JP2006284744A - 投影型映像表示装置用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の発光量をリアルタイムで制御でき、投影映像の品質低下を招くことなく、常に所望の光量で映像を投影できる投影型映像表示装置用照明装置を提供する。
【解決手段】照明光束を映像に応じて変調して投影表示する投影型映像表示装置に用いる照明装置４０において、照明光束を出射する光源７と、光源７からの照明光束を複数の光束に分割する第１レンズアレイ１１と、第１レンズアレイ１１で分割された複数の光束が入射する第２レンズアレイ１２と、第２レンズアレイ１２を経た照明光束を受けて所定の偏光成分を出射させる偏光板１３と、第２レンズアレイ１２を経た照明光束の一部を受光する第１光検出器７３と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶プロジェクタ等の投影型映像表示装置に用いる照明装置に関するものである。

従来、スクリーンに映像を投射して表示する投影型映像表示装置として、水銀ランプ等を有する光源からの白色光をダイクロイックミラー等の色分離光学系によりＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の三原色光に分光し、各原色光を液晶ライトバルブやＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）等の光変調素子で変調した後、ダイクロイックプリズム等の色合成プリズムにより合成して、投射光学系を経てスクリーンに拡大投射するようにしたものが知られている。

このような投射型映像表示装置では、スクリーン上に投射される映像の光量を適正に調整する必要がある。その調整方法として、例えば、分光された各原色光の光路中に位相差板および偏光板を配置し、位相差板を光軸中心に回動させて偏光板との相対的な角度を変更することにより透過光量を調整したり、光源への供給電力を変更して発光量を調整したり、投射光学系にモータ等により開閉駆動可能に絞りを配置して透過光量を調整したり、する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２５８０６３号公報

上記の特許文献１に開示の光量調整方法は、ユーザが、スクリーンに表示される映像を観察しながら、ユーザ入力部のタッチパネルを介して調整指示を与えることにより、その調整指示に応じて位相差板や絞りの駆動および光源への供給電力を制御して光量を調整するようになっているので、ユーザの所望する光量に調整することが可能となる。

しかしながら、光量調整がユーザによる指示によって行われるため、調整後に、電源電圧が変動して光源からの発光量が変化した場合には、その変化に追従できず、映像品質が低下することが懸念される。

したがって、かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、光源の発光量をリアルタイムで制御でき、投影映像の品質低下を招くことなく、常に所望の光量で映像を投影し得るように適切に構成した投影型映像表示装置用照明装置を提供することにある。

上記目的を達成する請求項１に係る投影型映像表示装置用照明装置の発明は、
照明光束を映像に応じて変調して投影表示する投影型映像表示装置に用いる照明装置において、
照明光束を出射する光源と、
上記光源からの照明光束を複数の光束に分割する第１レンズアレイと、
上記第１レンズアレイで分割された複数の光束が入射する第２レンズアレイと、
上記第２レンズアレイを経た照明光束を受けて所定の偏光成分を出射させる偏光板と、
上記第２レンズアレイを経た照明光束の一部を受光する第１光検出器と、
を有することを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の投影型映像表示装置用照明装置において、
上記偏光板は、偏光分離膜と波長板とを有する偏光ビームスプリッタアレイからなることを特徴とするものである。

請求項３に係る発明は、請求項１または２に記載の投影型映像表示装置用照明装置において、
上記第２レンズアレイおよび／または上記偏光板を保持するホルダと、上記ホルダを弾性支持部材を介して変位可能に支持する支持部材と、上記ホルダを上記支持部材に対して変位させる電磁駆動手段とを有することを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の投影型映像表示装置用照明装置において、
上記ホルダの上記支持部材に対する位置を検出するための位置検出手段を有することを特徴とするものである。

請求項５に係る発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の投影型映像表示装置用照明装置において、
上記第２レンズアレイを経た照明光束を回折させるホログラム素子を有し、上記ホログラム素子の回折光を上記第１光検出器で受光するように構成したことを特徴とするものである。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の投影型映像表示装置用照明装置において、
上記ホログラム素子は、直線偏光依存性を有することを特徴とするものである。

請求項７に係る発明は、請求項６に記載の投影型映像表示装置用照明装置において、
上記ホログラム素子を、上記偏光板の出射面に形成したことを特徴とするものである。

請求項８に係る発明は、請求項５乃至７のいずれか一項に記載の投影型映像表示装置用照明装置において、
上記ホログラム素子は、光学特性の異なる二つの回折領域を有し、一方の回折領域の回折光は上記第１光検出器で受光し、他方の回折領域の回折光は半導体位置検出器からなる第２光検出器で受光するように構成したことを特徴とするものである。

本発明によれば、第２レンズアレイを経た照明光束の一部を第１光検出器で受光するようにしたので、その出力に基づいて光源の発光量をリアルタイムで制御することが可能となる。したがって、電源電圧の変動による光量変化にも迅速に対応できるので、投影映像の品質低下を招くことなく、常に所望の光量で映像を投影することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。

（第１実施の形態）
図１は、本発明の第１実施の形態に係る照明装置を搭載した投影型映像表示装置の概略構成を示すものである。

この投影型映像表示装置は、Ｒ，Ｇ，Ｂ用の液晶ライトバルブを有する三板式の液晶プロジェクタを示すもので、筐体１に装填された光学ボックス２および投射レンズ３を有している。

光学ボックス２には、水銀ランプ等のランプ５およびこれを装着する楕円リフレクタ６を有する光源７が配置されており、ランプ５から発せられた光は、楕円リフレクタ６によって反射された後、照明光束として収束され、ＵＶ／ＩＲ（紫外／赤外光）除去フィルタ８を経て凹レンズまたはトーリックレンズからなるレンズ９により平行光束に変換されてシリンドリカルレンズアレイからなる第１レンズアレイ１１に入射し、ここで複数の光束に分割された後、同様のシリンドリカルレンズアレイからなる第２レンズアレイ１２に入射して再合成されて偏光板１３に入射する。

偏光板１３は、公知のＰＳ変換素子で、偏光分離膜と波長板とを有する偏光ビームスプリッタアレイからなり、ここで照明光束はＰ偏光またはＳ偏光の直線偏光とされる。

偏光板１３から出射される直線偏光の照明光束は、トーリック機能を有するコンデンサレンズ１６および反射ミラー１７を経てダイクロイックミラー１８に入射し、ここでＲ光が反射、その他の光が透過されて、Ｒ光が分離される。

このダイクロイックミラー１８で分離されたＲ光は、反射ミラー１９で反射された後、フィールドレンズ２０ａおよび入射側の偏光板２１を経て液晶ライトバルブ（液晶パネル）２２に入射して変調され、その変調されたＲ光（Ｒ光の分光画像）が出射側の偏光板２３を経てダイクロイックプリズム２４に入射される。

ダイクロイックミラー１８を透過した光は、ダイクロイックミラー２５に入射し、ここでＧ光が反射、Ｂ光が透過されて、Ｇ光とＢ光とが分離される。ダイクロイックミラー２５で分離されたＧ光は、フィールドレンズ２０ｂおよび入射側の偏光板２７を経て液晶ライトバルブ２８に入射して変調され、その変調されたＧ光（Ｇ光の分光画像）が出射側の偏光板２９を経てダイクロイックプリズム２４に入射される。

また、ダイクロイックミラー２５で分離されたＢ光は、リレーレンズ３０、反射ミラー３１、リレーレンズ３２、反射ミラー３３、フィールドレンズ２０ｃおよび入射側の偏光板３４を経て液晶ライトバルブ３５に入射して変調され、その変調されたＢ光（Ｂ光の分光画像）が出射側の偏光板３６を経てダイクロイックプリズム２４に入射される。

ダイクロイックプリズム２４に入射したＲ，Ｇ，Ｂ光の分光画像は、該ダイクロイックプリズム２４で合成され、その合成像が投射レンズ３により図示しないスクリーンに投影される。

さらに、ランプ５や液晶ライトバルブ２２，２８，３５等を冷却すると共に、後述する加振動作によって照明装置の第２レンズアレイ１２および偏光板１３から離脱した塵埃粒子を外部に吹き飛ばすため、光学ブロック２内への外気導入用のファン３７と排気用のファン３８が設けられている。なお、図１では、ファン３７によって導入された外気が光学ブロック２内にこもることなく、ファン３８からスムーズに排気されるように、光学ブロック２内に排気ダクト３９を設けて、導入された外気が光学ブロック２内の適宜の箇所から排気ダクト３９に逃げるようにしてある。

本実施の形態では、光源７、ＵＶ／ＩＲ除去フィルタ８、レンズ９、第１レンズアレイ１１、第２レンズアレイ１２、偏光板１３、コンデンサレンズ１６および反射ミラー１７を含んで照明装置４０を構成している。

以下、本実施の形態の照明装置４０について、図２〜図５を参照して説明する。

図２は、照明装置４０の全体構成を示す断面図である。この照明装置４０は、第１支持部材４１、第２支持部材４２および第３支持部材４３を有している。第１支持部材４１には、ＵＶ／ＩＲ除去フィルタ８、レンズ９、第１レンズアレイ１１が支持されていると共に、ＵＶ／ＩＲ除去フィルタ８側の端面に、光源７を構成する楕円リフレクタ６の開口端部が取り付けられている。

第２支持部材４２は、磁性材で形成されている。この第２支持部材４２には、第２レンズアレイ１２および偏光板１３が支持されている。本実施の形態では、第２レンズアレイ１２および偏光板１３をホルダ５１に保持し、このホルダ５１を第２支持部材４２に変位可能に支持している。このため、図３に光軸方向から見た正面図を示すように、ホルダ５１には、その対向する両側面の中央部（重心付近）に、弾性支持部材である２枚の板バネ５２ａ，５２ｂのそれぞれの一端部が固定されており、これら板バネ５２ａ，５２ｂのそれぞれの他端部が、第２支持部材４２に形成された折り曲げ部４２ａ，４２ｂおよび間座５６ａ，５６ｂを貫通してプリント基板５３ａに半田付けされている。

板バネ５２ａ，５２ｂは、ホルダ５１を光軸方向にスムーズに変位可能とすると共に、ホルダ５１への板バネ５２ａ，５２ｂの取り付け部を結ぶ直線を中心にホルダ５１を回動可能とするため、図４に詳細に示すように、幅方向中央部が長さ方向に亘って開口していると共に、ホルダ５１側の取り付け端部は、Ｕ字状にくびれており、このくびれ部分にシリコンゲル等のダンパ材５４が保持されている。また、折り曲げ部４２ａ，４２ｂには、板バネ５２ａ，５２ｂが貫通する補助筒５５ａ，５５ｂが取り付けられ、これら補助筒５５ａ，５５ｂの内部にも、シリコンゲル等のダンパ材５４が充填されている。

なお、ホルダ５１への板バネ５２ａ，５２ｂの取り付け部は、それらの取り付け部を結ぶ直線が、シリンドリカルレンズからなる第２レンズアレイ１２の母線方向と平行となっており、ホルダ５１は第２レンズアレイ１２の母線方向を中心に回動可能となっている。

プリント基板５３ａには、ホルダ５１側の表面で、折り曲げ部４２ａ，４２ｂの間に位置して、光軸方向に延在し、かつ光軸方向に２分割された２つの空芯のコイル６１ａ，６１ｂが装着されている。これらコイル６１ａ，６１ｂは、それらのコアが第２支持部材４２に形成された折り曲げ部４２ｃに進入して接着されている。これにより、プリント基板５３ａおよびコイル６１ａ，６１ｂは第２支持部材４２に固定されている。

一方、コイル６１ａ，６１ｂと対向するホルダ５１の側面には、厚さ方向に磁化された永久磁石６２ａ，６２ｂが極性を反転して取り付けられ、コイル６１ａ，６１ｂにフレキシブル配線基板６３を介して互いに逆方向の電流を流すことにより、永久磁石６２ａ，６２ｂとの電磁作用によって、ホルダ５１に光軸方向の駆動力を作用させるようになっている。

また、プリント基板５３ａには、ホルダ５１の光軸方向の位置や加振動作を検出するため、永久磁石６２ａ，６２ｂの境界と対向するように位置検出手段を構成するホール素子６４が取り付けられている。

第２支持部材４２には、さらに、ホルダ５１を挟んで折り曲げ部４２ｃと反対側にも折り曲げ部４２ｄが形成されており、この折り曲げ部４２ｄには、プリント基板５３ｂに装填された空芯のコイル６５が軸方向に延在するように挿入されて接着固定されている。また、コイル６５と対向するホルダ５１の側面には、厚さ方向に磁化された永久磁石６６が取り付けられ、コイル６５にフレキシブル配線基板６３を介して電流を流すことにより、永久磁石６６との電磁作用によって、ホルダ５１に光軸方向の駆動力を作用させるようになっており、これらコイル６５と永久磁石６６および上記のコイル６１ａ，６１ｂおよび永久磁石６２ａ，６２ｂによって、ホルダ５１を第２支持部材４２に対して変位させるムービングマグネット方式の電磁駆動手段が構成されている。

上記の第２支持部材４２は、第１支持部材４１との間にコイルバネや皿バネ等の弾性部材、あるいは厚さの異なるスペーサを介して、複数の取り付けネジ６７により第１支持部材４１に対して光軸方向の傾きが調整され、調整後は接着剤で第１支持部材４１に固定されるようになっている。

さらに、本実施の形態では、ランプ５の発光量およびホルダ５１の加振動作を検出するため、偏光板１３の出射側表面に直線偏光依存性およびレンズパワーを有するホログラム素子７１が一体に形成されている。ホログラム素子７１は、図５に照明光学系の概略構成を示すように、光軸を通る直線を境に分割された光学特性の異なる二つの回折領域７１ａ，７１ｂを有している。これら回折領域７１ａ，７１ｂは、格子ピッチや回折方向が異なっており、一方の回折領域７１ａで回折された＋１次回折光または−１次回折光が、図２に示すようにコンデンサレンズ１６および反射ミラー１７を経てピンフォトダイオードからなる第１光検出器７３で受光され、他方の回折領域７１ｂで回折された＋１次回折光または−１次回折光が、コンデンサレンズ１６および反射ミラー１７を経て半導体位置検出器（ＰＳＤ）からなる第２光検出器７４で受光されるようになっている。なお、図５では、コンデンサレンズ１６および反射ミラー１７の図示を省略してある。

第３支持部材４３には、コンデンサレンズ１６および反射ミラー１７が支持されていると共に、上述した第１光検出器７３および第２光検出器７４が支持されている。ここで、コンデンサレンズ１６は、第３支持部材４３の入射側開口４３ａを覆うように取り付けられている。また、第１光検出器７３および第２光検出器７４は、第３支持部材４３の出射側端面に取り付けられたプリント基板７５に装填されて、出射側開口４３ｂの近傍に配置されている。プリント基板７５には、出射側開口４３ｂに対応する位置に開口７５ａが形成されていると共に、この開口７５ａを覆うようにカバーガラス７６が設けられている。

第３支持部材４３は、上記のコンデンサレンズ１６、反射ミラー１７、プリント基板７５およびカバーガラス７６によって密封される構造となっており、これにより内部への塵埃の侵入を防止して、コンデンサレンズ１６および反射ミラー１７の表面、並びに第１光検出器７３および第２光検出器７４の受光面に塵埃が付着しないようになっている。

この第３支持部材４３は、図示しない取り付けネジにより第１支持部材４１に固定される。

次に、本実施の形態に係る投影型映像表示装置の制御回路の概略構成について、図６に示すブロック図を参照して説明する。

制御回路は、モード選択スイッチ１０１、ＣＰＵ１０２、発振回路（ＯＳＣ）１０３、塵埃除去用共振駆動回路１０５、判別回路１０６、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路１０７、サーボ回路１０８、温度センサ１０９、ファン駆動回路１１０、光源駆動回路１１１、オートパワーコントロール（ＡＰＣ）回路１１２、および表示回路１１３を有している。

モード選択スイッチ１０１は、赤外線式のリモコンや手動操作によって投影型映像表示装置の動作モード、本実施の形態では第２レンズアレイ１２および偏光板１３を加振する塵埃除去モードか、映像を投影表示する映像表示モードかを選択するもので、その選択された動作モードはＣＰＵ１０２で検出される。

ＯＳＣ１０３は、ＣＰＵ１０２の制御のもとに塵埃除去モード時に駆動され、その発振周波数により塵埃除去用共振駆動回路１０５を介してコイル６１ａ，６１ｂ，６５に給電して第２レンズアレイ１２および偏光板１３を駆動するようになっている。

判別回路１０６は、例えばウインドコンパレータにより構成され、塵埃除去モード時に、第２支持部材４２に設けられたホール素子６４や第３支持部材４３に設けられた第２光検出器７４の出力に基づいて加振動作の良否を判別するもので、その判別結果はＣＰＵ１０２に供給される。

Ａ／Ｄ変換回路１０７は、映像表示モード時に、ホール素子６４や第２光検出器７４からのアナログ出力信号をデジタル信号に変換してサーボ回路１０８に供給する。

サーボ回路１０８は、ゲイン回路や位相補償回路等を有しており、ＣＰＵ１０２の制御のもとに映像表示モード時に駆動されて、Ａ／Ｄ変換回路１０７の出力に基づいてコイル６１ａ，６１ｂ，６５に給電し、これにより第２レンズアレイ１２および偏光板１３を光軸に対して直交する状態に位置決めするようになっている。

温度センサ１０９は、例えば光源７の近傍に配置され、その出力はＣＰＵ１０２に供給される。

ファン駆動回路１１０は、外気導入用のファン３７および排気用のファン３８を駆動するもので、動作モードおよび温度センサ１０９の出力に基づいてＣＰＵ１０２により制御されるようになっている。

光源駆動回路１１１は、映像表示モード時に、ＣＰＵ１０２の制御のもとにランプ５を駆動する。また、ＡＰＣ回路１１２は、映像表示モード時に、ＣＰＵ１０２の制御のもとに、第１光検出器７３の出力に基づいて光源駆動回路１１１を介してランプ５の発光量を制御するようになっている。

表示回路１１３は、ＣＰＵ１０２によって制御されるもので、メッセージ等を表示する表示素子や、第２レンズアレイ１２および偏光板１３の加振動作状態や、ファン３７，３８の動作状態を表示する複数のＬＥＤを有している。

なお、ＣＰＵ１０２は、モード選択スイッチ１０１の状態、判別回路１０６および温度センサ１０９の出力に基づいて所定のプログラムに従って各部の動作を制御するもので、このＣＰＵ１０２には、塵埃除去モード時に、第２レンズアレイ１２および偏光板１３の加振時間やファン３７，３８の駆動時間等をプログラムに従った各種の設定時間駆動するための複数のタイマを内蔵している。

以下、モード選択スイッチ１０１によって映像表示モードが選択された場合の要部の動作について、図７に示すフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、モード選択スイッチ１０１によって映像表示モードが選択されたのをＣＰＵ１０２が検出したら（ステップＳ１）、光源駆動回路１１１を介してランプ５を点灯させると共に、第２レンズアレイ１２および偏光板１３の加振動作（ステップＳ２）、および外気導入用・排気用ファン３７，３８の駆動（ステップＳ３）を並行して開始させる。

すなわち、ステップＳ２では、ＯＳＣ１０３を駆動し、その出力に基づいて塵埃除去用共振駆動回路１０５を介してコイル６１ａ，６１ｂ，６５に所要の交番電流を供給して第２レンズアレイ１２および偏光板１３を加振させて、それらの表面に付着した塵埃を除去し、ステップＳ３では、ファン駆動回路１１０を介してファン３７，３８を駆動して、除去した塵埃を装置外部に排出する。

なお、ステップＳ２での第２レンズアレイ１２および偏光板１３の加振動作においては、コイル６１ａ，６１ｂによる駆動力の方向と、コイル６５による駆動力の方向とを同一方向として、第２レンズアレイ１２および偏光板１３を光軸方向にほぼ平行に振動させるか、あるいはコイル６１ａ，６１ｂによる駆動力の方向と、コイル６５による駆動力の方向とを反対方向として、第２レンズアレイ１２および偏光板１３を、板バネ５２ａ，５２ｂによる支持点を結ぶ直線を中心に正逆方向に回動振動させる。

第２レンズアレイ１２および偏光板１３の加振動作を開始したら、表示回路１１３における加振動作表示用の例えば緑色ＬＥＤを点灯させる（ステップＳ４）と共に、ＣＰＵ１０２の内蔵タイマをリセットして（ステップＳ５）、第１設定時間（例えば、１５秒）が経過したか否かを監視する（ステップＳ６）。また、この第１設定時間中、ＣＰＵ１０２は、ホール素子６４および／または第２光検出器７４の出力による判別回路１０６での判定結果を受けて、第２レンズアレイ１２および偏光板１３が正常に加振されているか否か、すなわちコイル６１ａ，６１ｂ，６５に断線等の異常があるか否かを判断し（ステップＳ７）、異常がある場合には、塵埃除去用共振駆動回路１０５からのコイル６１ａ，６１ｂ，６５への電流の供給を遮断して、第２レンズアレイ１２および偏光板１３の加振動作を中止する（ステップＳ８）と共に、表示回路１１３における緑色ＬＥＤを点滅させる（ステップＳ９）。

これに対し、第２レンズアレイ１２および偏光板１３が正常に加振され、かつ第１設定時間が経過したら、引き続き第２設定時間（第１設定時間経過時点から例えば１５秒）が経過するまで加振動作を継続させ（ステップＳ１０）、その時間が経過した時点で加振動作を終了させる（ステップＳ１１）と共に、緑色ＬＥＤを消灯させる（ステップＳ１２）。

一方、ステップＳ３での外気導入用・排気用のファン３７，３８の駆動においては、その駆動開始により表示回路１１３におけるファン動作表示用の例えば黄色ＬＥＤを点灯させる（ステップＳ１３）と共に、該表示回路１１３の表示素子に例えば「塵埃除去動作中」のメッセージを表示させ（ステップＳ１４）、さらにＣＰＵ１０２の内蔵タイマをリセットして（ステップＳ１５）、第３設定時間（例えば、３０秒〜６０秒の任意の時間）が経過したか否かを監視する（ステップＳ１６）。

また、この第３設定時間中、ＣＰＵ１０２は、ステップＳ７の判断結果が正常か否か、すなわち第２レンズアレイ１２および偏光板１３の加振動作が正常であったか否かを判断し（ステップＳ１７）、異常があった場合には、表示回路１１３の表示素子にその旨のメッセージ、例えば「加振異常」を表示して（ステップＳ１８）、全ての動作を終了する。

これに対し、加振動作が正常で、かつ第３設定時間が経過したら、黄色ＬＥＤを消灯させる（ステップＳ１９）と共に、表示素子に例えば「塵埃除去動作終了」等のメッセージを表示する（ステップＳ２０）。

その後、ＣＰＵ１０２は、サーボ回路１０８の駆動に切り替え、これによりＡ／Ｄ変換回路１０７から得られるホール素子６４の出力および／または第２光検出器７４の出力に基づいて、ホルダ５１を板バネ５２ａ，５２ｂによる支持点を結ぶ直線を中心に正逆方向に回動させて、第２レンズアレイ１２および偏光板１３が光軸方向の所定位置に位置するように、すなわち第２レンズアレイ１２が第１レンズアレイ１１と平行となるようにサーボ制御する（ステップＳ２１）と共に、第１光検出器７３の出力に基づいてＡＰＣ回路１１２および光源駆動回路１１１を介してランプ５の発光量が予め設定した所定の発光量となるように発光量をフィードバック制御する（ステップＳ２２）。また、ＣＰＵ１０２は、温度センサ１０９の出力を監視して設定温度以下か否かを判断し（ステップＳ２３）、設定温度を超えるときはファン３７，３８を駆動して（ステップＳ２４）、光学ボックス２内を設定温度以下に維持する。

なお、ステップＳ２１での第２レンズアレイ１２および偏光板１３のサーボ制御においては、コイル６１ａ，６１ｂによる駆動力の方向と、コイル６５による駆動力の方向とを同一方向として、第２レンズアレイ１２および偏光板１３を光軸方向にほぼ平行に移動させるか、あるいはコイル６１ａ，６１ｂによる駆動力の方向と、コイル６５による駆動力の方向とを反対方向として、第２レンズアレイ１２および偏光板１３を、板バネ５２ａ，５２ｂによる支持点を結ぶ直線を中心に回動させて、第２レンズアレイ１２および偏光板１３を光軸方向の所定位置に位置させる。

上記のステップＳ２１〜Ｓ２４を、モード選択スイッチ１０１による映像表示モードのオフが検出されるまで（ステップＳ２５）繰り返し、映像表示モードのオフが検出されたら全ての動作を終了する。

次に、モード選択スイッチ１０１によって塵埃除去モードが選択された場合の要部の動作について、図８に示すフローチャートを参照しながら説明する。

先ず、モード選択スイッチ１０１によって塵埃除去モードが選択されたのをＣＰＵ１０２が検出したら（ステップＳ３１）、光源駆動回路１１１によりランプ５を点灯させることなく、第２レンズアレイ１２および偏光板１３の加振動作（ステップＳ３２）および外気導入用・排気用ファン３７，３８の駆動（ステップＳ３３）を並行して開始させる。

その後は、加振動作においては、ステップＳ３４〜Ｓ４２に示すように、図７に示したステップＳ４〜Ｓ１２と同様の処理を実行する。ただし、この塵埃除去モードでは、ランプ５が点灯していないので、ステップＳ３７は、ホール素子６４の出力に基づく判別回路１０６の結果から加振動作の正常・異常を判定する。

また、外気導入用・排気用ファン３７，３８の駆動においては、ステップＳ４３〜Ｓ５０に示すように、図７に示したステップＳ１３〜Ｓ２０と同様の処理を実行して、塵埃除去モードにおける処理を終了する。

以上のように、本実施の形態によれば、照明装置４０を構成する偏光板１３の出射面側にホログラム素子７１を設けて、その回折光を第１光検出器７３で受光するようにしたので、その出力に基づいてランプ５の発光量をリアルタイムで制御することができる。したがって、電源電圧の変動による光量変化にも迅速に対応できるので、投影映像の品質低下を招くことなく、常に所望の光量で映像を投影することができる。

また、第２レンズアレイ１２および偏光板１３をホルダ５１に保持し、このホルダ５１を板バネ５２ａ，５２ｂを介して変位可能に第２支持部材４２に支持してムービングマグネット方式の電磁駆動手段により駆動するようにしたので、簡単な構成で第２レンズアレイ１２および偏光板１３を加振することができる。しかも、ホルダ５１の光軸方向の位置、すなわち第２レンズアレイ１２および偏光板１３の光軸方向の位置を検出するホール素子６４や第２光検出器７４を設け、その出力に基づいて加振動作の異常も検出するようにしたので、第２レンズアレイ１２および偏光板１３を確実に加振して塵埃を除去することができ、信頼性を向上することができる。

さらに、映像表示動作中は、位置検出手段であるホール素子６４および／または第２光検出器７４の出力に基づいて、第２レンズアレイ１２および偏光板１３が光軸方向の所定位置に位置し、第２レンズアレイ１２が第１レンズアレイ１１と平行となるようにサーボ制御するようにしたので、外部振動に影響されることなく、映像を常に合焦状態で投影表示することができる。しかも、本実施の形態では、コンデンサレンズ１６を、トーリック機能を有して構成したので、第１レンズアレイ１１と第２レンズアレイ１２との拡大率を下げることができ、これによりサーボ回路１０８によるホルダ５１の位置制御が容易になる。

なお、上記実施の形態では、映像表示モードにおいて、その開始時に塵埃除去動作を実行するようにしたが、同様の塵埃除去動作を、映像表示モードの終了時にも実行するようにしたり、或いは映像表示モードでは塵埃除去動作は行わないようにして、映像表示モードと塵埃除去モードとを完全に独立させたりすることもできる。

また、ホログラム素子７１は、偏光板１３の出射面側に一体に形成する場合に限らず、第２レンズアレイ１２の出射面、コンデンサレンズ１６の出射面、反射ミラー１７の表面、或いはカバーガラス７６の入射面に一体に形成することもでき、それに応じて第１光検出器７３および第２光検出器７４の配置を変更すればよい。また、ホログラム素子７１を別体に形成して、第２レンズアレイ１２以降の光路中に配置してもよい。さらに、このようなホログラム素子７１を用いることなく、第２レンズアレイ１２を経た照明光束の一部を第１光検出器で直接受光して、ランプ５の発光量を制御することもできる。また、ホール素子６４による位置検出に変えて、フォトリフレクタを用いてホルダ５１の位置を検出するように構成することもできる。

（第２実施の形態）
図９は、本発明の第２実施の形態における照明装置の要部の構成を示す図で、第１実施の形態の図３に相当するものである。

本実施の形態は、ホルダ５１を変位可能に支持する弾性支持部材として、片側２本ずつの合計４本のＬ字型の板バネや、断面が円形または矩形のワイヤからなるバネ８０ａ〜８０ｄ（８０ｃ，８０ｄは図示せず）を用いて、ホルダ５１をその重心付近で支持している。バネ８０ａ；８０ｂ，８０ｃ；８０ｄは、それぞれ折り曲げ部４２ａ，４２ｂおよび間座５６ａ；５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ（５６ｃ，５６ｄは図示せず）を貫通してプリント基板５３ａに半田付けされている。なお、折り曲げ部４２ａ，４２ｂのバネ８０ａ；８０ｂ，８０ｃ；８０ｄがそれぞれ貫通する部分は、ホルダ５１側に向けてテーパ状に拡開されており、その内部にはダンピング材としてシリコンゲル８１が充填されている。

また、コイル６１ａおよび／または６１ｂ（図２参照）の光軸と直交する両側部分には、永久磁石６２ａおよび／または６２ｂ（図２参照）と対向して、ホルダ５１を光軸と直交する方向に駆動するためのコイル８２ａ，８２ｂが装着されており、これらコイル８２ａ，８２ｂのコア内には、ヨーク８３ａ，８３ｂが接着固定されている。同様に、コイル６１ａ，６１ｂとはホルダ５１を介して反対側に配置されるコイル６５（図２参照）の光軸と直交する両側部分にも、ホルダ５１を光軸と直交する方向に駆動するためのコイル８２ｃ，８２ｄ（図示せず）が装着されていると共に、それらのコイルのコア内にはヨークが接着固定されている。その他の構成は、第１実施の形態と同様である。

本実施の形態では、ホルダ５１の加振動作として、コイル６１ａ，６１ｂ，６５を用い、それらの駆動力の発生方向を同一方向とする光軸方向への平行加振、コイル８２ａ〜８２ｄを用い、それらの駆動力の発生方向を同一方向とする光軸と直交する方向への平行加振、コイル８２ａ〜８２ｄを用い、コイル８２ａ，８２ｂとコイル８２ｃ，８２ｄとの駆動力の発生方向を反対方向とする光軸を中心とする回動加振、およびこれらの加振態様を適宜組み合わせた加振、の中から一つまたは複数の加振態様を適宜選択して実行する。

このように、本実施の形態では、第２レンズアレイ１２および偏光板１３を保持するホルダ５１を、４本のバネ８０ａ〜８０ｄを介して第２支持部材４２に変位可能に支持すると共に、ホルダ５１を光軸と直交する方向に加振させるコイル８２ａ〜８２ｄを付加したので、ホルダ５１を種々の加振態様で加振することができる。したがって、投影型映像表示装置の使用環境に応じた加振態様でホルダ５１を加振させることができるので、塵埃を効率よく除去することが可能となり、装置の信頼性をより向上することができる。また、ホルダ５１が光軸と直交する方向に変位可能であることから、後段の液晶ライトバルブの変調領域に対する照明光束の位置制御も行うことができ、これにより液晶ライトバルブの変調領域全体に照明光束を確実に入射させることができ、良好な品質で映像を投影表示することができる。

なお、本実施の形態では、ホルダ５１を光軸と直交する方向に駆動するコイルを、光軸方向へ駆動するコイル上に重ねて設けたが、例えば図１０に示すように、光軸方向駆動用のコイル８５と光軸直交方向駆動用のコイル８６とを同一平面に並べて配置するように、それぞれのコイルのコア内にプリント基板（図示せず）に結合された磁性体（ヨーク）８７，８８を進入させて接着固定することもできる。

以上説明した各実施の形態には、下記に示す各発明が含まれる。
（１）請求項１乃至９のいずれか一項に記載の投影型映像表示装置用照明装置を備えることを特徴とする投影型映像表示装置。
（２）上記光源を駆動する光源駆動回路と、上記第１光検出器からの出力に基づいて上記光源駆動回路を介して上記光源の発光量が所定値となるように制御するオートパワーコントロール回路とを備えることを特徴とする上記（１）に記載の投影型映像表示装置。
（３）請求項３乃至５のいずれか一項に記載の投影型映像表示装置用照明装置を備えると共に、上記電磁駆動手段の駆動を制御する制御手段を備えることを特徴とする投影型映像表示装置。
（４）上記制御手段は、上記電磁駆動手段を加振駆動する共振駆動回路と、上記電磁駆動手段をサーボ駆動するサーボ回路と、上記共振駆動回路による加振駆動と上記サーボ回路によるサーボ駆動とを選択するモード選択スイッチとを有することを特徴とする上記（３）に記載の投影型映像表示装置。

本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、幾多の変形または変更が可能である。例えば、上記実施の形態では、第２レンズアレイ１２および偏光板１３を駆動する電磁駆動手段をムービングマグネット方式としたが、ムービングコイル方式とすることもできる。また、偏光板１３を固定し、第２レンズアレイ１２のみを変位可能に支持して駆動するように構成することもできるし、第２レンズアレイ１２を固定し、偏光板１３のみを変位可能に支持して駆動するように構成することもできる。また、第１レンズアレイ１１および第２レンズアレイ１２は、レンズ面を互いに向かい合わせて配置する場合に限らず、逆に平坦面を互いに向かい合わせて配置したり、それぞれのレンズ面を光源７側に向けて配置したりすることもできる。また、ホログラム素子７１は、第１レンズアレイ１１または第２レンズアレイ１２の平坦面に形成することもできる。さらに、照明装置４０の全体を密閉構造として、電磁駆動手段を省略することもできる。この場合には、第２レンズアレイ１２や偏光板１３を、弾性支持部材を介することなく支持部材に固定すればよい。

本発明の第１実施の形態に係る投影型映像表示装置の概略構成を示す図である。 図１に示す照明装置の全体構成を示す断面図である。 図２に示す第２支持部材を光軸方向から見た正面図である。 図３に示す弾性支持部材および補助筒の部分斜視図である。 照明光学系の概略構成を示す図である。 第１実施の形態に係る投影型映像表示装置の制御回路の概略構成を示すブロック図である。 第１実施の形態による映像表示モードの要部の動作を示すフローチャートである。 同じく、塵埃除去モードの要部の動作を示すフローチャートである。 本発明の第２実施の形態に係る照明装置の要部の構成を示す図である。 第２実施の形態の変形例を説明するための図である。

符号の説明

１ 筐体
２ 光学ボックス
３ 投射レンズ
５ ランプ
６ リフレクタ
７ 光源
８ ＵＶ／ＩＲ除去フィルタ
９ レンズ
１１ 第１レンズアレイ
１２ 第２レンズアレイ
１３ 偏光板
１６ コンデンサレンズ
１７，１９，３１，３３ 反射ミラー
１８，２５ ダイクロイックミラー
２０ａ，２０ｂ，２０ｃ フィールドレンズ
２１，２３，２７，２９，３４，３６ 偏光板
２２，２８，３５ 液晶ライトバルブ（液晶パネル）
２４ ダイクロイックプリズム
３０，３２ リレーレンズ
３７，３８ ファン
３９ 排気ダクト
４０ 照明装置
４１ 第１支持部材
４２ 第２支持部材
４３ 第３支持部材
５１ ホルダ
５２ａ，５２ｂ 板バネ
５３ａ，５３ｂ プリント基板
５４ ダンパ材
５５ａ，５５ｂ 補助筒
６１ａ，６１ｂ，６５ コイル
６２ａ，６２ｂ，６６ 永久磁石
６３ フレキシブル配線基板
６４ ホール素子
７１ ホログラム素子
７１ａ，７１ｂ 回折領域
７３ 第１光検出器
７４ 第２光検出器
７５ プリント基板
７６ カバーガラス
８０ａ，８０ｂ バネ
８１ シリコンゲル
８２ａ，８２ｂ，８５，８６ コイル
８３ａ，８３ｂ ヨーク
８５，８６ コイル
８７，８８ ヨーク
１０１ モード選択スイッチ
１０２ ＣＰＵ
１０３ 発振回路（ＯＳＣ）
１０５ 塵埃除去用共振駆動回路
１０６ 判別回路
１０７ アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換回路
１０８ サーボ回路
１０９ 温度センサ
１１０ ファン駆動回路
１１１ 光源駆動回路
１１２ オートパワーコントロール（ＡＰＣ）回路
１１３ 表示回路

Claims (8)

1. 照明光束を映像に応じて変調して投影表示する投影型映像表示装置に用いる照明装置において、
   照明光束を出射する光源と、
   上記光源からの照明光束を複数の光束に分割する第１レンズアレイと、
   上記第１レンズアレイで分割された複数の光束が入射する第２レンズアレイと、
   上記第２レンズアレイを経た照明光束を受けて所定の偏光成分を出射させる偏光板と、
   上記第２レンズアレイを経た照明光束の一部を受光する第１光検出器と、
   を有することを特徴とする投影型映像表示装置用照明装置。
2. 上記偏光板は、偏光分離膜と波長板とを有する偏光ビームスプリッタアレイからなることを特徴とする請求項１に記載の投影型映像表示装置用照明装置。
3. 上記第２レンズアレイおよび／または上記偏光板を保持するホルダと、上記ホルダを弾性支持部材を介して変位可能に支持する支持部材と、上記ホルダを上記支持部材に対して変位させる電磁駆動手段とを有することを特徴とする請求項１または２に記載の投影型映像表示装置用照明装置。
4. 上記ホルダの上記支持部材に対する位置を検出するための位置検出手段を有することを特徴とする請求項３に記載の投影型映像表示装置用照明装置。
5. 上記第２レンズアレイを経た照明光束を回折させるホログラム素子を有し、上記ホログラム素子の回折光を上記第１光検出器で受光するように構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の投影型映像表示装置用照明装置。
6. 上記ホログラム素子は、直線偏光依存性を有することを特徴とする請求項５に記載の投影型映像表示装置用照明装置。
7. 上記ホログラム素子を、上記偏光板の出射面に形成したことを特徴とする請求項６に記載の投影型映像表示装置用照明装置。
8. 上記ホログラム素子は、光学特性の異なる二つの回折領域を有し、一方の回折領域の回折光は上記第１光検出器で受光し、他方の回折領域の回折光は半導体位置検出器からなる第２光検出器で受光するように構成したことを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一項に記載の投影型映像表示装置用照明装置。
   
   

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