JP4827794B2 - 画像表示装置および画像表示方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像表示を行なう際の光路上の障害に応じて、光路上を伝播させる光量を制御する画像表示装置および画像表示方法に関するものである。

画像を表示する画像表示装置として、空間光変調器によって光源から出射した光を変調するとともに、変調後の光を拡大してスクリーンに投射する投射型の画像表示装置がある。投射型の画像表示装置では、光源から出射した光をレンズにて集光し、その後、光束断面内の照度を均一化している。そして、照度が均一化された光を変調した後に拡大してスクリーンに投射し画像を表示している。

投射型の画像表示装置は、画像投写用の空間光変調器（光変調素子）として、例えば、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）（登録商標）などのマイクロミラーデバイスを用いている。このような空間光変調器を用いて投射型の画像表示装置を構成する場合、光源から出射された光は、カラーホイールにより濾光された後、空間光変調器に照射される。空間光変調器では映像信号に応じて光を選択的に反射し、有効な光のみが投射レンズを介してスクリーンに投射される（例えば、特許文献１参照）。

特開平９−１６３３９１号公報

上記従来の技術では、光源から光変調器までの光学系（光路）を奥行きの薄い筐体に納めようとすると、光源と光変調器を離して設置し、光源から光変調器までの光路をミラー、プリズム、光ファイバ等を用いて引き廻すことが必要になる場合がある。このような場合に、ミラー反射面の劣化や光ファイバの劣化等に起因する光路上の障害が発生すると、光変調器に所望の光量を供給できなくなり、スクリーンに表示させる画像が乱れてしまう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、光路上での障害発生を容易かつ迅速に検知するとともに、装置状態に応じた画像表示を行なう画像表示装置および画像表示方法を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、光源から出射された光を、スクリーンに表示する画像の情報に応じて空間的に変調し、前記スクリーンに投影する画像表示装置において、前記光源から前記スクリーンまでの光路上に配設されて前記光路を伝播する光の光量を検出するとともに、前記光量の検出結果を光量検出情報として出力する光量検出部と、前記光量検出部から第１のタイミングで出力される光量検出情報と前記光量検出部から第２のタイミングで出力される光量検出情報とを比較して前記光路上を伝播していく光の光量の変動量を算出する変動量算出部と、予め設定しておいた閾値と前記変動量算出部が算出した変動量とを比較するとともに、この比較結果を比較結果情報として出力する変動量比較部と、前記変動量比較部から出力される比較結果情報が、前記光量の変動量が前記閾値よりも大きいことを示す場合に、前記スクリーンへ伝播させる光の光量を減少させるように制御する光量制御部と、を備えることを特徴とする。

この発明によれば、第１のタイミングで出力される光量と第２のタイミングで出力される光量とを比較して光路上を伝播していく光の光量の変動量を算出し、光量の変動量が閾値よりも大きい場合にスクリーンへ伝播させる光の光量を減少させるように制御するので、光路上での障害発生を容易かつ迅速に検知して装置状態に応じた画像表示を容易に行なうことが可能になるという効果を奏する。

以下に、本発明に係る画像表示装置および画像表示方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。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。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。画像表示装置１０１は、光源（光源部１ｘ）から出射した光を所定のレンズで集光した後に光束断面内の照度の均一化を行い、その後、光を空間的に変調するとともに拡大してスクリーンに投射（投影）する投射型の画像表示装置（ディスプレイ装置など）である。本実施の形態では、画像表示装置１０１の光路内を伝播する光の強度（光量）の変化量に基づいて、光源から出射させる光量を制御（点灯の維持または消灯）する。

画像表示装置１０１は、画像表示に用いる光を伝播させる光学系Ａｘ、光学系Ａｘなどを制御する電気制御系Ｂｐ、光学系Ａｘを伝播する光量の変化量を観測する光量観測系Ｃｘを有している。

まず、光学系Ａｘについて説明をする。本実施の形態の光学系Ａｘは、光源部１ｘ、集光レンズ部２ｘ、光伝播部３ｘ、照度均一化部４ｘ、リレーレンズ部５ｘ、光変調部６ｘ、投射レンズ部７、スクリーン部８を備えている。

光源部１ｘは、集光レンズ部２ｘと光伝播部３ｘを介して照度均一化部４ｘに光を送り、照度均一化部４ｘは、リレーレンズ部５ｘを介して光変調部６ｘに光を送る。光変調部６ｘは、投射レンズ部７を介してスクリーン部８に光を照射する。

光源部１ｘは、赤色、青色、緑色などの光を時分割で集光レンズ部２ｘ側へ順次出射する。集光レンズ部２ｘは、光源部１ｘから出射された光を並行光に整えて光伝播部３ｘ側へ送るレンズである。

光伝播部３ｘは、集光レンズ部２ｘと照度均一化部４ｘとの間に配置されるとともに光量検出部１０ｘを配置している。光量検出部１０ｘは、光伝播部３ｘの照度均一化部４ｘの終端部近傍（照度均一化部４ｘの直前）に配置されている。光伝播部３ｘの光量検出部１０ｘは、光量観測系Ｃｘ（後述の微分係数算出部５０ｘ）と接続されている。

光伝播部３ｘは、集光レンズ部２ｘを介して送られてくる光を伝播して照度均一化部４ｘに入射させる。光伝播部３ｘは、必要に応じてプリズム（図示せず）やミラー（図示せず）によって、集光レンズ部２ｘから出射した光の光路を曲げられながら空間伝播させる。

照度均一化部４ｘは、カレイドスコープなどのロッド型の光インテグレータであり、入射した光をロッドの側面で反射を繰り返し出射する。照度均一化部４ｘは、光伝播部３ｘからの光をリレーレンズ部５ｘ側へ出射する。

リレーレンズ部５ｘは、照度均一化部４ｘからの光を拡大などして、光変調部６ｘ側へ像（実像または虚像）を転送するレンズである。照度均一化部４ｘを出射した光は、リレーレンズ部５ｘを通って光変調部６ｘに入射する。

光変調部６ｘは、例えばＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）（登録商標）などの反射型光変調素子である。ＤＭＤ（登録商標）は、何十万個もの小さい傾斜ミラーのアレイを有しており、ミラーの各々は画像のうちの１つのピクセルに対して光を発生するよう構成されている。これらのミラーは、後述の光変調制御部８０Ｐから送られる信号に基づいて制御されている。光変調部６ｘから出射する光が、画像表示装置１０１に入力された映像信号を画像として表示したものとなる。

投射レンズ部７は、光変調部６ｘで変調された光を拡大してスクリーン部８に投射するレンズである。スクリーン部８は、投射レンズ部７によって投射された光を画像として表示する。

つぎに、電気制御系Ｂｐについて説明をする。電気制御系Ｂｐは、光源制御部（光量制御部）６０Ｐ、映像信号処理部７０、光変調制御部８０Ｐを有している。映像信号処理部７０は、光変調制御部８０Ｐに接続し、光変調制御部８０Ｐは、光源部１ｘと光変調部６ｘに接続している。また、光源制御部６０Ｐは、光量観測系Ｃｘ（後述の微分係数比較部５１ｘ）と光源部１ｘに接続している。

光源制御部６０Ｐは、微分係数比較部５１ｘから出力される制御信号ＣＤＬに基づいて、所定の出力電流（後述のランプ１１を点灯させるか消灯させるかを制御するための電流）を光源部１ｘへ出力する。

映像信号処理部７０は、外部装置から送られてくる映像信号を入力する。映像信号処理部７０は、例えばＮＴＳＣ信号を入力した場合、Ａ／Ｄコンバート、Ｙ／Ｃ分離、クロマデコード、ＩＰ変換などを行なう。

また、映像信号処理部７０は、映像信号を光変調部６ｘの解像度に応じたサイズに拡大する。光変調部６ｘの解像度が１９８０画素×１０８０ラインである場合、映像信号処理部７０は、映像信号が１９８０画素×１０８０ラインとなるよう映像信号を拡大処理する。

さらに、映像信号処理部７０は、映像信号を色変換によって赤、青、緑の形式に変換する。映像信号処理部７０は、画像処理（拡大や変換）した映像信号を光変調制御部８０Ｐに出力する。

光変調制御部８０Ｐは、映像信号処理部７０からの映像信号をフレームメモリ（図示せず）に記憶する手段を有している。光変調制御部８０Ｐは、光源部１ｘから送られるタイミング信号ＣＴに基づいて、光源部１ｘから放射されている光の色を特定し、特定した色に対応する映像信号をフレームメモリから読み出して光変調部６ｘへ出力する。例えば、光源部１ｘから放射されている光が赤色である場合、光変調制御部８０Ｐは、フレームメモリから赤色の映像信号を読み出して光変調部６ｘへ出力する。

つぎに、光量観測系Ｃｘについて説明する。光量観測系Ｃｘは、微分係数算出部（変動量算出部）５０ｘと微分係数比較部５１ｘを備えている。微分係数算出部５０ｘは、光量検出部１０ｘ、微分係数比較部（変動量比較部）５１ｘと接続し、微分係数比較部５１ｘは光源制御部６０Ｐに接続している。

微分係数算出部５０ｘは、光伝播部３ｘ内を伝播する光強度（光量検出信号）の変動量を検出する手段である。微分係数算出部５０ｘは、光強度の変化量（光量検出信号の差分量の絶対値）を微分係数信号ＤＤとして微分係数比較部５１ｘに送る。

微分係数比較部５１ｘは、予め記憶させておいた閾値ＴＤＤと、微分係数算出部５０ｘの絶対値処理部５５から送られてくる微分係数信号ＤＤとを比較し、比較結果に基づいて制御信号ＣＤＬ（光源の点灯を維持させる信号または消灯させる信号）（比較結果情報）を光源制御部６０Ｐへ送る。

つぎに、光源部１ｘの内部構成を詳細に説明する。図２は、光源部の内部構成を示す図である。光源部１ｘは、ランプ１１と、カラーホイール１２を備えている。ランプ１１は、電源から供給される電力を用いて白色光を出射する高圧水銀ランプなどである。ランプ１１から出射される光はカラーホイール１２側へ送られる。

カラーホイール１２は、例えば円盤状に配置されたカラーフィルタ、カラーフィルタを配置した円盤を回転させるモータなどを含んで構成されている。カラーフィルタは、例えば３原色（赤色、青色、緑色）などの複数色のフィルタで構成されている。なお、以下では、カラーフィルタが、赤色、青色、緑色の３原色で構成されている場合を例にとって説明する。

カラーホイール１２は、映像の垂直同期信号周期の整数倍の速さで回転するモータによって、上記カラーフィルタを配置した円盤を回転させ、ランプ１１から出射された白色光を濾波する。これにより、光源部１ｘは、赤色、青色、緑色の光を時分割で集光レンズ部２ｘ側へ順次出射する。光源部１ｘは、赤色光、青色光、緑色光のそれぞれの出射タイミングを示すタイミング信号ＣＴを光変調制御部８０Ｐに出力する。

つぎに、光量検出部１０ｘの構成を詳細に説明する。図３は、光量検出部の構成を示す図である。光量検出部１０ｘは、ハーフミラー１５、集光レンズ１６、フォトダイオード１７を含んで構成されている。光量検出部１０ｘは、集光レンズ部２ｘから照度均一化部４ｘに伝播する光の一部を、ハーフミラー１５によって分離するとともに、分離した光を集光レンズ１６によって集め、フォトダイオード１７に照射する。フォトダイオード１７では、照射された光の強度に応じた光量検出信号ＤＬ（光量検出情報）を微分係数算出部５０ｘに出力する。

つぎに、照度均一化部４ｘの動作を説明する。図４は、照度均一化部の動作を説明するための図である。照度均一化部４ｘは、一方の端部（光伝播部３ｘ側）（前段）に入射面４１を有し、他方の端部（リレーレンズ部５ｘ側）（後段）に出射端面４３を有している。

光伝播部３ｘからの光は、光軸４２に対して所定の角度で入射面４１に入射する。この入射光は、ロッドの側面で反射を繰り返して伝播され、出射端面４３から出射される。ロッドの側面での光の反射回数は、ロッドに対する入射角度によって異なる。これにより、反射回数が異なる光がロッド内で交じり合うこととなり、出射端面４３では一様な出射光となる。この一様な出射光は、リレーレンズ部５ｘ側へ送られる。

つぎに、実施の形態１に係る画像表示装置１０１の微分係数算出部５０ｘの構成について説明する。図５は、実施の形態１に係る画像表示装置の微分係数算出部の構成を示す図である。微分係数算出部５０ｘは、Ａ／Ｄ変換部５２、データ保持部５３、差分演算部５４、絶対値処理部５５を含んで構成されている。

Ａ／Ｄ変換部５２は、データ保持部５３と差分演算部５４に接続し、データ保持部５３は差分演算部５４に接続している。また、差分演算部５４は、絶対値処理部５５に接続している。また、Ａ／Ｄ変換部５２は、光量検出部１０ｘに接続し、絶対値処理部５５は微分係数比較部５１ｘに接続している。

Ａ／Ｄ変換部５２は、時間ｔ_Nのタイミング（第１のタイミング）で光量検出部１０ｘから出力された光量検出信号ＤＬ_Nをデジタル信号に変換してデータ保持部５３に送る。また、Ａ／Ｄ変換部５２は、時間ｔ_Nから微小単位時間（例えば、０．１秒）を経過した後の時間ｔ_N+1のタイミング（第２のタイミング）で光量検出部１０ｘから出力された光量検出信号ＤＬ_N+1をデジタル信号に変換して差分演算部５４に送る。データ保持部５３は、Ａ／Ｄ変換部５２からの光量検出信号ＤＬ_Nを保持しておくメモリなどの記憶手段である。

差分演算部５４は、データ保持部５３が保持しておいた時間ｔ_Nでの光量検出信号ＤＬ_Nと、Ａ／Ｄ変換部５２からの時間ｔ_N+1での光量検出信号ＤＬ_N+1の差分量を算出し、算出した差分量を絶対値処理部５５に送る。絶対値処理部５５は、差分演算部５４からの差分量の絶対値をり、微分係数信号ＤＤとして微分係数比較部５１ｘに送る。

つぎに、実施の形態１に係る画像表示装置１０１の微分係数比較部５１ｘの構成について説明する。図６は、実施の形態１に係る画像表示装置の微分係数比較部の構成を示す図である。微分係数比較部５１ｘは、差分閾値記憶部（微分係数閾値記憶部）５６、比較部５７を含んで構成されている。差分閾値記憶部５６は、比較部５７に接続している。また、比較部５７は微分係数算出部５０ｘと光源制御部６０Ｐに接続している。

差分閾値記憶部５６は、光量検出信号ＤＬ_Nと光量検出信号ＤＬ_N+1の差分量（微分係数）の閾値ＴＤＤを記憶しておくメモリなどの記憶手段である。比較部５７は、差分閾値記憶部５６に予め記憶させておいた閾値ＴＤＤと、微分係数算出部５０ｘの絶対値処理部５５から送られてくる微分係数信号ＤＤとを比較し、比較結果に基づいて制御信号ＣＤＬを出力する。比較部５７からの制御信号ＣＤＬは、光源制御部６０Ｐへ送られる。

なお、ここでは説明の便宜上、閾値ＴＤＤを差分閾値記憶部５６に予め記憶させておく場合について説明したが、マイクロコンピュータ等から比較部５７へ閾値ＴＤＤを指示してもよい。

ここで、光量検出信号ＤＬ、微分係数信号ＤＤ、制御信号ＣＤＬの一例について説明する。図７は、光量検出信号ＤＬの一例を説明するための図である。図７において、横軸は時間を示し、縦軸は光量検出部１０ｘから出力される光量検出信号を示している。図７では、時間ｔ_N（通常状態）のタイミングでの光量検出信号が光量検出信号ＤＬ_Nであるのに対し、時間ｔ_N+1のタイミングでの光量検出信号が光量検出信号ＤＬ_N+1に変動（減少）している場合を示している。

図８は、微分係数信号ＤＤの一例を説明するための図である。図８において、横軸は時間を示し、縦軸は微分係数算出部５０ｘから出力される微分係数信号を示している。図７のように時間ｔ_Nと時間ｔ_N+1の間に光量検出信号が変動した場合、図８に示すように時間ｔ_N+1のタイミングで、両者（光量検出信号ＤＬ_N、光量検出信号ＤＬ_N+1）の差分を絶対値処理した微分係数信号の値としてａｂｓ（ＤＬ_N+1−ＤＬ_N）が算出される。

光伝播部３ｘに異常がなければ微分係数信号ＤＤは０となるはずである。本実施の形態では、光量検出信号ＤＤのノイズや光源部１ｘの不安定な動作などを考慮して、０よりも僅かに大きな値を閾値ＴＤＤとして設定しておく。そして、微分係数比較部５１ｘは、この閾値ＴＤＤを超えるた微分係数信号ＤＤを観測した場合に、光伝播部３ｘに障害が発生したと判断する。

図９は、制御信号ＣＤＬの一例を説明するための図である。図９において、横軸は時間を示し、縦軸は微分係数比較部５１ｘの比較部５７から出力される制御信号ＣＤＬを示している。

微分係数比較部５１ｘは、通常状態（異常のない状態）では制御信号ＣＤＬとして「１」を出力する。そして、図８に示したように微分係数信号ＤＤが閾値ＴＤＤを超えた際（時間ｔ_N+1の後）に制御信号ＣＤＬとして「０」を出力する。図９では、微分係数信号ＤＤが閾値ＴＤＤを超えた時間ｔ_N+1の後の時間ｔ_N+2のタイミングで微分係数比較部５１ｘが制御信号ＣＤＬ「０」を出力した場合を示している。

換言すると、差分量ａｂｓ（ＤＬ_N+1−ＤＬ_N）が、閾値ＴＤＤよりも小さい場合、比較部５７から出力される制御信号ＣＤＬは「１」であり、差分量ａｂｓ（ＤＬ_N+1−ＤＬ_N）が、閾値ＴＤＤ以上の場合、比較部５７から出力される制御信号ＣＤＬは「０」である。制御信号ＣＤＬの「１」は、光源部１ｘから出射する光を制御（消灯）する必要がないことを示す信号であり、制御信号ＣＤＬの「０」は、光源部１ｘから出射する光を制御（消灯）する必要があることを示す信号である。

つぎに、実施の形態１に係る画像表示装置１０１の光源制御部６０Ｐの構成について説明する。図１０は、実施の形態１に係る画像表示装置の光源制御部の構成を示す図である。光源制御部６０Ｐは、電流指示値記憶部６１ｘ、定電流生成部６２ｘ、出力スイッチ６３ｘを含んで構成されている。定電流生成部６２ｘは、電流指示値記憶部６１ｘと出力スイッチ６３ｘに接続されている。出力スイッチ６３ｘは、微分係数比較部５１ｘと光源部１ｘに接続されている。

電流指示値記憶部６１ｘは、予め電流指示値ＡＩを記憶するメモリなどの記憶手段である。定電流生成部６２ｘは、外部から供給される電力をもとに、電流指示値記憶部６１ｘが記憶している電流指示値ＡＩに対応する電流量ＩＯを出力スイッチ６３ｘに送る。

出力スイッチ６３ｘは、微分係数比較部５１ｘから出力された制御信号ＣＤＬに基づいて、光源部１ｘへ出力する出力電流ＩＯ’を制御する。出力スイッチ６３ｘは、制御信号ＣＤＬが「１」の場合、ＩＯ’＝ＩＯとして出力電流ＩＯ’を光源部１ｘへ出力する。これにより、光源部１ｘではランプ１１を点灯させたままの状態を維持する。出力スイッチ６３ｘは、制御信号ＣＤＬが「０」の場合、ＩＯ’＝０として出力電流ＩＯ’を光源部１ｘへ出力する。これにより、光源部１ｘではランプ１１を消灯させる。

つぎに、実施の形態１に係る画像表示装置１０１の動作手順について説明する。図１１は、本発明の実施の形態１に係る画像表示装置の動作手順を示すフローチャートである。画像表示装置１０１において画像の表示を開始すると、光量検出部１０ｘは、所定のタイミング（時間ｔ_N）で光伝播部３ｘの光の強度を検出し、この光の強度に応じた光量検出信号ＤＬ_Nを微分係数算出部５０ｘに送る（ステップＳ１００）。また、光量検出部１０ｘは、時間ｔ_Nから微小単位時間（所定時間）を経過した後の時間ｔ_N+1のタイミングで光伝播部３ｘの光の強度を検出し、この光の強度に応じた光量検出信号ＤＬ_N+1を微分係数算出部５０ｘに送る（ステップＳ１１０）。

具体的には、光量検出部１０ｘは、集光レンズ部２ｘから照度均一化部４ｘに伝播させる光（光伝播部３ｘ内を伝播する光）の一部を、ハーフミラー１５によって分離する。そして、分離した光を集光レンズ１６によって集め、フォトダイオード１７に照射する。フォトダイオード１７では、照射された光の強度に応じた光量検出信号ＤＬ_N，ＤＬ_N+1を光量算出部５０ｘに出力する。

画像表示装置１０１において画像の表示を行なっている間、光量検出部１０ｘは、所定のタイミングで検出した光量検出信号を微分係数算出部５０ｘに送るとともに、この所定のタイミングから微小単位時間を経過した後のタイミングで検出した光量検出信号を微分係数算出部５０ｘに送る処理を繰り返す。

微分係数算出部５０ｘのＡ／Ｄ変換部５２は、光量検出部１０ｘから出力された光量検出信号ＤＬ_Nをデジタル信号に変換してデータ保持部５３に送る。データ保持部５３は、Ａ／Ｄ変換部５２からの光量検出信号ＤＬ_Nを記憶しておく。

この後、微分係数算出部５０ｘのＡ／Ｄ変換部５２は、光量検出部１０ｘから出力された光量検出信号ＤＬ_N+1をデジタル信号に変換してデータ保持部５３と差分演算部５４に送る。データ保持部５３は、Ａ／Ｄ変換部５２からの光量検出信号ＤＬ_N+1を記憶しておく。

差分演算部５４は、Ａ／Ｄ変換部５２からの光量検出信号ＤＬ_N+1とデータ保持部５３で記憶しておいた光量検出信号ＤＬ_Nとの差分量を算出し、算出した差分量を絶対値処理部５５に送る（ステップＳ１２０）。絶対値処理部５５は、差分演算部５４からの差分量の絶対値をとって微分係数比較部５１ｘに入力する（ステップＳ１３０）。

微分係数算出部５０ｘでは、画像表示装置１０１において画像の表示を行なっている間、所定のタイミングで検出した光量検出信号と、この所定のタイミングから微小単位時間を経過した後のタイミングで検出した光量検出信号との差分量（絶対値）を算出する処理を繰り返す。このため、本実施の形態では、Ａ／Ｄ変換部５２は、光量検出部１０ｘから出力された光量検出信号をデジタル信号に変換してデータ保持部５３と差分演算部５４に送る処理を繰り返す。

具体的には、Ａ／Ｄ変換部５２は、光量検出部１０ｘからの光量検出信号ＤＬ_Mをデジタル信号に変換してデータ保持部５３と差分演算部５４に送り、微小単位時間の経過後に光量検出部１０ｘからの光量検出信号ＤＬ_M+1をデジタル信号に変換してデータ保持部５３と差分演算部５４に送る。さらに、微小単位時間の経過後に、Ａ／Ｄ変換部５２は、光量検出部１０ｘからの光量検出信号ＤＬ_M+1をデジタル信号に変換してデータ保持部５３と差分演算部５４に送る。

データ保持部５３では、Ａ／Ｄ変換部５２からの光量検出信号ＤＬ_M，ＤＬ_M+1，ＤＬ_M+1を記憶しておく。差分演算部５４は、Ａ／Ｄ変換部５２からの光量検出信号ＤＬ_M+1とデータ保持部５３の記憶する光量検出信号ＤＬ_Mの差分量を算出して絶対値処理部５５に入力する。さらに、差分演算部５４は、Ａ／Ｄ変換部５２からの光量検出信号ＤＬ_M+2とデータ保持部５３の記憶する光量検出信号ＤＬ_M+1の差分量を算出して絶対値処理部５５に入力する。そして、絶対値処理部５５は、差分演算部５４から送られてくる各差分量の絶対値を順番に算出して微分係数比較部５１ｘに送る。

微分係数比較部５１ｘの比較部５７は、差分閾値記憶部５６に予め記憶させておいた差分量の閾値ＴＤＤと、絶対値処理部５５から送られてくる光量検出信号ＤＬ_N、光量検出信号ＤＬ_N+1の差分量（絶対値）とを比較する（ステップＳ１４０）。

光量検出信号ＤＬ_N、光量検出信号ＤＬ_N+1の差分量（絶対値）が、差分量の閾値ＴＤＤ以上である場合（ステップＳ１５０、Ｙｅｓ）、比較部５７は制御信号ＣＤＬ「０」を光源制御部６０Ｐへ送る（ステップＳ１６０）。

そして、光源制御部６０Ｐの定電流生成部６２ｘは、電流指示値記憶部６１ｘが記憶している電流指示値ＡＩに対応する電流量ＩＯを出力スイッチ６３ｘに出力する。出力スイッチ６３ｘは、微分係数比較部５１ｘから出力された制御信号ＣＤＬ「０」に対応する出力電流ＩＯ’（ＩＯ’＝０）を光源部１ｘへ出力する（ステップＳ１７０）。これにより、光源部１ｘのランプ１１は消灯する（ステップＳ１８０）。

一方、光量検出信号ＤＬ_N、光量検出信号ＤＬ_N+1の（絶対値）が、差分量の閾値ＴＤＤよりも小さい場合（ステップＳ１５０、Ｎｏ）、比較部５７は制御信号ＣＤＬ「１」を光源制御部６０Ｐへ送る（ステップＳ１９０）。

そして、光源制御部６０Ｐの定電流生成部６２ｘは、電流指示値記憶部６１ｘが記憶している電流指示値ＡＩに対応する電流量ＩＯを出力スイッチ６３ｘに出力する。出力スイッチ６３ｘは、微分係数比較部５１ｘから出力された制御信号ＣＤＬ「１」に対応する出力電流ＩＯ’（ＩＯ’＝ＩＯ）を光源部１ｘへ出力する（ステップＳ２００）。これにより、光源部１ｘはランプ１１を点灯したままの状態を維持する（ステップＳ２１０）。

微分係数比較部５１ｘでは、画像表示装置１０１において画像の表示を行なっている間、所定のタイミングで検出された２つの光量検出信号の差分量（絶対値）と、閾値ＴＤＤとを比較する処理を繰り返す。そして、微分係数比較部５１ｘ（比較部５７）は、光量検出信号の差分量と閾値ＴＤＤとの比較結果に基づいた制御信号ＣＤＬを、光源制御部６０Ｐへ送る処理を繰り返す。

なお、本実施の形態では、光量検出部１０ｘが図３に示したようにハーフミラー１５、集光レンズ１６を備える場合について説明したが、光量検出部１０ｘの構成は図３の構成に限られない。

図１２は、光量検出部の他の構成例を示す図である。図３で説明した光量検出部１０ｘは、光伝播部３ｘがプリズムやミラーによって光軸を曲げながら光を伝播させる場合の例であった。本実施の形態では、光伝播部３ｘ（光路の一部）に光ファイバ４５を用いてもよい。

光ファイバ４５は、石英ガラスやプラスチックで形成されている。光ファイバ４５は、コアと、コアを覆うクラッドとの屈折率の差を利用して、コアとクラッドの境界で光を全反射させながら光を伝送する。このとき、光ファイバ４５に働く応力等の影響によって光ファイバ４５から微弱な光が漏れ光４６として出射される。

図１２に示す光量検出部１０ｘは、例えば光ファイバ４５の出射端付近に配置され、光ファイバ４５からの漏れ光４６をフォトダイオード１７によって検出する。そして、フォトダイオード１７は、照射された光の強度に応じた光量検出信号ＤＬを微分係数算出部５０ｘに出力する。これにより、光伝播を光ファイバ４５を用いて行う場合であっても、例えば光ファイバ４５が折れた場合などに発生する光伝播の障害を検知することが可能となる。また、本実施の形態では、光伝播に障害が発生した場合に、光源部１ｘを消灯させる場合について説明したが、光源部１ｘから出射する光の光量を減少させてもよい。

このように、微分係数算出部５０ｘが、時間ｔ_Nのタイミングで光量検出部１０ｘから出力された光量検出信号ＤＬ_Nと、時間ｔ_Nから微小単位時間を経過した後の時間ｔ_N+1のタイミングで光量検出部１０ｘから出力された光量検出信号ＤＬ_N+1との差分値を算出している。そして、微分係数比較部５１ｘが、光量検出信号の差分値と閾値ＴＤＤとの比較結果に基づいて、光伝播部３ｘでの光伝播（光路上の障害）の障害を判断している。これにより、画像表示装置１０１は、光伝播部３ｘで光伝播に障害が発生した場合（ミラー反射面の劣化や故障、光ファイバの劣化や故障等）に光伝播の障害を検知することが可能となる。

また、光伝播部３ｘで、光伝播に障害が発生した場合、ランプ１１の発光を停止させるので、光伝播に障害が発生した場合に、スクリーン部８に予期しない映像（画像）を表示させることを防止できる。

このように実施の形態１によれば、所定のタイミング（時間ｔ_Nと時間ｔ_N+1）で検出された光量検出信号の差分値（絶対値）と閾値ＴＤＤとの比較結果に基づいて、光伝播の障害を検出するので光路上の障害を容易に検出することが可能となる。

また、光量検出信号の差分値と閾値ＴＤＤとの比較結果に基づいて、光源部１ｘに送る出力電流ＩＯ’を制御するので、光源部１ｘから光変調部６ｘに至る光路上で不具合が発生した場合に迅速にスクリーン部８に映像を表示させなくすることが可能となる。

また、光路上の障害を検出した際に、光源部１ｘから出射する光を消灯させているので、光路上の障害が発生した場合にスクリーン部８への画像表示を確実に防止できるとともに光源部１ｘによる無駄な電力の消費を抑制することが可能となる。

また、光伝播部３ｘに光ファイバ４５を用いた場合であっても、光ファイバ４５の漏れ光４６をフォトダイオード１７によって検出するので、光伝播部３ｘの障害を容易に検出することが可能となる。

実施の形態２．
つぎに、図１３〜図１５を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２では、複数の光伝播部３ａ〜３ｃが配設される場合に、光伝播の障害を検知して光量を制御する。

図１３は、本発明の実施の形態２に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。図１３の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１の画像表示装置１０１と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

実施の形態２に係る画像表示装置１０２は、複数個の光学系Ａａ〜Ａｃを有するとともに、これら複数の光学系Ａａ〜Ａｃで生成された映像を合成する光合成部３０を有している。換言すると、画像表示装置１０１と画像表示装置１０２との違いは、画像表示装置１０２が光源部１ｘから光変調部６ｘに至る光学系Ａａ，Ａｂ，Ａｃを複数有しており、かつ光合成部３０が画像表示装置１０１に追加されている点である。また、画像表示装置１０２は、光学系Ａａ〜Ａｃに対応する光量観測系Ｃａ〜Ｃｃを有している。そして、光学系Ａａと光量観測系Ｃａ、光学系Ａｂと光量観測系Ｃｂ、光学系Ａｃと光量観測系Ｃｃの各組が１組の光学機構を構成している。

図１３に示すように、画像表示装置１０２は、光学系Ａａ〜Ａｃ、光学系Ａａ〜Ａｃなどを制御する電気制御系Ｂｑ、各光学系Ａａ〜Ａｃを伝播する光量の変化を比較して検出する光量観測系Ｃａ〜Ｃｃ、光合成部３０、投射レンズ部７、スクリーン部８を有している。光合成部３０は、光変調部６ａ〜６ｃで生成された映像を合成して投射レンズ部７側に送る手段を有している。

実施の形態２の光学系Ａａは、光源部１ａ、集光レンズ部２ａ、光伝播部３ａ、照度均一化部４ａ、リレーレンズ部５ａ、光変調部６ａを備えている。また、光学系Ａｂは、光源部１ｂ、集光レンズ部２ｂ、光伝播部３ｂ、照度均一化部４ｂ、リレーレンズ部５ｂ、光変調部６ｂを備えている。また、光学系Ａｃは、光源部１ｃ、集光レンズ部２ｃ、光伝播部３ｃ、照度均一化部４ｃ、リレーレンズ部５ｃ、光変調部６ｃを備えている。

光源部１ａ〜１ｃは、光源部１ｘと同様の機能を有し、集光レンズ部２ａ〜２ｃは、集光レンズ部２ｘと同様の機能を有している。また、光伝播部３ａ〜３ｃは、光伝播部３ｘと同様の機能を有している。光伝播部３ａ〜３ｃには、それぞれ光量検出部１０ａ〜１０ｃが配置されている。照度均一化部４ａ〜４ｃは、照度均一化部４ｘと同様の機能を有している。また、リレーレンズ部５ａ〜５ｃは、リレーレンズ部５ｘと同様の機能を有し、光変調部６ａ〜６ｃは光変調部６ｘと同様の機能を有している。

また、光量観測系Ｃａは、微分係数算出部５０ａと微分係数比較部５１ａを備え、光量観測系Ｃｂは、微分係数算出部５０ｂと微分係数比較部５１ｂを備え、光量観測系Ｃｃは、微分係数算出部５０ｃと微分係数比較部５１ｃを備えている。

微分係数算出部５０ａ〜５０ｃは、微分係数算出部５０ｘと同様の機能を有し、微分係数比較部５１ａ〜５１ｃは、微分係数比較部５１ｘと同様の機能を有している。微分係数算出部５０ａ〜５０ｃは、それぞれ光量検出部１０ａ〜１０ｃと、微分係数比較部５１ａ〜５１ｃとに接続し、微分係数比較部５１ａ〜５１ｃはそれぞれ後述の光源制御部６０Ｑに接続している。

電気制御系Ｂｑは、光源制御部６０Ｑ、映像信号処理部７０、光変調制御部８０Ｑを有している。光源制御部６０Ｑは、光源制御部６０Ｐと同様の機能を有しており、微分係数比較部５１ａ〜５１ｃに接続している。また、光変調制御部８０Ｑは、光変調制御部８０Ｐと同様の機能を有しており、光変調部６ａ〜６ｃと接続している。なお、本実施の形態の画像表示装置１０２では、光変調制御部８０Ｑと各光源部１ａ〜１ｃとを接続する必要はない。

本実施の形態では、例えば、画像表示装置１０２の光源部１ａ〜１ｃを、それぞれ光の波長が異なる赤色、青色、緑色のＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成しておく。光学系Ａａは赤色の光を伝播して光変調部６ａで変調し、光学系Ａｂは青色の光を伝播して光変調部６ｂで変調し、光学系Ａｃは緑色の光を伝播して光変調部６ｃで変調する。

つぎに、光合成部３０の構成を説明する。図１４は、光合成部の構成の一例を示す図である。光合成部３０は、ミラー３３、ハーフミラー３４、ハーフミラー３５を有している。光学系Ａａ（光変調部６ａ）から出射された赤色光はミラー３３で光軸を曲げられた後、ハーフミラー３４にて、光学系Ａｂ（光変調部６ｂ）から出射された青色光と重ね合わされる。ハーフミラー３４で生成された、赤色と青色の混合光はハーフミラー３５によって、光学系Ａｃ（光変調部６ｃ）から出射された緑色光と重ね合わされ、投射レンズ部７に出射される。

つぎに、光源制御部６０Ｑの構成について説明する。図１５は、実施の形態２に係る光源制御部の構成を示す図である。光源制御部６０Ｑは、電流指示値記憶部６１ａ〜６１ｃ、定電流生成部６２ａ〜６２ｃ、出力スイッチ６３ａ〜６３ｃ、判定部６４を含んで構成されている。

光源制御部６０Ｐの構成と光源制御部６０Ｑの構成とで異なる点は、光源制御部６０Ｑが電流指示値記憶部、定電流生成部、出力スイッチを複数組み配置している点と、微分係数比較部５１ａ〜５１ｃの出力である制御信号ＣＤＬａ〜ＣＤＬｃを判定部６４に入力し、判定部６４の出力側を、それぞれ出力スイッチ６３ａ〜６３ｃに接続している点である。その他の構成は、図１０に示した実施の形態１の光源制御部６０Ｐと同様であり、詳細な説明は省略する。

電流指示値記憶部６１ａ〜６１ｃは、電流指示値記憶部６１ｘと同様の機能を有している。また、定電流生成部６２ａ〜６２ｃは、定電流生成部６２ｘと同様の機能を有しており、出力スイッチ６３ａ〜６３ｃは出力スイッチ６３ｘと同様の機能を有している。

各出力スイッチ６３ａ〜６３ｃは、それぞれ定電流生成部６２ａ〜６２ｃと判定部６４に接続されるとともに、光源部１ａ〜１ｃに接続されている。判定部６４は、微分係数比較部５０ａ〜５０ｃに接続されており、微分係数比較部５０ａ〜５０ｃの出力である制御信号ＣＤＬａ〜ＣＤＬｃを入力する。

出力スイッチ６３ａは出力側が赤色の光源部１ａに接続されており、出力スイッチ６３ｂは出力側が青色の光源部１ｂに接続されており、出力スイッチ６３ｃは出力側が緑色の光源部１ｃに接続されている。各出力スイッチ６３ａ〜６３ｃは、各光源部１ａ〜１ｃのそれぞれの光源であるＬＥＤに電流を供給する。

例えば、微分係数比較部５１ａ〜５１ｃから出力される制御信号ＣＤＬａ〜ＣＤＬｃのうち、任意の１つの制御信号が「０」であった場合、判定部６４は各出力スイッチ６３ａ〜６３ｃに制御信号「０」を出力する。これにより、各出力スイッチ６３ａ〜６３ｃは、光源部１ａ〜１ｃへの電流供給を停止（例えば同時停止）するので全ての光源部１ａ〜１ｃからの光が消える。

なお、本実施の形態では、光源部１ａ〜１ｃを、それぞれ赤色、青色、緑色のＬＥＤで構成しているので各光源部１ａ〜１ｃにおいてカラーホイールは不要となる。また、本実施の形態では、光源としてＬＥＤを用いた場合について説明したが、半導体レーザや固体レーザ等の他の光源を用いてもよい。この場合も光源としてＬＥＤを用いた場合と同様の効果が得られる。また、光源の数は３個に限られるものではなく、２個または４個以上の光源を用いてもよい。この場合も、光源が３個である場合と同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、光学系Ａａ〜Ａｃが、それぞれ照度均一化部４ａ〜４ｃ、リレーレンズ部５ａ〜５ｃ、光変調部６ａ〜６ｃを備えている場合について説明したが光学系Ａａ〜Ａｃを他の構成としてもよい。

図１６は、本発明の実施の形態２に係る画像表示装置の他の構成を示すブロック図である。図１６の各構成要素のうち図１３に示す画像表示装置１０２と同一機能を達成する構成要素や図１に示す画像表示装置１０１と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

図１６に示すように、画像表示装置１０３は、光学系Ａａ〜Ａｃ、電気制御系Ｂｒ、光量観測系Ｃａ〜Ｃｃ、光合成部３０、照度均一化部４ｘ、リレーレンズ部５ｘ、光変調部６ｘ、投射レンズ部７、スクリーン部８を有している。

そして、画像表示装置１０３の光学系Ａａを光源部１ａ、集光レンズ部２ａ、光伝播部３ａで構成し、光学系Ａｂを光源部１ｂ、集光レンズ部２ｂ、光伝播部３ｂで構成し、光学系Ａｃを光源部１ｃ、集光レンズ部２ｃ、光伝播部３ｃで構成している。

画像表示装置１０３では、光学系Ａａ〜Ａｃの光伝播部３ａ〜３ｃを光合成部３０に接続し、光合成部３０を照度均一化部４ｘに接続している。電気制御系Ｂｒは、光源制御部６０Ｒ、映像信号処理部７０、光変調制御部８０Ｒを有している。光変調制御部８０Ｒは、光変調制御部８０Ｐ，８０Ｑと同様の機能を有しており、光変調部６ｘと光源制御部６０Ｒに接続している。

画像表示装置１０３と画像表示装置１０２との違いは、画像表示装置１０３が、複数の光源から出射された光を集光レンズ部２ａ〜２ｃ、光伝播部３ａ〜３ｃを経由して光合成部３０に送るとともに、この光を光合成部３０で合成して白色光にした後に、照度均一化以降の処理を行なう点と、光変調制御部８０Ｒから光源制御部６０Ｒにタイミング信号を送る点である。

つぎに、各光源部１ａ〜１ｃの発光タイミングについて説明する。図１７は、各光源部による発光タイミングの一例を示す図である。図１７では、１フレーム内で光源部１ａ〜１ｃがそれぞれ２回ずつ点灯する場合を示している。各光源部１ａ〜１ｃでは、垂直同期信号に基づいて、光源部１ａ、光源部１ｂ、光源部１ｃの順番で光源（ＬＥＤ）から光を発光させていく。光変調部６ｘが１つである場合、光変調部６ｘに入射させて変調を行う光は、実施の形態１の画像表示装置１０１と同様に色毎に時分割させておく。

換言すると、光変調部６ｘが１つであり、光源部１ａ〜１ｃが色ごとに分かれている場合、それぞれの光源部１ａ〜１ｃの発光タイミングをずらしておく必要がある。光源制御部６０Ｒは、光変調部６ｘにて光変調を行う色のタイミングに合わせて、対応する光源部１ａ〜１ｃを発光させるために、光変調制御部８０Ｒからタイミング信号をもらい、各光源部１ａ〜１ｃの制御を行う。

つぎに、光源制御部６０Ｒの構成について説明する。図１８は、実施の形態２に係る光源制御部の他の構成を示す図である。光源制御部６０Ｒは、電流指示値記憶部６１ａ〜６１ｃ、定電流生成部６２ａ〜６２ｃ、出力スイッチ６３ａ〜６３ｃ、判定部６４に加えて、点灯タイミング生成部６５ａ〜６５ｃを含んで構成されている。

光源制御部６０Ｒでは、定電流生成部６２ａ〜６２ｃが、それぞれ点灯タイミング生成部６５ａ〜６５ｃを介して出力スイッチ６３ａ〜６３ｃに接続されている。また、点灯タイミング生成部６５ａ〜６５ｃへは、光変調制御部８０Ｒから送られてくるタイミング信号ＣＴ’が入力される。

光源制御部６０Ｒの構成と光源制御部６０Ｑの構成とで異なる点は、光源制御部６０Ｒが光変調制御部８０Ｒから出力されるタイミング信号ＣＴ’を入力している点と、点灯タイミング生成部６５ａ〜６５ｃが配置されている点である。点灯タイミング生成部６５ａ〜６５ｃでは、光変調制御部８０Ｒから送られてくるタイミング信号ＣＴ’に基づいて定電流生成部６２ａ〜６２ｃで生成される電流の出力スイッチ６３ａ〜６３ｃ側への出力タイミングを制御する。これにより、光源部が複数で光変調部が１つの場合にも、光路上の障害を容易に検出することが可能となる。

なお、本実施の形態では、光伝播路３ａ〜３ｃごとに光量観測系Ｃａ〜Ｃｃ（微分係数算出部５０ａ〜５０ｃ、微分係数比較部５１ａ〜５１ｃ）を配設したが、１つの光量観測系に光量観測系Ｃａ〜Ｃｃの機能を備えさせてもよい。この場合、１つの光量観測系Ｃａ〜Ｃｃでは光変調制御部８０Ｒから送られてくるタイミング信号ＣＴ’に基づいて、光伝播路３ａ〜３ｃの何れから光量検出信号ＤＬを受信したかを識別し、光伝播路３ａ〜３ｃごとの光路の障害を検出する。

このように、実施の形態２によれば、各光量観測系Ｃａ〜Ｃｃが、それぞれ光源部１ａ〜１ｃに対応する光路（光伝播部３ａ〜３ｃなど）の障害を検出するので、複数の光伝播部３ａ〜３ｃが配設される場合であっても、光伝播に障害が発生した場合には、光伝播の障害を容易に検知することが可能となる。

また、光伝播部３ａ〜３ｃで、光伝播に障害が発生した場合、全ての光源部の発光を停止させることができるので、光伝播に障害が発生した場合に、スクリーン部８に予期しない映像を表示することを防ぐことが可能となる。

実施の形態３．
つぎに、図１９および図２０を用いてこの発明の実施の形態３について説明する。実施の形態３では、光伝播に障害が発生した場合に光源部１ｘから出射される光をシャッターで遮蔽する。

図１９は、本発明の実施の形態３に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。図１９の各構成要素のうち図１に示す実施の形態１の画像表示装置１０１と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

実施の形態３に係る画像表示装置１０４は、光学系Ａｙ、電気制御系Ｂｓ、光量観測系Ｃｘを有している。光学系Ａｙは、光源部１ｘ、集光レンズ部２ｘ、光伝播部３ｘ、照度均一化部４ｘ、リレーレンズ部５ｘ、光変調部６ｘ、投射レンズ部７、スクリーン部８に加えて、シャッター部４０を備えている。本実施の形態では、光源部１ｘが、集光レンズ部２ｘ、シャッター部４０、光伝播部３ｘを介して照度均一化部４ｘに光を送る。

電気制御系Ｂｓは、光源制御部６０Ｓ、映像信号処理部７０、光変調制御部８０Ｓを有している。光源制御部６０Ｓは、光源部１ｘに接続し、光変調制御部８０Ｓは光源部１ｘと光変調部６ｘに接続している。また、微分係数比較部５１ｘは、シャッター部４０と接続し、微分係数算出部５０ｘは、光量検出部１０ｘと接続している。

実施の形態３に係る画像表示装置１０４と実施の形態１に係る画像表示装置１０１との違いは、画像表示装置１０４が集光レンズ部２ｘの直後（集光レンズ部２ｘと光伝播部３ｘの間）（光伝播部３ｘの初め）にシャッター部４０を配設している点である。

シャッター部４０は、光を遮断するシャッターを備えて構成されている。シャッターが開いている場合は、光源部１ｘを出射した光を光伝播部３ｘに通過させ、シャッターが閉じている場合は、光源部１ｘを出射した光を遮断して光伝播部３ｘに光を送らない。本実施の形態では、シャッター部４０は、微分係数比較部５１ｘから出力される制御信号ＣＤＬに基づいて、シャッターの開閉を行なう。

ここで、実施の形態３に係る画像表示装置１０４の光源制御部６０Ｓの詳細構成について説明する。図２０は、実施の形態３に係る画像表示装置の光源制御部の構成を示す図である。画像表示装置１０４の光源制御部６０Ｓは、電流指示値記憶部６１ｘと定電流生成部６２ｘを含んで構成されている。

電流指示値記憶部６１ｘは、電流指示値ＡＩを記憶するメモリなどの記憶手段であり、定電流生成部６２ｘに接続されている。定電流生成部６２ｘは、外部から供給される電力をもとに、電流指示値記憶部６１ｘが記憶している電流指示値ＡＩに対応する電流量ＩＯを光源部１ｘに出力する。

つぎに、実施の形態３に係る画像表示装置１０４の動作手順について説明する。なお、実施の形態１で説明した画像表示装置１０１の動作手順と同様の手順については、その説明を省略する。

光源部１ｘから出射された光は、集光レンズ部２ｃを通ってシャッター部４０に入射する。シャッター部４０では、微分係数比較部５１ｘから出力される制御信号ＣＤＬに基づいて、シャッターの開閉を制御する。具体的には、微分係数比較部５１ｘからの制御信号ＣＤＬが「１」の場合は、シャッターを開けておき、制御信号ＣＤＬが「０」の場合はシャッターを閉じる。

制御信号ＣＤＬが「１」の場合、シャッター部４０のシャッターが開いているので、光源部１ｘを出射した光は、シャッター部４０から光伝播部３ｘを経て照度均一化部４ｘに入射する。

一方、制御信号ＣＤＬが「０」の場合、シャッター部４０のシャッターが閉ざされるので、光源部１ｘを出射した光は、シャッター部４０で遮られ、光伝播部３ｘへは送られない。

なお、本実施の形態では、光源に光源部１ｘ（ランプ１１とカラーホイール１２）を用いた場合を一例として説明したが、シャッター部４０を用いて光を遮蔽する方法を、実施の形態２や実施の形態３で説明したような光源部１ａ〜１ｃ（複数のＬＥＤやレーザの光源）を用いた場合に適用してもよい。

このように、実施の形態３によれば、光伝播に障害が発生した場合に光源部１ｘから出射される光をシャッター部４０で遮蔽するので、光伝播に障害が発生した場合に光源部１ｘから出射される光を容易かつ確実に遮断でき、スクリーン部８に予期しない映像を表示することを防ぐことが可能となる。

実施の形態４．
つぎに、図２１および図２２を用いてこの発明の実施の形態４について説明する。実施の形態４では、光伝播に障害が発生した場合に光源部１ｘから出射される光をシャッターで遮蔽する。

図２１は、本発明の実施の形態４に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。図２１の各構成要素のうち図１３に示す実施の形態２の画像表示装置１０２と同一機能を達成する構成要素については同一番号を付しており、重複する説明は省略する。

実施の形態４に係る画像表示装置１０５は、光学系Ａａ〜Ａｃ、電気制御系Ｂｑ、光量観測系Ｃａ〜Ｃｃを有している。本実施の形態では、各光学系Ａａ〜Ａｃの光伝播部３ａ〜３ｃが、それぞれ２つずつの光量検出部を配置している。光伝播部３ａは、光量検出部９ａ，１０ａを配置し、光伝播部３ｂは、光量検出部９ｂ，１０ｂを配置し、光伝播部３ｃは、光量検出部９ｃ，１０ｃを配置している。

光量検出部９ａ，１０ａは、それぞれ光伝播部３ａの端部に配置され、光量検出部９ｂ，１０ｂは、それぞれ光伝播部３ｂの端部に配置され、光量検出部９ｃ，１０ｃは、それぞれ光伝播部３ｃの端部に配置されている。光量検出部（前段光量検出部）９ａ〜９ｃは、それぞれ集光レンズ部２ａ〜２ｃの直後（光伝播部３ａ〜３ｃの前段）に配置され、光量検出部（後段光量検出部）１０ａ〜１０ｃは、それぞれ照度均一化部４ａ〜４ｃの直前（光伝播部３ａ〜３ｃの後段）に配設されている。

また、本実施の形態では、光量観測系Ｃａ〜Ｃｃがそれぞれ２つずつの微分係数算出部を有している。さらに、光量観測系Ｃａ〜Ｃｃは、それぞれ微分係数差分算出部９１ａ〜９１ｃを有している。

光量観測系Ｃａは、光量検出部１０ａに接続する微分係数算出部５０ｄと光量検出部９ａに接続する微分係数算出部５０ｅを有している。また、光量観測系Ｃｂは、光量検出部１０ｂに接続する微分係数算出部５０ｆと光量検出部９ｂに接続する微分係数算出部５０ｇを有している。また、光量観測系Ｃｃは、光量検出部１０ｃに接続する微分係数算出部５０ｈと光量検出部９ｃに接続する微分係数算出部５０ｉを有している。

そして、微分係数算出部５０ｄと微分係数算出部５０ｅが微分係数差分算出部９１ａに接続し、微分係数差分算出部９１ａが微分係数比較部５１ａに接続している。また、微分係数算出部５０ｆと微分係数算出部５０ｇが微分係数差分算出部９１ｂに接続し、微分係数差分算出部９１ｂが微分係数比較部５１ｂに接続している。また、微分係数算出部５０ｈと微分係数算出部５０ｉが微分係数差分算出部９１ｃに接続し、微分係数差分算出部９１ｃが微分係数比較部５１ｃに接続している。

画像表示装置１０５と図１３に示した画像表示装置１０２との違いは、光伝播部３ａ〜３ｃの照度均一化部４ａ〜４ｃ側の光量検出部１０ａ〜１０ｃに加え、集光レンズ部２ａ〜２ｃ側にそれぞれ新たな光量検出部９ａ〜９ｃが追加されている点と、それぞれの光量検出部９ａ〜９ｃ，１０ａ〜１０ｃの出力に対して微分係数算出部５０ｄ〜５０ｉを備えている点と、微分係数差分算出部９１ａ〜９１ｃを備える点である。光量検出部９ａ〜９ｃは、光量検出部１０ａ〜１０ｃと同様の機能を有し、微分係数算出部５０ｄ〜５０ｉは、微分係数算出部５０ａ〜５０ｃと同様の機能を有している。

微分係数差分算出部９１ａは、微分係数算出部５０ｄから出力される微分係数信号ＤＤ１と微分係数算出部５０ｅから出力される微分係数信号ＤＤ２との差分量を算出し、差分量を微分係数比較部５１ａに送る。

微分係数差分算出部９１ｂは、微分係数算出部５０ｆから出力される微分係数信号ＤＤ１と微分係数算出部５０ｇから出力される微分係数信号ＤＤ２との差分量を算出し、差分量を微分係数比較部５１ｂに送る。

微分係数差分算出部９１ｃは、微分係数算出部５０ｈから出力される微分係数信号ＤＤ１と微分係数算出部５０ｉから出力される微分係数信号ＤＤ２との差分量を算出し、差分量を微分係数比較部５１ｃに送る。

つぎに、実施の形態４に係る画像表示装置１０５の微分係数算出部５０ｄ〜５０ｉの構成および動作手順と、微分係数差分算出部９１ａ〜９１ｃの構成および動作手順について説明する。なお、光量観測系Ｃａ〜Ｃｃは、はそれぞれ同様の構成および動作手順を有するので、ここでは光量観測系Ｃａの微分係数算出部５０ｄ，５０ｅと微分係数差分算出部９１ａの構成および動作手順について説明する。

図２２は、実施の形態４に係る画像表示装置の微分係数算出部と微分係数差分算出部の構成を示す図である。微分係数算出部５０ｄ，５０ｅは、それぞれ微分係数算出部５０ａと同様にＡ／Ｄ変換部５２、データ保持部５３、差分演算部５４、絶対値処理部５５を含んで構成されている。

微分係数算出部（前段変動量算出部）５０ｄのＡ／Ｄ変換部５２は、時間ｔ１_Nのタイミングで光量検出部１０ａから出力された光量検出信号ＤＬ１_N（前段光量検出情報）をデジタル信号に変換してデータ保持部５３に送る。また、微分係数算出部５０ｄのＡ／Ｄ変換部５２は、時間ｔ１_Nから所定の微小単位時間を経過した後の時間ｔ１_N+1のタイミングで光量検出部１０ａから出力された光量検出信号ＤＬ１_N+1（後段光量検出情報）をデジタル信号に変換して差分演算部５４に送る。

微分係数算出部５０ｄの差分演算部５４は、データ保持部５３が保持しておいた時間ｔ１_Nでの光量検出信号ＤＬ１_Nと、Ａ／Ｄ変換部５２からの時間ｔ１_N+1での光量検出信号ＤＬ１_N+1の差分量を算出し、算出した差分量を絶対値処理部５５に送る。微分係数算出部５０ｄの絶対値処理部５５は、差分演算部５４からの差分量の絶対値をとり、微分係数信号ＤＤ１として微分係数差分算出部９１ａに送る。

また、微分係数算出部（後段変動量算出部）５０ｅのＡ／Ｄ変換部５２は、時間ｔ２_Nのタイミングで光量検出部９ｂから出力された光量検出信号ＤＬ２_Nをデジタル信号に変換してデータ保持部５３に送る。また、微分係数算出部５０ｅのＡ／Ｄ変換部５２は、時間ｔ２_Nから所定の微小単位時間を経過した後の時間ｔ２_N+1のタイミングで光量検出部１０ａから出力された光量検出信号ＤＬ２_N+1をデジタル信号に変換して差分演算部５４に送る。

微分係数算出部５０ｅの差分演算部５４は、データ保持部５３が保持しておいた時間ｔ２_Nでの光量検出信号ＤＬ２_Nと、Ａ／Ｄ変換部５２からの時間ｔ２_N+1での光量検出信号ＤＬ２_N+1の差分量を算出し、算出した差分量を絶対値処理部５５に送る。微分係数算出部５０ｅの絶対値処理部５５は、差分演算部５４からの差分量の絶対値をとり、微分係数信号ＤＤ２として微分係数差分算出部９１ａに送る。

微分係数差分算出部（変動量変化値比較部）９１ａは、微分係数算出部５０ｅの絶対値処理部５５から送られてくる微分係数信号ＤＤ１（光量の変動量）と、微分係数算出部５０ｅの絶対値処理部５５から送られてくる微分係数信号ＤＤ２（光量の変動量）との差分値を算出する。微分係数差分算出部９１ａは、算出結果（変動量変化値）を、微分係数信号ＤＤとして微分係数比較部５１ａに送出する。微分係数比較部（変化値判定部）５１ａは、微分係数差分算出部９１ａからの微分係数信号ＤＤと閾値ＴＤＤとを比較し、比較結果に基づいて制御信号ＣＤＬを光源制御部６０Ｑへ送る。

なお、本実施の形態では、光量観測系Ｃａの光伝播部３ａに２つの光量検出部９ａ，１０ａを配設する場合について説明したが、光伝播部３ａに３つ以上の光量検出部を配設してもよい。光量観測系Ｃａには、光量検出部と同数の微分係数算出部を配置し、各微分係数算出部から微分係数信号を微分係数差分算出部９１ａに送出する。微分係数差分算出部９１ａでは、各微分係数算出部から送られてくる微分係数信号の標準偏差、最大値と最小値の差分などを算出し、算出結果を微分係数比較部５１ａに送る。微分係数比較部５１ａへは、予め標準偏差の閾値、最大値と最小値の差分の閾値などを設定しておく。そして、微分係数比較部５１ａは予め設定しておいた閾値と微分係数差分算出部９１ａからの算出結果を比較し、比較結果に基づいて制御信号ＣＤＬを光源制御部６０Ｑに出力する。

また、本実施の形態では、複数の光源部１ａ〜１ｃを有した画像表示装置１０５の各光伝播部３ａ〜３ｃに２つの光量検出部を配置した場合について説明したが、１つの光源部１ｘを有した画像表示装置１０１，１０４の光伝播部３ｘに２つの光量検出部を配置してもよい。

このように実施の形態４によれば、画像表示装置１０５は、光量検出部９ａ，１０ａによって検出された光量検出信号に変動があった場合（光量に対する微分係数が一定の閾値以上となった場合）であっても、同一光路中の複数の微分係数の間に差がない場合には光路中の光量の変動とみなさない。これにより、光源部１ａの光量に意図的な変更（例えば電源投入等）が行われた場合は、光伝播部３ａの異常とみなすことなく、不必要な光源制御を行わないようにさせることができる。

以上のように、本発明に係る画像表示装置および画像表示方法は、画像表示を行なう際の光路上の障害に応じた光量の制御に適している。

本発明の実施の形態１に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 光源部の内部構成を示す図である。 光量検出部の構成を示す図である。 照度均一化部の動作を説明するための図である。 実施の形態１に係る画像表示装置の微分係数算出部の構成を示す図である。 実施の形態１に係る画像表示装置の微分係数比較部の構成を示す図である。 光量検出信号ＤＬの一例を説明するための図である。 微分係数信号ＤＤの一例を説明するための図である。 制御信号ＣＤＬの一例を説明するための図である。 実施の形態１に係る画像表示装置の光源制御部の構成を示す図である。 実施の形態１に係る画像表示装置の動作手順を示すフローチャートである。 光量検出部の他の構成例を示す図である。 実施の形態２に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 光合成部の構成の一例を示す図である。 実施の形態２に係る光源制御部の構成を示す図である。 実施の形態２に係る画像表示装置の他の構成を示すブロック図である。 各光源部の発光タイミングの一例を示す図である。 実施の形態２に係る光源制御部の他の構成を示す図である。 実施の形態３に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る画像表示装置の光源制御部の構成を示す図である。 実施の形態４に係る画像表示装置の構成を示すブロック図である。 実施の形態４に係る画像表示装置の微分係数算出部と微分係数差分算出部の構成を示す図である。

符号の説明

１ａ〜１ｃ，１ｘ 光源部
２ａ〜２ｃ，２ｘ 集光レンズ部
３ａ〜３ｃ，３ｘ 光伝播部
４ａ〜４ｃ，４ｘ 照度均一化部
５ａ〜５ｃ，５ｘ リレーレンズ部
６ａ〜６ｃ，６ｘ 光変調部
７ 投射レンズ部
８ スクリーン部
９ａ〜９ｃ，９ｘ，１０ａ〜１０ｃ，１０ｘ 光量検出部
１１ ランプ
１２ カラーホイール
１５，３４，３５ ハーフミラー
１７ フォトダイオード
３０ 光合成部
３３ ミラー
４０ シャッター部
４１ 入射面
４２ 光軸
４３ 出射端面
４５ 光ファイバ
４６ 漏れ光
５０ａ〜５０ｉ，５０ｘ 微分係数算出部
５１ａ〜５１ｃ，５１ｘ 微分係数比較部
５２ Ａ／Ｄ変換部
５３ データ保持部
５４ 差分演算部
５５ 絶対値処理部
５６ 差分閾値記憶部
５７ 比較部
６０Ｐ〜６０Ｓ 光源制御部
６１ａ〜６１ｃ，６１ｘ 電流指示値記憶部
６２ａ〜６２ｃ，６２ｘ 定電流生成部
６３ａ〜６３ｃ，６３ｘ 出力スイッチ
６４ 判定部
６５ａ〜６５ｃ 点灯タイミング生成部
７０ 映像信号処理部
８０Ｐ〜８０Ｓ 光変調制御部
９１ａ〜９１ｃ 微分係数差分算出部
１０１〜１０５ 画像表示装置
Ａａ〜Ａｃ，Ａｘ，Ａｙ 光学系
Ｂｐ〜Ｂｓ 電気制御系
Ｃａ〜Ｃｃ，Ｃｘ 光量観測系

Claims (7)

1. 光源から出射された光を、スクリーンに表示する画像の情報に応じて空間的に変調し、前記スクリーンに投影する画像表示装置において、
   前記光源から前記スクリーンまでの光路上に配設されて前記光路を伝播する光の光量を検出するとともに、前記光量の検出結果を光量検出情報として出力する光量検出部と、
   前記光量検出部から第１のタイミングで出力される光量検出情報と前記光量検出部から第２のタイミングで出力される光量検出情報とを比較して前記光路上を伝播していく光の光量の変動量を算出する変動量算出部と、
   予め設定しておいた閾値と前記変動量算出部が算出した変動量とを比較するとともに、この比較結果を比較結果情報として出力する変動量比較部と、
   前記変動量比較部から出力される比較結果情報が、前記光量の変動量が前記閾値よりも大きいことを示す場合に、前記スクリーンへ伝播させる光の光量を減少させるように制御する光量制御部と、
   を備えることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記光源と、当該光源に対応する光路と、当該光路に対応する光量検出部と、当該光量検出部に対応する変動量算出部と、当該変動量に対応する変動量比較部とを備える１組の光学機構を複数組有するとともに、
   前記光量制御部は、前記各変動量比較部から出力される比較結果情報に基づいて、前記スクリーンへ伝播させる光の光量を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記光量制御部は、前記光源から出射する光の光量を減少させることによって前記スクリーンへ伝播させる光の光量を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記光源から前記スクリーンまでの光路上に配設されて前記光路上を伝播する光を遮断するシャッターをさらに備え、
   前記光量制御部は、前記シャッターを閉じることによって前記スクリーンへ伝播させる光の光量を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像表示装置。
5. 前記光量検出部は、前記光源から前記スクリーンまでの光路のうちの光ファイバ上に配設されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の画像表示装置。
6. 光源から出射された光を、スクリーンに表示する画像の情報に応じて空間的に変調し、前記スクリーンに投影する画像表示装置において、
   前記光源から前記スクリーンまでの光路上の前段に配設されて前記光路を伝播する光の光量を検出するとともに、前記光量の検出結果を前段光量検出情報として出力する前段光量検出部と、
   前記光源から前記スクリーンまでの光路上の後段に配設されて前記光路を伝播する光の光量を検出するとともに、前記光量の検出結果を後段光量検出情報として出力する後段光量検出部と、
   前記前段光量検出部から第１のタイミングで出力される前段光量検出情報と前記前段光量検出部から第２のタイミングで出力される前段光量検出情報とを比較して前記光路上を伝播していく光の光量の変動量を算出する前段変動量算出部と、
   前記後段光量検出部から第１のタイミングで出力される後段光量検出情報と前記後段光量検出部から第２のタイミングで出力される後段光量検出情報とを比較して前記光路上を伝播していく光の光量の変動量を算出する後段変動量算出部と、
   前記前段変動量算出部で算出された光量の変動量と前記後段変動量算出部で算出された光量の変動量とを比較して、前記光路上を伝播していく光の光量の変動量の変化値を変動量変化値として算出するとともに、算出した変動量変化値を出力する変動量変化値比較部と、
   予め設定しておいた閾値と前記変動量比較部からの変動量変化値とを比較して前記変動量変化値が前記閾値よりも大きいか否かを判定し判定結果を出力する変化値判定部と、
   前記変化判定部から出力される判定結果が、前記変動量変化値が前記閾値よりも大きいことを示す場合に、前記スクリーンへ伝播させる光の光量を減少させるように制御する光量制御部と、
   を備えることを特徴とする画像表示装置。
7. 光源から出射された光を、スクリーンに表示する画像の情報に応じて空間的に変調し、前記スクリーンに投影する画像表示方法において、
   前記光源から前記スクリーンまでの光路上で、前記光路を伝播する光の光量を第１のタイミングで検出するとともに、前記光量の検出結果を第１の光量検出情報として出力する第１の光量検出ステップと、
   前記光源から前記スクリーンまでの光路上で、前記光路を伝播する光の光量を第２のタイミングで検出するとともに、前記光量の検出結果を第２の光量検出情報として出力する第２の光量検出ステップと、
   前記第１の光量検出情報と前記第２の光量検出情報とを比較して前記光路上を伝播していく光の光量の変動量を算出する変動量算出ステップと、
   予め設定しておいた閾値と前記光量の変動量とを比較するとともに、この比較結果を比較結果情報として出力する変動量比較ステップと、
   前記比較結果情報が、前記光量の変動量が前記閾値よりも大きいことを示す場合に、前記スクリーンへ伝播させる光の光量を減少させるように制御する光量制御ステップと、
   を含むことを特徴とする画像表示方法。

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