(57)【要約】【課題】  光源の輝度を測定して光源の劣化を適切に把握することを可能にしたプロジェクタの輝度測定装置、その測定された輝度に基づいて輝度調整をすることを可能にした輝度調整装置並びにそれらを備えたプロジェクタを提供する。【解決手段】  アーク光源ランプ２２と集光レンズ３４との間に配置された照明光学系２３の所定の部位（光源側のインテグレータレンズの入射面）を撮像するＣＣＤ撮像装置１７と、ＣＣＤ撮像装置１７からの撮像信号に基づいて輝度を求めるシステム制御部１０と、システム制御部１０により求められた輝度に基づいて照明光学系２３のインテグレータレンズの位置を調整し又は交換する光学系調整機構２５とを備えたものである。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーク光源ランプと集光レンズとの間に配置された照明光学系の所定の部位を撮像する撮像手段と、
該撮像手段からの撮像信号に基づいて輝度を求める制御手段と
を備えたことを特徴とするプロジェクタの輝度測定装置。
【請求項２】
前記撮像手段は、前記照明光学系に含まれる１対のインテグレータレンズの内、集光レンズ側に位置するインテグレータレンズの入射面を撮像し、
前記制御手段は、撮像手段からの撮像信号に基づいて前記インテグレータレンズの入射面に形成される点光源の大きさを求め、その大きさから輝度を求めることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタの輝度測定装置。
【請求項３】
前記制御手段は、前記点光源の大きさに基づいて前記輝度を求めることに代えて、又は前記輝度を求めるとともに、アーク光源ランプの寿命を予測し、寿命に達すると警告を発生させることを特徴とする請求項２記載のプロジェクタの輝度測定装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載のプロジェクタの輝度測定装置と、
前記制御手段により求められた前記輝度に基づいて前記照明光学系の部品の位置を調整し又は当該光学部品を自動交換する光学系調整機構と、
を備えたことを特徴とするプロジェクタの輝度調整装置。
【請求項５】
前記光学系調整機構は、前記輝度が所定の基準値より低下すると、前記１対のインテグレータレンズの内、前記アーク光源ランプ側のインテグレータレンズを前記アーク光源ランプ側に移動させることを特徴とする請求項４記載のプロジェクタの輝度調整装置。
【請求項６】
前記光学系調整機構は、前記インテグレータレンズの移動調整が限界になると、前記インテグレータレンズを自動交換することを特徴とする請求項５記載のプロジェクタの輝度調整装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記インテグレータレンズの移動調整が限界になったときに警告を発生させることを特徴とする請求項５又は６記載のプロジェクタの輝度調整装置。
【請求項８】
前記制御手段は、前記インテグレータレンズの自動交換が不能になったときに警告を発生させることを特徴とする請求項５又は６記載のプロジェクタの輝度調整装置。
【請求項９】
請求項１〜３の何れかに記載のプロジェクタの輝度測定装置又は請求項４〜８の何れかに記載のプロジェクタの輝度調整装置を搭載したことを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタの輝度測定装置及び輝度調整装置並びにそれらを備えたプロジェクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＵＨＰランプを使ったプロジェクタにはアーク光を使った光源が多い。しかし、アーク光を使った光源は、経時変化によりそのアーク長が長くなるので、ＰＢＳ（Polarized Beam Spritter）への投射面積が大きくなり、ＰＢＳ内での乱反射により輝度が低下する。このような光源の輝度の低下、即ち寿命については使用時間により管理されている。しかし、使用時間と寿命とは必ずしも一致せず、使用時間が予め設定された時間に達してもまだ十分に使用できる状態であったり、或いは予め設定された時間に達する前に使用できなくなる状態があったりして、寿命の時間管理は適当ではなかった。一方、スクリーンに投射された画像の輝度の低下に対しては、例えば光源の印加電圧を大きくして輝度の低下を補償するようにしたものがある（例えば特許文献１）。
【特許文献１】特開２０００−１１２０２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記の従来技術（特許文献１）は光源に対して印加電圧を大きくして輝度の低下を補償するようにしているが、これはスクリーンに投射された画像の明るさに基づいて光量を調整するようにしたものであり、それは周囲の明るさ等も要因となっており、光源の劣化を把握するものではなく、光源の劣化を適切に把握する手法が未だ確立されていなかった。
【０００４】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、光源の輝度を測定して光源の劣化を適切に把握することを可能にしたプロジェクタの輝度測定装置、その測定された輝度に基づいて輝度調整をすることを可能にした輝度調整装置並びにそれらを備えたプロジェクタ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】
【０００５】
本発明に係るプロジェクタの輝度測定装置は、アーク光源ランプと集光レンズとの間に配置された照明光学系の所定の部位を撮像する撮像手段と、該撮像手段からの撮像信号に基づいて輝度を求める制御手段とを備えたものである。本発明においては、アーク光源ランプと集光レンズとの間に配置された照明光学系の所定の部位を撮像して輝度を求めるようにしたので、周囲の明るさ等の影響を受けずに輝度を求めることができ、この輝度はアーク光源ランプの劣化に関連するものであり、アーク光源ランプの劣化（寿命）を適切に把握することができる。
【０００６】
本発明に係るプロジェクタの輝度測定装置において、前記撮像手段は、照明光学系の１対のインテクレータレンズの内、集光レンズ側に位置するインテグレータレンズの入射面を撮像し、前記制御手段は、撮像手段からの撮像信号に基づいて前記インテグレータレンズの入射面に形成される点光源の大きさを求め、その大きさから輝度を求める。１対のインテグレータレンズの内、アーク光源ランプとは反対側のインテグレータレンズの入射面には点光源（スポット）が形成されるが、その大きさにより有効利用される光エネルギーを把握することができるので、点光源（スポット）の大きさに基づいて輝度が求められる。
【０００７】
本発明に係るプロジェクタの輝度測定装置において、前記制御手段は、前記点光源の大きさに基づいて前記輝度を求めることに代えて又は前記輝度を求めるとともに、アーク光源ランプの寿命を予測し、寿命に達すると警告を発生させる。点光源はアーク光源ランプの寿命のアーク長さに応じた大きさになるので、例えば実験的にたアーク長と点光源の大きさとの相関テーブルを用意しておいて、光源の大きさを求めることにより、アーク光源ランプの寿命をアーク長さで管理することができ、時間管理よりも精度よくランプの寿命を管理することができる。
【０００８】
本発明に係るプロジェクタの輝度調整装置は、上記の輝度測定装置と、前記制御手段により求められた輝度に基づいて前記照明光学系の部品の位置を調整し又は当該光学部品を交換する光学系調整機構とを備えたものである。例えば集光レンズ側のインテグレータレンズの入射面の点光源（スポット）を撮像してその大きさを求め、更にその大きさに基づいて例えば集光レンズ側に配置されるＰＢＳへ投射される光の範囲を予測し、ＰＢＳへ投射される光の範囲が所定の範囲になるように光学部品の位置を調整したり、又は光学部品を交換する。ＰＢＳへ投射される光の範囲が所定の範囲になることで、ＰＢＳで拡散される光エネルギーの消費を削減し、アーク光源ランプの劣化による輝度を補償することが可能になる。また、アーク光源ランプの劣化による輝度の補償を、アーク光源ランプの駆動電圧ではなく、照明光学系を調整するようにしており、省エネルギーにもなっている。
【０００９】
本発明に係るプロジェクタの輝度調整装置において、前記光学系調整機構は、前記アーク光源ランプの輝度が所定の基準値より低下すると前記１対のインテグレータレンズの内、前記アーク光源ランプ側のインテグレータレンズを前記アーク光源ランプ側に移動させる。前記アーク光源ランプ側のインテグレータレンズを前記アーク光源ランプ側に移動させることにより、集光レンズ側のインテグレータレンズの入射面の点光源（スポット）の大きさを調整する。それによってＰＢＳへ投射される光の範囲が所定の範囲になる。
【００１０】
本発明に係るプロジェクタの輝度調整装置において、前記光学系調整機構は、前記１対のインテグレータレンズの移動調整が限界になると、前記インテグレータレンズを自動交換する。前記インテグレータレンズを、入射面に形成される突部の曲率の小さいインテグレータレンズに自動交換することにより、アーク光源ランプの劣化に対応した光学系が得られ、アーク光源ランプの劣化による輝度の低下を補償することが可能になる。
【００１１】
本発明に係るプロジェクタの輝度調整装置において、前記制御手段は、前記インテグレータレンズの移動調整が限界になったとき警告を発生させる。この警告は時間管理によるものではなく、実際にアーク光源ランプが劣化し且つ光学系による調整が限界になったときに警告がなされるので、アーク光源ランプの交換の時期が延長されることになり、アーク光源ランプの有効利用期間が長くなる。
【００１２】
本発明に係るプロジェクタの輝度調整装置において、 前記制御手段は、前記インテグレータレンズの自動交換が不能になったときに警告を発生させる。前記インテグレータレンズの自動交換が不能になった段階で警告を発生させるようにしたので、アーク光源ランプの交換の時期が延長されることになり、アーク光源ランプの有効利用期間が長くなる。
【００１３】
本発明に係るプロジェクタは、上記のプロジェクタの輝度測定装置又は輝度調整装置を搭載したものである。アーク光源ランプの劣化が補償され、或いはアーク光源ランプの交換の時期が延長され、アーク光源ランプの有効利用期間が長いプロジェクタが実現されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施形態１．
図１は本発明の実施形態１に係るプロジェクタの構成を示したブロック図である。このプロジェクタは、各種の演算処理をするシステム制御部（制御手段）１０を備えており、システム制御部１０には操作部１１及びインターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１２が接続されており、操作部１１からはユーザの操作による操作信号が入力し、インターフェース（Ｉ／Ｆ）回路１２からは外部のコンピュータ等からの映像データ等が入力する。なお、プロジェクタを後述のようにテレビとして利用する場合にはテレビ受像機に関連する回路構成も含まれることになるが、ここでは省略する。システム制御部１０には更に表示回路１３及び音声出力回路１４がそれぞれ接続されており、表示回路１３を介して表示パネル１５に例えば操作部１１の操作に対応した操作信号等を表示させ、音声出力回路１４を介してスピーカ１６から音声等を発生させる。
【００１５】
システム制御部１０には更にＣＣＤ撮像装置１７及び映像制御回路１８が接続されており、このＣＣＤ撮像装置１７は、後述のようにインテグレータレンズ３１（図２参照）の入射面を撮像してシステム制御部１０に出力し、アーク光源ランプ２２の劣化に関連する撮像信号を供給する。映像制御回路１８はシステム制御部１０からの映像信号を取り込んでフレーム画像を生成して液晶コントローラ１９に出力する。液晶コントローラ１９は入力したフレーム画像のデータをＤ／Ａ変換処理等の所定の信号処理を施して液晶パネル２０に出力して描画する。
【００１６】
一方、電源回路２１はアーク光源ランプ２２に接続されており、アーク光源ランプ２２からの光は照明光学系２３を経由して、液晶パネル２０に描画された映像を投射レンズ２４により拡大してスクリーン（図示せず）に投射する。照明光学系２３に含まれ、均一照明光を生成するためのインテグレータレンズ３１，３２（図２参照）の内、インテグレータレンズ３１は光学系調整機構２５により、その位置が光軸方向に移動され、或いは必要に応じて予め用意されているインテグレータレンズと交換される。なお、インテグレータレンズ３１の位置を調整したり或いは交換したりする機構は既に実現されている（公知の技術である）ので、その機構の詳細は省略する。
【００１７】
図２は図１のアーク光源ランプ２２及び照明光学系２３の部分を抽出した図である。アーク光源ランプ２２は発光源としてアーク光源２２ａを備えている。照明光学系２３は、均一な照明光を生成するための１対のインテグレータレンズ３１，３２、入射光を１つの偏光波例えばＳ波にそろえるＰＳ変換手段として機能するＰＢＳ３３、及びＰＢＳ３３からの光を集光する集光レンズ３４を備えている。なお、照明光学系２３は実際のものはもっと複雑な構成になっているが、ここでは本発明に特に関連する部分のみが抽出されて図示されている。また、本実施形態１においては、ＣＣＤ撮像装置１７がインテグレータレンズ３２の入射面を撮像できるように配置されている。
【００１８】
図３は図１のシステム制御部１０の処理過程を示したフローチャートであり、ここではアーク光源ランプ２２の寿命に関連して輝度が低下した場合の処理について説明する。
ＣＣＤ撮像装置１７は定期的又は連続してインテグレータレンズ３２の入射面を撮像しており、システム制御部１０はその撮像信号を取り込む（Ｓ１）。システム制御部１０はその撮像信号に基づいて入射光のスポットの面積を求める（Ｓ２）。
【００１９】
図４はインテグレータレンズ３２の入射面の状態を示した説明図である。インテグレータレンズ３１は入射光を絞ってインテグレータレンズ３２の突部に焦点を結ぶが、アーク光源ランプ２２の劣化によりそのアーク長が長くなると、そのインテグレータレンズ３２に形成されるスポットの大きさが変化する。アーク光源ランプ２２が新品のときには、スポット４１に示されるように、その面積は小さなものとなっている。しかし、経年変化でアーク長が長くなると、スポット４２に示されるように大きなものとなる。システム制御部１０は入射光のスポット４１，４２の撮像信号を取り込んで、その大きさとして例えば面積を求める。
【００２０】
図５はＰＢＳ３３の入射面の説明図である。同図（ａ）はアーク光源ランプ２２のアーク長が規定値のときであり、スポット４１に対応した集光範囲４３を示しており、同図（ｂ）はアーク長が規定値を超えているときであり、スポット４２対応した集光範囲４４を示している。集光範囲４４のように集光範囲が広くなると、集光レンズ３４側に出力される光量が少なくなり、結果として輝度が低下することになる。即ち、図４のスポット４１，４２の大きさによりＰＢＳ３３にて失われる光エネルギーが把握できるので、スポット４１，４２の大きさにより輝度を一義的に求めることができるので、ここではスポット４１，４２の大きさ（面積）と輝度とを同義に扱っている。何れにしても、集光範囲４４のような事態を避けなければならないので、その手前（光源側）の光学系を調整して補償し、同図（ａ）に示されるような集光範囲４３になるようにする。次に、再び図３の説明に戻る。
【００２１】
システム制御部１０は、上記の処理（Ｓ２）で求めた面積が所定値以下であるかどうかを判断する（Ｓ３）。即ち、アーク光源ランプ２２が劣化していないかどうかを判断する。面積が所定値以下であれば劣化していない（寿命に達していない）として処理を終了する。面積が所定値以下でない場合（図４のスポット４２参照）には、インテグレータレンズ３１の移動量（積算値）が所定値Ｌｒ（インテグレータレンズ３１の許容移動量）以内であるかどうかを判断する（Ｓ４）。まだ、移動量（積算値）が所定値以内である場合（最初は当然に所定値以内であるが何回か繰り返すことにより所定値に達する場合がある）には、光学系調整機構２５により、インテグレータレンズ３１をアーク光源ランプ２２側に所定の距離ΔＬだけ移動させる（Ｓ５）。そして、その状態の撮像信号に基づいてスポットの面積を求めて、それが面積が所定値以下あれば（Ｓ３）、アーク光源ランプ２２の劣化による輝度の低下が補償されたものとして処理を終了する。
【００２２】
上記の処理が何回か繰り返されて、インテグレータレンズ３１の移動量（積算値）が所定値以内ではなくなると（Ｓ５）、インテグレータレンズ３１の移動による調整は限界であるとし、そのレンズ３１の交換処理に移行する。即ち、レンズが交換可能な状態であるかどうかを判断し（Ｓ６）、レンズが交換可能な状態であれば（例えば予め用意された交換用のインテグレータレンズ３１がまだある状態）、システム制御部１０は、光学系調整機構２５を制御して上記の状態を補償するために、使用されているインテグレータレンズ３１を、入射面に形成されている突部の曲率の小さいインテグレータレンズに交換する（Ｓ７）。この交換されたインテグレータレンズ３１はその入射面に形成されている突部の曲率が小さいので、例えば図４のスポット４２をスポット４１にするように集光する方向に機能することになる。そして、交換されたインテグレータレンズ３１について上記の処理を繰り返す。インテクレータレンズ３１が交換可能な状態でない場合（例えば交換用として用意されていたレンズが全て使用されてしまた状態）には、調整不可能であるとして、例えばスピーカ１６から警告音を発生させたり或いは表示パネル１５（若しくはスクリーン）に表示させたりすることにより、アーク光源ランプ２２の交換を促す（Ｓ８）。
【００２３】
なお、上記の実施形態においては、インテグレータレンズ３１が交換ができなくなった段階で警告を発する例について説明したが、インテグレータレンズ３１の位置を調整することができなくなった段階で警告を発するようにしてもよい。また、インテグレータレンズ３１を自動交換する例について説明したが、手動により交換するような機構を採用して、警告により交換を促すようにしてもよい。
【００２４】
以上のように本実施形態によれば、インテグレータレンズ３２の入射面に形成される点光源（スポット）をＣＣＤ撮像装置１７により撮像して輝度を求めるようにしており、周囲の明るさ等の影響を受けずに輝度を求めることができ、そして、この輝度はアーク光源ランプ２２のアーク長に関連するものなので、アーク光源ランプの劣化（寿命）を精度良く把握することが可能になっている。また、インテクレータレンズ３２の入射面に形成されるスポット（点光源）の大きさからＰＢＳ３３へ投射される光の範囲を予測し、ＰＢＳ３３へ投射される光の範囲が所定の範囲になるようインテクレータレンズ３２の位置を調整したり又は交換するようにしたので、ＰＢＳ３３へ投射される光の範囲が所定の範囲になり、ＰＢＳ３３で拡散される光エネルギーの消費を削減し、アーク光源ランプ２２の劣化による輝度を補償することが可能になる。また、アーク光源ランプ２２の劣化による輝度の補償を、アーク光源ランプ２２の駆動電圧ではなく、インテグレータレンズ３１位置等の調整によって行うようにしたので、省エネルギーになっている。また、実際にアーク光源ランプ２２が劣化し且つ光学系による調整（位置調整・部品の交換）が限界になったときに警告がなされるので、アーク光源ランプ２２の交換が時期が延長されることになり、アーク光源ランプ２２の有効利用期間が長くなる。
【００２５】
実施形態２．  
なお、上記の実施形態１はスポット（点光源）の大きさから輝度を求めてその輝度を必要に応じて補償する例について説明したが、スポット（点光源）４１，４２の大きさとアーク光源ランプ２２のアーク長との関係を予め実験的に求めておいて、スポット（点光源）の大きさによりアーク長を予測し、アーク長が所定の長さに達したときそれは寿命に達したものとして、警告を発生させるようにしてもよい。
【００２６】
実施形態３．
図６は図１の制御系及び光学系が組み込まれたリアプロジェクションテレビの例を示した断面説明図である。図１の制御系及び光学系はユニット５０に組み込まれ、投射レンズ２４からの光は反射鏡５１で反射されてスクリーン５２に投射され、液晶パネル２０で描画された画像が拡大表示される。このリアプロジェクションテレビにおいては、アーク光源ランプの劣化による輝度の低下が補償される。また、上述のように、実際にアーク光源ランプが劣化し且つ光学系による調整（位置調整・部品の交換）が限界になったときに警告がなされるので、アーク光源ランプ２２の交換の時期が延長されることになり、アーク光源ランプ２２の有効利用期間が長くなり、保守費用が軽減されることになる。
【００２７】
実施形態４．
なお、上述の実施形態３においては、リアプロジェクションテレビの例について説明したが、スクリーンを任意の位置に設置することができる形式のものや、フロントプロジェクションテレビ等にも当然に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施形態１に係るプロジェクタの構成を示したブロック図。
【図２】図１の照明光学系の部分を抽出した図。
【図３】システム制御部の処理過程を示したフローチャート。
【図４】インテグレータレンズの入射面の状態を示した説明図。
【図５】ＰＢＳの入射面の説明図。
【図６】リアプロジェクションテレビの断面説明図。
【符号の説明】
【００２９】
１０  システム制御部、１１  操作部、１２  Ｉ／Ｆ回路、１３  表示回路、１４  音声出力回路、１５ 表示パネル、１６  スピーカ、１７  ＣＣＤ撮像装置、１８  映像制御回路、１９  液晶コントローラ、２０  液晶パネル、２１  電源回路、２２ アーク光源ランプ、２３ 照明光学系、２４  投射レンズ、２５  光学系調整機構、３１，３２インテクレータレンズ、３４ 集光レンズ。
【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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