(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
前記光源部の光から画像用の第１の照度分布を有する光を生成する第１の光学系と、
前記第１の光学系が生成する光を画像情報に応じて変調して、画像光を生成する変調部と、
前記変調部で変調された画像光を、投射部から投射面に投射する投射光学系と、
照明用の第２の照度分布を有する照明光を前記投射部から投射する第２の光学系と、
を備え、
前記光源部は、前記第２の照度分布を有する放射光を発し、
前記第１の光学系は、前記光源部が発する放射光の照度分布を前記第１の照度分布に変換する光変換素子を備え、
前記第２の光学系は、前記光源部が発する放射光を前記投射部に導く導光部を備えること、
を特徴とするプロジェクター。
【請求項２】
光源部と、
前記光源部の光から画像用の第１の照度分布を有する光を生成する第１の光学系と、
前記第１の光学系が生成する光を画像情報に応じて変調して、画像光を生成する変調部と、
前記変調部で変調された画像光を、投射部から投射面に投射する投射光学系と、
照明用の第２の照度分布を有する照明光を前記投射部から投射する第２の光学系と、
を備え、
前記光源部は、第１光源と、前記第２の照度分布を有する放射光を発する第２光源とを備え、
前記第１の光学系は、前記第１光源が発する放射光の照度分布を前記第１の照度分布に変換する光変換素子を備え、
前記第２の光学系は、前記第２光源が発する放射光を前記投射部に導く導光部を備えること、
を特徴とするプロジェクター。
【請求項３】
前記投射部から前記照明光を投射する状態と、前記照明光を投射しない状態とを切り替える切替部を備えること、
を特徴とする請求項１または２記載のプロジェクター。
【請求項４】
前記導光部は、ミラー、プリズムもしくは光ファイバーを備えること、
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプロジェクター。
【請求項５】
前記投射部から前記画像光を投射する状態と、前記投射部から前記照明光を投射する状態との切り替えを制御する制御部を備えること、
を特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプロジェクター。
【請求項６】
前記制御部は、外部から前記画像情報が入力されている場合に、前記投射部から前記画像光を投射する状態に切り替え、外部から前記画像情報が入力されていない場合に、前記投射部から前記照明光を投射する状態に切り替えること、
を特徴とする請求項５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、画像を投射するプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像を投射するプロジェクターと、照明装置とを組み合わせた装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。特許文献１記載の装置は、天井の引掛シーリングに取り付けられる照明装置の下面に、プロジェクターの投射レンズを配置した構成を有する。また、特許文献２記載の間接照明装置は、照明光を照射する間接照明部と、表示画像を投影する画像投影部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１８６１１８号公報
【特許文献２】特開２００９−０７６３９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１、２記載の装置のように、画像を投射、投影するプロジェクターと照明装置とを一つの装置として実現する場合、プロジェクターと照明装置のそれぞれに対応する光源やカバーが必要になる。このため、装置構成が大型化、複雑化してしまう。一方、プロジェクターが画像を投射する場合、輝度むらを防ぐために照度分布が均質な光を用いることが好ましいが、このような光は照明としては不自然な印象を与える。従って、高品位な画像を投射するプロジェクターの光をそのまま照明に用いても、照明に適した光を得られない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、高品位の画像の投射と、照明光の照射とが可能な装置を、小型化が可能な構成で提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、光源部と、前記光源部の光から画像用の第１の照度分布を有する光を生成する第１の光学系と、前記第１の光学系が生成する光を画像情報に応じて変調して、画像光を生成する変調部と、前記変調部で変調された画像光を、投射部から投射面に投射する投射光学系と、照明用の第２の照度分布を有する照明光を前記投射部から投射する第２の光学系と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、画像の投射に適した照度分布の光を利用して高品位の画像を投射でき、かつ、照明に適した照度分布を有する照明光を照射でき、共通の投射部から光を照射することで小型化が可能なプロジェクターを提供できる。
【０００６】
また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記投射部から前記照明光を投射する状態と、前記照明光を投射しない状態とを切り替える切替部を備えること、を特徴とする。
本発明によれば、照明光を投射する状態と、画像光を投射照射する状態とを切り替えることができ、例えば共通の光源により照明光と画像光とを照射する構成を実現できる。
【０００７】
また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記第１の光学系は、前記光源部が発する放射光の照度分布を前記第１の照度分布に変換する光変換素子を備え、前記第２の光学系は、前記光変換素子により前記第１の照度分布に変換された光の照度分布をさらに第２の照度分布に変換する不均一化素子を備えること、を特徴とする。
本発明によれば、画像光と共通の光源を用いて、照明に適した照度分布の光を容易に得ることができる。また、プロジェクターが画像光を投射する構成を利用できるので、より一層の小型化が可能である。
【０００８】
また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記不均一化素子は非球面レンズを有すること、を特徴とする。
本発明によれば、非球面レンズを用いるシンプルな構成で、照明に適した照度分布の光を得ることができ、小型化が可能である。
【０００９】
また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記非球面レンズは、前記変調部と前記投射部との間、または、前記投射部と前記投射面との間に配置されること、を特徴とする。
本発明によれば、非球面レンズを用いるシンプルな構成で、照明に適した照度分布の光を得ることができ、小型化が可能である。
【００１０】
また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記光源部は、前記第２の照度分布を有する放射光を発し、前記第１の光学系は、前記光源部が発する放射光の照度分布を前記第１の照度分布に変換する光変換素子を備え、前記第２の光学系は、前記光源部が発する放射光を前記投射部に導く導光部を備えること、を特徴とする。
本発明によれば、共通の光源により、画像光と照明に適した照度分布の光とを得ることができる。
【００１１】
また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記光源部は、第１光源と、前記第２の照度分布を有する放射光を発する第２光源とを備え、前記第１の光学系は、前記第１光源が発する放射光の照度分布を前記第１の照度分布に変換する光変換素子を備え、前記第２の光学系は、前記第２光源が発する放射光を前記投射部に導く導光部を備えること、を特徴とする。
本発明によれば、画像の投射に適した照度分布を有する光と、照明に適した照度分布を有する光を得ることができる。
【００１２】
また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記導光部は、ミラー、プリズムもしくは光ファイバーを備えること、を特徴とする。
本発明によれば、シンプルな構成により、画像の投射に適した照度分布を有する光と、照明に適した照度分布を有する光とを得ることができる。
【００１３】
また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記投射部から前記画像光を投射する状態と、前記投射部から前記照明光を投射する状態との切り替えを制御する制御部を備えること、を特徴とする。
本発明によれば、画像の投射に適した照度分布の光と照明に適した照度分布を有する照明光とを、共通の投射部から効率よく照射できる。
【００１４】
また、本発明は、上記プロジェクターにおいて、前記制御部は、外部から前記画像情報が入力されている場合に、前記投射部から前記画像光を投射する状態に切り替え、外部から前記画像情報が入力されていない場合に、前記投射部から前記照明光を投射する状態に切り替えること、を特徴とする。
本発明によれば、画像情報の入力状態に対応して、画像の投射に適した光と照明に適した光とを切り替えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１の実施形態に係るプロジェクターの斜視図。
【図２】プロジェクターの制御系の構成を示す機能ブロック図。
【図３】光学系の構成を示す図。
【図４】光変換素子の構成例を示す説明図。
【図５】光変換素子の別の構成例を示す説明図。
【図６】第２の実施形態に係るプロジェクターの光学系の構成を示す図。
【図７】第３の実施形態に係るプロジェクターの光学系の構成を示す図。
【図８】第４の実施形態に係るプロジェクターの光学系の構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［第１の実施形態］
図１は、本発明を適用した第１の実施形態に係るプロジェクター１００の斜視図である。図１には、プロジェクター１００が取り付けられるダクト２００を合わせて図示する。
【００１７】
プロジェクター１００は、後述するように光源を内蔵し、この光源が発した光を変調して画像光とし、壁面やスクリーンに画像を投射するプロジェクターである。
プロジェクター１００は、電源収容部１１０と、電源収容部１１０とは別体として構成される投射部本体１２０と、電源収容部１１０と投射部本体１２０とを連結する支持部材１３０とを備える。電源収容部１１０は、細長い略箱形の筐体を有し、この筐体に電源回路（図示略）を収容する。投射部本体１２０は、略箱形の筐体を有し、光投射部２０（図２）を収容する。
【００１８】
支持部材１３０は、電源収容部１１０の底面に、連結部１３１を介して連結される。連結部１３１は、支持部材１３０の上端と電源収容部１１０の底面とを回動軸１３２を中心として回動可能に連結し、支持部材１３０を支持する。図中、連結部１３１の回動方向を矢印Ａで示す。連結部１３１は、電源収容部１１０と支持部材１３０とを、任意の回動位置で固定できる。このため、電源収容部１１０に対して支持部材１３０を回動させ、投射部本体１２０が任意の方向を向いたところで固定できる。
【００１９】
連結部１３１は、例えば電源収容部１１０の筐体を構成するパネルや電源収容部１１０内部のフレームと、回動軸１３２と、回動軸１３２を中心とした回動を規制するように締め付け可能なボルト及びナットを用いて構成できる。また、ベアリングと、このベアリングによる回動を止めるピンと、ピンをスライドさせるスライド機構とを用いて連結部１３１を構成してもよい。さらに、連結部１３１は、リング形状の摺動部材とボルト及びナットとを組み合わせて、棒形状の回動軸１３２を用いない構成としてもよい。
【００２０】
支持部材１３０の下部は二股に分かれて２本の腕部１３３となって下方に延びる。一方の腕部１３３は図に示すように投射部本体１２０の一側面に接し、他方の腕部１３３は図中奥の投射部本体１２０の側面に接する。つまり、投射部本体１２０の対向する側面が２本の腕部１３３で挟まれる構成である。２本の腕部１３３の下端には、それぞれ、平板部１２１が連結する。平板部１２１は、それぞれ、投射部本体１２０の側面に接し、連結部１２２により投射部本体１２０に連結される。連結部１２２は、平板部１２１と投射部本体１２０の側面とを回動軸１２３を中心として回動可能に連結し、投射部本体１２０を支持する。図中、連結部１２２の回動方向を矢印Ｂで示す。連結部１２２は、平板部１２１と投射部本体１２０とを、任意の回動位置で固定できる。このため、支持部材１３０に対して投射部本体１２０を回動させ、投射部本体１２０が任意の方向を向いたところで固定できる。
【００２１】
連結部１２２は、例えば投射部本体１２０の筐体を構成するパネルや投射部本体１２０内部のフレームと、回動軸１２３と、回動軸１２３を中心とするＢ方向の回動を規制するように締め付け可能なボルト及びナットを用いて構成してよい。また、ベアリングと、このベアリングによる回動を止めるピンと、ピンをスライドさせるスライド機構とを用いて連結部１２２を構成してもよい。さらに、連結部１２２は、リング形状の摺動部材とボルト及びナットとを組み合わせて、棒形状の回動軸１２３を用いない構成としてもよい。
【００２２】
このように、プロジェクター１００は、連結部１３１において回動軸１３２を中心として矢印Ａ方向に回動し、かつ、連結部１２２において回動軸１２３を中心として矢印Ｂ方向に回動する、２軸の回動機構により、投射部本体１２０を支持する。
【００２３】
プロジェクター１００は、天井や壁面に固定されたダクト２００に接続する。ダクト２００は、ライティングダクトと呼ばれる樋形状の電源供給体であり、例えばＪＩＳ  Ｃ８３６６規格の照明器具用ダクト、電源用ダクト、或いは電源共用ダクトに相当する。ダクト２００には、照明器具、電源供給用のアダプター等を取り付け可能である。図１には理解の便宜のため、ダクト２００の断面を図示するが、ダクト２００の長手方向の末端面は塞がっていてもよいし開口していてもよい。ダクト２００は、天井面または壁面に設置され、図示しない商用電源に接続され、上記の照明器具やアダプターに電力を供給する。
【００２４】
ダクト２００は、長尺形状を有する中空の本体に、長手形状に沿って延びる開口２０１を有し、この開口２０１から差し込まれるコネクター等を支持する。ダクト２００が天井面に固定された場合、開口２０１は下向きに開口し、下方から照明器具等を取り付けて吊り下げることができる。また、ダクト２００は壁面に固定してもよく、この場合、開口２０１は水平方向を向いて開口し、横から照明器具等を取り付けて固定できる。
【００２５】
ダクト２００は、ダクト２００の本体の長手方向に沿って延設された一対の導体２０５、２０５を有する。導体２０５、２０５は棒状またはテープ状に成形された銅または他の金属からなり、商用電源に電気的に接続される。導体２０５、２０５は、例えば商用の１００Ｖ２極交流電源に接続され、一方の導体２０５が接地極となり、他方の導体２０５が非接地極となる。また、ダクト２００は、開口２０１より幅の広い部材を係止する溝２０６、２０６を有する。溝２０６、２０６は、ダクト２００の内部において、開口２０１の両側に配置され、溝２０６、２０６に嵌合する物がダクト２００によって支持される。
【００２６】
電源収容部１１０は、筐体の上面に、ダクト２００に連結可能なコネクター１１５を有する。コネクター１１５は筐体の上面から上向きに突出する略円柱形状の突起であり、コネクター１１５の側面には、一対の係止片１１６及び一対の接触導体１１７が立設される。係止片１１６は平板状に成形され、コネクター１１５から互いに反対方向に突出する。接触導体１１７は、銅または他の金属を平板状に成形して構成され、各々の接触導体１１７はコネクター１１５から互いに反対方向に突出する。
【００２７】
プロジェクター１００をダクト２００に取り付ける場合、コネクター１１５が開口２０１に差し込まれる。コネクター１１５は、係止片１１６及び接触導体１１７がダクト２００の長手方向に沿った向きで、開口２０１に差し入れられる。係止片１１６及び接触導体１１７がダクト２００の内部に入ってから、電源収容部１１０を、回動軸１３２を中心として９０度回転させると、コネクター１１５がダクト２００に接続する。電源収容部１１０を回転させることにより、接触導体１１７がダクト２００の導体２０５、２０５に接触して導通し、導体２０５、２０５から接触導体１１７へ電力を供給可能となる。また、係止片１１６が溝２０６、２０６に填まり込むので、係止片１１６を介してコネクター１１５がダクト２００に固定される。この状態では、コネクター１１５はダクト２００の長手方向にも移動しない。また、ダクト２００に電源収容部１１０を接続すると、接触導体１１７を介して、電源収容部１１０の電源回路が商用交流電源に接続され、プロジェクター１００が動作可能となる。
【００２８】
このように、プロジェクター１００は、容易にダクト２００に取り付けることができ、取付状態では、電源収容部１１０の筐体の長手方向と、ダクト２００の延長方向とが一致する（平行になる）。このため、電源収容部１１０がダクト２００と一体に見え、目立たないという利点がある。
【００２９】
プロジェクター１００は、コネクター１１５を介してダクト２００に支持される。電源収容部１１０においては、コネクター１１５の直下（真下）に、連結部１３１が配置される。言い換えれば、連結部１３１の回動軸１３２の軸線上に、コネクター１１５が立設される。このため、プロジェクター１００の重量が、コネクター１１５に対し鉛直方向の荷重として加わる。従って、コネクター１１５に対して回転方向の力が加わらないので、係止片１１６及び接触導体１１７の一部に応力が集中する状態を回避でき、ダクト２００及びコネクター１１５の負荷を軽減し、確実にプロジェクター１００を固定できる。
【００３０】
投射部本体１２０の正面（前面）には投射口１２８（投射部）が設けられる。投射口１２８は、投射部本体１２０が内蔵する光投射部２０（図２）が画像光を放射する開口である。投射口１２８は、ガラスまたは樹脂製のカバー或いはレンズにより塞がれてもよい。
プロジェクター１００を、天井面に取り付けられたダクト２００に固定した場合、連結部１３１、１２２で投射部本体１２０を回動させることで、投射方向を任意の方向に調整できる。
【００３１】
図２は、プロジェクター１００の制御系１０の構成を示す機能ブロック図である。
プロジェクター１００の制御系１０は、画像データを出力する画像供給装置３０を接続するインターフェイス（Ｉ／Ｆ）部１２を備える。
【００３２】
画像供給装置３０は、例えば、ＤＶＤプレーヤー等の画像再生装置、デジタルテレビチューナー等の放送受信装置、ビデオゲーム機やパーソナルコンピューター等の画像出力装置が挙げられる。画像供給装置３０は、パーソナルコンピューター等と通信して画像データを受信する通信装置等であってもよい。また、画像供給装置３０は、ディジタル画像データを出力する装置に限定されず、アナログ画像信号を出力する装置であってもよい。この場合、画像供給装置３０の出力側またはＩ／Ｆ部１２に、アナログ画像信号からディジタル画像データを生成するアナログ／ディジタル変換装置を設ければよい。また、Ｉ／Ｆ部１２が備えるコネクター及びインターフェイス回路の具体的な仕様や数は任意である。また、Ｉ／Ｆ部１２は、ＳＤ（Secure Digital）メモリーカード等のカード型記録媒体や、ＵＳＢメモリーデバイス等、可搬型の記憶媒体を接続可能なコネクター及びインターフェイス回路を備えてもよい。また、Ｉ／Ｆ部１２は、無線ＬＡＮ（ＷｉＦｉ（登録商標））や、Ｍｉｒａｃａｓｔ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信の規格に準じた無線データ通信を実行する無線通信部（図示略）を備えてもよい。この場合、画像供給装置３０との間で無線データ通信を実行することにより、画像供給装置３０からディジタル画像データが入力される構成としてもよい。
【００３３】
画像供給装置３０は、Ｉ／Ｆ部１２が対応可能なデータフォーマットでディジタル画像データを出力する。画像供給装置３０が入力するデータは、Ｉ／Ｆ部１２が対応可能なデータフォーマットであれば、データの内容が静止画像であっても動画像（映像）であってもよい。以下の説明では、制御系１０に画像供給装置３０から入力されるデータを、画像データと呼ぶ。
【００３４】
制御系１０は、プロジェクター１００の各部を制御する制御部１１と、Ｉ／Ｆ部１２に入力される画像データに基づく画像をスクリーンＳＣに表示（投射）する光投射部２０と、を備える。また、Ｉ／Ｆ部１２には、画像データを処理して表示用の画像信号を光投射部２０に出力する画像処理部１３が接続される。
【００３５】
画像処理部１３は、制御部１１の制御に従って、Ｉ／Ｆ部１２に入力される画像データに対し、色調補正等の処理を実行する。画像処理部１３が処理した画像データは、フレーム毎に画像信号に変換され、表示駆動部１４に入力される。また、画像処理部１３は、記憶部１７に記憶された画像データを表示することもできる。この場合、制御部１１から画像処理部１３に対し、記憶部１７に記憶された画像データが入力され、画像処理部１３は画像データに対する処理を行って、画像信号を表示駆動部１４に出力する。
また、画像処理部１３は、Ｉ／Ｆ部１２に可搬型の記憶媒体が接続された場合に、この記憶媒体から画像データを読み出して取得し、画像供給装置３０から入力される画像データと同様に、表示する処理を行ってもよい。
【００３６】
制御部１１は、例えば、図示しないＣＰＵ、ＲＯＭ、及びＲＡＭを備え、ＲＯＭが記憶するプログラムをＣＰＵが実行することにより、制御系１０の各部を制御する。
制御部１１は、上記プログラムを実行することにより、プロジェクター１００が画像を投射する動作の制御、投射画像を補正する制御等を行う。
すなわち、制御部１１は、画像処理部１３が実行する処理の実行タイミング、実行条件等を制御する。また、制御部１１は、光源制御部１５を制御して、光源２１の輝度の調整等を行う。また、制御部１１は、プロジェクター１００で画像を投射する場合と、プロジェクター１００で照明を行う場合とに合わせて、照射光を切り替える制御を行う。
【００３７】
制御部１１は、ユーザーの入力操作を受け付ける入力部１８に接続される。入力部１８は、スイッチを備えた操作パネル１９に接続され、操作パネル１９における操作を検出する。また、入力部１８は、リモコン４０が送信する赤外線信号を受信する赤外線受光部として構成され、リモコン４０における操作を検出する。入力部１８は、操作パネル１９及びリモコン４０における操作を示す操作データを制御部１１に出力する。
【００３８】
制御部１１には記憶部１７が接続される。記憶部１７は、制御部１１のＣＰＵが実行するプログラムやデータを不揮発的に記憶する記憶装置である。記憶部１７は、制御部１１が制御系１０を制御するための制御プログラム、制御プログラムで処理される各種設定データ等を記憶する。
また、制御系１０は、制御部１１の制御により動作する素子駆動部５１を含む。素子駆動部５１は、投射部本体１２０内部に配置された光変換素子５０を動かすことにより、プロジェクター１００が画像光を投射する状態と、プロジェクター１００が照明光を投射する状態とを切り替える。光変換素子５０及び素子駆動部５１の構成は図３を参照して後述する。
【００３９】
光投射部２０は、光源２１と、光源２１が発する光を変調して画像光を生成する変調部２７と、変調部２７が変調した画像光をスクリーンＳＣに投射して投射画像Ｐを結像する投射光学系２８とを備える。
光源２１は、ハロゲンランプ、キセノンランプ、超高圧水銀ランプ等のランプ、或いは、ＬＥＤやレーザー光源等の固体光源で構成される。光源２１は、光源制御部１５から供給される電力により点灯し、変調部２７に向けて光を発する。光源制御部１５は、制御部１１の制御に従って、光源２１の発光輝度を調整できる。
【００４０】
変調部２７は、光源２１が発する光を変調して画像光を生成し、画像光を投射光学系２８に照射する。変調部２７は、例えば、透過型の液晶ライトバルブ、反射型の液晶ライトバルブ、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）等の光変調素子を備える。変調部２７の光変調素子には表示駆動部１４が接続される。表示駆動部１４は、画像処理部１３が出力する画像信号に基づき、光変調素子駆動して各画素の階調を設定し、光変調素子にフレーム（画面）単位で画像を描画する。
【００４１】
投射光学系２８は、変調部２７で変調された光をスクリーンＳＣ上に結像するレンズやミラーを備える。また、投射光学系２８は、ズームレンズ、フォーカスレンズ等の各種のレンズまたはレンズ群を含んでもよい。
【００４２】
図３は、光投射部２０の構成を示す図である。図３には光投射部２０を構成する各部を模式的に示しており、例えば各部を固定する構造については図示を省略する。また投射光学系２８の端が投射口１２８に面している点を除き、図３の構成と、投射部本体１２０の高さ方向、幅方向、及び奥行き方向との対応は制限されない。
【００４３】
光投射部２０は、上述した光源２１、変調部２７、及び投射光学系２８を備え、さらに、照明光学系２４（第１の光学系）と、色分離光学系２５と、リレー光学系２６と、色合成光学系７０４とを備える。以下の説明において、変調部２７は、光変調素子として液晶パネル７００を備える。液晶パネル７００は、赤色（Ｒ）の色光を変調する液晶パネル７００Ｒ、緑色（Ｇ）の色光を変調する液晶パネル７００Ｇ、及び、青色（Ｂ）の色光を変調する液晶パネル７００Ｂを含み、これらを総称して液晶パネル７００と呼ぶ。また、以下の説明において、赤の色光を適宜、赤色光、と称し、緑の色光を適宜、緑色光、と称し、青の色光を適宜、青色光、と称する。すなわち、液晶パネル７００Ｒは赤色光用の液晶パネルであり、液晶パネル７００Ｇは緑色光用の液晶パネルであり、液晶パネル７００Ｂは青色光用の液晶パネルである。
【００４４】
光源２１は、ランプ（光源）２１Ａ及びリフレクター２１Ｂを有する。本実施形態では光源２１にハロゲンランプ等のランプ２１Ａを用いる。リフレクター２１Ｂは、例えば放物面鏡を含む。ランプ２１Ａから出射された放射状の光は、リフレクター２１Ｂで反射して平行光に変換される。リフレクター２１Ｂは、ランプ２１Ａからの光を照明光学系２４に向けて放射する。
照明光学系２４は、ランプ２１Ａの光路上に配置される第１レンズアレイ４０２、第２レンズアレイ４０３、偏光変換素子４０４、及び、重畳レンズ４０５を備える。
【００４５】
第１、第２レンズアレイ４０２、４０３はそれぞれ、例えばマトリクス状に配置された複数のマイクロレンズを含む。第１レンズアレイ４０２及び第２レンズアレイ４０３は、重畳レンズ４０５とともに、光源２１からの光を均一化して、液晶パネル７００を照明する。
ランプ２１Ａが発する光は放射光であり、リフレクター２１Ｂにより第１レンズアレイ４０２に照射される光の照度分布は、光軸に対し垂直な面内においてガウシアン分布（ガウス分布）を有する。この光は、第１レンズアレイ４０２、第２レンズアレイ４０３及び重畳レンズ４０５により、均一な照度分布を有する光に変換される。
【００４６】
偏光変換素子４０４は、第２レンズアレイ４０３と重畳レンズ４０５との間に配置される。偏光変換素子４０４は、第２レンズアレイ４０３からの光を一定方向の偏光光に変換する。偏光変換素子４０４からの光（偏光光）は、重畳レンズ４０５によって液晶パネル７００に重畳される。
【００４７】
色分離光学系２５は、２つのダイクロイックミラー５０１、５０２と、反射ミラー５０３とを有する。色分離光学系２５は、照明光学系２４からの光を、赤色光、緑色光、青色光の３色の色光に分離する。
【００４８】
ダイクロイックミラー５０１は、照明光学系２４からの光のうち、赤色光成分及び緑色光成分を透過し、青色光成分を反射する。ダイクロイックミラー５０２は、ダイクロイックミラー５０１からの光のうち、赤色光成分を透過し、緑色光成分を反射する。反射ミラー５０３は、ダイクロイックミラー５０２からの赤色光を反射する。
【００４９】
変調部２７は、入射した光を、表示駆動部１４（図２）から入力する画像信号に応じて変調して、合成する。変調部２７は、色分離光学系２５からの各色光が入射する３つの入射側偏光板７０２と、それら入射側偏光板７０２の後段に配置される３つの液晶パネル７００Ｒ、７００Ｇ、７００Ｂとを有する。さらに、各液晶パネル７００Ｒ、７００Ｇ、７００Ｂの後段に配置される３つの出射側偏光板７０３と、色合成光学系７０４とを備える。
【００５０】
入射側偏光板７０２は、色分離光学系２５からの各色光のうち、一定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光を吸収する。出射側偏光板７０３は、液晶パネル７００からの光のうち、所定方向の偏光光のみ透過させ、その他の光を吸収する。入射側偏光板７０２と出射側偏光板７０３とは、互いの偏光軸の方向が直交するように配置される。
【００５１】
色分離光学系２５からの青色光は、液晶パネル７００Ｂに供給される。本実施形態においては、ダイクロイックミラー５０１で反射した青色光が、反射ミラー５０３で反射し、フィールドレンズ７０１及び入射側偏光板７０２を介して、液晶パネル７００Ｂに入射する。
【００５２】
色分離光学系２５からの緑色光は、液晶パネル７００Ｇに供給される。本実施形態においては、ダイクロイックミラー５０２で反射した緑色光が、フィールドレンズ７０１及び入射側偏光板７０２を介して、液晶パネル７００Ｇに入射する。
【００５３】
色分離光学系２５からの赤色光は、液晶パネル７００Ｒに供給される。本実施形態においては、ダイクロイックミラー５０２を透過した赤色光は、リレー光学系２６、フィールドレンズ７０１、及び入射側偏光板７０２を介して、液晶パネル７００Ｒに入射する。なお、リレー光学系２６は、入射側レンズ６０１と、リレーレンズ６０３と、反射ミラー６０２、６０４とを有する。
【００５４】
色合成光学系７０４は、クロスダイクロイックプリズムを含み、液晶パネル７００Ｒ、７００Ｇ、７００Ｂによってそれぞれ変調され、出射側偏光板７０３から出射された光を合成する。
投射光学系２８は、色合成光学系７０４で合成された光を、図示しないズームレンズにより拡大してスクリーンに投射する。
【００５５】
上述のように、光源２１が照明光学系２４に照射する光はガウス型強度分布を有し、照明光学系２４により均一な照度分布を有する光に変換されて液晶パネル７００に入射する。このため、投射光学系２８は照度分布が均一な画像光をスクリーンＳＣに投射する。照度分布が均一な画像光は、スクリーンＳＣにおける輝度むらが無く、投射画像Ｐの投射に好適であり、高品位の投射画像Ｐを投射できる。
一方、プロジェクター１００の投写光を照明として使用する場合、投射光の照度分布が均一であると、例えば投射光で照明される範囲の内外の境界が際だったスポットライト照明となり、一般的な照明としては違和感が生じる。従って、プロジェクター１００をスポットライト照明以外の照明用途で利用する場合は、プロジェクター１００の投射光の照度分布が均一でない方が好ましい。
【００５６】
第１の実施形態に係るプロジェクター１００は、光源２１の放射光の照度分布を均一化した光について、照度分布が均一でない光、例えばガウス型強度分布を有する光への変換を行う光変換素子５０（第２の光学系、不均一化素子）を備える。
【００５７】
光変換素子５０は、照明光学系２４により均一化された後の光の光路上に配置されれば、その位置について制限はない。本実施形態では投射光学系２８において光路に配置する例を示す。図中の符号Ｌは光路の中心である光軸を示す。
光変換素子５０は、素子駆動部５１（切替部）に連結される。素子駆動部５１は、光変換素子５０を移動させるアクチュエーター等の図示しない駆動機構を有する。素子駆動部５１は、制御部１１（図２）の制御に従って、光変換素子５０を、光軸Ｌを中心とする光路から外れる位置（図中、位置Ａ）と、光軸Ｌを中心とする光路に重なる位置（図中、位置Ｂ）との間で移動させる。
【００５８】
光変換素子５０が位置Ａにある場合、液晶パネル７００の全ての画素の階調を均一にすると、液晶パネル７００から投射光学系２８に入射する光は、均一な照度分布を有する状態で投射口１２８から投射される。また、光変換素子５０が位置Ｂにある場合、液晶パネル７００の全ての画素の階調を均一にしても、液晶パネル７００から投射光学系２８に入射する光は、光変換素子５０により照度分布が均一でない光に変換されて、投射口１２８から投射される。つまり、光変換素子５０を位置Ａと位置Ｂとに移動させることで、プロジェクター１００の投射光を、照度分布が均一でない光、すなわち照明用の光と、照度分布が均一な画像用の光とに切り替えることができる。
【００５９】
光変換素子５０の位置の切り替えの制御は制御部１１が実行する。この場合、制御部１１は、素子駆動部５１に対し制御信号を出力して、素子駆動部５１を動作させ、光変換素子５０の位置を制御する。
また、制御部１１は、素子駆動部５１の制御を行うタイミングで、変調部２７が描画する画像の制御を行ってもよい。すなわち、制御部１１は、素子駆動部５１を制御して、照明光を投射する位置（位置Ｂ）に光変換素子５０を移動させる場合に、画像処理部１３から表示駆動部１４に出力する画像データを、照明用の画像データにするように制御する。照明用の画像データは、例えば、液晶パネル７００の全ての画素で最大輝度となる画像データであり、フレーム全体が白色を表示するような画像データである。この場合、光源２１が発する光が最大輝度で投射口１２８から投射されるので、十分な光量を有する照明として機能する。
また、照明光学系２４が、光源２１の放射光の光量を抑制する遮光板（図示略）等の遮光手段を備える場合、制御部１１は、光変換素子５０の位置を照明用の位置（位置Ｂ）にする際に、遮光手段を開放させて、光源２１の放射光の光量を減衰させない制御を行ってもよい。
【００６０】
さらに、制御部１１は、画像供給装置３０からの画像データの入力、または、画像処理部１３から表示駆動部１４への画像データの出力が行われる場合、素子駆動部５１を駆動して、光変換素子５０を画像用の位置（位置Ａ）に移動させ、画像光を照射する状態にする。また、リモコン４０や操作パネル１９の操作により画像の投射が指示された場合に同様の制御を行ってもよい。一方、画像供給装置３０からの画像データの入力、または、画像処理部１３から表示駆動部１４への画像データの出力がない場合、制御部１１は、素子駆動部５１を駆動して、光変換素子５０を照明用の位置（位置Ｂ）に移動させ、照明光を照射する状態にする。また、リモコン４０や操作パネル１９の操作により照明が指示された場合に同様の制御を行ってもよい。
【００６１】
光変換素子５０の構成例について、図４及び図５に示す。
図４は、光変換素子５０の一例として、光強度変換素子５２（不均一化素子）の構成を示す。
図４（Ｂ）は、光強度変換素子５２を示す断面図であり、光強度変換素子５２を通る多数の光線の光路も合わせて示す。また、図４（Ａ）は光強度変換素子５２の入射光の照度（強度）分布を示す図表であり、図４（Ｃ）は光強度変換素子５２の出射光の照度（強度）分布を示す図表である。
【００６２】
光強度変換素子５２は、ガラスや合成樹脂等の光学材料で構成され、好ましくは等方性屈折率を有する透明な材料で作られる。光強度変換素子５２は、中心軸線を有する円柱形状に形成される。光強度変換素子５２は、光強度変換素子５２の中心軸線に対して横方向すなわち軸線に垂直な面内に延びる第１の曲面表面５２Ａを有する。第１の曲面表面５２Ａの反対側には、中心軸線に対して横方向に延びる第２の曲面表面５２Ｂが形成される。第１の曲面表面５２Ａと第２の曲面表面５２Ｂとの間には、円柱外周面５２Ｃがある。
【００６３】
光強度変換素子５２は、第２の曲面表面５２Ｂに均一な強度分布を有する平行光が入射されると、この光を、ガウス型光強度分布を有する平行光に変換して、第１の曲面表面５２Ａから出射する。図４（Ｂ）には光強度変換素子５２の光の入射及び出射の方向を矢印ＬＤで示す。
すなわち、第２の曲面表面５２Ｂに入射する入射光が、図４（Ａ）に示すように、第２の曲面表面５２Ｂの面内において強度がほぼ均一である。これに対し、第１の曲面表面５２Ａから出射する出射光の強度は、図４（Ｃ）に示すように、ガウス型の分布を有する。
【００６４】
光強度変換素子５２の第２の曲面表面５２Ｂに入射した入射光は、屈折により、光強度変換素子５２の一部の領域においては発散し、光強度変換素子５２内の他の領域においては収束する。これによって入射光の光強度分布とは異なった光強度分布として第１の曲面表面５２Ａから出射する。光線の光路は互いに交わらないようになっている。
図４（Ｂ）の領域Ｙでは、光強度変換素子５２を通る光線の光路は互いに平行に延びている。領域Ｙの内側の中心領域Ｘにおいては光線が収束し、そして、領域Ｙの外側の周辺領域Ｚにおいては光線が発散するようになっている。従って、図４（Ｂ）の右端部に示される均一型光強度分布のうち、中心部にある光線は光強度変換素子５２を通ることにより収束して光強度変換素子５２を出射するときに強度が高くなる。また、周辺部にある低い光線は光強度変換素子５２を通ることにより発散して強度が低くなる。こうして、均一型の光強度分布を有する入射光は光強度変換素子５２によって全体としてガウス型の光強度分布をもつ出射光に変換される。
【００６５】
光強度変換素子５２を素子駆動部５１（図３）で駆動する場合、位置Ｂ（図３）では、光強度変換素子５２の中心軸線が、投射光学系２８に入射する光の中心軸線すなわち光軸Ｌと一致することが望ましい。また、位置Ａ（図３）では、光強度変換素子５２の全体が、投射光学系２８の入射光の光路から外れることが望ましい。
【００６６】
図５は、光変換素子５０の別の構成例を示す図である。
図５に示すように、光変換素子５０は、複数のレンズの組合せにより実現することもできる。図５では、入射側レンズ５３（不均一化素子）と出射側レンズ５４（不均一化素子）とを光強度分布を変換する手段として組み合わせたレンズ系を示す。
入射側レンズ５３は、平凸状の非球面レンズで構成され、出射側レンズ５４は、平凹状の非球面レンズで構成される。入射側レンズ５３と出射側レンズ５４は、その中心光軸Ｌに重なる状態で、投射光学系２８（図３）の入射光を変換する。入射側レンズ５３は、入射光の中央部において光束密度が高くなるように光を収束させて、出射側レンズ５４に出射する。出射側レンズ５４は、入射側レンズ５３から入射する入射光の周縁部の光を拡散させて光束密度が低くなるように、光を変換する。これにより、入射側レンズ５３に、均一な照度分布を有する光が入射すると、出射側レンズ５４からガウス型の照度分布を有する光として出射される。
【００６７】
なお、図４の光強度変換素子５２及び図５の入射側レンズ５３、出射側レンズ５４は、いずれも光変換素子５０の構成例であって、光変換素子５０は、投射口１２８から出射する光の照度分布を変換できるものであればよい。
【００６８】
以上説明したように、本発明を適用した実施形態に係るプロジェクター１００は、投射光を生成する照明光学系２４を備える。また、照明光学系２４が生成する光を画像情報応じて変調して、画像光を生成する変調部２７と、変調部２７で変調された画像光を、投射口１２８からスクリーンＳＣに投射する投射光学系２８とを備える。そして、照明用の第２の照度分布を有する照明光を投射口１２８から投射する光変換素子５０を備える。これにより、画像の投射に適した照度分布の光を利用して高品位の画像を投射でき、かつ、照明に適した照度分布を有する照明光を照射でき、共通の投射口１２８から光を照射することで小型化が可能なプロジェクターを提供できる。
【００６９】
また、プロジェクター１００は、投射口１２８から照明光を投射する状態と、照明光を投射しない状態とを切り替える素子駆動部５１を備える。このため、照明光を投射する状態と、画像光を投射する状態とを切り替えることができ、例えば共通の光源により照明光と画像光とを投射する構成を実現できる。
また、照明光学系２４は、光源２１が発する放射光の照度分布を均一な照度分布に変換する光変換素子として第１レンズアレイ４０２、第２レンズアレイ４０３及び重畳レンズ４０５を備える。また、光変換素子５０は、光源２１が発する光から照明光を生成して投射口１２８に導く。この構成では、共通の光源を用いて画像光と照明光とを照射できる。また、照度分布が異なる画像光と照明光とを、簡単な構成により、共通の光源から照射するので、装置を小型化できる。
【００７０】
光変換素子５０は、例えば図４に示す光強度変換素子５２、或いは、図５に示す入射側レンズ５３と出射側レンズ５４のように、照明光学系２４が均一化した光の照度分布をさらに変換する不均一化素子を備える構成としてもよい。この場合、画像光と共通の光源を用いて、照明に適した照度分布の光を容易に得ることができる。また、プロジェクター１００が画像光を投射する構成を利用できるので、より一層の小型化が可能である。また、図５の例では、非球面レンズを用いるシンプルな構成で、照明に適した照度分布の光を得ることができ、小型化が可能である。
【００７１】
また、プロジェクター１００では、投射口１２８から画像光を投射する状態と、投射口１２８から照明光を照射する状態との切り替えを制御部１１で制御する。制御部１１は、例えば、画像供給装置３０から画像データが入力される場合には、素子駆動部５１を駆動して画像光を照射する。すなわち、光変換素子５０を位置Ａに移動させる。また、制御部１１は、画像供給装置３０から画像データの入力がない場合等に、素子駆動部５１を制御して照明光を照射する。すなわち、光変換素子５０を位置Ｂに移動させる。これにより、画像の投射に適した照度分布の光と照明に適した照度分布を有する照明光とを、共通の投射口１２８から効率よく照射し、小型化が可能な構成を実現できる。
【００７２】
なお、上記構成において、光変換素子５０は、変調部２７と投射口１２８との間に配置される構成を例示したが、例えば、投射口１２８の外側に設けてもよい。すなわち、投射口１２８とスクリーンＳＣとの間に光変換素子５０及び素子駆動部５１を配置してもよい。
【００７３】
また、上記第１実施形態では、照明光学系２４が照度分布を均一化した光に対し、光変換素子５０で、ガウス型の照度分布を有する光に変換を行う構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、照明光学系２４の他には照度分布を変換する素子を持たずに照明光を生成する構成としてもよい。この例について第２〜第４の実施形態として説明する。
【００７４】
［第２の実施形態］
図６は、本発明を適用した第２の実施形態に係るプロジェクターが有する光投射部２０Ａの構成を示す図である。本実施形態において、上記第１の実施形態で説明したプロジェクター１００と共通の構成については、図に同符号を付して説明を省略する。
【００７５】
図６に示す光投射部２０Ａは、第１レンズアレイ４０２、第２レンズアレイ４０３、偏光変換素子４０４及び重畳レンズ４０５を備える照明光学系２４Ａに、ミラー６１及びミラー駆動部６２を設けた構成を有する。また、光投射部２０Ａは、ミラー６１の反射光の光路上に配置されるミラー６３と、投射光学系２８に設けられるハーフミラー６４とを有する。
【００７６】
ミラー６１は、投射部本体１２０に対し回動可能に取り付けられ、光源２１の放射光の光軸から外れる位置（図中、位置Ａ）と、光源２１の放射光の光軸に重なる位置（図中、位置Ｂ）との間で移動可能である。ミラー６１の端部には、ミラー６１を位置Ａ及び位置Ｂに移動させるミラー駆動部６２が配置される。ミラー駆動部６２は、ミラー６１を回動させるアクチュエーター等の図示しない駆動機構を有する。ミラー駆動部６２は、制御部１１（図２）の制御に従って、ミラー６１を位置Ａから位置Ｂへ移動させる動作、及び、ミラー６１を位置Ｂから位置Ａに移動させる動作を行う。
【００７７】
ミラー６１が位置Ｂにある状態では、光源２１が発した放射光が、第１レンズアレイ４０２を透過した後、第２レンズアレイ４０３とは異なる方向に反射される。すなわち、ミラー６１は、光源２１の放射光をミラー６３に向けて反射し、ミラー６３は、ミラー６１が反射した光を投射光学系２８に向けて反射する。ミラー６１、６３は全反射型のミラーである。
ミラー６３の反射光の光路上には、ハーフミラー６４が位置する。ハーフミラー６４は、ミラー６３が反射した光を投射口１２８に向けて反射する。
【００７８】
ミラー６１により反射される光は、第２レンズアレイ４０３及び重畳レンズ４０５を透過していないため、例えばガウス型の照度分布を有する不均一光であり、照明に適する照明光である。
従って、ミラー６１が位置Ｂにある場合、投射口１２８から、照明に適した光が照射される。
【００７９】
また、ミラー６１が位置Ａにある場合、第１実施形態で説明したように、光源２１が発する光は第１レンズアレイ４０２、第２レンズアレイ４０３、偏光変換素子４０４及び重畳レンズ４０５を透過して色分離光学系２５に入射する。色分離光学系２５では、重畳レンズ４０５を透過した光が赤色光、青色光、緑色光に分離されて変調部２７に入射する。そして、変調部２７で変調された画像光が、色合成光学系７０４で合成され、投射光学系２８に入射する。
【００８０】
投射光学系２８では、画像光の光路上にハーフミラー６４が位置する。ハーフミラー６４は、色合成光学系７０４から入射する光を透過するので、色合成光学系７０４で合成された画像光は、そのまま投射口１２８から投射される。
【００８１】
この図６の構成では、光源２１が発する光を、均一な照度分布を有する光に変換する光変換素子として第１レンズアレイ４０２、第２レンズアレイ４０３、及び重畳レンズ４０５を備える。そして、ミラー駆動部６２を動作させることにより、均一化される前の光をミラー６１、６３及びハーフミラー６４により投射口１２８に導くことができる。このため、ミラー駆動部６２を動作させることで、投射口１２８から、照明に適した照度分布を有する照明光、及び、画像の投射に適した照度分布を有する画像光を、切り替えて投射できる。
すなわち、本第２の実施形態の構成において、ミラー６１を除く照明光学系２４Ａは第１の光学系に相当し、ミラー６１、６３及びハーフミラー６４は第２の光学系に相当する。また、ミラー６１、６３及びハーフミラー６４は導光部に相当し、ミラー駆動部６２は切替部に相当する。
【００８２】
この第２の実施形態によれば、光源２１は、照明に適した照度分布を有する光を発し、照明光学系２４Ａは、光源２１が発する光を、均一な照度分布を有する光に変換する光変換素子を備える。そして、光源２１が発する光を投射口１２８に導く導光部としてのミラー６１、６３及びハーフミラー６４を備える。これにより、上記第１の実施形態と同様に、コンパクトな構成により、投射口１２８から画像光と照明光とを投射できる。また、画像光の投射と照明光の投射とを、制御部１１の制御により、速やかに切り替えることができる。
また、制御部１１は、上記第１の実施形態で説明した素子駆動部５１を駆動する場合と、同様の制御を行う。すなわち、ミラー駆動部６２によりミラー６１を移動させて、画像光の照射と照明光の照射とを切り替える制御を、リモコン４０や操作パネル１９による操作、画像供給装置３０からの画像データの入力等に対応して行う。また、ミラー駆動部６２によりミラー６１を照明用の位置（位置Ｂ）に移動させる場合、画像処理部１３から表示駆動部１４に出力する画像データを、照明用の画像データにするように制御する。
【００８３】
また、上記第２の実施形態において、光源２１が発する光をミラー６１、６３及びハーフミラー６４により投射口１２８に導く間に、照明光として、より理想的な照度分布の光に変換する光学系を設けてもよい。すなわち、ミラー６１とミラー６３との間、ミラー６３とハーフミラー６４との間、或いは、ハーフミラー６４よりも投射口１２８側に、新たな光変換素子を配置して、この光変換素子によって、照明光に好適な照度分布への変換を行ってもよい。
【００８４】
［第３の実施形態］
図７は、本発明を適用した第３の実施形態に係るプロジェクターが有する光投射部２０Ｂの構成を示す図である。本実施形態において、上記第１の実施形態で説明したプロジェクター１００と共通の構成については、図に同符号を付して説明を省略する。
【００８５】
図７に示す光投射部２０Ｂは、光源２１と、第１レンズアレイ４０２、第２レンズアレイ４０３、偏光変換素子４０４及び重畳レンズ４０５を含む照明光学系２４Ｂとを備える。また、光投射部２０Ｂは、光源２１（第１光源）に加え、光源３１（第２光源）を備える。光源３１は、ランプ３１Ａ及びリフレクター３１Ｂを有する。ランプ３１Ａは、ランプ２１Ａと同様に、ハロゲンランプで構成される。また、リフレクター３１Ｂは、リフレクター２１Ｂと同様に、例えば放物面鏡を含む。ランプ３１Ａから出射された放射状の光は、リフレクター３１Ｂで反射して平行光に変換される。
光源３１から出射される光の光路上には、ミラー６５が配置される。ミラー６５は、光源３１が出射する平行光を照明光学系２４Ｂ側に向けて反射する。
【００８６】
照明光学系２４Ｂの重畳レンズ４０５の出射側には、ミラー６６、及び、ミラー駆動部６７が配置される。ミラー６６は、投射部本体１２０に対し回動可能に取り付けられ、光源２１の放射光の光軸から外れる位置（図中、位置Ａ）と、光源２１の放射光の光軸に重なる位置（図中、位置Ｂ）との間で移動可能である。ミラー６６の端部には、ミラー６６を位置Ａ及び位置Ｂに移動させるミラー駆動部６７が配置される。ミラー駆動部６７は、ミラー６６を回動させるアクチュエーター等の図示しない駆動機構を有する。ミラー駆動部６７は、制御部１１（図２）の制御に従って、ミラー６６を位置Ａから位置Ｂへ移動させる動作、及び、ミラー６６を位置Ｂから位置Ａに移動させる動作を行う。
【００８７】
ミラー６６が位置Ａにある場合、第１実施形態で説明したように、光源２１が発する光は第１レンズアレイ４０２、第２レンズアレイ４０３、偏光変換素子４０４及び重畳レンズ４０５を透過して色分離光学系２５に入射する。色分離光学系２５では、重畳レンズ４０５を透過した光が赤色光、青色光、緑色光に分離されて変調部２７に入射する。そして、変調部２７で変調された画像光が、色合成光学系７０４で合成され、投射光学系２８に入射する。
【００８８】
ミラー６５、６６は全反射型のミラーである。ミラー６６の位置Ｂは、ミラー６５の反射光の光路上にある。ミラー６６が位置Ｂにある状態では、光源３１が発した放射光が、ミラー６５で反射され、ミラー６６によりさらに反射される。ミラー６６の反射光は、重畳レンズ４０５を透過する光と同じ光軸、同じ光路で、色分離光学系２５に入射する。この光は色分離光学系２５、リレー光学系２６及び変調部２７を通り、投射光学系２８により、投射口１２８から投射される。
また、ミラー６６が位置Ｂにある場合、光源２１が発した光は、重畳レンズ４０５を透過した後でミラー６６の裏面で反射され、色分離光学系２５に入射しない。
【００８９】
光源３１が発する光は、例えばガウス型の照度分布を有する不均一光であり、照明に適する照明光である。従って、ミラー６６が位置Ｂにある場合、投射口１２８から、照明に適した光が照射される。
【００９０】
この図７の構成では、光源２１を点灯させ、ミラー６６を位置Ａに移動させる場合、画像を投射することができる。この場合に投射口１２８から投射される画像光は、第１レンズアレイ４０２、第２レンズアレイ４０３、及び重畳レンズ４０５により、照度分布が均一化され、画像の投射に適した光であり、輝度むらのない投射画像Ｐを投射できる。
また、図７の構成では、光源３１を点灯させ、ミラー６６を位置Ｂに移動させることにより、照度分布が均一化されていない光を投射口１２８から投射できる。この場合に投射口１２８から投射される光は、光源３１が出射する光の照度分布を維持するので、例えばガウス型の照度分布を有し、照明に適する光である。
従って、第１の実施形態と同様に、投射口１２８から、照明に適した照度分布を有する照明光、及び、画像の投射に適した照度分布を有する画像光を、切り替えて投射できる。
本第３の実施形態の構成において、照明光学系２４Ｂは第１の光学系に相当し、ミラー６５、６６は第２の光学系、及び導光部に相当する。ミラー駆動部６７は切替部に相当する。
【００９１】
また、制御部１１は、画像光を投射する場合と照明光を投射する場合の制御において、光源２１、３１の点灯／消灯と、ミラー駆動部６２の動作を制御する。
最小限の制御としては、画像光を投射する場合に光源２１を点灯させ、ミラー駆動部６７によりミラー６６を位置Ａに移動させる。また、照明光を投射する場合に、光源３１を点灯させ、ミラー駆動部６７によりミラー６６を位置Ｂに移動させる制御を行う。光源３１は、光源２１とともに光源制御部１５（図１）に接続され、制御部１１の制御により光源３１の点灯と消灯を切り替えることができる。また、光源３１の光量を制御部１１が制御する構成としてもよい。
【００９２】
より好ましくは、制御部１１は、画像光を投射する場合に光源３１を消灯させ、照明光を投射する場合に光源２１を消灯させる。これにより、消費電力を抑制できるとともに、投射部本体１２０内部における不要な光の反射を防止し、投射口１２８以外の部分から光が出る現象（光漏れ）を防止できる。さらに好ましくは、制御部１１は、上記第１の実施形態で説明した素子駆動部５１を駆動する場合と、同様の制御を行う。すなわち、画像光を投射する状態と照明光を投射する状態とを切り替える制御を、リモコン４０や操作パネル１９による操作、画像供給装置３０からの画像データの入力等に対応して行ってもよい。また、ミラー駆動部６７によりミラー６６を照明用の位置（位置Ｂ）に移動させる場合、画像処理部１３から表示駆動部１４に出力する画像データを、照明用の画像データにするように制御する。
【００９３】
ミラー６６は、ミラー６５を向く面（表面）は鏡面である。ミラー６６の光源２１側の面（裏面）は反射率が低い構成としたり、乱反射する構成としてもよく、鏡面であってもよい。ミラー６６の裏面の反射率が低い構成とすれば、制御部１１が、照明光を投射する場合に光源３１を消灯しない、すなわち光源３１を点灯させる場合に、光漏れを抑制できる効果がある。
【００９４】
図７の構成において、光源３１が発する光をミラー６５、６６により導く間に、照明光として、より理想的な照度分布の光に変換する光学系を設けてもよい。すなわち、光源３１とミラー６５との間、或いは、ミラー６５とミラー６６との間に、新たな光変換素子を配置して、この光変換素子によって、照明光に好適な照度分布への変換を行ってもよい。
【００９５】
［第４の実施形態］
図８は、本発明を適用した第４の実施形態に係るプロジェクターが有する光投射部２０Ａの構成を示す図である。本実施形態において、上記第１、３の実施形態で説明したプロジェクター１００と共通の構成については、図に同符号を付して説明を省略する。
図８に示す光投射部２０Ｃは、図７を参照して説明した構成と同様の照明光学系２４Ｂ及び光源３１を備える。
【００９６】
また、光投射部２０Ｃは、光源３１の放射光を色分離光学系２５に導く導光体６８を備える。導光体６８は、ガラスや合成樹脂からなり内部で導光可能な柱状体であり、好ましくは可撓性を有するものであり、例えば、光ファイバーを用いることができる。導光体６８の一端は光源３１の出射側に固定され、他端は、光源２１から色分離光学系２５に至る光路上に進退可能に移動できる。すなわち、導光体６８の先端を、照明光学系２４Ｂと色分離光学系２５との間の光路上から外れる位置Ａと、当該光路に重なる位置Ｂとに移動できる。
導光体６８には、導光体６８を移動させる駆動部（図示略）が設けられ、この駆動部の動作により、導光体６８の先端を、位置Ａ及び位置Ｂに移動できる。導光体６８を動かす駆動部は、例えば、導光体６８を移動させるアクチュエーター等の図示しない駆動機構を有し、制御部１１の制御に従って動作する。
【００９７】
導光体６８が位置Ａにある場合、第３実施形態で説明したように、光源２１が発する光は第１レンズアレイ４０２、第２レンズアレイ４０３、偏光変換素子４０４及び重畳レンズ４０５を透過して色分離光学系２５に入射する。色分離光学系２５では、重畳レンズ４０５を透過した光が赤色光、青色光、緑色光に分離されて変調部２７に入射する。そして、変調部２７で変調された画像光が、色合成光学系７０４で合成され、投射光学系２８に入射する。
【００９８】
導光体６８が位置Ｂにある状態では、光源３１が発した放射光が導光体６８によって色分離光学系２５に導かれる。この光は、重畳レンズ４０５を透過する光と同じ光軸、同じ光路で、色分離光学系２５に入射する。この光は色分離光学系２５、リレー光学系２６及び変調部２７を通り、投射光学系２８により、投射口１２８から投射される。
【００９９】
光源３１が発する光は、例えばガウス型の照度分布を有する不均一光であり、照明に適する照明光である。従って、導光体６８が位置Ｂにある場合、投射口１２８から、照明に適した光が照射される。
【０１００】
この図８の構成では、光源２１を点灯させ、導光体６８を位置Ａに移動させることで、画像を投射することができる。この場合に投射口１２８から投射される画像光は、第１レンズアレイ４０２、第２レンズアレイ４０３、及び重畳レンズ４０５により、照度分布が均一化され、画像の投射に適した光であり、輝度むらのない投射画像Ｐを投射できる。
また、図８の構成では、光源３１を点灯させ、導光体６８を位置Ｂに移動させることにより、照度分布が均一化されていない光を投射口１２８から投射できる。この場合に投射口１２８から投射される光は、光源３１が出射する光の照度分布を維持するので、例えばガウス型の照度分布を有し、照明に適する光である。
従って、第１、３の実施形態と同様に、投射口１２８から、照明に適した照度分布を有する照明光、及び、画像の投射に適した照度分布を有する画像光を、切り替えて投射できる。本第４実施形態の構成において、照明光学系２４Ｂは第１の光学系に相当し、導光体６８は第２の光学系、及び導光部に相当する。
【０１０１】
また、制御部１１は、画像光を投射する場合と照明光を投射する場合の制御において、光源２１、３１の点灯／消灯と、駆動部の動作を制御する。この制御は第３の実施形態と同様である。
すなわち、最小限の制御としては、画像光を投射する場合に光源２１を点灯させ、駆動部により導光体６８を位置Ａに移動させる。また、照明光を投射する場合に、光源３１を点灯させ、導光体６８を位置Ｂに移動させる制御を行う。
【０１０２】
より好ましくは、制御部１１は、画像光を投射する場合に光源３１を消灯させ、照明光を投射する場合に光源２１を消灯させる。これにより、消費電力を抑制できるとともに、投射部本体１２０内部における不要な光の反射を防止し、投射口１２８以外の部分から光が出る現象（光漏れ）を防止できる。反対に、照明光を投射する場合には、光源３１とともに、光源２１を点灯させてもよい。この場合、投射口１２８からは、光源２１が発した光を照明光学系２４Ｂで均一化した光と、光源３１が発した光とが投射される。投射口１２８から投射する光の照度分布は、光源３１のみを点灯させる場合に比べて均一化された度合いが高くなるが、２つの光源を点灯させることで光量の増大が期待できる。また、導光体６８を位置Ｂに移動し、光源３１のみを点灯させる状態と、光源３１と光源２１とを点灯させる状態とを、切り替えてもよい。この切り替えは、操作パネル１９やリモコン４０の操作に従って行ってもよい。
【０１０３】
さらに好ましくは、制御部１１は、画像光を投射する状態と照明光を投射する状態とを切り替える制御を、リモコン４０や操作パネル１９による操作、画像供給装置３０からの画像データの入力等に対応して行ってもよい。また、導光体６８を位置Ｂに移動させる場合、画像処理部１３から表示駆動部１４に出力する画像データを、照明用の画像データにするように制御する。
【０１０４】
図８の構成において、光源３１と導光体６８との間、或いは、導光体６８とダイクロイックミラー５０１との間に、照明光として、より理想的な照度分布の光に変換する新たな光変換素子を配置してもよい。
【０１０５】
なお、上述した各実施形態は、あくまでも本発明の一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変形及び応用が可能である。
上記実施形態では、変調部２７が、３つの液晶パネルやＤＭＤを備え、赤色光、青色光、及び緑色光をそれぞれ変調する構成を例示したが、本発明はこれに限定されない。例えば、１つの液晶パネル或いはＤＭＤと、カラーホイールとを備えた構成としてもよい。この場合、光源が発する光を色分離光学系２５で分離する構成は不要である。また、カラーホイールに照明用の透過部を設け、照度分布を均一化していない光がカラーホイールを透過する場合に、カラーホイールの照明用の透過部に光を透過させてもよい。
【０１０６】
また、図２に示した各機能ブロックはハードウェアとソフトウェアとの協働により実現される機能的構成を示すものであって、具体的な実装形態は特に制限されない。従って、必ずしも各機能ブロックに対応するハードウェアが実装される必要はなく、一つのプロセッサーがプログラムを実行することで複数の機能部の機能を実現する構成とすることも勿論可能である。また、上記実施形態においてソフトウェアで実現される機能の一部をハードウェアで実現してもよく、あるいは、ハードウェアで実現される機能の一部をソフトウェアで実現してもよい。その他、プロジェクター１００の他の各部の具体的な細部構成についても、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変更可能である。
【符号の説明】
【０１０７】
１０…制御系、１１…制御部、１３…画像処理部、１４…表示駆動部、１５…光源制御部、１８…入力部、１９…操作パネル、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ…光投射部（第１の光学系）、２１…光源（第１光源）、２１Ａ…ランプ、２１Ｂ…リフレクター、２４、２４Ａ、２４Ｂ…照明光学系、２５…色分離光学系、２６…リレー光学系、２７…変調部、２８…投射光学系、３１…光源（第２光源）、３１Ａ…ランプ、３１Ｂ…リフレクター、４０…リモコン、５０…光変換素子（第２の光学系、導光部）、５１…素子駆動部（切替部）、５２…光強度変換素子（不均一化素子）、５２Ａ…第１の曲面表面、５２Ｂ…第２の曲面表面、５２Ｃ…円柱外周面、５３…入射側レンズ（不均一化素子、非球面レンズ）、５４…出射側レンズ（不均一化素子、非球面レンズ）、６１…ミラー（第２の光学系、導光部）、６２…ミラー駆動部（切替部）、６３…ミラー（第２の光学系、導光部）、６４…ハーフミラー（第２の光学系、導光部）、６５…ミラー（第２の光学系、導光部）、６６…ミラー（第２の光学系、導光部）、６７…ミラー駆動部（切替部）、６８…導光体（第２の光学系、導光部）、１００…プロジェクター、１２０…投射部本体、２００…ダクト、４０２…第１レンズアレイ（光変換素子）、４０３…第２レンズアレイ（光変換素子）、４０４…偏光変換素子、４０５…重畳レンズ（光変換素子）、Ｐ…投射画像、ＳＣ…スクリーン（投射面）。
【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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