JP2006178080A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】色成分光毎に個別の光源を用い、共通光路で開口数を制限して明るさおよびコントラストを調整しても、投影画像の色バランスを変化させないようにすること。
【解決手段】プロジェクタ１は、赤色光、緑色光および青色光の光源ＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと、照明する各色成分光を空間変調して反射するＤＭＤ２２と、共通光路に配置されＤＭＤ２２に対する照明光の開口数を制限する可変絞り１８と、ＤＭＤ２２により空間変調された各色成分光を投射して画像を投影表示する投影レンズユニット２３と、供給する電流量を変化させてＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの発光量を変化させるＬＥＤ駆動部２と、ＤＭＤ２２に対する開口数の情報を取得して対応する各色成分光の光量比を求め、求めた光量比をもとにＬＥＤ駆動部２を制御する光量比制御部１０ａと、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラー画像を投影表示するプロジェクタに関するものである。

従来、カラー画像を投影表示するプロジェクタでは、超高圧水銀ランプ等の白色光源からの光をダイクロイックミラー等によって互いに波長域の異なる３つの色成分光に分離し、液晶パネル等の空間変調素子を用いて、この分離した各色成分光を画像信号に対応して空間変調し、空間変調した各色成分光を再び同軸に合成して投射することによってカラー画像を投影表示している。

通常、プロジェクタでは、周囲の明るさなど使用環境や使用状態に応じて投影画像の明るさやコントラストを調整する機能が必要であり、さらに、この調整が投影画像の色バランスを崩すことなく行えることが要求される。この要求を実現するため、白色光源からの光を各色成分光に分離するまでの光路、あるいは分離した各色成分光を再び合成した後の光路に絞り等を配置したプロジェクタが提案されている（たとえば、特許文献１〜３参照）。これらのプロジェクタでは、光の入射角または射出角に対する光強度分布を示す配向特性が、空間変調素子に対して各色成分光でほぼ等しくなるように白色光源を使用するとともに、各色成分光が同軸である共通光路に配置した絞り等によって光束を制限し、空間変調素子に対する開口数を制限して投影画像の明るさおよびコントラストを調整することにより、色バランスが変化しないようにしている。

特開平６−１４３２６号公報 特開２００３−２４１３１１号公報 特開２００４−１５１６７４号公報

ところで、近年、プロジェクタの利便性を促進するため、装置の小型化、低消費電力化等の要求が高まっており、この要求に対応するため、従来の白色光源に代えてＬＥＤ等の半導体発光素子を各色成分光の光源に用いることが考えられている。しかし、この場合、色成分光毎に個別の発光素子を使用し、空間変調素子に対して各色成分光が異なる配向特性をもつことになるため、各色成分光の共通光路に配置した絞り等によって光束を制限し、空間変調素子に対する開口数を制限して投影画像の明るさおよびコントラストを調整すると、投影画像の色バランスを変化させてしまうという問題があった。この問題を解決するため、空間変調素子としての液晶パネルの駆動電圧を変化させ、各色成分光の透過率比を変化させることによって色バランスを調整することが考えられるが、この場合、画像信号がビット数の限られたデジタル信号であるため、投影画像の階調性が損なわれるという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、色成分光毎に個別の光源を用いる場合、各色成分光の共通光路に配置した絞り等によって光束を制限し、空間変調素子に対する開口数を制限して投影画像の明るさおよびコントラストを調整するようにしても、投影画像の色バランスを変化させることがなく、また、投影画像の階調性を損なうことがなく、常に所望の画像を正確に投影することができるプロジェクタを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明の請求項１にかかるプロジェクタは、複数色の色成分光をそれぞれ発生する複数の光源と、入力された画像信号に応じて照明光である前記複数色の色成分光を変調する空間変調素子と、前記複数の光源が発生した複数色の色成分光によって前記空間変調素子を照明する照明光学手段と、前記空間変調素子によって変調された前記複数色の色成分光を投影する投影光学手段と、前記照明光学手段または前記投影光学手段のいずれかの光路に配置され前記空間変調素子に対する開口数を制限する１つの絞り手段と、前記開口数に応じて前記複数色の色成分光の光量バランスを制御する光量制御手段と、を有し前記複数の光源が発生した複数色の色成分光のうち少なくとも１つの色の色成分光が前記空間変調素子に対して他の色の色成分光と異なる配向特性を有することを特徴とする。

また、本発明の請求項２にかかるプロジェクタは、上記の発明において、前記複数の光源が発生した各色成分光を共通の光路に合成する合成手段を更に有し、前記絞り手段は、前記合成手段によって合成された共通の光路に配置され前記空間変調素子に対する開口数を制限し、前記照明光学手段は、前記合成手段によって合成されると共に前記絞り手段によって光束を制限された前記各色成分光を照明光として前記空間変調素子を照明することを特徴とする。

また、本発明の請求項３にかかるプロジェクタは、上記の発明において、前記各色成分光の色毎に複数配置された前記空間変調素子によって色毎に変調された前記各色成分光を共通の光路に合成する合成手段を更に有し、前記絞り手段は、前記合成手段によって合成された共通の光路に配置され前記色毎に複数配置された各空間変調素子に対する開口数を制限し、前記投影光学手段は、前記合成手段によって合成されると共に前記絞り手段によって光束を制限された前記各色成分光を投影することを特徴とする。

また、本発明の請求項４にかかるプロジェクタは、上記の発明において、前記光量制御手段は、前記開口数の変化に対応した前記絞り手段の通過光量の変化が大きい前記色成分光ほど前記絞り手段に至るまでの光量の変化が小さくなるように前記光量バランスを制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項５にかかるプロジェクタは、上記の発明において、前記光量制御手段は、少なくとも前記開口数の変化に対応した前記通過光量の変化が最も大きい前記色成分光の前記光量の変化が最小となるように前記光量バランスを制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項６にかかるプロジェクタは、上記の発明において、前記光量制御手段は、少なくとも前記開口数の変化に対応した前記通過光量の変化が最も小さい前記色成分光の前記光量の変化が最大となるように前記光量バランスを制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項７にかかるプロジェクタは、上記の発明において、前記光量制御手段は、前記複数の光源の各発光量をそれぞれ変化させることによって前記光量バランスを制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項８にかかるプロジェクタは、上記の発明において、前記光量制御手段は、前記複数の光源に供給する電流量をそれぞれ変化させることによって前記各発光量を変化させて前記光量バランスを制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項９にかかるプロジェクタは、上記の発明において、前記複数の光源の少なくとも1つは、半導体発光素子であることを特徴とする。

また、本発明の請求項１０にかかるプロジェクタは、上記の発明において、取り付けられた前記投影光学手段を識別する識別情報を判別する投影光学判別手段を更に有し、前記絞り手段は、前記投影光学手段と一体的に構成され、前記投影光学手段は、交換可能に取り付けられ、前記光量制御手段は、前記投影光学判別手段が判別した識別情報と前記開口数とに応じて前記光量バランスを制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項１１にかかるプロジェクタは、上記発明において、所定の光学特性を変化させる操作手段と、前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、を備え、前記光量制御手段は、前記操作量検出手段の検出結果をもとに前記開口数の情報を取得し、該取得した開口数の情報に応じて前記光量バランスを制御することを特徴とする。

また、本発明の請求項１２にかかるプロジェクタは、上記発明において、前記操作手段は、前記開口数、前記投影光学手段のフォーカス位置および前記投影光学手段の焦点距離のうち少なくとも１つを変化させることを特徴とする。

また、本発明の請求項１３にかかるプロジェクタは、上記発明において、前記開口数に対応した前記各発光量の制御量を記憶した記憶テーブルを備え、前記光量制御手段は、前記開口数の情報を取得し、前記記憶テーブルを参照して該取得した開口数の情報に対応する前記各発光量の制御量を選択し、該選択した各発光量の制御量をもとに前記光量バランスを制御することを特徴とする。

本発明にかかるプロジェクタによれば、色成分光毎に個別の光源を用いる場合、各色成分光の共通光路に配置した絞り等によって光束を制限し、空間変調素子に対する開口数を制限して投影画像の明るさおよびコントラストを調整するようにしても、投影画像の色バランスを変化させることがなく、また、投影画像の階調性を損なうことがなく、常に所望の画像を正確に投影することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明にかかるプロジェクタの好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付している。

（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１にかかるプロジェクタについて説明する。図１は、この実施の形態１にかかるプロジェクタの構成を示す模式図である。図１に示すように、この実施の形態１にかかるプロジェクタ１は、各色成分光の光源であるＬＥＤを駆動するＬＥＤ駆動部２と、可変絞り１８を駆動する可変絞り駆動部３と、空間変調素子であるDigital Micromirror Device（以下、ＤＭＤとする）２２を駆動するＤＭＤ駆動回路４と、各種指示情報が入力される入力部５と、各種情報を表示する表示部６と、音声情報の入出力処理を行う音声入出力部７と、外部装置との間で情報通信を行う通信部８と、各種情報を記憶する記憶部９と、プロジェクタ１の全体の処理および動作を制御する制御部１０と、ＤＭＤ２２によって空間変調された各色成分光を投射して画像を投影表示するプロジェクタ光学系１１とを備える。ＬＥＤ駆動部２、可変絞り駆動部３、ＤＭＤ駆動部４、入力部５、表示部６、音声入出力部７、通信部８および記憶部９は、制御部１０に電気的に接続され、制御部１０は、これらの各構成部位を制御する。

ＬＥＤ駆動部２は、赤ＬＥＤ駆動回路２Ｒ、緑ＬＥＤ駆動回路２Ｇおよび青ＬＥＤ駆動回路２Ｂを備える。赤ＬＥＤ駆動回路２Ｒ、緑ＬＥＤ駆動回路２Ｇおよび青ＬＥＤ駆動回路２Ｂは、それぞれ色成分光の光源としてのＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂに電流を供給して発光させるとともに、供給する電流量を変化させることによってＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの発光量を変化させる。

可変絞り駆動部３は、圧電素子、ボイスコイルモーター、ステッピングモーター等を用いて実現され、入力部５から入力された絞り量の設定情報をもとに、可変絞り１８の開口部を駆動して開口径を変化させるとともに、操作手段としてＤＭＤ２２に対する開口数を変化させる。なお、可変絞り駆動部３は、通信部８を介して取得した絞り量の情報をもとに可変絞り１８を駆動するようにしてもよい。

ＤＭＤ駆動回路４は、通信部８を介して取得した画像情報をもとにＤＭＤ２２を駆動する。このとき、ＤＭＤ駆動回路４は、カラー画像を構成する色成分光毎の画像情報をもとにＤＭＤ２２の空間的な反射特性を順次変化させる。なお、「ＤＭＤ」とは、半導体基板上に微小なミラーがマトリクス状に形成された光反射素子である。微小ミラーのそれぞれが、駆動回路からのオン／オフ信号により所定の角度範囲内で傾斜して光を反射する。

入力部５は、ボタン型、トグル型等の各種スイッチ、入力キー、タッチパネルなどを用いて実現され、プロジェクタ１が行う各種処理および動作の指示情報の入力を受け付けるとともに、入力された指示情報を制御部１０に出力する。入力部５が受け付ける指示情報には、プロジェクタ１の起動／終了、画像投影の開始／終了、投影画像の明るさおよびコントラストの設定、可変絞り１８の絞り量の設定、投影画像の色バランスの設定、投影モードの設定等の情報がある。

表示部６は、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Electroluminescence）ディスプレイ、ＬＥＤ表示素子等を用いて実現され、各種情報を表示する。表示部６が表示する情報には、制御部１０が制御する各種処理および動作の開始や完了を報知する報知情報、各種処理および動作で発生したエラーを報知するエラー情報等がある。なお、入力部５としてのタッチパネルを表示装置のディスプレイ上に備えるようにしてもよく、この場合、表示部６は、指示情報の入力依頼を行う情報を表示するようにしてもよい。

音声入出力部７は、マイクロフォンおよびスピーカーを用いて実現され、外部から音声情報の入力を受け付け、入力された音声情報を制御部１０に出力するとともに、制御部１０から入力された音声情報を外部に出力する。音声入出力部７が入出力を行う情報には、投影画像に対応した音声情報等がある。なお、音声入出力部７は、各構成部位が行う処理の開始や完了を報知する所定の報知音の出力、各種処理および動作で発生したエラーを報知する所定の警告音の出力等を行うようにしてもよい。

通信部８は、ビデオ信号等の映像信号入力インターフェース、あるいはＲＳ２３２Ｃ、ＵＳＢ、ＩＥＥＥ１３９４等の外部通信用インターフェース、あるいはＩｒＤＡ規格に準拠した赤外線通信インターフェース等を用いて実現され、制御部１０からの指示に基づいて外部装置との間で画像情報、音声情報等の各種情報通信を行う。

記憶部９は、所定のＯＳを起動するプログラム、処理プログラム等の各種情報が予め記憶されたＲＯＭと、各処理の各種処理パラメータ、各構成部位に入出力される各種情報等を記憶するＲＡＭとを用いて実現される。記憶部９は、ＤＭＤ２２に対する開口数に対応した各色成分光の光量比を記憶した記憶テーブルとしての光量比テーブル９ａを備える。この他、記憶部９が記憶する情報として、投影する画像情報、画像情報に対応する音声情報、可変絞り１８の絞り量の設定情報等がある。

制御部１０は、記憶部９が記憶する処理プログラムを実行するＣＰＵ等によって実現される。制御部１０は、光量比制御手段としての光量比制御部１０ａを備え、光量比制御部１０ａは、入力された絞り量の設定情報をもとにＤＭＤ２２に対する開口数の情報を取得し、取得した開口数の情報に対応する各色成分光の光量比を光量比テーブル９ａから選択し、選択した光量比をもとにＬＥＤ駆動部２を制御する。なお、光量比制御部１０ａは、取得した開口数の情報をもとに、あらかじめ記憶した変換係数と所定の演算プログラム等を用いて、各色成分光の光量比を求めるようにしてもよい。

プロジェクタ光学系１１は、各色成分光によってＤＭＤ２２を照明し、ＤＭＤ２２によって空間変調された各色成分光を投射して画像を投影表示する光学系を備える。プロジェクタ光学系１１では、ＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが、それぞれ発散光である赤色光、緑色光および青色光を発光する。集光素子１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂは、ＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂのそれぞれと一体にして配置され、発散して発光された各色成分光の発散角を小さくする。ダイクロイックプリズム１４は、各集光素子１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂから射出した各色成分光のうち赤色光および青色光を反射し、緑色光を透過させ、各色成分光の光路を同軸にして共通光路に合成する。集光レンズ１５は、共通光路に合成された各色成分光を集光し、インテグレータロッド１６に入射させる。インテグレータロッド１６は、ガラスあるいはプラスチックで形成された四角柱状のロッドであり、入射した各色成分光を射出端面で空間的に一様な強度分布をもつ光に変換する。このとき、入射した各色成分光の配向特性は、射出端で保存されている。なお、インテグレータロッド１６は、たとえば、４枚のミラーを内向きに配置して形成した中空ロッドであってもよい。

照明レンズ１７，１９は、ミラー２０およびフィールドレンズ２２を介し、インテグレータロッド１６の射出端面の像をＤＭＤ２２上に形成する。これによって、インテグレータロッド１６から射出した各色成分光は、空間的に一様な強度分布をもった光量ムラのない照明光としてＤＭＤ２２を照明する。可変絞り１８は、照明レンズ１７，１９の瞳近傍に配置され、インテグレータロッド１６から射出して照明レンズ１７を透過した各色成分光の光束径を制限し、ＤＭＤ２２に対する照明光の開口数を制限する。ミラー２０は、照明レンズ１９からの各色成分光を所定角度で反射して光路を折り曲げる。フィールドレンズ２１は、ミラー２０で反射した各色成分光を屈折させ、所定角度でＤＭＤ２２を照明するように光路を折り曲げる。ＤＭＤ２２は、投影する画像情報に対応したＤＭＤ駆動回路４からの駆動信号をもとに、照明する各色成分光を空間変調して反射する。投影レンズユニット２３は、ＤＭＤ２２で反射されフィールドレンズ２１を透過した各色成分光を前方の図示しないスクリーン等に投射し、ＤＭＤ２２の像を拡大投影する。投影レンズユニット２３は、フォーカス調整リング２３ａを回転することによって光軸方向に移動し、投影画像のフォーカス調整を行うが、この移動量はわずかであり、投射する各色成分光を制限することはない。

つぎに、集光素子１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂから射出される各色成分光の強度分布について説明する。図２−１および図２−２は、それぞれＬＥＤ１２Ｒと集光素子１３Ｒ、およびＬＥＤ１２Ｇと集光素子１３Ｇの構成の一例を示す断面図である。図２−１に示すように、ＬＥＤ１２Ｒの図上、上面部に発散光である赤色光を発光するＬＥＤチップ１２Ｒａが配置され、ボンディングワイヤＢＷＲによってＬＥＤ１２Ｒの本体に電気的に接続されている。光軸ＨＲを中心とした回転対称の集光ミラー１３Ｒａおよび集光レンズ１３Ｒｂを一体に形成した集光素子１３Ｒは、ＬＥＤ１２Ｒの上部に配置されている。集光ミラー１３Ｒａは、光軸ＨＲ上に配置されたＬＥＤチップ１２Ｒａの中心近傍を焦点とする反射鏡であり、ＬＥＤチップ１２Ｒａが放射した発散角の大きい赤色光を反射して集光素子１３の前方に射出する。集光レンズ１３Ｒｂは、ＬＥＤチップ１２Ｒａの中心近傍を焦点とするレンズであり、ＬＥＤチップ１２Ｒａが放射した発散角の小さい赤色光を屈折させて集光素子１３の前方に射出する。このため、集光素子１３Ｒの射出面上には、集光ミラー１３Ｒａからの光と集光レンズ１３Ｒｂからの光とによって、光軸ＨＲを中心とした同心円状の光強度分布が生じる。一方、ＬＥＤ１２Ｇおよび集光素子１３Ｇも同様に構成され、図２−２に示すように、ＬＥＤチップ１２Ｇが放射した発散光のうち、発散角の大きい緑色光を集光ミラー１３Ｇａが集光素子１３Ｇの前方に射出し、発散角の小さい緑色光を集光レンズ１３Ｇｂが集光素子１３Ｇの前方に射出する。このため、集光素子１３Ｇの射出面上に、集光ミラー１３Ｇａからの光と集光レンズ１３Ｇｂからの光とによって、光軸ＨＧを中心とした同心円状の光強度分布が生じる。なお、ＬＥＤ１２Ｂおよび集光素子１３Ｂも同様の構成であり、集光素子１３Ｂの射出面上に光軸を中心とした同心円状の光強度分布が生じる。

また、ＬＥＤチップ１２ＲａとＬＥＤチップ１２Ｇａとは、チップサイズ、チップ形状、光を放射する際に遮蔽物となるボンディングワイヤの配置等が異なるため、発散角の大きい光と小さい光との光量割合も異なる。たとえば、ＬＥＤチップ１２Ｒａは、図２−１に示すように、チップサイズが小さく、発光面の中心付近にボンディングワイヤＢＷＲが接続されるため、集光素子１３Ｒの射出面上の光強度分布は、図２−３に示す分布曲線ＩＲ１のように、中心部が周辺部に比べて暗い分布となる。一方、ＬＥＤチップ１２Ｇａは、図２−２に示すように、チップサイズが大きく、発光面の周辺部にボンディングワイヤＢＷＧが接続されるため、集光素子１３Ｇの射出面上の光強度分布は、図２−３に示す分布曲線ＩＧ１のように、中心部が周辺部に比べて明るい分布となる。また、ＬＥＤ１２ＢのＬＥＤチップは、ＬＥＤチップ１２Ｇａと同様にチップサイズが大きく、発光面の周辺部にボンディングワイヤが接続されるため、集光素子１３Ｂの射出面上の光強度分布は、分布曲線ＩＧ１と同様に中心部が周辺部に比べて明るい分布となる。なお、これらの光強度分布は、一般に、集光素子に対するＬＥＤチップの位置のばらつき等によって個体差を生じる。

集光素子１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂからの各色成分光は、集光レンズ１５によってインテグレータロッド１６の入射端面に集光されるため、集光素子１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂのそれぞれの射出面上の光強度分布は、インテグレータロッド１６に入射する各色成分光の配向特性となる。インテグレータロッド１６では、入射した各色成分光の配向特性が射出端でほぼ保存されるため、射出する各色成分光の配向特性は入射端の配向特性とほぼ等しい。さらに、インテグレータロッド１６の射出端面の像が、照明レンズ１７，１９およびフィールドレンズ２２によってＤＭＤ２２上に結像されるため、インテグレータロッド１６から射出した各色成分光の配向特性は、ＤＭＤ２２を照明する各色成分光の配向特性となる。また、インテグレータロッド１６から射出した各色成分光の配向特性は、照明レンズ１７によって変換され、可変絞り１８の絞り面上の光強度分布となる。結果的に、可変絞り１８の絞り面上の各色成分光の光強度分布は、ＤＭＤ２２を照明する各色成分光の配向特性となる。

この可変絞り１８は、たとえば図３に示すように、６枚の絞り羽根１８ｂ１〜１８ｂ６を有した虹彩絞りで実現され、可変絞り駆動部３からの駆動信号をもとに絞り羽根１８ｂ１〜１８ｂ６を開閉し、設定された絞り量に対応して絞り開口１８ａの絞り開口径Ｄを変化させる。なお、可変絞り１８の絞り羽根の枚数は６枚に限定されず、もっと多数の絞り羽根を用いてもよい。また、図３に示した可変絞り１８では、絞り開口１８ａの形状を略円形としたが、楕円形状など任意形状でよい。さらに、虹彩絞りに限定されず、たとえば、多数の開口部を有したプレートを回転あるいはスライド等して開口部を切り換えるようにしてもよい。

なお、絞り開口径ＤとＤＭＤ２２の照明光の開口数とは、可変絞り１８とＤＭＤ２２との間にあるレンズ系によって決まる所定の関係で一意的に対応し、たとえば、ＤＭＤ２２の照明光の開口数をＮＡとし、照明レンズ１９およびフィールドレンズ２１からなるレンズ系の合成焦点距離をｆとして、式（１）で表わされる。
ＮＡ＝Ｄ／２ｆ ・・・（１）
また、ＤＭＤ２２の照明光の開口数ＮＡは、この照明光の光軸を基準としたＤＭＤ２２への入射角θを用いて、式（２）で表わされる。
ＮＡ＝ｓｉｎθ ・・・（２）
この入射角θは、ＤＭＤ２２の照明光の配向特性を示す変数になる。

つぎに、絞り開口径ＤとＤＭＤ２２の照明光の色バランスとの関係について説明する。図４は、可変絞り１８の絞り面上の赤色光および緑色光の光強度分布ＩＲ２，ＩＧ２を示す図である。図４に示すように、可変絞り１８が開放状態である絞り開口径Ｄ１の場合、各色成分光は、可変絞り１８によって遮られることなくすべてＤＭＤ２２を照明する。この場合、予め調整された色バランスで各色成分光がＤＭＤ２２を照明する。一方、絞り開口径Ｄ２の場合、各色成分光のうち絞り開口１８ａの外側の光束は遮られ、絞り開口１８ａを通過した各色成分光の一部がＤＭＤ２２を照明する。赤色光は、緑色光に比べて光軸に近い中心部の光強度が弱いため、絞り開口径Ｄ１からＤ２への変化にともない、絞り開口１８ａを通過する光量が緑色光よりも大きく低下し、このため、ＤＭＤ２２の照明光の色バランスが変化する。可変絞り１８より後段の光学系では各色成分光を遮るものがなく、このＤＭＤ２２の照明光の色バランスの変化がそのまま投影画像の色バランスの変化となる。なお、光強度分布ＩＲ２，ＩＧ２は、ＤＭＤ２２の照明光の配向特性に対応し、横軸をＤＭＤ２２の照明光の入射角θあるいは開口数ＮＡと読みかえることができる。また、青色光の光強度分布は、緑色光の光強度分布ＩＧ２とほぼ同じ特性を示す。

図５は、絞り開口径Ｄと絞り開口１８ａの通過光量との関係を示す図である。図５に示すように、絞り開口径がＤ１から減小するのにともない、絞り開口１８ａを通過する赤色光および緑色光の通過光量はそれぞれ特性曲線ＩＲ３，ＩＧ３にしたがって低下し、赤色光の通過光量の低下率は緑色光に比べて大きい。たとえば、絞り開口径をＤ１からＤ２へ変化させた場合、赤色光は通過光量Ｉ１からＩ２Ｒに変化し、緑色光は通過光量Ｉ１からＩ２Ｇに変化し、赤色光の緑色光に対する通過光量比は「１」からＩ２Ｒ／Ｉ２Ｇ（＜１）に変化する。この通過光量比の変化は、ＤＭＤ２２を照明する赤色光と緑色光の色バランスの変化であり、投影画像の赤色光と緑色光の色バランスの変化となる。なお、特性曲線ＩＲ３，ＩＧ３では、絞り開口径Ｄ１の場合の赤色光および緑色光の通過光量が等しくなるように規格化している。また、青色光の通過光量を示す特性曲線は、緑色光の特性曲線ＩＧ３とほぼ等しい。

図５に示した絞り開口径Ｄと絞り開口１８ａの通過光量との関係から、たとえば、絞り開口径をＤ１からＤ２へ変化させた場合、緑色光の通過光量Ｉ２Ｇが赤色光の通過光量Ｉ２Ｒに等しくなるようにＬＥＤ１２Ｇの発光量を低下させると、赤色光の緑色光に対する通過光量比を絞り開口径Ｄ１の場合と等しく「１」とすることができる。あるいは、赤色光の通過光量Ｉ２Ｒが緑色光の通過光量Ｉ２Ｇに等しくなるようにＬＥＤ１２Ｒの発光量を増大させても、同様に通過光量比を「１」とすることができる。さらに、青色光についても同様に、絞り開口径Ｄ２での通過光量が赤色光もしくは緑色光の通過光量と等しくなるようにＬＥＤ１２Ｂの発光量を変化させることによって、各色成分光の通過光量比を絞り開口径Ｄ１の場合と等しく「１」とすることができる。このように、絞り開口径Ｄの変化に対応して各色成分光の発光量を変化させることにより、絞り開口径１８ａの各色成分光の通過光量比を一定にすることができ、この結果、ＤＭＤ２２の照明光および投影画像の色バランスを一定にすることができる。

図６は、絞り開口径Ｄに対して光量比制御部１０ａが行う各色成分光のＬＥＤの発光量制御の一例を示す図である。図６に示すＬＥＤの発光量制御で、光量比制御部１０ａは、絞り開口径Ｄを変化させたときの絞り開口１８ａの通過光量の変化が最も大きい赤色光のＬＥＤ１２Ｒの発光量を一定とし、緑色光および青色光のＬＥＤ１２Ｇ，１２Ｂの発光量を変化させることによって、任意の絞り開口径Ｄに対して各色成分光の絞り開口１８ａの通過光量比が一定となるようにＬＥＤ駆動部２を制御している。たとえば、絞り開口径をＤ１からＤ２へ変化させた場合、光量比制御部１０ａは、赤色光のＬＥＤ１２Ｒの発光量を変えずに、緑色光のＬＥＤ１２Ｇの発光量をＰ１ＧからＰ２Ｇへ低下させ、青色光のＬＥＤ１２Ｂの発光量をＰ１ＢからＰ２Ｂへ低下させる。これによって、絞り開口径Ｄ２での緑色光および青色光の通過光量を赤色光の通過光量Ｉ２Ｒと等しくし、各色成分光の通過光量比を絞り開口径Ｄ１の場合と等しく「１」とすることができ、この結果、ＤＭＤ２２の照明光および投影画像の色バランスを一定にすることができる。

なお、図６に示すＬＥＤの発光量制御では、赤色光のＬＥＤ１２Ｒの発光量が上限に達した場合でも、全体光量の低下を最小限に抑えて各色成分光の通過光量比を一定にすることができる。さらに、赤色光のＬＥＤ１２Ｒの発光量を増加させることができる場合には、ＬＥＤ１２Ｒの発光量を増加させるとともに、緑色光および青色光のＬＥＤ１２Ｇ，１２Ｂの発光量を低下させることによって、全体光量を低下させることなく各色成分光の通過光量比を一定にすることができる。また、緑色光と青色光とで絞り開口径Ｄに対する通過光量の変化が異なる場合には、通過光量の変化が大きい色成分光ほどＬＥＤの発光量の変化を小さくするように制御することが好ましい。

プロジェクタ１では、たとえば、図６に示した特性曲線ＩＧ４，ＩＢ４をもとに、絞り開口径Ｄと、ＤＭＤ２２の照明光の開口数と、各色成分光のＬＥＤ発光量との対応関係を光量比テーブル９ａが記憶する。光量比制御部１０ａは、設定された可変絞り１８の絞り量から絞り開口径ＤまたはＤＭＤ２２の照明光の開口数の情報を取得し、光量比テーブル９ａを参照して、取得した絞り開口径ＤまたはＤＭＤ２２の照明光の開口数の情報に対応する各色成分光のＬＥＤ発光量を選択し、各色成分光のＬＥＤ発光量が選択した発光量となるようにＬＥＤ駆動部２を制御する。あるいは、各色成分光のＬＥＤ発光量に対応するＬＥＤ駆動電流量を光量比テーブル９ａがさらに記憶するようにし、光量比制御部１０ａは、このＬＥＤ駆動電流量を選択してＬＥＤ駆動部２を制御するようにしてもよい。なお、絞り開口径Ｄ、ＤＭＤ２２の照明光の開口数、各色成分光のＬＥＤ発光量およびＬＥＤ駆動電流量の対応関係は、プロジェクタ１に固有の特性値であり、予め測定することができる。

図７は、図６に示した各色成分光のＬＥＤの発光量制御に対応し、画像を１フレーム投影する場合の各色成分光のＬＥＤ発光量の一例を示す図である。図７に示すように、光量比制御部１０ａは、画像を１フレーム投影するために、赤色光、緑色光および青色光を所定期間ずつ順次発光させ、絞り開口径をＤ１からＤ２へ変化させた場合、各色成分光の発光期間内で対応するＬＥＤの発光量を変化させる。なお、ＤＭＤ２２は、この各色成分光の発光期間に同期して色成分光毎の画像情報に対応した空間変調を行う。

図８−１は、各色成分光の光源部の変形例を示す図である。図８−１に示す各色成分光の光源部は、ＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと集光素子１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂとに代えて、射出光の指向性が高い砲弾型のＬＥＤを２次元的に配列したＬＥＤアレイ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂを用いている。このＬＥＤアレイ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂでは、単一のＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを用いる場合に比べて、個々のＬＥＤの発光光量を少なくさせられるため安価なＬＥＤを使用することができるとともに、各ＬＥＤの発光色のばらつきを低減させることができ、また、各色成分光の明るさを増大させることができる。ところが、ＬＥＤアレイ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂでは、絞り開口径Ｄ１のときの投影画像の色バランスを最適化するため、配列するＬＥＤの数が各色成分光で異なる場合が生じる。このため、たとえば図８−２に示すように、赤色光および緑色光のＬＤＥアレイ２５Ｒ，２５Ｇの射出面上の光強度分布は、ＬＥＤの配列数に依存した異なる分布を示す。実際には、個々のＬＥＤの明るさのばらつきにも依存した光強度分布となる。この光強度分布は、集光レンズ１５によってインテグレータロッド１６の入射端の配向特性となり、結果的にＤＭＤ２２の照明光の配向特性となって、絞り開口径Ｄの変化に対して投影画像に複雑な色バランスの変化を生じさせる。しかしながら、この場合も、光量比制御部１０ａが、絞り開口径ＤまたはＤＭＤ２２の照明光の開口数の情報に対応して各色成分光のＬＥＤアレイ２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂの発光量を変化させることにより、ＤＭＤ２２の照明光および投影画像の色バランスを一定にすることができる。

以上説明したこの実施の形態１にかかるプロジェクタ１では、各色成分光で個別の光源であるＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを用い、各色成分光の共通光路にある照明レンズ１７，１９の瞳近傍に配置した可変絞り１８により光束を制限し、空間変調素子であるＤＭＤ２２の照明光の開口数を制限して投影画像の明るさおよびコントラストを調整するようにしても、絞り開口径Ｄに対応して各色成分光のＬＥＤ発光量を変化させるようにしているため、投影画像の色バランスを変化させることがなく、また、投影画像の階調性を損なうことがなく、常に所望の画像を正確に投影することができる。

（実施の形態２）
つぎに、本発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、空間変調素子としてＤＭＤ２２を用い、可変絞り１８によってＤＭＤ２２の照明光の開口数を制限するようにしていたが、この実施の形態２では、空間変調素子として液晶パネルを用い、投影レンズユニットに内蔵した可変絞りによって液晶パネルの射出光の開口数を制限するようにしている。

図９は、本発明の実施の形態２にかかるプロジェクタの構成を示す模式図である。図９に示すように、この実施の形態２にかかるプロジェクタ３１は、プロジェクタ１が備えたＬＥＤ駆動部２、可変絞り駆動部３、ＤＭＤ駆動部４、記憶部９、制御部１０およびプロジェクタ光学系１１のそれぞれに代えて、ＬＥＤ駆動部３２、可変絞り駆動部３３、ＬＣＤ駆動部３４、記憶部３９、制御部４０およびプロジェクタ光学系４１を備える。また、ＬＥＤ駆動部３２は、赤ＬＥＤ駆動回路２Ｒ、緑ＬＥＤ駆動回路２Ｇおよび青ＬＥＤ駆動回路２Ｂに代えて、赤ＬＥＤ駆動回路３２Ｒ、緑ＬＥＤ駆動回路３２Ｇおよび青ＬＥＤ駆動回路３２Ｂを備え、記憶部３９は、光量比テーブル９ａに代えて、光量比テーブル３９ａを備え、制御部４０は、光量比制御部１０ａに代えて、光量比制御部４０ａを備える。
さらに、プロジェクタ３１は、投影レンズユニット５３のフォーカス調整量およびズーム調整量を検出する検出部５４をさらに備える。その他の構成は、プロジェクタ１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

可変絞り駆動部３３は、入力部５から入力された絞り量の設定情報をもとに、投影レンズユニット５３に内蔵された可変絞り５３ｃに駆動信号を出力し、可変絞り５３ｃは、圧電素子、ボイスコイルモーター、ステッピングモーター等によって開口部を駆動して開口径を変化させるとともに、ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂに対する開口数を変化させる。なお、可変絞り駆動部３３は、通信部８を介して取得した絞り量の情報をもとに可変絞り５３ｃを駆動するようにしてもよい。

ＬＣＤ駆動回路３４は、赤ＬＣＤ駆動回路３４Ｒ、緑ＬＣＤ駆動回路３４Ｇおよび青ＬＣＤ駆動回路３４Ｂを備え、各ＬＣＤ駆動回路はそれぞれ、通信部８を介して取得した画像情報をもとに、各色成分光に対応する空間変調素子としての液晶パネルであるＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂを駆動する。ＬＣＤ駆動回路３４は、カラー画像を構成する色成分光毎の画像情報をもとに、ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの空間的な透過率分布を同時に変化させる。

検出部５４は、フォーカス検出部５４ａおよびズーム検出部５４ｂを備える。フォーカス検出部５４ａおよびズーム検出部５４ｂは、ロータリーエンコーダ、フォトリフレクタ等を用いて実現され、それぞれ投影レンズユニット５３が有するフォーカス調整リング５３ａおよびズーム調整リング５３ｂの操作量である回転量を検出する。さらに、フォーカス検出部５４ａは、検出したフォーカス調整リング５３ａの回転量に対応する投影レンズユニット５３のフォーカス位置を制御部４０に出力し、ズーム検出部５４ｂは、検出したズーム調整リング５３ｂの回転量に対応する投影レンズユニット５３の焦点距離を制御部４０に出力する。

プロジェクタ光学系４１は、各色成分光の光源からの光によってＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂを照明し、ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂのそれぞれによって空間変調された各色成分光を投射して画像を投影表示する光学系を備える。プロジェクタ光学系４１では、赤色光、緑色光および青色光の光源として、それぞれＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを複数配置し、個々のＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂには、それぞれ集光素子１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂが一体にして配置されている。導光ロッド４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂは、それぞれ入射した赤色光、緑色光および青色光の光源からの光をＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂへ導光する。このとき、導光ロッド４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂは、それぞれ入射端面で空間的な光強度のムラが大きい光を射出端面で空間的にほぼ一様な強度分布をもつ光に変換する。また、導光ロッド４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂは、入射端面での配向特性を射出端面でほぼ保存するため、ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂのそれぞれを照明する光の配向特性は、赤色光、緑色光および青色光の光源の配向特性とほぼ等しくなる。さらに、導光ロッド４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂは、それぞれ入射端面を複数の集光素子１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの配置に合わせた大きさとし、射出端面をＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの画像表示領域に合わせた大きさとしているため、光源からの光を無駄なく対応するＬＣＤへ導光する。なお、赤色光および青色光の光路では、それぞれ導光ロッド４６Ｒ，４６Ｂの射出端からＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｂの間に全反射プリズム５０Ｒ，５０Ｂを備え、光路を直角に折り曲げている。

ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂは、ＬＣＤ駆動回路３４からの駆動信号をもとに、それぞれ照明する色成分光を空間変調して透過する。ダイクロイックプリズム４４は、各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから射出した各色成分光のうち赤色光および青色光を反射し、緑色光を透過させ、各色成分光の光路を同軸にして共通光路に合成する。投影レンズユニット５３は、ダイクロイックプリズム４４から射出した各色成分光を前方の図示しないスクリーン等に投射し、各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの合成した像を拡大投影する。投影レンズユニット５３の内部の瞳近傍には可変絞り５３ｃが配置されており、この可変絞り５３ｃは、各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから射出した各色成分光の光束を制限し、各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの射出光の開口数を制限する。また、投影レンズユニット５３は、フォーカス調整リング５３ａを回転することによって光軸方向に移動し、投影画像のフォーカス調整を行い、ズーム調整リング５３ｂを回転することによって内部の所定レンズ群を個別に光軸方向に移動し、投影レンズユニット５３の焦点距離を変化させ、投影倍率の調整を行う。

つぎに、集光素子１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂから射出される各色成分光の配向特性について説明する。図１０−１，１０−２は、それぞれＬＥＤ１２Ｒと集光素子１３Ｒ、およびＬＥＤ１２Ｇと集光素子１３Ｇの構成の一例を示す断面図である。集光素子１３Ｒは、光軸ＨＲ上にある焦点からの光を光軸ＨＲに平行な光として射出し、焦点から軸外にずれた位置からの光を光軸ＨＲに対して角度を持った光として射出するため、図１０−１に示すように、ＬＥＤチップ１２Ｒａの中心が軸外へ偏心量δだけずれると、集光素子１３Ｒの射出光は全体として光軸ＨＲから傾いた光となる。また、ＬＤＥチップ１２Ｒａのチップサイズが小さいため、集光素子１３Ｒからの射出光は、発散角の小さい発散光となり、図１０−３に示す特性曲線ＩＲ６またはＩＲ６’のような広がりの小さい配向特性をもつことになる。一方、図１０−２に示すように、ＬＥＤチップ１２Ｇａはチップサイズが大きいため、集光素子１３Ｇからの射出光は、発散角が大きな発散光となり、図１０−３に示す特性曲線ＩＧ６のような広がりの大きい配向特性をもつことになる。

ここで、可変絞り５３ｃと空間変調素子の射出光の開口数との関係について説明する。図１１は、投影レンズユニット５３の内部構成を示す概略断面図である。また、図１２−１，１２−２は、投影レンズユニット５３の一部構成を示す断面図である。投影レンズユニット５３は、図１１に示すように、投影レンズ５３ｄ，５３ｅで構成され、可変絞り５３ｃは、このレンズ系の瞳近傍に配置されている。ＬＣＤ５２は、ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂに代えて示す空間変調素子であり、ここでは、ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂと投影レンズユニット５３との間に配置されるダイクロイックプリズム４４は省略して示している。可変絞り５３ｃは、たとえば、図３に示した可変絞り１８と同様の虹彩絞りであり、ＬＣＤ５２から射出し投影レンズ郡５３ｄを透過した光の光束を制限し、ＬＣＤ５２の射出光の開口数を制限する。可変絞り５３ｃは、開放状態の場合、図１２−１に示すように、ＬＣＤ５２の射出光のうち法線を中心とした角度αの範囲内にある光を通過させる。このとき、ＬＣＤ５２の射出光の開口数ＮＡ１は、ＮＡ１＝ｓｉｎ（α／２）となる。一方、可変絞り５３ｃは、開口部を絞った場合、図１２−２に示すように、ＬＣＤ５２の射出光のうち法線を中心とした角度β（＜α）の範囲内にある光を通過させる。このとき、ＬＣＤ５２の射出光の開口数ＮＡ２は、ＮＡ２＝ｓｉｎ（β／２）（＜ＮＡ１）となる。どちらの場合も、可変絞り５３ｃの絞り開口径は、式（１）の用い、投影レンズ５３ｄの焦点距離をｆに代入して求めることができる。なお、投影レンズ５３ｄ，５３ｅは、実際には複数のレンズを組み合わせて構成される。

このような投影レンズユニット５３では、可変絞り５３ｃの絞り開口径を変化させなくても、フォーカス調整あるいはズーム調整を行うことによって、ＬＣＤ５２の射出光の開口数が変化する。これは、フォーカス調整あるいはズーム調整した場合に、投影レンズ５３ｄがＬＣＤ５２と可変絞り５３ｃとの間で光軸方向に位置を変化させることにともない、可変絞り５３ｃに入射する光束径が変化するために生じるものであり、カメラレンズ等でフォーカス調整あるいはズーム調整を行ったときにＦ値が変化するのと同じ理由によるものである。このため、光量比制御部４０ａは、入力部５または通信部８から入力された絞り量の設定情報からＬＣＤ５２の射出光の開口数の情報を取得するばかりでなく、フォーカス検出部５４ａおよびズーム検出部５４ｂの検出結果からもＬＣＤ５２の射出光の開口数の情報を取得し、取得した開口数の情報に対応する各色成分光の光量比を求め、求めた光量比をもとにＬＥＤ駆動部３２を制御する。

プロジェクタ３１では、たとえば、予め測定した可変絞り５３ｃの絞り開口径と、ＬＣＤ５２の射出光の開口数と、投影レンズユニット５３のフォーカス調整量およびズーム調整量と、各色成分光のＬＥＤ発光量との対応関係を光量比テーブル３９ａが記憶する。光量比制御部４０ａは、設定された可変絞り５３ｃの絞り量と、フォーカス検出部５４ａおよびズーム検出部５４ｂの検出結果とからＬＣＤ５２の射出光の開口数の情報を取得し、光量比テーブル３９ａを参照して、取得したＬＣＤ５２の射出光の開口数の情報に対応する各色成分光のＬＥＤ発光量を選択し、各色成分光のＬＥＤ発光量が選択した発光量となるようにＬＥＤ駆動部３２を制御する。あるいは、各色成分光のＬＥＤ発光量に対応するＬＥＤ駆動電流量を光量比テーブル３９ａがさらに記憶するようにし、光量比制御部４０ａは、このＬＥＤ駆動電流量を選択してＬＥＤ駆動部３２を制御するようにしてもよい。

なお、フォーカス検出部５４ａおよびズーム検出部５４ｂによる操作量の検出は、連続的な検出であっても段階的な検出であってもよい。投影レンズユニット５３のフォーカス調整を行った場合、ＬＣＤ５２の射出光の開口数の変化が小さく、投影画像の色バランスへの影響が十分小さければ、フォーカス検出部５４ａの操作量の検出は段階的な検出としてよい。また、ズーム検出４１ｂの操作量の検出は、フォーカス検出部５４ａと同様の検出機構としてよい。

また、投影レンズユニット５３のフォーカス調整およびズーム調整では、それぞれ対応するフォーカス調整リング５３ａおよびズーム調整リング５３ｂを手動で操作するばかりでなく、たとえば、各調整リング５３ａ，５３ｂを電動で駆動する機構を設け、入力部５もしくは通信部８から入力された調整量の情報をもとに、それぞれ調整リング５３ａ，５３ｂを駆動するようにしてもよい。

さらに、可変絞り５３ｃの絞り開口部の駆動では、可変絞り駆動部３３によって電気的に駆動するばかりでなく、たとえば、投影レンズユニット５３にフォーカス調整リング５３ａ等と同様に可変絞り５３ｃの絞り開口部を駆動する機構を設け、手動で駆動するようにしてもよい。この場合、たとえば、フォーカス検出４１ａと同様に可変絞り５３ｃの絞り開口部の駆動量を検出する機構をさらに設け、この検出機構の検出結果をＬＣＤ５２に対する開口数の情報として制御部４０に出力するようにすればよい。

なお、可変絞り５３ｃは固定絞りであってもよく、この場合、光量比制御部４０ａは、投影レンズユニット５３のフォーカス調整およびズーム調整にともなうＬＣＤ５２の射出光の開口数の変化に起因する投影画像の色バランスの補正のみ行うようにすればよい。

さらに、ＬＣＤ５２に対して開口数が変化する操作であれば、投影レンズユニット５３のフォーカス調整およびズーム調整と同様に操作量を検出し、投影画像の色バランスの補正を行うことができる。この場合、たとえば、投影レンズ５３ｄ，５３ｅ等のレンズシフト等を操作し、この操作量を検出して投影画像の色バランスの補正を行うようにしてもよい。

以上説明したこの実施の形態２にかかるプロジェクタ３１では、各色成分光で個別の光源であるＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂをそれぞれ複数配列して用い、各色成分光の共通光路にある投影レンズユニット５３の瞳近傍に配置した可変絞り５３ｃにより光束を制限し、空間変調素子であるＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの射出光の開口数を制限して投影画像の明るさおよびコントラストを調整するようにしても、可変絞り５３ｃの絞り開口径ならびに投影レンズユニット５３のすべてのフォーカス位置およびズームポジションに対応して各色成分光のＬＥＤ発光量を変化させるようにしているため、投影画像の色バランスを変化させることがなく、また、投影画像の階調性を損なうことがなく、常に所望の画像を正確に投影することができる。

さらに、各色成分光のＬＥＤ駆動電流量を変化させて投影画像の光量バランスを補正しているので、プロジェクタとして最も電力消費が大きい光源での無駄な電力消費が抑えられ、消費電力が低いプロジェクタを実現することができる。また、各色成分光の光源の発熱を抑制することもできるので、冷却ファンなどの冷却能力を低く抑えられ、低騒音のプロジェクタを実現することができる。

（実施の形態３）
つぎに、本発明の実施の形態３について説明する。上述した実施の形態２では、投影レンズユニット５３がプロジェクタ３１に固定され固有のものとされていたが、この実施の形態３では、投影レンズユニットを交換可能にするとともに、各投影レンズユニットを識別できるようにしている。

図１３は、本発明の実施の形態３にかかるプロジェクタの構成を示す模式図である。図１３に示すように、この実施の形態３にかかるプロジェクタ６１は、プロジェクタ３１が備えた記憶部３９、制御部４０および投影レンズユニット５４のそれぞれに代えて、記憶部６９、制御部７０および投影レンズユニット８３を備える。また、記憶部６９は、光量比テーブル３９ａに代えて、光量比テーブル６９ａを備えるとともに、投影レンズＩＤテーブル６９ｂをさらに備え、制御部７０は、光量比制御部４０ａに代えて、光量比制御部７０ａを備える。投影レンズユニット８３は、フォーカス調整リング５３ａ、ズーム調整リング５３ｂ、可変絞り５３ｃのそれぞれに代えて、フォーカス調整リング８３ａ、ズーム調整リング８３ｂ、固定絞り８３ｃを備えるとともに、接続電極８３ｆ、投影レンズＩＤ情報８３ｇ、フォーカス検出部８４ａおよびズーム検出部８４ｂをさらに備える。また、プロジェクタ６１は、投影レンズ取付部８５をさらに備える一方で、プロジェクタ３１が備えた可変絞り駆動部３３および検出部５４をなくしている。その他の構成は、プロジェクタ３１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。

投影レンズユニット８３は、プロジェクタ６１の本体側に備える投影レンズ取付部８５に取り付けられ、接続電極８３ｆを介して電気的に接続される。投影レンズユニット８３は、ダイクロイックプリズム４４から射出した各色成分光を前方の図示しないスクリーン等に投射し、各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの合成した像を拡大投影する。投影レンズユニット５３の内部の瞳近傍には固定絞り８３ｃが配置されており、この固定絞り８３ｃは、各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂから射出した各色成分光の光束を制限し、各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの射出光の開口数を制限する。また、投影レンズユニット８３は、投影レンズユニット５３と同様に、フォーカス調整リング８３ａを回転することによって投影画像のフォーカス調整を行い、ズーム調整リング８３ｂを回転することによって投影レンズユニット８３の焦点距離を変化させ、投影倍率の調整を行う。投影レンズユニット８３に内蔵されたフォーカス検出部８４ａおよびズーム検出部８４ｂは、それぞれフォーカス検出部５４ａおよびズーム検出部５４ｂと同様の機能を有し、フォーカス調整リング８３ａおよびズーム調整リング８３ｂの回転量を検出し、これらの検出結果に対応する投影レンズユニット８３のフォーカス位置および焦点距離を接続電極８３ｆを介して制御部７０に出力する。

投影レンズＩＤ情報８３ｇは、フラッシュメモリ等を用いて実現され、投影レンズユニット８３を識別する情報として、たとえば、交換可能な各投影レンズユニットに固有のＩＤ情報を記憶する。制御部７０は、投影レンズユニット８３が取り付けられた場合、投影レンズＩＤ情報８３ｇから固有のＩＤ情報を取得し、記憶部６９が記憶する投影レンズＩＤテーブルを参照し、取得したＩＤ情報に対応する投影レンズユニット８３に関する各種情報を取得する。このとき、光量比制御部７０ａは、少なくとも固定絞り８３ｃが制限する各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの射出光の開口数の情報を取得する。さらに、光量比制御部７０ａは、フォーカス検出部８４ａおよびズーム検出部８４ｂの検出結果からも各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの射出光の開口数の情報を取得し、取得した開口数の情報に対応する各色成分光の光量比を求め、求めた光量比をもとにＬＥＤ駆動部３２を制御する。

プロジェクタ６１では、たとえば、投影レンズＩＤ情報に対応する固定絞り８３ｃの絞り開口径を投影レンズＩＤテーブル６９ｂが記憶し、予め測定した固定絞り８３ｃの絞り開口径と、各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの射出光の開口数と、投影レンズユニット８３のフォーカス調整量およびズーム調整量と、各色成分光のＬＥＤ発光量との対応関係を光量比テーブル６９ａが記憶する。光量比制御部７０ａは、投影レンズＩＤ情報をもとに投影レンズＩＤ情報テーブルから取得した固定絞り８３ｃの絞り開口径と、フォーカス検出部８４ａおよびズーム検出部８４ｂの検出結果とから、各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの射出光の開口数の情報を取得し、光量比テーブル３９ａを参照して、取得した各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの射出光の開口数の情報に対応する各色成分光のＬＥＤ発光量を選択し、各色成分光のＬＥＤ発光量が選択した発光量となるようにＬＥＤ駆動部３２を制御する。あるいは、各色成分光のＬＥＤ発光量に対応するＬＥＤ駆動電流量を光量比テーブル６９ａがさらに記憶するようにし、光量比制御部７０ａは、このＬＥＤ駆動電流量を選択してＬＥＤ駆動部３２を制御するようにしてもよい。

なお、投影レンズＩＤ情報８３ｇは、投影レンズユニット８３に固有のＩＤ情報を記憶する代わりに、たとえば、固定絞り８３ｃの絞り開口径、ワイドもしくはテレのズーム端で制限する各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの射出光の開口数等を記憶するようにしてもよい。また、この場合、投影レンズユニット８３が取り付けられたときに、光量比制御部７０ａは、投影レンズＩＤ情報８３ｇからこれらの各ＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの射出光の開口数に関する情報を取得し、投影レンズＩＤテーブル６９ｂを参照することなく、光量比テーブル６９ａを参照するようにしてもよい。

以上説明したこの実施の形態３にかかるプロジェクタ６１では、各色成分光で個別の光源であるＬＥＤ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂをそれぞれ複数配列して用い、各色成分光の共通光路にあり交換可能な投影レンズユニット８３の瞳近傍に配置した固定絞り８３ｃにより光束を制限し、空間変調素子であるＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの射出光の開口数を制限して投影画像の明るさおよびコントラストを調整するようにしても、可変絞り５３ｃの絞り開口径ならびに投影レンズユニット８３のすべてのフォーカス位置およびズームポジションに対応して各色成分光のＬＥＤ発光量を変化させるようにしているため、投影画像の色バランスを変化させることがなく、また、投影画像の階調性を損なうことがなく、常に所望の画像を正確に投影することができる。

さらに、交換可能な投影レンズユニット８３が、各投影レンズユニットに固有の投影レンズＩＤ情報を記憶し、この投影レンズＩＤ情報に対応したＬＣＤ５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂの射出光の開口数の情報を取得し、取得した開口数の情報に対応して各色成分光のＬＥＤ発光量を変化させるようにしているため、投影レンズユニット８３を交換しても投影画像の色バランスを変化させることがなく、プロジェクタの使用状態に適した画角や焦点距離の投影レンズユニットを使用して、常に最適な画像を正確に投影することができる。

なお、上述した実施の形態１〜３では、投影する画像情報および画像情報に対応する音声情報等を通信部８から取得するようにしていたが、たとえば、各種フラッシュメモリ等からなる携帯型情報記憶媒体を電気的に接続可能な機構をさらに備え、この携帯型記憶媒体から画像情報および音声情報等を取得するようにしてもよい。

本発明の実施の形態１にかかるプロジェクタの構成を示す模式図である。 赤色光の光源の構成を示す断面図である。 緑色光の光源の構成を示す断面図である。 集光素子の射出面上の光強度分布を示す図である。 可変絞りの一例を示す平面図である。 可変絞りの絞り面上の光強度分布を示す図である。 可変絞りの絞り開口径と絞り通過光量との関係を示す図である。 可変絞りの絞り開口径に対して制御するＬＥＤ発光量の一例を示す図である。 画像を１フレーム投影する場合のＬＤＥ発光量の一例を示す図である。 各色成分光の光源部の変形例を示す模式図である。 図８−１に示したＬＥＤアレイの射出面上の光強度分布を示す図である。 本発明の実施の形態２にかかるプロジェクタの構成を示す模式図である。 赤色光の光源の構成を示す断面図である。 緑色光の光源の構成を示す断面図である。 集光素子の射出面上の配向特性を示す図である。 可変絞りを備えた投影レンズユニットの構成を示す断面図である。 図１１に示した投影レンズユニットの一部構成を示す図である。 図１１に示した投影レンズユニットの一部構成を示す図である。 本発明の実施の形態３にかかるプロジェクタの構成を示す模式図である。

符号の説明

１，３１，６１ プロジェクタ
２，３２ ＬＥＤ駆動部
２Ｒ，３２Ｒ 赤ＬＥＤ駆動回路
２Ｇ，３２Ｇ 緑ＬＥＤ駆動回路
２Ｂ，３２Ｂ 青ＬＥＤ駆動回路
３，３３ 可変絞り駆動部
４ ＤＭＤ駆動回路
５ 入力部
６ 表示部
７ 音声入出力部
８ 通信部
９，３９，６９ 記憶部
９ａ，３９ａ，６９ａ 光量比テーブル
１０，４０，７０ 制御部
１０ａ，４０ａ，７０ａ 光量比制御部
１１，４１ プロジェクタ光学系
１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ ＬＥＤ
１２Ｒａ，１２Ｇａ ＬＥＤチップ
１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ 集光素子
１３Ｒａ，１３Ｇａ 集光ミラー
１３Ｒｂ，１３Ｇｂ 集光レンズ
１４，４４ ダイクロイックプリズム
１５ 集光レンズ
１６ インテグレータロッド
１７，１９ 照明レンズ
１８，５３ｃ 可変絞り
１８ａ 絞り開口
１８ｂ１〜１８ｂ６ 絞り羽根
２０ ミラー
２１ フィールドレンズ
２２ ＤＭＤ
２３，５３，８３ 投影レンズユニット
２３ａ，５３ａ，８３ａ フォーカス調整リング
２５Ｒ，２５Ｇ，２５Ｂ ＬＥＤアレイ
３４ ＬＣＤ駆動回路
３４Ｒ 赤ＬＣＤ駆動回路
３４Ｇ 緑ＬＣＤ駆動回路
３４Ｂ 青ＬＣＤ駆動回路
４６Ｒ，４６Ｇ，４６Ｂ 導光ロッド
５０Ｒ，５０Ｂ 全反射プリズム
５２，５２Ｒ，５２Ｇ，５２Ｂ ＬＣＤ
５３ｂ，８３ｂ ズーム調整リング
５３ｄ，５３ｅ 投影レンズ
５４ 検出部
５４ａ，８４ａ フォーカス検出部
５４ｂ，８４ｂ ズーム検出部
６９ｂ 投影レンズＩＤテーブル
８３ｃ 固定絞り
８３ｆ 接続電極
８３ｇ 投影レンズＩＤ情報
８５ 投影レンズ取付部
Ｄ，Ｄ１，Ｄ２ 絞り開口径

Claims (13)

1. 複数色の色成分光をそれぞれ発生する複数の光源と、
   入力された画像信号に応じて照明光である前記複数色の色成分光を変調する空間変調素子と、
   前記複数の光源が発生した複数色の色成分光によって前記空間変調素子を照明する照明光学手段と、
   前記空間変調素子によって変調された前記複数色の色成分光を投影する投影光学手段と、
   前記照明光学手段または前記投影光学手段のいずれかの光路に配置され前記空間変調素子に対する開口数を制限する１つの絞り手段と、
   前記開口数に応じて前記複数色の色成分光の光量バランスを制御する光量制御手段と、
   を有し
   前記複数の光源が発生した複数色の色成分光のうち少なくとも１つの色の色成分光が前記空間変調素子に対して他の色の色成分光と異なる配向特性を有することを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記複数の光源が発生した各色成分光を共通の光路に合成する合成手段を更に有し、
   前記絞り手段は、前記合成手段によって合成された共通の光路に配置され前記空間変調素子に対する開口数を制限し、
   前記照明光学手段は、前記合成手段によって合成されると共に前記絞り手段によって光束を制限された前記各色成分光を照明光として前記空間変調素子を照明することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記各色成分光の色毎に複数配置された前記空間変調素子によって色毎に変調された前記各色成分光を共通の光路に合成する合成手段を更に有し、
   前記絞り手段は、前記合成手段によって合成された共通の光路に配置され前記色毎に複数配置された各空間変調素子に対する開口数を制限し、
   前記投影光学手段は、前記合成手段によって合成されると共に前記絞り手段によって光束を制限された前記各色成分光を投影することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
4. 前記光量制御手段は、前記開口数の変化に対応した前記絞り手段の通過光量の変化が大きい前記色成分光ほど前記絞り手段に至るまでの光量の変化が小さくなるように前記光量バランスを制御することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
5. 前記光量制御手段は、少なくとも前記開口数の変化に対応した前記通過光量の変化が最も大きい前記色成分光の前記光量の変化が最小となるように前記光量バランスを制御することを特徴とする請求項４に記載のプロジェクタ。
6. 前記光量制御手段は、少なくとも前記開口数の変化に対応した前記通過光量の変化が最も小さい前記色成分光の前記光量の変化が最大となるように前記光量バランスを制御することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
7. 前記光量制御手段は、前記複数の光源の各発光量をそれぞれ変化させることによって前記光量バランスを制御することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
8. 前記光量制御手段は、前記複数の光源に供給する電流量をそれぞれ変化させることによって前記各発光量を変化させて前記光量バランスを制御することを特徴とする請求項７に記載のプロジェクタ。
9. 前記複数の光源の少なくとも1つは、半導体発光素子であることを特徴とする請求項８に記載のプロジェクタ。
10. 取り付けられた前記投影光学手段を識別する識別情報を判別する投影光学判別手段を更に有し、
    前記絞り手段は、前記投影光学手段と一体的に構成され、
    前記投影光学手段は、交換可能に取り付けられ、
    前記光量制御手段は、前記投影光学判別手段が判別した識別情報と前記開口数とに応じて前記光量バランスを制御することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
11. 所定の光学特性を変化させる操作手段と、
    前記操作手段の操作量を検出する操作量検出手段と、
    を備え、
    前記光量制御手段は、前記操作量検出手段の検出結果をもとに前記開口数の情報を取得し、該取得した開口数の情報に応じて前記光量バランスを制御することを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
12. 前記操作手段は、前記開口数、前記投影光学手段のフォーカス位置および前記投影光学手段の焦点距離のうち少なくとも１つを変化させることを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクタ。
13. 前記開口数に対応した前記各発光量の制御量を記憶した記憶テーブルを備え、
    前記光量制御手段は、前記開口数の情報を取得し、前記記憶テーブルを参照して該取得した開口数の情報に対応する前記各発光量の制御量を選択し、該選択した各発光量の制御量をもとに前記光量バランスを制御することを特徴とする請求項７に記載のプロジェクタ。

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