JP7035994B2 - 光量調整方法、光量調整装置、及び投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、スクリーン等の被投射媒体へ投射される画像光の光量を経時的に安定化させる光量調整方法、光量調整装置、及び投射装置に関する。

投射装置は、光源から照明光を射出し、複数の光学部品が配置されている照明光学系を介して、例えば反射型の光変調素子に照射する。光変調素子は、画像データに基づいて照明光を画素ごとに光変調し、画像光を生成する。投射装置は、画像光を投射レンズからスクリーン等の被投射媒体へ投射する。特許文献１には、光変調素子の近傍に配置された光センサにより、光変調素子に照射される照明光の光量を検出する投射装置（プロジェクタ）が記載されている。

特開２０１２－４７９５１号公報

通常、投射装置は、その限られた内部空間に複数の光学部品が配置されている。そのため、光センサを光変調素子の近傍に配置することは現実的に困難である。光センサを光変調素子の近傍に配置できたとしても、光センサが照明光を検出するためには照明光の照射領域を本来必要のない範囲まで拡張しなければならない。これにより、画像光の光量が減少するため、被投射媒体へ投射される画像は、目的の明るさよりも暗くなる。

本発明は、スクリーン等の被投射媒体に投射される画像の明るさを経時的に安定化させることができる光量調整方法、光量調整装置、及び投射装置を提供することを目的とする。

本発明は、第１の時点において、光変調素子が、照明光の色成分が異なる複数の光源を有する光源部から照明光学系を介して照射された前記照明光を、第１の表示画像レベル及び前記第１の表示画像レベルよりも低い第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調し、光センサが、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第１の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第１の光量、及び、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第２の光量を検出し、
光量算出部が、前記第１及び第２の光量に基づいて、前記照明光に対する前記照明光学系の第１の透過率を算出し、前記第１の時点より後の第２の時点において、前記光変調素子が、前記照明光を前記第１及び第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調し、前記光センサが、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第１の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第３の光量、及び、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第４の光量を検出し、前記光量算出部が、前記第３及び第４の光量に基づいて、前記照明光に対する前記照明光学系の第２の透過率を算出し、前記第１及び第２の透過率に基づいて、各色成分の目標光量を算出し、光源駆動制御部が、前記各色成分の光量が前記目標光量となるように前記複数の光源を制御することにより、前記照明光の光量を調整する光量調整方法を提供する。

本発明は、第１の時点において、照明光の色成分が異なる複数の光源を有する光源部から照明光学系を介して照射される前記照明光と光変調素子が前記照明光を第１の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第１の光量、及び、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第１の表示画像レベルよりも低い第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第２の光量を検出し、前記第１の時点より後の第２の時点において、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第１の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第３の光量、及び、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第４の光量を検出する光センサと、前記第１及び第２の光量に基づいて前記照明光に対する前記照明光学系の前記第１の時点の第１の透過率を算出し、かつ、前記第３及び第４の光量に基づいて前記照明光に対する前記照明光学系の前記第２の時点の第２の透過率を算出し、前記第１及び第２の透過率に基づいて、各色成分の目標光量を算出する光量算出部と、前記各色成分の光量が前記目標光量となるように前記複数の光源を制御することにより、前記照明光の光量を調整する光源駆動制御部とを備える光量調整装置を提供する。

本発明は、照明光の色成分が異なる複数の光源を有する光源部と、前記光源部から前記照明光が入射され、かつ、前記照明光を射出する照明光学系と、前記照明光学系から射出された前記照明光を第１の表示画像レベル及び前記第１の表示画像レベルよりも低い第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調する光変調素子と、第１の時点において、照明光の色成分が異なる複数の光源を有する光源部から照明光学系を介して照射される前記照明光と光変調素子が前記照明光を第１の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第１の光量、及び、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第１の表示画像レベルよりも低い第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第２の光量を検出し、前記第１の時点より後の第２の時点において、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第１の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第３の光量、及び、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第４の光量を検出する光センサと、前記第１及び第２の光量に基づいて前記照明光に対する前記照明光学系の前記第１の時点の第１の透過率を算出し、かつ、前記第３及び第４の光量に基づいて前記照明光に対する前記照明光学系の前記第２の時点の第２の透過率を算出し、前記第１及び第２の透過率に基づいて、各色成分の目標光量を算出する光量算出部と、前記各色成分の光量が前記目標光量となるように前記複数の光源を制御することにより、前記照明光の光量を調整する光源駆動制御部とを備える投射装置を提供する。

本発明の光量調整方法、光量調整装置、及び投射装置によれば、スクリーン等の被投射媒体に投射される画像の明るさを経時的に安定化させることができる。

第１～第６実施形態の投射装置を示す構成図である。 光源部の一例を示す構成図である。 光源部における蛍光体部の一例を示す構成図である。 第１実施形態の投射装置における光量調整装置の一例を示す構成図である。 光変調素子が白レベルの画像データに基づいて照明光を光変調する状態を示す図である。 光変調素子が黒レベルの画像データに基づいて照明光を光変調する状態を示す図である。 光変調素子がグレーレベルの画像データに基づいて照明光を光変調する状態を示す図である。 照明光学系と光センサとの関係を示す図である。 第１実施形態における光量調整方法を示すフローチャートである。 第１実施形態における光量調整方法を示すフローチャートである。 第２及び第３実施形態の投射装置における光量調整装置の一例を示す構成図である。 第２及び第３実施形態における光量調整方法を示すフローチャートである。 第４及び第５実施形態の投射装置における光量調整装置の一例を示す構成図である。 光源部の一例を示す構成図である。 光源部の一例を示す構成図である。 光センサが図１とは異なる位置に配置されている場合の第１～第６実施形態の投射装置を示す構成図である。

［第１実施形態］
図１を用いて、第１実施形態の投射装置の構成例を説明する。投射装置１は、光源部２と、照明光学系３と、光変調素子４と、投射光学系５と、光量調整装置６とを備える。第１実施形態では、後述する他の実施形態の投射装置１及び光量調整装置６と区別するため、投射装置１を投射装置１ａとし、光量調整装置６を光量調整装置６ａとする。

図２を用いて、光源部２の構成例を説明する。光源部２は、光源１０と、集光レンズ１１、１２、及び１３と、分割ミラー１４と、ダイクロイックミラー１５（第１のダイクロイックミラー）と、レンズ１６及び１７と、ミラー１８、１９、及び２０と、蛍光体部２１とを有する。

光源１０及び蛍光体部２１は照明光源を構成する。光源１０は、例えば複数の青色レーザ素子ＢＥが配列されたレーザアレイで構成されている。光源１０は青色レーザ光を射出する。

図２～図３を用いて、蛍光体部２１の構成例を説明する。蛍光体部２１は、蛍光体ホイール２２と、蛍光体２３と、回転軸２４と、ホイール駆動部２５とを有する。蛍光体ホイール２２は例えば円板形状を有する。蛍光体２３は、蛍光体ホイール２２の鏡面である表面の外周部に形成されている。青色レーザ光ＢＬが蛍光体２３に照射されることにより、蛍光体２３は励起され、赤色成分と緑色成分とを含む黄色光を発光する。

ホイール駆動部２５は、回転軸２４を中心として蛍光体ホイール２２を回転させる。蛍光体ホイール２２を回転させた状態で青色レーザ光ＢＬを蛍光体２３に照射することにより、青色レーザ光ＢＬが照射されることによって発生する局部的な温度上昇を、蛍光体ホイール２２の外周部全体に分散させることができる。これにより、蛍光体２３の温度上昇を抑制することができる。

集光レンズ１１～１３は、入射光である青色レーザ光ＢＬを集光する。分割ミラー１４は、入射光である青色レーザ光ＢＬを分割する。具体的には、分割ミラー１４は、入射した青色レーザ光ＢＬの一部を反射し、残りを透過させる。分割ミラー１４を透過した青色レーザ光ＢＬを青色レーザ光ＢＬ１（第１の青色レーザ光）とし、分割ミラー１４で反射した青色レーザ光ＢＬを青色レーザ光ＢＬ２（第２の青色レーザ光）とする。

分割ミラー１４を透過した青色レーザ光ＢＬ１は、ダイクロイックミラー１５に入射する。ダイクロイックミラー１５は、青色成分を含む青色光を反射し、赤色成分と緑色成分とを含む黄色光を透過させる。青色レーザ光ＢＬ１は、ダイクロイックミラー１５で反射し、さらに集光レンズ１２及び１３により集光されて蛍光体２３に照射される。

蛍光体２３は、青色レーザ光ＢＬ１によって励起され、赤色成分と緑色成分とを含む黄色光を発光する。蛍光体部２１は、青色レーザ光ＢＬ１が照射されることにより、黄色光を黄色照明光ＹＬＬとして射出する。黄色照明光ＹＬＬは、集光レンズ１２及び１３とダイクロイックミラー１５とを介して照明光学系３に入射する。

分割ミラー１４で反射した青色レーザ光ＢＬ２は、レンズ１６及び１７とミラー１８～２０とを有するリレー光学系を介して、ダイクロイックミラー１５に照射される。青色レーザ光ＢＬ２は、ダイクロイックミラー１５で反射し、照明光学系３に青色照明光ＢＬＬとして入射する。即ち、照明光学系３には、光源部２から黄色照明光ＹＬＬと青色照明光ＢＬＬとの混合光である白色の照明光ＷＬＬが入射する。

光源部２は、上記の構成に限定されるものではなく、白色の照明光ＷＬＬを発光する光源であればよい。例えば、光源部２として白色ＬＥＤ光源や白色ランプ光源を用いてもよい。

図１に示すように、照明光学系３は、反射ミラー３０～３２と、フライアイレンズ３３及び３４と、偏光変換素子３５と、レンズ３６～３９とを有する。さらに照明光学系３は、クロスダイクロイックミラー４０（第２のダイクロイックミラー）と、ダイクロイックミラー４１（第３のダイクロイックミラー）と、反射型偏光板４２とを有する。

反射ミラー３０は、照明光学系３に入射した照明光ＷＬＬをフライアイレンズ３３及び３４に向けて反射する。フライアイレンズ３３及び３４は、均一照明光学系を構成する。フライアイレンズ３３及び３４は、光変調素子４に照射される照明光ＷＬＬの照明分布を均一化する。

偏光変換素子３５は、照明光ＷＬＬを、ｐ偏光及びｓ偏光のうちのいずれか一方の偏光に揃える。偏光変換素子３５は、照明光ＷＬＬを、例えばｓ偏光に揃える。ｓ偏光に揃えられた照明光ＷＬＬは、レンズ３６を介してクロスダイクロイックミラー４０へ入射する。クロスダイクロイックミラー４０は、照明光ＷＬＬを黄色照明光ＹＬＬと青色照明光ＢＬＬとに分離する。

クロスダイクロイックミラー４０によって分離された黄色照明光ＹＬＬは、反射ミラー３１で反射し、ダイクロイックミラー４１に入射する。ダイクロイックミラー４１は、黄色照明光ＹＬＬを、赤色成分を含む赤色照明光ＲＬＬと、緑色成分を含む緑色照明光ＧＬＬとに分離する。ダイクロイックミラー４１は、赤色照明光ＲＬＬを透過させ、緑色照明光ＧＬＬを反射する。反射型偏光板４２は、ｐ偏光及びｓ偏光のうちのいずれか一方を透過させ、他方を反射する。反射型偏光板４２は、例えばｓ偏光を透過させ、ｐ偏光を反射する。反射型偏光板４２は、例えばワイヤグリッドで構成することができる。

光変調素子４及び反射型偏光板４２を色ごとに区別するために、赤色照明光ＲＬＬが照射される光変調素子４及び反射型偏光板４２を光変調素子４Ｒ及び反射型偏光板４２Ｒとする。緑色照明光ＧＬＬが照射される光変調素子４及び反射型偏光板４２を光変調素子４Ｇ及び反射型偏光板４２Ｇとする。青色照明光ＢＬＬが照射される光変調素子４及び反射型偏光板４２を光変調素子４Ｂ及び反射型偏光板４２Ｂとする。

ダイクロイックミラー４１を透過した赤色照明光ＲＬＬは、レンズ３７を介して反射型偏光板４２Ｒへ入射する。ｓ偏光の赤色照明光ＲＬＬは、反射型偏光板４２Ｒを透過して光変調素子４Ｒに照射される。光変調素子４Ｒは、赤色成分の画像データに基づいて、赤色照明光ＲＬＬを画素ごとに光変調し、ｐ偏光の赤色画像光ＲＭＬを生成する。赤色画像光ＲＭＬは、反射型偏光板４２Ｒで反射し、投射光学系５へ入射する。

ダイクロイックミラー４１で反射した緑色照明光ＧＬＬは、レンズ３８を介して反射型偏光板４２Ｇへ入射する。ｓ偏光の緑色照明光ＧＬＬは、反射型偏光板４２Ｇを透過して光変調素子４Ｇに照射される。光変調素子４Ｇは、緑色成分の画像データに基づいて、緑色照明光ＧＬＬを画素ごとに光変調し、ｐ偏光の緑色画像光ＧＭＬを生成する。緑色画像光ＧＭＬは、反射型偏光板４２Ｇで反射し、投射光学系５へ入射する。

クロスダイクロイックミラー４０によって分離された青色照明光ＢＬＬは、反射ミラー３２で反射し、レンズ３９を介して反射型偏光板４２Ｂへ入射する。ｓ偏光の青色照明光ＢＬＬは、反射型偏光板４２Ｂを透過して光変調素子４Ｂに照射される。光変調素子４Ｂは、青色成分の画像データに基づいて、青色照明光ＢＬＬを画素ごとに光変調し、ｐ偏光の青色画像光ＢＭＬを生成する。青色画像光ＢＭＬは、反射型偏光板４２Ｂで反射し、投射光学系５へ入射する。

投射光学系５は、色合成プリズム４３と投射レンズ４４とを有する。投射光学系５へ入射した赤色画像光ＲＭＬ、緑色画像光ＧＭＬ、及び、青色画像光ＢＭＬは、色合成プリズム４３によって合成され、投射レンズ４４によってフルカラー画像の表示画像としてスクリーン等の被投射媒体へ拡大投射される。

図４、及び、図５Ａ～図５Ｃを用いて、光量調整装置６ａを説明する。図４は、第１実施形態の投射装置１ａにおける光量調整装置６ａの構成例を示している。図４の反射型偏光板４２は、図１の反射型偏光板４２（４２Ｒ、４２Ｇ、及び４２Ｂ）を簡略化して示している。図４に示す符号ＬＬ１は、各反射型偏光板４２（４２Ｒ、４２Ｇ、及び４２Ｂ）に入射する各色光（ＲＬＬ、ＧＬＬ、ＢＬＬ）を示している。図４の光変調素子４は、図１の光変調素子４（４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）を簡略化して示している。図４の投射光学系５は、図１の投射光学系５を簡略化して示している。

光量調整装置６ａは、光センサ７と、光量算出部５１と、光源駆動制御部５２と、光源駆動部５３と、光量記憶部５４とを有する。光センサ７は、例えば赤色成分、緑色成分、及び、青色成分を含む白色光の光量を検出するセンサである。なお、図１には光センサ７のみを示している。光量算出部５１、光源駆動制御部５２、及び、光源駆動部５３は、光量調整装置６ａが搭載するＣＰＵ（Central Processing Unit）上でプログラムが動作することにより構成してもよいし、一部または全部を互いに協働して動作するハードウエア回路により構成してもよい。光量記憶部５４は、ＲＡＭ等の不揮発性メモリで構成され、光量算出部５１により算出された結果を記憶する。

光センサ７は、照明光ＷＬＬが光源部２から射出され、かつ、クロスダイクロイックミラー４０に入射するまでの範囲における光路の近傍に配置されている。光センサ７は、各色光が混合している光路に配置されていることが望ましい。光センサ７は、例えば偏光変換素子３５の近傍に配置されており、照明光ＷＬＬを光路から離れた位置で、かつ、偏光変換素子３５の漏れ光を効率よく検出できる位置に配置されている。

光センサ７で検出した検出値と、偏光変換素子３５を通過する光量とは、予め相関関係が確認されているものとする。以降、光センサ７で検出した検出値に基づいて算出した偏光変換素子３５を透過する光量を、光センサ７が検出する光量とする。

照明光ＬＬ１は、反射型偏光板４２を透過し、光変調素子４に照射される。光変調素子４は、入力される画像データに基づいて照明光ＬＬ１を光変調することにより、画像光ＭＬを生成する。

図５Ａは、光変調素子４が例えば最大階調である白レベル（第１の表示画像レベル）の画像データに基づいて照明光ＬＬ１を光変調する状態を示している。光源部２から照明光学系３へ入射した照明光ＬＬ１は、レンズ３７～３９及び反射型偏光板４２（４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ）を介して、光変調素子４（４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）に照射される。図５Ａの照明光ＬＬ１は、図１の赤色照明光ＲＬＬ、緑色照明光ＧＬＬ、及び、青色照明光ＢＬＬに相当する。

光変調素子４は、照明光ＬＬ１を光変調して反射光ＬＬ２を生成する。光変調素子４は、白レベルの画像データに基づいて照明光ＬＬ１を光変調する場合、略全てのｓ偏光の照明光ＬＬ１は、ｐ偏光の画像光ＭＬに光変調される。従って、略全ての反射光ＬＬ２は、反射型偏光板４２で反射し、ｐ偏光の画像光ＭＬとして投射光学系５へ射出される。図４に示すように、投射光学系５から射出された画像光ＭＬは、スクリーンＳＲ等の被投射媒体に白画像として投射される。よって、略全ての反射光ＬＬ２が反射型偏光板４２で反射するため、反射型偏光板４２を透過して光源部２へ戻る戻り光ＲＬの光量は最小となる。

図５Ｂは、光変調素子４が例えば最小階調である黒レベル（第２の表示画像レベル）の画像データに基づいて照明光ＬＬ１を光変調する状態を示している。光源部２から照明光学系３へ入射した照明光ＬＬ１は、レンズ３７～３９及び反射型偏光板４２（４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ）を介して、光変調素子４（４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）に照射される。図５Ｂの照明光ＬＬ１は、図１の赤色照明光ＲＬＬ、緑色照明光ＧＬＬ、及び、青色照明光ＢＬＬに相当する。

光変調素子４は、黒レベルの画像データに基づいて照明光ＬＬ１を光変調しないで反射光ＬＬ２を生成する。照明光ＬＬ１の略全てがｓ偏光のまま反射光ＬＬ２となり、反射型偏光板４２及びレンズ３７～３９を透過するため、光源部２へ戻る戻り光ＲＬの光量は最大となり、スクリーンＳＲ等の被投射媒体には黒画像が表示されることになる。

図５Ｃは、光変調素子４がグレーレベル（中間階調）の画像データに基づいて照明光ＬＬ１を光変調する状態を示している。光源部２から照明光学系３へ入射した照明光ＬＬ１は、レンズ３７～３９及び反射型偏光板４２（４２Ｒ，４２Ｇ，４２Ｂ）を介して、光変調素子４（４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）に照射される。図５Ｃの照明光ＬＬ１は、図１の赤色照明光ＲＬＬ、緑色照明光ＧＬＬ、及び、青色照明光ＢＬＬに相当する。

光変調素子４は、グレーレベルの画像データに基づいて照明光ＬＬ１を光変調し、画像データの階調値に応じてｐ偏光とｓ偏光とが混合された反射光ＬＬ２を生成する。ｐ偏光とされた反射光ＬＬ２は、ｐ偏光の画像光ＭＬとして投射光学系５へ射出される。図４に示すように、投射光学系５から射出された画像光ＭＬは、スクリーンＳＲ等の被投射媒体にグレー画像として投射される。ｓ偏光の反射光ＬＬ２は、戻り光ＲＬとして反射型偏光板４２及びレンズ３７～３９を透過して光源部２へ戻る。戻り光ＲＬの光量は、およそ照明光ＬＬ１の光量からｐ偏光の反射光ＬＬ２の光量を減算した値となる。

図６を用いて、照明光学系３の透過率の算出方法を説明する。照明光学系３の透過率とは、具体的には、照明光学系３において、光源部２から射出された照明光ＷＬＬの入射位置から、赤色照明光ＲＬＬ、緑色照明光ＧＬＬ、及び、青色照明光ＢＬＬが光変調素子４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに照射される位置までの範囲における透過率である。光源部２から射出される照明光ＬＬ１の光量をＬ０、光センサ７の近傍の位置（以下、光量検出位置）を通過するときの照明光ＬＬ１の光量をＬ１、光変調素子４に照射される照明光ＬＬ１の光量をＬ２、光変調素子４から光量検出位置に戻ってくる戻り光ＲＬの光量をＬ３とする。

光源部２から射出された照明光ＷＬＬが照明光学系３へ入射する位置から光量検出位置までの光路上における照明光学系３の透過率をＴ１、光量検出位置から照明光ＬＬ１が光変調素子４に照射される位置までの光路上における照明光学系３の透過率をＴ２とする。反射光ＬＬ２に対する戻り光ＲＬの割合をＭ（０＜Ｍ＜１）とする。

光量Ｌ１、Ｌ２、及び、Ｌ３は、それぞれ、式（１）、式（２）、及び、式（３）で表すことができる。

Ｌ１＝Ｌ０×Ｔ１ …（１）

Ｌ２＝Ｌ１×Ｔ２ …（２）

Ｌ３＝Ｌ１×Ｔ２^２×Ｍ …（３）

光センサ７は、照明光ＬＬ１及び戻り光ＲＬの合算光量を検出する。光センサ７が検出する光量Ｃは、式（４）で表すことができる。

Ｃ＝Ｌ１＋Ｌ３＝Ｌ１×（１＋Ｔ２^２×Ｍ） …（４）

割合Ｍは、画像データの表示画像レベル（例えば階調値）に応じて変化する。表示画像レベルが白レベルである状態において光センサ７が検出する光量をＣｗ、表示画像レベルが黒レベルである状態において光センサ７が検出する光量をＣｂ（Ｃｗ＜Ｃｂ）とする。表示画像レベルが白レベルである状態における反射光ＬＬ２に対する戻り光ＲＬの割合をＭｗ、表示画像レベルが黒レベルである状態における反射光ＬＬ２に対する戻り光ＲＬの割合をＭｂとする。

光センサ７が検出する光量Ｃｗ及びＣｂは、それぞれ、式（５）及び式（６）で表すことができる。

Ｃｗ＝Ｌ１×（１＋Ｔ２^２×Ｍｗ） …（５）

Ｃｂ＝Ｌ１×（１＋Ｔ２^２×Ｍｂ） …（６）

式（５）及び式（６）から、透過率Ｔ２は、式（７）で表すことができる。即ち、透過率Ｔ２は、光量Ｃｗ及びＣｂと割合Ｍｗ及びＭｂとにより算出することができる。

光量算出部５１は、式（７）により、透過率Ｔ２を算出する。表示画像レベル（階調値）が高いほど、戻り光ＲＬの割合Ｍは小さくなり、白レベル（最大階調）では理想的にはゼロになる。黒レベル（最小階調）における戻り光ＲＬの割合Ｍｂと比較して白レベル（最大階調）における戻り光ＲＬの割合Ｍｗが非常に小さく、割合Ｍｂに対する割合Ｍｗの比率Ｍｗ／Ｍｂがほぼ０と見なせる場合、透過率Ｔ２は、式（８）で表すことができる。比率Ｍｗ／Ｍｂがほぼ０と見なせる場合、光量算出部５１は、式（８）により、透過率Ｔ２を算出する。

光源部２から射出される照明光ＷＬＬの光量調整方法を説明する。工場出荷時またはシステム調整時等の初期状態から時間が経過し、経時変化または環境変化により、透過率Ｔ２、光量Ｌ０～Ｌ３、及び、光量Ｃｗ，Ｃｂが変化する場合がある。例えば初期状態である第１の時点の光量Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３を、それぞれ、光量Ｌ０ｂ、Ｌ１ｂ、Ｌ２ｂ、及びＬ３ｂとする。第１の時点より後の第２の時点の光量Ｌ０、Ｌ１、Ｌ２、及びＬ３を、それぞれ、光量Ｌ０ａ、Ｌ１ａ、Ｌ２ａ、及びＬ３ａとする。初期状態（第１の時点）の透過率Ｔ２を透過率Ｔ２ｂ（第１の透過率）、時間経過後（第２の時点）の透過率Ｔ２を透過率Ｔ２ａ（第２の透過率）とする。光量Ｌ２ｂ及び光量Ｌ２ａは、それぞれ、式（９）及び式（１０）で表すことができる。

Ｌ２ｂ＝Ｌ１ｂ×Ｔ２ｂ …（９）

Ｌ２ａ＝Ｌ１ａ×Ｔ２ａ …（１０）

光源部２は、初期状態では光量Ｌ０ｂの照明光ＷＬＬを射出し、時間経過後では光量Ｌ０ａの照明光ＷＬＬを射出することになる。投射光学系５から射出される画像光ＭＬの時間経過後の光量を、初期状態の光量と同じになるように維持するためには、光変調素子４に照射される照明光ＬＬ１の光量Ｌ２が常に一定（Ｌ２ｂ＝Ｌ２ａ）であることが重要である。Ｌ２ｂ＝Ｌ２ａとなるための光量Ｌ１ａの目標光量をＬ１ｃとすると、式（９）及び式（１０）において、Ｌ２ｂ＝Ｌ２ａとすることにより、光量Ｌ１ａの目標光量Ｌ１ｃは式（１１）で表すことができる。

初期状態の光量Ｃｗ及びＣｂを、それぞれ、光量Ｃｗｂ及びＣｂｂとし、時間経過後の光量Ｃｗ及びＣｂを、それぞれ、光量Ｃｗａ及びＣｂａとする。目標光量Ｌ１ｃは、式（１２）で表すことができる。光量算出部５１は、式（１２）により、目標光量Ｌ１ｃを算出する。

従って、光量算出部５１は、光量Ｃｗｂ及びＣｂｂに基づいて透過率Ｔ２ｂを算出し、光量Ｃｗａ及びＣｂａに基づいて透過率Ｔ２ａを算出することになる。

式（１２）における関係式（Ｃｂｂ－Ｃｗｂ）／Ｃｗｂ、及び、（Ｃｂａ－Ｃｗａ）／Ｃｗａは、白レベル状態における光量Ｃｗを基準とした場合の黒レベル状態における光量Ｃｂの増加率に相当する。初期状態の増加率Ｒを増加率Ｒｂ、時間経過後の増加率Ｒを増加率Ｒａとする。即ち、Ｒｂ＝（Ｃｂｂ－Ｃｗｂ）／Ｃｗｂ、Ｒａ＝（Ｃｂａ－Ｃｗａ）／Ｃｗａとする。目標光量Ｌ１ｃは、式（１３）で表すことができる。光量算出部５１は、光センサ７が検出した光量Ｃｂｂ，Ｃｗｂ，Ｃｂａ，Ｃｗａに基づいて増加率Ｒｂ及びＲａを算出し、さらに、式（１３）により、目標光量Ｌ１ｃを算出する。

白レベル状態において光センサ７が検出する光量Ｃｗは、光センサ７の近傍を通過する照明光ＷＬＬの光量Ｌ１とほぼ同じであり、戻り光ＲＬ（光量Ｌ３）の影響を受けにくい。それに対して、黒レベル状態において光センサ７が検出する光量Ｃｂは、光センサ７の近傍を通過する照明光ＷＬＬの光量Ｌ１と戻り光ＲＬの光量Ｌ３との合算値とほぼ同じであり、戻り光ＲＬ（光量Ｌ３）の影響を受けやすい。

従って、光量算出部５１は、白レベル状態において光センサ７が検出した光量Ｃｗｂ及びＣｗａを基準として、光量Ｌ１ｂ及びＬ１ａを算出することが好ましい。なお、白レベル以外の表示画像レベル状態においては、同じ表示画像レベルの状態で、光センサ７が光量Ｃｗｂ及びＣｗａを検出し、光量算出部５１が光量Ｌ１ｂ及びＬ１ａを算出することが好ましい。

光量算出部５１は、初期状態で、かつ、白レベル状態の光量Ｃｗｂと増加率Ｒｂを光量記憶部５４に記憶させる。光量算出部５１は、時間経過後に、白レベル状態の光量Ｃｗａと増加率Ｒａを算出し、さらに式（１３）の右辺を計算し、時間経過後の目標光量を算出する。言い換えれば、光量算出部５１は、透過率Ｔ２ｂ及びＴ２ａに基づいて目標光量Ｌ１ｃを算出することになる。

光量算出部５１は、目標光量Ｌ１ｃを光源駆動制御部５２へ出力する。光源駆動制御部５２は、目標光量Ｌ１ｃに基づいて光源駆動部５３を制御する。具体的には、白レベル状態において光センサ７が検出する光量Ｃｗが光量Ｌ１と略等しいとみなし、光源駆動制御部５２は、白レベル状態において光センサ７が検出する光量Ｃｗが目標光量Ｌ１ｃに近づくように、光源駆動部５３を制御する。これにより、光源部２から射出される照明光ＬＬ１は、その光量Ｌ０が制御される。

従って、光源駆動制御部５２は、目標光量Ｌ１ｃに基づいて照明光ＷＬＬの光量Ｌ０を制御することにより、投射光学系５から射出される画像光ＭＬの光量を調整する光量調整部として機能する。

図７Ａ及び図７Ｂのフローチャートを用いて、投射装置１ａから投射される画像光ＭＬの光量を経時的に安定化させる光量調整方法の一例を説明する。第１実施形態では、投射画像の明るさが一定になるように、光源部２から射出される照明光ＷＬＬの光量を調整する。図７Ａは初期状態（第１の時点）におけるフローチャートを示し、図７Ｂは時間経過後（第２の時点）のフローチャートを示している。

図７Ａにおいて、光源駆動制御部５２は、ステップＳ１１にて、投射画像（画像光ＭＬ）が目標の明るさとなるように、光源駆動部５３を制御して、光源部２から照明光ＷＬＬを射出させる。

光センサ７は、ステップＳ１２にて、白レベル状態における光量Ｃｗｂ（第１の光量）と黒レベル状態における光量Ｃｂｂ（第２の光量）とを検出し、光量算出部５１へ出力する。光量算出部５１は、ステップＳ１３にて、光量Ｃｗｂを基準にして光量Ｌ１ｂを算出し、光量Ｃｗｂ及びＣｂｂに基づいて増加率Ｒｂを算出する。さらに、光量算出部５１は、初期状態における光量Ｌ１ｂ及び増加率Ｒｂを光量記憶部５４に記憶させる。

時間経過後、図７Ｂにおいて、光源部２から照明光ＷＬＬが射出されている状態において、光センサ７は、ステップＳ２１にて、白レベル状態における光量Ｃｗａ（第３の光量）と黒レベル状態における光量Ｃｂａ（第４の光量）とを検出し、光量算出部５１へ出力する。光量算出部５１は、ステップＳ２２にて、光量Ｃｗａ及びＣｂａに基づいて時間経過後の増加率Ｒａを算出する。

光量算出部５１は、ステップＳ２３にて、光量記憶部５４に記憶されている光量Ｌ１ｂ及び増加率Ｒｂを読み出す。さらに、光量算出部５１は、光量Ｌ１ｂと増加率Ｒｂ及びＲａとに基づいて、時間経過後の目標光量Ｌ１ｃを算出する。言い換えれば、光量算出部５１は、透過率Ｔ２ｂ及びＴ２ａに基づいて目標光量Ｌ１ｃを算出する。光源駆動制御部５２は、ステップＳ２４にて、時間経過後の白レベル状態の光量Ｌ１ａが目標光量Ｌ１ｃに近づくように光源駆動部５３を制御することにより、光源部２から射出される照明光ＬＬ１の光量Ｌ０を制御する。

第１実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ａ、及び投射装置１ａでは、光センサ７は、照明光ＷＬＬが光源部２から射出され、かつ、クロスダイクロイックミラー４０に入射するまでの範囲における照明光ＷＬＬの光路の近傍で、かつ、光変調素子４に影響しない位置に配置されている。そのため、照明分布が均一化された照明光ＷＬＬを光変調素子４に照射することができる。

第１実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ａ、及び投射装置１ａでは、戻り光ＲＬの影響が少ない白レベル状態を基準として、初期状態の光量Ｌ１ｂ及び増加率Ｒｂと、時間経過後の増加率Ｒａを算出し、さらに光量Ｌ１ｂと増加率Ｒｂ及びＲａとに基づいて、言い換えれば、透過率Ｔ２ｂ及びＴ２ａに基づいて、時間経過後の目標光量を算出する。第１実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ａ、及び投射装置１ａによれば、時間経過後の白レベル状態の光量Ｌ１ａが目標光量となるように照明光ＷＬＬの光量Ｌ０を制御することにより、投射画像の明るさを経時的に安定化させることができる。

［第２実施形態］
図８を用いて、第２実施形態の投射装置の構成例を説明する。説明をわかりやすくするために、第１実施形態の投射装置１ａと同じ構成部には同じ符号を付す。第２実施形態では、他の実施形態の投射装置１及び光量調整装置６と区別するため、投射装置１を投射装置１ｂとし、光量調整装置６を光量調整装置６ｂとする。第２実施形態の投射装置１ｂは、第１実施形態の投射装置１ａと比較して、光量調整装置６ｂの構成が異なり、それ以外の構成は同じである。

図８は、第２実施形態の投射装置１ｂにおける光量調整装置６ｂの構成例を示している。図８の反射型偏光板４２は、図１の反射型偏光板４２（４２Ｒ、４２Ｇ、及び４２Ｂ）を簡略化して示している。図８に示す符号ＬＬ１は各反射型偏光板４２（４２Ｒ、４２Ｇ、及び４２Ｂ）に入射する各色光（ＲＬＬ、ＧＬＬ、ＢＬＬ）を示している。図８の光変調素子４は、図１の光変調素子４（４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）を簡略化して示している。図８の投射光学系５は、図１の投射光学系５を簡略化して示している。

光量調整装置６ｂは、光センサ７と、光量算出部５１と、光源駆動制御部５２と、光源駆動部５３と、光量記憶部５４とを有する。さらに、光量調整装置６ｂは、画像処理部６０と、ゲイン調整部６１と、素子駆動部６２と、ゲイン記憶部６３とを有する。光量算出部５１、光源駆動制御部５２、光源駆動部５３、画像処理部６０、ゲイン調整部６１、及び、素子駆動部６２は、光量調整装置６ｂが搭載するＣＰＵ上でプログラムが動作することにより構成してもよいし、一部または全部を互いに協働して動作するハードウエア回路により構成してもよい。

ゲイン記憶部６３は、ＲＡＭ等の不揮発性メモリで構成され、ゲイン調整部６１の演算で用いられる初期ゲイン値Ｇｒｅｆを記憶する。例えば、工場出荷時またはシステム設定時等の時点に、光源部２が所定の光量Ｌ０の照明光ＷＬＬを射出する場合、光量算出部５１は、投射画像（画像光ＭＬ）が所定の明るさとなるようなゲイン値を算出する。さらに、光量算出部５１は、算出したゲイン値を初期ゲイン値Ｇｒｅｆとして、ゲイン記憶部６３に記憶する。なお、画像データと投射画像の明るさは必ずしもリニアな関係ではないため、光変調素子４のガンマ特性を考慮して初期ゲイン値Ｇｒｅｆを決定することが望ましい。

光量算出部５１は、白レベル状態を基準として光センサ７が検出した時間経過後の光量Ｃｂａ及びＣｗａに基づいて、時間経過後の増加率Ｒａを算出する。光量算出部５１は、増加率Ｒａと戻り光ＲＬの割合Ｍｂに基づき、式（１４）から、時間経過後の透過率Ｔ２ａを算出する。

光量算出部５１は、光量記憶部５４に記憶されている初期状態の光量Ｌ１ｂ及び増加率Ｒｂを読み出す。光量算出部５１は、透過率Ｔ２ａ、光量Ｃｂａ、光量Ｌ１ｂ、及び、増加率Ｒｂから、時間経過後の光量Ｌ２ａ、及び、初期状態の光量Ｌ２ｂを算出する。光量Ｌ２ａ及び光量Ｌ２ｂは、それぞれ、式（１５）及び式（１６）から算出することができる。

光量算出部５１は、式（１７）から、初期状態において光変調素子４に照射される照明光ＬＬ１の光量Ｌ２ｂに対する時間経過後において光変調素子４に照射される照明光ＬＬ１の光量Ｌ２ａの比率である光量比ＬＱＲを算出する。言い換えれば、光量算出部５１は、透過率Ｔ２ｂ及びＴ２ａに基づいて光量比ＬＱＲを算出する。

光量算出部５１は、光量比ＬＱＲに基づき、光変調素子４を駆動させるときのゲインを調整するためのゲイン調整値Ａｄを算出し、ゲイン調整部６１へ出力する。入力画像データは、例えばＲ、Ｇ、及びＢの各色の画素のデータを含み、かつ、所定のフレームレートにてフレーム単位で画像処理部６０へ入力される。画像処理部６０は、入力画像データに対してガンマ補正処理等の所定の画像処理を実行し、画像データとしてゲイン調整部６１へ出力する。

ゲイン調整部６１は、ゲイン記憶部６３から読み出した初期ゲイン値Ｇｒｅｆとゲイン調整値Ａｄにより、画像データのゲインを調整する。ゲインは、素子駆動部６２が光変調素子４を駆動するときの画像データに対するゲインである。ゲイン調整部６１は、例えば、初期ゲイン値Ｇｒｅｆとゲイン調整値Ａｄを画像データにおける各画素の階調値に乗算することにより、画像データに基づいて投射画像の明るさを調整することができる。ゲイン調整部６１は、例えば、初期ゲイン値Ｇｒｅｆとゲイン調整値Ａｄを画像データにおける各画素の階調値に加算または減算することにより、画像データに基づいて投射画像の明るさを調整してもよい。

ゲイン調整部６１が初期ゲイン値Ｇｒｅｆとゲイン調整値Ａｄを画像データにおける各画素の階調値に乗算する場合について説明する。この場合、ゲイン調整値Ａｄを乗算することで、明るさが式（１７）で算出した光量比ＬＱＲの逆数である１／ＬＱＲとなるようにゲイン調整値Ａｄを決定すればよい。

ゲイン調整部６１は、初期ゲイン値Ｇｒｅｆとゲイン調整値Ａｄを画像データにおける各画素の階調値に乗算し、画像データのゲインを調整する。ゲイン調整部６１は、ゲイン調整された画像データＧａを素子駆動部６２へ出力する。素子駆動部６２は、ゲイン調整された画像データＧａに基づいて光変調素子４の駆動を制御する。

従って、ゲイン調整部６１は、光量比ＬＱＲ（ゲイン調整値Ａｄ）に基づいて画像データのゲインを調整することにより、投射光学系５から射出される画像光ＭＬの光量を調整する光量調整部として機能する。

なお、ゲイン記憶部６３に記憶される初期ゲイン値Ｇｒｅｆは、例えば、０＜Ｇｒｅｆ≦１．０の範囲内の値に設定される。初期ゲイン値Ｇｒｅｆが、０＜Ｇｒｅｆ＜１．０の範囲内の値に設定される場合は、光源部２が劣化した場合または照明光ＬＬ１の光路の透過率Ｔ１またはＴ２が低下した場合においても、投射画像の明るさを一定にすることができる。

初期ゲイン値Ｇｒｅｆが小さいほど、画像データに対してゲインを増加させる範囲が大きくなる。そのため、光源部２から射出される照明光ＬＬ１の光量Ｌ０または透過率Ｔ２の低下の度合が大きいと想定される場合には、初期ゲイン値Ｇｒｅｆを小さい値（１．０よりも０に近い値）に設定することが好ましい。

図９のフローチャートを用いて、投射装置１ｂから投射される画像光ＭＬの光量を経時的に安定化させる光量調整方法の一例を説明する。第２実施形態では、投射画像の明るさが一定になるように、画像データのゲインを調整し、ゲイン調整された画像データに基づいて光変調素子４の駆動を制御する。

図９において、光量算出部５１は、ステップＳ３１にて、白レベル状態を基準として光センサ７が検出した時間経過後の光量Ｃｂａ及びＣｗａに基づいて、時間経過後の増加率Ｒａを算出する。光量算出部５１は、ステップＳ３２にて、増加率Ｒａと戻り光ＲＬの割合Ｍｂに基づき、時間経過後の透過率Ｔ２ａを算出する。

光量算出部５１は、ステップＳ３３にて、光量記憶部５４に記憶されている初期状態の光量Ｌ１ｂ及び増加率Ｒｂを読み出す。さらに、光量算出部５１は、光量Ｌ１ａと透過率Ｔ２ａとに基づいて時間経過後の光量Ｌ２ａを算出し、光量Ｌ１ｂと透過率Ｔ２ｂとに基づいて初期状態の光量Ｌ２ｂを算出する。光量算出部５１は、ステップＳ３４にて、光量Ｌ２ａ及び光量Ｌ２ｂに基づいて、光量比ＬＱＲを算出する。言い換えれば、光量算出部５１は、透過率Ｔ２ｂ及びＴ２ａに基づいて光量比ＬＱＲを算出する。

光量算出部５１は、ステップＳ３５にて、光量比ＬＱＲに基づいてゲイン調整値Ａｄを算出する。画像処理部６０は、ステップＳ３６にて、入力画像データに対して所定の画像処理を実行し、画像データとしてゲイン調整部６１へ出力する。ゲイン調整部６１は、ステップＳ３７にて、初期ゲイン値Ｇｒｅｆとゲイン調整値Ａｄにより、画像データのゲインを調整する。さらに、ゲイン調整部６１は、ゲイン調整された画像データＧａを素子駆動部６２へ出力する。素子駆動部６２は、ステップＳ３８にて、画像データＧａに基づいて光変調素子４の駆動を制御する。

第２実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｂ、及び投射装置１ｂでは、光源制御を必要としないので、光量を細かく調整できない光源を使用することができるため、光量を細かく調整する光源を使用する場合と比較してコストを低く抑えることができる。

第２実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｂ、及び投射装置１ｂでは、光センサ７は、照明光ＷＬＬが光源部２から射出され、かつ、クロスダイクロイックミラー４０に入射するまでの範囲における照明光ＷＬＬの光路の近傍で、かつ、光変調素子４に影響しない位置に配置されている。そのため、照明分布が均一化された照明光ＷＬＬを光変調素子４に照射することができる。

第２実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｂ、及び投射装置１ｂでは、戻り光ＲＬの影響が少ない白レベル状態を基準として、増加率Ｒｂ及びＲａ、または、透過率Ｔ２ｂ及びＴ２ａに基づいて光量比ＬＱＲを算出する。第２実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｂ、及び投射装置１ｂでは、光量比ＬＱＲに基づいてゲイン調整値Ａｄを算出し、さらにゲイン調整値Ａｄによりゲイン調整された画像データＧａに基づいて光変調素子４の駆動を制御する。これにより、投射画像の明るさを経時的に安定化させることができる。

［第３実施形態］
第３実施形態は、第２実施形態と比較して、投射装置１ｂにおける光センサ７として、赤色光の光量、緑色光の光量、及び、青色光の光量を分離して検出するカラーセンサを用いる点で相違する。第３実施形態の投射装置１ｂにおいて、光センサ７としてカラーセンサを用いる場合、光センサ７は、照明光ＷＬＬ及び戻り光ＲＬの赤色成分の光量、緑色成分の光量、及び、青色成分の光量を検出する。

光量算出部５１は、赤色成分の光量比ＬＱＲ（Ｒ）、緑色成分の光量比ＬＱＲ（Ｇ）、及び、青色成分の光量比ＬＱＲ（Ｂ）を算出する。光量算出部５１は、光量比ＬＱＲ（Ｒ）に基づいて赤色成分のゲイン調整値Ａｄ（Ｒ）を算出し、光量比ＬＱＲ（Ｇ）に基づいて緑色成分のゲイン調整値Ａｄ（Ｇ）を算出し、光量比ＬＱＲ（Ｂ）に基づいて青色成分のゲイン調整値Ａｄ（Ｂ）を算出する。さらに、光量算出部５１は、ゲイン調整値Ａｄ（Ｒ）、Ａｄ（Ｇ）、及びＡｄ（Ｂ）をゲイン調整部６１へ出力する。

ゲイン調整部６１は、初期ゲイン値Ｇｒｅｆとゲイン調整値Ａｄ（Ｒ）により、赤色成分の画像データのゲインを調整する。ゲイン調整部６１は、初期ゲイン値Ｇｒｅｆとゲイン調整値Ａｄ（Ｇ）により、緑色成分の画像データのゲインを調整する。ゲイン調整部６１は、初期ゲイン値Ｇｒｅｆとゲイン調整値Ａｄ（Ｂ）により、青色成分の画像データのゲインを調整する。各ゲインは、素子駆動部６２が光変調素子４Ｒ、４Ｇ、及び４Ｂを駆動するときの赤色成分、緑色成分、及び青色成分の画像データに対するゲインである。なお、初期ゲイン値Ｇｒｅｆは、各色成分で共通の値に設定してもよいし、色成分ごとに異なる値に設定してもよい。

第３実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｂ、及び投射装置１ｂでは、光源制御を必要としないので、光量を細かく調整できない光源を用いることができるため、光量を細かく調整する光源を使用する場合と比較してコストを低く抑えることができる。

ゲイン調整部６１は色成分ごとに画像データのゲインを調整することができる。これにより、投射装置１ｂ及び１ｃは、投射画像の明るさを色成分ごとに調整することができる。

時間経過により、光源部２から射出される照明光ＬＬ１の発光スペクトルまたは照明光ＬＬ１の光路上の分光透過率が変化する場合がある。そのため、投射画像は、時間経過により、明るさだけでなく、色バランスも変化する場合がある。そのため、投射画像は、時間経過により、明るさだけでなく、色バランスも変化する場合がある。第３実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｂ、及び投射装置１ｂによれば、光センサ７により色成分ごとの光量を検出することにより、投射画像の明るさを色成分ごとに調整できる。これにより、投射画像の明るさだけでなく、色バランスも経時的に安定化させることができる。

第３実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｂ、及び投射装置１ｂでは、光センサ７は、照明光ＬＬ１が光源部２から射出され、かつ、クロスダイクロイックミラー４０に入射するまでの範囲における照明光ＬＬ１の光路の近傍で、かつ、光変調素子４に影響しない位置に配置されている。そのため、照明分布が均一化された照明光ＬＬ１を光変調素子４に照射することができる。

［第４実施形態］
図１０を用いて、第４実施形態の投射装置の構成例を説明する。説明をわかりやすくするために、第１及び第２実施形態の投射装置１ａ及び１ｂと同じ構成部には同じ符号を付す。第４実施形態では、他の実施形態の投射装置１及び光量調整装置６と区別するため、投射装置１を投射装置１ｃとし、光量調整装置６を光量調整装置６ｃとする。

第４実施形態の投射装置１ｃは、第１実施形態の投射装置１ａの構成と第２実施形態の投射装置１ｂの構成とを組み合わせた構成を有する。具体的には、第４実施形態の投射装置１ｃは、第２実施形態の投射装置１ｂと同じ構成を有し、かつ、光量算出部５１が第１実施形態の投射装置１ａと同様に時間経過後の目標光量を算出し、光源駆動制御部５２へ出力する。

図１０は、第４実施形態の投射装置１ｃにおける光量調整装置６ｃの構成例を示している。図１０の反射型偏光板４２は、図１の反射型偏光板４２（４２Ｒ、４２Ｇ、及び４２Ｂ）を簡略化して示している。図１０に示す符号ＬＬ１は各反射型偏光板４２（４２Ｒ、４２Ｇ、及び４２Ｂ）に入射する各色光（ＲＬＬ、ＧＬＬ、ＢＬＬ）を示している。図１０の光変調素子４は、図１の光変調素子４（４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）を簡略化して示している。図１０の投射光学系５は、図１の投射光学系５を簡略化して示している。

第４実施形態の投射装置１ｃは、第１実施形態の投射装置１ａと同様の手順により、光源部２から射出される照明光ＷＬＬの光量Ｌ０を制御する。光源駆動制御部５２は、光センサ７が検出する光量を目標光量Ｌ１ｃに合わせる必要はない。即ち、光源駆動制御部５２は光源部２から射出される照明光ＷＬＬの光量を細かく制御する必要はなく、目標光量Ｌ１ｃとするために照明光ＷＬＬの光量を調整する調整量が所定の範囲を超えた場合に調整する構成とすればよい。例えば、調整量が１０％を超えた場合に調整し、１０％未満の場合は調整しない。

光源駆動制御部５２が照明光ＷＬＬの光量を制御した後の第３の時点において、投射装置１ｃの光量算出部５１は、第２実施形態の投射装置１ｂと同様の手順により、第１の時点において光変調素子４に照射される照明光ＬＬ１の光量Ｌ２ｂに対する第３の時点において光変調素子４に照射される照明光ＬＬ１の光量Ｌ２ａの比率である光量比ＬＱＲを算出する。ゲイン調整部６１は、光量比ＬＱＲに基づいて画像データのゲインを調整し、ゲイン調整された画像データＧａに基づいて光変調素子４（４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）の駆動を制御する。第４実施形態の投射装置１ｃでは、光源駆動制御部５２、及び、ゲイン調整部６１は光量調整部として機能する。

一般的に、画像データに対するゲインの調整量が大きくなるほど、投射画像の階調性能が低下する方向に作用する。第４実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃによれば、投射画像の明るさを光源部２から射出される照明光ＷＬＬの光量で調整し、かつ、投射画像の画素値をゲイン調整値Ａｄで調整することができる。従って、ゲイン調整値Ａｄによる調整量を少なくすることができるため、より高い階調性能を有する投射画像を表示することができる。

第４実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃでは、光センサ７は、照明光ＬＬ１が光源部２から射出され、かつ、クロスダイクロイックミラー４０に入射するまでの範囲における照明光ＬＬ１の光路の近傍で、かつ、光変調素子４に影響しない位置に配置されている。そのため、照明分布が均一化された照明光ＬＬ１を光変調素子４に照射することができる。

第４実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃでは、照明光ＬＬ１の光量Ｌ０を制御し、さらに画像データのゲインを調整し、ゲイン調整された画像データＧａに基づいて光変調素子４の駆動を制御する。これにより、投射画像の明るさを経時的に安定化させることができる。

第４実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃによれば、ゲイン調整量を小さくすることができるため、画像データのゲインを増加させる範囲を広くする必要がなくなる。そのため、初期ゲイン値Ｇｒｅｆを小さい値にする必要がなくなるため、初期ゲイン値Ｇｒｅｆの設定範囲を広くすることができる。一般的に、ゲイン値を１．０（１００％）に近づけるほど光変調素子の階調表示性能が高くなるため、第４実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃによれば、投射画像の階調性能を第１実施形態よりもさらに向上させることができる。

第４実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃによれば、初期ゲイン値Ｇｒｅｆを大きい値（０よりも１．０に近い値）に設定することができるため、より明るい画像をスクリーン等の被投射媒体に投射することができる。所定の明るさの画像を被投射媒体に投射する場合は、光源部２から射出される照明光ＬＬ１の光量Ｌ０を低減させることができるため、光源１０の消費電力を低減させたり、光源１０の寿命を長くしたりすることができる。

［第５実施形態］
第５実施形態は、第４実施形態と比較して、投射装置１ｃにおける光センサ７として、赤色光の光量、緑色光の光量、及び、青色光の光量を分離して検出するカラーセンサを用いる点で相違する。第５実施形態の投射装置１ｃにおいて、光センサ７としてカラーセンサを用いる場合、光センサ７は、照明光ＷＬＬ及び戻り光ＲＬの赤色成分の光量、緑色成分の光量、及び、青色成分の光量を検出する。

第５実施形態の投射装置１ｃは、第１実施形態の投射装置１ａと同様の手順により、光源部２から射出される照明光ＬＬ１の光量Ｌ０を制御する。この場合、光センサ７で検出した各色成分の光量を合算した光量を光量Ｃとする。照明光ＬＬ１及び戻り光ＲＬの合算光量Ｃは、式（１８）で表すことができる。

Ｃ＝ＩＲ×ＣＲ＋ＩＧ×ＣＧ＋ＩＢ×ＣＢ …（１８）

ＣＲ、ＣＧ、及びＣＢは、光センサ７が検出した赤色成分、緑色成分、及び、青色成分の検出値である。ＩＲ、ＩＧ、及びＩＢは、検出値ＣＲ、ＣＧ、及びＣＢを、赤色成分、緑色成分、及び、青色成分の光量に変換するための係数であり、ＩＲ＋ＩＧ＋ＩＢ＝１の条件を満たす。第５実施形態の投射装置１ｃでは、光量算出部５１は、式（１８）から合算光量Ｃを算出し、光源駆動制御部５２へ出力する。

第５実施形態の投射装置１ｃは、第１実施形態の投射装置１ａと同様の手順により、光源部２から射出される照明光ＷＬＬの光量Ｌ０を制御する。光源駆動制御部５２は、光センサ７が検出する光量を目標光量Ｌ１ｃに合わせる必要はない。すなわち、光源駆動制御部５２は光源部２から射出する照明光ＷＬＬの光量を細かく制御する必要はなく、目標光量Ｌ１ｃとするために照明光ＷＬＬの光量を調整する調整量が所定の範囲を超えた場合に調整する構成とすればよい。例えば、調整量が１０％を超えた場合に調整し、１０％未満の場合は調整しない。

第５実施形態の投射装置１ｃは、第１実施形態と同様の手順で光源制御を行なった後、第３実施形態の投射装置１ｂと同様の手順により、各画像データのゲインを調整し、ゲイン調整された画像データＧａに基づいて各光変調素子４（４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ）の駆動を制御する。

一般的に、画像データに対するゲインの調整量が大きくなるほど、投射画像の階調性能が低下する方向に作用する。第５実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃによれば、光センサ７が色成分ごとの光量を検出することにより、投射画像の明るさを光源部２から射出される照明光ＬＬ１の光量で調整し、かつ、投射画像の色バランスを色成分ごとのゲイン調整値Ａｄで調整することができる。従って、色成分ごとの光量を検出することにより、ゲイン調整値Ａｄによる調整量を少なくすることができるため、より高い階調性能を有する投射画像を表示することができる。

また、色成分ごとの光量を検出することにより、初期ゲイン値Ｇｒｅｆを大きな値にすることができる。これにより、明るい画像をスクリーンＳＲ等の被投射媒体に表示することができる。所定の明るさの画像を被投射媒体に投射する場合は、色成分ごとの光量を検出することにより、光源部２から射出される照明光ＬＬ１の光量Ｌ０をより低減させることができる。そのため、光源１０の消費電力をより低減させたり、光源１０の寿命をより長くしたりすることができる。

第５実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃでは、光センサ７は、照明光ＬＬ１が光源部２から射出され、かつ、クロスダイクロイックミラー４０に入射するまでの範囲における照明光ＬＬ１の光路の近傍で、かつ、光変調素子４に影響しない位置に配置されている。そのため、照明分布が均一化された照明光ＬＬ１を光変調素子４に照射することができる。

第５実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃでは、照明光ＬＬ１の光量Ｌ０を制御し、さらに画像データのゲインを調整し、ゲイン調整された画像データＧａに基づいて光変調素子４の駆動を制御する。これにより、投射画像の明るさを経時的に安定化させることができる。

第５実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃによれば、照明光ＬＬ１の光量Ｌ０を制御することにより、ゲイン調整値Ａｄによる画像データのゲイン調整量を小さくすることができる。これにより、画像を高い階調性能を維持した状態でスクリーン等の被投射媒体に投射することができる。

第５実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃによれば、ゲイン調整量を小さくすることができるため、画像データのゲインを増加させる範囲を広くする必要がなくなる。そのため、初期ゲイン値Ｇｒｅｆを小さい値にする必要がなくなるため、初期ゲイン値Ｇｒｅｆの設定範囲を広くすることができる。一般的に、ゲイン値を１．０（１００％）に近づけるほど光変調素子の階調表示性能が高くなるため、第５実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃによれば、投射画像の階調性能を第１実施形態よりもさらに向上させることができる。

第５実施形態の光量調整方法、光量調整装置６ｃ、及び投射装置１ｃによれば、初期ゲイン値Ｇｒｅｆを大きい値（０よりも１．０に近い値）に設定することができるため、より明るい画像をスクリーン等の被投射媒体に投射することができる。所定の明るさの画像を被投射媒体に投射する場合は、光源部２から射出される照明光ＬＬ１の光量Ｌ０を低減させることができるため、光源１０の消費電力を低減させたり、光源１０の寿命を長くしたりすることができる。

［第６実施形態］
第１実施形態では、照明光源として、１つの光源１０から射出される照明光の光量を制御する。それに対し、第６実施形態の投射装置１ａでは、照明光源として、照明光の色成分が異なる複数の光源を有する。光源駆動制御部５２は、光源駆動部５３を制御することにより、各光源から射出される照明光の光量を光源ごとに独立して制御する。

図１１は、光源部２の構成例を示している。光源部２は、赤色光源２Ｒと、緑色光源２Ｇと、青色光源２Ｂと、ダイクロイックミラー７１及び７２と、集光レンズ７３とを有して構成されている。光源駆動制御部５２は、光源駆動部５３を制御することにより、赤色光源２Ｒから射出される赤色照明光の光量、緑色光源２Ｇから射出される緑色照明光の光量、及び、青色光源２Ｂから射出される緑色照明光の光量を、独立して制御する。

ダイクロイックミラー７１は赤色光を透過し、緑色光を反射する。ダイクロイックミラー７２は赤色光及び緑色光を透過し、青色光を反射する。赤色光源２Ｒから射出された赤色照明光はダイクロイックミラー７１及び７２を透過する。緑色光源２Ｇから射出された緑色照明光はダイクロイックミラー７１を反射し、ダイクロイックミラー７２を透過する。青色光源２Ｂから射出された青色照明光はダイクロイックミラー７２を反射する。各色の照明光は混合光となり、集光レンズ７３を透過して白色の照明光ＷＬＬとして射出される。

第６実施形態では、光センサ７として、赤色光の光量、緑色光の光量、及び、青色光の光量を分離して検出するカラーセンサを用いてもよい。第６実施形態の投射装置１ａにおいて、光センサ７としてカラーセンサを用いる場合、光センサ７は、照明光ＷＬＬ及び戻り光ＲＬの赤色成分の光量、緑色成分の光量、及び、青色成分の光量を検出する。

第６実施形態の投射装置１ａは、第１実施形態の投射装置１ａと同様の手順により、光源部２から射出される照明光ＷＬＬの光量Ｌ０を制御する。光量算出部５１は、赤色光、緑色光、青色光の各色成分の光量に基づいて、各色成分の光学系の透過率を算出し、算出した透過率に基づいて、各色成分の目標光量を算出する。光源駆動制御部５２は、各色成分の光量が目標光量となるように各光源を制御する。

（変形例）
光源部２は、赤色光源２Ｒ、緑色光源２Ｇ、及び、青色光源２Ｂの全ての色光源が独立していなくてもよい。図１２は、変形例として、光源部２が黄色光源２Ｙと青色光源２Ｂとを有する場合を示している。黄色光源２Ｙは、赤色成分及び緑色成分を含む黄色照明光を射出する。ダイクロイックミラー７４は黄色光を透過し、青色光を反射する。黄色光源２Ｙから射出された黄色照明光はダイクロイックミラー７４を透過し、青色光源２Ｂから射出された青色照明光はダイクロイックミラー７４を反射する。

黄色照明光及び青色照明光は混合光となり、集光レンズ７３を透過して白色の照明光ＷＬＬとして射出される。一般に、光学系の透過率が劣化する場合、青色光の透過率の劣化が起こりやすい。従って、青色照明光のみ独立して制御できる構成とすることで、実用上問題ない。

図１は、光センサ７が偏光変換素子３５の近傍に配置されている場合を示している。光センサ７は、照明光ＬＬ１が光源部２から射出され、かつ、クロスダイクロイックミラー４０に入射するまでの範囲における照明光ＬＬ１の光路の近傍で、かつ、光変調素子４に影響しない位置に配置されていればよい。例えば、図１３に示すように、光センサ７は、フライアイレンズ３３よりも光源部２側（例えば反射ミラー３０の近傍）に配置してもよい。

光センサ７がフライアイレンズ３３よりも光源部２側に配置されている場合、光センサ７が照明光ＬＬ１に影響する位置に配置されていたとしても、フライアイレンズ３３及び３４により、光変調素子４に照射される黄色照明光ＹＬＬ及び青色照明光ＢＬＬの照明分布を均一化することができる。

本発明は、上述した第１～第６実施形態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更可能である。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 投射装置
２ 光源部
３ 照明光学系
４，４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ 光変調素子
７ 光センサ
５１ 光量算出部
５２ 光源駆動制御部（光量調整部）
Ｃｂａ 光量（第４の光量）
Ｃｂｂ 光量（第２の光量）
Ｃｗａ 光量（第３の光量）
Ｃｗｂ 光量（第１の光量）
ＬＬ１ 照明光
ＭＬ 画像光
Ｔ２ａ 透過率（第２の透過率）
Ｔ２ｂ 透過率（第１の透過率）

Claims (3)

1. 第１の時点において、
   光変調素子が、照明光の色成分が異なる複数の光源を有する光源部から照明光学系を介して照射された前記照明光を、第１の表示画像レベル及び前記第１の表示画像レベルよりも低い第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調し、
   光センサが、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第１の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第１の光量、及び、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第２の光量を検出し、
   光量算出部が、前記第１及び第２の光量に基づいて、前記照明光に対する前記照明光学系の第１の透過率を算出し、
   前記第１の時点より後の第２の時点において、
   前記光変調素子が、前記照明光を前記第１及び第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調し、
   前記光センサが、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第１の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第３の光量、及び、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第４の光量を検出し、
   前記光量算出部が、前記第３及び第４の光量に基づいて、前記照明光に対する前記照明光学系の第２の透過率を算出し、前記第１及び第２の透過率に基づいて、各色成分の目標光量を算出し、
   光源駆動制御部が、前記各色成分の光量が前記目標光量となるように前記複数の光源を制御することにより、前記照明光の光量を調整する
   光量調整方法。
2. 第１の時点において、照明光の色成分が異なる複数の光源を有する光源部から照明光学系を介して照射される前記照明光と光変調素子が前記照明光を第１の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第１の光量、及び、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第１の表示画像レベルよりも低い第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第２の光量を検出し、前記第１の時点より後の第２の時点において、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第１の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第３の光量、及び、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第４の光量を検出する光センサと、
   前記第１及び第２の光量に基づいて前記照明光に対する前記照明光学系の前記第１の時点の第１の透過率を算出し、かつ、前記第３及び第４の光量に基づいて前記照明光に対する前記照明光学系の前記第２の時点の第２の透過率を算出し、前記第１及び第２の透過率に基づいて、各色成分の目標光量を算出する光量算出部と、
   前記各色成分の光量が前記目標光量となるように前記複数の光源を制御することにより、前記照明光の光量を調整する光源駆動制御部と、
   を備える光量調整装置。
3. 照明光の色成分が異なる複数の光源を有する光源部と、
   前記光源部から前記照明光が入射され、かつ、前記照明光を射出する照明光学系と、
   前記照明光学系から射出された前記照明光を第１の表示画像レベル及び前記第１の表示画像レベルよりも低い第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調する光変調素子と、
   第１の時点において、照明光の色成分が異なる複数の光源を有する光源部から照明光学系を介して照射される前記照明光と光変調素子が前記照明光を第１の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第１の光量、及び、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第１の表示画像レベルよりも低い第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第２の光量を検出し、前記第１の時点より後の第２の時点において、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第１の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第３の光量、及び、前記照明光と前記光変調素子が前記照明光を前記第２の表示画像レベルの画像データに基づいて光変調したときに前記光変調素子から射出して前記光源部へと戻る戻り光との合算光量である第４の光量を検出する光センサと、
   前記第１及び第２の光量に基づいて前記照明光に対する前記照明光学系の前記第１の時点の第１の透過率を算出し、かつ、前記第３及び第４の光量に基づいて前記照明光に対する前記照明光学系の前記第２の時点の第２の透過率を算出し、前記第１及び第２の透過率に基づいて、各色成分の目標光量を算出する光量算出部と、
   前記各色成分の光量が前記目標光量となるように前記複数の光源を制御することにより、前記照明光の光量を調整する光源駆動制御部と、
   を備える投射装置。

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