JP5910005B2 - プロジェクタ装置 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタ装置に係り、更に詳しくは、レーザダイオードから射出され偏向器で偏向された光を被投射面に投射して画像を表示する装置本体を備えるプロジェクタ装置に関する。

従来、発光色の異なる複数の光源（ＬＥＤ）の発光パターンを装置本体の周囲の明るさに応じて変えることで、例えばスクリーンなどの被投射面に投射される画像の明度を適正化するプロジェクタ装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、例えば特許文献１に記載のプロジェクタ装置では、複数の光源の変調制御と点灯制御とを同期して行うため、光源の制御が煩雑になっていた。

本発明は、レーザダイオードから射出され偏向器で偏向された光を被投射面に投射して画像を表示する装置本体と、前記装置本体の周囲の明るさを検出するセンサと、前記センサからの検出情報に基づいて、前記光の光路上にその一部を位置させて前記光の強度を変更可能な光強度可変装置とを備え、前記光強度可変装置は、光を透過させる複数のフィルタ部材と、該複数のフィルタ部材の少なくとも１つが前記光路上に位置するように前記複数のフィルタ部材を動作可能なアクチュエータとを有するプロジェクタ装置である。

本発明によれば、レーザダイオードの制御を煩雑にすることなく、被投射面に投射される画像の明度を装置本体の周囲の明るさに応じて適正化できる。

本発明の第１の実施形態に係るプロジェクタ装置の概略的構成を示す図である。 図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、プロジェクタ装置が有する偏向反射器を説明するための図（その１及びその２）である。 スクリーンに画像を表示するときの偏向反射器の動作を説明するための図である。 図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、プロジェクタ装置が有する光強度可変装置を説明するための図（その１及びその２）である。 プロジェクタ装置の周囲の明るさと、光強度可変装置が有するフィルタ部材における光の光路上に位置する部分の透過率との関係を示すグラフである。 光強度可変装置が有するフィルタ部材の位置制御の流れを示すフローチャートである。 プロジェクタ装置の制御の構成を示すブロック図である。 プロジェクタ装置が有するレーザダイオードにおける電流と出力との関係を示すグラフである。 レーザダイオードにおける発光強度補正後の電流と出力との関係を示すグラフである。 図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）は、第２の実施形態に係るプロジェクタ装置が有する光強度可変装置を説明するための図（その１及びその２）である。 第３の実施形態に係るプロジェクタ装置の構成を概略的に示す図である。 第４の実施形態に係るプロジェクタ装置の構成を概略的に示す図である。 図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）は、第１の変形例に係るプロジェクタ装置が有する光強度可変装置を説明するための図である。 第２の変形例に係るプロジェクタ装置が有する２つの偏向反射器を説明するための図である。

以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。図１には、第１の実施形態に係るプロジェクタ装置１０の概略構成が示されている。

プロジェクタ装置１０は、例えば水平面（ＸＹ平面）と平行な床上に設置された設置台の上面上（若しくは床上）に載置されて、又は天井から吊り下げられて使用される。

プロジェクタ装置１０は、図１に示されるように、装置本体１１、光強度可変装置１８、照度センサ１６などを備えている。

装置本体１１は、例えばＤＶＤビデオレコーダ、パーソナルコンピュータ、ＵＳＢメモリ等の外部装置１７（図７参照）からの画像情報に基づいた光束をスクリーンＳの被投射面に投射する投射光学系１４と、制御装置１９（図７参照）と、これらを収容する筐体１２とを有している。

投射光学系１４は、一例として、光源としての３つのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３、３つのコリメートレンズＣＲ１〜ＣＲ３、２つのダイクロイックミラーＤＭ１、ＤＭ２、偏向反射器２０などを有している。

レーザダイオードＬＤ１は、一例として、赤色レーザであり、赤色光を＋Ｘ方向に射出するように配置されている。

レーザダイオードＬＤ２は、一例として、青色レーザであり、青色光を−Ｙ方向に射出するように、レーザダイオードＬＤ１の＋Ｘ側かつ＋Ｙ側に配置されている。

レーザダイオードＬＤ３は、一例として、緑色レーザであり、緑色光を−Ｙ方向に射出するように、レーザダイオードＬＤ２の＋Ｘ側に配置されている。

コリメートレンズＣＲ１は、一例として、レーザダイオードＬＤ１の＋Ｘ側に配置されており、レーザダイオードＬＤ１から射出された赤色光を略平行光とする。

コリメートレンズＣＲ２は、一例として、レーザダイオードＬＤ２の−Ｙ側に配置されており、レーザダイオードＬＤ２から射出された青色光を略平行光とする。

コリメートレンズＣＲ３は、一例として、レーザダイオードＬＤ３の−Ｙ側に配置されており、レーザダイオードＬＤ３から射出された緑色光を略平行光とする。

ダイクロイックミラーＤＭ１及びＤＭ２は、それぞれ、例えば誘電体多層膜などの薄膜から成り、特定の波長の光を反射し、それ以外の波長の光を透過させる。

ダイクロイックミラーＤＭ１は、一例として、コリメートレンズＣＲ１の＋Ｘ側かつコリメートレンズＣＲ２の−Ｙ側に、Ｘ軸及びＹ軸に対して例えば４５°傾斜して配置されており、コリメートレンズＣＲ１を介した赤色光を＋Ｘ方向に透過させ、コリメートレンズＣＲ２を介した青色光を＋Ｘ方向に反射する。

なお、コリメートレンズＣＲ１を介した赤色光及びコリメートレンズＣＲ２を介した青色光は、それぞれダイクロイックミラーＤＭ１の中央付近に入射する。

ダイクロイックミラーＤＭ２は、一例として、ダイクロイックミラーＤＭ１の＋Ｘ側かつコリメートレンズＣＲ３の−Ｙ側に、Ｘ軸及びＹ軸に対して例えば４５°傾斜して配置されており、ダイクロイックミラーＤＭ１を透過した赤色光及び青色光を＋Ｘ方向に透過させ、コリメートレンズＣＲ３を介した緑色光を＋Ｘ方向に反射する。

なお、ダイクロイックミラーＤＭ１を介した赤色光及び青色光、並びにコリメートレンズＣＲ２を介した緑色光は、それぞれダイクロイックミラーＤＭ２の中央付近に入射する。

ダイクロイックミラーＤＭ２を介した３つの光（赤色光、青色光及び緑色光）は、１つの光に合成されて、偏向反射器２０に入射する。

この場合、３つのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３の発光強度の強弱のバランスにより、合成された光（以下、合成光ＣＬと称する）の色が表現されるようになっている。

偏向反射器２０は、ダイクロイックミラーＤＭ２の＋Ｘ側に配置されており、ダイクロイックミラーＤＭ２及び後述するフィルタ部材２２を介した合成光ＣＬ（入射光）を概ね−Ｙ側に偏向する。

偏向反射器２０は、一例として、図２（Ａ）に示されるように、矩形板状ミラーから成る反射部材２０ａと、該反射部材２０ａよりも大きな矩形枠状部材から成り、反射部材２０ａの外側に配置された第１支持部材２０ｂと、該第１支持部材２０ｂよりも大きな矩形枠状部材から成り、第１支持部材２０ｂの外側に配置された第２支持部材２０ｃとを有する。

反射部材２０ａは、その長手方向に平行な第１軸の周りに回転可能に第１支持部材２０ｂに支持されている。第１支持部材２０ｂは、第１軸に略直交する第２軸の周りに回転可能に第２支持部材２０ｃに支持されている。

すなわち、反射部材２０ａは、第２支持部材２０ｃに対し、互いに略直交する第１軸及び第２軸の周りに独立に回転可能となっている（図２（Ｂ）参照）。なお、ここでは、一例として、第２軸が水平に延びている。

以上より、偏向反射器２０は、反射部材２０ａを第１軸及び第２軸の少なくとも一方の周りに回転させつつ入射光を反射させることにより、反射光の反射方向を変える。すなわち、偏向反射器２０は、入射光の反射角度を変えて反射光の反射方向を変えることで、入射光を偏向する。

偏向反射器２０により偏向された合成光ＣＬは、筐体１２の−Ｙ側の側壁に嵌め込まれた透明部材２１（射出窓）を介してＸＺ平面に平行に配置されたスクリーンＳ上に投射され、この結果、スクリーンＳ上で光スポットが走査される。なお、ここでは、スクリーンＳは、ＸＺ平面に平行に配置されている。

ここで、制御装置１９は、スクリーンＳ上に画像を表示するために、スクリーンＳ上に図３に示されるような軌跡の走査線を描くように偏向反射器２０を動作させる。なお、図３において、Ｘ軸方向に延び、Ｚ軸方向に等間隔で並ぶ複数の実線矢印が、実際に画像表示に使われる走査線であり、破線が、画像表示に使われない帰線である。

詳述すると、図３において、偏向反射器２０により、光スポットは、スクリーンＳにおける−Ｘ側かつ＋Ｚ側の隅（第１位置）から、＋Ｘ方向に、所定距離Ｌだけ走査された後、第１位置の−Ｚ側の第２位置に移動される。このような動作が、光スポットが、第（Ｎ−１）位置（例えばＮ＝１５）の−Ｚ側の第Ｎ位置に至るまで繰り返される。そして、光スポットは、第Ｎ位置から＋Ｘ方向に所定距離Ｌだけ走査された後、第１位置に戻される。以後、光スポットは、同様の手順で、繰り返し走査される。

ところで、一般に、テレビジョンでは１秒間に６０回の画面描画が必要である。そして、画像の垂直方向の解像度が例えば４８０本だとすると、水平方向の走査周波数は、４８０×６０＝２８８００、すなわち約３０ｋＨｚ程度必要となる。また、光スポットによる走査が視覚的に気にならないようにするには、偏向反射器を高速に動作させる必要がある。

そこで、本実施形態では、このような高い周波数の振動を実現するために、偏向反射器２０を構成する反射部材２０ａ、第１及び第２支持部材２０ｂ、２０ｃは、半導体プロセスで薄型かつ小型に形成されている。これにより、偏向反射器２０の上記各構成部の固有振動周波数を高くすることができる。

制御装置１９は、外部装置１７からの画像信号に基づいて、偏向反射器２０における反射部材２０ａの第１軸及び第２軸周りの位置と同期して、３つのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３から射出される光を独立に変調する。なお、偏向反射器２０における反射部材２０ａの第１軸及び第２軸周りの位置情報は、制御装置１９に出力されるようになっている（図７参照）。

この動作は、ブラウン管テレビジョンの場合と基本的に同じである。ブラウン管テレビジョンでは、レーザ光の代わりに電子ビームを、偏向反射器の代わりに偏向コイルによって電子ビームの向きを変えている。

なお、一般に、偏向反射器で光スポットを走査する場合、走査範囲は偏向反射器の反射部材の回転角度に依存する。すなわち、偏向反射器からスクリーンまでの距離を一定にした場合、偏向反射器の反射部材の回転角度を大きくするほどスクリーンに投射される画像は大きくなる。

照度センサ１６は、筐体１２の周囲の明るさを検出する例えばフォトトランジスタ、フォトダイオード等を含むセンサであり、図１に示されるように、一例として筐体１２の＋Ｘ側の側面に取り付けられている。照度センサ１６は、その検出情報を制御装置１９に出力する（図７参照）。

なお、照度センサ１６は、筐体１２の＋Ｘ側の側面に限らず、例えば他の側面、上面、下面などに取り付けられることとしても良い。

光強度可変装置１８は、筐体１２内に収容されており、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されるように、フィルタ部材２２、フィルタ部材２２を動作させるＹリニアモータ２５（アクチュエータ）、フィルタ部材２２とＹリニアモータ２５の一部とを連結するリンク２６などを含む。

フィルタ部材２２は、一例として、ダイクロイックミラーＤＭ２と偏向反射器２０との間の合成光ＣＬの光路上にＹＺ平面に平行に配置されたＸ軸方向を厚さ方向とする扇形の板状部材から成る。フィルタ部材２２の材料としては、光を吸収するものが用いられている。なお、以下では、「ダイクロイックミラーＤＭ２と偏向反射器２０との間の合成光ＣＬの光路」を、単に「合成光ＣＬの光路」と称する。

フィルタ部材２２は、その周方向に並んだ光透過率が異なる複数（例えば７つ）の同形かつ同大の扇形部分２２ａ〜２２ｇを有する。すなわち、フィルタ部材２２は、光透過率が異なる複数（例えば７つ）の領域に均等に分割されている。

ここで、７つの扇形部分２２ａ〜２２ｇの光透過率を、それぞれ２２ａ_１〜２２ｇ_１とすると、２２ａ_１＜２２ｂ_１＜２２ｃ_１＜２２ｄ_１＜２２ｅ_１＜２２ｆ_１＜２２ｇ_１の関係が成立する。ここでは、一例として、２２ａ_１＝１／６４、２２ｂ_１＝１／３２、２２ｃ_１＝１／１６、２２ｄ_１＝１／８、２２ｅ_１＝１／４（２５％）、２２ｆ_１＝１／２（５０％）、２２ｇ_１＝１（１００％）に設定されている（図５参照）。

７つの扇形部分２２ａ〜２２ｇは、一例として、光透過率が小さいものから大きいものの順に、フィルタ部材２２の周方向（図４（Ａ）の矢印Ｐ方向）に並んでいる。

Ｙリニアモータ２５は、一例として、固定子２５ａ（コイルユニット）と、Ｙ軸方向に延びる可動子２５ｂ（複数の磁石を含む磁石ユニット）とを有するムービングマグネット型のリニアモータである。なお、Ｙリニアモータは、コイルユニットを可動子とし、かつ磁石ユニットを固定子とするムービングコイル型のリニアモータであっても良い。

Ｙリニアモータ２５では、可動子２５ｂが固定子２５ａに対してＹ軸方向に所定ストロークで移動可能な状態で対向配置されている。固定子２５ａには、制御装置１９からの指示の下、電流が供給されるようになっている（図７参照）。

リンク２６は、ＹＺ平面に平行に延びる部材から成り、その一端部が可動子２５ｂの−Ｙ側の端部にＸ軸周りに回転自在に接続されており、その他端部が、筐体１２に固定されたＸ軸方向に延びる軸部材２８にＸ軸周りに回転自在に支持されている。そして、リンク２６の他端部には、フィルタ部材２２の頂点部分が固定されている。フィルタ部材２２の半径は、軸部材２８と合成光ＣＬの光路との距離よりも長く設定されている。

以上の構成より、固定子２５ａに電流が供給されると、可動子２５ｂが固定子２５ａに対してＹ軸方向に移動し、これに連動（同期）して、リンク２６及びフィルタ部材２２が軸部材２８を支点にＸ軸周りに回動する。

そして、可動子２５ｂが固定子２５ａに対して＋Ｙ方向に移動するとき、フィルタ部材２２は、図４（Ａ）の矢印Ｐ方向に回動し、可動子２５ｂが固定子２５ａに対して−Ｙ方向に移動するとき、フィルタ部材２２は、図４（Ｂ）の矢印Ｑ方向（矢印Ｐと反対方向）に回動する。

ここで、可動子２５ｂが固定子２５ａに対する移動ストロークの最も＋Ｙ側の端に位置しているとき、フィルタ部材２２は、回動範囲における一端（矢印Ｐ方向の端）に位置し、扇形部分２２ａが合成光の光路上に位置している（図４（Ａ）参照）。一方、可動子２５ｂが固定子２５ａに対する移動ストロークの最も−Ｙ側の端に位置しているとき、フィルタ部材２２は、回動範囲における他端（矢印Ｑ方向の端）に位置し、扇形部分２２ｇが合成光の光路上に位置している（図４（Ｂ）参照）。

この場合、可動子２５ｂの固定子２５ａに対する位置、すなわちフィルタ部材２２の回動位置を制御することで、フィルタ部材２２の７つの扇形部分２２ａ〜２２ｇのうちのいずれか１つを合成光ＣＬの光路上に位置させることができる。

Ｙリニアモータ２５は、照度センサ１６からの検出情報に基づいて、制御装置１９により駆動制御される（図７参照）。

以上より、光強度可変装置１８は、照度センサ１６からの検出情報に基づく制御装置１９からの指示の下、Ｙリニアモータ２５を駆動して、フィルタ部材２２を合成光ＣＬの光路に直交する方向（Ｘ軸周り）に所定量回動させることで、７つの扇形部分２２ａ〜２２ｇのうちのいずれか１つを合成光ＣＬの光路上に位置させることができる。

ところで、一般に、画像を投射するプロジェクタ装置は、明るい環境において投射画像が見え易くなるように明るい画像を投射することが望ましく、暗い環境において投射画像が見え易くなるように、すなわち人が眩しく感じないように暗い画像を投射することが望ましい。

そこで、本実施形態では、制御装置１９は、照度センサ１６からの検出情報に基づいて、周囲が明るいほど光透過率が高い部分が合成光ＣＬの光路上に位置するように、逆に言うと、周囲が暗いほど光透過率が低い部分が合成光ＣＬの光路上に位置するようにＹリニアモータ２５を駆動（制御）することとしている。

すなわち、図５に示されるように、フィルタ部材２２は、装置本体１１の周囲が明るいほど、合成光ＣＬの光路上におけるフィルタ部材２２の透過率が段階的に高くなるように、その回動方向（Ｘ軸周り）に関する位置（以下、回動位置と称する）がＹリニアモータ２５を介して制御装置１９により制御される。

結果として、プロジェクタ装置１０からスクリーンＳ上に投射される画像の明度は、周囲が明るいほど高くなり、逆に言うと、周囲が暗いほど低くなる。

以上のように構成されるプロジェクタ装置１０の動作を、図６を参照しつつ説明する。プロジェクタ装置１０は、透明部材２１（射出窓）がスクリーンＳに向けられた状態で、例えば、設置台、床面上などに載置され、又は天井から吊り下げられている。

プロジェクタ装置１０に電源が投入されると、制御装置１９は、照度センサ１６からの検出情報を取得し（ステップＳ１）、この検出情報に基づいて、フィルタ部材２２の回動位置を決定する（ステップＳ２）。なお、フィルタ部材２２は、当初、扇形部分２２ａ〜２２ｇのいずれか１つが合成光ＣＬの光路上に位置する回動位置に位置している。

そして、制御装置１９は、Ｙリニアモータ２５を駆動して、フィルタ部材２２を所定量回動させ、決定した回動位置に位置させる（ステップＳ３）。但し、制御装置１９は、決定した回動位置が現時点の回動位置と同じである場合には、フィルタ部材２２を回動させない。この結果、フィルタ部材２２の７つの扇形部分２２ａ〜２２ｇのうち、筐体１２の周囲の明るさに応じた一の扇形部分が合成光ＣＬの光路上に位置する。

次いで、３つのレーザダイオードＬＤ１、ＬＤ２及びＬＤ３から、それぞれ赤色光、青色光及び緑色光が射出される。この際、各レーザダイオードは、外部装置１７からの画像情報に基づいて制御装置１９により変調制御される。

レーザダイオードＬＤ１から射出された赤色光は、コリメートレンズＣＲ１で平行光とされ、ダイクロイックミラーＤＭ１、ＤＭ２を順次透過する。レーザダイオードＬＤ２から射出された青色光は、コリメートレンズＣＲ２で平行光とされ、ダイクロイックミラーＤＭ１で反射され、ダイクロイックミラーＤＭ２を透過する。レーザダイオードＬＤ３から射出された緑色光は、コリメートレンズＣＲ３で平行光とされ、ダイクロイックミラーＤＭ２で反射される。

ダイクロイックミラーＤＭ２を透過した赤色光及び青色光、並びにダイクロイックミラーＤＭ２で反射された緑色光は、合成され、その合成光ＣＬは、フィルタ部材２２に入射する。そして、合成光ＣＬは、光強度が減衰（低減）された状態で、フィルタ部材２２から射出される。

フィルタ部材２２から射出された合成光ＣＬは、偏向反射器２０に入射する。

偏向反射器２０は、制御装置１９により、外部装置１７からの画像情報に基づいて、反射部材２０ａの第１軸及び第２軸周りの位置が制御されている。

これにより、偏向反射器２０に入射した合成光ＣＬは、上記画像情報に応じて偏向反射器２０で反射されつつ反射方向が変えられる。

この結果、スクリーンＳ上で光スポットが走査され、スクリーンＳ上に、上記画像情報に応じたフルカラー画像が装置本体１１の周囲の明るさに応じた明度で表示される。

上記ステップＳ１〜Ｓ３は、プロジェクタ装置１０に電力が供給されている間、繰り返し行われる。

なお、筐体１２の周囲の明るさは、例えばプロジェクタ装置１０が設置された室内における照明器具からの照明光の強弱の変化、室内に入射する太陽光の強弱による変化などにより変化する。

ところで、従来、プロジェクタ装置の周囲の明るさに基づいて、レーザダイオードを制御して光の強度を変更することが行われている。

しかしながら、レーザダイオードから射出される光を偏向反射器により偏向することで画像を表示する走査型のプロジェクタ装置の場合、以下に説明するように、レーザダイオードの出力を制御して光の強度を変更すること（光の明るさを調整すること）は、レーザダイオードの特性上、困難である。

図８には、レーザダイオードに供給される電流とレーザダイオードの出力との関係を示すグラフが示されている。なお、図８では、光の最大出力及び電流の最大値を１として正規化されている。

ここで、ディスプレイの明るさをレーザダイオードの出力の強度変調で表す場合、その明るさを人の視覚の特性に合わせるためにγ（ガンマ）特性として表される強度補正が行われている。

すなわち、明るさの強弱レベルをｘ、レーザダイオードの出力（光の強度）をｙとすると、ｙ=ｘ^γと表される補正が行われる。ここで、ｘは、電流であり、γの値としては、例えば２．２又は１．８が用いられる。

図９には、一例として、γ＝２．２とした場合のｘとｙとの関係を示すグラフが示されている。横軸が電流（ｘ）を示し、縦軸が出力（光の強度）を示す。両軸とも最大値１で正規化した場合が示されている。

γ特性を考慮すると、図９から分かるように、出力が０．１以下の領域も、画像における暗部の階調表現として利用される。ここで、出力が０．１以下の領域とは、図８から分かるように、ほぼレーザ発振のスレッショルド電流（閾値電流）付近に対応する領域を意味する。

レーザダイオードは、本来、スレッショルド電流値より大きい直線的な出力特性を持つ電流範囲で使用されることが望ましい。

しかしながら、画像の明暗表現にγ特性を持たせると、レーザダイオードの低出力範囲を微妙にコントロールする必要が生じる。ここで、出力が０．１以下の領域においてレーザダイオードの出力を下げると、画像における暗部のコントロール幅が著しく狭くなる。

このため、走査型のプロジェクタでは、レーザダイオードの出力を制御して投射される画像の明度を変化させようとすると、その制御が煩雑（困難）になる。

本実施形態のプロジェクタ装置１０では、装置本体１１は、３つのレーザダイオードＬＤ１〜ＬＤ３から射出され偏向反射器２０で偏向された合成光ＣＬをスクリーンＳの被投射面に投射して画像を表示する。

そして、プロジェクタ装置１０は、装置本体１１の周囲の明るさを検出する照度センサ１６と、該照度センサ１６からの検出情報に基づいて、合成光ＣＬの光路上に、フィルタ部材２２の光透過率が異なる７つの扇形部分２２ａ〜２２ｇのうちのいずれか１つを位置させて合成光ＣＬの強度を変更可能な光強度可変装置１８とを備えている。

この場合、合成光ＣＬは、装置本体１１の周囲の明るさに応じた光透過率を有する扇形部分を透過する。すなわち、合成光ＣＬの強度を、装置本体１１の周囲の明るさに応じて、減衰させることができる。より詳細には、合成光ＣＬの強度を、装置本体１１の周囲が暗いほど、大きく減衰させることができる。

この結果、レーザダイオードの制御を煩雑にすることなく、装置本体１１の周囲の明るさに応じて、スクリーンＳに投射される画像の明度を適正化できる。

すなわち、プロジェクタ装置１０は、簡易な構成により、装置本体１１の周囲の明るさに関わらず人が見易い明度の画像をスクリーンＳ上に表示することができる。

また、フィルタ部材２２は、ダイクロイックミラーＤＭ２と偏向反射器２０との間の光の光路上に配置されているため、偏向される前の合成光ＣＬをフィルタ部材２２に入射させることができる。この場合、フィルタ部材を例えば偏向反射器２０と透明部材２１との間の光の光路上などの偏向反射器２０の後段に位置させる場合に比べて、フィルタ部材２２を小さくすることができ、結果として、装置本体１１を小型化できる。

また、フィルタ部材２２は、光透過率が異なる多数（例えば７つ）の扇形部分を有するため、スクリーンＳ上に表示される画像の明度を多段階に調整することができる。

また、光強度可変装置１８では、扇形の板状部材から成るフィルタ部材２２をその頂点部分が支持された軸部材２８を支点に回動させることとしている。このため、仮にフィルタ部材２２と同一面積の例えば多角形状の板状部材から成るフィルタ部材を回動又はスライドさせることとした場合に比べて、筐体１２内における設置スペースを小さくすることができ、この結果、装置本体１１の小型化を図ることができる。

以下に、本発明の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態では、上記第１の実施形態と異なる点を説明する。

第２の実施形態は、図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）に示されるように、上記第１の実施形態に比べて、光強度可変装置の構成、すなわちフィルタ部材及び該フィルタ部材を動作させるアクチュエータの構成が異なる。

第２の実施形態の光強度可変装置１１８のフィルタ部材１２２は、一例として、ＹＺ平面に平行でＸ軸方向を厚さ方向とする矩形板状部材から成り、Ｙ軸方向に隣接し、異なる光透過率を有する２つの矩形部分１２２ａ、１２２ｂを含む。

２つの矩形部分１２２ａ、１２２ｂのうち、−Ｙ側の矩形部分１２２ａの光透過率は、例えば１／２（５０％）に設定され、＋Ｙ側の矩形部分１２２ｂの光透過率は、例えば１（１００％）に設定されている。

また、光強度可変装置１１８は、一例として、アクチェータとしてのソレノイド１２６を含む。

ソレノイド１２６は、Ｙ軸方向を軸線方向とする固定コイル１２６ａと、該固定コイル１２６ａに−Ｙ側から挿入されたプランジャ１２６ｂ（可動鉄芯）とを有する。

固定コイル１２６ａは、制御装置（不図示）に接続されており、照度センサ１６からの検出情報に基づいて、制御装置から電流が供給されるようになっている。

プランジャ１２６ｂは、Ｙ軸方向に延びる磁性部材から成り、その−Ｙ側の端部は、フィルタ部材１２２の＋Ｙ側の端部に固定されている。また、プランジャ１２６ｂの＋Ｙ側の端部には、Ｙ軸方向を軸線方向とする圧縮コイルばね１２８の−Ｙ側の端が接続されている。圧縮コイルばね１２８の＋Ｙ側の端は、筐体１２に接続されている。

固定コイル１２６ａに電流が供給されていない状態では、プランジャ１２６ｂは、固定コイル１２６ａから最も−Ｙ側に突出しており、フィルタ部材１２２の＋Ｙ側の矩形部分１２２ｂが合成光ＣＬの光路上に位置している（図１０（Ｂ）参照）。

図１０（Ｂ）に示される状態から、固定コイル１２６ａに電流が供給されると、プランジャ１２６ｂは、固定コイル１２６ａに発生する吸引力により、圧縮コイルばね１２８の弾性力に抗して、固定コイル１２６ａ内に所定距離Ｈだけ引き込まれる、すなわち＋Ｙ方向に所定距離Ｈだけ移動する。このとき、フィルタ部材１２２の−Ｙ側の矩形部分１２２ａが合成光ＣＬの光路上に位置する（図１０（Ａ）参照）。

図１０（Ａ）に示される状態から、固定コイル１２６ａへの電流供給が停止されると、圧縮コイルばね１２８の作用により、プランジャ１２６ｂが、固定コイル１２６ａに対して−Ｙ方向に所定距離Ｈだけ移動する。このとき、フィルタ部材１２２の＋Ｙ側の矩形部分１２２ｂが合成光ＣＬの光路上に位置する（図１０（Ｂ）参照）。

第２の実施形態では、制御装置は、照度センサ１６からの検出情報に基づいて、ソレノイド１２６への通電のＯＮ／ＯＦＦを制御することで、フィルタ部材１２２をＹ軸方向に所定距離Ｈだけ移動させて、合成光ＣＬの光路上における光透過率を変更する。この結果、筐体１２の周囲の明るさに応じて、スクリーンＳ上に投射される画像の明度を２段階で調整することができる。

第２の実施形態によると、フィルタ部材における光透過率が異なる部分を２つとすることで、上記第１の実施形態に比べて、フィルタ部材を小さくできるので装置本体１１の小型化を図ることができ、かつソレノイド１２６への通電のＯＮ／ＯＦＦでフィルタ部材１２２を動作させるので制御が簡単である。

また、光強度可変装置１１８は、ソレノイド１２６、圧縮コイルばね１２８などで構成されているので、上記第１の実施形態に比べて、低コスト化を図ることができる。

以下、本発明の第３の実施形態を説明する。第３の実施形態では、上記第１及び第２の各実施形態と異なる点を説明する。

第３の実施形態では、上記第１及び第２の各実施形態に比べて、図１１に示されるように、光強度可変装置の構成、すなわちフィルタ部材及びアクチェータの構成が異なる。

第３の実施形態の光強度可変装置２１８のフィルタ部材２２２は、柔軟性を有する細長い矩形のシート状部材から成り、その長手方向に沿って光透過率が徐々に変化する。すなわち、フィルタ部材２２２は、その長手方向の一端から他端にかけて光透過率が徐々に大きくなる。

詳述すると、フィルタ部材２２２は、合成光ＣＬの光路の−Ｙ側、すなわち光の光路上から外れた位置に配置されたＺ軸方向を軸線方向とするローラ２２４の＋Ｘ側かつ−Ｙ側の外周部分に、その長手方向がＸＹ平面に平行となり、＋Ｚ方向から見て略直角に曲げられた状態で巻き掛けられている。

すなわち、フィルタ部材２２２は、ＹＺ平面に平行な一方部分２２２ａと、該一方部分２２２ａに連続し、ＸＺ平面に平行な他方部分２２２ｂとを有する。

ローラ２２４は、図示は省略されているが、その軸線周りに回転自在に筐体１２に支持されている。

また、第３の実施形態の光強度可変装置２１８は、一例として、ローラ２２４の−Ｘ側に配置され、Ｚ軸方向に延びる回転軸２１６ａを有するサーボモータ２１６（アクチュエータ）を含む。サーボモータ２１６は、照度センサ１６（図１参照）からの検出情報に基づいて、制御装置（不図示）により駆動制御される。

フィルタ部材２２２の一方部分２２２ａは、合成光ＣＬの光路に直交しており、その＋Ｙ側の端に、Ｙ軸方向を軸線方向とする引っ張りコイルばね２２６の−Ｙ側の端が接続されている。引っ張りコイルばね２２６の＋Ｙ側の端は、筐体１２に接続されている。なお、一方部分２２２ａは、合成光ＣＬの光路に直交しているが、これに限らず、要は、合成光ＣＬの光路に交差していれば良い。

フィルタ部材２２２の他方部分２２２ｂの−Ｘ側の端には、例えば柔軟性のある細長い接続部材２２３の一端部が接続されている。接続部材２２３の他端部は、サーボモータ２１６の回転軸２１６ａに同軸に取り付けられた円柱部材２１７に巻き付けられている。

以上より、サーボモータ２１６が一方向に回転駆動され、接続部材２２３が円柱部材２１７から繰り出されると、フィルタ部材２２２は、引っ張りばね２２６の作用により、テンションが付与された状態で、その他方部分２２２ｂが＋Ｘ方向に移動するとともに、その一方部分２２２ａが＋Ｙ方向に移動する。このとき、ローラ２２４は、図１１の矢印Ｋ方向に回転する。

一方、サーボモータ２１６が他方向に回転駆動され、接続部材２２３が円柱部材２１７に巻き取られると、フィルタ部材２２２は、テンションが付与された状態で、引っ張りばね２２６の弾性力に抗して、その他方部分２２２ｂが−Ｘ方向に移動するとともに、その一方部分２２２ａが−Ｙ方向に移動する。このとき、ローラ２２４は、図１１の矢印Ｋ方向と反対方向に回転する。

すなわち、フィルタ部材２２２は、円柱部材２１７（回転軸２１６ａ）の回転に伴い、その一方部分２２２ａ及び他方部分２２２ｂの分量を入れ替えながら移動する。

第３の実施形態では、制御装置（不図示）は、照度センサ１６（図１参照）からの検出情報に基づいて、サーボモータ２１６の駆動を制御することで、フィルタ部材２２２の一方部分２２２ａを、合成光ＣＬの光路に直交する方向（Ｙ軸方向）に移動させて、合成光ＣＬの光路上における光透過率を変更する。この結果、装置本体の周囲の明るさに応じて、スクリーンＳ上に投射される画像の明度を適正化することができる。

第３の実施形態によると、フィルタ部材２２２は、合成光ＣＬの光路に直交する方向に光透過率が徐々に変化するので、フィルタ部材２２２の位置を細かく制御することにより、スクリーンＳ上に表示される画像の明度を細かく調整することができる。

すなわち、上記第１及び第２の各実施形態に比べ、筐体１２の周囲の明るさに応じて、スクリーンＳ上に表示される画像の明度を、より適正化することができる。

また、細長い帯状部材から成るフィルタ部材２２２を略直角に曲げて配置することで、筐体１２内におけるフィルタ部材２２２の設置スペースを小さくでき、この結果、装置本体の小型化を図ることができる。

以下に、本発明の第４の実施形態を説明する。第４の実施形態では、上記第２の実施形態に比べて、図１２に示されるように、光強度可変装置の構成のうち、フィルタ部材の構成が異なる。

第４の実施形態の光強度可変装置は、光透過率が均一であるフィルタ部材３２２を複数（例えば３つ）有している。そこで、以下では、３つのフィルタ部材３２２を、それぞれ、第１〜第３フィルタ部材３２２ａ〜３２２ｃとも称する。

ここでは、３つのフィルタ部材３２２ａ〜３２２ｃの光透過率は、一例として、それぞれ、１／８、１／４、１／２に設定されている。

３つのフィルタ部材３２２は、それぞれ、合成光ＣＬの光路上に位置する光減衰位置と、該光減衰位置から退避する退避位置との間を、ソレノイド３２４ａ、３２４ｂ、３２４ｃ（アクチュエータ）により、個別に移動可能となっている。なお、ソレノイドの構成は、上記第２の実施形態と同様なので、その説明は省略する。

ここで、３つのフィルタ部材３２２の光減衰位置は、Ｘ軸方向にずれており、３つのフィルタ部材３２２は、それぞれ単独で、又は少なくとも２つがＸ軸方向に重なった状態で光減衰位置に位置することが可能となっている。

すなわち、第４の実施形態の光強度可変装置では、３つのフィルタ部材３２２の全てを退避位置に位置させることで光透過率１（１００％）を得ることでき、３つのフィルタ部材３２２のいずれか１つを光減衰位置に位置させることで光透過率１／８、１／４、１／２を得ることができ、また、３つのフィルタ部材３２２のうちの少なくとも２つを光減衰位置に位置させることで、その少なくとも２つのフィルタ部材３２２の光透過率を加算した総光透過率を得ることもできる。

なお、３つのフィルタ部材３２２が光減衰位置に位置するときの総光透過率は、３つのフィルタ部材３２２の光透過率１／８、１／４、１／２を加算した値である７／８である。

また、２つのフィルタ部材３２２ａ、３２２ｂが光減衰位置に位置するときの総光透過率は、２つのフィルタ部材３２２ａ、３２２ｂの光透過率１／８、１／４を加算した値である３／８である。

また、２つのフィルタ部材３２２ｂ、３２２ｃが光減衰位置に位置するときの総光透過率は、２つのフィルタ部材３２２ｂ、３２２ｃの光透過率１／４、１／２を加算した値である３／４である。

また、２つのフィルタ部材３２２ｃ、３２２ａが光減衰位置に位置するときの総光透過率は、２つのフィルタ部材３２２ｃ、３２２ａの光透過率１／８、１／２を加算した値である５／８である。

第４の実施形態では、制御装置は、照度センサ１６からの検出情報に基づいて、３つのフィルタ部材３２２の位置を光減衰位置と退避位置との間で個別に制御することで、合成光ＣＬの光路における光透過率を変更する。この結果、装置本体の周囲の明るさに応じて、スクリーンＳ上に投射される画像の明度を適正化することができる。

第４の実施形態によると、光透過率が均一な、すなわち構成が単純な複数のフィルタ部材を単独で又は組み合わせて用いることで、コストダウンを図ることができ、かつフィルタ部材の数（例えば３つ）よりも多い数（例えば８つ）の異なる光透過率を得ることができる。

なお、本発明は、上記第１〜第４の各実施形態で説明したものに特に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記第１の実施形態では、Ｙリニアモータを用いて、異なる光透過率を有する７つの扇形部分を含むフィルタ部材２２を多段階（７段階）に制御しているが、これに限らず、例えば、図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）に示されるように、異なる光透過率を有する２つの扇形部分４２２ａ、４２２ｂを含むフィルタ部材４２２、並びに該フィルタ部材４２２を動作させるソレノイド１２６及び圧縮コイルばね１２８を用いて、フィルタ部材４２２を２段階に制御しても良い。この場合、フィルタ部材４２２を小さくできるので装置本体の小型化を図ることができるとともに、フィルタ部材４２２の制御が２段階なので制御が簡単である。

この場合、図１３（Ａ）に示されるように、ソレノイド１２６の固定コイル１２６ａに電流が供給されていない状態で、光透過率が低い（例えば１／２）扇形部分４２２ａを合成光ＣＬの光路上に位置させることで、電源の異常時、電源投入直後の初期化時などに不用意に強いレーザ光が外部に漏れることを防止でき、安全性を高めることができる。

上記第１〜第４の各実施形態では、スクリーンＳ上を走査する偏向器として偏向反射器２０が用いられているが、これに限られない。例えば、図１４に示されるように、第１反射部材１２０ａ及び該第１反射部材１２０ａを第３軸周りに回転可能に支持する支持部材１２０ｂにより構成される第１偏向反射器１２０と、第２反射部材２２０ａ及び該第２反射部材２２０ａを第４軸周りに回転可能に支持する支持部材２２０ｂにより構成される第２偏向反射器２２０とを組み合わせて用いることとしても良い。すなわち、フィルタ部材を透過した合成光ＣＬを第１反射部材１２０ａで反射（偏向）し、その反射光を、第２反射部材２２０ａで反射（偏向）して、その反射光をスクリーンＳ上に投射させても良い。この場合、第１及び第２偏向反射器１２０、２２０の各構成部も、半導体プロセスで薄型かつ小型に形成されることが好ましい。また、この場合、第１偏向反射器１２０の代わりに、例えば、多角形柱状の部材から成るポリゴンミラーを用いても良い。

上記第１〜第４の各実施形態におけるフィルタ部材又はフィルタ部材の複数部分の光透過率の値は、一例であって、適宜変更可能である。

上記第１〜第３の各実施形態におけるフィルタ部材の形状、フィルタ部材の複数部分の形状及び大きさは、一例であって、適宜変更可能である。

上記第１の実施形態では、フィルタ部材２２は、光透過率が異なる部分を７つ有しているが、これに限らず、例えば、２つ〜６つでも良いし、８つ以上でも良い。

上記第３の実施形態では、フィルタ部材２２２の光透過率が、フィルタ部材２２２の長手方向に沿って徐々に変化するが、段階的に変化することとしても良い。

上記第４の実施形態では、３つのフィルタ部材３２２ａ、３２２ｂ、３２２ｃの光透過率を互いに異ならせているが、これに限らず、３つのフィルタ部材のうち、少なくとも２つのフィルタ部材の光透過率を等しくしても良い。

上記第４の実施形態では、各フィルタ部材３２２は、光透過率が均一であるが、これに限らず、光透過率が異なる複数部分を有していても良い。

上記第４の実施形態では、フィルタ部材を３つ用いているが、これに限らず、１つ、２つ又は４つ以上用いても良い。フィルタ部材を複数用いる場合、全てのフィルタ部材の光透過率を互いに異ならせても良いし、少なくとも２つのフィルタ部材の光透過率を等しくしても良い。

上記第１の実施形態では、フィルタ部材２２の光透過率を段階的に変化させるようにしているが、これに代えて、例えば、フィルタ部材２２の光透過率を周方向に沿って徐々に変化するように、すなわち光透過率の変化にグラデーションを持たせても良い。この場合、光透過率をより細かく変化させることができるため、筐体１２の周囲の明るさに応じて、スクリーンＳ上に表示される画像の明度をより適正化することができる。

上記第１及び第３の各実施形態では、フィルタ部材２２の光透過率をフィルタ部材２２の周方向に沿って順次大きくなるように（又は小さくなるように）変化させているが、これに限らず、フィルタ部材２２の光透過率をフィルタ部材２２の周方向に沿って光透過率の極大値（又は極小値）を少なくとも１つ持つように変化させても良い。

上記第１、第２及び第４の各実施形態では、フィルタ部材を動作させるアクチュエータとして、リニアモータ又はソレノイドが採用されているが、これに限らず、例えば、モータを含む送りねじ機構、モータを含むラックアンドピニオン機構、エアシリンダ、オイルシリンダなどを採用しても良い。

上記第１〜第４の各実施形態では、フィルタ部材を自動的に動作させることとしているが、これに併せて、ユーザが例えば操作部を介してマニュアルで動作させることとしても良い。この場合、例えば、装置本体１１に異常が発生した場合等の緊急時に光透過率が最も低減されるようにアクチュエータを動作させることにより、レーザ光による被害を抑制することができる。

上記第１〜第３の各実施形態では、フィルタ部材は、光透過率が０（ゼロ）の部分を有していないが、これに限らず、例えば、光を遮断する（光透過率が０の）部分を有するフィルタ部材を採用し、装置本体１１の異常発生時にレーザ光を遮断することとしても良い。

上記第４の実施形態では、光を遮断する（光透過率がゼロの）部材を、合成光ＣＬの光路上に位置する遮断位置と該遮断位置から退避する退避位置との間で移動可能に設けて、装置本体１１の異常発生時にレーザ光を遮断することとしても良い。

上記第１〜第４の各実施形態では、フィルタ部材の材料に光を吸収するものを用いたが、これに代えて、光を一部反射する材料をフィルタ部材の少なくとも一部に用いても良い。

上記第１〜第４の各実施形態では、光の強度を減衰する部材としてフィルタ部材が用いられているが、これに限らず、例えば、液晶シャッタ、液晶シャッタアレイなどの光の強度を減衰できるものであれば、いかなるものを用いても良い。

上記第１〜第４の各実施形態では、光源として、３つのレーザダイオードが用いられたが、２つ以下又は４つ以上用いられても良い。すなわち、プロジェクタ装置は、カラー画像に限らず、モノクロ画像を表示するものであっても良い。なお、レーザダイオードを１つ用いる場合は、２つのダイクロイックミラーは不要であり、レーザダイオードを２つの用いる場合は、１つのダイクロイックミラーは不要であり、レーザダイオードを４つ以上用いる場合は、ダイクロイックミラーを追加する必要がある。

上記第１〜第４の各実施形態では、各レーザダイオードに対応してコリメートレンズが設けられているが、少なくとも１つのコリメートレンズを設けなくても良い。

上記第１〜第４の各実施形態では、フィルタ部材は、ダイクロイックミラーＤＭ２と偏向反射器２０との間の光の光路上に配置されるが、これに限らず、例えば、偏向反射器２０と透明部材２１との間の光の光路上に配置されることとしても良いし、透明部材２１の−Ｙ側に配置されることとしても良い。

１０…プロジェクタ装置、１１…装置本体、１６…照度センサ、１８…光強度可変装置、２０…偏向反射器（偏向器）、２２…フィルタ部材（光強度可変装置の一部）、２５…Ｙリニアモータ（アクチュエータ）、ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３…レーザダイオード、ＣＬ…合成光（光）。

特開２００７−９４１０８号公報

Claims (7)

1. レーザダイオードから射出され偏向器で偏向された光を被投射面に投射して画像を表示する装置本体と、
   前記装置本体の周囲の明るさを検出するセンサと、
   前記センサからの検出情報に基づいて、前記光の光路上にその一部を位置させて前記光の強度を変更可能な光強度可変装置とを備え、
   前記光強度可変装置は、光を透過させる複数のフィルタ部材と、該複数のフィルタ部材の少なくとも１つが前記光路上に位置するように前記複数のフィルタ部材を動作可能なアクチュエータとを有するプロジェクタ装置。
2. 前記光強度可変装置は、その一部を、前記光路上における前記レーザダイオードと前記偏向器との間に位置させることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ装置。
3. 前記レーザダイオードは、複数あり、
   前記複数のレーザダイオードから射出された光を合成する光合成部を、前記光路上における前記複数のレーザダイオードと前記光強度可変装置の一部との間に更に備えることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ装置。
4. レーザダイオードから射出され偏向器で偏向された光を被投射面に投射して画像を表示する装置本体と、
   前記装置本体の周囲の明るさを検出するセンサと、
   前記センサからの検出情報に基づいて、前記光の光路上にその一部を位置させて前記光の強度を変更可能な光強度可変装置とを備え、
   前記光強度可変装置は、光透過率が異なる複数の部分を含むフィルタ部材と、前記複数の部分のうち、任意の一の部分のみが前記光路上に位置するように前記フィルタ部材を動作可能なアクチュエータとを有し、
   前記光強度可変装置は、前記装置本体に電力が供給されていないときに、前記光の強度が最も低減される位置に前記フィルタ部材を位置させるプロジェクタ装置。
5. レーザダイオードから射出され偏向器で偏向された光を被投射面に投射して画像を表示する装置本体と、
   前記装置本体の周囲の明るさを検出するセンサと、
   前記センサからの検出情報に基づいて、前記光の光路上にその一部を位置させて前記光の強度を変更可能な光強度可変装置とを備え、
   前記光強度可変装置は、光透過率が異なる複数の部分を含むフィルタ部材と、前記複数の部分のうち、任意の一の部分のみが前記光路上に位置するように前記フィルタ部材を動作可能なアクチュエータとを有し、
   前記光強度可変装置は、前記装置本体に異常が発生したときに、前記光の強度が最も低減されるように前記アクチュエータを動作させるプロジェクタ装置。
6. 前記フィルタ部材は、帯状部材から成り、
   前記フィルタ部材は、前記光路上から外れた位置において曲げられた状態で前記光路に交差する方向に移動可能であることを特徴とする請求項４又は５に記載のプロジェクタ装置。
7. 前記光強度可変装置は、前記装置本体の周囲が暗いほど前記光の強度が低減されるように前記アクチュエータを動作させることを特徴とする請求項４〜６のいずれか一項に記載のプロジェクタ装置。