JP2016095505A - 照明装置および画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源と照明均一変換光学部材との位置関係が光線を効率的に利用可能な位置であるかを検出する。【解決手段】ランプ２０から出射された光を画像表示素子ユニット１０に集光させる照明ユニット３ａにおいて、ランプ２０からの出射光を入射し、内面で反射させることにより入射した光を均一化した後に出射するライトトンネル６と、ライトトンネル６の近傍にライトトンネル６からの漏れ光の光量を検出する光検出手段（第１光量センサ２５、第２光量センサ２６）と、を備える。【選択図】図７

Description

本発明は、照明装置および画像投射装置に関する。

画像投射装置として広く知られたプロジェクタは、多人数に対するプレゼンテーションや会議、サイネージなどに広く用いられているとともに、ランプの高効率化に伴う明るさの改善、低価格化などが進んでいる。

また、画像表示素子としてＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を利用したＤＬＰ（Digital Light Processing）方式の画像投射装置が普及し、オフィスや学校のみならず家庭においても広くこれら画像投射装置が利用されるようになってきている。また、スクリーンまでの投射距離を短くした、短焦点型の画像投射装置の開発が盛んである。また、画像投射装置の光源としては、高圧水銀ランプ、キセノンランプなどのアーク放電を利用したアークランプ（放電ランプ）が広く用いられている。

ＤＬＰ方式の画像投射装置の照明光学系（照明装置）では、ランプから照射された光を、色分離した後、内壁にミラーが形成された照明均一変換光学部材であるライトトンネルに入射させて、内部で繰り返し反射させた後に出射し、レンズ、ミラー等を介して、画像表示素子に集光させている。このとき、ライトトンネルに導かれるランプからの光の光軸は、ライトトンネルの中央位置、または中央位置からややずらした位置となるように設計されることが知られている。

従来、ライトトンネルとランプの位置は、組み立て時に機械的に位置決めされているものが多かった。例えば、ライトトンネルは所定位置に組みつけられるものであり、ランプは、ランプの固定基準面をランプの固定部材に突き当てることで固定されている。このため、固定される側の部品の加工精度や、ランプが固定される位置とランプの光軸中心が設計位置に対してずれていたりした場合に、ランプの光軸とライトトンネルの導光位置がずれてしまい、光線の利用効率を落とし、投影状態において充分な明るさを確保できないという問題があった。また、ライトトンネル周辺の光学構成部品にランプ光が当たってしまい、光学構成部品の過熱などが生じて、部品を破損にも繋がるおそれがあった。

そこで、照明光学系にライトトンネルを用いた画像投射装置において、画像表示素子への照明光の位置を調整するために、ライトトンネルの出射端などに、ライトトンネルの位置を調整するための調整用機構が配置され、照明領域を画像表示素子で使用する所望の照明領域に位置合わせすることが知られている。

例えば、特許文献１には、ライトトンネルの光の入射口をランプへ向け、出射口をミラーへ向けた状態で、ライトトンネルの軸を略中心とした回転角度を調節して、ライトトンネルをフレームに固定可能な回転調節固定機構を備え、画像形成素子への光の照射領域を調整することができる投影装置が開示されている。

また、特許文献２には、ライトトンネルのｘ軸方向、ｙ軸方向にそれぞれライトトンネルを挟んで調整ねじと板バネを設けることで、ライトトンネルを光軸に垂直な平面で位置調整可能な構成が開示されている。

上記特許文献のように、ライトトンネルの回転角度や位置を調整可能とすることで、照明領域を画像表示素子で使用する所望の照明領域に位置合わせすることができる。しかしながら、光線の利用効率が効率的な状態であるかまでは確認することができなかった。すなわち、ライトトンネルの位置を調整するだけでは、照射位置は調整可能であっても最適な光線の状態になっているかどうかまでは確認することができない。

このため、ライトトンネルの位置を調整しても投影状態において所望の明るさを確保できない場合は、再調整が必要となってしまっていた。この再調整の場合、例えば、ランプを組み直しして当て付けを意識しながら再固定することが考えられるが、光線がずれている状態がどのようにずれているかを判断することは困難であるため、試行錯誤を繰り返す作業となり煩雑となってしまう。また、所望の光量が出せないことで、ライトトンネルとランプの位置関係が悪いことで光量未達と判断し、新しいランプへの交換や、関連する他の光学部品の交換をしたりすることにつながっていた。またランプや他の部品の交換によっても必ずしも改善されるとはいえないという問題があった。

そこで本発明は、照明均一変換光学部材の周囲に照明均一変換光学部材からの漏れ光を検出する光検出手段を備えることで、光線と照明均一変換光学部材との位置関係が光線を効率的に利用可能な位置であるかを検出することが可能となる照明装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するため、本発明に係る照明装置は、光源から出射された光を画像表示素子に集光させる照明装置において、前記光源からの出射光を入射し、内面で反射させることにより入射した光を均一化した後に出射する照明均一変換光学部材と、前記照明均一変換光学部材の近傍に前記照明均一変換光学部材からの漏れ光の光量を検出する光検出手段と、を備えるものである。

本発明によれば、光源と照明均一変換光学部材との位置関係が光線を効率的に利用可能な位置であるかを検出することができる。

本発明に係る画像投射装置の一実施形態を示す外観斜視図である。 画像投射装置の側面図であって、被投射面への投射状態を示した図である。 （Ａ）画像投射装置の外装カバーを外した状態を示す斜視図、（Ｂ）（Ａ）の丸囲み部分の拡大構成図である。 照明ユニット、投射ユニット、画像表示素子ユニット、および光源ユニットの断面図である。 照明調整の状態を示す説明図であって、（ａ）投射画像の右端部分にケラレが発生している状態、（ｂ）ケラレのない投射画像を示している。 ライトトンネルの位置調整手段を有する照明ユニットを備える画像投射装置の概略側面図である。 ライトトンネルの位置調整手段および光検出手段を有する照明ユニットを備える画像投射装置の概略側面図である。 図７のＡ−Ａ´線での断面図である。 照明ユニットの一部と光源ユニットの上面図である。 照明ユニットの一部と光源ユニットの側面図である。 光量センサの検出結果に基づく制御を実行する構成に係る画像投射装置のブロック図である。 光軸中心からのずれと光量センサの検出値（照度）との関係を示すグラフである。 光量センサによる検出結果を通知する通知処理のフローチャートである。 ランプ側から見たカラーホイールの平面図である。 遮光部材を備えるカラーホイールおよびライトトンネルの側面図の一例である。 遮光部材を備えるカラーホイールおよびライトトンネルの側面図の他の例である。 遮光部材を備えるカラーホイールおよびライトトンネルの側面図の他の例である。 遮光部材を有する場合の回転検出センサのセンサ波形の例である。 遮光部材を有しない場合の回転検出センサのセンサ波形の例である。

以下、本発明に係る構成を図１から図１９に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。

本実施形態に係る照明装置は、光源（ランプ２０）から出射された光を画像表示素子（ＤＭＤ素子１０ａ）に集光させる照明装置（照明ユニット３ａ）において、光源からの出射光を入射し、内面で反射させることにより入射した光を均一化した後に出射する照明均一変換光学部材（ライトトンネル６）と、照明均一変換光学部材の近傍に照明均一変換光学部材からの漏れ光の光量を検出する光検出手段（第１光量センサ２５、第２光量センサ２６）と、を備えるものである。なお、括弧内は実施形態での符号、適用例を示す。

（画像投射装置）
図１は、画像投射装置１の一実施形態を示す外観斜視図である。また、図２は、画像投射装置１の側面図であって、被投射面であるスクリーン１５への投射状態を示した図である。

画像投射装置１は、パーソナルコンピュータなどの情報処理装置やビデオカメラなどの撮像装置等から入力される映像データを基に映像を生成し、その映像をスクリーン１５に投影表示する装置（プロジェクタ）である。

画像投射装置１は、装置内部に光源としてのランプや多数の電子基板を備えており、起動時には、装置の内部温度が上昇する。このため、画像投射装置１には、内部の構成部品が耐熱温度を超えないように、吸気口１１および排気口１２が設けられている。

図３（Ａ）は、画像投射装置１の外装カバー２を外した状態を示す斜視図である。また、図３（Ｂ）は図３（Ａ）の丸囲み部分で示す光学エンジン３と光源ユニット４の拡大構成図である。図３に示すように、画像投射装置１は、光学エンジン３および光源ユニット４を備えている。また、図４は、照明装置である照明ユニット３ａ（照明光学系）、投射ユニット３ｂ（投射光学系）、画像表示素子ユニット１０、および光源ユニット４の上面から見た断面図である。光学エンジン３は、照明ユニット３ａおよび投射ユニット３ｂからなる。

図３に示すように、吸気口１１、排気口１２の内側には、それぞれ吸気ファン１３、排気ファン１４が設けられており、吸気ファン１３から吸入した外気を排気ファン１４から排出することで、装置内の強制気流による空冷がなされる。

画像投射装置１においては、光源ユニット４の光源からの光（白色光）が光学エンジン３の照明ユニット３ａに照射される。照明ユニット３ａ内では、照射された白色光をＲＧＢに分光した後、レンズ、ミラー等により画像表示素子ユニット１０へ導き、変調信号に応じて画像形成する画像表示素子ユニット１０とその画像を投射ユニット３ｂによりスクリーン１５へ拡大投射する構成となっている。

光源ユニット４の光源（ランプ２０）としては、種々のランプを用いることができるが、例えば、高圧水銀ランプ、キセノンランプなどのアークランプを用いることができる。例えば、高圧水銀ランプを用いることが好ましい。

また、光源ユニット４の側面の一方向側には光源冷却手段としての１つの冷却ファン１６が設けられている。冷却ファン１６は、光源ユニット４の各部が設定された定格温度範囲内の温度となるように、その回転数が制御される。また、光源ユニット４からの光の出射方向と投射ユニット３ｂからの映像光の出射方向は、図４に示すように、略９０°の関係となっている。

（照明装置）
また、光学エンジン３の照明ユニット３ａは、光源から照射された光を時分割によって色分離（分光）するカラーホイール５（回転色フィルター）と、カラーホイール５から出射した光を導くライトトンネル６と、リレーレンズ７、平面ミラー８および凹面ミラー９と、を備えている。また、照明ユニット３ａ内には、画像表示素子ユニット１０が設けられる。

照明ユニット３ａでは、先ず、光源からの出射光である白色光が、円盤状のカラーホイール５で単位時間毎にＲＧＢ等の各色が繰り返す光に変換され出射される。

カラーホイール５は、例えば、硝子素材からなり、回転モータの回転周上に複数の色ガラスを固定した部材である。カラーホイール５は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の透過特性を持ったカラーフィルターからなる回転体である。各色のカラーフィルターをセグメントともいう。また、白、シアン、イエロー、マジェンダなどのセグメントを設けたものも知られている。そして、各色のセグメントは、カラーホイール５の回転中心からずらした位置に配置される形状を有している。

カラーホイール５から出射された色分離された光は、ライトトンネル６に導かれる。ライトトンネル６は、入射された光がその内部（内壁）で複数回反射され合成されることで均一化する照明均一変換光学部材である。

次いで、ライトトンネル６から出射された光は、２枚のレンズを組み合わせてなるリレーレンズ７により、光の軸上色収差を補正しつつ集光される。また、リレーレンズ７から出射される光は、平面ミラー８および凹面ミラー９によって反射されて、画像表示素子ユニット１０に集光される。画像表示素子ユニット１０は、複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有し、映像データに基づいて各マイクロミラーが時分割駆動されることにより、所定の映像を形成するように投射光を加工して反射する画像表示素子（光変調素子）としてのＤＭＤ素子１０ａを備えている。

画像表示素子ユニット１０は、入力信号に応じてマイクロミラーのオンオフを切り替えることで投射ユニットへ光を出力する光を選別するとともに階調を表現する。すなわち、ＤＭＤ素子１０ａにより、時分割で映像データに基づいて、複数のマイクロミラーが使用する光は投射レンズへ反射され、捨てる光はＯＦＦ光板へ反射される。画像表示素子ユニット１０で使用する光は投射ユニット３ｂへ反射し、投射ユニット３ｂ内の複数の投射レンズを通り拡大された映像光はスクリーン１５上へ拡大投影される。

図５は、照明調整の状態を示す説明図である。図５（ａ）では、スクリーンに投射される投射画像１７ａの右端部分にケラレ１８が発生し、投射画像１７ａの一部が暗い状態となっている状態を示している。これは、画像表示素子の一部に照明光が導かれないことにより発生する。また、図５（ｂ）は、ケラレ１８のない投射画像１７ｂを示している。

本実施形態に係る画像投射装置１は、ライトトンネル６の位置調整手段を備えることが好ましい。図６は、ライトトンネル６の位置調整手段を備える照明ユニット３ａを有する画像投射装置１の概略側面図である。

ここで、ランプ２０からの出射光の光軸方向をｚ方向、出射光の光軸に垂直な平面を規定する２方向をｘ方向、ｙ方向とし、ｘ，ｙ，ｚ方向はそれぞれ互いに直交するとする。このときに、画像表示素子に照射する光の位置を調整するため、ライトトンネル６の出射側にはｘ方向の位置を調整可能な第１調整ビス２１と、ｙ方向の位置を調整可能な第２調整ビス２２が設けられている。

また、ライトトンネル６を挟んで、第１調整ビス２１に対向する位置には、付勢部材としての第１バネ２３が設けられている。同様に、第２調整ビス２２とは反対側には、第２バネ２４（図８等参照）が設けられている。第１調整ビス２１および第２調整ビス２２の押し引きによりライトトンネル６のｘ，ｙ方向位置を調整可能となっている。例えば、第１調整ビス２１を押すことにより、ライトトンネル６および第１バネ２３が押され、ライトトンネル６は変位する。また、第１調整ビス２１を引くことで、第１バネ２３の弾力によってライトトンネル６が戻る方向に動くこととなる。第１バネ２３は、ライトトンネル６の外装部材２７（筐体）に固設されている。なお、外装部材２７とライトトンネル６との間にライトトンネル６を保持するホルダーがあってもよく、この場合、第１バネ２３は、ホルダーに固設されていてもよい。第２調整ビス２２と第２バネ２４についても同様である。

また、図６の例では、ライトトンネル６の出射側に位置調整手段（第１調整ビス２１、第２調整ビス２２、第１バネ２３、第２バネ２４）が設けられ、ライトトンネル６の入射側は固定されているが、これに限られるものではない。

位置調整手段のライトトンネル６の光軸方向における配設位置は特に限られるものではない。また、位置調整手段は、ライトトンネル６の入射側と出射側のいずれか一方に設けてもよいし、その両方に設けてもよい。ライトトンネル６の長さ方向の傾きを調整するのであれば入射側と出射側のいずれか一方に設ければよく、ライトトンネル６を平行移動させるものであれば入射側と出射側の両方に設ければよい。

ここで、図５（ａ）に示すケラレ１８を解消するためには、第１調整ビス２１および第２調整ビス２２を調整して画像表示素子の有効表示エリア全ての領域に光を照明する必要がある。ケラレ１８は、投射画像１７の上下左右のどの方向にも発生する可能性があり、その方向に対して、ライトトンネル６の第１調整ビス２１および第２調整ビス２２を最適に調整することでケラレ１８のない良好な投射画像を得ることができる。

画像投射装置１の照明ユニット３ａにおける照明位置調整について、ランプ２０の光線の光軸と垂直な面ｘ、ｙ方向に位置調整可能なライトトンネル６を有する場合、（１）光軸とライトトンネル６の位置は部品ユニット単位の加工精度や組みあがりばらつきが考慮された状態で位置固定されており、また、（２）ライトトンネル６とランプ２０の位置は設計中心付近に組まれているであろうという見込みで固定されている。

ライトトンネル６とランプ２０の位置関係は、光源ユニット４を画像投射装置１の筐体の固定部に締結されてしまうため、組みあがり状態では光軸とライトトンネル６の位置関係が効率の高い状態に保持されているか確認することができない。また、ライトトンネル６の位置を調整しても、光線を利用効率が最適な状態であるかどうかを判断することは困難である。特にライトトンネル６の開口寸法が狭い場合は、組み付けばらつきなどにより、正しい位置に導光ができず、明るさばらつきの大きい照明ユニット３ａが作製される原因となっている。

そこで、本実施形態に係る照明ユニット３は、ライトトンネル６の周辺部にライトトンネル６からの漏れ光（不要光、放射光）の光量を検出する光検出手段を備えるものである。

ここで、ライトトンネル６は、銀コート、誘電体多層膜などの反射コート面を内側に４面または多面で対向するように配置したもので、ミラー面の反射率は、おおよそ９７〜９８％であることが知られている。そして、ランプ２０からの光はランプ２０のワット数によるものではあるが、おおよそ１００００ｌｍ〜２００００ｌｍあり、ライトトンネル６を通過する光の一部は、反射ロスによって、膜内に吸収されたり、基材を抜けてライトトンネル６外部に放射されたりする。光検出手段は、この放射光を検出するものである。

また、光検出手段は、ライトトンネル６から放射される漏れ光以外の外光の影響を受けない位置に設けられる。本実施形態では、ライトトンネル６の周囲は外装部材２７で覆われており、外部から光が入らず暗い状態となっている。なお、外光の影響を受けないものであれば、ライトトンネル６の周囲全体が覆われていることは必須ではなく、例えば、光検出手段の周辺部のみが覆われていてもよい。

これにより、照明ユニット３ａでは、外光の影響を受けることなく、ライトトンネル６から放射された光を、ライトトンネル６の近傍に設けた光検出手段によって正確に検出し、漏れ光の光量を測定することが可能となっている。

光検出手段は、光量センサであって、例えば、照度を測定できる照度センサや、ライトトンネル６のミラー反射特性とあった波長感度を持つセンサなどを用いることができる。

図７は、ライトトンネル６の位置調整手段および光検出手段を有する照明ユニット３ａを備える画像投射装置１の概略側面図である。また、図８は、図７に示すＡ−Ａ´線での断面図である。

光量センサは、単一であっても、複数であってもよいが、ライトトンネル６のｘ，ｙ方向にそれぞれ設けられることが好ましい。本実施形態では、ライトトンネル６の近傍であって、ライトトンネル６の上部（＋ｘ方向）に第１光量センサ２５、ライトトンネル６の側部（−ｙ方向）に第２光量センサ２６が設けられている。なお、光軸方向（ｚ方向）での光量センサのライトトンネル６に対する設置位置も特に限られるものではない。図７では、光量センサは、位置調整手段よりもランプ２０側に設けられているが、これに限られるものではない。また、第１光量センサ２５と第２光量センサ２６の光軸方向における位置も同じであることに限られず、ずれていてもよい。

ライトトンネル６は、外装部材２７で覆われており、外装部材２７には、第１調整ビス２１および第２調整ビス２２を挿通する開口が設けられている。また、第１光量センサ２５および第２光量センサ２６用の開口が設けられている。なお、外装部材２７の構成は特に限られるものではなく、位置調整手段により変位可能であるとともに、光量センサが外光の影響を受けずにライトトンネル６の外周面からの漏れ光を検出可能な構成であればよい。

ランプ２０からの光線がライトトンネル６を通過する際に、放射される漏れ光を第１光量センサ２５、第２光量センサ２６にて検出することで、ランプ２０からの光線が所望の光量であるかを検出可能となっている。

図９は、照明ユニット３ａの一部と光源ユニット４の上面図、図１０は、照明ユニット３ａの一部と光源ユニット４の側面図の例である。

図９、図１０に示すように、各調整ビス２１，２２を押し引きすることで、各調整ビス２１，２２と反対側に位置するバネ２３，２４の伸縮により、ライトトンネル６のｘ方向およびｙ方向の調整が可能である。なお、本実施形態では、ライトトンネル６の光源ユニット４側は、固定部２８にて固定されているが、上述のように、平行移動可能としてもよい。また、照明ユニット３ａと光源ユニット４は、締結部２９にて固定される。

また、本実施形態に係る画像投射装置１は、ランプ２０の位置を照明ユニット３ａ（ライトトンネル６）に対して調整可能な光源位置調整手段を備えることが好ましい。これにより、ランプ２０のライトトンネル６への相対位置を調整することができる。ランプ２０のライトトンネル６への相対位置の調整は、光源ユニット４内でランプ２０の位置を調整可能であっても、照明ユニット３ａに対する光源ユニット４の位置を調整可能であってもよい。なお、光源位置調整手段を備えている場合、ライトトンネル６は固設される構成であってもよい。また、光源位置調整手段を備えない場合でも、光源ユニット４（ランプ２０）の組み付け位置を調整することで、ライトトンネル６への相対位置を調整することができる。

図１１に光量センサの検出結果に基づく制御を実行する構成に係る画像投射装置１のブロック図を示す。画像投射装置１の制御部３０には、第１光量センサ２５および第２光量センサの検出結果が入力され、制御部３０にて、光量センサの検出値に基づいて、ライトトンネル６とランプ２０の相対位置が適切かどうか判断し、その結果を操作パネルなどの出力部３１に出力する。

制御部３０は、装置の各部との制御信号の送受信を行って画像投射装置１の全体の制御を行う制御部である。また、メインプロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）、各種の制御プログラム、設定値等を記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）と、各処理におけるデータを一時的に格納しておくメモリデバイス（例えば、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）等）と、電源ＯＦＦ時にも設定情報等を記録しておくデータ保持メモリデバイスであるＮＶＲＡＭ（Non Volatile RAM）等がバスで接続されて構成される。なお、制御部３０および出力部３１により出力手段が構成される。

図１２は、光軸中心からのずれと光量センサの検出値（照度）との関係を示すグラフである。図１２に示すように、ライトトンネル６とランプ２０の相対位置のずれが大きい場合、光量センサの検出値は低くなり、適切な位置である場合は、光量センサの検出値は高くなる（光線の利用効率が良い）。なお、検出量が最大となる位置が最適位置と判断できる。したがって、光量センサの検出値に基づいて、ライトトンネル６とランプ２０の相対位置が最適であるか否かを判断することができる。

ここでは、２つの光量センサの検出値が所定の閾値以上であり、また、それぞれ最大値に近づく所定範囲を最適領域としている。単に、２つの光量センサの検出値が所定の閾値以上である場合を最適領域としてもよい。

図１３は、光量センサによる検出結果を通知する通知処理の一例を示すフローチャートである。

通知処理では、第１光量センサ２５の検出値および第２光量センサ２６の検出値が閾値より大きいかどうかを判断する（Ｓ１）。いずれも満たす場合（Ｓ１：Ｙｅｓ）は、ライトトンネル６とランプ２０の相対位置が適切であると判断する。この情報を出力部に出力する（Ｓ２）。

一方、これを満たさない場合（Ｓ１：Ｎｏ）は、出力部にライトトンネル６、および／またはランプ２０の位置の再調整が必要である旨の警告を出力する（Ｓ３）。通知については、検出値をそのまま通知するようにしてもよく、特に限られるものではない。

以上説明したように、画像投射装置１の照明ユニット３ａにおいて、ライトトンネル６の近傍にライトトンネル６からの漏れ光を検出する光量センサを設けることで、ライトトンネル６とランプ２０との相対位置を光量値で可視化することができる。また、光量センサの検出値に基づいて、ライトトンネル６とランプ２０の相対位置が適切であるか否かを判断、結果を出力し、ライトトンネル６を最適な位置に調整することができる。これにより、容易に効率の高い光学的配置を得ることができる。

また、光源位置調整手段を備える構成において、ライトトンネル６の位置調整のみでは、効率化が十分でない場合は、加えて、ランプ２０の位置を調整することで、さらに効率の高い光学的配置を得ることができる。

また、ライトトンネル６が固設されており、光源位置調整手段を備える構成では、ランプ２０の位置を調整することで、効率の高い光学的配置を得ることができる。

このように、ランプ位置の調整が必要な場合でも、製造工程に戻すことなく、市場のサービス現場での調整も可能となる。

また、光量センサを複数有し、ライトトンネル６のｘ方向、ｙ方向での漏れ光をそれぞれ検出することで、より好適に効率が良い位置を検出することが可能となる。

また、光量センサは、漏れ光の主成分である可視光線に感度を持ったセンサであることが好ましい。このようにすることで、一般的な波長域のセンサを用いることができる。

また、ライトトンネル６からの漏れ光が所定の波長域となるように、ライトトンネル６のミラーの分光特性を規定することも好ましい。この波長域を検出するセンサを用いることで、外乱に左右されず、特定波長だけを正確に検出することが可能となる。

また、プロジェクタは高温、高輝度の部品（光源など）を有するため、市場現場で内部部品をむき出しにした状態で調整をすることは安全上問題があり、困難であるが、光量センサの検出値を用いることで、照度測定器などの検出器がなくても、市場で投影状態にして出荷状態からのランプの変化を換算することも可能となる。

（他の実施形態）
以下、本発明に係る照明装置の他の実施形態について説明する。

カラーホイール５には、カラーホイール５の回転速度の検出や色始点を検出するために、カラーホイール５を回転させるモータの胴部等に検出対象となるマーカを配置するとともに、マーカの近傍にマーカを読み取るための回転検出センサを設けることが知られている。

また、カラーホイール５、ライトトンネル６、ランプ２０の位置関係は、ランプ２０からの光がカラーホイール５を透過してライトトンネル６へと導光されるものであるが、すでに述べたように、ランプ２０、カラーホイール５、ライトトンネル６は機械的な位置決め機構によるものが多い。このため、固定されるメカ部品の加工精度や、ランプ２０の固定基準とランプ２０の光軸中心が設計位置に対してずれていたりした場合に、ランプ２０の光軸とライトトンネル６の導光位置がずれてしまうことがあった。

また、ランプ２０からの光は、配光特性を有し、ライトトンネル６に向かって集光できる構造となっているが、レーザ光のように集光性は高くないため、その間に介在するカラーホイール５にはあらかじめ光線の通る透過領域の面積を充分に確保した形となっている。

カラーホイール５を透過したランプ２０からの光の多くは、ライトトンネル６に導光されるが、すべての光がライトトンネル６に導光されるわけではなく、特に、ランプ２０の光軸とライトトンネル６の導光位置がずれていると、カラーホイール５を透過したランプからの光がライトトンネル６に十分に導かれない。

そして、ライトトンネル６に導光されなかった光（不要光という、漏れ光と同義である）が、ライトトンネル６の近傍で、反射されて迷光となり、回転検出センサとマーカとの間のセンサの検出領域（以下、センサ部と呼ぶ）に回り込んでしまうと、回転検出センサの検出精度を低下させてしまうことがあった。

具体的には、回転検出センサは、投光部と受光部を有し、赤外線センサ、紫外線センサなどを用いることが一般的であり、ランプ２０からの光には、赤外線や紫外線成分が含まれているため、センサ部に不要光となって回り込んだ場合、受光部が誤作動を起こすおそれがある。

これにより、カラーホイール５の回転速度を正確に検出することができず、また、カラーホイール５の始点検出ができず、異常画像になってしまうおそれがあった。

これに対し、例えば、参考文献１（特開２００６−３４３５９３号公報）では、回転検出センサ（インデックスセンサ）の検出中心と、ライトトンネルの光の通過中心とを同一の仮想平面に位置するように離れた位置に回転検出センサを配置することが提案されているが、離れた位置に回転検出センサを配置したとしても、ランプからの光のうちカラーホイールのセグメントを透過し、ライトトンネルに入射しなかった広角な光線等が、センサ部に不要光となって回り込んでしまうことが考えられる。

そこで、本実施形態では、ランプ２０からの光を時分割するカラーホイール５と、カラーホイール５の回転状態を検出する回転検出センサ５４と、カラーホイール５を透過したランプ２０からの光のうち、ライトトンネル６に入射しなかった光の回転検出センサ５４の検出領域への進入を遮る遮光部材５５と、を備えるものである。

図１４は、ランプ２０側から見たカラーホイール５の平面図、図１５は、遮光部材５５を備えるカラーホイール５およびライトトンネル６の側面図の一例である。

カラーホイール５は、駆動手段としてのモータ５０に設けられており、モータ５０の胴部５１と一体構造となっていて、モータ５０の軸部５２を中心に回転する。モータ５０は、保持部材５６に保持されている。

カラーホイール５には、ランプ２０からの光Ｌが入射されるとともに、モータ５０により回転駆動することで、時分割した各色の光をライトトンネル６に導いている。

モータ５０の胴部５１には、マーカ５３が設けられているとともに、マーカ５３の近傍には回転検出センサ５４が設けられている。回転検出センサ５４は、例えば、照明ユニット３ａの筐体から延伸されたブラケット部に設けられている。

回転検出センサ５４は、マーカ５３を検出することで、胴部５１（すなわち、カラーホイール５）の回転を検出し、回転速度の検出を行っている。また、各セグメントの境界にもマーカ５３を設けることが好ましく、この場合、色情報の始点判断が可能となる。

ランプ２０からの光Ｌの配光がよく、効率よくライトトンネル６に導光されることが望ましいが、カラーホイール５を通過する際に、光線径が大きすぎてライトトンネル６に入りきれない光は、モータ５０の胴部５１側に回り込むために、センサ部に不要光となって回り込むおそれがある。

また、ライトトンネル６は、矩形形状を有しているのに対し、ランプ２０からの光Ｌはほぼ円形の光線が収束してくるため、ライトトンネル６の矩形に入らない光は、不要光となってセンサ部に回り込むおそれがある。

センサ部への不要光は、回転検出センサ５４の検出性能を悪化させてしまう。なお、ランプ２０の位置を最適化したとしても、ランプ２０の持つ配光特性までは変わらないため、ランプ２０の位置調整による改善は難しい。

そこで本実施形態では、図１５に示すように、ランプ２０からの光Ｌがライトトンネル６に導光される際、カラーホイール５を通過した光のうち、ライトトンネル６に入射しなかった光のセンサ部への進入を遮る遮光部材５５が、カラーホイール５のライトトンネル６に対向する側の面に設けられている。

カラーホイール５のランプ２０の反対側の面につける遮光部材５５は、不要光を吸収または反射する構造もつことが好ましく、例えば、金属製の薄板であることが好ましい。また、光線を反射するために銀、または誘電体多層膜コートであることも好ましい。

また、回転検出センサ５４が使用する特定の波長域を吸収または反射する構造を持つことが好ましい。例えば、回転検出センサ５４が赤外線センサの場合は、赤外線の波長域を吸収または反射する構造を持つことが好ましい。

これにより、ライトトンネル６に入射しない不要光をカラーホイール５の背面側に抜けないように遮光できるため、センサ部への不要光の進入を防ぐことができる。

図１６は、遮光部材５５を備えるカラーホイール５およびライトトンネル６の側面図の他の例である。図１６に示すように、遮光部材５５をモータ５０の胴部５１に設けることも好ましい。

図１６に示す例では、遮光部材５５は、モータ５０の胴部５１に接合された板状の部材である。遮光部材５５としては、例えば、金属、または、耐熱性の高い軽量の樹脂材を用いることができる。また、遮光部材５５は、光線を吸収するために、黒塗装、または黒色の材料であることが好ましい。

なお、遮光部材５５の形状、材質等は、上記の例に限られるものではなく、例えば、図１７に示すように、遮光部材５５の外周部をライトトンネル６側に折り曲げたＬ字形状を有するようにすることで、さらに好適に不要光のセンサ部への回り込みを防ぐことが可能となる。また、遮光部材５５を、マーカ側が開口し、回転検出センサ５４を収容する形状として、センサ部の周囲を囲う形状としてもよい。また、ここまで説明した遮光部材５５を複数備えていてもよい。

図１８は、遮光部材５５を有する場合の回転検出センサ５４のセンサ波形の例である。また、図１９は、遮光部材５５を有しない場合の回転検出センサ５４のセンサ波形の例である。

図１９に示すように、遮光部材５５を設けていない場合は、マーカ５３の検出位置Ｍとその他の位置Ｎとの検出波形の一部が乱れており、場合によっては、カラーホイール５の回転検出やカラーホイール５の色位置判断ができないおそれがある。

これに対し、図１８に示すように、遮光部材５５を設けた場合は、マーカ５３の検出位置Ｍとその他の位置Ｎとの検出波形の相違が明確であり、カラーホイール５の回転検出に好適なセンサ波形とすることができる。

以上説明したように、照明ユニット３ａにおいて、カラーホイール５のセンサ部への不要光の回り込みを防止する遮光部材５５を備えることにより、カラーホイール５の回転状態を検出する回転検出センサ５４への外乱を抑制し、カラーホイール５の回転速度や始点位置検出を安定化させることができる。よって、カラーホイール５の誤作動等を防止して、良好な映像を投影可能な照明装置とすることができる。

なお、ここまで説明した照明装置が遮光部材５５を備える構成は、上述したライトトンネル６の近傍に光量センサを設けた実施の形態と併せて実施することが好ましいが、光量センサを備えない構成であっても適用可能であることは勿論である。

尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。

１ 画像投射装置
２ 外装カバー
３ 光学エンジン
３ａ 照明ユニット
３ｂ 投射ユニット
４ 光源ユニット
５ カラーホイール
６ ライトトンネル
７ リレーレンズ
８ 平面ミラー
９ 凹面ミラー
１０ 画像表示素子ユニット
１０ａ ＤＭＤ素子
１１ 吸気口
１２ 排気口
１３ 吸気ファン
１４ 排気ファン
１５ スクリーン
１６ 冷却ファン
１７，１７ａ，１７ｂ 投射画像
１８ ケラレ
２０ ランプ
２１ 第１調整ビス
２２ 第２調整ビス
２３ 第１バネ
２４ 第２バネ
２５ 第１光量センサ
２６ 第２光量センサ
２７ 外装部材
２８ 固定部
２９ 締結部
３０ 制御部
３１ 出力部
５０ モータ
５１ 胴部
５２ 軸部
５３ マーカ
５４ 回転検出センサ
５５ 遮光部材
５６ 保持部材

特開２００７−２４８７５２号公報 特開２０１３− ９７１２３号公報

Claims (10)

1. 光源から出射された光を画像表示素子に集光させる照明装置において、
   前記光源からの出射光を入射し、内面で反射させることにより入射した光を均一化した後に出射する照明均一変換光学部材と、
   前記照明均一変換光学部材の近傍に前記照明均一変換光学部材からの漏れ光の光量を検出する光検出手段と、を備えることを特徴とする照明装置。
2. 前記出射光の光軸に対して前記照明均一変換光学部材を変位させる位置調整手段を備えることを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
3. 前記出射光の光軸方向をｚ方向、前記出射光の光軸に垂直な平面を規定する２方向をｘ方向、ｙ方向とし、前記ｘ方向、前記ｙ方向、前記ｚ方向はそれぞれ互いに直交し、
   前記光検出手段は、前記ｘ方向における前記漏れ光を検出する第１光検出手段および前記ｙ方向における前記漏れ光を検出する第２光検出手段からなることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
4. 前記光検出手段は、可視光線を検出可能であることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の照明装置。
5. 前記漏れ光が所定の波長域となるように、前記照明均一変換光学部材の内面の分光特性が規定されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の照明装置。
6. 前記光源からの出射光を時分割するカラーホイールと、
   前記カラーホイールの回転状態を検出する回転検出センサと、
   前記カラーホイールを透過した前記光源からの出射光のうち、前記照明均一変換光学部材に入射しなかった光の前記回転検出センサの検出領域への進入を遮る遮光部材と、を備えることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の照明装置。
7. 前記遮光部材は、前記カラーホイールの前記照明均一変換光学部材に対向する面、または、前記カラーホイールを回転させる駆動手段に設けられることを特徴とする請求項６に記載の照明装置。
8. 光を出射する光源と、
   該光源からの光を用いて画像を生成する画像表示素子と、
   前記光源からの光を前記画像表示素子に導く照明光学系と、
   前記画像表示素子で生成された画像を投射面に向けて投射する投射光学系と、を備える画像投射装置において、
   前記照明光学系として、請求項１から７までのいずれかに記載の照明装置を用いたことを特徴とする画像投射装置。
9. 前記光源の前記照明均一変換光学部材に対する位置を変位させる光源位置調整手段を備えることを特徴とする請求項８に記載の画像投射装置。
10. 前記光検出手段の検出値が所定の値以下であった場合は、前記照明均一変換光学部材、および／または前記光源の位置調整が必要である旨を出力する出力手段を備えることを特徴とする請求項９に記載の画像投射装置。