JP2011008150A - プロジェクター - Google Patents

Abstract

【課題】投射光学系への無駄な角度の光線入射を防ぎ、投射光学系内の発熱を抑え、ピント移動を抑えることができるプロジェクターを提供すること。
【解決手段】制御装置９０の調光機構駆動部９３が投射光学系７０のＦ値に応じて調光機構８０の開閉状態を変化させることにより、投射光学系７０のＦ値に対応する角度分布を有する照明光を投射光学系７０に入射させることができ、投射光学系７０の鏡筒や絞り等で照明光が遮られることを防ぐことができる。そのため、投射光学系７０が必要以上に発熱せず、投射光学系７０のレンズのピント移動を防ぐことができ、照明装置１０自体の明るさを変えずにピンボケを解消することがきる。
【選択図】図１

Description

本発明は、液晶パネル等の光変調装置によって形成した画像をスクリーン上に投射するプロジェクターに関する。

プロジェクターとして、例えば、投射光学系をズームレンズとし、このズームレンズの焦点距離に連動して、光源ランプの明るさを調整するものがある（特許文献１参照）。これにより、投射画面の大きさが変化しても画面の明るさの変化を抑えることができる。

特開２００３−１３１３２３号公報

しかしながら、特許文献１のようなプロジェクターでは、光源ランプの出力により明るさを調整する機構が採用されているため、ズームレンズのズームポジションが望遠になったときに、鏡筒や絞り等で光が遮られるといった投射光学系内での意図しない遮光が生じやすい。この遮光に起因して投射光学系が発熱し、投射光学系のピント移動が発生しやすいという問題がある。また、光源ランプの明るさを調整する場合、光量変化の幅が狭く光量が安定しにくい。

そこで、本発明は、投射光学系への無駄な角度での光線入射を防ぎ、投射光学系内の発熱を抑え、ピント移動を抑えることができるプロジェクターを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るプロジェクターは、照明用の光束を射出する照明装置と、照明装置からの照明光の少なくとも一部を遮光する調光機構と、照明装置からの照明光によって照明される光変調装置と、光変調装置によって形成された変調光を投射するとともに投射に際してＦ値の切り替えが可能にされた投射光学系と、投射光学系のＦ値に応じて、調光機構の開閉状態を制御することにより、投射光学系のＦ値に対応する角度分布を有する照明光を投射光学系に入射させる制御装置と、を備える。なお、Ｆ値に対応する角度分布を有するとは、あるＦ値において許容される角度分布と等しくする場合に限らず、この角度分布よりも狭く制限する場合やこの角度分布より大きくてもこの角度分布に近づける制御をする場合を含むものとする。

上記プロジェクターによれば、制御装置が投射光学系のＦ値に応じて調光機構の開閉状態を変化させることにより、投射光学系のＦ値に対応する角度分布を有する照明光を投射光学系に入射させることができ、投射光学系の鏡筒や絞り等で照明光が遮られることを防ぐことができる。そのため、投射光学系が必要以上に発熱せず、投射光学系のレンズのピント移動を防ぐことができ、照明装置自体の明るさを変えずにピンボケを解消することがきる。

本発明の具体的な態様又は側面によれば、投射光学系は、焦点距離の切り替えによりＦ値が変化するズームレンズである。この場合、スクリーンに投射される画角を変えて投射倍率を変化させることができる。また、投射倍率にかかわらず投射光学系の発熱を抑えることができる。

また、本発明の別の態様では、調光機構は、照明装置からの照明光の少なくとも一部を光軸から離れた領域側から遮光する。この場合、意図しない遮光の原因となる投射光学系の鏡筒や絞りに照明光が入射することを抑制することができる。

また、本発明のさらに別の態様では、調光機構は、照明装置の内部又は光射出側に配置されて開閉動作をする遮光部を有し、遮光部は、制御装置の制御下で投射光学系のＦ値に応じて２段階以上に開閉動作する。この場合、Ｆ値の変化に段階的に対応することができ、遮光部によって予め効率よく遮光することができる。

また、本発明のさらに別の態様では、制御装置は、投射光学系のＦ値が大きいときにＦ値が小さいときよりも遮光部を閉じて照明光をより遮光する。意図しない遮光は、投射光学系のＦ値が大きいときに生じやすいが、この場合、このような意図しない遮光の原因となる不要な照明光が投射光学系に入射するのを抑えることができる。

また、本発明のさらに別の態様では、制御装置は、投射画像に応じて調光機構を動作させることにより、遮光量を許容範囲内で増減させる。この場合、投射画像の明るさに応じて、照明装置を経時的に変化させることができ、コントラストを向上させることができる。

第１実施形態に係るプロジェクターを概念的に示す図である。 調光機構の構造を示す斜視図である。 投射光学系が望遠の際の光線の状態を説明する図である。 投射光学系が広角の際の光線の状態を説明する図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、プロジェクター内における調光機構の開閉動作を説明する図である。 プロジェクターの動作を説明するフローチャートである。 図３に対する比較例を説明する図である。 第２実施形態に係るプロジェクターを説明する図である。

〔第１実施形態〕
以下、図１等を参照して、本発明の第１実施形態に係る調光機構を組込んだプロジェクターについて説明する。

〔１．プロジェクターの構造の概要〕
図１に示すように、本実施形態に係るプロジェクター１００は、照明装置１０、調光機構８０、色分離導光光学系４０、光変調部５０、クロスダイクロイックプリズム６０、投射光学系７０、及び制御装置９０を備え、このうち、照明装置１０は、光源ランプユニット２０及び均一化光学系３０を備える。

プロジェクター１００を構成する光学要素、即ち照明装置１０、調光機構８０、色分離導光光学系４０、光変調部５０、クロスダイクロイックプリズム６０、及び投射光学系７０は、遮光性を有するライトガイドであるケース部材１１中に略全体が収納されている。また、これらの光学要素は、ケース部材１１の内面等に設けられた保持部（不図示）に組付けられている。

照明装置１０のうち、光源ランプユニット２０は、光源部として、ランプ部２１ａと、凹レンズ２１ｂとを備える。ランプ部２１ａは、例えば高圧水銀ランプ等であるランプ本体２２ａと、光源光を反射して前方に射出させる凹面鏡２２ｂとを備える。凹レンズ２１ｂは、ランプ部２１ａからの光源光をシステム光軸ＳＡすなわち照明光軸に略平行な光束にする役割を有するが、例えば凹面鏡２２ｂが放物面鏡である場合には、省略することもできる。

均一化光学系３０は、第１及び第２レンズアレイ３１，３２と、偏光変換部材３４と、重畳レンズ３５とを備える。第１及び第２レンズアレイ３１，３２は、それぞれマトリクス状に配置された複数の要素レンズからなるフライアイレンズである。このうち、第１レンズアレイ３１を構成する要素レンズによって、光源ランプユニット２０から射出された光束が複数の部分光束に分割される。また、第２レンズアレイ３２を構成する要素レンズによって、第１レンズアレイ３１からの各部分光束は適当な発散角で射出される。偏光変換部材３４は、ＰＢＳのプリズムアレイ等で構成され、第２レンズアレイ３２から射出した光源光を特定方向の直線偏光のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズ３５は、第２レンズアレイ３２から射出し偏光変換部材３４を経た照明光を全体として適宜収束させることにより、光変調部５０に設けた各色の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃに対する重畳照明を可能にする。

調光機構８０は、偏光変換部材３４と重畳レンズ３５との間、すなわち照明装置１０の内部に配設され、一対の遮光部８２ａ，８２ｂが観音開き状に開閉することで照明装置１０から射出される照明光の少なくとも一部を光軸から離れた領域側、すなわち外側から遮光し照明光量を調整するものである。なお、調光機構８０は、投射画像に応じて調光機構８０を動作させて遮光量を許容範囲内で増減させることにより動画のコントラストを向上させることもできる。

図２は、調光機構８０の構造を説明する斜視図であり、調光機構８０を光路上流側から見た状態を示す。調光機構８０は、固定部材８１と、遮光部８２ａ，８２ｂと、回動軸部８５ａ，８５ｂと、駆動機構８３とを備える。固定部材８１は、ケース部材１１の一部に固定され、回動軸部８５ａ，８５ｂや駆動機構８３を支持する。一対の遮光部８２ａ，８２ｂは、一対の回動軸部８５ａ，８５ｂにそれぞれ支持されてシステム光軸ＳＡに垂直で水平な±Ｘ方向に延びた板状部材である。一対の遮光部８２ａ，８２ｂは、システム光軸ＳＡを挟んで互いに対向するとともにシステム光軸ＳＡに関して対称に配置される。また、一対の遮光部８２ａ，８２ｂは、一対の回動軸部８５ａ，８５ｂに枢支されており、回動軸ＡＸ１，ＡＸ２のまわりにそれぞれ回動可能になっている。駆動機構８３は、遮光部８２ａ，８２ｂを開閉動作させる機構である。駆動機構８３は、モーター８３ａと、伝達部８３ｂと、一対の駆動ギア８４ａ，８４ｂとを備える。モーター８３ａの回転は、伝達部８３ｂを介して、一対の回動軸部８５ａ，８５ｂにそれぞれ回動可能に支持された一対の駆動ギア８４ａ，８４ｂに伝達される。この際、上側の駆動ギア８４ａと下側の駆動ギア８４ｂが同期して反対方向に回転するので、一対の駆動ギア８４ａ，８４ｂに固定された遮光部８２ａ，８２ｂも同期して回転する。ただし、各遮光部８２ａ，８２ｂは、各回動軸ＡＸ１，ＡＸ２から離れた位置に取り付けられており、モーター８３ａの正転又は逆転に伴って、先端部が互いにシステム光軸ＳＡ方向に近接して進入状態すなわち遮光状態（不図示）になったり、先端部が互いにシステム光軸ＳＡから離れて退避状態すなわち非遮光状態（図示）になったりする。

図１に戻って、色分離導光光学系４０は、第１及び第２ダイクロイックミラー４１ａ，４１ｂと、反射ミラー４２ａ，４２ｂ，４２ｃと、３つのフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃとを備え、光源ランプユニット２０から射出された照明光を赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、及び青（Ｂ）色の３色に分離するとともに、各色光を後段の液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃへ導く。より詳しく説明すると、まず、第１ダイクロイックミラー４１ａは、ＲＧＢの３色のうちＲ色の照明光ＬＲを反射しＧ色及びＢ色の照明光ＬＧ，ＬＢを透過させる。また、第２ダイクロイックミラー４１ｂは、ＧＢの２色のうちＧ色の照明光ＬＧを反射しＢ色の照明光ＬＢを透過させる。つまり、第１ダイクロイックミラー４１ａで反射された赤色光ＬＲは、フィールドレンズ４３ａのある第１光路ＯＰ１に導かれ、第１ダイクロイックミラー４１ａを透過して第２ダイクロイックミラー４１ｂで反射された緑色光ＬＧは、フィールドレンズ４３ｂのある第２光路ＯＰ２に導かれ、第２ダイクロイックミラー４１ｂを通過した青色光ＬＢは、フィールドレンズ４３ｃのある第３光路ＯＰ３に導かれる。各色用のフィールドレンズ４３ａ，４３ｂ，４３ｃは、第２レンズアレイ３２から射出され光変調部５０に入射する各部分光束が、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの被照射領域上において、システム光軸ＳＡに対して適当な収束度又は発散度となるように入射角を調節している。一対のリレーレンズ４４ａ，４４ｂは、第１光路ＯＰ１や第２光路ＯＰ２よりも相対的に長い第３光路ＯＰ３上に配置され、入射側の第１のリレーレンズ４４ａの直前に形成された像を、ほぼそのまま射出側のフィールドレンズ４３ｃに伝達することにより、光の拡散等による光の利用効率の低下を防止している。

光変調部５０は、３色の照明光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢがそれぞれ入射する３つの液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備える。各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃは、光変調装置として機能し、中央に配置される液晶パネル５１ａ，５１ｂ，５１ｃと、これを挟むように一方側に配置される入射側偏光フィルター５２ａ，５２ｂ，５２ｃと、その他方側に配置される射出側偏光フィルター５３ａ，５３ｂ，５３ｃとをそれぞれ備えている。各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃにそれぞれ入射した各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢは、各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃに電気的信号として入力された駆動信号或いは制御信号に応じて、画素単位で強度変調される。

クロスダイクロイックプリズム６０は、カラー画像を合成するための光合成光学系であり、その内部には、Ｒ光反射用の第１ダイクロイック膜６１と、Ｂ光反射用の第２ダイクロイック膜６２とが、平面視Ｘ字状に配置されている。このクロスダイクロイックプリズム６０は、液晶ライトバルブ５０ａからの赤色光ＬＲを第１ダイクロイック膜６１で反射して進行方向右側に射出させ、液晶ライトバルブ５０ｂからの緑色光ＬＧを両ダイクロイック膜６１，６２を介して直進・射出させ、液晶ライトバルブ５０ｃからの青色光ＬＢを第２ダイクロイック膜６２で反射して進行方向左側に射出させる。

投射光学系７０は、拡大投射用の投射レンズ７１を鏡筒内に含んでおり、光変調部５０によって形成されクロスダイクロイックプリズム６０で合成された変調光の像光をスクリーン（不図示）上にカラー画像として投射する。この投射光学系７０は、焦点距離の切り替えによりＦ値が変化するズームレンズであり、変調光の投射の際に投射倍率、すなわちズーム倍率が広角から望遠へと連続的に変化するようになっている。投射光学系７０は、図３及び図４に示すように、投射レンズ７１を構成する複数のレンズ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆ，７１ｇ，７１ｈ，７１ｉ，７１ｊ，７１ｋと、投射レンズ７１に付随する不図示の絞りとで構成される。複数のレンズ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆ，７１ｇ，７１ｈ，７１ｉ，７１ｊ，７１ｋが図３のような配置の場合、投射光学系７０のズームポジションは望遠となる。一方、複数のレンズ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆ，７１ｇ，７１ｈ，７１ｉ，７１ｊ，７１ｋが図４のような配置の場合、投射光学系７０のズームポジションは広角となる。なお、図３、図４は、図示の都合上、光軸ＯＡ方向に圧縮するように変形して表示されている。

制御装置９０は、ビデオ信号等の外部画像信号が入力される画像処理部９１と、画像処理部９１の出力に基づいて各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを駆動するパネル駆動部９２と、画像処理部９１の出力に基づいて調光機構８０を駆動する調光機構駆動部９３と、投射レンズ７１（図３及び図４参照）のレンズ配置を調整するレンズ駆動部９４と、これらの回路部分９１，９４等の動作を制御する主制御部９９とを備える。

制御装置９０において、画像処理部９１は、入力された外部画像信号に対して適宜補正を行うことや、外部画像信号に代えて或いは重畳して文字情報等を表示することができる。

パネル駆動部９２は、画像処理部９１から出力された画像処理後の画像信号に基づいて各液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの状態を調節する駆動信号を発生する。これにより、画像処理部９１から入力された画像信号に対応して、液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃにおいて、透過率分布としての画像を形成することができる。

調光機構駆動部９３は、調光機構８０の開閉状態を制御する。調光機構駆動部９３は、遮光部８２ａ，８２ｂが光路を部分的に遮断している進入状態と、遮光部８２ａ，８２ｂが光路を開放している退避状態との間で、調光機構８０に連続的又は段階的な動作を行わせる。

レンズ駆動部９４は、投射レンズ７１のレンズ配置を変更することによって投射倍率を切り替える。具体的に説明すると、レンズ駆動部９４は、ユーザのキー操作等によって投射倍率の変更信号を受け取った場合、投射光学系７０に組み込まれた不図示のアクチュエータやカム機構等からなる駆動機構を動作させ、投射レンズ７１を構成するレンズ７１ａ，７１ｂ，７１ｃ，７１ｄ，７１ｅ，７１ｆ，７１ｇ，７１ｈ，７１ｉ，７１ｊ，７１ｋの配置を適宜変更する。これにより、投射光学系７０を望遠状態と広角状態との間で自在に変化させることができる。なお、投射光学系７０には、ズームポジションセンサーが設けられており、レンズ駆動部９４は、投射光学系７０のズームポジションを随時確認できるようになっている。

主制御部９９は、マイクロコンピューターからなり、画像処理部９１等を制御するために適宜用意されたプログラムに基づいて動作する。また、主制御部９９は、投射光学系７０のＦ値すなわち投射倍率に応じて、調光機構８０の開閉動作を制御する。

〔２．調光機構による遮光領域の調整〕
図５（Ａ）、５（Ｂ）は、調光機構８０の動作による照明光束の変化について説明をするために、図２の一部を拡大して示した概念図である。なお、図５（Ａ）、５（Ｂ）では、調光機構８０として、一対の遮光部８２ａ，８２ｂ（主要部分のみ）を模式的に示している。

調光機構８０の遮光部８２ａ，８２ｂは、制御装置９０の制御下で投射光学系７０のＦ値に応じて２段階以上に開閉動作する。本実施形態の場合、遮光部８２ａ，８２ｂは、Ｆ値に応じて進入状態と退避状態との間で連続的に開閉可能になっている。遮光部８２ａ，８２ｂの開閉により、照明光の遮断量の調整がなされる。これは、投射光学系７０内での意図しない遮光発生防止等を目的としている。例えば図３に示すように投射レンズ７１のズームポジションが望遠の場合、図５（Ａ）に示すように遮光部８２ａ，８２ｂは、全閉の状態である最大閉位置（図中実線）から全閉時に比べて回動角度α（例えば６０度）だけ開いた状態である最大開位置（図中破線）まで変化する。一方、例えば図４に示すように投射レンズ７１のズームポジションが広角の場合、図５（Ｂ）に示すように遮光部８２ａ，８２ｂは、全閉の状態である最大閉位置（図中実線）から全閉時に比べて回動角度β（例えば９０度）だけ開いた状態である最大開位置（図中破線）まで変化する。各ズームポジションにおいて、最大閉位置から最大開位置までが遮光部８２ａ，８２ｂの開閉動作の許容範囲となっている。つまり、望遠時の開閉動作の許諾範囲は、広角等の開閉動作の許容範囲よりも狭くなっている。遮光部８２ａ，８２ｂは、このようにズームポジションに応じた許容範囲内で開閉し照明光の遮光量を調整する。上述のような開閉動作により、一対の遮光部８２ａ，８２ｂは、第２レンズアレイ３２から射出される光の遮断量を、例えばズームポジションが広角の場合、ゼロの状態から数１０分の１以下に調整可能にしている。

具体的に説明すると、図３に示す調光機構８０は、ズームポジションが望遠の時の最大開位置の状態（点線の開状態）である。図４に示す調光機構８０は、ズームポジションが広角の時の最大開位置の状態（点線の開状態）である。各ズームポジションにおいて、調光機構８０を通過した照明光束は、投射光学系７０のＦ値に対応したものとなっている。

〔３．プロジェクターの調光動作〕
以下、図６のフローチャートを用いてプロジェクター１００の調光動作について説明する。
まず、プロジェクター１００に画像信号入力端子を介してビデオ信号が入力されると、画像処理部９１は、ビデオ信号から画像における輝度ピーク値を検出して主制御部９９に出力するとともに、ビデオ信号の解像度を適当に変換して液晶ライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃの画素数に適合させる（ステップＳ１１）。

次に、主制御部９９は、レンズ駆動部９４の状態等から投射光学系７０のＦ値を判定する（ステップＳ１２）。制御装置９０は、投射光学系７０のＦ値が所定値以上の場合、すなわちズームポジションが望遠側で所定以下の投射倍率の場合（ステップＳ１２のＹ）、調光機構８０の開閉可能範囲（許容範囲）を制限するように設定する（ステップＳ１３）。具体的には、許容範囲は、図５（Ａ）に示すような最大開位置から最大閉位置までとなる。この許容範囲の設定は、主制御部９９のメモリーに一旦保管される。一方、制御装置９０は、投射光学系７０のＦ値が所定値より小さい場合、すなわちズームポジションが広角側で所定より大きい投射倍率の場合（ステップＳ１２のＮ）、調光機構８０の開閉可能範囲（許容範囲）を広げるように設定する（ステップＳ１４）。具体的には、許容範囲は、図５（Ｂ）に示すような最大開位置から最大閉位置までとなる。この許容範囲の設定は、主制御部９９のメモリーに一旦保管される。

その後、主制御部９９は、画像処理部９１で得たビデオ信号から、画像がコントラスト優先モードか通常モードかを判定する（ステップＳ１５）。コントラスト優先モードの場合（ステップＳ１５のＡ）、主制御部９９は、調光機構８０の遮光部８２ａ，８２ｂを図５（Ａ）の最大開位置以下でビデオ信号に応じて開閉動作させる（ステップＳ１６）。ズームポジションが望遠の場合、制御装置９０は、調光機構８０の開閉状態を図５（Ａ）に示す最大開位置以下で光量を制御することにより、投射光学系７０のＦ値に対応する角度分布を有する照明光を投射光学系７０に入射させる（図３参照）。一方、ズームポジションが広角の場合、制御装置９０は、調光機構８０の開閉状態を図５（Ｂ）に示す最大開位置以下で光量を制御することにより、投射光学系７０のＦ値に対応する角度分布を有する照明光を投射光学系７０に入射させる（図４参照）。これにより、制御装置９０は、投射光学系７０のＦ値が大きいときにＦ値が小さいときよりも遮光部８２ａ，８２ｂをより閉じて照明光束を光軸ＯＡから離れた領域側、すなわち外側からさらに遮光する。一方、通常モードの場合（ステップＳ１５のＢ）、主制御部９９は、調光機構８０の遮光部８２ａ，８２ｂをズームポジションに応じて図５（Ａ）又は図５（Ｂ）の最大開位置で固定させる（ステップＳ１７）。例えばコントラスト優先モードでの動作に際して、画像処理部９１は、主制御部９９からの指示に基づいてビデオ信号中の輝度信号を調整するゲイン調整を行う。主制御部９９は、画像処理部９１から得た画像の輝度ピーク値に基づいてゲイン調整量を決定し、その結果を画像処理部９１に戻す。なお、画像処理部９１は、調光機構８０の開閉動作に応じて、画像のひずみを補正することができる。

以上において、調光機構８０の開閉状態の制御は、あるＦ値において許容される角度分布と等しくする場合に限らず、この角度分布よりも狭く制限することもできる。さらに、あるＦ値において許容される角度分布より大きくても、調光機構８０による遮光のない状態よりもこの許容される角度分布に近づける制御をすることもできる。つまり、調光機構８０の最大開位置の制御において、Ｆ値に対応する角度分布を有するとは、調光機構８０により、Ｆ値に応じた許容範囲内のうち最大開位置近傍以下で意図しない遮光を防止することを意味する。

主制御部９９は、電源のオフ等によって動作の終了が指示させるまでは（ステップＳ１８のＹ）、ステップＳ１６又はステップＳ１７の動作の後、ステップＳ１１に戻る（ステップＳ１８のＮ）。

上記説明したプロジェクター１００によれば、制御装置９０の調光機構駆動部９３が投射光学系７０のＦ値に応じて調光機構８０の開閉状態を変化させることにより、投射光学系７０のＦ値に対応する角度分布を有する照明光を投射光学系７０に入射させることができ、投射光学系７０の鏡筒や絞り等で照明光が遮られることを予め防ぐことができる。そのため、投射光学系７０が必要以上に発熱せず、投射光学系７０のレンズのピント移動を防ぐことができ、照明装置１０自体の明るさを変えずにピンボケを解消することがきる。

具体的には、投射光学系７０のズームポジションが望遠の場合、調光機構８０の遮光部８２ａ，８２ｂの開閉範囲を開放側で制限することにより、調光機構８０が最大開位置の場合でも、照明光を外側から遮光することができる。これにより、図７に示すように調光機構８０による遮光がされない場合よりも意図しない遮光の原因となる不要な照明光が投射光学系７０に入射するのを抑えることができる。

〔第２実施形態〕
以下、図８を参照して、第２実施形態のプロジェクターについて説明する。なお、本実施形態のプロジェクター２００は、第１実施形態のプロジェクター１００を変形したものであり、特に説明しない部分は、第１実施形態と同様であるものとする。

プロジェクター２００は、照明装置２１０と、調光機構２８０と、光変調部２５０と、投射光学系２７０とを備える。ここで、照明装置２１０は、光源ランプユニット２２０と照明光学系２３０とを備える。光源ランプユニット２２０は、放電発光型のランプ本体２２２ａと、放物面型の凹面鏡２２２ｂと、集光レンズ２２１ｂとを備える。また、照明光学系２３０は、カラーホイール２３６と、ロッドインテグレーター２３８と、重畳レンズ２３５とを備える。調光機構２８０は、遮光部２８２ａ，２８２ｂを備える。光変調部２５０は、フィールドレンズ２５１とデジタル・マイクロミラー・デバイス２５２とを備える。デジタル・マイクロミラー・デバイス２５２は、反射方向制御型の光変調装置である。

プロジェクター２００のうち調光機構２８０は、重畳レンズ２３５とミラー２３９との間、すなわち照明装置２１０の射出側に配設されている。調光機構２８０の遮光部２８２ａ，２８２ｂは、例えばシステム光軸ＳＡに垂直に配置された板状の部材であり、システム光軸ＳＡに垂直な方向（図８のＸＹ方向）にスライドして開閉可能となっている。この遮光部２８２ａ，２８２ｂの開閉範囲（許容範囲）は、第１実施形態の場合と同様に、投射光学系２７０のＦ値すなわちズームポジションに応じたものとなっている。

投射光学系２７０は、投射レンズ２７１として、光変調部２５０によって形成された変調光の像光をスクリーン（不図示）上にカラー画像として投射する。この投射光学系２７０は、第１実施形態の投射光学系７０と同様に、焦点距離の切り替えによりＦ値が変化するズームレンズであり、変調光の投射の際に投射倍率が広角から望遠へと連続的に変化するようになっている。

以下、本実施形態のプロジェクター２００の動作について説明する。
光源ランプユニット２２０から射出された照明光は、カラーホイール２３６に入射する。カラーホイール２３６は、不図示のモーターによって回転可能になっており、光源ランプユニット２２０に対向配置されるフィルター面２３６ａには、例えばＲＧＢの３色若しくは透明部（白色）を含めた４色のフィルターが扇状に形成されている。フィルター面２３６ａは、入射した照明光をＲＧＢの３色に時系列的に色分割等して射出する。カラーホイール２３６を経た照明光は、集光された状態でロッドインテグレーター２３８の入射面ＩＰに入射し、ロッドインテグレーター２３８内で伝搬される際に光束の分割が行われるとともに、分割された光束が一旦重ね合わされた状態で入射面ＩＰから射出される。ロッドインテグレーター２３８から射出された照明光は、重畳レンズ２３５を経た後、ミラー２３９により折り曲げられて、光変調部２５０を均一に照明する。この際、調光機構２８０は、投射光学系２７０のＦ値に応じて開閉状態が制御され、投射光学系２７０のＦ値又はズームポジションに対応する角度分布を有する照明光を投射光学系２７０に入射させる。デジタル・マイクロミラー・デバイス２５２は、これに入射する照明光を、画像信号に応じて各画素に対応するマイクロミラーで必要な期間だけ反射することにより、反射光としての画像光を投射光学系２７０のある法線方向に射出する。デジタル・マイクロミラー・デバイス２５２から射出される像光は、フィールドレンズ２５１を介し、投射光学系２７０によって不図示のスクリーンに投射される。

なお、この発明は、上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

すなわち、上記第１実施形態では、遮光部８２ａ，８２ｂを観音開きに開閉するタイプの調光機構８０としたが、例えばストライプ状の複数の開口を有する一対のマスクをスライド移動させて複数の開口サイズを調整するタイプの調光機構８０とすることもできる。

また、上記実施形態では、光源ランプユニット２０，２２０に用いるランプ本体２２ａ，２２２ａとして、メタルハライドランプ等種々のものが考えられる。また、照明装置１０は、副鏡を有しないタイプの光源とすることができる。

また、上記第１実施形態では、光源ランプユニット２０からの光を複数の部分光束に分割するため、一対のレンズアレイ３１，３２を用いていたが、この発明は、このようなレンズアレイを用いないプロジェクターにも適用可能である。さらに、レンズアレイ３１，３２をロッドインテグレーターに置き換えることもできる。

また、上記第１実施形態では、光源ランプユニット２０等からの光を特定方向の偏光とする偏光変換部材３４を用いていたが、この発明は、このような偏光変換部材３４を用いないプロジェクターにも適用可能である。

また、上記実施形態では、透過型のライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを備えるプロジェクターに本発明を適用した場合の例について説明したが、本発明は、反射型のライトバルブを備えるプロジェクターにも適用することが可能である。ここで、「透過型」とは、液晶パネル等を含むライトバルブが光を透過するタイプであることを意味しており、「反射型」とは、ライトバルブが光を反射するタイプであることを意味している。

また、プロジェクターとしては、投射面を観察する方向から画像投射を行う前面投射型のプロジェクターと、投射面を観察する方向とは反対側から画像投射を行う背面投射型のプロジェクターとがあるが、図１等に示すプロジェクター１００，２００の構成は、いずれにも適用可能である。

また、上記第１実施形態では、３つのライトバルブ５０ａ，５０ｂ，５０ｃを用いたプロジェクター１００の例のみを挙げたが、本発明は、１つ又は２つのライトバルブを用いたプロジェクター、４つ以上のライトバルブを用いたプロジェクターにも適用可能である。

１０，２１０…照明装置、 １００，２００…プロジェクター、 ３０…均一化光学系、 ４０…色分離導光光学系、 ５０，２５０…光変調部、 ６０…クロスダイクロイックプリズム、 ７０，２７０…投射光学系、 ８０，２８０…調光機構、 ８２ａ，８２ｂ，２８２ａ，２８２ｂ…遮光部、 ９０…制御装置、 ２３０…照明光学系、 ＯＰ１，ＯＰ２，ＯＰ３…光路、 ＳＡ…システム光軸

Claims (6)

1. 照明用の光束を射出する照明装置と、
   前記照明装置からの照明光の少なくとも一部を遮光する調光機構と、
   前記照明装置からの照明光によって照明される光変調装置と、
   前記光変調装置によって形成された変調光を投射するとともに投射に際してＦ値の切り替えが可能にされた投射光学系と、
   前記投射光学系のＦ値に応じて、前記調光機構の開閉状態を制御することにより、前記投射光学系のＦ値に対応する角度分布を有する照明光を前記投射光学系に入射させる制御装置と、
   を備えるプロジェクター。
2. 前記投射光学系は、焦点距離の切り替えによりＦ値が変化するズームレンズである、請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記調光機構は、前記照明装置からの照明光の少なくとも一部を光軸から離れた領域側から遮光する、請求項１及び請求項２のいずれか一項に記載のプロジェクター。
4. 前記調光機構は、前記照明装置の内部又は光射出側に配置されて開閉動作をする遮光部を有し、前記遮光部は、前記制御装置の制御下で前記投射光学系のＦ値に応じて２段階以上に開閉動作する、請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載のプロジェクター。
5. 前記制御装置は、前記投射光学系のＦ値が大きいときにＦ値が小さいときよりも前記遮光部を閉じて照明光をより遮光する、請求項４に記載のプロジェクター。
6. 前記制御装置は、投射画像に応じて前記調光機構を動作させることにより、遮光量を許容範囲内で増減させる、請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載のプロジェクター。

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