(57)【要約】【課題】映像品質の低下を抑制しつつ、機器の低消費電力化や光源の長寿命化を図ることができる照明装置を提供する。【解決手段】照明装置は、光を変調する光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂと、光変調器の変調領域８１を複数に分割した各分割領域にそれぞれ対応して配された複数の光源部１１と、各光源部１１からの光をそれぞれ対応する分割領域に導く導光光学系と、各分割領域に対応する各光源部１１の出力を各分割領域に適用される映像信号に基づいて調整する光量調整部１０３と、各光源部１１の出力と映像信号に基づいて光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂを制御する階調設定部１０５とを有する。導光光学系は、複数の光ファイバー群１２と、複数のインテグレータロッド２１と、リレー光学系とを有する。【選択図】図４
2010064559.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
照明装置において、
光を変調する光変調部と、
前記光変調部の光変調領域を分割した複数の分割領域にそれぞれ対応して配された複数の光源部と、
前記複数の光源部からの光をそれぞれ対応する前記複数の分割領域へ導く導光光学系と、
分割領域に適用される映像信号に基づいて、前記分割領域に対応する光源部の出力を調整する出力調整部と、
前記光源部の出力と前記映像信号に基づいて、前記光変調部を制御する変調制御部と、
を有することを特徴とする照明装置。
【請求項２】
請求項１に記載の照明装置において、
前記導光光学系は、前記複数の分割領域に対応して配された複数のインテグレータロッドを有する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項３】
請求項２に記載の照明装置において、
前記導光光学系は、前記複数のインテグレータロッドから出射された光をそれぞれ対応する前記分割領域に導くリレー光学系を有し、
前記光変調部は、前記リレー光学系による結像面と異なる位置に配される、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項４】
請求項２に記載の照明装置において、
前記導光光学系は；
前記複数のインテグレータロッドから出射された光をそれぞれ対応する前記分割領域に導くリレー光学系と、
前記リレー光学系に間挿された拡散板と、を有する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項５】
請求項１に記載の照明装置において、
前記導光光学系は；
前記複数の光源部から出射された光が入射するフライアイレンズと、
前記フライアイレンズを透過した光が入射され、前記複数の分割領域に対応して配された複数のコンデンサレンズと、を有する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項６】
請求項５に記載の照明装置において、
前記各分割領域に結像される光のサイズが、当該各分割領域より大きくなるよう、前記フライアイレンズの倍率が設定されている、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項５に記載の照明装置において、
前記導光光学系は、拡散板を有する、
ことを特徴とする照明装置。
【請求項８】
投写型映像表示装置において、
照明装置と、
前記照明装置からの映像光を拡大して投写する投写光学系と、を備え、
前記照明装置は；
光を変調する光変調部と、
前記光変調部の光変調領域を分割した複数の分割領域にそれぞれ対応して配された複数の光源部と、
前記複数の光源部からの光をそれぞれ対応する前記複数の分割領域へ導く導光光学系と、
分割領域に適用される映像信号に基づいて、前記分割領域に対応する光源部の出力を調整する出力調整部と、
前記光源部の出力と前記映像信号に基づいて、前記光変調部を制御する変調制御部と、を有する、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項９】
請求項８に記載の投写型映像表示装置において、
前記導光光学系は、前記複数の分割領域に対応して配された複数のインテグレータロッドを有する、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の投写型映像表示装置において、
前記導光光学系は；
前記複数の光源部から出射された光が入射するフライアイレンズと、
前記フライアイレンズを透過した光が入射され、前記複数の分割領域に対応して配された複数のコンデンサレンズと、を有する、
ことを特徴とする投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源からの光を映像信号に基づいて変調して出力する照明装置および投写型映像表示装置に関し、特に、複数の光源を用いて高輝度化を図るようにした照明装置および投写型映像表示装置に用いて好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源からの光を映像信号に基づいて変調し、これにより生成した光（以下、「映像光」という）を被投写面に投写する投写型映像表示装置（以下、「プロジェクタ」という）が知られている。この種のプロジェクタでは、近年の大画面化に伴って映像光の高輝度化が求められており、このため、照明光の高輝度化を図る必要が生じている。【０００３】
これに対し、多数の光源を一次元あるいは二次元に配列してアレイ化することにより、光の集積化を図る構成が取られ得る。また、照明光の高輝度化を図るための構成として、たとえば、複数の光源からの光を複数の光ファイバーにカップリングし、これら光ファイバーを結束して光ファイバーから出射される光を合成する構成が取られ得る。【０００４】
しかし、このように多数の光源が用いられると、どうしても機器の消費電力が大きくなってしまう。また、大きな電流で駆動され続けた場合、光源の寿命が短くなってしまう。【０００５】
そこで、かかるプロジェクタにおいて、低消費電力モード（長寿命モード）の設定がなされると、全ての光源、あるいは一部の光源の出力が低減されるような構成が取られ得る（たとえば、特許文献１）。このようにすれば、光源の長寿命化が図られ、また、機器の低消費電力化が図られる。
【特許文献１】特開平２００４−２７９９４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記構成のプロジェクタでは、光源の出力が低下すると、投写画像全体の明るさも低下してしまう。したがって、機器の低消費電力化や光源の長寿命化のために映像品質の低下を招いてしまう惧れがあった。【０００７】
本発明は、かかる問題を解消するためになされたものであり、映像品質の低下を抑制しつつ、機器の低消費電力化や光源の長寿命化を図ることができる照明装置および投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様に係る照明装置は、光を変調する光変調部と、前記光変調部の光変調領域を分割した複数の分割領域にそれぞれ対応して配された複数の光源部と、前記複数の光源部からの光をそれぞれ対応する前記複数の分割領域へ導く導光光学系と、分割領域に適用される映像信号に基づいて、前記分割領域に対応する光源部の出力を調整する出力調整部と、前記光源部の出力と前記映像信号に基づいて、前記光変調部を制御する変調制御部とを有することを特徴とする。【０００９】
第１の態様に係る照明装置によれば、光変調部の各分割領域に適用される映像信号に基づいて対応する各光源部の出力を個々に調整するようにしているので、複数の光源部全体としての消費電力を低減することができる。しかも、調整した各光源部の出力と映像信号に基づいて光変調部を制御するようにしているので、各光源部の出力を調整することによる各分割領域の画像の明るさの低下を抑制でき、画面全体の明るさを保つことができる。よって、映像品質の低下を抑制することができる。【００１０】
本発明の第１の態様に係る照明装置において、前記導光光学系は、前記複数の分割領域に対応して配された複数のインテグレータロッドを有する構成とされ得る。【００１１】
このような構成とすれば、各光源部からの光を、それぞれに対応する分割領域に効果的に導くことができる。【００１２】
また、このような構成とした場合、前記導光光学系は、前記複数のインテグレータロッドから出射された光をそれぞれ対応する前記分割領域に導くリレー光学系を有する構成とされ得る。このとき、前記光変調部は、前記リレー光学系による結像面と異なる位置に配される構成とされ得る。【００１３】
あるいは、前記導光光学系は、前記複数のインテグレータロッドから出射された光をそれぞれ対応する前記分割領域に導くリレー光学系と、前記リレー光学系に間挿された拡散板とを有する構成とされ得る。【００１４】
このような構成とすれば、投写画像に分割領域の境界が現われ難くすることができる。【００１５】
本発明の第１の態様に係る照明装置において、前記導光光学系は、前記複数の光源部から出射された光が入射するフライアイレンズと、前記フライアイレンズを透過した光が入射され、前記複数の分割領域に対応して配された複数のコンデンサレンズとを有する構成とされ得る。【００１６】
このような構成とすれば、各光源部からの光を、それぞれに対応する分割領域に効果的に導くことができる。【００１７】
また、このような構成とした場合、前記各分割領域に結像される光のサイズが、当該各分割領域より大きくなるよう、前記フライアイレンズの倍率が設定され得る。【００１８】
あるいは、前記導光光学系は、拡散板を有する構成とされ得る。【００１９】
このような構成とすれば、投写画像に分割領域の境界が現われ難くすることができる。【００２０】
本発明の第２の態様に係る投写型映像表示装置は、照明装置と、前記照明装置からの映像光を拡大して投写する投写光学系とを備える。ここで、前記照明装置は、光を変調する光変調部と、前記光変調部の光変調領域を分割した複数の分割領域にそれぞれ対応して配された複数の光源部と、前記複数の光源部からの光をそれぞれ対応する前記複数の分割領域へ導く導光光学系と、分割領域に適用される映像信号に基づいて、前記分割領域に対応する光源部の出力を調整する出力調整部と、前記光源部の出力と前記映像信号に基づいて、前記光変調部を制御する変調制御部とを有する。【００２１】
第２の態様に係る投写型映像表示装置によれば、第１の態様に係る照明装置と同様、複数の光源部全体としての消費電力を低減することができ、且つ映像品質の低下を抑制することができる。【００２２】
以上のとおり本発明によれば、映像品質の低下を抑制しつつ、機器の低消費電力化や光源の長寿命化を図ることができる。【００２３】
本発明の特徴は、以下に示す実施の形態により更に明らかとなろう。ただし、以下に示す実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】実施の形態に係るプロジェクタの光学系の構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る照明装置およびインテグレータの構成を示す図である。
【図３】実施の形態に係るインテグレータにおけるインテグレータロッドの固定構造について説明するための図である。
【図４】実施の形態に係るインテグレータから出射されたレーザ光の光変調器への照射状態を示す図である。
【図５】実施の形態に係るプロジェクタにおける、各光変調器および各レーザ光源を駆動制御するための制御系の構成を示す図である。
【図６】実施の形態に係るスクリーンへの投写画像と各光源部の出力との関係を示す図である。
【図７】変更例に係る照明装置から光変調器までの光学系の模式図である。
【図８】変更例に係るプロジェクタの光学系の構成を示す図である。
【図９】更なる変更例に係るプロジェクタの光学系の構成を示す図である。
【図１０】更なる変更例に係る光源装置、フライアイレンズおよびコンデンサアレイの構成について説明するための図である。
【図１１】更なる変更例に係るプロジェクタの光学系の他の構成について説明するための図である。
【００２５】
ただし、図面はもっぱら説明のためのものであって、この発明の範囲を限定するものではない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態に係るプロジェクタについて、図面を参照して説明する。【００２７】
図１は、プロジェクタの光学系の構成を示す図である。なお、図１中、投写レンズ９０を除いた構成により、本実施の形態に係るプロジェクタに搭載された照明装置１の光学系が構成されている。図１中、Ｒ光用光変調器８０Ｒ、Ｇ光用光変調器８０ＧおよびＢ光用光変調器８０Ｂが本発明に係る光変調部に相当し、光源装置１０を構成する光源部１１が本発明に係る光源部に相当し、光源装置１０とＲ光用光変調器８０Ｒ、Ｇ光用光変調器８０ＧおよびＢ光用光変調器８０Ｂとの間に介在する構成部が本発明の導光光学系に相当する。【００２８】
光源装置１０からは、赤色波長帯のレーザ光（以下、「Ｒ光」という）と緑色波長帯のレーザ光（以下、「Ｇ光」という）と青色波長帯のレーザ光（以下、「Ｂ光」という）とが合成された白色の照明光が出射される。光源装置１０は、複数のレーザ光源から出射されたＲ光、Ｇ光およびＢ光を、光ファイバーを用いて集積するような構成を有する。なお、光源装置１０の詳細な構成については後に詳述する。【００２９】
光源装置１０から出射された照明光は、インテグレータ２０によって照度分布が均一化された後、リレーレンズ３０、４０、ミラー５０、リレーレンズ６０を介して、３ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）用色分離合成プリズム７０のＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム７１に入射される。なお、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム７０の構成の詳細は、たとえば、特開２００６−７９０８０号公報に記載されている。【００３０】
３ＤＭＤ用色分離合成プリズム７０に入射された照明光は、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム７０を構成するダイクロイック膜７２、７３によって分離され、ＤＭＤからなる反射型のＲ光用光変調器８０Ｒ、Ｇ光用光変調器８０ＧおよびＢ光用光変調器８０Ｂのそれぞれの変調領域に入射される。これら光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂによって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム７０によって光路が統合され、各色光が色合成された光（映像光）がＴＩＲプリズム７１から投写レンズ９０（本発明の投写光学系に相当）に入射される。【００３１】
投写レンズ９０に入射された映像光は、拡大されてスクリーン（被投写面）に投写される。こうして、スクリーン上に映像信号に基づく所定の映像が表示される。【００３２】
図２は、光源装置１０およびインテグレータ２０の構成を示す図である。図２（ａ）は、光源装置１０およびインテグレータ２０の斜視図である。また、図２（ｂ）は、光源装置１０における、光源部１１周辺の構成を示す図である。さらに、図２（ｃ）は、光源装置１０における、バンドル１３による複数の光ファイバー群１２の結束構造を示す図（正面図）である。【００３３】
光源装置１０は、図２（ａ）に示すように、９つの光源部１１と、これら光源部１１に対応して配された９つの光ファイバー群１２と、これら光ファイバー群１２を結束するバンドル１３とを備えている。【００３４】
各光源部１１は、図２（ｂ）に示すように、Ｒ光を発する赤色レーザ光源１１Ｒと、Ｇ光を発する緑色レーザ光源１１Ｇと、Ｂ光を発する青色レーザ光源１１Ｂによって構成されている。また、各光ファイバー群１２は、Ｒ光用の光ファイバー１２Ｒと、Ｇ光用の光ファイバー１２Ｇと、Ｂ光用の光ファイバー１２Ｂによって構成されている。これら３本の光ファイバー１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂは、互いに接着剤により接着されることにより一体化されている。なお、一体化の方法としては、バンドで結束する、チューブに入れる等の方法をとることもできる。【００３５】
各レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂから発せられたＲ光、Ｇ光およびＢ光は、それぞれ、ファイバーカプラー１５を介して各光ファイバー１２Ｒ、１２Ｇ、１２Ｂに入射し、ファイバー内を伝搬してそれらの先端部から出射される。【００３６】
９つの光ファイバー群１２は、先端部においてバンドル１３により結束されている。各光ファイバー群１２は、図２（ｃ）に示すように、バンドル１３内において、横３列縦３列となるように所定ピッチで配置されている。バンドル１３内には、エポキシ樹脂等の充填材１４が充填されており、これによって、各光ファイバー群１２がバンドル１３内に固定されている。【００３７】
インテグレータ２０は、図２（ａ）に示すように、９本のインテグレータロッド２１により構成されている。９本のインテグレータロッド２１は、横３列縦３段となるように束ねられ、界面同士が接着されることによって一体化されている。【００３８】
図３は、インテグレータロッド２１の固定構造について説明するための図である。図３（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ、インテグレータ２０を側方、入射面側および出射面側から見た図である。図３（ｄ）は、インテグレータロッド２１の出射端部側が接着されない構成例を示す図である。【００３９】
図３（ａ）から（ｃ）に示すように、各インテグレータロッド２１は、その入射端側と出射端側が接着剤によって接着されている。このとき、ロッドの界面（側面）に接着剤が塗布されると、塗布された部分はレーザ光の反射率が低下してしまう。このため、インテグレータロッド２１の入射端側では、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、入射したレーザ光が当たらない入射端面２１ａ近傍に接着剤を塗布するようにしている。また、出射端側では、図３（ｃ）に示すように、接着剤が塗布される部分を極力少なくするため、最小限の場所に点在するように接着剤が塗布されている。接着剤の厚みは、たとえば、数μｍ〜１０μｍ程度であり、隣り合うインテグレータロッド２１の間には、接着剤の厚み分のエアギャップＧが形成される。【００４０】
なお、入射端側での接着のみによってインテグレータロッド２１の十分な固定が行えれば、出射端側でのロッドの接着は必ずしも必要ではなく、図３（ｄ）に示すように、出射端側は束ねられるだけとなる。この場合、出射端側での接着剤による反射率の低下は生じない。【００４１】
図２に戻り、光ファイバー群１２のピッチは、インテグレータロッド２１のピッチとほぼ等しくなるよう構成されている。そして、光源装置１０とインテグレータ２０は、各光ファイバー群１２の先端面が、各インテグレータロッド２１の入射面２１ａに対峙するように配置されている。【００４２】
こうして、各光ファイバー群１２から出射されたＲＧＢ３色のレーザ光は、対応する各インテグレータロッド２１に入射される。上述のように、隣り合うインテグレータロッド２１の間にはエアギャップＧが形成されている。このため、各インテグレータロッド２１に入射されたレーザ光は、ロッドと空気との間の屈折率の違いによって、各ロッド内を全反射しながら伝搬し、照度分布が均一化された後、その出射面２１ｂから出射される。【００４３】
図４は、インテグレータ２０から出射されたレーザ光の光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂへの照射状態を示す図である。【００４４】
図４（ａ）は、光源装置１０から光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂまでの光学系の模式図であり、図４（ｂ）は、各インテグレータロッド２１から出射されたレーザ光が照射される光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂの変調領域８１上の領域を模式的に示した図である。なお、図４（ａ）では、便宜上、リレーレンズ３０、４０、６０、ミラー５０および３ＤＭＤ用色分離合成プリズム７０からなるリレー光学系を、１つのレンズにより描いている。また、図４（ｂ）では、便宜上、各インテグレータロッド２１にＡ〜Ｉの符号を付し、同様に、変調領域８１において、各インテグレータロッド２１からのレーザ光が照射される分割領域にＡ〜Ｉの符号を付している。【００４５】
インテグレータ２０から出射されたレーザ光は、図１により説明した如く、リレー光学系においてＲ光、Ｇ光およびＢ光に分離され、分離されたＲ光、Ｇ光およびＢ光が、それぞれ対応する光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂの変調領域８１全体に照射される。このとき、各インテグレータロッド２１から出射された各レーザ光（Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光）は、変調領域８１における、対応するそれぞれの領域に照射される。即ち、変調領域８１は、インテグレータロッド２１の個数と同じ９つの領域に分割された状態となり、１つの分割領域に１つの光源部１１からのレーザ光が照射されることとなる。【００４６】
なお、各レーザ光は、リレー光学系のレンズ作用によって、図４（ｂ）に示すように、変調領域８１の上下左右逆さまの位置に照射される。たとえば、左上に位置する符号Ａのインテグレータロッド２１から出射されたレーザ光は、変調領域８１の一番右下の位置、即ち符号Ａの分割領域に照射される。他の符号Ｂ〜Ｉのインテグレータロッド２１からのレーザ光についても、図４（ｂ）に示すように、同じ符号の分割領域に照射される。【００４７】
ここで、光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂの反射面の位置は、図４（ａ）に示すように、リレー光学系による結像面に対して、わずかに後方にずれている。この結果、変調領域８１に照射された各レーザ光は、その照射サイズが結像面よりやや大きくなるので、図４（ｂ）に示すように、隣り合う分割領域に照射されるレーザ光が、その境界において僅かに重なる状態が生じる（以下、レーザ光が重なる領域を「オーバラップ領域」という）。これにより、ロンドインテグレータ２０に上記エアギャップＧが生じていても、これに起因して投写画像に境界線が現われることがない。【００４８】
なお、光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂの反射面の位置が結像面からずれると、その分、映像が暈ける状態となる。よって、暈け具合が実用上問題とならず、かつ上記境界線が目立たないように、反射面と結像面とのずれ量が調整される。【００４９】
図５は、プロジェクタにおける、各光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂおよび各レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを駆動制御するための制御系の構成を示す図である。なお、同図の制御部１００は、プロジェクタに搭載された照明装置１の回路系に含まれる。【００５０】
光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂおよび光源部１１の各レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂは、制御部１００によって駆動制御される。制御部１００は、入力された映像信号から、光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂの各分割領域に必要な輝度を求め、必要な輝度が得られるように各分割領域に照射される光量を決定する。そして決定した光量に基づいて、各分割領域に対応する各光源部１１、即ち各レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの出力を制御する。さらに、制御部１００は、各分割領域に照射される光量、即ち各光源部の出力に応じて、その分割領域内の各画素の階調を設定し、光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂを制御する。【００５１】
このような制御を行うため、制御部１００は、入力受付部１０１と、最高輝度算出部１０２と、光量調整部１０３（本発明の出力調整部に相当）と、オーバラップ光量算出部１０４と、階調設定部１０５（本発明の変調制御部に相当）と、パネル駆動部１０６と、光源駆動部１０７とを備えている。【００５２】
入力信号受付部１０１は、１フレーム（１映像画面）分の映像信号（たとえば、ＲＧＢ入力信号）が入力されると、これら映像信号を最高輝度算出部１０２および階調設定部１０５に出力する。【００５３】
最高輝度算出部１０２は、入力された映像信号に基づいて、各光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂそれぞれの各分割領域に求められる最高輝度を分割領域毎に算出する。たとえば、分割領域における各画素に求められる輝度を順次比較し、最も大きな輝度を最高輝度とする。分割領域での変調により生成される映像が明るい色（白色に近い色）であるほど、最高輝度は高くなる。最高輝度算出部１０２は、算出した分割領域毎の最高輝度を光量調整部１０３に出力する。【００５４】
光量調整部１０３は、入力された最高輝度に基づいて、各分割領域に必要な光量、即ち、光変調器８０Ｒにおける各分割領域のＲ光の光量、光変調器８０Ｇにおける各分割領域のＧ光の光量および光変調器８０Ｂにおける各分割領域のＢ光の光量をそれぞれ決定する。そして、決定した光量が得られるように、９個の光源部１１それぞれの各レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの出力値を決定する。このとき、最高輝度が高い分割領域に対しては、この分割領域に対応する各レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの出力値が大きくされ、最高輝度が低い分割領域に対しては、この分割領域に対応する各レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの出力値が小さくされる。【００５５】
光量調整部１０３は、こうして決定した出力値を光源駆動部１０７に出力する。また、光量調整部１０３は、決定した各分割領域の光量（Ｒ光、Ｂ光、Ｇ光の各光量）に関する情報（以下、「メイン光量情報」という）を、オーバラップ光量算出部１０４および階調設定部１０５に出力する。【００５６】
オーバラップ光量算出部１０４は、各光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂそれぞれについて、入力されたメイン光量情報に基づいて、上述したオーバラップ領域（図４（ｂ）参照）に照射される光量を算出する。そして、算出した光量に関する情報（以下、「オーバラップ光量情報」という）を、階調設定部１０５に出力する。【００５７】
階調設定部１０５は、各光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂそれぞれについて、入力信号受付部１０１から入力された映像信号とメイン光量情報とに基づいて各分割領域内の各画素の階調を設定するとともに、映像信号とオーバラップ光量情報とに基づいてオーバラップ領域内の各画素の階調を設定する。【００５８】
即ち、階調設定部１０５は、たとえば、光変調器８０Ｒにおいて、その分割領域に対応するレーザ光源１１Ｒの出力が調整されることによって、その分割領域に照射されるＲ光の光量（以下、「現光量」という）が、レーザ光源１１Ｒの出力が最大であるときのＲ光の光量（以下、「最大光量」という）より少なくなる場合に、最大光量に対する現光量の比率に基づいて、最大光量のときの輝度と同等の輝度が得られるように、各画素の階調を引き上げる。また、階調設定部１０５は、最大光量に対するオーバラップ領域の光量の比率に基づいて、最大光量のときの輝度と同等の輝度が得られるように、オーバラップ領域の各画素の階調を調整する。このとき、オーバラップ領域の光量が最大光量より多ければ、オーバラップ領域の各画素の階調が引き下げられ、最大光量より少なければ、オーバラップ領域の各画素の階調が引き上げられる。階調設定部１０５は、他の光変調器８０Ｇ、８０Ｂについても、光変調器８０ａの場合と同様に、最大光量のときの輝度と同等の輝度が得られるよう、各画素の階調を調整する。【００５９】
階調設定部１０５は、各画素が設定した階調となるように各光変調部８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂを動作させるためのパネル制御信号をパネル駆動部１０６へ出力する。パネル駆動部１０６は、パネル駆動部１０６からのパネル制御信号に基づいて、各光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂへ駆動信号を出力する。【００６０】
このとき、パネル制御信号の出力に同期させて、光量調整部１０３は、決定した出力値となるように各レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂを動作させるためのレーザ制御信号を光源駆動部１０７へ出力する。光源駆動部１０７は、光量調整部１０３からのレーザ制御信号に基づいて各レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂへ駆動信号を出力する。【００６１】
こうして、９つの光源部１１それぞれの各レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂから各光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂの対応する分割領域に、必要な光量のレーザ光（Ｒ光、Ｇ光およびＢ光）がそれぞれ照射される。各光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂにそれぞれ照射されたＲ光、Ｇ光およびＢ光は、各光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂにより変調され、図１において説明したように、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム７０によって色合成されて映像光となり、投写レンズ９０を経由してスクリーンへ投写される。【００６２】
図６は、スクリーンへの投写画像と各光源部１１の出力との関係を示す図である。図６（ａ）は、投写画像の一例を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の投写画像を表示したときの各光源部１１の出力を示す図である。なお、図６（ａ）に表された領域Ａ〜Ｉは、図４（ｂ）に示す光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂの分割領域Ａ〜Ｉに対応するものである。また、図６（ｂ）に示す各光源部１１の出力は、各レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの出力を示したものである。【００６３】
図６（ａ）において、スクリーンには、草原と湖の奥に雪山がある景色の画像が投写されている。この投写画像では、雪山が映されている領域（Ｄ、Ｅ、Ｆ）と、青空が映されている領域（Ａ、Ｂ、Ｃ）と、草原が写し出されている領域（Ｇ）と、草原と湖が写し出されている領域（Ｈ）と、湖が写し出されている領域（Ｉ）とで、必要なＲ光、Ｇ光およびＢ光の光量が異なっている。【００６４】
このとき、各光源部１１の出力、即ちレーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの各出力は、領域Ａ〜Ｉの画像を生成する映像信号に応じて調整される。つまり、レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの各出力は、図６（ｂ）に示すように、それぞれの色表示の輝度に応じた出力となる。【００６５】
したがって、図６（ｂ）の破線で示すような、全ての光源部１１（レーザ光源）の出力が一定となる場合に比べて、光源装置１０全体として消費電力が低減される。【００６６】
以上、本実施の形態によれば、光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂの各分割領域に適用される映像信号に基づいて対応する各光源部１１の出力を個々に調整するようにしているので、複数の光源部全体としての消費電力を低減することができる。しかも、調整した各光源部１１の出力と映像信号に基づいて、各分割領域の光量が最大光量より少ないときには、各分割領域内の各画素の階調を引き上げるようにしているので、各分割領域による投写画像の明るさを、各分割領域の光量が最大光量のときの投写画像の明るさと同等にすることができる。【００６７】
したがって、各光源部１１の出力を調整することによって投写画像全体の明るさが低下してしまうのを抑制できるので映像品質の低下を抑制することができる。【００６８】
また、本実施の形態によれば、光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂの変調領域８１を、リレー光学系による結像面に対してずらした構成としているので、隣り合う分割領域の境界においてレーザ光が僅かに重なった状態となる。これにより、投写画像に分割領域の境界線が現われ難くすることができる。【００６９】
さらに、本実施の形態によれば、オーバラップ領域に照射される光量に応じて当該オーバラップ領域に対応する映像の階調を設定するようにしているので、オーバラップ領域の影響により投写画像に明るさムラが生じるのを抑制することができ、映像品質の低下を抑制することができる。【００７０】
＜光学系の変更例＞
図７は、変更例に係る光源装置１０から光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂまでの光学系の模式図である。【００７１】
本変更例では、光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂの変調領域８１を、リレー光学系による結像面に対してずらす代わりに、インテグレータ２０の出射端部近傍に拡散板２５を配するようにしている。このように拡散板２５を配すると、レーザ光が適正に光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂに結像せず、上記実施の形態と同様、レーザ光が隣り合う分割領域の境界において僅かに重なった状態となる。【００７２】
したがって、本変更例の構成によっても、上記実施の形態と同様、投写画像に分割領域の境界線が現われ難くすることができる。【００７３】
なお、拡散板２５により適正な結像がなされなければ、その分、映像が暈けることとなる。よって、暈け具合が実用上問題にならない程度の拡散度合いを有する拡散板２５を用いることが望ましい。また、拡散板２５はリレー光学系のどの位置に配されても良いが、拡散度合いをできるだけ小さくするには、図７のようにインテグレータ２０の近傍か、あるいは光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂの近傍に配されることが望ましい。【００７４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって何ら制限されるものではなく、また、本発明の実施形態も上記の他に種々の変更が可能である。【００７５】
たとえば、上記実施の形態では、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム７０を用いる照明光学系を示したが、他の照明光学系を適用することもできる。たとえば、複数のダイクロイックミラーによって分離した色光を３方から３つの液晶パネルに入射させ、各液晶パネルによって変調された色光をダイクロイックキューブによって合成するタイプのものとすることができる。【００７６】
また、上記実施の形態では、光源部１１が、各色１個ずつのレーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂにより構成されているが、これに限らず、各色複数個ずつのレーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂにより構成されても良い。この場合、各レーザ光源１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂの個数の比率を、適宜の条件に基づいて定めることもできる。たとえば、波長６４２ｎｍ、出力７Ｗの赤色レーザ光源１１Ｒと、波長５３２ｎｍ、出力５．１Ｗの緑色レーザ光源１１Ｇと、波長４６５ｎｍ、出力５．１Ｗの青色レーザ光源１１Ｂとを用いて、色温度６５００℃（Ｄ６５）の白色を作り出す場合には、個数比率を、赤色レーザ光源：緑色レーザ光源：青色レーザ光源≒３：２：２とすることができる。【００７７】
さらに、上記実施の形態では、インテグレータロッド２１が縦３列横３列に配列され、これにより、光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂの変調領域８１が縦３列横３列に分割された状態となっている。しかしながら、インテグレータロッド２１の配列、即ち変調領域８１の分割の方法は、上記縦３列横３列に限られるものではなく、適宜の配列（分割）とすることができる。たとえば、縦２列横２列、縦４列横４列、縦８列横８列、縦３列横４列などとすることができる。【００７８】
さらに、上記実施の形態では、ＲＧＢ３色のレーザ光を発する１つの光源装置１０が配された構成とされているが、照明装置１の光学系は、このような構成に限らず、たとえば、図８に示すように、色毎に光源装置を配置するようにしても良い。【００７９】
すなわち、図８の構成では、赤色レーザ光源部１１Ｒのみからなる光源装置１０Ｒ、緑色レーザ光源部１１Ｇのみからなる光源装置１０Ｇおよび青色レーザ光源部１１Ｂからなる光源装置１０Ｂの３つの光源装置が配されている。赤色レーザ光源部１１Ｒ、緑色レーザ光源部１１Ｇおよび青色レーザ光源部１１Ｂは、それぞれ、複数の赤色レーザ光源、緑色レーザ光源および青色レーザ光源と、これらレーザ光源からのレーザ光を対応する光ファイバーに入射させるためのファイバーカプラーを有している。【００８０】
図８において、２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂは、それぞれ、光源装置１０Ｒ、光源装置１０Ｇ、光源装置１０Ｂに対するインテグレータである。また、３０Ｒおよび４０Ｒは、光源装置１０Ｒに対するリレーレンズ、３０Ｇおよび４０Ｇは、光源装置１０Ｇに対するリレーレンズ、３０Ｂおよび４０Ｂは、光源装置１０Ｂに対するリレーレンズである。【００８１】
ＲＧＢ各色用のリレーレンズ４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂの後段には、それぞれダイクロイックミラー５１、５２およびミラー５３が配されている。即ち、インテグレータ２０Ｒから出射されたＲ光はダイクロイックミラー５１によって反射される。また、インテグレータ２０Ｇから出射されたＧ光は、ダイクロイックミラー５２によって反射された後、ダイクロイックミラー５１を透過する。さらに、インテグレータ２０Ｂから出射されたＢ光は、ミラー５３によって反射された後、ダイクロイックミラー５２、５１を透過する。このようにして、３つの光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂからの各レーザ光が合成されて、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム７０に入射される。【００８２】
なお、図８の構成では、インテグレータ２０Ｒ、２０Ｇ、２０Ｂを構成するインテグレータロッド２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの本数を同じとすることができる。この場合、全ての光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂにおいて、分割領域の個数が同じとなる。あるいは、各光源装置１０Ｒ、１０Ｇ、１０Ｂに対するインテグレータロッド２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂの本数を異ならせることもできる。この場合、各光変調器８０Ｒ、８０Ｇ、８０Ｂによって分割領域の個数が異なることとなる。【００８３】
また、図８の構成では、１本のインテグレータロッド２１Ｒ、２１Ｇ、２１Ｂに対する各色のレーザ光源の割り当て個数を同じとすることもでき、あるいは、互いに異ならせることもできる。たとえば、Ｇ光の発光量がＲ光、Ｂ光の発光量に比べて少ないような場合には、１本のインテグレータロッド２１Ｇに対応する緑色レーザ光源の割り当て個数を、赤色レーザ光源や青色レーザ光源の割り当て個数に比べて多くすることができる。【００８４】
＜光学系の更なる変更例＞
図９から図１１は、照明装置１の光学系の更なる変更例について説明するための図である。【００８５】
図９は、プロジェクタの光学系の構成を示す図である。図９中、投写レンズ９０を除いた構成が、照明装置１の光学系の構成となる。なお、図９中、Ｒ光用光変調器２７０Ｒ、Ｇ光用光変調器２７０ＧおよびＢ光用光変調器２７０Ｂが本発明に係る光変調部に相当し、光源装置２１０を構成する光源部２１１が本発明に係る光源部に相当し、光源装置２１０とＲ光用光変調器２７０Ｒ、Ｇ光用光変調器２７０ＧおよびＢ光用光変調器２７０Ｂとの間に介在する構成部が本発明の導光光学系に相当する。【００８６】
本変更例に係る照明装置１は、光源装置２１０と、フライアイレンズ２２０と、コンデンサレンズアレイ２３０と、ミラー２４０と、コンデンサレンズ２５０と、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２６０とを備えている。【００８７】
光源装置２１０からは、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光が合成された白色の照明光が出射される。光源装置１０から出射された照明光は、フライアイレンズ２２０、コンデンサレンズアレイ２３０、ミラー２４０、およびコンデンサレンズ２５０を介して、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２６０のＴＩＲプリズム２６１に入射される。なお、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２６０の構成は、上記実施の形態の３ＤＭＤ用色分離合成プリズム７０と同様である。【００８８】
３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２６０に入射された照明光は、ダイクロイック膜２６２、２６３によって分離され、ＤＭＤからなる反射型のＲ光用光変調器２７０Ｒ、Ｇ光用光変調器２７０ＧおよびＢ光用光変調器２７０Ｂのそれぞれの変調領域に入射される。これら光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂによって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光は、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２６０によって光路が統合され、各色光が色合成された光（映像光）がＴＩＲプリズム２６１から投写レンズ９０に入射される。【００８９】
図１０は、光源装置２１０、フライアイレンズ２２０およびコンデンサアレイ２３０の構成について説明するための図である。図１０（ａ）は、光源装置２１０から光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂまでの光学系を模式的に示す図である。この図では、便宜上、ミラー２４０、コンデンサレンズ２５０、３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２６０が図示省略されている。【００９０】
図１０（ｂ）は、光源装置２１０の後方から見た光学系の要部の図である。この図では、便宜上、光源部２１１が一点鎖線で表わされている。また、各光源部２１１からのレーザ光が照射されるフライアイレンズ２２０の照射領域にＡ〜Ｉの符号が付されている。【００９１】
図１０（ｃ）は、光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂにおいて、コンデンサレンズアレイ２３０の各コンデンサレンズ２３１ａ〜２３１ｉから出射されたレーザ光が照射される変調領域２７１上の領域を模式的に示した図である。この図では、各コンデンサレンズ２３１ａ〜２３１ｉからのレーザ光が照射される光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂの各領域にＡ〜Ｉの符号が付されている。【００９２】
図１０を参照して、光源装置２１０は、縦方向に３個、横方向に３個配列された光源部２１１（２１１ａ〜２１１ｉ）により構成されている。各光源部２１１は、Ｒ光を発する赤色レーザ光源と、Ｇ光を発する緑色レーザ光源と、Ｂ光を発する青色レーザ光源とを含む。これらレーザ光源から発せられたＲ光、Ｇ光およびＢ光は、光源部２１１内部で合成され、外部に出射される。【００９３】
光源装置２１０から出射されたレーザ光は、フライアイレンズ２２０に入射される。フライアイレンズ２２０は、第１フライアイレンズ２２１と第２フライアイレンズ２２２により構成されている。第１、第２フライアイレンズ２２１、２２２は、それぞれ、横方向に９個、縦方向に１２個配列されたセル２２１Ｓ、２２２Ｓを備えている。各セル２２１Ｓ、２２２Ｓは、光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂの変調領域２７１のアスペクト比と等しいアスペクト比（たとえば、４：３）を有する。【００９４】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、各光源部２１１ａ〜２１１ｉから出射されたレーザ光は、それぞれの光源部２１１ａ〜２１１ｉに対応する第１フライアイレンズ２２１の各照射領域Ａ〜Ｉに照射される。各照射領域Ａ〜Ｉは、それぞれ、横方向に３個、縦方向に４個、合計１２個のセル２２１Ｓにより構成されている。【００９５】
第１フライアイレンズ２２１の各照射領域Ａ〜Ｉ内の個々のセル２２１Ｓから出射されたレーザ光は、第２フライアイレンズ２２２の対応するセル２２２Ｓを通じて、コンデンサレンズアレイ２３０へ出射される。【００９６】
コンデンサレンズアレイ２３０は、各光源部２１１ａ〜２１１ｉに対応する９つのコンデンサレンズ２３１ａ〜２３１ｉにより構成されている。図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、第２フライアイレンズ２２２における照射領域Ａの個々のセル２２２Ｓから出射されたレーザ光は、全て、対応するコンデンサレンズ２３１ａに入射される。同様にして、第２フライアイレンズ２２２における他の照射領域Ｂ〜Ｉの個々のセル２２２Ｓから出射されたレーザ光も、全て、それぞれ、対応するコンデンサレンズ２３１ｂ〜２３１ｉに入射される。【００９７】
光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂの変調領域２７１は、各光源部２１１ａ〜２１１ｉに対応して、９つの領域Ａ〜Ｉに分割されており（図１０（ｃ）参照）、各コンデンサレンズ２３１ａ〜２３１ｉは、その曲率中心（図１０（ａ）の一点鎖線）が、それぞれ、光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂの各分割領域Ａ〜Ｉの中心に一致するよう、所定の曲面形状に設計されている。【００９８】
第２フライアイレンズ２２２における照射領域Ａの個々のセル２２２Ｓからコンデンサレンズ２３１ａに入射されたレーザ光は、コンデンサレンズ２３１ａとコンデンサレンズ２５０とのレンズ作用により、図１０（ａ）に示すように、光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂの対応する分割領域Ａに重畳される。同様にして、第２フライアイレンズ２２２における他の照射領域Ｂ〜Ｉの個々のセル２２２Ｓからコンデンサレンズ２３１ｂ〜２３１ｉに入射されたレーザ光も、コンデンサレンズ２３１ｂ〜２３１ｉとコンデンサレンズ２５０とのレンズ作用により、光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂの対応する分割領域Ｂ〜Ｉに重畳される。【００９９】
このように、本変更例においても、上記実施の形態と同様、光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂの変調領域２７１が光源部２１１と同じ個数の領域に分割され、１つの分割領域に１つの光源部２１１からのレーザ光が照射されることとなる。【０１００】
ここで、フライアイレンズ２２０（第２フライアイレンズ２２２）は、各分割領域Ａ〜Ｉへ結像するレーザ光の結像サイズが、各分割領域Ａ〜Ｉよりも少し大きくなるように、その倍率が設定されている。このため、図１０（ｃ）に示すように、隣り合う分割領域の境界には、レーザ光のオーバラップ領域が形成される。これにより、投写画像に境界線が現われるのを防止することができる。【０１０１】
なお、投写画像に境界線が現われるのを防止するための構成として、フライアイレンズ２２０の倍率を調整する替わりに、導光光学系に拡散板を配するようにしてもよい。たとえば、図１１に示すように、コンデンサレンズ２５０と３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２６０との間に拡散板２８０を配することができる。このようにすれば、レーザ光が適正に光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂに結像せず、レーザ光が隣り合う分割領域の境界において僅かに重なった状態となる。【０１０２】
このように、拡散板２５の拡散作用によって適正な結像がなされなくなれば、その分、映像が暈けることとなる。よって、暈け具合が実用上問題にならない程度の拡散度合いを有する拡散板２８０を用いることが望ましい。【０１０３】
拡散板２８０は、図１１に示す位置の他、導光光学系のどの位置に配されてもよい。たとえば、第１フライアイレンズ２２１と第２フライアイレンズ２２２の間に拡散板２８０を配置することができる。この場合、物面である第１フライアイレンズ２２１の入射面に拡散板２８０を近付けることができるため、拡散板２８０による映像の暈けを抑制できる。なお、図１１のように、拡散板２８０をコンデンサレンズ２５０と３ＤＭＤ用色分離合成プリズム２６０との間に配置する場合には、拡散板２８０が物面と像面（光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂの入射面）の何れからも離れるため、拡散板２８０による拡散作用によって、映像が暈け易い。よって、この場合には、映像の暈けを抑制するために、拡散板２８０の拡散度合いをなるべく小さくする必要がある。【０１０４】
また、本変更例では、縦方向および横方向のセル２２１Ｓ、２２２Ｓの個数が、それぞれ、縦方向および横方向の光源部２１１の個数の整数倍となるようなフライアイレンズ２２０が用いられている。そして、各光源部２１１に対し、その照射領域となるセル２２１Ｓ、２２２Ｓの振り分けが均等に行われ、１つのセル２２１Ｓ、２２２Ｓの途中に２つの照射領域の境界ができないような構成とされている。【０１０５】
しかしながら、必ずしも、縦方向および横方向のセル２２１Ｓ、２２２Ｓの個数が、それぞれ、縦方向および横方向の光源部２１１の個数の整数倍となるようなフライアイレンズ２２０が用いられる必要はない。つまり、１つのセル２２１Ｓ、２２２Ｓの途中に２つの照射領域の境界が生じるような状態となっていてもよい。要は、各光源部２１１から出射されたレーザ光が、フライアイレンズ２２０とコンデンサレンズアレイ２３０によって、照度が均一化されつつ光変調器２７０Ｒ、２７０Ｇ、２７０Ｂの対応する分割領域に照射されればよい。【０１０６】
なお、上記実施の形態および変更例では、光源部にレーザ光源が用いられているが、これに限らず、たとえば、ＬＥＤ光源が用いられてもよい。【０１０７】
この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。
【図１】
2010064559.tif 000003
【図２】
2010064559.tif 000004
【図３】
2010064559.tif 000005
【図４】
2010064559.tif 000006
【図５】
2010064559.tif 000007
【図６】
2010064559.tif 000008
【図７】
2010064559.tif 000009
【図８】
2010064559.tif 000010
【図９】
2010064559.tif 000011
【図１０】
2010064559.tif 000012
【図１１】
2010064559.tif 000013
【国際調査報告】
2010064559.tif 000014
2010064559.tif 000015
2010064559.tif 000016
2010064559.tif 000017