素子14における反射光を検出するため、光検出部の数が1つで済み、光源装置80の構成を簡略化することができる。また、第2光学素子14からの反射光は第1光学素子13によって走査された後の光の反射光であるため、第2光学素子14からの反射光を検出する場合、第1光学素子13からの反射光を検出する場合に比べて、反射光の光束幅が大きい。したがって、第1光検出部91の設置位置のばらつきの許容範囲が大きく、プロジェクター70の設計や組み立ての難易度を低減することができる。
【0107】
本実施形態においても、第3実施形態と同様、各発光素子47,48,49がパルス駆動される場合、第1光検出部は、波長可変フィルターを備えることなく、緑色光LGが射出されるオン期間に同期して緑色光LGの光量検出を行い、青色光LBが射出されるオン期間に同期して青色光LBの光量検出を行い、赤色光LRが射出されるオン期間に同期して赤色光LRの光量検出を行う構成としてもよい。または、第1光検出部は、緑色光検出用光量センサー、青色光検出用光量センサー、および赤色光検出用光量センサーからなる3つの光量センサーを備えていてもよい。
【0108】
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。また、本発明の一つの態様は、上記の各実施形態の特徴部分を適宜組み合わせた構成とすることができる。
【0109】
例えば第1~第3実施形態では、光源装置が第1光学素子からの反射光を検出する光検出部を備える例を挙げ、第4実施形態では、光源装置が第2光学素子からの反射光を検出する光検出部を備える例を挙げた。これに対して、光源装置は、第1光学素子からの反射光を検出する光検出部と、第2光学素子からの反射光を検出する光検出部と、の双方を備えていてもよい。この構成によれば、各光源部や各光変調装置に加えて、第1光学素子と第2光学素子の双方の回転速度を制御することもできる。また、反射光の光量検出結果に基づいて、各光源部、各光学素子、および各光変調装置を制御する例を挙げたが、その他、例えばプロジェクターの使用者に発光素子の寿命を報知する等の制御を行ってもよい。
【0110】
上記実施形態では、光源装置が第1光学素子および第2光学素子からなる2つの光学素子を備える例を挙げたが、光源装置が第1光学素子のみを備えていてもよい。この場合、第1光学素子に入射する第1光として、光軸に垂直な断面形状が第1回転軸に沿った長軸を有する形状、例えば第1回転軸に沿って延びる線状の光を用いれば、1つの光学素子を用いるだけで2次元の矩形状の光変調装置を照明することができる。
【0111】
上記実施形態の光源装置においては、各光学素子の形状として、側面の数が偶数の多角柱の例を挙げた。迷光の発生が少なく、光利用効率が高いという観点では、側面の数が偶数の多角柱が望ましい。ただし、互いに平行な1組の入射面および射出面を有していれば、側面の数が偶数の多角柱以外の形状であってもよい。
【0112】
その他、光源装置およびプロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料等の具体的な記載については、上記実施形態に限らず、適宜変更が可能である。また、上記実施形態では、本発明による光源装置を、液晶パネルを用いた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を、光変調装置としてデジタルマイクロミラーデバイスを用いたプロジェクターに適用してもよい。
【0113】
[本開示のまとめ]
以下、本開示のまとめを付記する。
【0114】
(付記1)
光を射出する光源装置と、
前記光源装置から射出される前記光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、
制御部と、
を備え、
前記光源装置は、
第1波長帯の第1光を射出する第1光源部と、
回転可能に支持された透光性部材から構成され、前記第1光源部から射出される前記第1光の一部を透過して第1透過光として射出し、前記第1光の他の一部を反射して第1反射光として射出する第1光学素子と、
前記第1反射光の光量を検出する第1光検出部と、
を備え、
前記第1光学素子は、前記第1光学素子に対する前記第1光の入射方向である第1方向に交差する第2方向に沿って延びる第1回転軸を中心として回転し、前記第1光源部から射出される前記第1光が入射する第1入射面と、前記第1入射面から入射する前記第1光の前記一部が射出する第1射出面と、を有し、
前記第1入射面と前記第1射出面とは互いに平行であり、
前記制御部は、前記第1光検出部の検出結果に基づいて、前記第1光源部、前記第1光学素子、および前記光変調装置のうちの少なくとも一つを制御する、プロジェクター。
【0115】
付記1の構成によれば、光変調装置における明るさやコントラストの低下、色むらの発生、投写光学装置での光の損失等の問題が改善できるとともに、第1光源部の経時劣化、環境変化等の要因によらずにプロジェクターの表示品質を維持することができる。
【0116】
(付記2)
前記第1光学素子は、前記第1回転軸を中心として回転することにより、前記第1光源部から射出される前記第1光を、被照明面における第1走査方向に走査する、付記1に記載のプロジェクター。
【0117】
付記2の構成によれば、被照明面において第1光を略垂直に入射させることができる。
【0118】
(付記3)
前記光源装置は、
回転可能に支持された透光性部材から構成され、前記第1光学素子から射出される前記第1透過光を透過する第2光学素子をさらに備え、
前記第2光学素子は、前記第1方向および前記第2方向のそれぞれに交差する第3方向に沿って延びる第2回転軸を中心として回転し、前記第1光学素子から射出される前記第1透過光が入射する第2入射面と、前記第2入射面から入射する前記第1透過光が射出する第2射出面と、を有し、
前記第2入射面と前記第2射出面とは互いに平行であり、
前記第2光学素子は、前記第2回転軸を中心として回転することにより、前記第1透過光を前記被照明面における前記第1走査方向と交差する第2走査方向に走査する、付記2に記載のプロジェクター。
【0119】
付記3の構成によれば、被照明面上の2次元の被照明領域において、第1光を略垂直に入射させることができる。
【0120】
(付記4)
前記第1光検出部は、前記第1方向および前記第2方向のそれぞれに交差する第3方向から見て、前記第1光源部の光軸と重なる位置に配置されている、付記1から付記3までのいずれか一つに記載のプロジェクター。
【0121】
付記4の構成によれば、第1光検出部が第1光源部の光軸と重ならない位置に配置された場合と比べて、プロジェクターの第2方向のサイズが大きくなることを抑制できる。
【0122】
(付記5)
前記第1光源部は、前記第1光を射出する第1発光素子を備え、
前記第1発光素子は、レーザー光を射出するレーザーダイオードである、付記1から付記4までのいずれか一つに記載のプロジェクター。
【0123】
付記5の構成によれば、光源装置は、光束幅が狭く、平行度が高い直線偏光の第1光を射出することができる。
【0124】
(付記6)
前記光源装置は、
前記第1波長帯とは異なる第2波長帯の第2光を射出する第2光源部と、
前記第1波長帯および前記第2波長帯とは異なる第3波長帯の第3光を射出する第3光源部と、
前記第3光源部と前記第1光学素子との間の前記第3光源部から射出される前記第3光の光路上に設けられ、前記第2光を反射し、前記第3光を透過する第1波長選択反射素子と、
前記第2光源部と前記第1光学素子との間の前記第2光源部から射出される前記第2光の光路上に設けられ、前記第2光を透過し、前記第3光を反射する第2波長選択反射素子と、
をさらに備え、
前記第2光源部から射出される前記第2光は、前記第2波長選択反射素子を透過して前記第1光学素子に入射し、
前記第3光源部から射出される前記第3光は、前記第1波長選択反射素子を透過して前記第1光学素子に入射し、
前記第1光学素子は、前記第2光源部から射出される前記第2光の一部を透過して第2透過光として射出し、前記第2光の他の一部を反射して第2反射光として射出し、前記第3光源部から射出される前記第3光の一部を透過して第3透過光として射出し、前記第3光の他の一部を反射して第3反射光として射出し、
前記第1光学素子から射出される前記第2透過光および前記第3透過光は、前記第2光学素子に入射する、付記3から付記5までのいずれか一つに記載のプロジェクター。
【0125】
付記6の構成によれば、第1光、第2光、および第3光の1方向の走査に1つの第1光学素子を共用できるため、簡略な装置構成でカラー画像が表示可能なプロジェクターを実現することができる。
【0126】
(付記7)
前記第2反射光の光量を検出する第2光検出部と、
前記第3反射光の光量を検出する第3光検出部と、
をさらに備え、
前記制御部は、前記第1光検出部の検出結果、前記第2光検出部の検出結果、および前記第3光検出部の検出結果に基づいて、前記第1光源部、前記第1光学素子、および前記光変調装置のうちの少なくとも一つを制御する、付記6に記載のプロジェクター。
【0127】
付記7の構成によれば、各光の反射光の光量変化を各光検出部によって常時モニターすることができるため、例えば特定の光の光量のみが変化したことをリアルタイムで検出することができる。これにより、投写画像の色味の変動が抑えられ、色再現性を確保することができる。
【0128】
(付記8)
前記第2光検出部は、前記第2方向から見て、前記第1光学素子と前記第2波長選択反射素子と前記第2光学素子とに囲まれる第1領域に配置され、
前記第3光検出部は、前記第2方向から見て、前記第1光学素子と前記第1波長選択反射素子と前記第2光学素子とに囲まれる第2領域に配置される、付記7に記載のプロジェクター。
【0129】
付記8の構成によれば、第1光学素子、各波長選択反射素子、および第2光学素子に囲まれるデッドスペースを第2、第3光検出部の配置に有効利用できるため、プロジェクターの大型化を抑制することができる。
【0130】
(付記9)
前記第3反射光の光量を検出する第3光検出部をさらに備え、
前記第1光検出部は、前記第1反射光の光量および前記第2反射光の光量を検出し、
前記制御部は、前記第1光検出部の検出結果および前記第3光検出部の検出結果に基づいて、前記第1光源部、前記第1光学素子、および前記光変調装置のうちの少なくとも一つを制御する、付記6に記載のプロジェクター。
【0131】
付記9の構成によれば、各光の反射光の光量変化を各光検出部によって常時モニターすることができるため、例えば特定の光の光量のみが変化したことをリアルタイムで検出することができる。これにより、投写画像の色味の変動が抑えられ、色再現性を確保することができる。また、付記7の構成に比べて、光検出部の数を減らすことができる。
【0132】
(付記10)
前記第1光検出部は、
前記第1反射光の光量または前記第2反射光の光量を検出する光検出素子と、
前記第1反射光を透過可能な状態と前記第2反射光を透過可能な状態とが切り替え可能な波長可変フィルターと、
を備える、付記9に記載のプロジェクター。
【0133】
付記10の構成によれば、波長可変フィルターを用いることにより、第1光検出部を第1反射光の光量検出と第2反射光の光量検出とに使い分けることができる。
【0134】
(付記11)
前記第1光源部は、前記第1光を射出する第1オン期間と前記第1光を射出しない第1オフ期間とが時分割で切り替わるパルス駆動によって駆動され、
前記第2光源部は、前記第2光を射出する第2オン期間と前記第2光を射出しない第2オフ期間とが時分割で切り替わるパルス駆動によって駆動され、
前記第1オン期間と前記第2オフ期間とが同期し、前記第1オフ期間と前記第2オン期間とが同期しており、
前記第1光検出部は、前記第1オン期間において前記第1反射光の光量を検出し、前記第2オン期間において前記第2反射光の光量を検出する、付記9に記載のプロジェクター。
【0135】
付記11の構成によれば、付記10の波長可変フィルターを用いることなく、第1光検出部を第1反射光の光量検出と第2反射光の光量検出とに時分割で使い分けることができる。
【0136】
(付記12)
前記第2光源部は、前記第2光を射出する第2発光素子を備え、
前記第3光源部は、前記第3光を射出する第3発光素子を備え、
前記第2発光素子および前記第3発光素子のそれぞれは、レーザー光を射出するレーザーダイオードである、付記6から付記11までのいずれか一つに記載のプロジェクター。
【0137】
付記12の構成によれば、光源装置は、光束幅が狭く、平行度が高い直線偏光の第2光および第3光を射出することができる。
【0138】
(付記13)
前記第1光学素子の屈折率は、前記第2光学素子の屈折率よりも高い、付記3から付記12までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
【0139】
付記13の構成によれば、屈折率が相対的に高い光学素子で反射光の光量検出を行うため、検出感度を高めることができる。
【0140】
(付記14)
光を射出する光源装置と、
前記光源装置から射出される前記光を画像情報に応じて変調する光変調装置と、
前記光変調装置により変調された光を投写する投写光学装置と、
制御部と、
を備え、
前記光源装置は、
第1波長帯の第1光を射出する第1光源部と、
回転可能に支持された透光性部材から構成され、前記第1光源部から射出される前記第1光を透過して第1透過光として射出する第1光学素子と、
回転可能に支持された透光性部材から構成され、前記第1光学素子から射出される前記第1透過光の一部を透過して第2透過光として射出し、前記第1透過光の他の一部を反射して第1反射光として射出する第2光学素子と、
前記第1反射光の光量を検出する第1光検出部と、
を備え、
前記第1光学素子は、前記第1光学素子に対する前記第1光の入射方向である第1方向に交差する第2方向に沿って延びる第1回転軸を中心として回転し、前記第1光源部から射出される前記第1光が入射する第1入射面と、前記第1入射面から入射する前記第1光の前記一部を射出させる第1射出面と、を有し、
前記第1入射面と前記第1射出面とは互いに平行であり、
前記第2光学素子は、前記第1方向および前記第2方向のそれぞれに交差する第3方向に沿って延びる第2回転軸を中心として回転し、前記第1光学素子から射出される前記第1透過光が入射する第2入射面と、前記第2入射面から入射する前記第1透過光の前記一部が射出する第2射出面と、を有し、
前記第2入射面と前記第2射出面とは互いに平行であり、
前記制御部は、前記第1光検出部の検出結果に基づいて、前記第1光源部、前記第2光学素子、および前記光変調装置のうちの少なくとも一つを制御する、プロジェクター。
【0141】
付記14の構成によれば、光変調装置における明るさやコントラストの低下、色むらの発生、投写光学装置での光の損失等の問題が改善できるとともに、第1光源部の経時劣化、環境変化等の要因によらずにプロジェクターの表示品質を維持することができる。
【0142】
(付記15)
前記光源装置は、
前記第1波長帯とは異なる第2波長帯の第2光を射出する第2光源部と、
前記第1波長帯および前記第2波長帯とは異なる第3波長帯の第3光を射出する第3光源部と、
前記第1光源部から射出される前記第1光、前記第2光源部から射出される前記第2光、および前記第3光源部から射出される前記第3光を合成して合成光を射出する光合成光学系と、
をさらに備え、
前記光合成光学系から射出される前記合成光は、前記第1光学素子に入射し、
前記第1光学素子から射出される前記合成光は、前記第2光学素子に入射し、
前記第2光学素子は、前記合成光に含まれる前記第2光の一部を透過し、前記第2光の他の一部を反射して第2反射光として射出し、前記合成光に含まれる前記第3光の一部を透過し、前記第3光の他の一部を反射して第3反射光として射出し、
前記第1光検出部は、前記第1反射光の光量、前記第2反射光の光量、および前記第3反射光の光量を検出する、付記14に記載のプロジェクター。
【0143】
付記15の構成によれば、第1光、第2光、および第3光が合成された合成光を第1光学素子および第2光学素子で2次元に走査するため、簡略な装置構成でカラー画像が表示可能なプロジェクターを実現することができる。また、各色光の反射光の光量変化を第1光検出部によって常時モニターすることができるため、例えば特定の光の光量のみが変化したことをリアルタイムで検出することができる。これにより、投写画像の色味の変動が抑えられ、色再現性を確保することができる。
【0144】
(付記16)
前記第2光学素子の屈折率は、前記第1光学素子の屈折率よりも高い、付記14または付記15に記載のプロジェクター。
【0145】
付記16の構成によれば、屈折率が相対的に高い光学素子で反射光の光量検出を行うため、検出感度を高めることができる。
【0146】
(付記17)
前記第1光学素子は、前記第1回転軸に交差する第1面および第2面と、前記第1面および前記第2面に接する2×m(m:2以上の自然数)個の第1側面と、を有し、
前記第1入射面および前記第1射出面は、前記2×m個の前記第1側面のうちの互いに平行な2つの前記第1側面であり、
前記第2光学素子は、前記第2回転軸に交差する第3面および第4面と、前記第3面および前記第4面に接する2×n(n:2以上の自然数)個の第2側面と、を有し、
前記第2入射面および前記第2射出面は、前記2×n個の前記第2側面のうちの互いに平行な2つの前記第2側面である、付記3に記載のプロジェクター。
【0147】
付記17の構成によれば、互いに平行でない第1側面または第2側面に入射する光がないため、各光学素子における迷光の発生が少なく、光利用効率を高めることができる。
【0148】
(付記18)
前記第1光学素子は、前記第1回転軸に交差する第1面および第2面と、前記第1面および前記第2面に接する2×m(m:2以上の自然数)個の第1側面と、を有し、
前記第1入射面および前記第1射出面は、前記2×m個の前記第1側面のうちの互いに平行な2つの前記第1側面であり、
前記第2光学素子は、前記第2回転軸に交差する第3面および第4面と、前記第3面および前記第4面に接する2×n(n:2以上の自然数)個の第2側面と、を有し、
前記第2入射面および前記第2射出面は、前記2×n個の前記第2側面のうちの互いに平行な2つの前記第2側面である、付記14に記載のプロジェクター。
【0149】
付記18の構成によれば、互いに平行でない第1側面または第2側面に入射する光がないため、各光学素子における迷光の発生が少なく、光利用効率を高めることができる。
【0150】
(付記19)
前記第1光学素子および前記第2光学素子の少なくとも一方は、石英から構成される、付記3に記載のプロジェクター。
【0151】
付記19の構成によれば、石英のヤング率と熱膨張係数とが小さいため、各光学素子の熱歪みが小さく、第1光の偏光方向の乱れを抑えることができる。
【0152】
(付記20)
前記第1光学素子および前記第2光学素子の少なくとも一方は、石英から構成される、付記14に記載のプロジェクター。
【0153】
付記20の構成によれば、石英のヤング率と熱膨張係数とが小さいため、各光学素子の熱歪みが小さく、第1光の偏光方向の乱れを抑えることができる。
【符号の説明】
【0154】
10,40,60,80…光源装置、11,47…第1発光素子、13…第1光学素子、13a…第1面、13b…第2面、13c…第1側面、14,54…第2光学素子、14a,54a…第3面、14b,54b…第4面、14c,54c…第2側面、17,61,91…第1光検出部、18…第2光検出部、19…第3光検出部、20,30,50,70…プロジェクター、21,43G,43B,43R…光変調装置、23…投写光学装置、25…制御部、27…光検出素子、31…第1光源部、32…第2光源部、33…第3光源部、48…第2発光素子、49…第3発光素子、51…第1波長選択反射素子、52…第2波長選択反射素子、63,93…波長可変フィルター、72…光合成光学系、C1…第1回転軸、C2…第2回転軸、L1…第1光、LG…緑色光(第1光)、LB…青色光(第2光)、LR…赤色光(第3光)、LW…合成光、LT1,LTG…第1透過光、LTB…第2透過光、LTR…第3透過光、LR1,LRG…第1反射光、LRB…第2反射光、LRR…第3反射光、R1…第1領域、R2…第2領域。