特許 7533703 画像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-05

(45)【発行日】2024-08-14

(54)【発明の名称】画像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/00 20060101AFI20240806BHJP

   G03B 21/14 20060101ALI20240806BHJP

   H04N 13/324 20180101ALI20240806BHJP

   H04N 13/337 20180101ALI20240806BHJP

   H04N 9/31 20060101ALI20240806BHJP

   H04N 13/346 20180101ALI20240806BHJP

【ＦＩ】

G03B21/00 D

G03B21/14 Z

H04N13/324

H04N13/337

H04N9/31 020

H04N9/31 410

H04N13/346

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2023102519

(22)【出願日】2023-06-22

(62)【分割の表示】P 2019528959の分割

【原出願日】2018-05-17

(65)【公開番号】P2023123653

(43)【公開日】2023-09-05

【審査請求日】2023-07-24

(31)【優先権主張番号】P 2017136618

(32)【優先日】2017-07-12

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000002185

【氏名又は名称】ソニーグループ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】弁理士法人南青山国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】本間 圭祐

(72)【発明者】

【氏名】松本 和也

【審査官】川俣 郁子

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２２６６３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０４８８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０７９２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１１２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－０６５０１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２６７８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０４２３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０９０４０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２３４１６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－２１９６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０５０８７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１１－０４３５９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－２１５７５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３３０１７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０３Ｂ２１／００－２１／１０

２１／１２－２１／１３

２１／１３４－２１／３０

３３／００－３３／１６

Ｈ０４Ｎ１３／００－１７／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入射光を、赤緑青のうちいずれかである第１の色に対応する第１の光と、前記第１の色と異なる色に対応する第２の光とに分離する第１の光学素子と、
前記第１の光を互いに異なる方向に進行する第１の分離光と第２の分離光とに分離する第２の光学素子と、
前記第２の分離光の光路上に配置され、前記第２の分離光の状態を検出するセンサ部と
を具備し、
前記センサ部は、前記第１の色に対応する所定の波長帯域の光を透過させる第１の光学フィルタと、前記所定の波長帯域の少なくとも一部を含む波長帯域であり前記所定の波長帯域とは異なる波長帯域の光を透過させる第２の光学フィルタとを有する
画像表示装置であって、
前記第１の光を変調する第１の光変調素子と、
前記第１の光変調素子によって変調された前記第１の光と、前記第２の光に基づく変調光を合成する色合成部と
をさらに具備し、
前記第１の光変調素子は、前記第１の光の光路上に、前記色合成部の第１の面に沿って配置される
画像表示装置。

【請求項2】

請求項１に記載の画像表示装置であって、さらに、
前記第２の光を、赤緑青のうち前記第１の色と異なる第２の色に対応する第３の光と、赤緑青のうち前記第１の色と前記第２の色とは異なる第３の色に対応する第４の光に分離する第３の光学素子と、
前記第３の光を変調する第２の光変調素子と、
前記第４の光を変調する第３の光変調素子と
を具備し、
前記第２の光変調素子は、前記第３の光の光路上に、前記色合成部の第２の面に沿って配置され、
前記第３の光変調素子は、前記第４の光の光路上に、前記色合成部の第３の面に沿って配置され、
前記色合成部は、前記第１の光変調素子によって変調された前記第１の光と、前記第２の光変調素子によって変調された前記第３の光と、前記第３の光変調素子によって変調された前記第４の光とを合成する
画像表示装置。

【請求項3】

請求項２に記載の画像表示装置であって、
前記第１の色は、赤色であり、
前記第２の色は、緑色であり、
前記第３の色は、青色である
画像表示装置。

【請求項4】

請求項２又は３に記載の画像表示装置であって、
前記センサ部は、前記第２の色に対応する所定の波長帯域の光を透過させる第３の光学フィルタと、前記第３の色に対応する所定の波長帯域の光を透過させる第４の光学フィルタとをさらに有する
画像表示装置。

【請求項5】

請求項１から４のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
前記第２の光学素子と前記色合成部は、前記第１の光の光路上で直線上に配置される
画像表示装置。

【請求項6】

請求項１から５のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
前記第２の光学素子は、前記第２の光学素子に入射する前記第１の光の入射方向に対して斜めに配置される光分離面を有する
画像表示装置。

【請求項7】

請求項１から６のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
前記第２の光学素子は、前記第１の光変調素子によって変調された前記第１の光の主光路上に配置され、前記第１の分離光を前記主光路に沿って出射し、前記第２の分離光を他の光路に沿って出射し、
前記センサ部は、前記他の光路上に配置される
画像表示装置。

【請求項8】

請求項１から７のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
前記第２の光学素子は、前記第１の分離光を出射する第１の出射面と、前記第１の出射面とは異なる前記第２の分離光を出射する第２の出射面とを有し、
前記センサ部は、前記第２の出射面側に配置される
画像表示装置。

【請求項9】

請求項１から７のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
前記第２の光学素子は、前記第１の分離光の光量が前記第２の分離光の光量よりも大きくなるように、前記第１の分離光を分離する
画像表示装置。

【請求項10】

請求項１から９のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
前記第２の光学フィルタが透過させる光の波長帯域は前記所定の波長帯域よりも広い
画像表示装置。

【請求項11】

請求項１から１０のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
前記第１の光変調素子は、透過型光変調素子である
画像表示装置。

【請求項12】

請求項１から１１のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
前記第２の光学素子は、ハーフミラーである
画像表示装置。

【請求項13】

請求項１から１２のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
前記センサ部は、前記第２の分離光の強度を検出する
画像表示装置。

【請求項14】

請求項１から１３のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、さらに、
前記第１の光変調素子に隣接して配置される偏光板を具備する
画像表示装置。

【請求項15】

請求項１から１４のうちいずれか１項に記載の画像表示装置であって、
前記第２の光学素子は、前記第１の光を反射光である第１の分離光と透過光である第２の分離光とに分離し、
前記センサ部は、透過光である前記第２の分離光の光路上に配置される
画像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、プロジェクタ等の画像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来からプロジェクタ等の画像表示装置が広く用いられている。例えば光源からの光が液晶素子等の光変調素子により変調され、その変調光がスクリーン等に投影されることで画像が表示される。光源としては、水銀ランプ、キセノンランプ、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）等が用いられる。このうちＬＥＤやＬＤ等の固体光源は寿命が長く従来のようなランプ交換が不要であり、また電源を入れて即時に点灯するといった利点を有する。

【0003】

特許文献１には、偏光特性の違いを応用して３Ｄ（立体）映像の表示を行う画像投射装置について記載されている。この画像投射装置では、プリズム型ビームスプリッタに対してＰ偏光となるように右目用の映像が入射され、Ｓ偏光となるように左目用の映像が入射される。プリズム型ビームスプリッタにより右目用の映像及び左目用の映像が合成され、投射レンズを介してスクリーン上に投射される（特許文献１の明細書段落［００４０］［００４９］［００５１］図３等）。

【0004】

特許文献２には、ＲＧＢの各光を反射型ライトバルブに反射し、反射型ライトバルブにより変調された光を、投射レンズに向けて透過させる偏光ビームスプリッタを備える投射型表示装置について記載されている。この投射型表示装置では、偏光ビームスプリッタの面のうち、ＲＧＢの各光が入射する面と対向する面側に、エリアセンサが配置される。エリアセンサにより、偏光ビームスプリッタにより反射されずにそのまま透過する漏れ光の状態が検出される。エリアセンサの検出結果に基づいて、各部品の位置調整が容易に可能となり、また各部品の劣化状態を把握することが可能となる（特許文献２の明細書段落［００４４］～［００５８］［００８３］図３等）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】国際公開第２０１４／１３２６７５号

【文献】特開２００８－１２９２６１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

今後も、レーザ光源を使用したデジタルシネマ用の大型プロジェクタや、３Ｄ映像用に構成されたプロジェクタ等、種々のプロジェクタが普及していくものと考えられる。このようなプロジェクタ等の画像表示装置において、光の状態を高精度に検出することが可能な技術が求められている。

【0007】

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、光の状態を高精度に検出することが可能な画像表示装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る画像表示装置は、光変調素子と、光学素子と、センサ部とを具備する。
前記光学素子は、前記光変調素子により変調された変調光を互いに異なる方向に進行する第１の分離光と第２の分離光とに分離し、前記第１の分離光の光路を逆向きに進行して入射する光が前記第２の分離光の光路に沿って進行することを規制する。
前記センサ部は、前記第２の分離光の光路上に配置され、前記第２の分離光の状態を検出する。

【0009】

この画像表示装置では、光学素子により変調光が第１及び第２の分離光に分離される。また光学素子により、第１の分離光の光路を逆向きに進行して入射する光が第２の分離光の光路に沿って進行することが規制される。従って第２の分離光の光路にセンサ部を配置することで、変調光の状態を高精度に検出することが可能となる。

【0010】

前記光学素子は、前記変調光の主光路上に配置され、前記第１の分離光を前記主光路に沿って出射し、前記第２の分離光を他の光路に沿って出射してもよい。

【0011】

前記光学素子は、前記第１の分離光を出射する第１の出射面と、前記第１の出射面とは異なる前記第２の分離光を出射する第２の出射面とを有してもよい。この場合、前記センサ部は、前記第２の出射面側に配置されてもよい。

【0012】

前記光学素子は、前記光学素子に入射する前記変調光の入射方向に対して斜めに配置される光分離面を有してもよい。

【0013】

前記光分離面は、前記光分離面に入射する前記変調光の一部を前記第１の分離光として透過させ、前記変調光の他の一部を前記第２の分離光として反射してもよい。この場合、前記センサ部は、前記第２の分離光を反射する前記光分離面側に配置されてもよい。

【0014】

前記光分離面は、前記光分離面に入射する前記変調光の一部を前記第１の分離光として反射し、前記変調光の他の一部を前記第２の分離光として透過させてもよい。この場合、前記センサ部は、前記光分離面とは反対側の面側に配置されてもよい。

【0015】

前記光学素子は、前記第１の分離光の光量が前記第２の分離光の光量よりも大きくなるように、前記変調光を分離してもよい。

【0016】

前記画像表示装置は、さらに、複数の変調光を合成して合成変調光を生成する合成部と、前記合成部により生成された前記合成変調光を投射する投射部とを具備してもよい。この場合、前記光学素子は、前記合成部と前記投射部との間に配置され、前記合成変調光を前記第１の分離光と前記第２の分離光とに分離してもよい。

【0017】

前記光学素子は、前記変調光が入射する第１の面と、前記第１の面に入射する前記変調光を分離する光分離面と、前記光分離面により分離された前記第２の分離光が出射される第２の面とを有する光分離プリズムであってもよい。この場合、前記センサ部は、前記光分離プリズムの前記第２の面に近接して配置されてもよい。

【0018】

前記光学素子は、偏光ビームスプリッタ、ハーフミラー、又はガラス板であってもよい。

【0019】

前記画像表示装置は、さらに、第１の偏光状態の第１の画像光を第１の方向に沿って出射する第１の出射部を具備してもよい。この場合、前記光学素子は、前記第１の方向に対して斜めに配置される光分離面を有してもよい。また前記光分離面は、前記第１の画像光の一部を前記第１の方向に沿った第１の光路上に透過させ、前記第１の画像光の他の一部を前記第１の方向と略直交する第２の方向に沿った第２の光路上に反射してもよい。また前記センサ部は、前記第２の光路上に配置されてもよい。

【0020】

前記画像表示装置は、さらに、第２の偏光状態の第２の画像光を前記第２の方向に沿って出射する第２の出射部を具備してもよい。この場合、前記光分離面は、前記第２の方向に対して斜めに配置され、前記第２の画像光の一部を前記第１の光路上に反射し、前記第２の画像光の他の一部を前記第２の光路上に透過させてもよい。

【0021】

前記センサ部は、前記第１の偏光状態の光を抽出する第１のフィルタと、前記第１のフィルタにより抽出された光の状態を検出する第１のセンサと、前記第２の偏光状態の光を抽出する第２のフィルタと、前記第２のフィルタにより抽出された光の状態を検出する第２のセンサとを有してもよい。

【0022】

前記センサ部は、前記第２の分離光の強度、色度、及び光束の形状の少なくとも１つを検出してもよい。

【0023】

前記光学素子は、入射光に対して所定の作用を付与することを目的に構成され、前記光学素子に入射する前記変調光を、前記所定の作用が付与された前記第１の分離光と、前記所定の作用が付与されない前記第２の分離光とに分離してもよい。

【発明の効果】

【0024】

以上のように、本技術によれば、光の状態を高精度に検出することが可能となる。なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

【図面の簡単な説明】

【0025】

【図1】本技術の一実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。

【図2】画像生成部の構成例を示す概略図である。

【図3】画像合成部の部分を拡大して示す拡大図である。

【図4】画像合成部の部分を拡大して示す拡大図である。

【図5】センサ部の構成例を示す概略図である。

【図6】センサ部の構成例を示す概略図である。

【図7】センサ部の他の構成例を示す模式図である。

【図8】比較例として挙げる画像表示装置の構成例を示す概略図である。

【図9】画像生成部の他の構成例を示す概略図である。

【図10】画像生成部の他の構成例を示す概略図である。

【図11】画像生成部の他の構成例を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、本技術に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。

【0027】

［画像表示装置］
図１は、本技術の一実施形態に係る画像表示装置の構成例を示す概略図である。画像表示装置５００は、レーザ光源を用いたシネマ用のプロジェクタであり、光の偏光特性を利用して３Ｄ（立体）映像を表示することが可能である。

【0028】

以下、便宜的に、画像表示装置５００を上方から見ているとして、図中のＸ方向を左右方向、Ｙ方向を奥行方向、Ｚ方向を高さ方向として説明を行う。もちろんＸＹＺの各方向がこれらの方向に限定される訳ではなく、任意の方向及び向きにて画像表示装置５００を使用することが可能である。

【0029】

画像表示装置５００は、第１の画像生成部１００と、第２の画像生成部２００と、画像合成部５０と、１／２波長板６０と、投射光学系７０と、センサ部８０と、制御部９０とを有する。

【0030】

第１の画像生成部１００は、３Ｄ映像における右目画像を構成する第１の画像光１０を生成して出射する。第１の画像生成部１００は、赤色光、緑色光、及び青色光（ＲＧＢの各色光）ごとに光を変調し、その色ごとの変調光を合成することで第１の画像光１０を生成する。なお各色の変調光も、画像光に含まれる概念である。

【0031】

図１に示すように、第１の画像生成部１００は、Ｘ方向に沿って左向きに第１の画像光１０を出射する。また第１の画像生成部１００は、画像合成部５０の接合面５１に対してＰ偏光となるように、第１の画像光１０を出射する。

【0032】

本実施形態において、第１の画像生成部１００は、第１の出射部に相当する。またＸ方向は、第１の方向に相当する。また接合面５１に対してＰ偏光である状態は、第１の偏光状態に相当する。

【0033】

第２の画像生成部２００は、３Ｄ映像における左目画像を構成する第２の画像光２０を出射する。第２の画像生成部２００は、ＲＧＢの各色光ごとに光を変調し、その色ごとの変調光を合成することで第２の画像光２０を生成する。

【0034】

図１に示すように、第２の画像生成部２００は、Ｙ方向に沿って手前向き（図中下向き）に第２の画像光２０を出射する。また第２の画像生成部２００は、画像合成部５０の接合面５１に対してＰ偏光となるように、第２の画像光２０を出射する。

【0035】

第１及び第２の画像生成部１００及び２００は、互いに略等しい構成を有する。図１では、第１及び第２の画像生成部１００及び２００の各々について、一部の構成要素が模式的に図示されている。第１及び第２の画像生成部１００及び２００の各々については、後に詳しく説明する。

【0036】

１／２波長板６０は、第２の画像生成部２００と、画像合成部５０との間に配置される。１／２波長板６０は、使用される光の３原色の全波長帯にわたり、偏光方向を９０°回転させる機能を有する。１／２波長板６０の具体的な構成は限定されず、任意に設計されてよい。

【0037】

１／２波長板６０により、第２の画像生成部２００から出射される第２の画像光２０の偏光方向が９０°回転される。従って画像合成部５０には、接合面５１に対してＳ偏光となる第２の画像光２０が出射される。

【0038】

本実施形態において、第２の画像生成部２００及び１／２波長板６０は、第２の出射部に相当する。またＹ方向は、第１の方向に略直交する第２の方向に相当する。また接合面５１に対してＳ偏光である状態は、第２の偏光状態に相当する。

【0039】

画像合成部５０は、プリズム型のビームスプリッタである。画像合成部５０は、使用される光の３原色の全波長帯域にわたり、Ｓ偏光では高い反射率を持ち、Ｐ偏光では高い透過率を持つ偏光ビームスプリッタの特性を有する。

【0040】

本実施形態では、２つの略同型状の直角二等辺プリズムが接合され、その接合面５１に所定の光学特性を有する偏光膜が形成される。接合面５１は、第１の画像光１０及び第２の画像光２０の各々の進行方向に対して、４５°の角度で配置され、この接合面５１に対してＳ偏光及びＰ偏光が定義される。

【0041】

接合面５１は、Ｐ偏光である第１の画像光１０を透過させ、Ｓ偏光である第２の画像光２０を反射する。これにより第１及び第２の画像光１０及び２０が合成され、投射光学系７０に向けて出射される。従って本実施形態では、接合面５１に対してＰ偏光となる第１の画像光１０により右目画像が表示され、Ｓ偏光となる第２の画像光２０により左目画像が表示される。

【0042】

本実施形態において、画像合成部５０は、光学素子に相当する。この点については、後に詳しく説明する。

【0043】

投射光学系７０は、画像合成部５０の出射側に配置され、画像合成部５０により合成された第１及び第２の画像光１０及び２０を所定の倍率に拡大して、スクリーン等の被投射物に投射する。これにより右目画像及び左面画像が表示される。投射光学系７０は、例えば複数の投射レンズ等を含み、具体的な構成は適宜設計されてよい。

【0044】

センサ部８０は、光を受光するセンサ８１を有し、光の状態を検出することが可能である。光の状態とは、例えば輝度（強度）、色度、及び光束の形状等を含む。なお光束の形状は、光束の大きさ（断面積）を含む概念である。

【0045】

センサ８１として、任意の輝度センサや色度センサ等が用いられてよい。またセンサ８１として、複数のセンサにより構成されたアレイセンサや、ＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサ等のイメージセンサが用いられてもよい。

【0046】

図１に示すように、センサ８１は、画像合成部５０の手前側（図中下方側）の面に近接して配置される。センサ８１により、第１及び第２の画像光１０及び２０の各々の状態を高精度に検出可能である。この点については、後に詳しく説明する。

【0047】

制御部９０は、画像表示装置５００内の各機構の動作を制御する。制御部９０は、第１及び第２の画像生成部１００及び２００や投射光学系７０、その他の機構と電気的に接続され、各機構に制御信号を出力する。例えば第１及び第２の画像生成部１００及び２００に含まれる光源部や光変調素子の動作を制御することが可能である。

【0048】

制御部９０は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、及びＲＯＭ等を有し、ＣＰＵがＲＯＭに予め記録されている制御用プログラムをＲＡＭにロードして実行することにより、各機構が制御される。制御部９０の構成は限定されず、任意のハードウェア及びソフトウェアが用いられてよい。例えばＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のＰＬＤ(Programmable Logic Device)、その他ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等のデバイスが用いられてもよい。また図１では破線にて制御部９０が図示されているが、制御部９０が配置される箇所等も限定されず、適宜設定されてよい。

【0049】

［画像生成部］
図２は、画像生成部の構成例を示す概略図である。図２には、図１に示す画像表示装置５００をＹ方向に沿って手前側から見た場合の、第１の画像生成部１００の構成例が図示されている。図１に示す１／２波長板６０及び第２の画像生成部２００は、図２に示す画像合成部５０の奥側に位置し、その図示は省略されている。

【0050】

第１の画像生成部１００は、光源部１０１と、照明光学系１１０と、画像変調部１３０とを有する。光源部１０１は、白色光Ｗを生成して照明光学系１１０に出射する。光源部１０１には、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）等の固体光源、又は水銀ランプやキセノンランプ等が配置される。

【0051】

例えばＲＧＢの各色の光をそれぞれ出射可能なＲＧＢ用の固体光源が用いられ、これらの出射光が合成されて白色光Ｗが生成されてもよい。または青色の波長帯域の光を出射する固体光源と、青色光により励起されて黄色の蛍光を発する蛍光体とが配置されてもよい。この場合、青色光と黄色光とが合成されて白色光Ｗが出射される。

【0052】

照明光学系１１０は、インテグレータ素子１１１と、偏光変換素子１１２、１１３及び１１４と、集光レンズ１１５と、クロスダイクロイックミラー１１６と、反射ミラー１１７及び１１８と、ダイクロイックミラー１１９と、リレーレンズ１２０、１２１及び１２２とを有する。

【0053】

インテグレータ素子１１１は、第１及び第２のフライアイレンズ１１１ａ及び１１１ｂを有する。これら第１及び第２のフライアイレンズ１１１ａ及び１１１ｂを白色光Ｗが透過することにより、白色光Ｗの輝度ムラが低減される。

【0054】

偏光変換素子１１２は、インテグレータ素子１１１を介して入射する白色光Ｗの偏光状態を揃える機能を有する。偏光変換素子１１２としては、偏光板や偏光ビームスプリッタ等の任意の光学素子が用いられてよい。偏光変換素子１１２を通った白色光Ｗは、集光レンズ１１５を介してクロスダイクロイックミラー１１６に出射される。

【0055】

クロスダイクロイックミラー１１６は、集光レンズ１１５から出射された白色光Ｗを、長波長側の赤色光Ｒと、短波長側の緑色光Ｇ及び青色光Ｂとに分光する。クロスダイクロイックミラー１１６により分光された赤色光Ｒは、反射ミラー１１７により反射されて偏光変換素子１１３に入射する。偏光変換素子１１３により偏光状態が揃えられた赤色光Ｒは、リレーレンズ１２０を介して、画像変調部１３０に出射される。

【0056】

クロスダイクロイックミラー１１６により分光された緑色光Ｇ及び青色光Ｂは、反射ミラー１１８により反射されて偏光変換素子１１４に入射する。偏光変換素子１１４により偏光状態が揃えられた緑色光Ｇ及び青色光Ｂは、ダイクロイックミラー１１９により、長波長側の緑色光Ｇと、短波長側の青色光Ｂとに分光される。

【0057】

ダイクロイックミラー１１９により分光された緑色光Ｇはリレーレンズ１２１を介して、画像変調部１３０に出射される。ダイクロイックミラー１１９により分光された青色光Ｂはリレーレンズ１２２を介して、画像変調部１３０に出射される。

【0058】

画像変調部１３０は、ＲＧＢの各色用に配置される反射型偏光素子１３１（１３１Ｒ、１３１Ｇ、１３１Ｂ）、反射型光変調素子１３２（１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂ）、波長板１３３（１３３Ｒ、１３３Ｇ、１３３Ｂ）、偏光ビームスプリッタ１３４（１３４Ｒ、１３４Ｇ、１３４Ｂ）、及び１／２波長板１３５（１３５Ｒ、１３５Ｇ、１３５Ｂ）を有する。また画像変調部１３０は、第１の画像光１０を生成するための色合成プリズム１３６及び偏光板１３７を有する。

【0059】

反射型偏光素子１３１は、プリズム型のビームスプリッタである。図２に示すリレーレンズ１２０～１２２の各々からは、反射型偏光素子１３１の接合面に対してＳ偏光となるように、ＲＧＢの各光が出射される。

【0060】

反射型偏光素子１３１Ｒは、赤色光ＲのＳ偏光成分を波長板１３３Ｒに向けて反射する。波長板１３３Ｒは、黒輝度の浮きを補償する補償板として機能し、入射する赤色光Ｒの偏光方向を回転させて、反射型光変調素子１３２Ｒへ出射する。偏光方向の回転角度は、高精度の画像が投射されるように、適宜設定される。

【0061】

反射型光変調素子１３２Ｒは、外部から供給される赤色光Ｒに対応した画像信号に基づいて、入射する赤色光Ｒを変調して反射する。反射型光変調素子１３２Ｒとしては、典型的には、反射型液晶パネルが用いられるが、これに限定される訳ではない。

【0062】

反射型光変調素子１３２Ｒにより変調された赤色光Ｒ（同じ符号を用いて変調光Ｒと記載する）は、波長板１３３Ｒを介して、反射型偏光素子１３１Ｒに入射する。変調光ＲのＰ偏光成分が接合面を透過して、偏光ビームスプリッタ１３４Ｒに入射する。

【0063】

偏光ビームスプリッタ１３４Ｒは、偏光変換素子として機能し、変調光Ｒの偏光状態が揃えられ不要光がカットされる。偏光ビームスプリッタ１３４Ｒから出射される変調光Ｒは、１／２波長板１３５Ｒにより偏光方向が９０°回転されて、色合成プリズム１３６に出射される。

【0064】

緑色光Ｇ及び青色光Ｂも同様に、反射型光変調素子１３２Ｇ及び１３２Ｂにより変調され、反射型偏光素子１３１Ｇ及び１３１Ｂから１／２波長板１３５Ｇ及び１３５Ｂを介して、色合成プリズム１３６に出射される。

【0065】

色合成プリズム１３６は、例えば複数のガラスプリズム（４つの略同型状の直角二等辺プリズム）を接合することによって構成される。各ガラスプリズムの接合面には、所定の光学特性を有する２つの干渉膜が形成される。

【0066】

そのうちの第１の干渉膜は、青色光Ｂを反射し、赤色光Ｒ及び緑色光Ｇを透過させる。第２の干渉膜は、赤色光Ｒを反射し、青色光Ｂ及び緑色光Ｇを透過させる。第１及び第２の干渉膜は、Ｓ偏光の光に対する反射率が高く、Ｐ偏光の光に対する反射率は低いという特性を有する。

【0067】

本実施形態では、変調光ＲＧＢの各々が１／２波長板１３５により偏光方向が９０°回転される。これにより変調光ＲＧＢの各々は、色合成プリズム１３６の接合面に対してＳ偏光で入射する。この結果、高輝度の画像を投射することが可能となる。

【0068】

変調光Ｒ及びＢは接合面により反射され、変調光Ｇは接合面を透過する。これにより変調ＲＧＢが同一光路上に合成され、第１の画像光１０が生成される。第１の画像光１０は、偏光板１３７により偏光方向が揃えられて、画像合成部５０に出射される。

【0069】

なお本実施形態では、色合成プリズム１３６の接合面に対してＳ偏光となる光が、画像合成部５０の接合面５１に対してＰ偏光となるように、第１の画像生成部１００の向きが適宜設定されている。従って、第１の画像生成部１００からは、画像合成部５０の接合面５１に対してＰ偏光となる第１の画像光１０が出射される。

【0070】

上記したように、第２の画像生成部２００は、第１の画像生成部１００と略等しい構成を有する。第２の画像生成部２００により、画像合成部５０の接合面５１に対してＰ偏光となる第２の画像光２０が出射される。１／２波長板６０により、第２の画像光２０の偏光方向が９０°回転される。これにより画像合成部５０には、接合面５１に対してＳ偏光となる第２の画像光２０が出射される。

【0071】

なお図１には、第１の画像生成部１００の構成要素のうち、反射型偏光素子１３１Ｒ、反射型光変調素子１３２Ｇ、波長板１３３Ｇ、偏光ビームスプリッタ１３４Ｇ、及び１／２波長板１３５Ｇ、色合成プリズム１３６及び偏光板１３７が図示されている。

【0072】

また第２の画像生成部２００の構成要素のうち、反射型偏光素子２３１Ｒ、反射型光変調素子２３２Ｇ、波長板２３３Ｇ、偏光ビームスプリッタ２３４Ｇ、及び１／２波長板２３５Ｇ、色合成プリズム２３６及び偏光板２３７が図示されている。

【0073】

図３及び図４は、画像合成部５０の部分を拡大して示す拡大図である。図３には、第１の画像生成部１００から出射される第１の画像光１０の挙動が模式的に図示されている。図４は、第２の画像生成部２００から１／２波長板６０を介して出射される第２の画像光２０の挙動が模式的に図示されている。

【0074】

図３に示すように第１の画像生成部１００から出射されたＰ偏光の第１の画像光１０Ａの多くが、接合面５１を透過して、投射光学系７０に向けて進行する。このＸ方向に沿って接合面５１に入射する第１の画像光１０Ａ、及び接合面５１を透過して同じくＸ方向に沿って投射光学系７０に向けて進行する第１の画像光１０Ｂの光路が、主光路ＯＰ１となる。

【0075】

主光路ＯＰ１とは、画像光（変調光）が生成されて、投射光学系７０によりスクリーン等に投射されるまでの、画像光（変調光）の光路のことである。従って、画像合成部５０は、画像光（変調光）の主光路ＯＰ１に配置されることになる。

【0076】

一方、第１の画像生成部１００から出射された第１の画像光１０のうち、接合面５１によりＹ方向に沿って手前向き（図中の下向き）に反射される第１の画像光１０Ｃも存在する。第１の画像光１０Ｃは、いわゆる漏れ光となり、主光路ＯＰ１とは異なる他の光路ＯＰ２に沿って進行する。

【0077】

本実施形態において、画像合成部５０は、第１の画像生成部１００から出射された第１の画像光１０Ａを、互いに異なる方向に進行する第１の画像光１０Ｂと第１の画像光１０Ｃとに分離する光学素子として機能する。すなわち画像合成部５０は、第１の画像光１０の主光路ＯＰ１上に配置され、第１の画像光１０Ｂを主光路ＯＰ１に沿って出射し、第１の画像光１０Ｃを他の光路ＯＰ２に沿って出射する。

【0078】

画像合成部５０の接合面５１は、画像合成部５０に入射する第１の画像光１０の入射方向（Ｘ方向）に対して斜めに配置される光分離面として機能する。詳細には、接合面５１のうち、第１の画像光１０が入射する側の面が、光分離面に相当する。

【0079】

本実施形態では、第１の画像光１０の入射方向（Ｘ方向）に対して、４５°の角度で接合面５１（光分離面）が配置される。接合面５１は、接合面５１に入射する第１の画像光１０Ａの一部である第１の画像光１０Ｂを透過させ、第１の画像光１０Ａの他の一部である第１の画像光１０Ｃを反射する。

【0080】

投射光学系７０に向かって進行する第１の画像光１０Ｂは、投射光学系７０によりスクリーン等に投射される。この際、第１の画像光１０Ｂの一部が、投射光学系７０内の投射レンズ等により反射される場合があり得る。

【0081】

投射レンズ等により反射された反射光は、第１の画像光１０Ｂの光路である主光路ＯＰ１を逆向きに進行して、接合面５１に再び入射する。接合面５１に再び入射する反射光は、第１の画像生成部１００に向けて透過されるか、あるいは第２の画像生成部２００に向けて反射される。いずれにせよ、第１の画像光１０Ｃの光路である他の光路ＯＰ２に沿って進行することはない。

【0082】

すなわち画像合成部５０及び接合面５１は、主光路ＯＰ１を逆向きに進行して入射する反射光が、他の光路ＯＰ２に沿って進行することを規制する機能も有している。本実施形態において、第１の画像光１０Ｂは第１の分離光に相当し、第１の画像光１０Ｃは第２の分離光に相当する。また主光路ＯＰ１は第１の光路に相当し、他の光路ＯＰ２は第２の光路に相当する。

【0083】

また第１の画像生成部１００の色合成プリズム１３６は、複数の変調光を合成して合成変調光（第１の画像光１０）を生成する合成部に相当する。また投射光学系７０は、色合成部により合成された合成変調光を投射する投射部に相当する。画像合成部５０は、色合成プリズム１３６と投射光学系７０との間に配置され、合成変調光（第１の画像光１０Ａ）を第１の画像光１０Ｂと第１の画像光１０Ｃとに分離する。

【0084】

図３に示すように、センサ部８０（センサ８１）は、第１の画像光１０Ｃの光路である他の光路ＯＰ２上に配置され、第１の画像光１０Ｃの状態を検出する。画像合成部５０の接合面５１により、投射光学系７０からの反射光が他の光路ＯＰ２に沿って進行することが規制されている。従って、センサ８１に、投射光学系７０からの反射光が入射することはなく、反射光によるノイズ成分の発生を十分に抑えることが可能となる。これにより第１の画像光１０Ｃの状態を高精度に検出することが可能となり、第１の画像生成部１００から出射される第１の画像光１０Ａの状態を高精度に検出することが可能となる。

【0085】

センサ８１が配置される位置は、第１の画像光１０Ｃを他の光路ＯＰ２に沿って反射する光分離面側の位置とも言える。第１の画像光１０Ａが入射する側の光分離面側にセンサ８１を配置すれば、光分離面とは反対側の面（第１の画像光１０Ｂが出射される側の面）に入射する反射光が、他の光路ＯＰ２に沿って進行することを規制することが可能である。

【0086】

本実施形態では、２つの略同型状の直角二等辺プリズムが接合されて画像合成部５０が構成される。このようなプリズム型の構成は、本技術に係る光分離プリズムに含まれる構成である。

【0087】

図３に示すように、画像合成部５０のＺ方向と平行となる４つの側面を、第１～第４の側面５２ａ～５２ｄとする。

【0088】

第１の側面５２ａは、第１の画像生成部１００に対向して配置され第１の画像光１０が入射される面である。第２の側面５２ｂは、第２の画像生成部２００に対向して配置され第２の画像光２０が入射される面である。第３の側面５２ｃは、主光路ＯＰ１に沿って第１の画像光１０Ｂが出射される面である。第４の側面５２ｄは、他の光路ＯＰ２に沿って第１の画像光１０Ｃが出射される面である。

【0089】

センサ８１は、第１の画像光１０Ｃが出射される第４の側面５２ｄ側に配置される。具体的には、第４の側面５２ｄに近接して配置される。センサ８１が第４の側面５２ｄに当接されてもよいし、隙間を空けて配置されてもよい。

【0090】

画像合成部５０としてプリズム型の構成を採用することで、センサ８１の取付けが容易となる。本実施形態において、第１の側面５２ａは第１の面に相当する。第４の側面５２ｄは第２の面及び第２の出射面に相当する。第３の側面５２ｃは、第１の出射面に相当する。

【0091】

また接合面５１に入射する第１の画像光１０Ａの多くは第１の画像光１０Ｂとして主光路ＯＰ１に沿って進行する。そして他の一部である第１の画像光１０Ｃは他の光路ＯＰ２に沿って進行する。すなわち画像合成部５０の接合面５１により、第１の画像光１０Ｂの光量が第１の画像光１０Ｃの光量よりも大きくなるように、第１の画像光１０Ｂ及び１０Ｃが分離される。これにより投射される画像の光量の損失を十分に抑えつつ、第１の画像光１０のセンシングが可能となる。なお漏れ光をセンシングの対象として利用しているので、従来と比べても光量の損失はほとんどない

【0092】

図４に示すように、第２の画像生成部２００から１／２波長板６０を介して出射されたＳ偏光の第２の画像光２０の多くが、接合面５１により反射されて、投射光学系７０に向けて進行する。このＹ方向に沿って接合面５１に入射する第２の画像光２０Ａ、及び接合面５１によりＸ方向に反射され投射光学系７０に向けて進行する第２の画像光２０Ｂの光路が、主光路ＯＰ１となる。

【0093】

本実施形態では、第２の画像光２０Ｂの光路は、図３に示す第１の画像光１０Ｂの光路に略一致する。従って接合面５１から後段では、第１の画像光１０Ｂ及び第２の画像光２０Ｂは、同じ主光路ＯＰ１に沿って進行する。

【0094】

一方、第２の画像生成部２００から出射された第２の画像光２０のうち、接合面５１をＹ方向に沿って透過する第２の画像光２０Ｃも存在する。第２の画像光２０Ｃは、いわゆる漏れ光となり、主光路ＯＰ１とは異なる他の光路ＯＰ２に沿って進行する。

【0095】

本実施形態では、第２の画像光２０Ｃの光路は、図３に示す第１の画像光１０Ｃの光路に略一致する。従って第１の画像光１０Ｃ及び第２の画像光２０Ｃは、同じ他の光路ＯＰ２に沿って進行する。

【0096】

画像合成部５０は、第２の画像生成部２００から出射された第２の画像光２０Ａを、互いに異なる方向に進行する第２の画像光２０Ｂと第２の画像光２０Ｃとに分離する光学素子としても機能する。すなわち画像合成部５０は、第２の画像光２０の主光路ＯＰ１上に配置され、第２の画像光２０Ｂを主光路ＯＰ１に沿って出射し、第２の画像光２０Ｂを他の光路ＯＰ２に沿って出射する。

【0097】

画像合成部５０の接合面５１は、画像合成部５０に入射する第２の画像光２０の入射方向（Ｙ方向）に対して斜めに配置される光分離面としても機能する。詳細には、接合面５１のうち、第２の画像光２０が入射する側の面が、光分離面に相当する。すなわち第１の画像光１０に対する光分離面と、第２の画像光２０に対する光分離面とは、互いに反対側の面となる。

【0098】

本実施形態では、第２の画像光２０の入射方向（Ｙ方向）に対して、４５°の角度で接合面５１（光分離面）が配置される。接合面５１は、接合面５１に入射する第２の画像光２０Ａの一部である第１の画像光２０Ｂを反射し、第２の画像光２０Ａの他の一部である第２の画像光２０Ｃを反射する。

【0099】

また画像合成部５０及び接合面５１は、主光路ＯＰ１を逆向きに進行して入射する反射光が、他の光路ＯＰ２に沿って進行することを規制する。すなわち第２の画像光２０に対しても、投射光学系７０により反射された反射光が、他の光路ＯＰ２に沿って進行することが規制されている。なお、第２の画像光２０Ｂは第１の分離光に相当し、第２の画像光２０Ｃは第２の分離光に相当する。また主光路ＯＰ１は第１の光路に相当し、他の光路ＯＰ２は第２の光路に相当する。

【0100】

また第２の画像生成部２００の色合成プリズム２３６は、複数の変調光を合成して合成変調光（第２の画像光２０）を生成する合成部に相当する。画像合成部５０は、色合成プリズム２３６と投射光学系７０との間に配置され、合成変調光（第２の画像光２０Ａ）を第２の画像光１０Ｂと第２の画像光１０Ｃとに分離する。

【0101】

図４に示すように、センサ部８０（センサ８１）は、第２の画像光２０Ｃの光路である他の光路ＯＰ２上に配置され、第２の画像光１０Ｃの状態を検出する。画像合成部５０の接合面５１により、投射光学系７０からの反射光が、他の光路ＯＰ２に沿って進行することが規制されている。従って、センサ８１に、投射光学系７０からの反射光が入射することはなく、反射光によるノイズ成分の発生を十分に抑えることが可能となる。これにより第２の画像光２０Ｃを高精度に検出することが可能となり、第２の画像生成部２００から出射される第２の画像光２０Ａを高精度に検出することが可能となる。

【0102】

すなわち本実施形態では、画像合成部５０の接合面５１に対して、主光路ＯＰ１とは反対側に構成される他の光路ＯＰ２にセンサ８１を配置される。これによりＰ偏光状態の第１の画像光１０と、Ｓ偏光状態の第２の画像光２０とを、それぞれ高精度にセンシングすることが可能となる。

【0103】

なおセンサ８１が配置される位置は、第２の画像光２０Ｃが他の光路ＯＰ２に沿って出射する側の面、すなわち光分離面とは反対側の面側の位置とも言える。光分離面とは反対側の面側にセンサ８１を配置すれば、第２の画像光２０Ｂが反射される側の光分離面に入射する反射光が、他の光路ＯＰ２に沿って進行することを規制することが可能である。

【0104】

図３と同様に、画像合成部５０のＺ方向と平行となる４つの側面を、第１～第４の側面５２ａ～５２ｄとする。センサ８１は、第２の画像光２０Ｃが出射される第４の側面５２ｄ側に配置される。具体的には、第４の側面５２ｄに近接して配置される。本実施形態において、第２の側面５２ｂは第１の面に相当する。第４の側面５２ｄは第２の面及び第２の出射面に相当する。第３の側面５２ｃは、第１の出射面に相当する。

【0105】

また接合面５１に入射する第２の画像光２０Ａの多くは第２の画像光２０Ｂとして反射され、主光路ＯＰ１に沿って進行する。そして他の一部である第２の画像光２０Ｃが他の光路ＯＰ２に沿って透過する。すなわち画像合成部５０の接合面５１により、第２の画像光２０Ｂの光量が第２の画像光２０Ｃの光量よりも大きくなるように、第２の画像光２０Ｂ及び２０Ｃが分離される。これにより投射される画像の光量の損失を十分に抑えつつ、第２の画像光２０のセンシングが可能となる。なお漏れ光をセンシングの対象として利用しているので、従来と比べても光量の損失はほとんどない

【0106】

図５及び図６は、センサ部８０の構成例を示す概略図である。図５及び図６に例示するセンサ部８０は、フレキシブル回路基板８２に接続された回路基板８３と、回路基板８３に実装されるセンサ８１とを有する。回路基板８３及びフレキシブル回路基板８２を介して、センサ８１により測定された光強度の信号が、図１の制御部９０等に出力される。またセンサ８１や回路基板８３に、制御信号や駆動電力が供給される。

【0107】

センサ８１は、受光面８４を有し、受光面８４の一部が測定領域８５（Actiuve Area）として設定されている。図６は、センサ８１の測定領域８５を示す概略図である。センサ８１は、入射する光の強度を測定可能な複数の測定部８６を有する。すなわち測定領域８５には、複数の測定部８６が配置されている。複数の測定部８６は、互いに直交する方向に沿って、二次元状に配置される。本実施形態では、横方向に４個、縦方向に１０個の計４０個の測定部８６がマトリクス状に配置される。

【0108】

またセンサ８１は、複数の測定部８６の各々に配置される、所定の波長帯域の光を透過させる複数のフィルタ８７を有する。すなわち４０個の測定部８６のそれぞれに対応して、フィルタ８７が配置される。本実施形態では、複数のフィルタ８７は、３種類のフィルタとして、赤色の波長帯域の光を透過させる赤色フィルタ８７Ｒと、緑色の波長帯域の光を透過させる緑色フィルタ８７Ｇと、青色の波長帯域の光を透過させる青色フィルタ８７Ｂとを有する。

【0109】

測定領域８５に第１及び第２の画像光１０Ｃ及び２０Ｃが入射されると、赤色フィルタ８７Ｒが配置された測定部８６により赤色変調光Ｒの強度が測定される。同様に、緑色フィルタ８７Ｇが配置された測定部８６により緑色変調光Ｇの強度が測定され、青色フィルタ８７Ｂが配置された測定部８６により青色変調光Ｂの強度が測定される。例えば同じ色のフィルタ８７が配置された複数の測定部８６により測定された強度の平均値が用いられる。

【0110】

図６に示すように、複数のフィルタ８７は、ｘ方向に沿って並ぶフィルタ群８８に赤色、緑色、青色の３種類のフィルタ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂが含まれるように配置される。また複数のフィルタ８７は、３種類のフィルタ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂうち同じ種類のフィルタ８７が第２の方向に沿って隣接しないように配置される。これにより、測定領域８５に３種類のフィルタ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂを偏りなく配置することが可能となる。この結果、ＲＧＢの各色の変調光の強度を精度よく測定することが可能となる。なお３種類のフィルタ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂの配置方法は、図６に示すものに限定されず適宜設定されてよい。

【0111】

また本実施形態では、複数のフィルタ８７は、ノイズフィルタ８７Ｎを有する。ノイズフィルタ８７Ｎは、赤色、緑色、青色の３種類のフィルタ８７Ｒ、８７Ｇ、８７Ｂの各々が透過させるノイズ成分の光を透過させる。すなわちノイズフィルタ８７Ｎは、赤色フィルタ８７Ｒを透過するノイズ成分の光と、緑色フィルタ８７Ｇを透過するノイズ成分の光と、青色フィルタ８７Ｂを透過するノイズ成分の光とを透過させる。

【0112】

ノイズフィルタ８７Ｎは、約２００ｎｍから約６６０ｎｍの波長帯域の光を約１－５％の低い感度で検出する。従ってノイズフィルタ８７Ｎが配置された測定部８６（以下、ノイズ測定部と記載する）により、各色の測定部８６がノイズ成分の光として検出する光の強度を測定することが可能である。ノイズ測定部８６により測定されたノイズ成分光の強度を、各色の測定部８６Ｒ、８６Ｇ、８６Ｂにより測定された、ＲＧＢの各光の強度から引くことで、各色の変調光の強度を高い精度で測定することが可能となる。

【0113】

図６に示すように、ノイズフィルタ８７Ｎは、横方向に沿って並ぶフィルタ群８８に少なくとも１つ含まれるように配置される。またノイズフィルタ８７Ｎは、縦方向に沿って隣接しないように配置される。これにより、測定領域８５において偏ることなくノイズフィルタ８７Ｎを配置することが可能となり、ＲＧＢの各色の変調光の強度を精度よく測定することが可能となる。

【0114】

なお本実施形態では、投射光学系７０からの反射光に起因するノイズ成分は十分に抑えられている。従ってノイズフィルタ８７Ｎが用いられなくても、高い精度の画像を投射することが可能である。もちろんノイズフィルタ８７Ｎを用いることでさらに高精度の画像が投射されてもよい。

【0115】

本実施形態では、第１及び第２の画像光１０及び２０の測定モードが選択されると、図１に示す制御部９０により、第１の画像生成部１００による第１の画像光１０の出射と、第２の画像生成部２００による第２の画像光２０の出射とが、適宜切替えられて実行される。

【0116】

例えば第２の画像生成部２００による出射動作がＯＦＦされた状態で、第１の画像生成部１００により、測定用の画像光（第１の画像光１０に含まれる概念）が出射される。測定用の画像光は、例えば白画像や黒画像、その他任意の画像を投射するための画像光である。なお黒画像等を表示させる場合に画像光の投射を規制する動作も、画像光の投射する動作に含まれる。また視聴対象となるコンテンツ画像等の画像光が出射されてもよい。センサ部８０により、測定用の画像光の状態が検出され、検出結果が制御部９０に出力される。

【0117】

その後、第１の画像生成部１００の出射動作がＯＦＦされた状態で、第２の画像生成部２００により、測定用の画像（第２の画像光２０に含まれる概念）が出射される。センサ部８０により測定用の画像の状態が検出され、検出結果が制御部９０に出力される。

【0118】

測定モードが選択されるタイミングは限定されない。例えばユーザが画像表示装置５００を起動させたタイミングや、画像表示装置５００の駆動を終了する指示が入力されたタイミングに合わせて、自動的に測定モードが選択されてもよい。例えば起動時のメーカーのロゴマーク等が表示されるタイミングに合わせて測定を実行する場合や、駆動の終了が完了するまでの待機中に黒画面を表示させて測定を実行する場合等が挙げられる。もちろんユーザにより測定を実行する旨の指示が入力され、当該指示の入力に応じて測定モードが選択されてもよい。

【0119】

制御部９０は、第１及び第２の画像生成部１００及び２００の各々から出射された測定用の画像光の状態に基づいて、第１及び第２の画像光１０及び２０の輝度（強度）、色度、及び光束の形状等を検出する。すなわち本実施形態では、制御部９０もセンサ部８０の一部として機能する。

【0120】

例えば各々の測定用の画像光の状態に基づいて、キャリブレーションが実行される。キャリブレーションにより、例えばホワイトバランス（ホワイト色度）の測定及び補正や、色域（Color Space）の測定及び補正、すなわちＲＧＢ単色色度の測定及び補正が高い精度で可能となる。またガンマの測定及び補正等、種々の処理が実行可能となる。例えば画像表示装置５００が、周囲の明るさに合わせて画像の輝度を調整する輝度センサを有している場合には、その輝度センサによる輝度調整機能の補正等も可能となる。

【0121】

また右目画像及び左面画像の輝度や色度等のバランスを調整することも可能である。その他、センサ部８０の検出結果に基づいた他の処理等については、本実施形態に係る画像表示装置５００の効果とともに後に説明する。

【0122】

図７は、センサ部８０の他の構成例を示す模式図である。図７に示すセンサ部８０は、画像合成部５０の接合面５１に対してＰ偏光となる光を透過させ、他の偏光状態の光の進行を規制する第１の偏光板８９ａと、第１の偏光板８９ａを透過するＰ偏光の光の状態を検出する第１のセンサ８１ａを有する。

【0123】

またセンサ部８０は、画像合成部５０の接合面５１に対してＳ偏光となる光を透過させ、他の偏光状態の光の進行を規制する第２の偏光板８９ｂと、第２の偏光板８９ｂを透過するＳ偏光の光の状態を検出する第２のセンサ８１ｂを有する。

【0124】

第１の画像生成部１００から出射される第１の画像光１０Ｃは、第１の偏光板８９ａを介して第１のセンサ８１ａに入射する。第２の画像生成部２００から出射される第２の画像光２０Ｃは、第２の偏光板８９ｂを介して第２のセンサ８１ｂに入射する。従って図７に示すセンサ部８０では、第１及び第２の画像生成部１００及び２００の各々の出射動作を切替えることなく、第１及び第２の画像光１０及び２０の状態を、同時に検出することが可能である。

【0125】

これにより例えば、測定モードを設定することなく、コンテンツ画像等の投射時においても、常に第１及び第２の画像光１０及び２０の状態を検出することが可能となる。この結果、検出結果を常時フィードバックすることで、非常に精度の高い画像を投射することが可能となる。

【0126】

図７に示す例において、第１の偏光板８９ａは、第１の偏光状態の光を抽出する第１のフィルタに相当し、第２の偏光板８９ｂは、第２の偏光状態の光を抽出する第２のフィルタに相当する。もちろん波長板以外の他の光学部品が用いられてもよい。

【0127】

さらに他の構成例として、センサを１つ配置し、その手前に偏光板等の偏光素子を回転可能に配置してもよい。偏光素子の回転角度を適宜制御することで、第１及び第２の画像光１０及び２０を、適宜切替えてセンサに入射することが可能である。センサによる検出結果と、偏光素子の回転角度とを関連付けて制御部９０に出力することで、第１及び第２の画像光１０及び２０のいずれの検出結果であるかを容易に判定することが可能である。この構成でも、測定モードを設定することなく、コンテンツ画像等の投射時においても、常に第１及び第２の画像光１０及び２０の状態を検出することが可能となる。

【0128】

図８は、比較例として挙げる画像表示装置９００の構成例を示す概略図である。比較例の画像表示装置９００は、第１の画像生成部９０１に含まれる、ＲＧＢの各色用の反射型偏光素子９３１（９３１Ｒ、９３１Ｇ、９３１Ｂ）（プリズム型のビームスプリッタ）の近傍に、センサ９８１（９８１Ｒ、９８１Ｇ、９８１Ｂ）が配置される。

【0129】

具体的には、センサ９８１は、反射型偏光素子９３１のＲＧＢの各光が入射する面と対向する面に近接して配置される。ＲＧＢの各色用のセンサ９８１により、反射型偏光素子９３１により反射されずに透過する各色光の漏れ光の状態が検出される。

【0130】

以下、図８に示す画像表示装置９００の構成と比較して、本実施形態に係る画像表示装置５００が発揮する効果について説明する。

【0131】

（センシング精度）
図８に示すように、画像表示装置９００では、投射光学系９７０により反射された反射光９０５が、第１及び第２の画像光１０及び２０の主光路にを逆向きに進行して、反射型偏光素子９３１に入射する。そうすると反射型偏光素子９３１により、反射光９０５がセンサ９８１に向かって反射され、センサ９８１に入射する。すなわち画像表示装置９００では、投射レンズ等での投射光（画像光）の界面反射がセンサ９８１に直接入射するので、ノイズ成分が非常に大きくなる。この結果、センサ９８１によるセンシング精度は非常に低くなる。

【0132】

これに対して本実施形態に係る画像表示装置５００では、投射光学系７０からの反射光が、センサ８１に入射することはなく、反射光によるノイズ成分の発生を十分に抑えることが可能となる。これにより高いセンシング精度を発揮することが可能となる。

【0133】

（投射光との相関性）
図８に示す画像表示装置９００では、反射型光変調素子９３２により変調される前の光のみをセンシングすることが可能である。すなわち投射光学系７０から非常に離れた位置で、投射光学系７０により投射される画像光とは異なる光がセンシングされる。従って投射光（画像光）と相関性が低い光をセンシングすることとなり、結果的にセンシング精度は低くなる。

【0134】

これに対して本実施形態に係る画像表示装置５００では、センサ部８０が、投射光学系７０の直前に配置される画像合成部５０の近傍に配置される。そして第１及び第２の画像生成部１００及び２００により生成される第１及び第２の画像光１０及び２０がセンシングされる。従って投射光学系７０により投射される投射光（画像光）の相関性の高い光をセンシングすることが可能となり、高いセンシング精度を発揮することが可能となる。また投射光の回折光等をセンシングする場合と比べても、非常に高いセンシング精度が発揮される。

【0135】

（光学部材の劣化検出）
図８に示す画像表示装置９００では、反射型光変調素子９３２に入射する前の光をセンシングするので、センシング結果に基づいて、反射型光変調素子９３２等の画像変調部９３０に含まれる光学部材の劣化を検出することができない。

【0136】

これに対して本実施形態に係る画像表示装置５００では、第１及び第２の画像生成部１００及び２００から出射された第１及び第２の画像光１０及び２０がセンシングされる。すなわち図２に例示する画像変調部１３０に含まれる反射型偏光素子１３１、反射型光変調素子１３２、波長板１３３、偏光ビームスプリッタ１３４、１／２波長板１３５、色合成プリズム１３６及び偏光板１３７を通った光がセンシングされる。

【0137】

従ってセンサ部８０のセンシング結果に基づいて、これらの光学部品の劣化を検出することが可能となる。もちろん光学部品に形成されるコートや光学部品の接着等に使われる接着剤の劣化等も検出可能である。例えば黒輝度が浮く、白輝度が下がる等の検出結果に基づいて、反射型光変調素子１３２、補償板として機能する波長板１３３、あるいは偏光状態を揃える偏光ビームスプリッタ１３４等の劣化を適宜検出することが可能である。

【0138】

この結果、例えば適切なタイミングで光学部品の交換が可能となり、メンテナンスコスト等を抑えることが可能となる。また例えば光学部品が完全に壊れてしまう前に、新しく交換するための光学部品を適宜準備することが可能となる。すなわち、予め故障を予期して交換部品を用意する事により、修理にかかる期間を短縮することが可能となる。

【0139】

（黒輝度ＦＢによる補償板の調整）
本実施形態に係る画像表示装置５００に、モータ等を用いて、補償板として機能する波長板１３３の軸を回転可能な機構を備えることも可能である。この場合、センサ部８０により検出される黒輝度をフィードバック（ＦＢ）して、波長板１３３の軸を回転させることが可能となる。これにより補償板ずれによるコントラストの劣化を防止することが可能となる。あるいは他の光学部材の劣化に起因したコントラストの低下を補うことも可能となる。補償板の調整は自動的に実行されてもよいし、リモコン等を介してユーザの操作により実行されてもよい。

【0140】

センサ部８０のセンシング結果に基づいて、他の光学部品の位置や角度等が変更されてもよい。画像表示装置５００内に調整機構等を適宜構成することで、センシング結果に基づいた高精度の画像表示が可能となる。

【0141】

（プリズムのセンシング）
第１及び第２の画像生成部１００及び２００の各々の出射動作を切替える、あるいは図７に示すセンサ部８０を構成する。これにより第１及び第２の画像生成部１００及び２００の各々に含まれる色合成プリズム１３６及び２３６の白輝度を測定することが可能である。白輝度の測定結果に基づいて、例えば光源部１０１等の動作を制御することで、高精度の画像表示が実現可能となる。

【0142】

（センサの数）
図８に示す画像表示装置９００では、ＲＧＢの各色用のセンサが、第１及び第２の画像生成部の各々で必要となる。すなわち合計６つのセンサが必要となり、部品コストが増加する。本実施形態に係る画像表示装置５００では、１つあるいは２つのセンサで、第１及び第２の画像光１０及び２０の各々の状態を検出することが可能であるので、部品コストを抑えることが可能である。

【0143】

（移動機構が不要）
図８に示す画像表示装置９００において、第１及び第２の画像光をセンシングするために、画像合成部９５０と投射光学系９７０との間の光路に、適宜センサを移動させることが考えられる。すなわちセンシング時には光路上にセンサを移動させ、通常動作時には光路外にセンサを移動させる構成である。

【0144】

この場合、センサを移動させる移動機構が必要となり、装置が複雑化する。またセンサを挿入する分のスペースが必要となり、装置が大型化する。例えば第１及び第２の画像生成部から画像合成部９５０までの距離が長くなるとバックフォーカスが長くなり、投射光学系の大型化につながり、設計も難しくなる。さらにセンサを移動させることによるセンシング結果の信頼性の低下、動作時間の増加、コストの増加等も懸念される。

【0145】

本実施形態に係る画像表示装置５００では、画像合成部５０の裏側にセンサ部８０が固定されるので、上記のような問題は発生しない。

【0146】

＜その他の実施形態＞
本技術は、以上説明した実施形態に限定されず、他の種々の実施形態を実現することができる。

【0147】

図９～図１１は、画像生成部の他の構成例を示す概略図である。図９に示すように、反射型偏光素子６３１（６３１Ｒ、６３１Ｇ、６３１Ｂ）として、プリズム型のビームスプリッタに代えて、ワイヤグリッド偏光子等の他の偏光素子が用いられてもよい。また反射型光変調素子６３２（６３２Ｒ、６３２Ｇ、６３２Ｂ）が配置される向きも限定されず、適宜設計されてよい。上記の実施形態と同様に、投射光学系６７０の直前に位置する画像合成部６５０の裏側にセンサ部６８０を配置することで、第１及び第２の画像光の状態を高精度に検出することが可能である。

【0148】

図１０に示すように、透過型光変調素子７３２（７３２Ｒ、７３２Ｇ、７３２Ｂ）が用いられてもよい。例えば透過型光変調素子７３２を挟むように偏光板や補償板が配置される。その他、任意の構成が採用されてよい。上記の実施形態と同様に、投射光学系７７０の直前に位置する画像合成部７５０の裏側にセンサ部７８０を配置することで、第１及び第２の画像光の状態を高精度に検出することが可能である。

【0149】

図１１は、１つの画像生成部を備える画像表示装置の構成例を示す概略図である。すなわち右目画像及び左目画像等の複数の画像を生成して合成するのではなく、１つの画像生成部８０１により生成された１つの画像が投射光学系８７０を介して投射される。

【0150】

図１１に示す画像生成部８０１では、反射型光変調素子８３２Ｇにより変調された緑色の変調光Ｇが色合成プリズム８３６に入射する。反射型光変調素子８３２Ｒにより変調された赤色の変調光Ｒ及び反射型光変調素子８３２Ｂにより変調された青色の変調光Ｂは、反射型偏光素子８３１ＲＢにより同じ光路に沿って出射され、色合成プリズム８３６に入射する。

【0151】

色合成プリズム８３６は、本技術に係る光学素子の一実施形態として機能する。すなわち色合成プリズム８３６は、緑色の変調光Ｇの一部を第１の分離光として投射光学系８７０に向かって反射する。緑色の変調光Ｇの他の一部を第２の分離光としてそのまま透過させる。

【0152】

また色合成プリズム８３６は、赤色の変調光Ｒの一部と、青色の変調光Ｂの一部とを、第１の分離光として投射光学系８７０に向けてそのまま透過させる。赤色の変調光Ｒの他の一部と、青色の変調光Ｂの他の一部とを、第２の分離光として、緑色の変調光Ｇの他の一部の光路上に反射する。

【0153】

センサ部８８０は、ＲＧＢの各色の他の一部（第２の分離光）の光路上に配置される。色合成プリズム８３６により、投射光学系８７０からの反射光がセンサ部８８０に入射することが規制されるので、ＲＧＢの各変調光の状態を高精度に検出することが可能である。

【0154】

このように本技術は、６つの光変調素子を用いて２つの画像を生成し、これらを合成する画像表示装置に限定されず、任意の画像表示装置に適用可能である。例えば図２、図９、図１０に例示したような、画像生成部が単独で配置され、画像合成部として配置されたプリズム型のビームスプリッタが、本技術に係る光学素子として配置される場合もあり得る。例えば図２に示す偏光板１３７の代わりに、偏光状態を揃える光学部品として、画像合成部５０のようなプリズム型の偏光ビームスプリッタが配置される。そしてその裏側にセンサ部を配置することで、画像生成部から出射される画像光の応対を高精度に検出することが可能となる。

【0155】

また本技術に係る光学素子は、主光路上の任意の位置に配置可能である。例えば図２に示す偏光ビームスプリッタ１３４を、本技術に係る光学素子の一実施形態として用い、その裏側にセンサ部が配置されてもよい。この場合でも、画像光の状態を高精度に検出することが可能となる。

【0156】

本技術に係る光学素子としては、偏光ビームスプリッタに限定されず、ハーフミラーやガラス板等を用いることが可能である。光を第１及び第２の分離光に分離可能であり、第１の分離光の光路を逆向きに進行する光が、第２の分離光の光路に沿って進行することを規制可能な任意の光学部品が用いられてよい。プリズム型ではない板状の光学部品が用いられる場合には、第１の分離光を出射する側の面が第１の出射面となり、第２の分離光を出射する側の面が第２の出射面となる。

【0157】

また光分離面が入射光に対して交差する角度も、４５度に限定されず任意に設計されてよい。

【0158】

６枚の液晶パネル等が用いられる画像表示装置において、第１及び第２の画像光が、右目画像及び左眼画像の画像光である場合に限定される訳ではない。同じ画像信号に基づいて生成される同じ画像光が、第１及び第２の画像光としてそれぞれ投射されてもよい。例えば液晶パネル等に入射する光の光量を抑えることで液晶パネル等の寿命を長くすることが可能である。そして同じ画像を合成して投射することで、輝度の低下を抑えることが可能となり、高輝度化が実現される。もちろん意図的に異なる画像を合成して投射することで、面白い視聴効果を発揮させるといったことも可能である。

【0159】

上記では、第１及び第２の画像光の各々の漏れ光をセンシングする場合を例に挙げた。すなわち、入射光に対して所定の作用を付与することを目的に構成された光学部品を用いて、入射光を、所定の作用が付与された第１の分離光と、所定の作用が付与されない第２の分離光とに分離した。例えば上記の画像合成部であれば、所定の作用の付与は、所定の偏光状態に対する透過／反射である。そして所定の偏光状態に対する透過／反射の作用が付与された第１の分離光と、この作用の付与がされない第２の分離光が分離された。

【0160】

これに限定されず、いずれにも所定の作用を付与することで、第１及び第２の分離光が出射されてもよい。例えば上記で例示したハーフミラーが用いられる場合等が、これに含まれる。

【0161】

以上説明した本技術に係る特徴部分のうち、少なくとも２つの特徴部分を組み合わせることも可能である。すなわち各実施形態で説明した種々の特徴部分は、各実施形態の区別なく、任意に組み合わされてもよい。また上記で記載した種々の効果は、あくまで例示であって限定されるものではなく、また他の効果が発揮されてもよい。

【0162】

なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
（１） 光変調素子と、
前記光変調素子により変調された変調光を互いに異なる方向に進行する第１の分離光と第２の分離光とに分離し、前記第１の分離光の光路を逆向きに進行して入射する光が前記第２の分離光の光路に沿って進行することを規制する光学素子と、
前記第２の分離光の光路上に配置され、前記第２の分離光の状態を検出するセンサ部と
を具備する画像表示装置。
（２）（１）に記載の画像表示装置であって、
前記光学素子は、前記変調光の主光路上に配置され、前記第１の分離光を前記主光路に沿って出射し、前記第２の分離光を他の光路に沿って出射し、
前記センサ部は、前記他の光路上に配置される
画像表示装置。
（３）（１）又は（２）に記載の画像表示装置であって、
前記光学素子は、前記第１の分離光を出射する第１の出射面と、前記第１の出射面とは異なる前記第２の分離光を出射する第２の出射面とを有し、
前記センサ部は、前記第２の出射面側に配置される
画像表示装置。
（４）（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記光学素子は、前記光学素子に入射する前記変調光の入射方向に対して斜めに配置される光分離面を有する
画像表示装置。
（５）（４）に記載の画像表示装置であって、
前記光分離面は、前記光分離面に入射する前記変調光の一部を前記第１の分離光として透過させ、前記変調光の他の一部を前記第２の分離光として反射し、
前記センサ部は、前記第２の分離光を反射する前記光分離面側に配置される
画像表示装置。
（６）（４）に記載の画像表示装置であって、
前記光分離面は、前記光分離面に入射する前記変調光の一部を前記第１の分離光として反射し、前記変調光の他の一部を前記第２の分離光として透過させ、
前記センサ部は、前記光分離面とは反対側の面側に配置される
画像表示装置。
（７）（１）から（６）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記光学素子は、前記第１の分離光の光量が前記第２の分離光の光量よりも大きくなるように、前記変調光を分離する
画像表示装置。
（８）（１）から（７）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、さらに、
複数の変調光を合成して合成変調光を生成する合成部と、前記合成部により生成された前記合成変調光を投射する投射部とを具備し、
前記光学素子は、前記合成部と前記投射部との間に配置され、前記合成変調光を前記第１の分離光と前記第２の分離光とに分離する
画像表示装置。
（９）（１）から（８）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記光学素子は、前記変調光が入射する第１の面と、前記第１の面に入射する前記変調光を分離する光分離面と、前記光分離面により分離された前記第２の分離光が出射される第２の面とを有する光分離プリズムであり、
前記センサ部は、前記光分離プリズムの前記第２の面に近接して配置される
画像表示装置。
（１０）（１）から（９）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記光学素子は、偏光ビームスプリッタ、ハーフミラー、又はガラス板である
画像表示装置。
（１１）（１）から（１０）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、さらに、
第１の偏光状態の第１の画像光を第１の方向に沿って出射する第１の出射部を具備し、
前記光学素子は、前記第１の方向に対して斜めに配置される光分離面を有し、
前記光分離面は、前記第１の画像光の一部を前記第１の方向に沿った第１の光路上に透過させ、前記第１の画像光の他の一部を前記第１の方向と略直交する第２の方向に沿った第２の光路上に反射し、
前記センサ部は、前記第２の光路上に配置される
画像表示装置。
（１２）（１１）に記載の画像表示装置であって、さらに、
第２の偏光状態の第２の画像光を前記第２の方向に沿って出射する第２の出射部を具備し、
前記光分離面は、前記第２の方向に対して斜めに配置され、前記第２の画像光の一部を前記第１の光路上に反射し、前記第２の画像光の他の一部を前記第２の光路上に透過させる
画像表示装置。
（１３）（１２）に記載の画像表示装置であって、
前記センサ部は、前記第１の偏光状態の光を抽出する第１のフィルタと、前記第１のフィルタにより抽出された光の状態を検出する第１のセンサと、前記第２の偏光状態の光を抽出する第２のフィルタと、前記第２のフィルタにより抽出された光の状態を検出する第２のセンサとを有する
画像表示装置。
（１４）（１）から（１３）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記センサ部は、前記第２の分離光の強度、色度、及び光束の形状の少なくとも１つを検出する
画像表示装置。
（１５）（１）から（１４）のうちいずれか１つに記載の画像表示装置であって、
前記光学素子は、入射光に対して所定の作用を付与することを目的に構成され、前記光学素子に入射する前記変調光を、前記所定の作用が付与された前記第１の分離光と、前記所定の作用が付与されない前記第２の分離光とに分離する
画像表示装置。

【符号の説明】

【0163】

ＯＰ１…主光路
ＯＰ２…他の光路
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ…第１の画像光
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ…第２の画像光
５０、６５０、７５０…画像合成部
５１…接合面
７０、６７０、７７０、８７０…投射光学系
８０、６８０、７８０、８８０…センサ部
８１…センサ
８１ａ…第１のセンサ
８１ｂ…第２のセンサ
８９ａ…第１の偏光板
８９ｂ…第２の偏光板
１００…第１の画像生成部
１１０…照明光学系
１３０…画像変調部
１３２（１３２Ｒ、１３２Ｇ、１３２Ｂ）、２３２Ｇ、６３２、８３２Ｒ、８３２Ｇ、８３２Ｂ…反射型光変調素子
２００…第２の画像生成部
５００…画像表示装置
７３２…透過型光変調素子
８０１…画像生成部
８３６…色合成プリズム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】