(57)【要約】【課題】任意の方向と向きに対して液晶パネルの位置調整を行うことが可能であり、かつ、映像投射中でもリアルタイムに位置調整行うことができるプロジェクターを提供する。【解決手段】プロジェクターＰＪ１は、画像形成領域を備えた複数の液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂと、該液晶パネルから射出される各画像光を合成するクロスダイクロイックプリズム１１４と、各液晶パネルの位置を液晶パネルごとに調整可能な６軸位置調整機構１４０とを有し、該６軸位置調整機構は、各液晶パネルを囲むように配置され、且つ、筺体に固定された枠体１６１と、液晶パネルの各面と枠体１６１との間に、各面に１つ以上設けられた圧電素子１６２〜１６５と、該圧電素子が設けられた面に対して反対側の面に設けられたコイルバネ１６６〜１６９とを有し、各面の圧電素子を連携して変位させることにより、液晶パネルを所定の方向にそれぞれ任意の量移動可能とする。【選択図】図３
2010243530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成領域を有し、複数の面を備えた複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子から射出される各画像光を合成する合成光学系と、複数の前記光変調素子の位置を該光変調素子ごとに調整可能な複数の位置調整機構とを有するプロジェクターであって、
前記位置調整機構のそれぞれは、
前記光変調素子を囲むように配置された支持構造体と、
前記光変調素子の各面と前記支持構造体との間に、各面１つ以上設けられた駆動手段と、
前記駆動手段が設けられた面に対して反対側の面に設けられた弾性部材とを有し、
前記光変調素子の各面に設けられた前記駆動手段を連携して変位させることにより、前記光変調素子を前記画像形成領域に略平行な第１の方向、前記画像形成領域に略平行であり、かつ前記第１の方向に略直交する第２の方向、前記画像形成領域に略直交する第３の方向、前記第３の方向を軸とした第３の回転方向、前記第１の方向を軸にした第１の回転方向、前記第２の方向を軸とした第２の回転方向にそれぞれ任意の量移動可能であることを特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクターにおいて、
それぞれの前記光変調素子から射出される各画像光の偏光成分のうち投射に不要な不要偏光成分を分離する偏光分離手段と、
前記分離された前記不要偏光成分を受光し、前記受光した前記不要偏光成分に対応する画像データを出力するイメージセンサーと、
前記イメージセンサーから出力される前記画像データに基づいてそれぞれの前記光変調素子の位置ずれ方向および位置ずれ量を算出する位置ずれ算出部と、
前記位置ずれ方向および前記位置ずれ量を記憶する記憶部と、
前記位置ずれ方向および前記位置ずれ量に基づいて前記位置調整機構を制御する位置調整機構制御部と、を有することを特徴とするプロジェクター。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプロジェクターにおいて、
前記位置ずれ算出部は、前記イメージセンサーから出力される前記画像データのうち、各前記光変調素子の前記画像形成領域の外縁部に対応する外縁画像を検出し、検出された前記外縁画像に基づいて前記位置ずれ方向および前記位置ずれ量を算出することを特徴とするプロジェクター。
【請求項４】
請求項３に記載のプロジェクターにおいて、
前記記憶部は、それぞれの前記光変調素子が位置ずれのない基準位置にあるときの前記外縁画像である前記光変調素子それぞれの基準外縁画像を予め記憶しており、
前記位置ずれ算出部は、それぞれの前記イメージセンサーから出力される画像データに基づいて得られる前記外縁画像とそれぞれの前記光変調素子の前記基準外縁画像とに基づいて、当該光変調素子の位置ずれ方向および位置ずれ量を算出し、
前記位置調整機構制御部は、算出された前記位置ずれ方向および前記位置ずれ量を補正するように前記位置調整機構を制御することを特徴とするプロジェクター。
【請求項５】
複数の光変調素子から射出される各画像光を合成して投射するプロジェクターにおける前記光変調素子の位置調整方法であって、
それぞれの前記光変調素子から射出される各画像光の偏光成分のうち投射に不要な不要偏光成分を分離する偏光分離ステップと、
前記分離された前記不要偏光成分を受光し、前記受光した前記不要偏光成分に対応する画像データを出力する出力ステップと、
前記出力ステップにおいて出力される前記画像データのうち、それぞれの前記光変調素子の画像形成領域の外縁部に対応する外縁画像を検出する検出ステップと、
前記変調素子を第１の回転方向および第２の回転方向に移動して、前記外縁画像が、それぞれの前記光変調素子が位置ずれのない基準位置にあるときの前記外縁画像である基準外縁画像と相似となるように調整するステップと、
前記光変調素子を第３の方向に移動して、前記外縁画像が前記基準外縁画像と合同図形となるように調整するステップと、
前記光変調素子を第１の方向、第２の方向および第３の回転方向に移動して、前記外縁画像が前記基準外縁画像に一致するように調整するステップと、
前記外縁画像と前記基準外縁画像が一致している場合、位置ずれがないと判断するステップと、を有することを特徴とする光変調素子の位置調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光変調素子の位置調整を可能とするプロジェクターおよび光変調素子の位置調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プロジェクターは、高解像度化、高輝度化される傾向にある。このようなプロジェクターにおいて、高解像度化するためには光変調素子（液晶パネルとする）の画素ピッチを狭くする必要がある。そのため、複数の色成分（ＲＧＢの３つの色成分とする）に対応した３枚の液晶パネルを用いたいわゆる３板式の液晶プロジェクターにおいては、各液晶パネルの画素を合わせるために、各液晶パネルの位置調整をきわめて高精度に行う必要がある。さらに、高輝度化により光学系からの発熱が大きくなるため、各液晶パネルの位置調整が高精度になされていたとしても、温度変化によって各液晶パネルの位置がずれてしまう問題がある。
【０００３】
そこで、複数の液晶パネルを用いたプロジェクターにおいて、複数の液晶パネルの位置ずれを補正するための位置調整技術は従来から種々提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１に開示された技術は、液晶パネルに位置調整が可能な機構を取り付け、外部からのデジタル信号で位置決め調整をできるようにしたもので、ユーザーによる経時ずれの修正操作や、メーカーによる製品出荷時の位置決め調整操作を容易にするというものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２８１５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このような従来技術においては、液晶パネルの位置調整機構は液晶パネルの画面を含む平面上の位置調整しか想定されておらず、液晶パネルが画面に平行でない方向にずれた場合は調整ができないという問題があった。
【０００７】
また、映像投射時に発熱により生じる液晶パネルの位置ずれは、温度変化とともにずれ量も変化するため、映像を投射しながらリアルタイムに補正をする必要があるが、従来技術では、映像投射時にリアルタイムで位置ずれ補正を行うことができないという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題の少なくとも一つを解決するように、以下の適用例または形態として実現され得る。
【０００９】
〔適用例１〕本適用例に記載のプロジェクターは、画像形成領域を有し、複数の面を備えた複数の光変調素子と、前記複数の光変調素子から射出される各画像光を合成する合成光学系と、複数の前記光変調素子の位置を該光変調素子ごとに調整可能な複数の位置調整機構とを有するプロジェクターであって、前記位置調整機構のそれぞれは、前記光変調素子を囲むように配置された支持構造体と、前記光変調素子の各面と前記支持構造体との間に、各面１つ以上設けられた駆動手段と、前記駆動手段が設けられた面に対して反対側の面に設けられた弾性部材とを有し、前記光変調素子の各面に設けられた前記駆動手段を連携して変位させることにより、前記光変調素子を前記画像形成領域に略平行な第１の方向、前記画像形成領域に略平行であり、かつ前記第１の方向に略直交する第２の方向、前記画像形成領域に略直交する第３の方向、前記第３の方向を軸とした第３の回転方向、前記第１の方向を軸にした第１の回転方向、前記第２の方向を軸とした第２の回転方向にそれぞれ任意の量移動可能であることを特徴としている。
【００１０】
この適用例に記載のプロジェクターによれば、各位置調整機構は各光変調素子を任意の方向と向きにそれぞれ任意の量移動させることが可能であるので、各光変調素子がいかなる方向と向きに位置ずれを起こしたとしても、各光変調素子の位置を調整して位置ずれを補正することが可能である。
【００１１】
〔適用例２〕また、上記適用例に記載のプロジェクターは、それぞれの前記光変調素子から射出される各画像光の偏光成分のうち投射に不要な不要偏光成分を分離する偏光分離手段と、前記分離された前記不要偏光成分を受光し、前記受光した前記不要偏光成分に対応する画像データを出力するイメージセンサーと、前記イメージセンサーから出力される前記画像データに基づいてそれぞれの前記光変調素子の位置ずれ方向および位置ずれ量を算出する位置ずれ算出部と、前記位置ずれ方向および前記位置ずれ量を記憶する記憶部と、前記位置ずれ方向および前記位置ずれ量に基づいて前記位置調整機構を制御する位置調整機構制御部と、を有することが望ましい。
【００１２】
上記適用例に記載のプロジェクターによれば、映像投射時に不要偏光成分を偏光分離手段において投射光光路から分離し、不要偏光成分を前記イメージセンサーにて受光し、取得した画像データに基づいて位置ずれ算出部にて各光変調素子の位置ずれ方向および位置ずれ量を算出し、位置調整機構は位置ずれ量を補正するように各光変調素子を調整できるので、映像投射中に生じた光変調素子の位置ずれをリアルタイムに検出し、補正することが可能である。
【００１３】
〔適用例３〕また、上記適用例に記載のプロジェクターにおいては、前記位置ずれ算出部は、前記イメージセンサーから出力される前記画像データのうち、各前記光変調素子の前記画像形成領域の外縁部に対応する外縁画像を検出し、検出された前記外縁画像に基づいて前記位置ずれ方向および前記位置ずれ量を算出することが好ましい。
【００１４】
上記適用例に記載のプロジェクターによれば、位置ずれ算出部は、イメージセンサーから出力される画像データのうち、外縁画像を検出しそれに基づいて位置ずれ量を算出するものであるが、どのような映像画面であっても、各光変調素子の画像形成領域とその外側の領域との輝度差から前記外縁画像は検出可能であるので、投射する映像コンテンツによらず常に位置ずれ量の算出が可能である。
特に、後述するように、光変調素子が画像形成領域の外郭にダミー画素領域を有している場合は、イメージセンサーから出力される画像データには、ダミー画素領域が高輝度の外枠として検出されるので外縁部の検出がしやすく、本適用例に記載の手法を用いるには非常に有利である。
【００１５】
〔適用例４〕さらに、上記適用例に記載のプロジェクターにおいて、前記記憶部は、それぞれの前記光変調素子が位置ずれのない基準位置にあるときの前記外縁画像である前記光変調素子それぞれの基準外縁画像を予め記憶しており、前記位置ずれ算出部は、それぞれの前記イメージセンサーから出力される画像データに基づいて得られる前記外縁画像とそれぞれの前記光変調素子の前記基準外縁画像とに基づいて、当該光変調素子の位置ずれ方向および位置ずれ量を算出し、前記位置調整機構制御部は、算出された前記位置ずれ方向および前記位置ずれ量を補正するように前記位置調整機構を制御することが望ましい。
【００１６】
上記適用例に記載のプロジェクターによれば、記憶部は各光変調素子が理想的な位置に設定された状態の外縁画像を基準外縁画像として予め記憶しているので、各イメージセンサーから出力される画像データに基づいて得られる外縁画像と各光変調素子の基準外縁画像とを比較して、その両者のずれを補正するように各光変調素子の位置を調整することにより、各光変調素子を常に理想的な位置に調整することが可能である。
【００１７】
〔適用例５〕本適用例に記載の光変調素子の位置調整方法は、複数の光変調素子から射出される各画像光を合成して投射するプロジェクターにおける前記光変調素子の位置調整方法であって、それぞれの前記光変調素子から射出される各画像光の偏光成分のうち投射に不要な不要偏光成分を分離する偏光分離ステップと、前記分離された前記不要偏光成分を受光し、前記受光した前記不要偏光成分に対応する画像データを出力する出力ステップと、前記出力ステップにおいて出力される前記画像データのうち、それぞれの前記光変調素子の画像形成領域の外縁部に対応する外縁画像を検出する検出ステップと、前記変調素子を第１の回転方向および第２の回転方向に移動して、前記外縁画像が、それぞれの前記光変調素子が位置ずれのない基準位置にあるときの前記外縁画像である基準外縁画像と相似となるように調整するステップと、前記光変調素子を第３の方向に移動して、前記外縁画像が前記基準外縁画像と合同図形となるように調整するステップと、前記光変調素子を第１の方向、第２の方向および第３の回転方向に移動して、前記外縁画像が前記基準外縁画像に一致するように調整するステップと、前記外縁画像と前記基準外縁画像が一致している場合、位置ずれがないと判断するステップと、を有することを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、光変調素子の任意の方向の位置ずれに対して、自動的にかつリアルタイムに補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係るプロジェクターの構成を示す図。
【図２】Ｒ画像光およびＢ画像光はＳ偏光、Ｇ画像光はＰ偏光でクロスダイクロイックプリズムに入射させるようにした一般的なプロジェクターの光学系の構成を示す図。
【図３】本発明の実施形態おける光変調素子の６軸位置調整機構の一例を示す図。
【図４】図３中に内包される３軸位置調整機構を説明する図。
【図５】液晶パネルが有するダミー画素領域について説明する図。
【図６】イメージセンサーで取得される画像の一例を示す図。
【図７】外縁画像と基準外縁画像の一例を示す図。
【図８】本発明の実施形態におけるプロジェクターによる光変調素子の位置ずれ調整の手順を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２１】
図３は本発明の実施形態において、光変調素子の画面の第１方向としての横方向（ｘ方向）、第２方向としての縦方向（ｙ方向）、第３方向としての画面に垂直な方向（ｚ方向）、ｚ方向を軸とした第３の回転方向（θ方向）、ｘ方向を軸にした第１の回転方向（φ方向）および、ｙ方向を軸とした第２の回転方向（ψ方向）への位置調整が可能な位置調整機構の一例を示す図である。
【００２２】
図３に示すように、光変調素子（液晶パネル１２０）のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、θ方向、φ方向およびψ方向への位置調整が可能な６軸位置調整機構１４０は、後述する、ｘ方向、ｙ方向、およびθ方向への位置調整が可能な３軸位置調整機構１６０を内包している。
【００２３】
３軸位置調整機構１６０の支持構造体としての枠体１６１には、前後両面（図示の＋ｚ方向を前面、−ｚ方向を後面としている。）をふさぐように、２つの開口付きパネル１４１ａおよび１４１ｂが取り付けられている。ここで、図３では、開口付きパネル１４１ａが枠体１６１から離れているように描かれているが、これは内部の液晶パネル１２０の配置を分かりやすく示すため、あえてこのように示している。また、図３では液晶パネル１２０、駆動手段の一例としての圧電素子１４２〜１４５、および弾性部材の一例としてのコイルバネ１４６〜１４８などの、本来隠れ線（破線）となるべき部分も実線で示している。これは、破線にすることで図面が見難くなることを防止するため、あえてこのように示している。
【００２４】
まず、３軸位置調整機構１６０について図４を用いて説明する。図４は３軸位置調整機構１６０を示す図である。図４に示すように、３軸位置調整機構１６０は、液晶パネル１２０を囲むように設けられた枠体１６１と、枠体１６１の各辺と液晶パネル１２０の各辺との間に介在された４つの駆動手段（ここでは圧電素子）１６２〜１６５と、枠体１６１の各辺と液晶パネル１２０の各辺との間に介在された４つの弾性部材（ここでは、コイルバネ）１６６〜１６９とを有している。なお、４つの圧電素子１６２〜１６５と４つのコイルバネ１６６〜１６９とは、それぞれ対向する辺に設けられた圧電素子とコイルバネとで対をなしている。すなわち、圧電素子１６２とコイルバネ１６８、圧電素子１６３とコイルバネ１６９、圧電素子１６４とコイルバネ１６６、圧電素子１６５とコイルバネ１６７とでそれぞれ対をなしている。
【００２５】
４つの圧電素子１６２〜１６５からは、それぞれ駆動電圧をかけるための電極（図示なし）が出ており、外部から各圧電素子１６２〜１６５に任意の変位量を与えることができる。また、４つのコイルバネ１６６〜１６９は常に液晶パネル１２０に押圧力を加えるように取り付けられており、圧電素子１６２〜１６５の変位に応じて液晶パネル１２０の位置が移動する。
【００２６】
このような構成にすることで、以下に示すように、３軸位置調整機構１６０は、液晶パネル１２０を、ｘ方向、ｙ方向およびθ方向に所定量だけ移動させることができる。
【００２７】
例えば、圧電素子１６２に所定の量だけ伸長するように変位を与えるともに、圧電素子１６４にも同量だけ縮小するように変位を与えることによって、液晶パネル１２０を−ｘ方向に所定量だけ移動させることができる。逆に、圧電素子１６２に所定の量だけ縮小するように変位を与えるとともに、圧電素子１６４に同量だけ伸張するように変位を与えることによって、液晶パネル１２０を＋ｘ方向に所定量だけ移動させることができる。
【００２８】
また、圧電素子１６３に所定の量だけ縮小するように変位を与えるともに、圧電素子１６５にも同量だけ伸長するように変位を与えることによって、液晶パネル１２０を＋ｙ方向に所定量だけ移動させることができる。逆に、圧電素子１６３に所定の量だけ伸長するように変位を与えるとともに、圧電素子１６５に同量だけ縮小するように変位を与えることによって、液晶パネル１２０を−ｙ方向に所定量だけ移動させることができる。
【００２９】
また、４つの圧電素子１６２〜１６５に対してすべて同量だけ伸長するように変位を与えることによって、液晶パネル１２０を＋θ方向に回転させることができ、逆に、４つの圧電素子１６２〜１６５に対しすべて同量だけ縮小するように変位を与えることによって、液晶パネル１２０を−θ方向に回転させることができる。
【００３０】
このようにして、３軸位置調整機構１６０は、液晶パネル１２０をｘ方向、ｙ方向およびθ方向に任意の量だけ移動させることができる。
【００３１】
次に６軸位置調整機構１４０について説明する。図３に示すように、液晶パネル１２０の前面と開口付きパネル１４１ａとの間には２つの圧電素子１４２、１４３および２つのコイルバネ１４６、１４７が図示のようにそれぞれが対角となるような配置で取り付けられている。また、液晶パネル１２０の裏面と開口付きパネル１４１ｂとの間には、同様に、２つの圧電素子１４４、１４５および２つのコイルバネ１４８、１４９が取り付けられている。ここで、圧電素子１４５およびコイルバネ１４９は図示されていないが、それぞれコイルバネ１４６および圧電素子１４２に対して液晶パネルの裏側に取り付けられている。
【００３２】
４つの圧電素子１４２〜１４５からは、それぞれ駆動電圧をかけるための電極（図示なし）が出ており、外部から各圧電素子に任意の変位量を与えることができる。また、４つのコイルバネ１４６〜１４９は常に液晶パネル１２０に押圧力を加えるように取り付けられており、圧電素子１４２〜１４５の変位に応じて液晶パネル１２０の位置が移動する。
【００３３】
このような構成にすることで、以下に示すように、６軸位置調整機構１４０は、液晶パネル１２０を、ｚ方向、φ方向およびψ方向に所定量だけ移動させることができる。
【００３４】
すなわち、圧電素子１４２，１４３に所定の量だけ伸長するように変位を与えるともに、圧電素子１４４，１４５にも同量だけ縮小するように変位を与えることによって、液晶パネル１２０を−ｚ方向に所定量だけ移動させることができる。逆に、圧電素子１４２，１４３に所定の量だけ縮小するように変位を与えるとともに、圧電素子１４４，１４５に同量だけ伸長するように変位を与えることによって、液晶パネル１２０を＋ｚ方向に所定量だけ移動させることができる。
【００３５】
また、圧電素子１４２，１４５に所定の量だけ伸長するように変位を与えるともに、圧電素子１４３，１４４にも同量だけ縮小するように変位を与えることによって、液晶パネル１２０を＋φ方向に所定量だけ回転させることができる。逆に、圧電素子１４２，１４５に所定の量だけ縮小するように変位を与えるとともに、圧電素子１４３，１４４に同量だけ伸長するように変位を与えることによって、液晶パネル１２０を−φ方向に所定量だけ回転させることができる。
【００３６】
また、圧電素子１４２，１４４に所定の量だけ伸長するように変位を与えるともに、圧電素子１４３，１４５にも同量だけ縮小するように変位を与えることによって、液晶パネル１２０を＋ψ方向に所定量だけ回転させることができる。逆に、圧電素子１４２，１４４に所定の量だけ縮小するように変位を与えるとともに、圧電素子１４３，１４５に同量だけ伸長するように変位を与えることによって、液晶パネル１２０を−ψ方向に所定量だけ回転させることができる。
【００３７】
このように、６軸位置調整機構１４０は、液晶パネル１２０の位置をｚ方向、φ方向、ψ方向に調整が可能であり、かつ、３軸位置調整機構１６０を内包しているため、ｘ方向、ｙ方向、θ方向にも微調整が可能である。よって、外部制御によって、液晶パネル１２０の位置を任意に調整することが可能である。
【００３８】
尚、圧電素子１４２〜１４５および１６２〜１６５は、圧電素子の代わりに、モーターや形状記憶合金などを利用した電動アクチュエーターを使用してもよい。また、コイルバネ１４６〜１４９および１６６〜１６９は、コイルバネの代わりに、板バネやゴムなどの弾性部材を使用してもよい。
【００３９】
図１は、前記６軸位置調整機構１４０を有するプロジェクター（ＰＪ１とする）の構成の一例を示す図である。図１に示すように、プロジェクターＰＪ１は、光源１０１、インテグレータレンズ１０２、偏光変換素子１０３、レンズ１０４〜１０６、第１ダイクロイックミラー１０７、第２ダイクロイックミラー１０８、反射ミラー１０９〜１１１、Ｓ偏光の光を透過させてＰ偏光の光を吸収する偏光板１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ、合成光学系としてのクロスダイクロイックプリズム１１４、偏光分離手段としての偏光ビームスプリッター（ＰＢＳという）１１５Ｒ，１１５Ｇ，１１５Ｂ、投射光学系としての投射レンズ１１６、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の各色成分に対応する光変調素子としての液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ、ＰＢＳ１１５Ｒ，１１５Ｇ，１１５Ｂで反射される不要偏光成分の光を受光するように設けられたイメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ、各液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの位置をｘ方向、ｙ方向、ｚ方向、φ方向、ψ方向、およびθ方向に微調整可能な位置調整機構１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂ、イメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから出力される画像データに基づいて各液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの位置調整制御を行う光変調素子の位置調整制御装置１５０を有している。
【００４０】
なお、本発明にかかる各実施形態の説明で用いる各図において、各偏光板に付された「（//Ｐ）」は、Ｐ偏光の光を透過させてＳ偏光の光を吸収することを意味し、「（//Ｓ）」は、Ｓ偏光の光を透過させてＰ偏光の光を吸収することを意味するものであるとする。
【００４１】
光変調素子の位置調整制御装置１５０は、位置ずれ算出部１５１、位置調整機構制御部１５２、記憶部１５３などを有している。位置ずれ算出部１５１は、イメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから出力される画像データに基づいて各液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの位置ずれ方向および位置ずれ量を算出する。位置調整機構制御部１５２は、位置ずれ算出部１５１で算出された位置ずれ方向および位置ずれ量に基づいて位置調整機構１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂを制御する。記憶部１５３は、各液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂに画素ずれがない状態における各液晶パネルの位置（各液晶パネルの「基準位置」という）、位置ずれ算出部１５１で算出された位置ずれ方向、および位置ずれ量など各種データを記憶する。また、イメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの動作、および、位置ずれ算出部１５１、位置調整機構制御部１５２の具体的な動作などについては後述する。
【００４２】
このような構成において、光源１０１から出た光は、インテグレータレンズ１０２により輝度分布がほぼ均等にされたのち、偏光変換素子１０３により偏光方向が合わせられ、おおよそ所定の偏光方向（Ｓ偏光とする）の光がレンズ１０４から射出される。その後、第１ダイクロイックミラー１０７によりＲ色成分の光（Ｒ色光という）とＧ色成分の光（Ｇ色光という）およびＢ色成分の光（Ｂ色光という）とに分離される。
【００４３】
そして、第１ダイクロイックミラー１０７で分離されたＲ色光は、反射ミラー１０９によって反射され、そのＳ偏光成分のみが偏光板１１２Ｒを透過して、液晶パネル１２０Ｒに入射される。液晶パネル１２０Ｒに入射されたＲ色光は、画像データに基づいて変調されて画像光（Ｒ画像光という）として出力されたのち、ＰＢＳ１１５Ｒで投射に必要な偏光成分（Ｐ偏光）と投射に不必要な偏光成分（Ｓ偏光）が分離される。投射に必要な偏光成分は１／２λ板１１８ＲによりＳ偏光に変換され、クロスダイクロイックプリズム１１４に入射される。
【００４４】
また、第１ダイクロイックミラー１０７で分離されたＧ色光およびＢ色光は、第２ダイクロイックミラー１０８でＧ色光とＢ色光とに分離される。そして、第２ダイクロイックミラー１０８で分離されたＧ色光は、そのＳ偏光成分のみが偏光板１１２Ｇを透過して、液晶パネル１２０Ｇに入射される。液晶パネル１２０Ｇに入射されたＧ色光は、画像データに基づいて変調されて画像光（Ｇ画像光という）として出力されたのち、ＰＢＳ１１５Ｇで投射に必要な偏光成分（Ｐ偏光）と投射に不必要な偏光成分（Ｓ偏光）が分離される。投射に必要な偏光成分はそのままクロスダイクロイックプリズム１１４に入射される。
【００４５】
また、第２ダイクロイックミラー１０８で分離されたＢ色光は、リレー光学系を構成するレンズ１０５、反射ミラー１１０、レンズ１０６を経て、反射ミラー１１１によって反射され、そのＳ偏光成分のみが偏光板１１２Ｂを透過して、液晶パネル１２０Ｂに入射される。液晶パネル１２０Ｂに入射されたＢ色光は、画像データに基づいて変調されて画像光（Ｂ画像光という）として出力されたのち、ＰＢＳ１１５Ｂで投射に必要な偏光成分（Ｐ偏光）と投射に不必要な偏光成分（Ｓ偏光）が分離される。投射に必要な偏光成分は１／２λ板１１８ＢによりＳ偏光に変換され、クロスダイクロイックプリズム１１４に入射される。
【００４６】
このようにして、クロスダイクロイックプリズム１１４に入射されたＲＧＢの各画像光は、クロスダイクロイックプリズム１１４によって合成されて合成画像光として射出され、投射レンズ１１６により投射面（図示せず）に投射される。
【００４７】
ところで、クロスダイクロイックプリズム１１４は、輝度をより高くするという目的で、Ｒ画像光とＢ画像光はＳ偏光、Ｇ画像光はＰ偏光として入射するように設計されたものを使用することがある。クロスダイクロイックプリズム１１４に入射する各画像光の偏光方向をこのようにするのは、クロスダイクロイックプリズム１１４の反射特性はＰ偏光よりもＳ偏光の方が高く、またクロスダイクロイックプリズム１１４の透過特性はＳ偏光よりＰ偏光の方が高いからである。従って、クロスダイクロイックプリズム１１４で反射するＲ画像光とＢ画像光については、Ｓ偏光としてクロスダイクロイックプリズム１１４に入射させる一方、クロスダイクロイックプリズム１１４を透過するＧ画像光については、Ｐ偏光としてクロスダイクロイックプリズム１１４に入射させている。その結果、クロスダイクロイックプリズム１１４における光の損失を低減させることができるため、輝度を上げるという面では有利とされるからである。そこで、ＲＧＢの各画像光の偏光方向をそのように合わせるために、Ｒ色光の光路上には１／２λ板１１８Ｒが設けられ、Ｂ色光の光路上には１／２λ板１１８Ｂが設けられている。
【００４８】
このような構成とすることによって、図１においては、クロスダイクロイックプリズム１１４には、クロスダイクロイックプリズム１１４から見たとき、Ｒ画像光およびＢ画像光はＳ偏光で入射され、Ｇ画像光はＰ偏光で入射される。
【００４９】
なお、クロスダイクロイックプリズム１１４に対して、Ｒ画像光およびＢ画像光はＳ偏光、Ｇ画像光はＰ偏光で入射されるような光学系を有する従来の一般的なプロジェクターにおいては、ＲＧＢの各液晶パネルの射出側に設けられた偏光板によって、Ｒ画像光およびＢ画像光はＳ偏光、Ｇ画像光はＰ偏光でクロスダイクロイックプリズムに入射させるようにしているのが一般的である（図２参照）。
【００５０】
図２はＲ画像光およびＢ画像光はＳ偏光、Ｇ画像光はＰ偏光でクロスダイクロイックプリズム１１４に入射させるようにした一般的なプロジェクターの光学系の構成を示す図である。すなわち、図２に示すプロジェクター（プロジェクターＰＪ１’とする）は、液晶パネル１２０Ｒ及び１２０Ｂの入射側に偏光板１１２Ｒ及び１１２Ｂが、Ｐ偏光を透過させてＳ偏光を吸収するように設けられ、射出側に偏光板１１７Ｒおよび１１７ＢがＳ偏光を透過させてＰ偏光を吸収するように設けられ、偏光板１１２Ｒ及び１１２Ｂの入射側に１／２λ板１１３Ｒ及び１１３Ｂが設けられている。また、液晶パネル１２０Ｇの入射側に偏光板１１２Ｇが、Ｓ偏光を透過させてＰ偏光を吸収するように設けられ、射出側に偏光板１１７ＧがＰ偏光を透過させてＳ偏光を吸収するように設けられている。なお、図２において図１と同一構成要素には同一符号が付されている。
【００５１】
図２に示す一般的なプロジェクターＰＪ１’は、プロジェクターＰＪ１と同様、レンズ１０４から射出される光の偏光成分のほとんどはＳ偏光であるが、Ｒ色光及びＢ色光の光路においては、１／２λ板１１３Ｒ及び１１３Ｂによって光の偏光方向が９０度回転させられ、出射する光の偏光成分のほとんどがＰ偏光となる。そして偏光板１１２Ｒ及び１１２ＢではＳ偏光は吸収され、Ｐ偏光成分のみが透過して液晶パネル１２０Ｒ及び１２０Ｂに入射される。液晶パネル１２０Ｒ及び１２０Ｂに入射された光は、各画像データに基づいて変調されてＲ画像光及びＢ画像光として出力されたのち、偏光板１１７Ｒ及び１１７ＢによってＰ偏光が吸収され、クロスダイクロイックプリズム１１４にはＳ偏光のＲ画像光およびＢ画像光が入射される。また、Ｇ色光の光路においては、偏光板１１２ＧでＰ偏光が吸収され、Ｓ偏光成分のみが透過して液晶パネル１２０Ｇに入射される。液晶パネル１２０Ｇに入射された光は、画像データに基づいて変調されてＧ画像光として出力されたのち、偏光板１１７ＧによってＳ偏光が吸収され、クロスダイクロイックプリズム１１４にはＰ偏光のＧ画像光が入射される。
【００５２】
これに対して、実施形態に係るプロジェクターＰＪ１では、図２に示す偏光板１１７Ｒ，１１７Ｇ，１１７Ｂの代わりとして、ＰＢＳ１１５Ｒ，１１５Ｇ，１１５Ｂを設けている（図１参照）。こうすることで、本来、射出側の偏光板１１７Ｒ，１１７Ｇ，１１７Ｂで吸収される不要偏光成分は、ＰＢＳ１１５Ｒ，１１５Ｇ，１１５ＢによってＲＧＢ各画像光の光路に対して直交する方向に反射されるので、反射された不要偏光成分を投射のための画像光から分離して取り出すことができる。そして、投射のための画像光から分離されたＲＧＢ各画像の不要偏光成分は、ＰＢＳ１１５Ｒ，１１５Ｇ，１１５Ｂにそれぞれ対応して設けられたイメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂで受光される。
【００５３】
イメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂは、ＣＣＤまたはＣＭＯＳなどの光検出素子が縦方向および横方向にマトリックス上に配列された構造となっていて、入射される光量に比例した電気信号（アナログ信号）を出力するものである。そして、各イメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの出力側にはアナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路（図示せず）が接続され、デジタル信号に変換されたイメージセンサー出力（画像データ）は、光変調素子の位置調整制御装置１５０に入力される。なお、イメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの解像度は、各液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの解像度よりも高いことが好ましい。
【００５４】
なお、イメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂで受光される不要偏光成分の画像光は、クロスダイクロイックプリズム１１４に入射するＲＧＢの各画像光のネガ画像である。したがって、各液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂから射出される画像光が例えば黒画像（最小輝度の画像）の画像光であるとすれば、イメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂでは白画像（最大輝度の画像）として受光される。
【００５５】
一般に、液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂは、投射画像を形成するための領域（画像形成領域）に対応する画素領域（有効画素領域という）の外側に、投射画像の形成のためには使用しない領域（非画像形成領域）に対応する画素領域（ダミー画素領域という）を有しており、ダミー画素領域に対応する投射画像は、常に黒画像（最低輝度の画像）での表示となるように画像処理されているのが一般的である。このため、イメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂにおいては、ダミー画素領域に対応するネガ画像は、白画像（最大輝度の画像）として受光される。
【００５６】
図５は液晶パネルが有するダミー画素領域について説明する図である。図５に示すように、液晶パネル１２０は、有効画素領域１２２の外側に、ダミー画素領域１２３を有している。
【００５７】
図６はイメージセンサーで受光される画像の一例を示す図である。イメージセンサー１３０で受光される画像は、図６に示すように、液晶パネル１２０の有効画素領域１２２に対応する投射すべき画像のネガ画像１３１と、その外側のダミー画素領域１２３に対応する白画像１３２である。さらに、イメージセンサー１３０で受光可能な範囲が、液晶パネル１２０から射出されるダミー画素領域１２３の外側の領域をも受光可能であれば、液晶パネル１２０においてダミー画素領域１２３の外側の画素の存在しない領域に対応する黒画像１３３もイメージセンサー１３０によって受光される。
【００５８】
各イメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂにおいて図６に示すような画像（投射画像のネガ画像１３１、白画像１３２および黒画像１３３）が受光されると、イメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂからは、受光した各画像に対応する画像データ（Ａ／Ｄ変換後の画像データ）が出力され、その画像データはそれぞれ光変調素子の位置調整制御装置１５０に与えられる。
【００５９】
光変調素子の位置調整制御装置１５０における位置ずれ算出部１５１は、各イメージセンサー１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから出力されるＲＧＢの各画像に対応する画像データのうち、ダミー画素領域１２３に対応する画像（白画像１３２）を解析し、各液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂにおいて、白画像１３２の外縁１２３ａ（ダミー画素領域１２３の外側の縁）に対応する画像（外縁画像１３４）の位置を検出して、各液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの位置ずれ方向および位置ずれ量を算出する。なお、外縁画像１３４の検出は、例えば、公知のエッジ検出技術を用いることにより可能である。
【００６０】
また、各液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂの位置ずれ方向および位置ずれ量は、各液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂが基準位置にあるときに検出された外縁に対応する画像（基準外縁画像１３５）と、位置調整を行う時点で検出された外縁画像１３４の位置とに基づいて求めることができる。
【００６１】
ここで、基準外縁画像１３５は、例えば、プロジェクターの出荷前の調整段階において取得され、記憶部１５３にあらかじめ記憶された各液晶パネルの基準位置に対応するものである。
【００６２】
検出された外縁画像１３４の画像の一例を図７（ａ）〜（ｃ）に示す。点線部は対応する液晶パネルの基準外縁画像１３５である。
【００６３】
液晶パネル１２０の位置がｚ方向、φ方向、ψ方向にずれていた場合、図７（ａ）のように、外縁画像１３４は、基準外縁画像１３５と合同形とはならない。それは、液晶パネル１２０の位置がｚ方向、φ方向またはψ方向にずれることによって液晶パネル１２０とイメージセンサー１３０との間の光路長が「基準位置」の場合とずれるからである。
したがって、外縁画像１３４は、基準外縁画像１３５と合同形となるように位置を調整すれば、ｚ方向、φ方向およびψ方向の位置または向きは正しく調整されることになる。
【００６４】
図８に実施形態に係るプロジェクターにおける液晶パネルの位置および向きの調整手順を示す。
【００６５】
まず、現時点で検出される外縁画像１３４が基準外縁画像１３５と一致しているかどうか解析する。もし一致していれば、液晶パネルの位置ずれはないとする（Ｓ１：Ｎｏ）。外縁画像１３４が基準外縁画像１３５と一致しない場合、液晶パネルの位置ずれがあると判断し（Ｓ１：Ｙｅｓ）、以下の調整フローに入る。
【００６６】
６軸調整機構１４０により液晶パネル１２０をφ方向に回転して、外縁画像１３４の上辺１３４ａと下辺１３４ｃとのなす角度が、基準外縁画像１３５の上辺１３５ａと下辺１３５ｃとのなす角度と等しくなるように調整する（Ｓ２）。これにより、液晶パネル１２０のφ方向の向きが正しく修正される。
【００６７】
また同様に、６軸調整機構１４０により液晶パネル１２０をψ方向に回転して、外縁画像１３４の右辺１３４ｂと左辺１３４ｄとのなす角度が、基準外縁画像１３５の右辺１３５ｂと左辺１３５ｄとのなす角度と等しくなるように調整する（Ｓ３）。これで液晶パネル１２０のψ方向の向きが正しく修正される。
【００６８】
このとき、基準外縁画像１３５が完全な長方形の場合には、Ｓ２において、外縁画像１３４の上辺１３４ａと下辺１３４ｃが平行となるように調整し、Ｓ３において、外縁画像１３４の右辺１３４ｂと左辺１３４ｄが平行となるように調整すればよい。
【００６９】
また、Ｓ２とＳ３の順序はどちらのステップを先に行ってもよい。
【００７０】
液晶パネル１２０のφ方向とψ方向の調整が正しくなされると、図７（ｂ）に示すように、外縁画像１３４は基準外縁画像１３５とは相似な形となる。しかし、ｚ方向に位置がずれていると、外縁画像１３４は基準外縁画像１３５と合同な形とはならない。
【００７１】
よって６軸調整機構１４０により液晶パネル１２０をｚ方向に移動して外縁画像１３４と基準外縁画像１３５が合同形となるように調整する（Ｓ４）。これによりｚ方向の位置も正しく修正される。
【００７２】
次に、３軸調整機構１６０により液晶パネル１２０をθ方向に回転して、外縁画像１３４の１辺と基準外縁画像１３５の対応する１辺が平行となるように調整する（Ｓ５）。これで液晶パネル１２０のθ方向の向きが正しく修正される。
【００７３】
ここで、Ｓ４とＳ５の順序はどちらのステップを先に行ってもよい。上記Ｓ１〜Ｓ５の処理により、液晶パネル１２０のφ方向、ψ方向、ｚ方向およびθ方向の調整が正しくなされると、図７（ｃ）に示すように、外縁画像１３４は基準外縁画像１３５とは合同で、かつ、向きの等しい形となる。
【００７４】
その後は、３軸調整機構１６０により液晶パネル１２０をｘ方向およびｙ方向に移動することにより、外縁画像１３４が基準外縁画像１３５と一致するように調整する（Ｓ６およびＳ７）。
【００７５】
このような手順の位置調整を、位置ずれの生じているすべての液晶パネルに対して行うことによって、各液晶パネル１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂのそれぞれ対応する画素のずれをなくすことができる。
【００７６】
本発明の実施形態に係るプロジェクターによれば、ダミー画素領域１２３に対応する白画像１３２に基づいて位置ずれ方向および位置ずれ量を算出するようにしているので、位置ずれ方向および位置ずれ量を算出するための専用のテスト用画像などを投射することなく、通常の画像の投射中に位置ずれ方向および位置ずれ量を算出することができる。このため、上記したような位置調整制御は、映像を普通に投射しながら、自動かつリアルタイムで行うことが可能である。
【符号の説明】
【００７７】
１１２Ｒ，１１２Ｇ，１１２Ｂ…偏光板、１１３Ｒ，１１３Ｇ，１１３Ｂ…１／２λ板、１１４…クロスダイクロイックプリズム、１１５Ｒ，１１５Ｇ，１１５Ｂ…ＰＢＳ（偏光分離手段）、１１７Ｒ，１１７Ｇ，１１７Ｂ…偏光板、１１８Ｒ，１１８Ｂ…１／２λ板、１２０Ｒ，１２０Ｇ，１２０Ｂ…液晶パネル（光変調素子）、１２２…有効画素領域、１２３…ダミー画素領域、１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ…イメージセンサー、１３１…投射画像、１３２…白画像、１３３…黒画像，１４０Ｒ，１４０Ｇ，１４０Ｂ…６軸位置調整機構、１４１…枠体、１４２〜１４５…駆動手段（圧電素子）、１４６〜１４９…弾性部材としてのコイルバネ、１５０…光変調素子の位置調整制御装置、１５１…位置ずれ算出部、１５２…位置調整機構制御部、１５３…記憶部、１６０…３軸位置調整機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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