JP7384056B2 - プロジェクター - Google Patents

Description

本発明は、光路変更素子を備えたプロジェクターに関する。

特許文献１には、液晶パネル等の光変調装置で変調された光を拡大して投射するプロジェクターが開示される。特許文献１のプロジェクターは、光変調装置と投射光学系との間に配置される画素シフトデバイスを備える。画素シフトデバイスは、入射する光の光路をシフトさせる光路変更素子である。画素シフトデバイスによって光路をシフトさせて画像表示位置を１画素分よりも小さい量ずらすことにより、光変調装置の解像度よりも高い解像度の画像を表示できる。特許文献１の画素シフトデバイスは、光変調装置で変調される光の光路上に配置されるガラス板を備えており、モーターによってガラス板の向きを変化させて画像光の光路をシフトさせる。

特開２０１９－３９９９５号公報

光路変更素子（画素シフトデバイス）によって画像表示位置をずらして光変調装置の解像度よりも高い解像度の画像を表示する際には、液晶パネルは、シフト動作と同期して高速で表示を切り替えなければならない。例えば、スクリーンに投射する画像を６０Ｈｚの周期で表示し、４つのシフト位置で時分割表示をする場合には、液晶パネルにおける表示の周波数は２４０Ｈｚである。しかしながら、液晶パネルは低温環境下では応答速度が低下するため、低温環境下において高速で表示を切り替えると表示品位が低下する。従って低温環境下においては、光路変更素子を用いた画素シフトにより高解像度化した画像を表示すると、表示品位が低下するおそれがある。

本発明に係るプロジェクターは、光源と、前記光源から出射された光を変調する光変調装置と、前記光変調装置により変調された光の光路を変更する光路変更素子と、を備え、前記光路変更素子は、前記光変調装置により変調された光が入射する光学部材を備える可動部と、前記可動部を揺動させるアクチュエーターと、を有し、前記光変調装置は、液晶パネルと、前記液晶パネルを加温する加温部と、を有することを特徴とする。

本実施形態に係るプロジェクターの光学的な構成を示す説明図である。 画素シフトによる画像表示位置のシフトを示す説明図である。 画像光生成装置、光路変更素子、および送風ユニットの斜視図である。 画像光生成装置および光路変更素子の断面斜視図である。 光変調装置および補償板の部分断面斜視図およびその部分拡大図である。 光変調装置の斜視図である。 加温部の平面図である。 光路変更素子の斜視図である。 液晶パネルの温度制御に関連する構成を示すブロック図である。 液晶パネルの温度制御のフローチャートである。 変形例の光路変更素子の斜視図である。

以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して説明する。本明細書において、説明の便宜上、互いに直交する３軸として、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸を図示しており、Ｘ軸方向の一方側を＋Ｘ方向、他方側を－Ｘ方向とする。また、Ｙ軸方向の一方側を＋Ｙ方向、他方側を－Ｙ方向とし、Ｚ軸方向の一方側を＋Ｚ方向、他方側を－Ｚ方向とする。

（プロジェクター）
図１は、本実施形態に係るプロジェクター１の光学的な構成を示す説明図である。図１に示すプロジェクター１は、ＬＣＤ方式のプロジェクターである。プロジェクター１は、外部から入力される映像信号に基づき、スクリーン１０１に映像を表示する画像表示装置である。プロジェクター１は、光源１０２と、ミラー１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃと、ダイクロイックミラー１０６Ａ、１０６Ｂと、画像光生成装置２と、光路変更素子３と、投射光学装置４とを備える。図１に示すように、Ｚ軸方向は、画像光生成装置２から出射する映像光ＬＬの光軸Ｌと一致する。＋Ｚ方向は映像光ＬＬの出射方向である。

画像光生成装置２は、光変調装置５（図６参照）およびダイクロイックプリズム１１０を備える。ダイクロイックプリズム１１０は、第１光、第２光、第３光を合成して＋Ｚ方向に出射する。第１光は赤色光であり、第２光は緑色光であり、第３光は青色光である。本明細書において、赤色光（第１光）を変調する光変調装置５を第１光変調装置５Ｒとし、緑色光（第２光）を変調する光変調装置５を第２光変調装置５Ｇとし、青色光（第３光）が入射する光変調装置５を第３光変調装置５Ｂとする。第１光変調装置５Ｒは、ダイクロイックプリズム１１０の＋Ｘ方向に配置される。第３光変調装置５Ｂは、ダイクロイックプリズム１１０の－Ｘ方向に配置される。第２光変調装置５Ｇは、ダイクロイックプリズム１１０の－Ｚ方向に配置される。

光源１０２としては、例えば、ハロゲンランプ、水銀ランプ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、レーザー光源等が挙げられる。また、光源１０２としては、白色光が出射するものが用いられる。光源１０２から出射された光は、例えば、ダイクロイックミラー１０６Ａによって赤色光とその他の光とに分離される。赤色光は、ミラー１０４ａで反射された後、第１光変調装置５Ｒに入射し、その他の光は、ダイクロイックミラー１０６Ｂによってさらに緑色光と青色光とに分離される。緑色光は、第２光変調装置５Ｇに入射し、青色光は、ミラー１０４ｂ、１０４ｃで反射された後、第３光変調装置５Ｂに入射する。

第１光変調装置５Ｒ、第２光変調装置５Ｇ、第３光変調装置５Ｂは、それぞれ、画像信号に応じて入射する光を変調する。第１光変調装置５Ｒ、第２光変調装置５Ｇ、第３光変調装置５Ｂは、それぞれ、透過型の第１液晶パネル６Ｒ、第２液晶パネル６Ｇ、および第３液晶パネル６Ｂ（図４、図５、図６参照）を備える。以降、第１液晶パネル６Ｒ，第２液晶パネル６Ｇ、および第３液晶パネル６Ｂを総称して液晶パネル６と呼ぶ。液晶パネル６は、例えば、縦１０８０行、横１９２０列のマトリクス状に配列した画素を備える。第１光変調装置５Ｒによって空間的に変調された第１光、第２光変調装置５Ｇによって空間的に変調された第２光、第３光変調装置５Ｂによって空間的に変調された第３光は、ダイクロイックプリズム１１０で合成され、ダイクロイックプリズム１１０からフルカラーの映像光ＬＬが出射される。そして、出射された映像光ＬＬは、投射光学装置４によって拡大されてスクリーン１０１に投射される。

光路変更素子３は、ダイクロイックプリズム１１０と投射光学装置４との間に配置される。プロジェクター１は、光路変更素子３によって映像光ＬＬの光路をシフトさせること（所謂「画素シフト」を行うこと）により、光変調装置５の解像度よりも高い解像度の画像をスクリーン１０１に表示する。例えば、光変調装置５がフルハイビジョンであれば、４Ｋの画像を表示できる。

次に、映像光の光路シフトによる高解像度化の原理について図２を用いて簡単に説明する。図２は、映像光の光路シフトによる画像表示位置のシフトを示す説明図である。後述するように、光路変更素子３は、第１光変調装置５Ｒ、第２光変調装置５Ｇ、第３光変調装置５Ｂにより変調された光を合成した映像光ＬＬが入射する板状の光学部材であるガラス板３０を有しており、ガラス板３０の姿勢を変更することで、屈折を利用して映像光ＬＬの光路をシフトさせる。

光路変更素子３は、ガラス板３０を光軸Ｌと交差する第１揺動軸Ｊ１回りの第１揺動方向、および、光軸Ｌと交差し且つ第１揺動軸Ｊ１と交差する第２揺動軸Ｊ２回りの第２揺動方向の２方向に揺動させる。ガラス板３０が第１揺動方向に揺動すると、ガラス板３０に入射する光の光路は第１方向Ｆ１にシフトする。ガラス板３０が第２揺動方向に揺動すると、ガラス板３０に入射する光の光路は第１方向Ｆ１と交差する第２方向Ｆ２にシフトする。これにより、スクリーン１０１上に表示される画素Ｐｘは、第１方向Ｆ１および第１方向Ｆ１と交差する第２方向Ｆ２へずらして表示される。

プロジェクター１は、第１方向Ｆ１の光路のシフトと、第２方向Ｆ２の光路のシフトを組み合わせることにより、見かけ上の画素を増加させ、スクリーン１０１に投影される画像を高解像度化する。例えば、図２に示すように、第１方向Ｆ１および第２方向Ｆ２にそれぞれ半画素分（すなわち、画素Ｐｘの半分）ずれた位置に画素Ｐｘを移動させる。これにより、スクリーン１０１上の画像表示位置を、画像表示位置Ｐ１から第１方向Ｆ１に半画素分ずらした画像表示位置Ｐ２、画像表示位置Ｐ１から第１方向Ｆ１および第２方向Ｆ２にそれぞれ半画素分ずらした画像表示位置Ｐ３、および、画像表示位置から第２方向Ｆ２に半画素分ずらした画像表示位置Ｐ４にずらすことができる。

図２に示すように、画像表示位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４にそれぞれ一定時間ずつ画像を表示させるように光路シフト動作を行い、光路シフト動作に同期させて液晶パネル６における表示内容を変化させる。これによって、見かけ上、画素Ｐｘよりも小さいサイズの画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを表示させることができる。例えば、画素Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄの表示を全体として６０Ｈｚの周波数で行う場合には、画像表示位置Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４に対応して、液晶パネル６に４倍の速度で表示を実行させる必要がある。つまり、液晶パネル６における表示の周波数、いわゆるリフレッシュレートは２４０Ｈｚとなる。

（送風ユニット）
図３は、画像光生成装置２、光路変更素子３、および送風ユニット９の斜視図である。図３に示すように、プロジェクター１は、画像光生成装置２へ冷却風を送風する送風ユニット９を備える。送風ユニット９は、ファン９０およびダクト９１を備える。ダクト９１は、第１光変調装置５Ｒ、第２光変調装置５Ｇ、および第３光変調装置５Ｂの－Ｙ方向で開口する吹出口９２を備える。送風ユニット９には、環境温度を検知するための温度センサー１１（図９参照）が配置される。

（画像光生成装置）
図４は、画像光生成装置２および光路変更素子３の断面斜視図である。図３、図４に示すように、画像光生成装置２は、各光変調装置５（第１光変調装置５Ｒ、第２光変調装置５Ｇ、第３光変調装置５Ｂ）を支持する板金部材２０を備える。各光変調装置５から出射する光は、板金部材２０の開口２１を通ってダイクロイックプリズム１１０に入射する。各光変調装置５（第１光変調装置５Ｒ、第２光変調装置５Ｇ、第３光変調装置５Ｂ）とダイクロイックプリズム１１０との間には、それぞれ、補償板２２および偏光板２３が配置される。補償板２２は、光変調装置５から出射する光の位相差を微調整する。補償板２２は、光変調装置５から出射する光の光軸に対する傾きを調整可能である。また、各光変調装置５に対して入射側には、図示しない入射側の偏光板が配置される。

（光変調装置）
図５は、光変調装置５および補償板２２の部分断面斜視図およびその部分拡大図である。図６は、光変調装置５の斜視図である。光変調装置５は、透過型の液晶パネル６と、液晶パネル６を加温する加温部７と、液晶パネル６を保持する保持部材５０と、保持部材５０および液晶パネル６を支持する支持部材５５と、保持部材５０に取り付けられるフック８を備える。図５、図６に示すＸ軸方向、Ｙ軸方向、およびＺ軸方向は、光変調装置５をダイクロイックプリズム１１０の－Ｚ方向に配置した場合の各方向を示す。この場合には、液晶パネル６の法線方向はＺ軸方向と一致する。－Ｚ方向は液晶パネル６の入射側であり、＋Ｚ方向は出射側である。第１光変調装置５Ｒ、第２光変調装置５Ｇ、および第３光変調装置５Ｂは、それぞれが加温部７を備える。すなわち、第１光変調装置５Ｒは、第１液晶パネル６Ｒを加温する第１加温部７Ｒを備え、第２光変調装置５Ｇは、第２液晶パネル６Ｇを加温する第２加温部７Ｇを備え、第３光変調装置５Ｂは、第３液晶パネル６Ｂを加温する第３加温部７Ｂを備える。

図６に示すように、保持部材５０は、液晶パネル６を囲む保持枠５１と、保持枠５１から＋Ｙ方向に突出する放熱部５２を備える。保持部材５０は支持部材５５に固定される。フック８は、保持枠５１および液晶パネル６の外周部分を支持部材５５とは反対側から覆う矩形のカバー８０と、カバー８０の＋Ｘ方向の端部および－Ｘ方向の端部からそれぞれ＋Ｚ方向へ屈曲した突出部８１を備える。突出部８１は、保持枠５１に形成された突起に係止される。加温部７は、保持枠５１および液晶パネル６と、カバー８０との間に配置される。

支持部材５５は板状であり、液晶パネル６から出射される光が通過する開口５６（図５参照）を備える。液晶パネル６に接続されるフレキシブルプリント基板５９は、保持部材５０の放熱部５２と支持部材５５との間を通って＋Ｙ方向に引き出される。図５に示すように、支持部材５５には、液晶パネル６の温度を検知するサーミスタなどの温度センサー１２が取り付けられている。後述するように、温度センサー１２によって液晶パネル６の温度をモニタリングする。

図５に示すように、液晶パネル６は、入射側（－Ｚ方向）から出順に、入射側防塵ガラス６１、対向基板６２、ＴＦＴ基板６３、出射側防塵ガラス６４を備える。対向基板６２とＴＦＴ基板６３の間には、図示しない液晶層が設けられている。加温部７は、液晶パネル６に対して入射側（－Ｚ方向）に配置される。従って、加温部７とＴＦＴ基板６３との間に対向基板６２が配置される。加温部７の内周側の部分は、入射側防塵ガラス６１の表面とカバー８０との間に配置される。加温部７の外周側の部分は、保持枠５１の表面とカバー８０との間に配置される。液晶パネル６は、画素が配列された矩形の表示領域６０Ａ、および、表示領域６０Ａを囲む枠状の非表示領域６０Ｂを備えており、加温部７の内周側の部分は、非表示領域６０Ｂとカバー８０との間に配置される。

（加温部）
図７は、加温部７の平面図である。加温部７は、矩形枠状の発熱部７０と、発熱部７０から突出した２本の端子部７１を備える。発熱部７０は、枠状の薄板部材７２と、薄板部材７２に固定される発熱体７３を備える。薄板部材７２は、略矩形の開口７２０を備える。開口７２０は、液晶パネル６の表示領域６０Ａよりも大きい。発熱体７３は金属箔からなり、通電により発熱する。図５の部分拡大図に示すように、本実施形態では、２枚の薄板部材７２の間に発熱体７３が挟まれている。発熱体７３は、薄板部材７２に対して接着剤により固定される。なお、加温部７は、１枚の薄板部材７２に発熱体７３を固定した構造であってもよい。

図７に示すように、発熱部７０は、略平行に延びる第１発熱部７０１および第２発熱部７０２と、第１発熱部７０１および第２発熱部７０２と直交する方向に略平行に延びる第３発熱部７０３および第４発熱部７０４を備える。第３発熱部７０３は、第１発熱部７０１と第２発熱部７０２の一方の端部同士を接続し、第４発熱部７０４は、第１発熱部７０１と第２発熱部７０２の他方の端部同士を接続する。端子部７１は、第１発熱部７０１から突出する。２本の端子部７１は、それぞれ、薄板部材７２と一体に形成された突出部７１１と、発熱体７３の端部に設けられた電極部７１２と、電極部７１２に接続される端子部品７１３を備える。

発熱部７０は、液晶パネル６と同じ縦横比の長方形である。従って、加温部７を液晶パネル６の非表示領域６０Ｂに取り付けたとき、第１発熱部７０１および第２発熱部７０２よりも第３発熱部７０３および第４発熱部７０４の方が液晶パネル６の中心から離れている。発熱体７３は、第１発熱部７０１および第２発熱部７０２に配置される直線部７３１と、第３発熱部７０３および第４発熱部７０４に配置される蛇行部７３２を備える。蛇行部７３２は、単位長さ当たりの発熱量が直線部７３１の単位長さ当たりの発熱量よりも多い。従って、加温部７は、液晶パネル６の中心に近い部分よりも液晶パネル６の中心から離れた部分の方が単位長さ当たりの発熱量が多い。これにより、表示領域６０Ａの各部に到達する熱のばらつきを抑制できるので、液晶パネル６の画素の温度のばらつきを抑制できる。

なお、発熱体７３の厚さや幅を小さくすることにより、抵抗値を上げて発熱量を多くすることもできる。従って、第３発熱部７０３および第４発熱部７０４に配置される発熱体７３は、蛇行形状でなく、第１発熱部７０１および第２発熱部７０２に配置される直線部７３１よりも細い直線形状であってもよい。

図３に示すように、本実施形態では、光変調装置５の－Ｙ方向に送風ユニット９の吹出口９２が開口しており、光変調装置５の－Ｙ方向から＋Ｙ方向に向かって冷却風が流れる。従って、液晶パネル６は、－Ｙ方向の端部が冷却風の影響を受けやすいので、加温部７においても、液晶パネル６の－Ｙ方向の端部に位置する第２発熱部７０２の発熱量を大きくすることが好ましい。例えば、第２発熱部７０２に配置される発熱体７３を直線状でなく蛇行形状にすることが好ましい。もしくは、第２発熱部７０２に配置される発熱体７３を第１発熱部７０１に配置される直線部７３１よりも細くする、もしくは直線部７３１よりも薄くすることが好ましい。

（光路変更素子）
図８は、光路変更素子３の斜視図である。図４、図８に示すように、光路変更素子３は、矩形のガラス板３０を備えた可動部３１と、可動部３１を揺動可能に支持する固定部３２と、可動部３１を第１揺動軸Ｊ１回りおよび第２揺動軸Ｊ２回りに揺動させるアクチュエーター３３を備える。光路変更素子３は、第１揺動軸Ｊ１がＸ軸方向と一致し、第２揺動軸Ｊ２がＹ軸方向と一致する。光路変更素子３は、映像光ＬＬが入射する光学部材としてガラス板３０を用いるが、光学部材は、光透過性を有し、映像光ＬＬを屈折させる材料で構成されたものであればよい。

可動部３１は、ガラス板３０と、ガラス板３０を保持する矩形の内枠３４を備える。内枠３４は、第１揺動軸Ｊ１上に配置される第１軸部３４１および第２軸部３４２を介して、外枠３５に接続される。外枠３５は内枠３４を囲む矩形の枠状部材である。固定部３２は板状のフレームであり、ガラス板３０、内枠３４、外枠３５、およびアクチュエーター３３が配置される開口３２０を備える。外枠３５は、第２揺動軸Ｊ２上に配置される第３軸部３５３および第４軸部３５４を介して、固定部３２に接続される。これにより、可動部３１は、外枠３５を介して、第１揺動軸Ｊ１回りおよび第２揺動軸Ｊ２回りに揺動可能に支持される。

アクチュエーター３３は、可動部３１を第１揺動軸Ｊ１回りに揺動させる第１アクチュエーター３６と、可動部３１および外枠３５を第２揺動軸Ｊ２回りに揺動させる第２アクチュエーター３７を備える。第１アクチュエーター３６は、Ｙ軸方向に対向する磁石３６１とコイル３６２を備えた磁気駆動機構である。第１アクチュエーター３６は、可動部３１のＹ軸方向の中央と、固定部３２に設けられた開口３２０の＋Ｙ方向の縁との間に配置される。磁石３６１は磁石保持板３６３を介して内枠３４に固定され、コイル３６２はコイル保持板３６４を介して固定部３２に固定される。

第２アクチュエーター３７は、第１磁気駆動機構３７Ａおよび第２磁気駆動機構３７Ｂを備える。図８に示すように、第１磁気駆動機構３７Ａは、第１アクチュエーター３６の＋Ｘ方向に配置され、第２磁気駆動機構３７Ｂは、第１アクチュエーター３６の－Ｘ方向に配置される。従って、第１アクチュエーター３６および第２アクチュエーター３７は、可動部３１に対して同一の側（＋Ｙ方向）に配置される。外枠３５は、＋Ｙ方向に突出する第１突出部３５１および第２突出部３５２を備える。第１磁気駆動機構３７Ａおよび第２磁気駆動機構３７Ｂは、第１突出部３５１および第２突出部３５２を介して、外枠３５および可動部３１に第２揺動軸Ｊ２回りの駆動力を加える。

第１磁気駆動機構３７Ａおよび第２磁気駆動機構３７Ｂは、それぞれ、Ｘ軸方向に対向する磁石３７１とコイル３７２を備える。第１磁気駆動機構３７Ａの磁石３７１と、第２磁気駆動機構３７Ｂの磁石３７１は、それぞれ、磁石保持板３７３を介して第１突出部３５１と第２突出部３５２に固定される。また、第１磁気駆動機構３７Ａのコイル３７２は、コイル保持板３７４を介して開口３２０の＋Ｘ方向の縁に固定され、第２磁気駆動機構３７Ｂのコイル３７２は、コイル保持板３７４を介して開口３２０の＋Ｘ方向の縁に固定される。

（アクチュエーターと加温部の配置）
本実施形態では、光路変更素子３のアクチュエーター３３と、光変調装置５の加温部７は、以下に説明するように、Ｙ軸方向の位置が異なる。図４に示すように、光路変更素子３は、ガラス板３０とダイクロイックプリズム１１０とがＺ軸方向に対向し、アクチュエーター３３はダイクロイックプリズム１１０の＋Ｙ方向に配置される。すなわち、アクチュエーター３３のＹ軸方向の配置領域Ｈ１は、ダイクロイックプリズム１１０のＹ軸方向の配置領域Ｈ０と重なっておらず、配置領域Ｈ１と配置領域Ｈ０は完全にずれている。一方、光変調装置５は、ダイクロイックプリズム１１０の＋Ｘ方向、－Ｘ方向、および－Ｚ方向に配置されており、液晶パネル６および加温部７のＹ軸方向の配置領域Ｈ２は、ダイクロイックプリズム１１０のＹ軸方向の配置領域Ｈ０の範囲内である。従って、アクチュエーター３３のＹ軸方向の配置領域Ｈ１は、加温部７のＹ軸方向の配置領域Ｈ２と重なっておらず、アクチュエーター３３のＹ軸方向の配置領域Ｈ１と加温部７のＹ軸方向の配置領域Ｈ２は完全にずれている。

加温部７とアクチュエーター３３のＹ軸方向の位置が異なると、加温部７の熱がアクチュエーター３３の特性に及ぼす影響が少ない。上記のように、アクチュエーター３３は磁石３６１、３７１を備えている。加温部７の熱により磁石３６１、３７１が温度上昇すると磁石３６１、３７１が発生させる磁束が減少し、アクチュエーター３３の駆動力が減少する。従って、加温部７とアクチュエーター３３とを近づけないように配置することで、アクチュエーター３３の駆動力の減少により光路変更素子３の動作不良が発生することを抑制できる。

（液晶パネルの温度制御）
図９は、液晶パネル６の温度制御に関連する構成を示すブロック図である。プロジェクター１は、液晶パネル６の温度制御を行う温度制御部１０を備える。本実施形態のプロジェクター１では、液晶パネル６に対して冷却風を送風するファン９０を備える。そのため、ファン９０の出力を低減させることによって液晶パネル６の温度を上昇させることが可能である。温度制御部１０は、プロジェクター１の状況に応じて、ファン９０の回転数の制御による加温と、加温部７による加温とを使い分ける制御を行う。

温度制御部１０は、液晶パネル６の温度を監視し、フィードバック制御により液晶パネル６を閾値ＴＥより高い温度に保つ制御を行う。上記のように、光変調装置５は液晶パネル６の近傍に配置される温度センサー１２を備える。従って、温度制御部１０は、温度センサー１２の検出温度を監視する。また、温度制御部１０は、ファン９０の回転数を制御するか否かを決定するために、環境温度を監視する。本実施形態では、上記のように、送風ユニット９に配置される温度センサー１１を備えているので、温度センサー１１の検出温度を監視する。

図１０は、液晶パネル６の温度制御のフローチャートである。温度制御部１０は、第１モードと、第２モードと、第３モードと、を切り替える制御を行う。第１モードは、加温部７に通電し、ファン９０の回転数を調整しないモードである。第２モードは、加温部７に通電せず、ファン９０の回転数を調整するモードである。第３モードは、加温部７に通電せず、ファン９０の回転数を調整しないモードである。つまり、第１モードは、加温部７に通電することにより液晶パネル６を加温するモードであり、第２モードは、ファン９０の回転数を低減させることにより液晶パネル６に加温するモードである。

プロジェクター１は、液晶パネル６の輝度モードを切り替えることが可能である。本実施形態では、輝度モードは、最も輝度が高いノーマルモードを基準として、ノーマルモードの輝度の６０％の明るさで表示する６０％モード、ノーマルモードの輝度の５０％の明るさで表示する５０％モード、ノーマルモードの輝度の４０％の明るさで表示する４０％モード、ノーマルモードの輝度の３０％の明るさで表示する３０％モード、ノーマルモードの輝度の２０％の明るさで表示する２０％モードの６種類に切り替え可能である。

ファン９０の回転数の低減による温度調整は、温度調整のレンジが狭い上、光変調装置５に設けられた偏光板の冷却に影響を及ぼす。また、ファン９０の回転数の調整レンジを広くとると、うなりや騒音が発生する場合がある。そのため、温度制御部１０は、液晶パネル６の輝度モードに基づき、ファン９０の回転数の調整を行うか否かを決定する。また、ファン９０の回転数の調整は、うなりが生じないレンジでの調整のみ行うものとする。例えば、デューティー変動３０％以内の調整で加温が可能な場合のみ、ファン９０の回転数の調整を行うものとする。

図１０に示すように、温度制御部１０は、温度センサー１１、１２の検出温度により、液晶パネル６の温度および環境温度をモニタリングする。温度制御部１０は、ステップＳＴ１において、液晶パネル６の温度が閾値ＴＥ以上か否かを判定する。閾値ＴＥは、例えば、４９度、あるいは、５６度にすることができるが、他の温度でもよい。液晶パネル６の温度が閾値ＴＥ以上である場合には（ステップＳＴ１：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ２に進む。ステップＳＴ２では、温度制御部１０は、加温は不要と判断し、第３モードの制御を行う。第３モードでは、上記のように、加温部７に通電せず、ファン９０の回転数の調整も行わない。

温度制御部１０は、液晶パネル６の温度が閾値ＴＥよりも低い場合には（ステップＳＴ１：Ｎｏ）、ステップＳＴ３に進み、温度センサー１１の信号に基づき、環境温度が閾値ＴＡ以上か否かを判定する。閾値ＴＡは、例えば、２５度とするが、２５度以外の温度でもよい。環境温度が閾値ＴＡ以上である場合には（ステップＳＴ３：Ｙｅｓ）、ステップＳＴ４に進み、輝度モードが４０％以上か否かを判定する。一方、環境温度が閾値ＴＡより低い場合には（ステップＳＴ３：Ｎｏ）、ステップＳＴ５に進み、輝度モードが５０％以上か否かを判定する。

環境温度が閾値ＴＡ以上であり、且つ、輝度モードが４０％以上である場合（ステップＳＴ４：Ｙｅｓ）、および、環境温度が閾値ＴＡ未満であり、且つ、輝度モードが５０％以上である場合（ステップＳＴ５：Ｙｅｓ）には、ステップＳＴ６に進む。ステップＳＴ６では、温度制御部１０は、デューティー変動３０％以内の調整で加温可能か否かを判定する。デューティー変動３０％以内の調整で加温可能である場合（ステップＳＴ６：Ｙｅｓ）は、ステップＳＴ７に進む。ステップＳＴ７では、温度制御部１０は、第２モードの制御を行う。第２モードでは、上記のように、加温部７に通電せず、ファン９０の回転数を低減させる。

環境温度が２５度以上であり、且つ、輝度モードが４０％未満である場合（ステップＳＴ４：Ｎｏ）、および、環境温度が２５度未満であり、且つ、輝度モードが５０％未満である場合（ステップＳＴ５：Ｎｏ）には、ステップＳＴ８に進む。ステップＳＴ８では、温度制御部１０は、第１モードの制御を行う。第１モードでは、上記のように、加温部７に通電し、ファン９０の回転数の制御を行わない。

（本実施形態の主な作用効果）
以上のように、本実施形態のプロジェクター１は、光源１０２と、光源１０２から出射された光を変調する光変調装置５と、光変調装置５により変調された光の光路を変更する光路変更素子３と、を備える。光路変更素子３は、光変調装置５により変調された光が入射するガラス板３０（光学部材）を備える可動部３１と、可動部３１を揺動させるアクチュエーター３３と、を有する。光変調装置５は、液晶パネル６と、液晶パネル６を加温する加温部７と、を有する。

本実施形態のプロジェクター１は、低温環境下でも加温部７により液晶温度が低くなることを回避できる。従って、光路変更素子３による画素シフトと同期して液晶パネル６の表示を高速で切り替えるプロジェクター１において、液晶温度の低下による表示品位の低下を抑制できる。従って、低温環境下においても、光路変更素子３を用いて、液晶パネル６の解像度よりも高解像度の画像を、表示品位を低下させずに表示できる。

本実施形態では、液晶パネル６は、表示領域６０Ａと、表示領域６０Ａを囲む非表示領域６０Ｂを備え、加温部７は、非表示領域６０Ｂに配置される。表示領域６０Ａの中心部は光が通過するため表示領域６０Ａの外周部に比べて高温になる。従って、表示領域６０Ａの外周側を加温することにより、表示領域６０Ａの面内温度の均一化を図ることができる。

本実施形態では、光路変更素子３の可動部３１を揺動させるアクチュエーター３３は、可動部３１を第１揺動軸Ｊ１回りに揺動させる第１アクチュエーター３６と、可動部３１を第１揺動軸Ｊ１と交差する第２揺動軸Ｊ２回りに揺動させる第２アクチュエーター３７と、備える。このように、可動部３１を２方向に揺動させることにより、画素シフトを行う場合のシフト位置の数を増やすことができる。シフト位置が多くなるほど液晶パネル６の表示を高速で切り替える必要があるが、本実施形態では加温部７により液晶温度の低下による表示品位の低下を抑制できる。従って、低温環境下においても、高解像度の画像を表示できる。

本実施形態の画像光生成装置２は、第１光（赤色光）、第２光（緑色光）、および第３光（青色光）を合成して光路変更素子３に向けて＋Ｚ方向（光軸方向の一方側）に出射する光学素子であるダイクロイックプリズム１１０を備える。Ｚ軸方向（光軸方向）と直交する方向をＸ軸方向（第１方向）とし、Ｚ軸方向（光軸方向）およびＸ軸方向（第１方向）と直交する方向をＹ軸方向（第２方向）とする場合に、光変調装置５は、ダイクロイックプリズム１１０に対して＋Ｘ方向（第１方向の一方側）、－Ｘ方向（第１方向の他方側）、および、－Ｚ方向（光軸方向の他方側）の３箇所に配置される。各光変調装置５に設けられた加温部７のＹ軸方向（第２方向）の位置は、光路変更素子３に設けられたアクチュエーター３３のＹ軸方向（第２方向）の位置と重ならない。

すなわち、本実施形態の画像光生成装置２は、光変調装置５により変調された光が入射し、光変調装置５により変調された光を光路変更素子３に向けて出射する光学素子であるダイクロイックプリズム１１０を備える。光変調装置５は、第１光変調装置５Ｒと、第２光変調装置５Ｇと、第３光変調装置５Ｂと、を有する。第１光変調装置５Ｒは、光源１０２から出射された光を変調し、第１液晶パネル６Ｒおよび第１液晶パネル６Ｒを加温する第１加温部７Ｒを備える。第２光変調装置５Ｇは、光源１０２から出射された光を変調し、第２液晶パネル６Ｇおよび第２液晶パネル６Ｇを加温する第２加温部７Ｇを備える。第３光変調装置５Ｂは、光源１０２から出射された光を変調し、第３液晶パネル６Ｂおよび第３液晶パネル６Ｂを加温する第３加温部７Ｂを備える。ダイクロイックプリズム１１０は、第１光変調装置５Ｒにより変調された第１光（赤色光）、第２光変調装置５Ｇにより変調された第２光（緑色光）、および第３光変調装置５Ｂにより変調された第３光（青色光）を合成して、光路変更素子３に向けて＋Ｚ方向（光軸方向の一方側）に出射する。Ｚ軸方向（光軸方向）と直交する方向をＸ軸方向（第１方向）とし、Ｚ軸方向（光軸方向）およびＸ軸方向（第１方向）と直交する方向をＹ軸方向（第２方向）とする場合に、第１光変調装置５Ｒは、ダイクロイックプリズム１１０に対して＋Ｘ方向（第１方向の一方側）に配置され、第２光変調装置５Ｇは、ダイクロイックプリズム１１０に対して－Ｚ方向（光軸方向の他方側）に配置され、第３光変調装置５Ｂは、ダイクロイックプリズム１１０に対して－Ｘ方向（第１方向の他方側）に配置される。そして、光路変更素子３に設けられたアクチュエーター３３のＹ軸方向（第２方向）における位置は、第１加温部７ＲのＹ軸方向（第２方向）における位置と重ならず、第２加温部７ＧのＹ軸方向（第２方向）における位置と重ならず、かつ、第３加温部７ＢのＹ軸方向（第２方向）における位置と重ならない。

本実施形態では、このように、光路変更素子３のアクチュエーター３３は、第１光変調装置５Ｒに設けられた第１加温部７Ｒ、第２光変調装置５Ｇに設けられた第２加温部７Ｇ、および、第３光変調装置５Ｂに設けられた第３加温部７Ｂのいずれに対しても、＋Ｙ方向に配置される。アクチュエーター３３のＹ軸方向の配置領域Ｈ１は、第１加温部７Ｒ、第２加温部７Ｇ、第３加温部７ＢのＹ軸方向の配置領域Ｈ２と重なっておらず、完全にずれている。従って、アクチュエーター３３に対する加温部７（第１加温部７Ｒ、第２加温部７Ｇ、第３加温部７Ｂ）の熱影響が少ないので、熱影響による光路変更素子３の動作不良を抑制できる。例えば、加温部７（第１加温部７Ｒ、第２加温部７Ｇ、第３加温部７Ｂ）の熱影響による磁石３６１、３７１の減磁を抑制できるので、アクチュエーター３３の駆動力の低下を抑制できる。従って、光路変更素子３の動作不良を抑制できる。

本実施形態では、液晶パネル６は、対向基板６２およびＴＦＴ基板６３を有し、加温部７とＴＦＴ基板６３との間に対向基板６２が配置される。このように、液晶パネル６の入射側に加温部７を配置することにより、加温部７の配置スペースを容易に確保できる。また、加温部７は、液晶パネル６および保持枠５１とカバー８０との間に配置される。従って、加温部７は、カバー８０により覆われているので、液晶パネル６に入射する光による発熱体７３の劣化を抑制できる。従って、加温部７の耐久性を向上させることができる。また、発熱体７３は、薄板部材７２に挟まれているので、薄板部材７２として遮光性のある部材を用いれば、フック８を備えていない構成を採用した場合においても、光による発熱体７３の劣化を抑制できる。

なお、液晶パネル６の出射側に加温部７を配置することも可能である。すなわち、出射側防塵ガラス６４の表面に加温部７を配置することも可能である。

本実施形態のプロジェクター１は、液晶パネル６に対して冷却風を送風するファン９０と、ファン９０および加温部７を制御する温度制御部１０を備える。温度制御部１０は、液晶パネル６の温度および環境温度を監視し、液晶パネル６の輝度モードと、ファン９０の出力調整の可否（例えば、出力調整のレンジが小さくても加温可能か否か）を考慮して、加温部７を発熱させる第１モードと、ファン９０の送風量を制御する第２モードと、を切り替える制御を行う。このように、ファン９０の送風量を低減させる第２モードと、加温部７に通電する第１モードの２種類を状況に応じて使い分けることにより、消費電力の低減および加温部７の高寿命化を図ることができる。

本実施形態の液晶パネル６は、対向基板６２を覆う入射側防塵ガラス６１と、入射側防塵ガラス６１を保持する保持枠５１を備え、加温部７は、入射側防塵ガラス６１および保持枠５１に接する。このように、入射側防塵ガラス６１だけでなく保持枠５１の範囲まで加温部７を広げることにより、加温部７の面積を大きくすることができる。従って、液晶パネル６に加える熱量を大きくすることができる。なお、入射側防塵ガラス６１と保持枠５１のいずれか一方に加温部７を配置する構成を採用してもよい。

本実施形態の加温部７は、第１発熱部７０１および第２発熱部７０２と、第１発熱部７０１および第２発熱部７０２よりも液晶パネル６の中心から遠い第３発熱部７０３および第４発熱部７０４を備えており、第３発熱部７０３および第４発熱部７０４は、第１発熱部７０１および第２発熱部７０２よりも単位長さ当たりの発熱量が多い。従って、液晶パネル６の表示領域６０Ａの各部に到達する熱のばらつきを抑制できるので、液晶パネル６における画素の温度のばらつきを抑制できる。

（光路変更素子の変形例）
図１１は、変形例の光路変更素子３Ａの斜視図である。本発明は、ガラス板３０を２方向でなく１方向に揺動させる光路変更素子３Ａを備えたプロジェクターに適用可能である。図１１に示す光路変更素子３Ａは、内枠３４およびガラス板３０を備えた可動部３１と、可動部３１を揺動軸Ｊ回りに揺動可能に支持する固定部３２と、可動部３１を揺動させるアクチュエーターを備える。揺動軸Ｊは可動部３１の対角方向に延びている。光路変更素子３Ａは、スクリーン１０１上に表示される画素の表示位置を画素の配列方向でなく対角方向にシフトさせる１方向の画素シフトを行うことにより、表示画像を高解像度化させる。

１…プロジェクター、２…画像光生成装置、３、３Ａ…光路変更素子、４…投射光学装置、５…光変調装置、５Ｒ…第１光変調装置、５Ｇ…第２光変調装置、５Ｂ…第３光変調装置、６…液晶パネル、６Ｒ…第１液晶パネル、６Ｇ…第２液晶パネル、６Ｂ…第３液晶パネル、７…加温部、７Ｒ…第１加温部、７Ｇ…第２加温部、７Ｂ…第３加温部、８…フック、９…送風ユニット、１０…温度制御部、１１…温度センサー、１２…温度センサー、２０…板金部材、２１…開口、２２…補償板、２３…偏光板、３０…ガラス板、３１…可動部、３２…固定部、３３…アクチュエーター、３４…内枠、３５…外枠、３６…第１アクチュエーター、３７…第２アクチュエーター、３７Ａ…第１磁気駆動機構、３７Ｂ…第２磁気駆動機構、５０…保持部材、５１…保持枠、５２…放熱部、５５…支持部材、５６…開口、５９…フレキシブルプリント基板、６０Ａ…表示領域、６０Ｂ…非表示領域、６１…入射側防塵ガラス、６２…対向基板、６３…ＴＦＴ基板、６４…出射側防塵ガラス、７０…発熱部、７１…端子部、７２…薄板部材、７３…発熱体、８０…カバー、８１…突出部、９０…ファン、９１…ダクト、９２…吹出口、１０１…スクリーン、１０２…光源、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ…ミラー、１０６Ａ、１０６Ｂ…ダイクロイックミラー、１１０…ダイクロイックプリズム、３２０…開口、３４１…第１軸部、３４２…第２軸部、３５１…第１突出部、３５２…第２突出部、３５３…第３軸部、３５４…第４軸部、３６１…磁石、３６２…コイル、３６３…磁石保持板、３６４…コイル保持板、３７１…磁石、３７２…コイル、３７３…磁石保持板、３７４…コイル保持板、７０１…第１発熱部、７０２…第２発熱部、７０３…第３発熱部、７０４…第４発熱部、７１１…突出部、７１２…電極部、７１３…端子部品、７２０…開口、７３１…直線部、７３２…蛇行部、Ｆ１…第１方向、Ｆ２…第２方向、Ｈ０…ダイクロイックプリズムのＹ軸方向の配置領域、Ｈ１…アクチュエーターのＹ軸方向の配置領域、Ｈ２…加温部のＹ軸方向の配置領域、Ｊ１…第１揺動軸、Ｊ２…第２揺動軸、Ｌ…光軸、ＬＬ…映像光、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４…画像表示位置、Ｐｘ…画素。

Claims (7)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光を変調する光変調装置と、
   前記光変調装置により変調された光を入射する入射面と、前記変調された光を出射する出射面を有する光学素子と、
   前記光学素子から出射された前記変調された光を投射する投射光学装置と、
   前記光学素子の前記出射面と前記投射光学装置との間に配置され、前記変調された光の光路を変更する光路変更素子と、を備え、
   前記光路変更素子は、
   前記光変調装置により変調された光が入射する光学部材を備える可動部と、
   前記可動部を第１揺動軸回りに揺動させる外枠と、
   前記外枠を第２揺動軸回りに揺動させる固定部と、
   前記可動部を揺動させる磁石とコイルを含む第１アクチュエーターと、
   前記外枠と揺動させる磁石とコイルを含む第２アクチュエーターと、を有し、
   前記光変調装置は、
   液晶パネルと、前記液晶パネルを加温する加温部と、を有し、
   前記光学素子の前記変調された光を出射する光軸方向と直交する方向を第１方向とし、前記光軸方向および前記第１方向と直交する方向を第２方向とする場合に、
   前記光変調装置は、前記光学素子に対して前記第１方向の一方側に配置され、
   前記第２アクチュエーターの前記第２方向における位置は、前記加温部の前記第２方向における位置と重ならない、ことを特徴とするプロジェクター。
2. 前記液晶パネルは、表示領域と、前記表示領域を囲む非表示領域を備え、
   前記加温部は、前記非表示領域に配置されることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
3. 前記液晶パネルは、対向基板およびＴＦＴ基板を有し、
   前記加温部と前記ＴＦＴ基板との間に前記対向基板が配置されることを特徴とする請求項１または２に記載のプロジェクター。
4. 前記液晶パネルに対して冷却風を送風するファンと、
   前記ファンおよび前記加温部を制御する温度制御部を備え、
   前記温度制御部は、前記加温部を発熱させるモードと、前記ファンの送風量を制御するモードと、を切り替えることを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のプロジェクター。
5. 前記液晶パネルに対して冷却風を送風するファンと、
   前記ファンおよび前記加温部を制御する温度制御部を備え、
   前記温度制御部は、
   前記ファンの回転数を調整せず、前記加温部を通電する第１モードと、
   前記加温部を通電せず、前記ファンの回転数を低減させる第２モードと、
   前記加温部を通電せず、前記ファンの回転数を調整しない第３モードと、を有することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載のプロジェクター。
6. 前記温度制御部は、前記液晶パネルの輝度に応じて、前記第１モードと前記第２モードの選択が行われる、ことを特徴とする請求項５に記載のプロジェクター。
7. 前記光変調装置は、第１光変調装置であり、
   前記液晶パネルは、第１液晶パネルであり、
   前記加温部は、第１加温部であり、
   さらに、前記光学素子に対して、前記光学素子の前記変調された光を出射する前記光軸方向と反対方向に配置され、前記光源から出射された光を変調する第２光変調装置と、
   前記光学素子に対して、前記光学素子の前記第１方向の他方側に配置され、前記光源から出射された光を変調する第３光変調装置と、を備え、
   前記第２光変調装置は、第２液晶パネルおよび前記第２液晶パネルを加温する第２加温部を備え、
   前記第３光変調装置は、第３液晶パネルおよび前記第３液晶パネルを加温する第３加温部を備え、
   前記光学素子は、前記第１光変調装置により変調された第１光、前記第２光変調装置により変調された第２光、および前記第３光変調装置により変調された第３光を合成して、前記光路変更素子に向けて前記光軸方向に出射し、
   前記第２アクチュエーターの前記第２方向における位置は、前記第１加温部の前記第２方向における位置と重ならず、前記第２加温部の前記第２方向における位置と重ならず、かつ、前記第３加温部の前記第２方向における位置と重ならないことを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載のプロジェクター。

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