(57)【要約】【課題】広い調光範囲を確保した際でも受光素子に受光させる受光量の幅を適切に設定可能となる投射装置を提供する。【解決手段】光源部と、前記光源部から近い順に光路上に配される第１減衰部及び第２減衰部と、第１減衰部を駆動する第１駆動部と、第２減衰部を駆動する第２駆動部と、第２減衰部により分配されて出射される一方の光を受光する受光素子と、を備え、第１駆動部が第１減衰部を駆動して第１減衰部における光の透過率を減少させたとき、第２駆動部が第２減衰部を駆動して第２減衰部における前記受光素子側への出射光の分配率を上昇させる投射装置としている。【選択図】図３
2017181933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部と、
前記光源部から近い順に光路上に配されて、前記光源部からの光の強度を減衰させる第１減衰部及び第２減衰部と、
第１減衰部を駆動する第１駆動部と、
第２減衰部を駆動する第２駆動部と、
第２減衰部により分配されて出射される一方の光を受光する受光素子と、を備え、
第１駆動部により第１減衰部における光の透過率を減少させ、第２駆動部により第２減衰部における前記受光素子側への出射光の分配率を上昇させる投射装置。
【請求項２】
第２駆動部が駆動を切替えて前記分配率を上昇させるとき、第１駆動部により第１減衰部の透過率を一旦上昇させて以降に前記駆動が切替わることを特徴とする請求項１に記載の投射装置。
【請求項３】
第２駆動部は、２段階で駆動を切替えて前記分配率を上昇させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投射装置。
【請求項４】
前記光源部は、それぞれ異なる色の光を出力する、複数の発光部を含み、
第１減衰部の有する駆動電圧と色ごとの透過率との関係を示す第１透過率特性の少なくとも一部の駆動電圧領域において、同一の駆動電圧に対して透過率が順に高くなる色の順番と、
第２減衰部の有する駆動電圧と色ごとの透過率との関係を示す第２透過率特性の少なくとも一部の駆動電圧領域において、同一の駆動電圧に対して透過率が順に高くなる色の順番と、は逆となっていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の投射装置。
【請求項５】
第１減衰部は前記光源部から近い順に光路上に第１液晶素子と第１偏光部を備え、
第２減衰部は前記光源部から近い順に光路上に第２偏光部と第２液晶素子と第３偏光部を備え、
液晶素子に入射される光の偏光方位角と前記液晶素子より光路上の後段側の偏光部から出射される光の偏光方位角との相対角度を相対偏光角として、
第１減衰部における相対偏光角θ１は、４５度＜θ１＜１３５度であり、
第２減衰部における相対偏光角θ２は、１３５度＜θ２＜２２５度であることを特徴とする請求項４に記載の投射装置。
【請求項６】
前記相対偏光角θ１＝９０度であり、前記相対偏光角θ２＝１８０度であることを特徴とする請求項５に記載の投射装置。
【請求項７】
第１減衰部は前記光源部から近い順に光路上に第１液晶素子と第１偏光部を備え、
第２減衰部は前記光源部から近い順に光路上に第２偏光部と第２液晶素子と第３偏光部を備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の投射装置。
【請求項８】
第２偏光部は、第１偏光部と共通の部材であることを特徴とする請求項７に記載の投射装置。
【請求項９】
第１減衰部は、第１液晶素子より光路上の前段側に第４偏光部を更に備えることを特徴とする請求項７または請求項８に記載の投射装置。
【請求項１０】
第１偏光部によって分配されて出射される一方の偏光成分の光を受光する第２受光素子を更に備えることを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれか１項に記載の投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）と呼ばれる表示装置が知られている。このヘッドアップディスプレイは例えば特許文献１に記載のように車両に搭載されることが多い。この場合、例えば、車両のダッシュボードに設けられた投射装置によってフロントガラスに表示画像を投射させ、運転者に表示画像を認識させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−８６３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のような車載用のヘッドアップディスプレイの場合、車両がトンネルに入ったり、昼夜の別などの環境の明るさの変化があっても表示画像を認識し易くするために、例えば環境の明るさに応じて表示画像の輝度（明るさ）を変化させることが要求される。即ち、調光手段を投射装置に設けることが要求される。
【０００５】
このような調光手段を備えた投射装置の光学系の一例としては、図１８に示した構成が考えられる。図１８に示す投射装置１００の光学系は、レーザ光源１０１と、調光手段としての液晶アッテネータ（光減衰部）１０２を備えている。レーザ光源１０１は、ＲＧＢ（Ｒ：赤、Ｇ：緑、Ｂ：青）の３色（３波長）のレーザ光を一つの光軸（同軸）に合成して出力する。
【０００６】
液晶アッテネータ１０２は、レーザ光源１０１から近い順に光路上に偏光板１０２Ａ、液晶素子１０２Ｂ、及び偏光板１０２Ｃを備えている。偏光板１０２Ａは、入射光から所定の偏光方位角の偏光を抽出する。液晶素子１０２Ｂは、印加される駆動電圧に応じて液晶の配向状態が制御され、出射光の偏光方位を調整する。偏光板１０２Ｃは、入射光から所定の偏光方位角の偏光を抽出する。
【０００７】
偏光板１０２Ａと１０２Ｃのそれぞれの抽出する偏光の偏光方位角の相対角度である偏光相対角は、例えば９０度に設定される。この場合、偏光板１０２Ａと１０２Ｃは、クロス配置されると呼ぶ。
【０００８】
このようにクロス配置した偏光板１０２Ａ、１０２Ｃを用いた液晶アッテネータ１０２の３色光の透過率（左側の縦軸）と液晶素子１０２Ｂの駆動電圧の関係の一例を図１９のグラフに示す。図１９の実線（Ｂ：青）、一点鎖線（Ｒ：赤）、破線（Ｇ：緑）に示すように、駆動電圧の変化に応じて透過率（即ち減衰率）が変化するので、駆動電圧によって調光が可能となる。
【０００９】
しかしながら、図１９に示すように、液晶アッテネータの特性として、同じ駆動電圧であっても色（波長）によって透過率が異なる。ここで、例えば図１９に示す３．５Ｖ付近の駆動電圧Ｖ１を印加した状態で液晶アッテネータ１０２の出射光（透過光）の量を３色で一致させるべくレーザ光源１０１の出射光の量を各色で調整してホワイトバランスを調整することが可能である。駆動電圧Ｖ１を印加する場合、青と緑の透過率は一致し（図１９の太実線Ｔｂ／Ｔｇで示される透過率色比が１）、赤は緑よりも透過率が低くなっている（図１９の太破線Ｔｒ／Ｔｇで示される透過率色比は１より小さい）。従って、例えば、青と緑についてはレーザ光源１０１の最大光量付近に調整し、赤については青と緑よりも光量を高くする。
【００１０】
しかしながら、上記調整されたレーザ光源１０１の各色の出力を維持したまま駆動電圧を変化させて調光しようとすると、透過率色比が変化するため色ずれが生じてホワイトバランスが崩れる。図１９では具体的には、Ｖ１よりも駆動電圧を低くすると、青と緑の透過率色比Ｔｂ／Ｔｇが次第に大きくなり、赤と緑の透過率色比Ｔｒ／Ｔｇは次第に小さくなる。即ち、緑に対して青の光量が多くなり、赤の光量は逆に少なくなり、ホワイトバランスが崩れる。
【００１１】
そこで、図１８に示すように、投射装置１００の光学系において、液晶アッテネータ１０２よりも後段にハーフミラー１０３を配置し、集光レンズ１０４及び受光素子１０５を更に設ける。ハーフミラー１０３によって入射光の大部分を透過させ、残りの光を反射させる（なお、ハーフミラーという文言は、透過光と反射光に１対１とは限らない定比率で分離するものという意味で以下使用する）。そして、この反射光は集光レンズ１０４によって集光され、受光素子１０５によって受光されて光電変換される。
【００１２】
これにより、上記のような調光による色ずれを受光素子１０５によって検出することが可能となり、検出結果に基づき色ずれを補正するようにレーザ光源１０１の各色の出力を制御することが可能である。ここで、受光素子による光量モニタ幅は、受光素子自体の能力としての最大・最小可能受光量と、受光素子に受光させる受光量の幅によって制限を受ける。なお、最大可能受光量とは、その受光量を超えると受光素子の検出信号が飽和してしまう受光量であり、最小可能受光量とは、その受光量を下回ると受光素子の検出信号のＳ／Ｎ比が許容できなくなるような受光量である。
【００１３】
広い調光範囲を確保しようとする場合、受光素子に受光させる最大受光量が受光素子の最大可能受光量を超えることなく、且つ、受光素子に受光させる最小受光量が受光素子の最小可能受光量を下回って検出信号のＳ／Ｎ比が悪化することがないように、受光素子に受光させる受光量の幅を設定することは容易ではなかった。
【００１４】
上記状況に鑑み、本発明は、広い調光範囲を確保した際でも受光素子に受光させる受光量の幅を適切に設定可能となる投射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】
【００１５】
上記目的を達成するために本発明の投射装置は、光源部と、
前記光源部から近い順に光路上に配されて、前記光源部からの光の強度を減衰させる第１減衰部及び第２減衰部と、
第１減衰部を駆動する第１駆動部と、
第２減衰部を駆動する第２駆動部と、
第２減衰部により分配されて出射される一方の光を受光する受光素子と、を備え、
第１駆動部により第１減衰部における光の透過率を減少させ、第２駆動部により第２減衰部における前記受光素子側への出射光の分配率を上昇させる構成としている（第１の構成）。
【００１６】
このような構成によれば、第１減衰部の駆動により調光範囲を広く確保したとしても、受光素子に受光させる受光量の幅を狭くすることができる。従って、受光量が受光素子の最大可能受光量を超えることなく、且つ、受光素子の最小可能受光量を下回って検出信号のＳ／Ｎ比が悪化することもなくなり、適切な受光量の幅を設定することが可能となる。
【００１７】
また、上記第１の構成において、第２駆動部が駆動を切替えて前記分配率を上昇させるとき、第１駆動部により第１減衰部の透過率を一旦上昇させて以降に前記駆動が切替わることとしてもよい（第２の構成）。
【００１８】
このような構成によれば、受光素子側への光の分配率の上昇によって調光した光が急激に暗くなることを抑制できる。
【００１９】
また、上記第１又は第２の構成において、第２駆動部は、２段階で駆動を切替えて前記分配率を上昇させることとしてもよい（第３の構成）。
【００２０】
このような構成によれば、分配率が２段階のみで済むので、受光素子による受光量から第２減衰部の出射光の光量を高精度に予測可能となる。
【００２１】
また、上記第１〜第３のいずれかの構成において、前記光源部は、それぞれ異なる色の光を出力する、複数の発光部を含み、
第１減衰部の有する駆動電圧と色ごとの透過率との関係を示す第１透過率特性の少なくとも一部の駆動電圧領域において、同一の駆動電圧に対して透過率が順に高くなる色の順番と、
第２減衰部の有する駆動電圧と色ごとの透過率との関係を示す第２透過率特性の少なくとも一部の駆動電圧領域において、同一の駆動電圧に対して透過率が順に高くなる色の順番と、は逆となっていることとしてもよい（第４の構成）。
【００２２】
このような構成によれば、第２減衰部の透過率を下げて分配率を上昇させたときに、第１減衰部の色ごとの透過率の差をキャンセルする方向に機能させることができる。従って、色ずれの抑制に有効となる。
【００２３】
また、上記第４の構成において、
第１減衰部は前記光源部から近い順に光路上に第１液晶素子と第１偏光部を備え、
第２減衰部は前記光源部から近い順に光路上に第２偏光部と第２液晶素子と第３偏光部を備え、
液晶素子に入射される光の偏光方位角と前記液晶素子より光路上の後段側の偏光部から出射される光の偏光方位角との相対角度を相対偏光角として、
第１減衰部における相対偏光角θ１は、４５度＜θ１＜１３５度であり、
第２減衰部における相対偏光角θ２は、１３５度＜θ２＜２２５度であることとしてもよい（第５の構成）。
【００２４】
このような構成によれば、第１透過率特性の少なくとも一部の領域と、第２透過率特性の少なくとも一部の領域とで色ごとの透過率の大小関係が逆転している状態を実現することが可能となる。
【００２５】
なお、第５の構成において、特に、前記相対偏光角θ１＝９０度であり、前記相対偏光角θ２＝１８０度であることが望ましい（第６の構成）。
【００２６】
また、上記第１〜第６のいずれかの構成において、第１減衰部は前記光源部から近い順に光路上に第１液晶素子と第１偏光部を備え、
第２減衰部は前記光源部から近い順に光路上に第２偏光部と第２液晶素子と第３偏光部を備えることとしてもよい（第７の構成）。
【００２７】
このような構成によれば、第１駆動部は第１液晶素子を駆動することにより第１減衰部の透過率を制御でき、第２駆動部は第２液晶素子を駆動することにより第３偏光部によって分配される光の分配率を制御することができる。
【００２８】
また、上記第７の構成において、第２偏光部は、第１偏光部と共通の部材であることとしてもよい（第８の構成）。
【００２９】
このような構成によれば、部品点数を削減することができる。
【００３０】
また、上記第７または第８の構成において、第１減衰部は、第１液晶素子より光路上の前段側に第４偏光部を更に備えることとしてもよい（第９の構成）。
【００３１】
このような構成によれば、第１減衰部に入射する光の偏光方位が所望のものからずれている場合でも、第４偏光部により所望の偏光方位に調整することができる。
【００３２】
また、上記第７〜第９のいずれかの構成において、第１偏光部によって分配されて出射される一方の偏光成分の光を受光する第２受光素子を更に備えることとしてもよい（第１０の構成）。
【００３３】
このような構成によれば、受光素子と第２受光素子の各受光量に基づいて第２減衰部における第３偏光部による受光素子側への光の分配率を検出することが可能となる。従って、目標の分配率となるように第２液晶素子を駆動することで分配率を制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明の投射装置によると、広い調光範囲を確保した際でも受光素子に受光させる受光量の幅を適切に設定可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係るヘッドアップディスプレイ装置の概略構成を示す図である。
【図２】車両のフロントガラスを通してユーザが認識する風景の一例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタのブロック構成図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係るプロジェクタにおける光学系の概略斜視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る第１液晶アッテネータの構成を示す図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る第２液晶アッテネータの構成を示す図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る第１液晶アッテネータの透過率特性の一例を示す図である。
【図８】本発明の第１実施形態に係る第２液晶アッテネータの透過率特性の一例を示す図である。
【図９】本発明の第１実施形態に係る第１液晶アッテネータと第２液晶アッテネータに印加する駆動電圧の一例を示す図である。
【図１０】本発明の第１実施形態に係るモニタ受光量の挙動の一例を示す図である。
【図１１】本発明の第１実施形態に係るモニタ分割率の一例を示す図である。
【図１２】本発明の第２実施形態に係る液晶アッテネータの構成を示す図である。
【図１３】本発明の第２実施形態に係る液晶部の概略斜視図である。
【図１４】本発明の第２実施形態に係る液晶部の概略断面図である。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る液晶アッテネータの構成を示す図である。
【図１６】相対偏光角の設定毎の透過率特性の一例を示す図である。
【図１７】第１液晶アッテネータにおける各部品の回転調整機構を示す概略斜視図である。
【図１８】液晶アッテネータを用いた光学系の一例を示す図である。
【図１９】図１８の構成における透過率に関する特性の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、一例として、車載用のヘッドアップディスプレイ装置（ＨＵＤ装置）について説明する。
【００３７】
＜第１実施形態＞
本発明の一実施形態に係るＨＵＤ装置の概略構成を図１に示す。本実施形態のＨＵＤ装置８０は、車両８に搭載されている。なお、ＨＵＤ装置８０は、車両に限らず、他の輸送機器（例えば船舶や航空機等）に搭載されてもよい。ＨＵＤ装置８０は、プロジェクタ（投射装置）１から走査レーザ光７（投射光）を車両８のフロントガラス８１に向けて投射し、投射像をユーザの視野内に重ねて表示する表示装置である。なお、図１において、一点鎖線の矢印６は車両８の運転席に座っているユーザの視線を示している。
【００３８】
図１に示すように、フロントガラス８１の内面にはコンバイナ８２が貼り付けられている。このコンバイナ８２は、プロジェクタ１の投射像をユーザの視野内に表示するための投射部材であり、たとえばハーフミラーなどの半透過性の反射材料を用いて形成されている。コンバイナ８２にプロジェクタ１から走査レーザ光７が投射されることによって、コンバイナ８２の所定領域に虚像が形成される。このために、車両８の前方（すなわち視線６の方向）を見ているユーザは、車両８の前方の外界像と、プロジェクタ１から投射される投射像とを同時に視認することができる。なお、走査レーザ光７を直接的にフロントガラス８１に投射させてもよい。
【００３９】
フロントガラス８１を通してユーザが認識する風景の一例を図２に示す。上述の通り、フロントガラス８１上には、コンバイナ８２が設置されている。コンバイナ８２には、プロジェクタ１から投影された画像が表示される。プロジェクタ１は、図２に示すように、カーナビゲーションに関する情報（例えば経路情報）や自動車に関する情報（例えば燃費情報）などをコンバイナ８２に表示する機能を有している。図２では、プロジェクタ１は、現在から１．０ｋｍ地点で大阪と神戸に経路が分岐することを示す情報８２Ａをコンバイナ８２に表示させている。図２に示すように、前方の風景中にプロジェクタ１から投影された画像が表示されるため、ユーザは車両８の運転中に視線をそらすことなく、運転に役立つ情報を取得することができる。
【００４０】
プロジェクタ１の概略構成を示すブロック図を図３に示す。図３に示すプロジェクタ１は、レーザ光源モジュール１１、波長板１２、第１液晶アッテネータ１３、第２液晶アッテネータ１４、集光レンズ１５、走査ミラー部１６、システムコントローラ１７、ＬＤ（レーザダイオード）駆動回路１８、ミラー駆動回路１９、第１液晶駆動回路２０、第２液晶駆動回路２１、集光レンズ２２、及び受光素子２３を備えている。
【００４１】
ここで、プロジェクタ１の光学系に関する構成をより具体的に示した斜視図を図４に示す。レーザ光源モジュール１１（光源部の一例）は、赤色ＬＤ１１Ａ、緑色ＬＤ１１Ｂ、青色ＬＤ１１Ｃ、コリメータレンズ１１Ｄ〜１１Ｆ、合成プリズム１１Ｇ、ビーム成型プリズム１１Ｈ、１１Ｉから構成される。
【００４２】
赤色ＬＤ１１Ａ、緑色ＬＤ１１Ｂ、及び青色ＬＤ１１Ｃ（発光部の一例）から各々出射されて対応するコリメータレンズ１１Ｄ、１１Ｅ、及び１１Ｆによって平行光にされた各光は、合成プリズム１１Ｇに入射され、一つの光軸（同軸）である光ビームに合成される。このように、合成プリズム１１Ｇから出射される同軸の３色からなる光ビームは、各ビーム成型プリズム１１Ｈ、１１Ｉを順に通過することで楕円偏光から円偏光に変換される。
【００４３】
このようにレーザ光源モジュール１１から出射された円偏光の光は波長板１２によって直線偏光に変換されて、第１液晶アッテネータ１３に入射される。入射された光は、第１液晶アッテネータ１３（第１減衰部）、及び第２液晶アッテネータ１４（第２減衰部）を順に透過することで、それぞれの透過率に応じて減衰される。
【００４４】
減衰された光は、集光レンズ１５によって集光されつつ、偏向ミラーＭ（図３では不図示）によって反射されて進行方向を変えられ、走査ミラー部１６に入射される。走査ミラー部１６は、それぞれＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラーから成る水平走査ミラー１６Ａと垂直走査ミラー１６Ｂから構成される。水平走査ミラー１６Ａは、入射された光の反射光を水平方向に走査する。垂直走査ミラー１６Ｂは、入射された光の反射光を垂直方向に走査する。水平走査ミラー１６Ａと垂直走査ミラー１６Ｂによって順に反射されることにより、光を２次元的に走査することができる。
【００４５】
このように走査された光は、ウィンドウガラスＷ（図３では不図示）を透過してプロジェクタ１の筐体から外部へ走査レーザ光７として出射され、コンバイナ８２に投射される。ウィンドウガラスＷは、図４に示した光学系を収容する筐体部（プロジェクタ１の筐体内部に配される）に設けられる。
【００４６】
また、システムコントローラ１７（図３）は、外部から入力される映像信号に基づいて、ミラー駆動回路１９を介して走査ミラー部１６の駆動を制御すると共に、ＬＤ駆動回路１８を介してレーザ光源モジュール１１の各色ＬＤ１１Ａ〜１１Ｃの出力を制御する。ＬＤ駆動回路１８は、駆動電流によってＬＤの出力を調整する。
【００４７】
また、システムコントローラ１７の制御によって第１液晶駆動回路２０は液晶素子１３Ｂに駆動電圧を印加し、第２液晶駆動回路２１は液晶素子１４Ｂに駆動電圧を印加する。これにより、第１液晶アッテネータ１３と第２液晶アッテネータ１４の各々に透過率が設定され、これらのトータルの透過率に応じて３色のレーザ光は減衰される。即ち、調光を可能としている。
【００４８】
なお、例えば車両８に備えられた外光を検出する光センサからの検出結果に基づいてシステムコントローラ１７は、第１液晶駆動回路２０及び第２液晶駆動回路２１を制御してもよいし、ユーザの手動設定に応じてシステムコントローラ１７が制御してもよい。これにより、車両８の環境の明るさに応じて投射画像の視認性を高めることができる。
【００４９】
次に、液晶アッテネータに関して詳細に説明する。第１液晶アッテネータ１３のより具体的な構成を図５に示す。第１液晶アッテネータ１３は、レーザ光源モジュール１１から近い順に光路上に偏光板１３Ａ、液晶素子１３Ｂ、及び偏光板１３Ｃを備えている。
【００５０】
偏光板１３Ａは、入射される光から所定の偏光方位角の偏光を抽出する。液晶素子１３Ｂは、不図示のガラス板、透明電極、配向膜、及び液晶などを有している。第１液晶駆動回路２０によって透明電極間に駆動電圧が印加されることにより、液晶の配向が制御され、液晶素子１３Ｂから出射される光の偏光方位が制御される。また、偏光板１３Ｃは、入射される光から所定の偏光方位角の偏光を抽出する。
【００５１】
そして、偏光板１３Ａと偏光板１３Ｃにより抽出される各偏光の偏光方位角の相対角度である相対偏光角は９０度に設定されており、これを偏光板１３Ａと１３Ｃはクロス配置されていると呼ぶ。この場合、液晶素子１３Ｂの液晶の配向特性にもよるが、本実施形態では、図７に示す透過率特性のように、駆動電圧を上昇させるほど、偏光板１３Ｃを透過して出射される光の量が多くなり、第１液晶アッテネータ１３の透過率が大きくなるようにしている。図７に示すように、３色共にこのような特性を有する領域を持つ。
【００５２】
また、第２液晶アッテネータ１４のより具体的な構成を図６に示す。第２液晶アッテネータ１４は、レーザ光源モジュール１１から近い順に光路上に偏光板１４Ａ、液晶素子１４Ｂ、及びＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１４Ｃを備えている。なお、第１液晶アッテネータ１３の偏光板１３Ｃと、第２液晶アッテネータ１４の偏光板１４Ａは、共通の部品である。液晶素子１４Ｂの透明電極間には、第２液晶駆動回路２１によって駆動電圧が印加される。
【００５３】
偏光板１３Ｃ及び液晶素子１４Ｂの機能は第１液晶アッテネータ１３の偏光板１３Ａ及び液晶素子１３Ｂと同様である。ＰＢＳ１４Ｃは、入射された光を互いに直交する偏光成分に分解し、一方を透過させ、他方を反射させる。ＰＢＳ１４Ｃを透過した光は集光レンズ１５へ導かれ、ＰＢＳ１４Ｃを反射した光は集光レンズ２２に導かれて集光され、受光素子２３によって受光されて光電変換される（図３、図４）。受光素子２３はシステムコントローラ１７に接続される。
【００５４】
システムコントローラ１７は、受光素子２３による受光量の検出信号に基づき、レーザ光源モジュール１１における各色ＬＤ１１Ａ〜１１Ｃの各出力を制御することで、第２液晶アッテネータ１４を透過した光の色ずれを補正する。なお、色ずれの検出のタイミングについては、例えば、１フレームの投射画像を描画するときに各色ＬＤ１１Ａ〜１１Ｃのうちいずれかを発光させた状態で、走査レーザ光７をウィンドウガラスＷの外側に照射するよう走査ミラー部１６を駆動することを発光色を変えながら１フレーム毎に行う。即ち、３フレーム分の描画により３色のレーザ光の色ずれを検出することができる。これにより、ユーザに視認させない態様で色ずれを検出することができる。
【００５５】
また、偏光板１４Ａにより抽出される光とＰＢＳ１４Ｃにより分解されて透過する光の各偏光方位角の相対角度である相対偏光角は、１８０度となるように設定される。これを偏光板１４ＡとＰＢＳ１４Ｃはパラレル配置されると呼ぶ。この場合、液晶素子１４Ｂの液晶の配向特性にもよるが、本実施形態では、図８に示す透過率特性のように、駆動電圧を上昇させるほど、ＰＢＳ１４Ｃを透過して出射される光の量が少なくなり、第２液晶アッテネータ１４の透過率が小さくなるようにしている。図８に示すように、３色共にこのような特性を有する領域を持つ。
【００５６】
そして、本実施形態では、第１液晶アッテネータ１３と第２液晶アッテネータ１４を光路上に並べて配置することとしているので、各々の透過率を乗算した値がトータルとしての透過率となる。
【００５７】
ここで、本実施形態で調光を行う際の第１液晶アッテネータ１３及び第２液晶アッテネータ１４の各駆動電圧の一例を図９に示す。図９の横軸に示す調光値は、調光の明るさを示し、値が大きいほど明るいことを示す。
【００５８】
図９に示すように調光値が５００から３００付近までは第１液晶アッテネータの駆動電圧（実線）は曲線的に連続して単調に減少させる。このとき、図７の透過率特性により、第１液晶アッテネータ１３の各色の透過率は減少する。またこのとき、図９に示すように第２液晶アッテネータ１４に印加する駆動電圧（破線）は、所定の第１駆動電圧（約２．２Ｖ）で一定としている。このとき、図８の透過率特性により、第２液晶アッテネータ１４の各色の透過率は、第１駆動電圧に対応する透過率で一定となる。従って、第１液晶アッテネータ１３と第２液晶アッテネータ１４のトータルとしての透過率は減少するので、調光値が減少する。
【００５９】
上記のように第２液晶アッテネータ１４には一定の第１駆動電圧を印加させ、それに対応した透過率で一定となるが、その透過率を１から差し引いた値が、第２液晶アッテネータ１４のＰＢＳ１４Ｃによって反射されて受光素子２３側へ導かれる光の分割率（モニタ分割率）となる。図１１に示すように、調光値が５００から３００付近まで所定のモニタ分割率で各色で一定となっている（なお、図１１のモニタ分割率は５０％を１と表記している）。このとき、第１液晶アッテネータ１３の透過率と、モニタ分割率によって受光素子２３での受光量が定まり、図１０に示すように、調光値が５００から３００付近までは、受光素子２３での各色の受光量（モニタ受光量）は単調に減少する。
【００６０】
一方、調光値が３００付近から０までは図９に示すように、第１液晶アッテネータ１３の駆動電圧は曲線的に連続して減少させると共に、第２液晶アッテネータ１４の駆動電圧は、上記第１駆動電圧よりも高い所定の第２駆動電圧（約２．８Ｖ）で一定とする。このとき、第１液晶アッテネータ１３の透過率は減少し、第２液晶アッテネータ１４の透過率は一定となるので、トータルとしての透過率は減少するので、調光値が減少する。
【００６１】
また第２駆動電圧は第１駆動電圧よりも高いので、図８に示す透過率特性により各色の透過率は小さくなり、モニタ分割率としては逆に図１１に示すように各色で高い値で一定となる。このとき、第１液晶アッテネータ１３の透過率と、モニタ分割率によって受光素子２３での受光量が定まり、図１０に示すように、調光値が３００付近から０までは、モニタ受光量は、上記第１駆動電圧の印加時（調光値が６００から３００付近まで）におけるモニタ受光量の最小値から一旦上昇した状態から減少するような形となる。
【００６２】
このようにすることで、調光範囲を広く確保したとしても、モニタ受光量の幅を狭くすることができ、モニタ受光量が受光素子２３の最大可能受光量Ｍ１（図１０）を超えることなく、且つ、受光素子２３の最小可能受光量Ｍ２を下回って検出信号のＳ／Ｎ比が悪化することもなくなり、適切なモニタ受光量の幅を設定することが可能となる。
【００６３】
また、図７と図８の透過率特性に示すように第１液晶アッテネータ１３と第２液晶アッテネータ１４で色ごとの透過率の大小関係が逆転している。具体的には、図７において駆動電圧が２Ｖ〜３．５Ｖの範囲の領域では、透過率の昇順に対応する色の順序は赤、緑、青の順となる。一方、図８において駆動電圧が２Ｖ〜３．５Ｖの範囲の領域では、透過率の昇順に対応する色の順序は青、緑、赤の順となる。即ち、両者の色の順序は逆となっている。第２駆動電圧は第１駆動電圧よりも高くしているので、図８に示す透過率特性により、第２液晶アッテネータ１４での色による透過率の差が大きくなり、第１液晶アッテネータ１３の透過率の色による差をキャンセルする方向に働く。
【００６４】
また、第２液晶アッテネータ１４の駆動電圧は、第１駆動電圧と第２駆動電圧の２段階のみとしているので、モニタ分割率も２段階となり、色ずれ補正の際の第２液晶アッテネータ１４の透過光量の予測精度が高くなる。
【００６５】
なお、第１駆動電圧から第２駆動電圧への切替えの際は、第１液晶アッテネータ１３の駆動電圧をそれまで減少させていたものを一旦上昇させて以降に切替えるようにする（図９に示すＡ部）。即ち、第１液晶アッテネータ１３の透過率を上昇させる方向へ駆動することで、第２駆動電圧への切替による第２液晶アッテネータ１４の透過率の減少によって調光の明るさが急減することを抑止することができる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態に係るプロジェクタが備える液晶アッテネータの構成を図１２に示す。図１２に示す液晶アッテネータ３０は、第１実施形態に係るプロジェクタの構成（図３）において、第１液晶アッテネータ１３及び第２液晶アッテネータ１４の代わりに配置されるものである。
【００６７】
アッテネータ３０は、プレート型のＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）３１と、液晶部３２と、プリズム３３Ａ及び３３Ｂから成るＰＢＳ３３１と、プリズム３３Ｂ及び３３Ｃから成るＰＢＳ３３２と、ＰＢＳ３４を備えている。なお、図１２に示す実線矢印は、プロジェクタの光学系における光路上の光を示す。
【００６８】
ＰＢＳ３１は、入射された光を互いに直交する偏光成分に分解し、一方を透過させ、他方を反射させて往路光Ｌ１として液晶部３２に導く。なお、ＰＢＳ３１を透過した光を後述するＰＢＳ３４に入射させないよう不図示の遮光部をＰＢＳ３１、３４の間に設ける必要がある。
【００６９】
液晶部３２を透過した往路光Ｌ１は、プリズム３３Ｂを透過してプリズム３３Ａに入射し、互いに直交する偏光成分に分解され、一方は透過し、他方は反射される。反射された光は、プリズム３３Ｂ内を進みプリズム３３Ｃに入射し、互いに直交する偏光成分に分解され、一方は透過し、他方は反射される。反射された光は、復路光Ｌ２として液晶部３２を透過し、ＰＢＳ３４によって互いに直交する偏光成分に分解され、一方は透過し、他方は反射される。反射された光は、光学系の後段側（即ち集光レンズ１５（図３）側）へ導かれる。一方、透過した光は、集光レンズ２２へ導かれて集光され、受光素子２３により受光されて光電変換される。受光素子２３については第１実施形態と同様である。
【００７０】
ここで、液晶部３２の構成について詳述する。液晶部３２の概略斜視図を図１３に、概略断面図を図１４に示す。液晶部３２は、ガラス板３２Ａと、ガラス板３２Ｂと、液晶３２Ｃと、配向膜３２３Ａ、３２３Ｂ、３２４Ａ、３２４Ｂと、透明電極３２１Ａ、３２１Ｂ、３２２Ａ、３２２Ｂを備えている。
【００７１】
液晶３２Ｃの一部は、配向膜３２３Ａ及び３２４Ａによって挟まれる。液晶３２Ｃ及び配向膜３２３Ａ、３２４Ａから成る部分は両側から透明電極３２１Ａ及び３２２Ａによって挟まれる。同様に、液晶３２Ｃの別の一部は、配向膜３２３Ｂ及び３２４Ｂによって挟まれる。液晶３２Ｃ及び配向膜３２３Ｂ、３２４Ｂから成る部分は両側から透明電極３２１Ｂ及び３２２Ｂによって挟まれる。そして、透明電極３２１Ａ及び３２２Ａによって挟まれてなる構成（第２液晶素子）と、透明電極３２１Ｂ及び３２２Ｂによって挟まれる構成（第１液晶素子）は、更に両側からガラス板３２Ａ及び３２Ｂによって挟まれる。第１液晶素子に含まれる液晶と第２液晶素子に含まれる液晶は一つの空間において液晶３２Ｃとして一体化している。
【００７２】
往路光Ｌ１は透明電極３２１Ｂ及び３２２Ｂによって挟まれてなる構成側（第１液晶素子）を透過し、復路光Ｌ２は透明電極３２１Ａ及び３２２Ａによって挟まれてなる構成側（第２液晶素子）を透過する。第１液晶駆動回路２０によって透明電極３２１Ｂと３２２Ｂ間に駆動電圧を印加可能であり、第２液晶駆動回路２１によって透明電極３２１Ａと３２２Ａ間に駆動電圧を印加可能である。即ち、同じ液晶部３２内において別々の部位を独立して駆動することができる。
【００７３】
そして、ＰＢＳ３１、液晶部３２に含まれる第１液晶素子、及びＰＢＳ３３１から成る第１減衰部の相対偏光角としては９０度（クロス配置）が設定され、ＰＢＳ３３２、液晶部３２に含まれる第２液晶素子、及びＰＢＳ３４から成る第２減衰部の相対偏光角としては１８０度（パラレル配置）が設定される。従って、第１減衰部と第２減衰部はそれぞれ、例えば第１実施形態で説明した図７、図８に示す駆動電圧と透過率の関係である特性と同様の特性を有することとなる。
【００７４】
なお、ＰＢＳ３３２を設けたのは、ＰＢＳ３３１を反射された光の消光比が小さく、偏光方位のばらつきがあった場合でも、そのばらつきを吸収できるからである。実施形態の変形例として、プリズム３３Ｃは設けず、プリズム３３Ｂで全反射させた光を復路光Ｌ２としてもよい。
【００７５】
本実施形態では、調光を行う際に、例えば図９で示した第１液晶アッテネータ１３の駆動電圧と同様のものを液晶部３２の第１液晶素子に印加し、第２液晶アッテネータ１４の駆動電圧と同様のものを第２液晶素子に印加するので、受光素子２３における受光量の挙動を図１０に示したものと同様とすることができる。従って、第１実施形態と同様の効果を奏することが可能である。
【００７６】
特に本実施形態では、液晶部３２における同じ液晶３２Ｃを第１減衰部と第２減衰部で共用しているので、環境の温度変化などがあった場合でも、第１減衰部と第２減衰部において駆動電圧と透過率の関係の特性が同様に変動することになる。従って、上記のような状態変化により発生する色ずれが大きくなることを抑制できる。また、液晶部品が一つで済むので、部品コストの低減につなげることができる。
【００７７】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態に係る液晶アッテネータの構成を図１５に示す。図１５に示す液晶アッテネータ３０自体の構成は第２実施形態（図１２）と同様であり、相違点は、ＰＢＳ３３１によって分解されて透過した光を集光する集光レンズ４１と、集光された光を受光して光電変換する受光素子４２を備えていることである。
【００７８】
このような構成によれば、受光素子４２によって検出された受光量と、受光素子２３によって検出された受光量に基づき、ＰＢＳ３４による受光素子２３のモニタ分割率を検出することができる。そして、検出されたモニタ分割率が目標値となるように液晶部３２の第２液晶素子の駆動電圧を制御することができる。これにより、色ずれ補正の際に受光素子２３により検出された受光量から第２減衰部の出射光（ＰＢＳ３４の反射光）の光量を高精度に予測可能となる。なお、上記モニタ分割率の検出や第２液晶素子の駆動電圧の制御は、システムコントローラ１７により行うことができる。
【００７９】
＜その他について＞
上記実施形態では、第２液晶アッテネータや第２液晶素子の駆動電圧は２段階で切替えることとしたが、３段階以上で切替えてもよい。
【００８０】
また、図１６に、液晶アッテネータの相対偏光角を４５度から２２５度まで１５度ずつ変化させた場合の駆動電圧と各色透過率の関係を示す。これにより、クロス配置とパラレル配置に限らず、第１液晶アッテネータ１３の相対偏光角θ１を４５度＜θ１＜１３５度と設定し、第２液晶アッテネータ１４の相対偏光角θ２を１３５度＜θ２＜２２５度と設定してもよい。
【００８１】
また、上記実施形態において、波長板１２から出射される光の偏光方位角の精度が良好である場合、第１液晶アッテネータ１３の偏光板１３Ａ（第１実施形態）は備えていなくてもよい。また、液晶アッテネータ３０のＰＢＳ３１（第２及び第３実施形態）をミラーに置き換えた構成でもよい。
【００８２】
また、液晶アッテネータの製造時に偏光板と液晶素子を回転調整できる構成を設けることが望ましい。例えば第１液晶アッテネータ１３における各部品の回転調整機構の概略構成を図１７に示す。図１７に示すように、偏光板１３ＡはホルダＨ１に保持され、液晶素子１３ＢはホルダＨ２に保持され、不図示の偏光板１３ＣはホルダＨ３に保持される。そして、各ホルダＨ１〜Ｈ３は回動可能である。偏光板１３Ａ、液晶素子１３Ｂ、偏光板１３Ｃの各部品の光出射側での光検出結果に基づいて各ホルダＨ１〜Ｈ３を回動させることで、上記各部品を適切な位置に回転調整することができる。なお、第２液晶アッテネータ１４についても同様の回転調整機構を設けてもよい。
【００８３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の趣旨の範囲内であれば、実施形態は種々の変形が可能である。
【符号の説明】
【００８４】
１  プロジェクタ
１１  レーザ光源モジュール
１１Ａ  赤色ＬＤ
１１Ｂ  緑色ＬＤ
１１Ｃ  青色ＬＤ
１１Ｄ〜１１Ｆ  コリメータレンズ
１１Ｇ  合成プリズム
１１Ｈ、１１Ｉ  ビーム成型プリズム
１２  波長板
１３  第１液晶アッテネータ
１３Ａ  偏光板
１３Ｂ  液晶素子
１３Ｃ  偏光板
１４  第２液晶アッテネータ
１４Ａ  偏光板
１４Ｂ  液晶素子
１４Ｃ  ＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）
１５  集光レンズ
１６  走査ミラー部
１６Ａ  水平走査ミラー
１６Ｂ  垂直走査ミラー
１７  システムコントローラ
１８  ＬＤ駆動回路
１９  ミラー駆動回路
２０  第１液晶駆動回路
２１  第２液晶駆動回路
２２  集光レンズ
２３  受光素子
３０  液晶アッテネータ
３１  ＰＢＳ
３２  液晶部
３３１、３３２  ＰＢＳ
３４  ＰＢＳ
４１  集光レンズ
４２  受光素子
Ｗ  ウィンドウガラス
Ｍ  偏向ミラー
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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