JP6107007B2 - プロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクターに関するものである。

近年、プロジェクターの高性能化に関して、高精細な表示画像を得ることが可能な技術の要求が高まっている。

この要求に対して、例えば特許文献１では、表示素子と画素ずらし素子とを備えた構成が開示されている。表示素子は、透過型ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）である。画素ずらし素子は、偏光スイッチング液晶と、複屈折板と、を含む。画素ずらし素子は、表示素子に表示される画像の空間的位置を周期的に異ならせる。これにより、表示素子が備える画素数以上の高精細表示を可能とする。

特開２００８−２７１４１３号公報

プロジェクターの表示素子から射出される光の強度は大きいため、光路上に配置された部材には熱が蓄積しやすい。光路上に配置された部材の温度は、表示素子に表示される画像に応じて変化する。例えば、画素ずらし素子の複屈折板の温度が変化すると、複屈折板が熱膨張したり熱収縮したりして複屈折板の屈折率が変化する。複屈折板の屈折率の変化に伴い、複屈折板から射出される光の光路がずれる。その結果、被投射面に投射される画像が本来あるべき位置から動的にずれてしまい、視認画質が劣化するという問題がある。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、視認画質の劣化を抑制することが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用した。
（１）すなわち、本発明の一態様におけるプロジェクターは、画像光を第１の画像光と第２の画像光とに時分割して射出する画像形成装置と、前記画像形成装置から射出された前記第１の画像光の偏光方向を第１の偏光方向に制御するとともに、前記第２の画像光の偏光方向を前記第１の偏光方向とは異なる第２の偏光方向に制御し、前記第１の画像光の偏光方向と前記第２の画像光の偏光方向とを交互に切り替える偏光切替素子と、前記偏光切替素子から射出された前記第１の偏光方向の第１の画像光の光路と前記第２の偏光方向の第２の画像光の光路とをずらす、電気光学効果を有する複屈折光学素子と、前記複屈折光学素子から射出された前記第１の画像光と前記第２の画像光とを投射する投射光学系と、前記複屈折光学素子に電圧を印加する電圧印加装置と、前記複屈折光学素子から射出される前記第１の画像光と前記第２の画像光との相対位置の変化に応じて前記電圧印加装置を制御する制御装置と、を含む。

この構成によれば、制御装置による電圧印加装置の制御により、複屈折光学素子の電気光学効果を利用して、複屈折光学素子から射出される第１の画像光と第２の画像光との相対位置を調整することができる。複屈折光学素子に印加する電圧を調整することにより、複屈折光学素子の熱膨張や熱収縮による屈折率の変化に起因して生じる、複屈折光学素子から射出される光の光路ずれを相殺する補正ができる。したがって、視認画質の劣化を抑制することができる。

（２）上記（１）に記載のプロジェクターでは、前記複屈折光学素子の温度を測定する温度センサをさらに含み、前記制御装置は、前記温度センサで測定された前記複屈折光学素子の温度に基づいて、前記電圧印加装置を制御してもよい。

この構成によれば、複屈折光学素子の温度に基づいて、複屈折光学素子から射出される光の光路ずれの大きさを推定することができる。そのため、複屈折光学素子から射出される光の光路ずれをリアルタイムで補正することができる。

（３）上記（１）または（２）に記載のプロジェクターでは、前記複屈折光学素子から射出される、前記第１の画像光が被投射面に投射される第１の像と、前記第２の画像光が被投射面に投射される第２の像とを撮像する撮像装置と、前記撮像装置の撮像データに基づいて、前記第１の像と前記第２の像との相対位置の変位量を演算する演算装置と、をさらに含み、前記制御装置は、前記演算装置で演算された前記変位量に基づいて、前記電圧印加装置を制御してもよい。

この構成によれば、撮像装置の撮像データに基づいて、第１の像と第２の像との相対位置の変位量を演算することができる。そのため、演算装置で演算された第１の像と第２の像との相対位置の変位量をリアルタイムで補正することができる。

（４）上記（１）ないし（３）のいずれか一項に記載のプロジェクターでは、前記電圧印加装置は、前記複屈折光学素子に印加したバイアス電圧を基準として前記複屈折光学素子に印加する電圧を増減させてもよい。

この構成によれば、複屈折光学素子の屈折率が変化する方向を調整することができる。そのため、複屈折光学素子から射出される光の光路ずれを補正しやすい。

（５）上記（１）ないし（４）のいずれか一項に記載のプロジェクターでは、前記画像形成装置の光射出側に配置され、前記画像形成装置から射出された前記画像光の偏光方向を回転させて前記画像光の偏光方向を所定の偏光方向に揃える偏光回転素子をさらに含んでいてもよい。

この構成によれば、第１の画像光の光路と第２の画像光の光路とをずらす方向（画素ずらしを行う方向）を所望の方向に調整することができる。

（６）上記（１）ないし（５）のいずれか一項に記載のプロジェクターでは、前記偏光切替素子は、ツイステッドネマチックモードの液晶素子であってもよい。

この構成によれば、他のモードの液晶素子に比べて応答速度が速く、かつ、表示画像の色合いが変わりにくい。

（７）上記（１）ないし（６）のいずれか一項に記載のプロジェクターでは、前記画像形成装置は、光を射出する光源と、前記光源から射出された光を、第１の画像データに基づいて変調して前記第１の画像光として射出するとともに、第２の画像データに基づいて変調して前記第２の画像光として射出する光変調素子と、を含んでいてもよい。

この構成によれば、各画像データに対応する画像光を射出する画像形成装置を実現することができる。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。 第１実施形態に係るプロジェクターの画像形成装置の要部を示す拡大図である。 第１実施形態に係るプロジェクターの要部を示す拡大図である。 （Ａ）、（Ｂ）複屈折光学素子の作用を説明するための図である。 光路切替素子の作用を説明するための図である。 複屈折光学素子から射出される光の光路ずれを説明するための図である。 電圧印加装置による光路ずれの補正を説明するための図である。 本発明の第２実施形態に係るプロジェクターの概略構成を示す図である。 第２実施形態に係るプロジェクターの要部を示す図である。

[第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。
本実施形態では、光変調素子として透過型の液晶ライトバルブを３組使用した、いわゆる３板式の液晶プロジェクターを例示する。

図１は、本実施形態のプロジェクター１の概略構成図である。図２は、プロジェクター１の画像形成装置２の要部を示す拡大図である。

本実施形態のプロジェクター１は、図１に示すように、画像形成装置２と、光路切替素子３と、電圧印加装置４と、制御装置５と、温度センサ６と、投射光学系７と、を備えている。制御装置５は、画像形成装置２、光路切替素子３、及び電圧印加装置４を統括制御する。

以下、プロジェクター１の各構成要素について説明する。
画像形成装置２は、光源８と、インテグレーター光学系９と、色光分離導光光学系１０と、３つの液晶ライトバルブ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ（光変調素子）と、色光合成光学系１２と、を備えている。画像形成装置２は、不図示の駆動回路を介して制御装置５に接続されている。

光源８は、超高圧水銀ランプやキセノンランプ等からなる。光源８は、光源ランプ１３と、リフレクター１４と、を備えている。光源ランプ１３は、白色光を射出する。リフレクター１４は、光源ランプ１３からの光を反射してインテグレーター光学系９に向けて射出させる。

インテグレーター光学系９は、第１レンズアレイ１５と、第２レンズアレイ１６と、重畳レンズ１７と、を備えている。第１レンズアレイ１５及び第２レンズアレイ１６は、フライアイレンズ等からなる。インテグレーター光学系９は、光源８から射出された光の照度分布を各液晶ライトバルブ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ上で略均一化する。

色光分離導光光学系１０は、ダイクロイックミラー１８，１９と、反射ミラー２０，２１，２２と、入射側レンズ２３と、リレーレンズ２４と、を備えている。ダイクロイックミラー１８，１９は、入射した白色光に含まれる所定の波長帯域の色光を選択的に反射させ、それ以外の波長帯域の色光を透過させる。

具体的には、ダイクロイックミラー１８は、緑色光ＬＧと青色光ＬＢとを反射させ、赤色光ＬＲを透過する。ダイクロイックミラー１９は、ダイクロイックミラー１８で反射した色光のうち、緑色光ＬＧを緑色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｇに向けて反射させ、青色光ＬＢを透過する。反射ミラー２０は、ダイクロイックミラー１８を透過した赤色光ＬＲを赤色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｒに向けて反射させる。

入射側レンズ２３、反射ミラー２１、リレーレンズ２４、及び反射ミラー２２は、ダイクロイックミラー１９を透過した青色光ＬＢを青色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｂに導く。入射側レンズ２３は、リレーレンズ２４に光を効率良く入射させる。リレーレンズ２４は、入射側レンズ２３近傍の光を青色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｂに伝達する。これにより、入射側レンズ２３に入射した青色光ＬＢは、光強度分布が略保存された状態で光損失を殆ど伴うことなく、空間的に離れた青色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｂに伝達される。

各液晶ライトバルブ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、図２に示すように、入射側偏光板と、液晶パネルと、射出側偏光板と、を備えている。例えば、赤色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｒは、入射側偏光板２５ａと、液晶パネル２５Ｐと、射出側偏光板２５ｂと、を備えている。液晶パネル２５Ｐは、一対の基板と、一対の基板間に挟持された液晶と、を備えている。液晶パネル２５Ｐには、透過率を独立に制御可能な複数の画素がマトリクス状に配列されている。液晶パネル２５Ｐの光透過領域には、複数の走査線と複数のデータ線とが互いに交差して設けられている。緑色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｇ、青色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｂの構成も赤色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｒと同様である。

例えば、赤色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｒは、入射した赤色光を画像データに基づいて光変調し、光学像を内包した画像光を射出する。緑色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｇ、青色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｂの作用も赤色光変調用液晶ライトバルブ１１Ｒと同様である。

本実施形態に係るプロジェクター１は、線順次駆動方式を採用する。線順次駆動方式においては、複数のデータ線に画像データが供給され、複数の走査線が一方から他方に順次に駆動される。すなわち、走査線が線順次に走査される。これにより、各走査線に対応する行方向に並ぶ複数の画素（画素群）に画像データが順次書き込まれる。

本実施形態において、単位画像データは、第１の画像データと第２の画像データとで構成されている。

第１の画像データは線順次で各液晶ライトバルブに書き込まれる。第２の画像データは第１の画像データが書き込まれる期間と時間的に隣接する期間に線順次方式で書き込まれる。この書込み動作が繰り返され、第１の画像データと第２の画像データとは交互に各液晶ライトバルブに書き込まれる。各液晶ライトバルブは、入射した光を、書き込まれた第１の画像データに基づいて変調して第１の画像光として射出するとともに、第２の画像データに基づいて変調して第２の画像光として射出する。

色光合成光学系１２は、クロスダイクロイックプリズム２６と、色選択偏光変換素子２７と、を備えている。クロスダイクロイックプリズム２６は、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされたものである。三角柱プリズムにおいて貼り合わされる面は、クロスダイクロイックプリズム２６の選択反射面になる。

図２に示すように、クロスダイクロイックプリズム２６の内面には、第１の選択反射面２６ａと、第２の選択反射面２６ｂとが互いに直交して形成されている。第１の選択反射面２６ａは、赤色光ＬＲが反射し緑色光ＬＧが透過する面である。第２の選択反射面２６ｂは、青色光ＬＢが反射し緑色光ＬＧが透過する面である。

クロスダイクロイックプリズム２６に入射した緑色光ＬＧは、選択反射面２６ａ，２６ｂを通ってそのまま射出される。クロスダイクロイックプリズム２６に入射した、赤色光ＬＲは、第１の選択反射面２６ａで選択的に反射して、緑色光ＬＧの射出方向と同じ方向に射出される。青色光ＬＢは、第２の選択反射面２６ｂで選択的に反射して、緑色光ＬＧの射出方向と同じ方向に射出される。

色選択偏光変換素子２７は、入射光のうち、特定の波長帯域の色光の偏光状態を選択的に変換する。各液晶ライトバルブ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから射出される画像光は射出側偏光板（図２参照）を透過した直線偏光である。各色光の偏光状態は、クロスダイクロイックプリズムにおける色光合成の効率を考慮して設定される。例えば、緑色光ＬＧはＰ偏光、赤色光ＬＲおよび青色光ＬＢはＳ偏光の状態でクロスダイクロイックプリズムに入射し、カラー画像を形成する画像光に合成されて射出される。クロスダイクロイックプリズムから射出された画像光は、色選択偏光変換素子２７に入射する。このとき、緑色光ＬＧの偏光方向のみが９０°回転してＳ偏光となる。これにより、色選択偏光変換素子２７からは、偏光状態が揃った３つの色光で構成された画像光が射出される。

なお、各液晶ライトバルブ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから射出側偏光板（図２参照）を透過して射出される各色光ＬＲ，ＬＧ，ＬＢが、全て同じ状態の直線偏光（例えば、Ｓ偏光）となる構成を採用することもできる。また、クロスダイクロイックプリズム２６の前段で各色光の偏光状態がすでに揃えられている場合には、色選択偏光変換素子２７は必要ない。

このように、色光合成光学系１２によって３つの色光が合成されて、カラー画像を表す光が形成される。合成された画像光は、光路切替素子３に向けて射出される。

本実施形態に係る画像形成装置２は、画像光を、第１の画像光と第２の画像光とに時分割して射出する。ここで、第１の画像光は、画像形成装置２に第１の画像データの書き込みが行われる第１のサブフィールドに対応する画像光である。第２の画像光は、画像形成装置２に第２の画像データの書き込みが行われる第２のサブフィールドに対応する画像光である。

図３は、プロジェクター１の要部を示す拡大図である。
光路切替素子３は、図３に示すように、偏光回転素子２８と、偏光切替素子２９と、複屈折光学素子３０と、を備えている。光路切替素子３は、画像形成装置２から射出された第１の画像光の光路と第２の画像光の光路とをずらす。これにより、光路切替素子３からは、第１の画像光と第２の画像光とが交互に切り替わって射出される。

偏光回転素子２８は、画像形成装置２の光射出側に配置されている。偏光回転素子２８は、第１の画像光の偏光方向と第２の画像光の偏光方向とを所定の偏光方向に揃える。

以下、画素ずらしの方向について説明する。
画素は、後述する複屈折光学素子３０の光学軸Ｐ１（図４（Ａ）、（Ｂ）参照）をｘｙ平面から見たときの方向（以下、Ｐ１ｘｙと称する）にシフトする。したがって、画素を斜め４５°にシフトさせる場合には、Ｐ１ｘｙは斜め４５°に傾いている必要がある。

複屈折光学素子３０において、Ｐ１ｘｙに対して直交する方向の偏光（以下、常光という）は直進し、Ｐ１ｘｙに対して平行な方向の偏光（以下、異常光という）は屈折する。本実施形態の偏光回転素子２８は、第１の画像光をＰ１ｘｙに対して直交する方向に揃えて常光とし、第２の画像光をＰ１ｘｙに対して平行な方向に揃えて異常光とする。

なお、第１の画像光をＰ１ｘｙに対して平行な方向に揃えて異常光とし、第２の画像光をＰ１ｘｙに対して直交する方向に揃えて常光としてもよい。

図５では、画素ずらしの方向Ｕを斜め下方向（例えば斜め４５°）としている。

例えば、画素ずらしの幅（シフト幅）は、１／√２画素ピッチとする。この場合、第２の画像光に対応する表示画像（第２の画像光の像ＬＥ）が、第１の画像光に対応する表示画像（第１の画像光の像ＬＯ）に対して、水平方向に１／２画素、かつ垂直方向に１／２画素ずれた位置に配置される。

なお、画素ずらしの方向は斜め下方向に限らず、水平方向もしくは垂直方向等、種々の方向に設定することができる。

偏光切替素子２９は、図３に示すように、偏光切替駆動回路３１を介して制御装置５に接続されている。

偏光切替素子２９は、偏光回転素子２８から射出された第１の画像光の偏光方向と第２の画像光の偏光方向とを、互いの偏光方向が異なるようにそれぞれ所定の偏光方向に制御し、第１の画像光の偏光方向と第２の画像光の偏光方向とを交互に切り替える。

本実施形態の偏光切替素子２９は、第１の画像光の偏光方向が制御される所定の偏光方向をＰ１ｘｙに対して直交する方向に揃えて常光に対応させ、第２の画像光の偏光方向が制御される所定の偏光方向をＰ１ｘｙに対して平行な方向に揃えて異常光に対応させる。

なお、偏光回転素子２８から射出される画像光が常光若しくは異常光のどちらかである場合には、偏光切替素子２９が、第１の画像光の偏光方向を変えずに第１の画像光を常光として射出し、第２の画像光の偏光方向を変えて第２の画像光を異常光として射出するという構成でもよい。
また、偏光回転素子２８が画像光の偏光方向を適当な方向に揃えて、偏光切替素子２９から射出される画像光が常光と異常光とになるように合わせるという構成でもよい。

本実施形態の偏光切替素子２９は、ツイステッドネマチックモード（ＴＮモード）の液晶素子である。

なお、偏光切替素子２９としては、バーチカルアライメントモード（ＶＡモード）等の他のモードの液晶素子を採用することもできる。ただし、ＴＮモードの液晶素子は他のモードの液晶素子に比べて応答速度が速く、かつ、表示画像の色合いが変わりにくい。このような観点から、偏光切替素子２９としては、ＴＮモードの液晶素子を採用することが好ましい。

複屈折光学素子３０は、偏光切替素子２９の光射出側に配置されている。複屈折光学素子３０は、電気光学効果を有する。複屈折光学素子３０は、例えば方解石や水晶、あるいは液晶を配向させた液晶セル、高分子配向体等の屈折率異方性を有する部材で構成されている。本実施形態の複屈折光学素子３０は水晶である。

例えば、電気光学効果としては、ポッケルス効果、カー効果などがある。ポッケルス効果とは、印加電圧の大きさに比例して複屈折光学素子の屈折率が変化することをいう。カー効果とは、印加電圧の大きさの２乗に比例して複屈折光学素子の屈折率が変化することをいう。本実施形態では、ポッケルス効果を利用している。

複屈折光学素子３０は、入射する光の偏光方向に応じて異なる屈折作用を発現する。この作用により、複屈折光学素子３０は、偏光切替素子２９から入射された光の光路をその偏光方向に応じてずらして、入射された光を射出端面の異なる位置から射出させる。

なお、図１、図２及び図３では、便宜上、偏光切替素子２９と複屈折光学素子３０とを互いに離間して示している。ただし、各液晶ライトバルブ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂからの画像光による中間像が偏光切替素子２９上に結像される場合には、複屈折光学素子３０を偏光切替素子２９の極近傍に配置することが望ましい。例えば、複屈折光学素子３０を偏光切替素子２９に密接させて配置することが望ましい。これにより、中間像の極近傍で光路を変更することができる。そのため、投射表示時の画質劣化を抑制でき、高画質な高精細画像表示を実現できる。

ここで、複屈折光学素子３０に入射した画像光の振る舞いについて、図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。図４（Ａ）、（Ｂ）は、複屈折光学素子３０の作用を説明するための図である。図４（Ａ）、（Ｂ）において、複屈折光学素子３０の光学軸Ｐ１は紙面に平行な面内に配置されているとする。図４（Ａ）において、複屈折光学素子３０に入射する偏光Ｌ１は常光であり、その偏光方向Ｐ_Ｏは紙面に垂直である。図４（Ｂ）において、複屈折光学素子３０に入射する偏光Ｌ２は異常光であり、その偏光方向Ｐ_Ｅは紙面に平行である。

図４（Ａ）に示すように、入射する偏光Ｌ１の偏光面（偏光方向Ｐ_Ｏと入射光の中心軸とを含む面）内に複屈折光学素子３０の光学軸Ｐ１が存在しない場合には、入射した偏光Ｌ１はその光路を変えずに射出される。一方、図４（Ｂ）に示すように、入射する偏光Ｌ２の偏光面（偏光方向Ｐ_Ｅと入射光の中心軸とを含む面）内に複屈折光学素子３０の光学軸Ｐ１が存在する場合には、複屈折光学素子３０の常光屈折率と異常光屈折率との差に起因する偏向角θに応じて、入射した偏光Ｌ２はその光路を変えて射出される。したがって、この例では、常光はその光路を変えずに射出され、異常光はその光路を変えて射出される。

ここで、厚みＴの複屈折光学素子３０の入射端面３０ａと射出端面３０ｂとが平行な状態で形成されている場合には、入射端面３０ａから入射した偏光はその光路がシフト量Ｄだけ平行シフトした状態で射出端面３０ｂから射出される。シフト量Ｄは偏向角θと厚みＴに依存し、Ｄ＝Ｔ・tanθで表される。

したがって、偏光切替素子２９から、第１の画像光が常光で射出され、第２の画像光が異常光で射出されたとき、常光の状態で複屈折光学素子３０に入射した第１の画像光は、その光路を変えずに射出される。一方、異常光の状態で複屈折光学素子３０に入射した第２の画像光は、その光路をシフト量Ｄだけ平行シフトさせた状態で射出される。

例えば、このシフト量Ｄを、液晶ライトバルブ１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂにおいて１／√２画素ピッチに設定する。この場合、図５に示すように、第２の画像光の像ＬＥが、第１の画像光の像ＬＯに対して、水平方向に１／２画素、かつ垂直方向に１／２画素ずれた位置に表示されることになる。

図３に示すように、複屈折光学素子３０の光入射側の面には、第１の電極３２が配置されている。複屈折光学素子３０の光射出側の面には、第２の電極３３が配置されている。第１の電極３２及び第２の電極３３は、例えば、インジウム錫酸化物（Indium Tin Oxide, 以下、ＩＴＯと略記する）等の透明電極である。電圧印加装置４は、第１の電極３２と第２の電極３３とに電気的に接続されている。

電圧印加装置４は、制御装置５からの制御情報により、複屈折光学素子３０に電圧を印加する。複屈折光学素子３０に電圧を印加すると、電気光学効果（ポッケルス効果）により、複屈折光学素子３０から射出される第１の画像光と第２の画像光との相対位置を調整することができる。

制御装置５は、複屈折光学素子３０から射出される第１の画像光と第２の画像光との相対位置の変化に応じて電圧印加装置４を制御する。

本実施形態では、複屈折光学素子３０から射出される第１の画像光と第２の画像光との相対位置の変化を、温度センサ６を用いて導出している。温度センサ６は、複屈折光学素子３０の側面に設けられている。温度センサ６は、複屈折光学素子３０の温度を測定する。制御装置５は、温度センサ６で測定された複屈折光学素子３０の温度に基づいて、電圧印加装置４を制御する。

例えば、複屈折光学素子３０の温度と、複屈折光学素子３０から射出される第１の画像光と第２の画像光との相対位置の変化量との関係を求めたデータを準備する。なお、複屈折光学素子３０の温度と、複屈折光学素子３０から射出される第１の画像光と第２の画像光との相対位置の変化量との関係は、複屈折光学素子３０の形成材料の種類やサイズ等によって異なる。

このデータは、予め制御装置５により読み出し可能にしておく。例えば、ルックアップテーブル（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ、ＬＵＴ）を制御装置５の格納部５０に格納しておく。ルックアップテーブルには、複屈折光学素子３０の温度と、複屈折光学素子３０から射出される第１の画像光と第２の画像光との相対位置の変化量との関係、及び複屈折光学素子３０から射出される第１の画像光と第２の画像光との相対位置の変化量と、複屈折光学素子３０に印加する電圧との関係が、予め登録されている。制御装置５は、このルックアップテーブルを参照して、電圧印加装置４を制御する。

なお、ルックアップテーブルに登録されている関係はこれに限らない。例えば、屈折光学素子３０の温度から複屈折光学素子３０に印加する電圧が分かる場合には、ルックアップテーブルには、複屈折光学素子３０の温度と、複屈折光学素子３０に印加する電圧との関係が、登録されていればよい。このようにすれば、複屈折光学素子３０に印加する電圧を推定する際に、複屈折光学素子３０から射出される第１の画像光と第２の画像光との相対位置の変化量との関係を省略できる。そのため、制御装置５により電圧印加装置４を効率よく制御することができる。

投射光学系７は、図１に示すように、複屈折光学素子３０から射出された第１の偏光方向の第１の画像光と第１の偏光方向の第２の画像光とをスクリーン３４（被投射面）に投射する。これにより、スクリーン３４には画像が拡大して表示される。

次に、本実施形態に係る電圧印加装置４の制御について、図６及び図７を用いて説明する。

先ず、複屈折光学素子３０から射出される光の光路ずれについて、図６を用いて説明する。
図６において、符号ＬＥ１は第２の画像光のうち基準位置に投射される第２の画像光の像である。符号ＬＥ２は第２の画像光のうち基準位置からずれた位置に投射される第２の画像光の像である。なお、基準位置は、第２の画像光の像が本来あるべき位置とする。
図６では、第２の画像光の像ＬＥ１が、基準位置から画素ずらしの方向Ｕに沿って左斜め上方の第１の画像光の像ＬＯ寄りにずれた場合を示している。

図６に示すように、複屈折光学素子３０から射出される光には光路ずれが生じることにより、スクリーン３４に投射される画像が本来あるべき位置から動的にずれる場合がある。この理由は以下による。

プロジェクター１の液晶ライトバルブから射出される光の強度は大きいため、光路上に配置された複屈折光学素子３０には熱が蓄積しやすい。複屈折光学素子３０の温度は、液晶ライトバルブに表示される画像に応じて変化する。複屈折光学素子３０の温度が変化すると、複屈折光学素子３０が熱膨張したり熱収縮したりして複屈折光学素子３０の屈折率が変化する。複屈折光学素子３０の屈折率の変化に伴い、複屈折光学素子３０から射出される光の光路がずれる。その結果、スクリーン３４に投射される画像が本来あるべき位置から動的にずれることとなる。

次に、複屈折光学素子３０から射出される光の光路ずれの補正について、図７を用いて説明する。
図７は、図６で示した複屈折光学素子３０から射出される光による画像の一部を拡大して示す図である。図７では、１つの第２の画像光の像が４つの第１の画像光の像に囲まれた図を示している。図７において、図６と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図７において、符号ＬＯ１は４つの第１の画像光の像のうち第２の画像光の像ＬＥ１の左斜め上方に位置する第１の画像光の像である。符号ＬＯ２は４つの第１の画像光の像のうち第２の画像光の像ＬＥ１の左斜め下方に位置する第１の画像光の像である。符号ＬＯ３は４つの第１の画像光の像のうち第２の画像光の像ＬＥ１の右斜め下方に位置する第１の画像光の像である。符号ＬＯ４は４つの第１の画像光の像のうち第２の画像光の像ＬＥ１の右斜め上方に位置する第１の画像光の像である。

符号Ｇ１は第２の画像光の像の基準位置である。ここでは、４つの第１の画像光の像の中心は、それぞれ仮想線で示す正方形の頂点とする。第２の画像光の像の基準位置Ｇ１は、仮想線で示す正方形の中心（２本の対角線の交点）とする。
符号Ｇ２は第２の画像光の像の基準位置Ｇ１からずれた位置である。

図７に示すように、第２の画像光の像ＬＥ２が、基準位置Ｇ１から画素ずらしの方向Ｕに沿って左斜め上方の第１の画像光の像ＬＯ１に向けて距離Ｈだけずれている場合を考える。

この場合、温度センサ６で測定された複屈折光学素子３０の温度（温度センサ６の測定温度）は、距離Ｈのずれ量に対応して変化している。

例えば、第２の画像光が基準位置Ｇ１に位置するときの温度センサ６の測定温度を常温（２５度）とする。第２の画像光が基準位置Ｇ１からずれた位置Ｇ２に位置するときの温度センサ６の測定温度を常温よりも高い温度（５０度）とする。本実施形態の制御装置５は、温度センサ６の測定温度に基づいて、電圧印加装置４を制御する。これにより、複屈折光学素子３０から射出される第１の画像光と第２の画像光との相対位置が調整される。

結果的に、制御装置５は、距離Ｈを相殺するよう電圧印加装置４を制御する。具体的には、制御装置５は、第２の画像光ＬＥ２が位置Ｇ２から画素ずらしの方向Ｕに沿って右斜め下方の基準位置Ｇ１に向けて距離Ｈだけ変位するよう電圧印加装置４を制御する。

電圧印加装置４は、複屈折光学素子３０に印加したバイアス電圧を基準として、複屈折光学素子３０に印加する電圧を増減させる。

例えば、複屈折光学素子３０の屈折率が変化する方向を図７に示す位置Ｇ２から基準位置Ｇ１に向かう方向に調整する場合には、バイアス電圧よりも高い電圧を印加する。一方、複屈折光学素子３０の屈折率が変化する方向を図７に示す基準位置Ｇ１から位置Ｇ２に向かう方向に調整する場合には、バイアス電圧よりも低い電圧を印加する。

なお、複屈折光学素子３０に電圧を印加する方法としては、例えば印加電圧の極性を変える等のようにバイアス電圧を印加しない方法が考えられる。しかし、印加電圧の極性を変えても複屈折光学素子３０の屈折率が変化する方向は変わらない。このような観点から、複屈折光学素子３０には予めバイアス電圧を印加し、印加したバイアス電圧を基準として、複屈折光学素子３０に印加する電圧を増減させることが好ましい。

以上説明したように、本実施形態に係るプロジェクター１によれば、制御装置５による電圧印加装置４の制御により、複屈折光学素子３０の電気光学効果（ポッケルス効果）を利用して、複屈折光学素子３０から射出される第１の画像光と第２の画像光との相対位置を調整することができる。複屈折光学素子３０に印加する電圧を調整することにより、複屈折光学素子３０の熱膨張や熱収縮による屈折率の変化に起因して生じる、複屈折光学素子３０から射出される光の光路ずれを相殺する補正ができる。したがって、視認画質の劣化を抑制することができる。

また、温度センサ６を備えているため、複屈折光学素子３０の温度に基づいて、複屈折光学素子３０から射出される光の光路ずれの大きさを推定することができる。そのため、複屈折光学素子３０から射出される光の光路ずれをリアルタイムで補正することができる。
また、温度センサ６を備えていれば、別途撮像装置を配置して第１の画像光の像と第２の画像光の像とを撮像することなく、第１の画像光の像と第２の画像光の像との相対位置の変位量を推定することができる。

また、バイアス電圧を印加する方法を採用しているため、複屈折光学素子３０の屈折率が変化する方向を調整することができる。そのため、複屈折光学素子３０から射出される光の光路ずれを補正しやすい。

[第２実施形態]
以下、本発明の第２実施形態について、図８及び図９を参照して説明する。
図８は、本実施形態のプロジェクター１０１の概略構成図である。
図９は、本実施形態に係るプロジェクター１０１の要部を示す図である。
図８及び図９に示すように、本実施形態においては、温度センサ６に替えて撮像装置３５と演算装置３６とを備えている点が上述の第１実施形態に係るプロジェクター１と異なっている。その他の点は上述の構成と同様であるので、第１実施形態で使用した図と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

本実施形態においては、複屈折光学素子３０から射出される光の光路外に撮像装置３５が配置されている。撮像装置３５は、スクリーン３４よりも画像形成装置２側に配置されている。撮像装置３５は、例えばＣＣＤカメラである。撮像装置３５は、スクリーン３４に投射される第１の像と第２の像とを撮像する。ここで、第１の像とは、複屈折光学素子３０から射出される第１の画像光がスクリーン３４に投射される像である。第２の像とは、複屈折光学素子３０から射出される第２の画像光がスクリーン３４に投射される像である。

演算装置３６は、撮像装置３５の撮像データに基づいて、第１の像と第２の像との相対位置の変位量を演算する。制御装置５は、演算装置３６で演算された第１の像と第２の像との相対位置の変位量に基づいて、電圧印加装置４を制御する。

例えば、ルックアップテーブルを制御装置５の格納部５０に格納しておく。ルックアップテーブルには、第１の像と第２の像との相対位置の変位量と、複屈折光学素子３０に印加する電圧との関係が、予め登録されている。制御装置５は、このルックアップテーブルを参照して、電圧印加装置４を制御する。

本実施形態に係るプロジェクター１０１によれば、撮像装置３５の撮像データに基づいて、第１の像と第２の像との相対位置の変位量を演算することができる。そのため、演算装置３６で演算された第１の像と第２の像との相対位置の変位量をリアルタイムで補正することができる。
また、撮像装置３５と演算装置３６とを備えていれば、温度以外の要素で複屈折光学素子３０から射出される光の光路ずれが生じた場合であっても第１の像と第２の像との相対位置の変位量を検知することができる。よって、補正の信頼性及び精度を向上できる。

なお、本実施形態においては、複屈折光学素子３０に温度センサ６が設けられていない例を挙げて説明したが、これに限らない。例えば、複屈折光学素子３０に温度センサ６が設けられていてもよい。つまり、温度センサ６に加えて撮像装置３５と演算装置３６とが設けられていてもよい。これにより、さらに補正の信頼性及び精度を向上できる。

なお、上記実施形態におけるプロジェクターは透過型のプロジェクターであるが、これに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターであってもよい。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶素子等のように光変調素子が光を透過するタイプであることを意味している。「反射型」とは、反射型の液晶素子等のように光変調素子が光を反射するタイプであることを意味している。反射型のプロジェクターに本発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態におけるプロジェクターは３つの液晶ライトバルブを用いた３板式のプロジェクターであるが、これに限定されるものではない。例えば、１つの液晶ライトバルブを用いた単板式のプロジェクターにも適用することができる。

また、上記実施形態のプロジェクターでは、光変調素子として液晶ライトバルブを用いているが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調素子としては、一般に、画像情報に応じて入射光を変調するものであればよく、マイクロミラー型光変調素子等を利用してもよい。マイクロミラー型光変調素子としては、例えば、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。

本発明は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクターに適用する場合にも、投射画像を観察する側とは反対の側から投射するリア投射型プロジェクターに適用する場合にも、適用することができる。

以上、図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されないことは言うまでもない。上記の実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
その他、プロジェクターの各構成要素の形状、数、配置、材料、形成方法等に関する具体的な記載は、上記の実施形態に限定されることなく、適宜変更が可能である。

１，１０１…プロジェクター、２…画像形成装置、４…電圧印加装置、５…制御装置、６…温度センサ、７…投射光学系、８…光源、１１Ｒ、１１Ｇ、１１Ｂ…液晶ライトバルブ（光変調素子）、２８…偏光回転素子、２９…偏光切替素子、３０…複屈折光学素子、３４…スクリーン（被投射面）、３５…撮像装置、３６…演算装置

Claims (7)

1. 画像光を第１の画像光と第２の画像光とに時分割して射出する画像形成装置と、
   前記画像形成装置から射出された前記第１の画像光の偏光方向を第１の偏光方向に制御するとともに、前記第２の画像光の偏光方向を前記第１の偏光方向とは異なる第２の偏光方向に制御し、前記第１の画像光の偏光方向と前記第２の画像光の偏光方向とを交互に切り替える偏光切替素子と、
   前記偏光切替素子から射出された前記第１の偏光方向の第１の画像光の光路と前記第２の偏光方向の第２の画像光の光路とをずらす、電気光学効果を有する複屈折光学素子と、
   前記複屈折光学素子から射出された前記第１の画像光と前記第２の画像光とを投射する投射光学系と、
   前記複屈折光学素子に電圧を印加する電圧印加装置と、
   前記複屈折光学素子から射出される前記第１の画像光と前記第２の画像光との相対位置の変化に応じて、前記変化を相殺するよう前記電圧印加装置を制御する制御装置と、
   を含むプロジェクター。
2. 前記複屈折光学素子の温度を測定する温度センサをさらに含み、
   前記制御装置は、前記温度センサで測定された前記複屈折光学素子の温度に基づいて、前記電圧印加装置を制御する請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記複屈折光学素子から射出される、前記第１の画像光が被投射面に投射される第１の像と、前記第２の画像光が被投射面に投射される第２の像とを撮像する撮像装置と、
   前記撮像装置の撮像データに基づいて、前記第１の像と前記第２の像との相対位置の変位量を演算する演算装置と、をさらに含み、
   前記制御装置は、前記演算装置で演算された前記変位量に基づいて、前記電圧印加装置を制御する請求項１または２に記載のプロジェクター。
4. 前記電圧印加装置は、前記複屈折光学素子に印加したバイアス電圧を基準として前記複屈折光学素子に印加する電圧を増減させる請求項１ないし３のいずれか一項に記載のプロジェクター。
5. 前記画像形成装置の光射出側に配置され、前記画像形成装置から射出された前記画像光の偏光方向を回転させて前記画像光の偏光方向を所定の偏光方向に揃える偏光回転素子をさらに含む請求項１ないし４のいずれか一項に記載のプロジェクター。
6. 前記偏光切替素子は、ツイステッドネマチックモードの液晶素子である請求項１ないし５のいずれか一項に記載のプロジェクター。
7. 前記画像形成装置は、
   光を射出する光源と、
   前記光源から射出された光を、第１の画像データに基づいて変調して前記第１の画像光として射出するとともに、第２の画像データに基づいて変調して前記第２の画像光として射出する光変調素子と、
   を含む請求項１ないし６のいずれか一項に記載のプロジェクター。

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