JP4254442B2 - 照明装置及びプロジェクタ - Google Patents

Description

本発明は、照明装置及びこれを用いたプロジェクタに関する。

プロジェクタにおいて、画像の平均輝度に応じて光源であるメタルハライドランプの発光光量を制御することによって、画像のコントラストを高める方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
また、光源の発光光量を変化させる代わりに光学絞りによる光量調節を利用して画像のコントラストを高める方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）

特開平５−６６５０１号公報

特開２００２−２３１０６号公報

しかし、プロジェクタにおいて現在主流の光源は高圧水銀ランプであり、かかる高圧水銀ランプの発光光量を特許文献１に記載の技術と同様に変化させようとした場合、１００％の発光光量を７０％程度まで減光できるに過ぎず、結果として画像のコントラストを十分に上げることができない。
また、特許文献２に記載の光学絞りを用いて光源光を極端に減光しようとすると、熱が光学絞り部分に集中してしまい、周辺の光学部品等に悪影響を及ぼす等の問題が生じる。
また、光学絞りによって光源光を３０％〜４０％と極端に減光する場合、ランプ、遮光板、インテグレータ等の微小な配置誤差に起因して照明ムラが顕著となり、ランプ交換等によって極端な照明ムラが生じる等の問題がある。

そこで、本発明は、高圧水銀ランプのような発光光量の可変量が少ないランプを用いた場合にも、画像のコントラスト向上を可能にする照明装置及びこれを用いたプロジェクタを提供することを目的とする。
また、本発明は、照明光の強度を広範囲に亘って調節した場合にも、減光による発熱の悪影響が発生しにくく、照明ムラが生じにくい照明装置等を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明に係る照明装置は、照明用の光源と、前記光源の発光光量を調節する光源駆動手段と、前記光源から取り出す照明光の強度を調節する遮光手段と、前記光源駆動手段と前記遮光手段とを関連付けて動作させる制御手段とを備え、前記制御手段は、与えられた照明光量を実現する前記光源の発光光量と前記遮光手段による調節量に対応する遮光パラメータとの組み合わせに関する情報を含む割当テーブルと、当該割当テーブルのうちいずれの組み合わせを使用するかを判断する判断部とを備え、前記判断部は、前記光源の温度に基づいて前記割当テーブルのうちいずれの組み合わせを使用するかの判断基準を切り換える。
上記照明装置では、光源駆動手段が光源の発光光量を調節し、遮光手段が光源から取り出す照明光の強度を調節するので、光源の発光光量の調節範囲を超えて照明光の輝度を調節することができる。また、遮光手段のみによって照明光の強度を調節する場合に比較して、遮光手段による発熱を低減することができるとともに、光源の消費電力を低減することができる。
また、光源駆動手段と遮光手段とを関連付けて動作させる制御手段を備えるので、光源や遮光手段の特性に応じた照明光の輝度調節が可能になる。
さらに、制御手段が、割当テーブルと、判断部とを備えるので、照明装置の使用状況等に合わせて、目標とする減光量に対応する光源駆動手段と遮光手段との最適な動作量を迅速に求めることができる。
また、判断部が、光源の温度に基づいて割当テーブルのうちいずれの組み合わせを使用するかの判断基準を切り換えるので、光源を効率よく安定して動作させることができる。

また、上記照明装置の具体的な態様では、遮光手段が、光源の照明光を部分的に透過させる光変調素子である。この場合、電子的な制御によって精密な光量調節が可能になる。
また、上記照明装置の別の具体的な態様では、遮光手段が、光源の照明光を部分的に遮蔽する光学絞りである。この場合、簡単な機構によって精密な光量調節が可能になる。

また、上記照明装置の別の具体的な態様では、光学絞りが、光源からの照明光を透過させる開口部、及び光源からの照明光の一部を遮断する遮光部を有する複数の遮光マスクと、光源からの照明光の射出方向に開口部及び遮光部が重なるように複数の遮光マスクを相互に移動可能にする遮光マスク移動機構とを備える。この場合、光学絞りの構造を簡素なものとすることができ、例えば、複数の遮光マスクを相互にスライド移動することで、光源からの照明光の射出方向に開口部及び遮光部を重ねることができ、光学絞りによる光量調節を容易に、かつ迅速に実施できる。なお、遮光マスクとしては、特に限定しないが、例えば、開口部及び遮光部とが格子状に配列しているものや、開口部及び遮光部が同心円状に配列しているものを採用できる。

また、上記照明装置の別の具体的な態様では、遮光マスク移動機構が、光源からの照明光の照明光軸と直交する方向に延び、該方向を軸として回転するシャフトと、このシャフトと係合し、シャフトの回転に応じて回転軸方向に移動する複数の移動部とを備える。そして、複数の移動部は、複数の遮光マスクと係合し、シャフトの回転に応じて回転軸方向に移動して複数の遮光マスクを相互に移動させる。この場合、シャフトを回転させるだけで、複数の遮光マスクを相互に移動させることができ、遮光マスク移動機構の構造の簡素化を図れる。また、シャフトの回転角と複数の遮光マスクの相互の移動量とが互いに関係を有するので、シャフトの回転角を精密に制御することで、光学絞りによる光量調節を容易に、かつ高精度に実施できる。

また、上記照明装置の別の具体的な態様では、光学絞りが、複数の移動部を、シャフトの軸方向で互いに離間する方向に付勢する移動部付勢部材をさらに備える。例えば、複数の移動部がシャフトと螺合し、シャフトの回転により螺合状態を変更して移動可能に構成されている場合に、移動部付勢部材が複数の移動部をシャフトの軸方向で互いに離間する方向に付勢するので、ねじ溝のクリアランスによって生じるシャフトと複数の移動部との螺合状態のずれを防止でき、光学絞りによる光量調節を精密に実施できる。
また、上記照明装置の別の具体的な態様では、光変調素子を駆動する光変調素子駆動手段、または光学絞りを駆動する絞り駆動手段をさらに備える。この場合、光変調素子駆動手段、または絞り駆動手段を備えているので、光変調素子、または光学絞りを電子的に制御することで、精密な光量調節を実施できる。

また、上記照明装置の別の具体的な態様では、絞り駆動手段は、モータである。この場合、絞り駆動手段を汎用の種々のモータで構成でき、照明装置の設計に合わせて最適な構成を選択できる。
また、上記照明装置の別の具体的な態様では、モータのモータ軸を該モータ軸の軸方向に付勢するモータ軸付勢部材をさらに備える。この場合、モータにおけるモータ軸が軸方向に位置ずれを生じうる場合であっても、モータ軸付勢部材によりモータ軸を軸方向に付勢することで、モータ軸の位置ずれを防止でき、すなわち、光学絞りによる光量調節を精密に実施できる。
また、上記照明装置の別の具体的な態様では、絞り駆動手段は、電磁石によって駆動する。この場合、例えば、電磁石における磁極の変更等にて光学絞りを駆動する構成を採用できる。したがって、簡単な構成で光学絞りの駆動を実現できるとともに、光学絞りの駆動を迅速に実施でき、すなわち、光学絞りによる光量調節を迅速に実施できる。

また、上記照明装置の別の具体的な態様では、遮光手段が、段階的に透過光量を変化させる。この場合、遮光手段を精密に微調整しつつ制御する必要がなくなるので、遮光手段の駆動機構を簡易なものとできる。
また、上記照明装置の別の具体的な態様では、光学絞りが、２段階で動作して透過光量を変化させる。この場合、光学絞りの応答速度を一定にし易くなり、また、光学絞りによる光量調節が簡単で安価なものとなる。

また、上記照明装置の別の具体的な態様では、遮光手段を光源に対する所定位置に取り付ける取付部材をさらに備える。そして、取付部材は、光源からの照明光の照明光軸と直交する平面内で遮光手段を位置調整可能に構成される。この場合、遮光手段に設計誤差が生じ、該遮光手段により設定した照明強度で照明光を遮光できない場合であっても、取付部材を位置調整することで、遮光手段の位置を変更でき、設定した照明強度を得ることができる。

また、上記照明装置の別の具体的な態様では、遮光手段が、光源から射出される光束を光源の共役位置近傍側から部分的に遮蔽する。この場合、遮光手段による遮光を光源の共役位置近傍で実施でき、照明装置から射出される光束の照明ムラを低減できる。
また、上記照明装置の別の具体的な態様では、光源からの照明光を分割する光束分割素子と、この光束分割素子にて分割された複数の光束を集光する集光素子とから構成される光束分割手段をさらに備える。そして、遮光手段は、光束分割素子と集光素子との間に配置される。このような光束分割手段を備えている場合、光束分割素子と集光素子との間には、これら光束分割素子及び集光素子の光学特性に応じて所定の隙間が生じる。すなわち、この隙間に遮光手段を配置することで、照明装置をコンパクトにすることができ、照明装置の小型化を図れる。

また、上記照明装置の別の具体的な態様では、光源駆動手段が、光源の発光光量を連続的に変化させる。この場合、画像の輝度変化に対応してコントラストを滑らかに変化させることができる。

また、上記照明装置の別の具体的な態様では、遮光手段が、光源の照明光を部分的に遮蔽する光学絞りであり、制御手段が、光学絞りによる６段階以下の所定調節量の範囲内で光学絞りを動作させる。この場合、光学絞りを安価なステッピングモータで直接駆動するだけで精密な動作を達成することができる。

また、上記照明装置の別の具体的な態様では、所定調節量が、光学絞りの駆動量に対応する遮光パラメータと、光学絞りによる調節量とをグラフ化した際の曲線の勾配の緩やかな範囲に設定される。この場合、光学絞りの駆動量の誤差に関する許容量を大きくとることができ、精密なコントラスト調整が可能になる。
また、上記照明装置の別の具体的な態様では、制御手段が、光源の温度が所定の温度を超えている場合に、光源駆動手段による光源の発光光量の減少を、遮光手段による照明光の減少よりも優先する。この場合、光源や遮光手段による発熱を低減することができる。

また、上記照明装置の別の具体的な態様では、光源の温度を計測する温度計測手段をさらに備え、制御手段は、光源の温度が所定以下の低温である場合に、遮光手段による照明光の減少を、光源駆動手段による光源の発光光量の減少よりも優先する。この場合、光源の温度を所定以上に保って安定して動作させることができる。
また、本発明に係るプロジェクタは、上述の照明装置と、照明装置によって照明される光変調装置と、光変調装置の像を対象に投影する投射レンズとを備える。この場合、多様な光源に対して照明光の輝度を広範囲に亘って安定して調節することができるので、投影像のコントラストが拡大し、暗い部分の表現力が増す。

また、本発明に係る別のプロジェクタは、上述の照明装置と、照明装置によって照明される複数の光変調装置と、複数の光変調装置の像を合成する合成光学系と、合成光学系を経て合成された複数の光変調装置の像を対象に投影する投射レンズとを備える。この場合も、多様な光源に対して照明光の輝度を広範囲に亘って安定して調節することができるので、投影像のコントラストが拡大し、暗い部分の表現力が増す。

〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態に係る照明装置を組み込んだプロジェクタについて説明する。
図１は、プロジェクタ１０の外観を示す斜視図であり、直方体状のケーシング１２の正面に投射レンズ１４が埋め込まれた構造となっている。投射レンズ１４に近接する上面には、ユーザのための操作部１６が形成されており、背面には、コネクタ類（不図示）が形成されている。なお、投射レンズ１４が突起する正面には、投射レンズ１４に隣接して格子状の通気口１８が形成されている。

図２は、プロジェクタ１０の内部を示す平面図であり、主に光学系の構造を説明する図である。このプロジェクタ１０は、図１にも示す投射レンズ１４の他に、主として、照明装置用光学系２０と、色分割変調光学系４０とを備える。なお、図示を省略しているが、これらの光学系１４、２０、４０上に重なるように、主要回路、各種駆動回路等を実装した回路基板が配置されている。

照明装置用光学系２０は、光源ランプ２１と、光束分割素子としての第１フライアイ２２と、開閉遮光部材２３と、スリット状遮光部材２４と、集光素子としての第２フライアイ２５と、偏光部材２６と、重畳レンズＬｓとを備える。ここで、光源ランプ２１は、コリメート用の凹面鏡を備える高圧水銀ランプであり、発光光量を１００％〜略７０％の範囲で微調整できるようになっている。また、第１フライアイ２２は、マトリックス状に配置された複数の要素レンズによって、光源ランプ２１からの光源光を分割して個別に集光する。開閉遮光部材２３は、一対の矩形の遮光板からなる光学絞りであり、これら遮光板を同期して光軸ＯＡに対して同一角度で開閉させることによって、第１フライアイ２２から出射する照明光の強度を１００％〜略５０％の範囲で遮蔽する。スリット状遮光部材２４は、迷光を防止するためのものであり、第２フライアイ２５を構成する各要素レンズの境界位置に光路を回避して配置される。第２フライアイ２５は、マトリックス状に配置された複数の要素レンズを有し、これら要素レンズによって第１フライアイ２２によって形成された各２次光源から均一な発散光を形成し、後述するライトバルブ（光変調装置）上に重畳される均一な照明光を射出する。すなわち、本発明に係る光束分割手段は、第１フライアイ２２及び第２フライアイ２５に相当する。偏光部材２６は、第２フライアイ２５から射出した照明光を所定方向の偏光成分のみに変換して次段光学系に供給する。重畳レンズＬｓは、偏光部材２６を経た照明光を適宜収束させて、色分割変調光学系４０におけるライトバルブの重畳照明を可能にする。

照明装置用光学系２０の次段には、照明装置用光学系２０から射出された射出光の光軸を色分割変調光学系４０に向けて折り曲げるミラー３２を備える。
色分割変調光学系４０は、第１及び第２のダイクロイックミラー４１、４２と、３つのフィールドレンズ４３ａ〜４３ｃと、３つのライトバルブ４４ａ〜４４ｃと、クロスダイクロイックプリズム４５とを備える。第１のダイクロイックミラー４１で反射された第１色の光は、反射ミラーＭ１及びフィールドレンズ４３ａを経てライトバルブ４４ａに入射する。第１のダイクロイックミラー４１を透過するが第２のダイクロイックミラー４２で反射された第２色の光は、フィールドレンズ４３ｂを経てライトバルブ４４ｂに入射する。第１及び第２のダイクロイックミラー４１、４２を透過した第３色の光は、リレーレンズＲ１、反射ミラーＭ２、リレーレンズＲ２、及び反射ミラーＭ３を経た後、フィールドレンズ４３ｃを介してライトバルブ４４ｃに入射する。各ライトバルブ４４ａ〜４４ｃにそれぞれ入射した３色の光は、これらでそれぞれ変調された後、合成光学系であるクロスダイクロイックプリズム４５で合成されて、その一側面から射出する。
クロスダイクロイックプリズム４５から射出した合成光は、投射レンズ１４に入射する。なお、クロスダイクロイックプリズム４５から射出した像光は、投射レンズ１４を経ることにより、プロジェクタ１０外部に設けたスクリーン（不図示）に適当な拡大率で投影される。

ケーシング１２内には、照明装置を構成する他の部品として、光源ランプ２１を冷却するためのファンを備える空冷装置２７と、光源ランプ２１を調光しつつ安定した状態で動作させるためのランプドライバ２８と、開閉遮光部材２３を適当なタイミングで開閉動作させる開閉駆動装置２９とが設けられている。さらに、ケーシング１２内には、色分割変調光学系４０を構成するライトバルブ４４ａ〜４４ｃ及びその周辺を冷却するためのファンを備える空冷装置４７や、プロジェクタ１０の各部を動作させるための電力を供給する電源装置５０も設けられている。

図３は、照明装置用光学系２０に設けた開閉遮光部材２３の構造及び機能を説明する図である。図からも明らかなように、開閉遮光部材２３は、一対の矩形の遮光板２３ａ、２３ｂを有しており、これら遮光板２３ａ、２３ｂは、その先端部分が第２フライアイ２５側に位置するように回転自在に構成されている。そして、これら遮光板２３ａ、２３ｂを同期して等しい角度θに開閉させることにより、第１フライアイ２２から第２フライアイ２５に向かう照明光の光路を光源ランプ２１の共役位置近傍側から部分的に遮断する。これにより、光源ランプ２１からの照明光を最大で５０％まで減衰させることができる。両遮光板２３ａ、２３ｂの回転角は、開閉駆動装置２９（図２参照）に設けたステップモータによって段階的に変化させることができるようになっており、実線の状態が最大閉位置を示し、点線の状態が開放位置を示す。最大閉位置では、第１フライアイ２２からの照明光のうち中央側のもののみが第２フライアイ２５に入射し、外側の光は、両遮光板２３ａ、２３ｂによって遮断される。なお、遮光板２３ａ、２３ｂの表面に、光束の反射を防止する反射防止処理を施し、遮断した光束を第１フライアイ２２側に反射しないように構成してもよい。例えば、遮光板２３ａ、２３ｂの表面に反射防止膜を形成したり、遮光板２３ａ、２３ｂの表面にテクスチャを施すことで、入射光束の反射を防止する。

図４は、プロジェクタ１０に内蔵された制御系の回路構成を概念的に説明するブロック図である。ビデオ入力端子からのビデオ信号は、画像解析回路６１、リサイズ回路６２、及びゲイン調整回路６３を経て適当に加工されて、ライトバルブ４４ａ（４４ｂ、４４ｃ）の駆動に利用される。ここで、画像解析回路６１は、入力されたビデオ信号から画像の輝度分布等に関する輝度情報を抽出して、照明装置１２０に設けたＣＰＵ７１に出力する。具体的には、例えば各フレームごとにリセットされるピークホールド回路といったもので画像解析回路６１を構成することができ、この場合、各画面ごとに輝度の最大値を出力させる。リサイズ回路６２は、入力された画像の解像度をライトバルブ４４ａ（４４ｂ、４４ｃ）の画素数に対応させて変換する解像度変換回路である。ゲイン調整回路６３は、照明装置１２０から射出させる照明光の強度に応じて輝度信号を調整するもので、照明装置１２０との協働によって投影像のコントラストを最適に高めることができる。

照明装置１２０では、制御手段であるＣＰＵ７１が、画像解析回路６１から得た輝度情報に基づいてランプドライバ２８やモータ駆動回路２９ａを動作させることにより、投影画像ごとの輝度分布に応じて照明光の強度を調節する。ここで、ランプドライバ２８では、光源駆動手段として発光量制御回路を有しており、ＣＰＵ７１からの指令に基づいて光源ランプ２１の発光光量を目標値に調整する。また、モータ駆動回路２９ａは、各遮光板２３ａ、２３ｂに設けたモータ２９ｂ、２９ｃを駆動して、両遮光板２３ａ、２３ｂを目標とする開閉状態に保持し、ライトバルブ４４ａ（４４ｂ、４４ｃ）に入射する照明光の強度を所望の値に調節する。ここで、モータ駆動回路２９ａとモータ２９ｂ、２９ｃは、図２の開閉駆動装置２９を構成する。

温度センサ７２は、光源ランプ２１の温度を監視するためのものである。ＣＰＵ７１は、温度センサ７２の検出結果に基づいて、ファン駆動回路７３に冷却の指令信号を出力し、空冷装置２７に設けたファン２７ａを動作させる。具体的には、光源ランプ２１の温度が所定以上となると、その温度に応じてファン２７ａの回転数を増大させ光源ランプ２１を空冷する。また、光源ランプ２１の温度が所定以下になると、ファン２７ａの回転数を減少させる。なお、光源ランプ２１の温度が所定の下限値よりも低い場合、ＣＰＵ７１は、光源ランプ２１を発光光量が大きくなる状態（加熱状態）で動作させることもできる。これにより、光源ランプ２１から安定した目標輝度の光源光を発生させることができる。

ファン駆動回路７３は、空冷装置２７のファン２７ａだけでなく、空冷装置４７のファン４７ａも動作させる。これにより、ライトバルブ４４ａ〜４４ｃ及びその周辺を適宜冷却することができる。
以下の表１は、ＣＰＵ７１に付随する記憶装置７５に内蔵されている割当テーブルを例示したものである。この割当テーブルは、ライトバルブ４４ａ（４４ｂ、４４ｃ）を所望の光量で照明するための組み合わせを与えるデータであり、ランプドライバ２８やモータ駆動回路２９ａに出力すべき指令信号を算出するための基礎となるものである。具体的には、光源ランプ２１の発光光量ＳＩ（最大輝度を１００％とした場合の相対強度）と、開閉遮光部材２３に設けた遮光板２３ａ、２３ｂの回転角θとの組み合わせによって達成される減光率が記憶されている。ここで、回転角θを遮光パラメータと呼ぶものとし、各遮光パラメータには、最大透過率を１００％とした場合の相対透過率すなわち減光率が割り当てられている。

この割当テーブルにおいて、減光率の範囲は、１００％から３５％の範囲となっている。つまり、光源ランプ２１の最大輝度の３５％までほぼ連続的に減光した照明光量でライトバルブ４４ａ（４４ｂ、４４ｃ）を照明することができる。
つまり、光源ランプ２１単独での照明光の強度調整範囲を遙かに超える減光率を実現することができる。このことは、ライトバルブ４４ａ〜４４ｃの照明光量を広範囲に変更できることを意味し、投射レンズ１４によって投影される像のコントラストを高めることができ、特に暗い部分の表現力が増す。

また、仮に開閉遮光部材２３単独で光源強度の３５％まで減光しようとすると、遮光された６５％の光が熱に変換されるので、開閉遮光部材２３からの放熱を十分に確保する必要があるが、これは必ずしも容易でない。一方、本実施形態の場合、光源ランプ２１の発光光量を予め７０％まで減光するので、開閉遮光部材２３の遮光によって熱に変換される量は３５％になる。この程度の熱量であれば、空冷装置２７等を新たに追加する必要がなく、開閉遮光部材２３の周囲に放熱板、伝熱板等を設けるだけの処置で加熱の問題を解決することができ、機器全体をシンプルに構成することができる。

図５は、表１に示す割当テーブルの活用方法を説明する図である。図５の割当テーブルでは、同一の減光率を達成する回転角θと発光光量ＳＩとの組み合わせが複数ある。このため、実際の動作では、目標とする減光率に対応して１つの回転角θと発光光量ＳＩとを選択する必要がある。このような判断を行うため、図５に例示する経路Ａ〜Ｅが用いられる。

例えば符号Ａで示す経路は、光源ランプ２１による調光が優先された状態となっており、この動作モードＡで調光を行った場合、当初開閉遮光部材２３の回転角θ＝０として光源ランプ２１の発光光量ＳＩのみを減少させ、これが下限となった段階（７０％）で回転角θによる減光に切り換えて、照明光の光量を下限値（３５％）まで減少させる。符号Ｃで示す経路は、光源ランプ２１と開閉遮光部材２３とによる調光をバランスさせた状態となっており、この動作モードＣで調光を行った場合、開閉遮光部材２３の回転角θと、光源ランプ２１の発光光量ＳＩとが同じレートで減少する。さらに、符号Ｅで示す経路は、開閉遮光部材２３による調光が優先された状態となっており、この動作モードＥで調光を行った場合、当初光源ランプ２１の発光光量ＳＩを最大に保って開閉遮光部材２３の回転角θのみを徐々に減少させ、これが下限となった段階（５０％）で光源ランプ２１による減光に切り換えて、照明光の光量を下限値（３５％）まで減少させる。

なお、経路Ｂで示す動作モードＢの場合、経路Ａと経路Ｃの中間の経路で調光を行う。つまり、光源ランプ２１による調光が比較的優先された状態となっている。また、経路Ｄで示す動作モードＤの場合、経路Ｅと経路Ｃの中間の経路で調光を行う。つまり、開閉遮光部材２３による調光が比較的優先された状態となっている。

図５に示す動作モードＡ〜Ｅのうちどれを採用するかは、ユーザが指定することもできるが、プロジェクタ１０の初期設定では、光源ランプ２１による調光を優先する動作モードＡが基本となっている。つまり、光源ランプ２１による調光を優先することで、光源ランプ２１の出力を必要最小限にすることができるので、発熱を最小限に抑えることができ、消費電力の無駄をなくすことができる。一方、光源ランプ２１の発光光量が下限値となった状態で動作を継続すると、光源ランプ２１の種類や使用環境にもよるが、光源ランプ２１の温度が下がり過ぎる可能性がある。特定種類の光源ランプ２１の場合、一定範囲の高温に保った状態で動作させなければ、ランプの寿命に悪影響がもたらされたり、発光状態が不安定となったりする。このような事情から、温度センサ７２によって光源ランプ２１が所定温度以下になったことを検出した場合には、ファン２７ａによる冷却を減少させるだけでなく、動作モードをより開閉遮光部材２３を優先した動作モードＢ〜Ｅに切り換える動作に設定することもできる。この場合、光源ランプ２１の温度に応じていずれかの経路Ａ〜Ｅに対応するテーブルを選択して、光源ランプ２１の安定した動作と、光源ランプ２１の発熱低減という２つの目的を両立させることができる。

以下、第１実施形態に係るプロジェクタ１０の動作例について説明する。プロジェクタ１０にビデオ入力端子を介してビデオ信号が入力されると、画像解析回路６１でビデオ信号から画像における輝度ピーク値を検出してＣＰＵ７１に出力する。次のリサイズ回路６２では、ビデオ信号の解像度を適当に変換してライトバルブ４４ａ（４４ｂ、４４ｃ）の画素数に適合させ、次のゲイン調整回路６３では、ＣＰＵ７１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。ここで、ＣＰＵ７１は、画像解析回路６１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、その結果をゲイン調整回路６３に出力する。例えば画像の輝度ピーク値Ｉｐがプロジェクタ１０に入力しうる輝度の上限値Ｉｍａｘの５０％である場合、ゲイン調整量ＡＧを２倍とする。この場合、ライトバルブ４４ａ（４４ｂ、４４ｃ）の照明光量を５０％に減少させる必要があるが、光源ランプ２１による調光と開閉遮光部材２３による調光とによってこのような減光を達成する。つまり、図５のどの動作モードＡ〜Ｅが選択されているかに応じて、ＣＰＵ７１は、表１のいずれの組み合わせで減光を行うかを選択し、光源ランプ２１及び開閉遮光部材２３による減光の負担率に応じた指令をランプドライバ２８とモータ駆動回路２９ａとに出力する。これにより、ランプドライバ２８やモータ駆動回路２９ａが適切に動作して、照明装置１２０から射出する照明光量すなわちライトバルブ４４ａ（４４ｂ、４４ｃ）の照明光量を適切な値（上記の例では５０％）に設定する。これにより、画像の輝度ピーク値Ｉｐが低い画像の場合には、照明光量を減光することによってより暗い黒が再現でき、照明光量１００％の際の白との比較で高いコントラストの表示を行うことができる。例えば、画像輝度のピーク値が３５％まで下がった場合、単純計算で約３倍のコントラストの画像を表示することができる。

図６は、調光に関する動作モードの設定の一例を説明するフローチャートであり、ＣＰＵ７１の判断部としての動作を説明する図である。まず、温度センサ７２の検出結果から、光源ランプ２１が所定温度以下すなわち低温域で動作しているか否かを判断する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１で"ＮＯ"と判断された場合、光源ランプ２１による調光を優先する基本的な動作モードＡに設定する（ステップＳ１２）。逆にステップＳ１１で"ＹＥＳ"と判断された場合、光源ランプ２１の温度がさらに下限値を超えたか否かを判断する（ステップＳ１３）。このステップＳ１３で"ＮＯ"と判断された場合、光源ランプ２１の温度が比較的低温で動作が不安定になる可能性があるものとして、現在の動作モードを開閉遮光部材２３による減光を優先した動作モードに１段変更する。例えば、現在の設定が図５に示す動作モードＡである場合、開閉遮光部材２３を部分的に活用する動作モードＢに１段変更する（ステップＳ１４）。一方、ステップＳ１３で"ＹＥＳ"と判断された場合、光源ランプ２１が完全に低温状態で動作が不安定になる可能性が高いものとして、現在の動作モードを開閉遮光部材２３による減光を最優先した動作モードＥに変更する（ステップＳ１５）。

〔第２実施形態〕
以下、本発明の第２実施形態に係る照明装置について説明する。第２実施形態に係る照明装置では、開閉遮光部材２３を６段階以下の回転角で動作させる。開閉遮光部材２３に設けたモータ２９ｂ、２９ｃをステップモータで構成する場合、遮光板２３ａ、２３ｂの回転角を精密に制御することができるが、モータが高価なものとなる。つまり、ステップモータで輝度変調の分解能を確保するためには、ステップモータのステップ角を１度前後とする、或いは減速ギヤ等の機構を設ける必要があり、小型で安価な照明装置を実現する上で障害となる。このため、本実施形態では、ステップ角が１０度程度以上の比較的安価なステップモータによって遮光板２３ａ、２３ｂを直接駆動することとする。

以下の表２は、表１を一部抜粋した割当テーブルであり、１０度単位で遮光板２３ａ、２３ｂを駆動した場合を説明する。この場合、開閉遮光部材２３による減光はディスクリートな値となるので、その間を光源ランプ２１の連続的な減光によって調節する。この場合も、光源ランプ２１による減光と開閉遮光部材２３による減光のいずれかを優先させる自由度が残っており、図６に示す動作モードの切り換えと同様のモード切り換えが可能である。

〔第３実施形態〕
以下、本発明の第３実施形態に係る照明装置について説明する。第３実施形態に係る照明装置は、第２実施形態に係る照明装置の変形例である。
図７は、開閉遮光部材２３における遮光板２３ａ、２３ｂの回転角と、その際の照明強度（調整量）との関係を説明するグラフである。グラフの曲線からも明らかなように、回転角の増加に伴って照明強度が一様に減少するのではなく、照明強度の変動すなわち勾配が少ない角度域と、照明強度の変動が大きい角度域とが交互に繰り返されることが分かる。つまり、回転角に伴って階段状に減光率が変化する曲線が得られる。これは、第１フライアイ２２からの光束が要素レンズ（セル）ごとに収束しつつ遮光板２３ａ、２３ｂ間を通過することに起因する（図３参照）。このような要素レンズ間を遮光板２３ａ、２３ｂの先端が通過するときは、照明光の強度変動がほとんどなくなるが、要素レンズの正面を遮光板２３ａ、２３ｂの先端が通過するときは、照明光の強度変動が大きくなる。このような変動の角度間隔、変動率等は、遮光板２３ａ、２３ｂのサイズや配置等に依存して変化するが、一旦設置された遮光板２３ａ、２３ｂでは一定となる。

図７のような特性を利用すれば、開閉駆動装置２９による遮光板２３ａ、２３ｂの駆動精度の許容値を大きくすることができる。つまり、遮光板２３ａ、２３ｂの回転角を図７の曲線において傾斜の緩やかな範囲に設定することで、遮光板２３ａ、２３ｂの回転角に微妙なずれが発生しても減光率の影響が生じにくい。
つまり、高精度の調光によって高品質の画像投影が可能になる。
以下の表３は、表１を一部抜粋した割当テーブルであり、遮光板２３ａ、２３ｂの角度許容値を大きくした場合を説明する。この場合、１１度のステップ角度で遮光板２３ａ、２３ｂを回転駆動している。

〔第４実施形態〕
以下、本発明の第４実施形態に係る照明装置について説明する。第４実施形態に係る照明装置では、図３の開閉遮光部材２３の代わりに、２段階動作するスリット形の開閉遮光部材を用いる。
図８は、第４実施形態に係る照明装置に組み込まれる開閉遮光部材１２３の構造を説明する斜視図である。この開閉遮光部材１２３は、各々が８つの開口部としてのスリットＳＬを備える一対の遮光マスクとしてのスリット板１２３ａ、１２３ｂを備え、両スリット板１２３ａ、１２３ｂの相対位置を調節することによって、透光量若しくは遮光量を２段階にＯＮ／ＯＦＦ制御する。一方のスリット板１２３ａは、一対のガイドピン１２３ｄ、１２３ｅに案内されてＡ１方向やＢ１方向に可動になっており、他方のスリット板１２３ｂも、両ガイドピン１２３ｄ、１２３ｅに案内されてＡ２方向やＢ２方向に可動になっているが、両スリット板１２３ａ、１２３ｂともに、一対のストッパ１２３ｇ、１２３ｈによって可動範囲が制限されている。

一方のスリット板１２３ａは、これとストッパ１２３ｈとの間に掛け渡されたバネ１２３ｉによってＢ１方向に付勢されるが、ストッパ１２３ｈに上端部が当接して移動が制限される構造になっている。他方のスリット板１２３ｂも、これとストッパ１２３ｇとの間に掛け渡されたバネ１２３ｊによってＢ２方向に付勢されるが、ストッパ１２３ｇに上端部が当接して移動が制限される構造になっている。一対のソレノイドアクチュエータ１２９ａ、１２９ｂは、駆動信号に応じて電磁的に動作する絞り駆動手段であり、それぞれが、バネ１２３ｉ、１２３ｊに抗してスリット板１２３ａ、１２３ｂをＡ１方向やＡ２方向に駆動する。つまり、ソレノイドアクチュエータ１２９ａ、１２９ｂがＯＦＦの場合、両スリット板１２３ａ、１２３ｂがそれぞれＢ１方向及びＢ２方向に移動して両者のスリットＳＬが略一致し、照明光をそのまま１００％透過させることができる。一方、ソレノイドアクチュエータ１２９ａ、１２９ｂがＯＮになった場合、両スリット板１２３ａ、１２３ｂがそれぞれＡ１方向及びＡ２方向に瞬時に移動してスリットＳＬに所定の位置ずれが生じ、照明光を約７０％に減光する。再びソレノイドアクチュエータ１２９ａ、１２９ｂがＯＦＦになった場合、両スリット板１２３ａ、１２３ｂが当初の位置に瞬時に戻ってスリットＳＬが略一致し、照明光をそのまま１００％透過させることができる。

図９は、開閉遮光部材１２３の配置を説明する図である。図示のように、開閉遮光部材１２３を構成する一対のスリット板１２３ａ、１２３ｂは、図２等に示すスリット状遮光部材２４と等価な位置に配置されている。また、両スリット板１２３ａ、１２３ｂは、図８のソレノイドアクチュエータ１２９ａ、１２９ｂがＯＦＦのとき、すなわちこれらに形成したスリットＳＬがわずかな位置ずれを有しつつも略一致して光路を妨げなくなるとき、これらスリットＳＬが第２フライアイ２５を構成する各要素レンズの中央位置に略対向するように配置される（図９に示す状態）。これにより、スリット板１２３ａ、１２３ｂが第１及び第２フライアイ２２、２５の間にあっても、照明光を１００％とすることができる。

以下の表４は、第４実施形態に係る照明装置で用いる割当テーブルを示す。この場合、開閉遮光部材１２３はＯＮ、ＯＦＦの２段階に制御されるので、開閉遮光部材１２３をＯＮとして部分的に遮光する場合、７２％の減光とする。光源ランプ２１の最大の減光率が７０％であることから、開閉遮光部材１２３による減光と、光源ランプ２１の減光とによって最大で約５０％程度までの減光を切れ目なく連続的に達成することができる。

以上の第４実施形態では、開閉遮光部材１２３による開閉動作のタイミングを常に一定に保つことができるので、高速度の減光が可能になり、ビデオ信号に含まれる画像の輝度が急激に変化した場合にも迅速に対応することができる。また、安価で小型なアクチュエータを使った２段階の動作であって簡単な構成とすることができ、小型軽量で安価な機器の提供に貢献できる。

〔第５実施形態〕
以下、本発明の第５実施形態に係る照明装置について説明する。第５実施形態に係る照明装置では、図８の開閉遮光部材１２３の代わりに、段階的に動作するスリット形の開閉遮光部材を用いる。
図１０は、第５実施形態に係る照明装置に組み込まれる開閉遮光部材２２３の構造を説明する斜視図である。図１１は、開閉遮光部材２２３の正面図である。図１２は、開閉遮光部材２２３の背面図である。図１３は、開閉遮光部材２２３の平面図である。なお、図１１、図１２、及び図１３では、光源ランプ２１からの照明光の射出方向をＺ軸、このＺ軸に対して左右方向をＸ軸、Ｚ軸に対して上下方向をＹ軸とするＸＹＺ直交座標系を採用し、開閉遮光部材２２３について説明する。

開閉遮光部材２２３は、第１フライアイ２２と第２フライアイ２５との間に位置し、光源ランプ２１の共役位置に近接配置される。この開閉遮光部材２２３は、図１０ないし図１３に示すように、遮光マスクとしてのスリット板２２３ａ、２２３ｂと、これらスリット板２２３ａ、２２３ｂを相互に移動可能にする遮光マスク移動機構としてのスリット板移動機構２２４と、このスリット板移動機構２２４を駆動する光学絞り駆動手段としてのパルスモータ２２５と、これらスリット板２２３ａ，２２３ｂ、スリット板移動機構２２４、及びパルスモータ２２５をケーシング１２内の所定位置に取り付ける取付部材２２６とを備える。
スリット板２２３ａ、２２３ｂは、図１１または図１２に示すように、正面視矩形状の板体で構成されている。そして、このスリット板２２３ａ，２２３ｂには、開口部としてのスリットＳＬが形成されている。このスリットＳＬは、Ｘ方向略中央部分にＹ方向に延びるスリットＳＬ１と、このスリットＳＬ１を中心として左右対称となるようにそれぞれ３つのスリットＳＬ２とを備えている。スリットＳＬ１は、スリットＳＬ２の幅寸法の略２倍の幅寸法で形成されている。また、各スリットＳＬ２のうち、Ｘ方向外側のスリットＳＬ２は、他のスリットＳＬ２よりも高さ寸法が小さくなるように形成されている。これらスリットＳＬ１及びＳＬ２にて開口部としてのスリットＳＬを構成する。すなわち、スリットＳＬ以外の部分が本発明に係る遮光部としての機能を有する。

また、スリット板２２３ａ，２２３ｂの四隅の角隅部分のうち、上方側に位置する２つの角隅部分には、図１２に示すように、Ｘ方向に延びる長穴２２３ｃ，２２３ｄが形成されている。なお、図１２では、スリット板２２３ａにおける長穴２２３ｃ，２２３ｄが示されているが、スリット板２２３ｂも同様に形成されているものとする。
さらに、スリット板２２３ａ，２２３ｂの上端縁略中央部分には、図１０または図１３に示すように、該上端縁から−Ｚ方向に突出する突出部２２３ｅ，２２３ｆが形成されている。

突出部２２３ｅは、先端部分からＺ方向略中央部分にかけて切り欠き２２３ｇが形成され、平面略コ字状に形成されている。そして、このコ字形状の−Ｘ方向に位置する突出部分には、スリット板移動機構２２４と係合する係合孔２２３ｈが形成されている。
突出部２２３ｆは、上述した突出部２２３ｅと略同様の形状を有し、切り欠き２２３ｉと、コ字形状の＋Ｘ方向に位置する突出部分に、係合孔２２３ｊとが形成されている。
ここで、スリット板２２３ｂの上端縁略中央部分は、図１０に示すように、−Ｙ方向に凹むように形成されている。すなわち、突出部２２３ｅは、突出部２２３ｆよりも＋Ｙ側に位置し、これら突出部２２３ｅ及び突出部２２３ｆが互いに干渉しないように形成されている。

スリット板移動機構２２４は、図１０または図１３に示すように、Ｘ方向を軸とした円柱状に形成され、該軸を中心として回転するシャフト２２４ａと、このシャフト２２４ａと係合し、シャフト２２４ａの回転に応じてシャフト２２４ａの軸方向に移動する２つの移動部としてのスライダ２２４ｂと、これらスライダ２２４ｂの間に位置する移動部付勢部材としてのコイルばね２２４ｃと、シャフト２２４ａをパルスモータ２２５のモータ軸２２５ａ（図１３）と連結するジョイント２２４ｄとを備える。

シャフト２２４ａは、円柱状に形成され、一端がジョイント２２４ｄにてパルスモータ２２５のモータ軸２２５ａと連結され、他端が取付部材２２６に支持されている。そして、シャフト２２４ａには、図示は省略するが、両端部間の外周に、２つのねじ溝が形成されている。これら２つのねじ溝は、互いに離間しており、−Ｘ方向側に位置するねじ溝は、右ねじのねじ溝で形成され、＋Ｘ方向側に位置するねじ溝は、左ねじのねじ溝で形成されている。

各スライダ２２４ｂは、略四角柱状に形成され、対向する両端面を貫通して雌ねじ孔が形成され、シャフト２２４ａの図示しないねじ溝と螺合している。ここで、各スライダ２２４ｂのうち、−Ｘ方向に位置するスライダ２２４ｂ１には、シャフト２２４ａの図示しない右ねじのねじ溝に対応して、右ねじのねじ孔が形成されている。一方、＋Ｘ方向に位置するスライダ２２４ｂ２には、シャフト２２４ａの図示しない左ねじのねじ溝に対応して、左ねじのねじ孔が形成されている。
また、各スライダ２２４ｂの＋Ｚ方向端面には、＋Ｚ方向に延び、さらに、＋Ｙ方向に延びる係合ピン２２４ｂ３，２２４ｂ４（図１３）が形成されている。そして、これら係合ピン２２４ｂ３，２２４ｂ４は、スリット板２２３ａ，２２４ｂの係合孔２２３ｈ，２２３ｊと係合する。
さらに、各スライダ２２４ｂの−Ｙ方向端面には、図示は省略するが、−Ｙ方向に延びる係合ピンが形成され、この係合ピンは、取付部材２２６に形成された図示しない長穴と係合し、移動の際に、スライダ２２４ｂが案内される。

コイルばね２２４ｃは、シャフト２２４ａが挿通し、一端がスライダ２２４ｂ１の＋Ｘ方向端面に当接し、他端がスライダ２２４ｂ２の−Ｘ方向端面に当接する。すなわち、このコイルばね２２４ｃは、２つのスライダ２２４ｂ１及び２２４ｂ２をシャフト２２４ａの軸方向で離間する方向に付勢する。
ジョイント２２４ｄは、シャフト２２４ａの一端をパルスモータ２２５のモータ軸２２５ａ（図１３）と連結する。そして、パルスモータ２２５の駆動によりモータ軸２２５ａが回転すると、ジョイント２２４ｄは、モータ軸２２５ａの回転に応じてシャフト２２４ａを正回転、または逆回転させる。

パルスモータ２２５は、一般的に用いられるパルスモータであり、第１実施形態で説明した図４のモータ駆動回路２９ａから駆動信号として所定のパルス電圧が印加されることにより、モータ軸２２５ａが回転する。また、図１１に示すように、パルスモータ２２５のモータ軸２２５ａを−Ｘ方向に付勢するモータ軸付勢部材２３０が設けられている。なお、本実施形態では、光学絞り手段としてパルスモータ２２５を採用したが、これに限らず、サーボモータ等を採用してもよい。また、モータ軸付勢部材２３０としては、コイルばね、板ばね等の付勢部材の他、ゴム等の弾性を有する部材を採用できる。
取付部材２２６は、Ｘ方向に延びる略矩形状の板体２２６ａと、この板体２２６ａの両端部に一体形成される取付部２２６ｂ，２２６ｃとを備える。

板体２２６ａには、−Ｘ方向端部近傍に、＋Ｙ方向に突出するシャフト支持部２２６ａ１が形成されている。そして、このシャフト支持部２２６ａ１は、シャフト２２４ａの一方の端部を回転可能に支持する。
また、板体２２６ａには、＋Ｚ方向端縁におけるＸ方向両端部側に、＋Ｙ方向に突出するスリット板支持部２２６ａ２が形成されている。このスリット板支持部２２６ａ２には、Ｚ方向に貫通する図示しない孔が形成されている。そして、図１２または図１３に示すように、スリット板２２３ａ，２２３ｂの長穴２２３ｃ，２２３ｄを介してねじ２２６ｄを図示しない孔に螺合することで、スリット板支持部２２６ａ２に、スリット板２２３ａ，２２３ｂがＸ方向に移動可能に支持される。

さらに、板体２２６ａには、＋Ｚ方向端縁における略中央部分に、＋Ｙ方向に突出する位置決め突起２２６ａ３が形成されている。そして、この位置決め突起２２６ａ３は、スリット板２２３ａ，２２３ｂの切り欠き２２３ｇ，２２３ｉと当接し、各スリット板２２３ａ，２２３ｂの初期位置を規定する。すなわち、この初期位置では、Ｚ方向から眺めた場合に、各スリット板２２３ａ，２２３ｂの位置が略一致し、互いのスリット板が見えない状態であり、照明光を減光しない。
さらにまた、板体２２６ａには、図示は省略するが、各スライダ２２４ｂの図示しない係合ピンと係合する、Ｘ方向に延びる長穴が形成されており、この長穴により、各スライダ２２４ｂの移動方向を規制する。

取付部２２６ｂは、図１１に示すように、板体２２６ａの−Ｘ方向端部に位置し、板体２２６ａに対して−Ｙ方向に段落ち形成された矩形状の板体である。この取付部２２６ｂには、図１０または図１３に示すように、表裏を貫通するとともにＸ方向に延びる２つの固定用孔２２６ｂ１と、−Ｚ方向端面に略Ｖ字形状を有する切り欠き２２６ｂ２とが形成されている。
取付部２２６ｃは、図１０または図１３に示すように、Ｚ方向に延びる断面略Ｌ字形状を有し、板体２２６ａの＋Ｘ方向端部から−Ｙ方向に段落ちするように一体的に形成されている。この取付部２２６ｃには、ＸＺ平面に平行な端面には、表裏を貫通するとともにＸ方向に延びる３つの固定用孔２２６ｃ１が形成されている。また、この取付部２２６ｃにおいて、ＹＺ平面に平行な端面にてパルスモータ２２５を保持固定する。また、この端面には、パルスモータ２２５を取付部２２６ｃに取り付けた際に、モータ軸２２５ａを板体２２６ａ側に突出させる図示しない孔が形成されている。

そして、各部材２２３ａ，２２３ｂ，２２４，及び２２５を保持した取付部材２２６をケーシング１２内の所定位置に取り付ける際には、固定用孔２２６ｂ１及び２２６ｃ１を介して図示しないねじを、ケーシング１２内に設けられる図示しない光学部品用筐体に螺合することで実施される。また、上述した取付部材２２６の取付位置を調整する際には、切り欠き２２６ｂ２に例えばドライバ等の先端を挿通し、ドライバの側面と切り欠き２２６ｂ２の端部とを当接しつつ、ドライバを動かすことで取付部材２２６は、Ｘ方向に取り付け位置が調整される。

次に、開閉遮光部材２２３の動作について、説明する。なお、以下では、開閉遮光部材２２３による照明強度の減少を主に説明する。
パルスモータ２２５は、第１実施形態で説明した図４に示すモータ駆動回路２９ａからの駆動信号としての所定のパルス電圧が印加されることで、モータ軸２２５ａを所定の回転角で回転させる。ここでは、モータ軸２２５ａは、反時計回りに回転する。そして、ジョイント２２４ｄによりモータ軸２２５ａと連結されたシャフト２２４ａは、モータ軸２２５ａの回転に連動して、反時計回りの方向に所定の回転角で回転する。

シャフト２２４ａが回転すると、図１３に示すように、該シャフト２２４ａに螺合するスライダ２２４ｂ１は、シャフト２２４ａとの螺合状態を変更し、−Ｘ方向に移動する。また、これと同時に、シャフト２２４ａに螺合するスライダ２２４ｂ２は、シャフト２２４ａとの螺合状態を変更し、＋Ｘ方向に移動する。
これらスライダ２２４ｂの移動に連動して、図１４に示すように、上述した初期位置からスリット板２２３ａが−Ｘ方向に移動し、スリット板２２３ｂが＋Ｘ方向に移動する。そして、これらスリット板２２３ａ，２２３ｂの移動により、Ｚ方向から眺めた場合に、互いのスリットＳＬが交差することで、照明強度が減少する。
なお、上述した開閉遮光部材２２３の開閉動作は、第１実施形態、第２実施形態、または第３実施形態で説明した開閉動作と略同様に、段階的に実施される。すなわち、照明強度は、段階的に減少する。

以上の第５実施形態では、開閉遮光部材２２３は、スリット板２２３ａ，２２３ｂと、スリット板移動機構２２４とを備え、このスリット板移動機構２２４によりスリット板２２３ａ，２２３ｂをスライド移動することで、照明強度を変更でき、簡単な構造で、光量調節を容易に、かつ迅速に実施できる。
スリット板移動機構２２４は、シャフト２２４ａと、２つのスライダ２２４ｂ１，２２４ｂ２とを備え、シャフト２２４ａを回転させるだけで、スリット板２２３ａ，２２３ｂの相互の位置を変更でき、スリット板移動機構２２４の構造の簡素化を図れる。さらに、シャフト２２４ａの回転角を制御することで、段階的に照明強度の変更を実施でき、容易に、かつ高精度に光量調節を実施できる。

開閉遮光部材２２３のスリット板移動機構２２４は、コイルばね２２４を備え、このコイルばね２２４は、２つのスライダ２２４ｂ１，２２４ｂ２を離間する方向に付勢する。このことにより、スライダ２２４ｂ１，２２４ｂ２とシャフト２２４ａとのねじ溝におけるクリアランスを除去でき、すなわち、該クリアランスから生じる位置ずれを回避できる。したがって、開閉遮光部材２２３による光量調節を精密に実施できる。
開閉遮光部材２２３は、シャフト２２４ａを回転させるパルスモータ２２５を備えている。このことにより、１つのパルスモータ２２５にてシャフト２２４ａを駆動できるとともに、駆動信号としての所定のパルス電圧によりシャフト２２４ａを所定の回転角で微小回転させることができる。したがって、開閉遮光部材２２３の動作時における騒音を抑制できるとともに、高精度な光量調節も実施できる。

パルスモータ２２５のモータ軸２２５ａは、モータ軸付勢部材２３０により−Ｘ方向に付勢されているので、開閉遮光部材２２３の動作時に、モータ軸２２５ａの位置ずれを回避でき、すなわち、開閉遮光部材２２３による光量調節を精密に実施できる。
取付部材２２６には、取付部２２６ｂ，２２６ｃに、切り欠き２２６ｂ２、固定用孔２２６ｂ１、及び、固定用孔２２６ｃ１が形成されているので、開閉遮光部材２２３及び／またはケーシング１２の図示しない光学部品用筐体に設計誤差が生じ、設定した照明強度で照明光を遮光できない場合であっても、取付部材２２６を位置調整できる。したがって、開閉遮光部材２２３の位置を変更することで、設定した照明強度を得ることができる。

開閉遮光部材２２３は、光源ランプ２１の共役位置に近接配置されるので、該開閉遮光部材２２３による遮光を光源ランプ２１の共役位置近傍で実施できる。したがって、照明装置用光学系２０から射出される光束の照明ムラを低減でき、投射レンズ１４から投射される投影像の色むらを抑制できる。また、開閉遮光部材２２３は、第１フライアイ２２と第２フライアイ２５との間に配置されるので、開閉遮光部材２２３を照明装置用光学系２０に設けた場合でも、照明装置用光学系２０の設計変更を実施する必要がない。したがって、汎用の照明装置用光学系２０に容易に開閉遮光部材２２３を設置できる。

以上実施形態に即して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態において、ＣＰＵ７１は、画像解析回路６１から得た画像の輝度ピーク値に基づいて決定したゲイン調整量をゲイン調整回路６３に出力しているが、画像解析回路６１から得た画像の平均変調度や、あるエリアにおける平均変調度に基づいて、ゲイン調整量やこれに対応する減光率を決定することもできる。さらに、単純な平均変調度でなく、ヒストグラム化した重心からゲイン調整量等を決定することもできる。

また、上記第１実施形態等の照明装置やプロジェクタでは、ステッピングモータで開閉遮光部材２３を動作させていたが、サーボモータとエンコーダ等の検出器との組み合わせによって開閉遮光部材２３を駆動することもできる。
また、上記第４実施形態では、２つのソレノイドアクチュエータ１２９ａ、１２９ｂによって開閉遮光部材１２３を動作させているが、単一のソレノイドアクチュエータと機械的なリンク機構とを組み合わせて両スリット板１２３ａ、１２３ｂを同時に移動させることもできる。なお、ソレノイドアクチュエータ１２９ａ、１２９ｂに代えて、圧電素子等の他の駆動手段を用いることもできる。

また、上記第５実施形態では、スリット板２２３は、２つのスリット板２２３ａ，２２３ｂで構成されていたが、これに限らず、２つ以上のスリット板を有するように構成してもよい。さらに、スライダ２２４ｂは、２つのスライダ２２４ｂ１，２２４ｂ２で構成されていたが、スリット板の枚数に合わせて２つ以上のスライダを有するように構成してもよい。
また、上記第５実施形態では、取付部材２２６は、取付部２２６ｂ，２２６ｃに、切り欠き２２６ｂ２、固定用孔２２６ｂ１、及び、固定用孔２２６ｃ１が形成され、Ｘ方向のみの位置調整を可能な構成としているが、これに限らず、Ｙ方向及び／またはＺ方向の位置調整を可能に構成してもよい。

また、上記第５実施形態では、開閉遮光部材２２３は、第１フライアイ２２及び第２フライアイ２５の間であって、光源ランプ２１の共役位置に近接配置されていたが、これに限らない。すなわち、開閉遮光部材２２３は、光源ランプ２１の共役位置に近接配置されればよく、第２フライアイ２５の後段に配置してもよいし、その他の光源ランプ２１の共役位置近傍に配置してもよい。
また、上記実施形態では、遮光手段として光学絞りである開閉遮光部材２３、１２３を用いているが、かかる光学絞りに代えて、光の透過率を変化させる液晶デバイス等の光変調素子を用いることもできる。

本発明の照明装置は、光源の発光光量の調節範囲を超えて照明光の輝度を調節して画像のコントラスト向上を可能にするとともに、減光による発熱の悪影響が発生しにくく、照明ムラが生じにくいため、プレゼンテーションやホームシアター等の分野において利用されるプロジェクタに用いられる照明装置として有用である。

第１実施形態に係るプロジェクタの外観を示す斜視図。 図１のプロジェクタの内部構造を説明する図。 図２の光学系に設けた開閉遮光部材を説明する図。 制御系の回路構成を概念的に説明するブロック図。 割当テーブルの活用方法を説明する図。 動作モードの設定を説明するフローチャート。 遮光板の回転角と照明強度との関係を説明するグラフ。 第４実施形態に係る照明装置の一部を説明する斜視図。 図８の開閉遮光部材の配置を説明する図。 第５実施形態に係る照明装置の一部を説明する斜視図。 図１０の開閉遮光部材の正面図。 図１０の開閉遮光部材の背面図。 図１０の開閉遮光部材の平面図。 図１０の開閉遮光部材の動作を説明する図。

符号の説明

１０・・・プロジェクタ、１２・・・ケーシング、１４・・・投射レンズ、２０・・・照明装置用光学系、２１・・・光源ランプ、２２・・・第１フライアイ、２５・・・第２フライアイ、２３・・・開閉遮光部材、２３ａ,２３ｂ・・・遮光板、２６・・・偏光部材、２７・・・空冷装置、２８・・・ランプドライバ、２９・・・開閉駆動装置、２９ａ・・・モータ駆動回路、２９ｂ,２９ｃ・・・モータ、４０・・・色分割変調光学系、４４ａ〜４４ｃ・・・ライトバルブ、４５・・・クロスダイクロイックプリズム、６１・・・画像解析回路、６２・・・リサイズ回路、６３・・・ゲイン調整回路、７２・・・温度センサ、７３・・・ファン駆動回路、７５・・・記憶装置、１２０・・・照明装置、１２３・・・開閉遮光部材、２２３・・・開閉遮光部材、２２３ａ，２２３ｂ・・・スリット板、２２４・・・スリット板移動機構、２２４ａ・・・シャフト、２２４ｂ・・・スライダ、２２４ｃ・・・コイルばね、２２５・・・パルスモータ、２２５ａ・・・モータ軸、２２６・・・取付部材、２３０・・・モータ軸付勢部材。

Claims (22)

1. 照明用の光源と、
   前記光源の発光光量を調節する光源駆動手段と、
   前記光源から取り出す照明光の強度を調節する遮光手段と、
   前記光源駆動手段と前記遮光手段とを関連付けて動作させる制御手段とを備え、
   前記制御手段は、与えられた照明光量を実現する前記光源の発光光量と前記遮光手段による調節量に対応する遮光パラメータとの組み合わせに関する情報を含む割当テーブルと、当該割当テーブルのうちいずれの組み合わせを使用するかを判断する判断部とを備え、
   前記判断部は、前記光源の温度に基づいて前記割当テーブルのうちいずれの組み合わせを使用するかの判断基準を切り換えることを特徴とする照明装置。
2. 前記遮光手段は、前記光源から射出される光束を部分的に透過させる光変調素子であることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
3. 前記遮光手段は、前記光源から射出される光束を部分的に遮蔽する光学絞りであることを特徴とする請求項１記載の照明装置。
4. 前記光学絞りは、前記光源からの照明光を透過させる開口部、及び前記光源からの照明光の一部を遮断する遮光部を有する複数の遮光マスクと、前記光源からの照明光の射出方向に前記開口部及び前記遮光部が重なるように前記複数の遮光マスクを相互に移動可能にする遮光マスク移動機構とを備えることを特徴とする請求項３記載の照明装置。
5. 前記遮光マスク移動機構は、前記光源からの照明光の照明光軸と直交する方向に延び、該方向を軸として回転するシャフトと、このシャフトと係合し、シャフトの回転に応じて前記回転軸方向に移動する複数の移動部とを備え、
   前記複数の移動部は、前記複数の遮光マスクと係合し、前記シャフトの回転に応じて前記軸方向に移動し、前記複数の遮光マスクを相互に移動させることを特徴とする請求項４記載の照明装置。
6. 前記光学絞りは、前記複数の移動部を、前記シャフトの軸方向で互いに離間する方向に付勢する移動部付勢部材をさらに備えることを特徴とする請求項５記載の照明装置。
7. 前記光変調素子を駆動する光変調素子駆動手段、または前記光学絞りを駆動する絞り駆動手段をさらに備えることを特徴とする請求項２から請求項６のいずれか記載の照明装置。
8. 前記絞り駆動手段は、モータであることを特徴とする請求項７記載の照明装置。
9. 前記モータのモータ軸を該モータ軸の軸方向に付勢するモータ軸付勢部材をさらに備えることを特徴とする請求項８記載の照明装置。
10. 前記絞り駆動手段は、電磁石によって駆動することを特徴とする請求項７記載の照明装置。
11. 前記遮光手段は、段階的に透過光量を変化させることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか記載の照明装置。
12. 前記遮光手段は、２段階で動作して透過光量を変化させることを特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか記載の照明装置。
13. 前記遮光手段を前記光源に対する所定位置に取り付ける取付部材をさらに備え、
    前記取付部材は、前記光源からの照明光の照明光軸と直交する平面内で前記遮光手段を位置調整可能に構成されることを特徴とする請求項１から請求項１２のいずれか記載の照明装置。
14. 前記遮光手段は、前記光源から射出される光束を前記光源の共役位置近傍側から部分的に遮蔽することを特徴とする請求項１から請求項１３のいずれか記載の照明装置。
15. 前記光源からの照明光を分割する光束分割素子と、この光束分割素子にて分割された複数の光束を集光する集光素子とから構成される光束分割手段をさらに備え、
    前記遮光手段は、前記光束分割素子と前記集光素子との間に配置されることを特徴とする請求項１４記載の照明装置。
16. 前記光源駆動手段は、前記光源の発光光量を連続的に変化させることを特徴とする請求項１から請求項１５のいずれか記載の照明装置。
17. 前記遮光手段は、前記光源の照明光を部分的に遮蔽する光学絞りであり、前記制御手段は、前記光学絞りによる６段階以下の所定調節量の範囲内で、前記光学絞りを動作させる請求項１から請求項１６のいずれか記載の照明装置。
18. 前記所定調節量は、前記光学絞りの駆動量に対応する遮光パラメータと、前記光学絞りによる調節量とをグラフ化した際の曲線の勾配の緩やかな範囲に設定されることを特徴とする請求項１７記載の照明装置。
19. 前記制御手段は、前記光源の温度が所定の温度を超えている場合に、前記光源駆動手段による前記光源の発光光量の減少を、前記遮光手段による前記照明光の減少よりも優先することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか記載の照明装置。
20. 前記光源の温度を計測する温度計測手段をさらに備え、前記制御手段は、前記光源の温度が所定以下の低温である場合に、前記遮光手段による前記照明光の減少を、前記光源駆動手段による前記光源の発光光量の減少よりも優先することを特徴とする請求項１から請求項１６のいずれか記載の照明装置。
21. 請求項１から請求項２０のいずれか記載の照明装置と、
    前記照明装置によって照明される光変調装置と、
    前記光変調装置の像を対象に投影する投射レンズと
    を備えるプロジェクタ。
22. 請求項１から請求項２０のいずれか記載の照明装置と、
    前記照明装置によって照明される複数の光変調装置と、
    前記複数の光変調装置の像を合成する合成光学系と、
    前記合成光学系を経て合成された前記複数の光変調装置の像を対象に投影する投射レンズと
    を備えるプロジェクタ。

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