JP7494635B2 - 画像投射装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像投射装置に関する。

今日において、ＤＬＰ（Digital Light Processing）プロジェクタ装置が知られている。このＤＬＰプロジェクタ装置は、光源から出射された光をカラーホイールに照射する。カラーホイールは、ディスクの円周方向に沿って特定の波長を透過する数種のフィルタを配置して形成されており、光源からの光の光路上において、高遠で回転駆動される。このようなカラーホイールの各フィルタを透過した光は、ライトトンネルを介して光変調素子に照射される。光変調素子は、カラーホイールの各フィルタを透過した光に基づいて、投影用の画像を形成する。この投影用の画像は、投影光学系を介してスクリーン等に投影される。

光変調素子としては、例えばＤＭＤ（Digita1 Micro mirror Device）が用いられる。ＤＭＤは、パーソナルコンピュータ装置等の外部機器から入カされる画像データに基づいて、カラーホイールの回転に同期して投影画像を形成する。すなわち、ＤＭＤは、カラーホイールの回転基準位置に基づいて得られた回転基準位置信号に同期して画像変換素子を駆動することで、信号の色変調の同期をとりながら投影画像を形成する。

また、投射レンズから出射される一つの色光以外の色光を色光検出器で検出し、この色光検出器の出カが最小又は零〈０〉になるように、カラーホイールの回転タイミング又は色変調の同期タイミングを制御する投射投影装置も知られている。

特許文献１〈特開２００４－１６３８７６号公報〉には、反射型光スイッチパネルにおける光スイッチＯＦＦ時の入射光路の中心光軸上に配置した画像読取手段（イメージセンサ）でスクリーン画像を読み取ることが開示されている。また、読み取った画像情報に基づいて、画像信号処理部で投射の調整処理（投射画像補正処理、設定更新等）を行うことが開示されている。さらに、モニタ出力及びデータ利用を行うこと、また、投射画像を工夫して（テストパターン等）、画像投射と画像読み取りを同時に行うことが開示されている。

しかし、従来のＤＬＰプロジェクタ装置は、投射光学系の部品状態を判断する場合、スクリーンに投影された画像を測定又は目視して判断していた。このため、投射光学系の部品状態を正確に判断することは困難となっていた。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、投射光学系の部品状態を正確に判断可能な画像投射装置の提供を目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、投射光学系を介して投射面に画像の投射を行う画像投射装置であって、投射光学系の入射前の光の光量を検出する第１の光検出部、及び、投射光学系を通過した後の光の光量を検出する第２の光検出部と、投射光学系を通過した光の一部を反射して投射面に導光し、一部を透過する反射透過部材と、第１の光検出部と第２の光検出部で検出された光の光量を比較する比較部と、各光量の差が所定以上の場合に、所定の報知動作を行うように報知部を制御する報知制御部と、を有し、第１の光検出部は、投射光学系へと進む光の光路から外れた光を受光し、第２の光検出部は、反射透過部材を透過した光を受光することを特徴とする。

本発明によれば、投射光学系の部品状態を正確に判断できるという効果を奏する。

図１は、実施の形態のプロジェクタの外観を示す斜視図である。 図２は、実施の形態のプロジェクタの光学エンジンの斜視図である。 図３は、実施の形態のプロジェクタの照明光学系ユニットの斜視図である。 図４は、実施の形態のプロジェクタのハードウェア構成図である。 図５は、実施の形態のプロジェクタの機能ブロック図である。 図６は、実施の形態のプロジェクタのＯＮ光及びＯＦＦ光の光路を説明するための斜視図である。 図７は、実施の形態のプロジェクタのＯＦＦ光を受光する第１の受光器及びＯＮ光を受光する第２の受光器の配置位置を説明するための図である。 図８は、光源の光をフィルタリング処理する光フィルタの光学特性を示す図である。 図９は、投射レンズの劣化に基づく、第１の受光器及び第２の受光器による、ＯＦＦ光及びＯＮ光の受光光量の差分の変遷を示す図である。 図１０は、投射レンズを通過したＯＮ光が入射する折り返しミラーの光学特性を示す図である。

以下、添付図面を参照して、画像投射装置の実施の形態となるプロジェクタの説明をする。

（プロジェクタの構成）
図１は、実施の形態のプロジェクタ１の投影状態を示す斜視図である。図２は、実施の形態のプロジェクタ１の光学エンジンの斜視図である。図３は、実施の形態のプロジェクタ１の照明光学系ユニットの斜視図である。

まず、画像投射装置の一例であるプロジェクタ１は、図１に示すように、出射窓３、外部インタフェース（外部Ｉ／Ｆ）９を有している。また、プロジェクタ１の内部には、投影画像を生成する光学エンジンが設けられている。プロジェクタ１は、例えば外部Ｉ／Ｆ９に接続されるパーソナルコンピュータ装置（パソコン）又はデジタルカメラから送信された画像データに基づいて、光学エンジンが投影画像を生成し、図１に示すように出射窓３からスクリーンＳに画像を投影する。なお、図１に示すＸ１－Ｘ２方向は、プロジェクタ１の幅方向、Ｙ１－Ｙ２方向は、プロジェクタ１の奥行き方向、Ｚ１－Ｚ２方向は、プロジェクタ１の高さ方向を示している。

（光学エンジンの構成）
実施の形態のプロジェクタ１に設けられている光学エンジン１５は、図２に示すように光源３０、照明光学系ユニット４０、画像表示ユニット５０、投影光学系ユニット６０を有している。

光源３０は、照明光学系ユニット４０の側面に設けられ、Ｘ２方向に光を照射する。照明光学系ユニット４０は、光源３０から照射された光を、下部に設けられている画像表示ユニット５０に導光する。画像表示ユニット５０は、照明光学系ユニット４０によって導光された光を用いて投影画像を生成する。投影光学系ユニット６０は、照明光学系ユニット４０の上部に設けられ、画像表示ユニット５０によって生成された投影画像をプロジェクタ１の外部に投影する。

なお、本実施形態に係る光学エンジン１５は、光源３０から照射される光を用いて上方に画像を投影するように構成されているが、水平方向等の他の方向に画像を投影する構成でもよい。

（照明光学系ユニットの構成）
実施の形態のプロジェクタ１に設けられている照明光学系ユニット４０は、図３に示すように、カラーホイール４０１、ライトトンネル４０２、リレーレンズ４０３，４０４、シリンダミラー４０５、凹面ミラー４０６を有している。

カラーホイール４０１は、例えば周方向の異なる部分にＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色のフィルタが設けられている円盤である。カラーホイール４０１は、高速で回転駆動され、光源３０から照射される光を、時分割でＲＧＢ各色の光に変換する。

ライトトンネル４０２は、例えば板ガラス等の貼り合わせによって四角筒状に形成されている。ライトトンネル４０２は、カラーホイール４０１を透過したＲＧＢ各色の光を、内面で多重反射することで輝度分布を均一化してリレーレンズ４０３，４０４に導光する。リレーレンズ４０３，４０４は、ライトトンネル４０２から出射された光の軸上色収差を補正しつつ集光する。

シリンダミラー４０５及び凹面ミラー４０６は、リレーレンズ４０３，４０４から出射された光を、画像表示ユニット５０に設けられているＤＭＤ（Digita1 Micro mirror Device）５５１に反射する。ＤＭＤ５５１は、画像形成部の一例であり、凹面ミラー４０６からの反射光を変調して投影画像を形成する。

（ハードウェア構成）
図４は、プロジェクタ１のハードウェア構成図である。この図４に示すように、プロジェクタ１は、制御ユニット１０及び光学エンジン１５を有している。

（制御ユニットの構成）
制御ユニット１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＳＤＲＡＭ（Synchronous Dynamic Random Access Memory）１０３、及び、ＮＶＲＡＭ（Non Volatile Random Access Memory）１０４を有している。また、制御ユニット１０は、ファン１０５、操作部５、リモートコントローラ受信部（リモコン受信部）１０７、外部Ｉ／Ｆ９、ネットワークＩ／Ｆ１０９、メディアＩ／Ｆ１１０及び電源ユニット４を有している。これら各部１０１～１１０及び電源ユニット４は、バスライン１１１を介して相互に接続されている。

ＣＰＵ１０１は、プロジェクタ１全体の動作を制御する。ＲＯＭ１０２には、ＣＰＵ１０１により実行される各種プログラムが記憶されている。例えば、ＲＯＭ１０２には、カラーホイール４０１の回転制御プログラムが記憶されている。ＣＰＵ１０１は、この回転制御プログラムを実行することで、図５を用いて後述する各機能を実現する。ＳＤＲＡＭ１０３は、ＣＰＵ１０１のワークエリアとして使用される。

操作部５には、種々のキー、ボタン及び発光部（ＬＥＤ）、液晶表示画面等が設けられている。ユーザは、この操作部５を操作することで、例えば投影する画像の大きさの調整操作、色調の調整操作、ピント調整操作、キーストン調整操作、電力モードの変更、画像投影モード変更等の指示操作等を行う。これらの操作内容は、ＣＰＵ１０１に通知（出力）される。また、発光部（ＬＥＤ）又は液晶表示画面は、ユーザに対して装置の状態又は現在の設定等を報知する機能を有している。つまり操作部５は報知部としての機能も有する。

リモコン受信部１０７は、リモコンからのコマンドを受信する受信部を有している。リモコン受信部１０７は、例えば投射する画像の大きさの調整操作、色調の調整操作、ピント調整操作、キーストン調整操作、電力モードの変更、画像投影モード変更等のリモコンからの指示操作を受け付け、受け付けた操作内容をＣＰＵに通知（出力）する。

ファン１０５は、ＣＰＵ１０１からの制御信号に基づいて、回転動作又は停止動作することで、プロジェクタ１内の排気を行い、プロジェクタ１内を冷却する。メディアＩ／Ｆ１１０は、例えばフラッシュメモリ等の記録メディアに対するデータの読み出し又は書き込み（記憶）を制御する。バスラインは、各構成要素を電気的に接続するためのアドレスバスやデータバス等である。

ネットワークＩ／Ｆ１０９は、例えばインターネット等の通信ネットワークを利用してデータ通信をするためのインタフェースである。外部Ｉ／Ｆ９には、パーソナルコンピュータ装置等の外部機器が接続される。パーソナルコンピュータ装置からの制御信号又は画像データは、この外部Ｉ／Ｆ９を介して取得される。

（光学エンジンの構成）
光学エンジン１５は、ＣＰＵ１０１に制御されてプロジェクタ１に入力される画像データに基づき、投射画像を形成する。光学エンジン１５は、光源ユニット３０、照明ユニット４０、画像表示ユニット５０及び投射光学系ユニット６０を有する。

光源ユニット３０は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）等の光源を備えており、ＣＰＵ１０１の制御に基づいて、照明ユニット４０に光を照射する。なお、光源としては、ＬＥＤ以外でも、例えば水銀高圧ランプ又はキセノンランプ等でもよい。

照明ユニット４０は、例えばカラーホイール４０１、回転検出センサ４００、ライトトンネル４０２、リレーレンズ４０３、４０４、シリンダミラー４０５、反射ミラー４０６等を有する。照明ユニット４０は、光源から照射された光を画像表示ユニット５０に導光する。

カラーホイール４０１は、特定の波長領域の光のみを透過する複数個のセグメント（ＲＧＢの透過領域）が回転方向に順に配置された円板形状を有している。光源から出射された光は、回転するカラーホイール４０１のセグメントにより各色の光に変換される。また、カラーホイール４０１を通過することで、単位時間毎にＲＧＢの各色が繰り返される光は、ライトトンネル４０２に向けて出射される。

ライトトンネル４０２は、例えば多角形の筒状に張り合わされた板ガラスにより形成されている。そして、ライトトンネル４０２の内面には、銀又は誘電体多層膜等が蒸着処理されており、光を反射するようになっている。ライトトンネル４０２は、カラーホイール４０１から出射された光を、照度を均一にしてリレーレンズ４０３，４０４へと導光する。

リレーレンズ４０３，４０４は、組み合わされた２枚のレンズにより形成される。リレーレンズ４０３，４０４は、ライトトンネル４０２から出射される光の軸上色収差を補正して集光する。リレーレンズ４０３，４０４を通過した光は、シリンダミラー４０５及び反射ミラー４０６を介して、画像表示ユニット５０の画像形成部である光変調素子（表示素子）に入射される。

画像表示ユニットは、ＣＰＵ１０１により制御され、照明ユニット４０によって導かれた光を変調して表示画像を生成する。一例ではあるが、表示素子としては、マイクロミラー（ＤＭＤ（Digital Micro mirror Device））５５１を用いることができる。このＤＭＤ５５１を、ＣＰＵ１０１により、画像データに応じてオンオフ駆動することで、入力された光が変調される。なお、表示素子としては、ＤＭＤ５５１以外でも、例えば液晶パネル等を用いることができる。

投射光学系ユニット６０は、投射ミラー６０１及び投射レンズ６０２を備える。投射光学系ユニット６０は、画像表示ユニット５０のＤＭＤ５５１で形成された投影画像を、投射レンズ６０２で拡大して、スクリーンＳに投射する。投射レンズ６０２は、複数であってもよく、またその他にミラー等の光学素子を備えてもよい。

また、図１は、起立させたプロジェクタ１からスクリーンＳに対して、投射画像の投射を行っている様子を示す図である。なお、プロジェクタ１は、広面積部が下となるように９０度倒して設置し、設置面に投影画像を投影することも可能となっている。

ここで、カラーホイール４０１を通過して出射されるＲＧＢの各色の光がＤＭＤ５５１に照射されるタイミングで、ＤＭＤ５５１で、その色の光に対応する変調動作を行う必要がある。このため、ＤＭＤ５５１に変調動作を行わせるための駆動信号の出力タイミングと、カラーホイール４０１の回転タイミングとを同期させる必要がある。この同期を取るために、照明ユニット４０のカラーホイール４０１には、回転位置を検出するための、上述の第１のマーカ７００（及び第２のマーカ７５０）が設けられている。

また、照明ユニット４０には、カラーホイール４０１の回転基準位置に設けられた第１のマーカ７００（及び第２のマーカ７５０）を検出するための回転検出センサ４００が設けられている。

第１のマーカ７００（又は第２のマーカ７５０）が回転検出センサ４００に相対向する位置となると、回転検出センサ４００から、第１のマーカ７００（又は第２のマーカ７５０）が回転基準位置に到来したことを示す位置検出信号が出力される。この位置検出信号に基づいて、上述の同期制御が行われる。

ＣＰＵ１０１は、電源ユニット４から電力が供給されて起動すると、ＲＯＭ１０２に予め記憶されている回転制御プログラムに基づいて、光源ユニット３０の光源を点灯制御し、また、ファン１０５を所定の回転数で回転制御する。プロジェクタ１は、電源電力の供給が開始されると、光学エンジン１５が画像表示可能状態になり、更に、他の種々の構成要素へ電源ユニット４から電力が供給される。

また、プロジェクタ１は、電源スイッチがオフ操作されると、電源オフ信号がＣＰＵ１０１に供給される。ＣＰＵ１０１は、電源ＯＦＦ信号を検知すると、光源を消灯させる。ＣＰＵ１０１は、その後、所定時間が経過すると、ファン１０５を停止制御して、制御処理を終了する。

（機能構成）
図５は、プロジェクタ１の機能ブロック図である。プロジェクタ１のＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されている回転制御プログラムを実行することで、操作受付部２５０、データ受付部２５１、ファン制御部２５２、位置信号取得部２５３及び表示制御部２５４、光学エンジン制御部２５５、記憶制御部２５９及び比較部２６０の各機能を実現する。光学エンジン制御部２５５としては、画像生成部２５６、光源制御部２５７及び同期制御部２５８を有している。

操作受付部２５０は、ＣＰＵ１０１と操作部５、又は、ＣＰＵ１０１とリモコン受信部１０７の処理を行い、ユーザによる各種入力を受け付ける。表示制御部２５４は、ＣＰＵ１０１と操作部５の表示処理を行うことで、例えばプロジェクタ１に関する各種情報をユーザに表示する。表示制御部２５４は、例えば操作部５がランプを有している場合は、ランプの点灯制御及び消灯制御を行い、タッチパネルである場合は、タッチパネルへの表示制御を行う。

データ受付部２５１は、ＣＰＵ１０１と外部Ｉ／Ｆ９の処理を行い、パーソナルコンピュータ装置等の外部機器から入力される画像データ等の各種データを受け付ける。また、データ受付部２５１は、ＣＰＵ１０１とネットワークＩ／Ｆ１０９の処理を行い、ＬＡＮ（Local Area Network）又はインターネット等の所定のネットワーク経由で入力される画像データ等の各種データを受け付ける。

ファン制御部２５２は、ファン１０５の回転制御及び停止制御を行う。位置信号取得部２５３は、回転検出センサ４００の処理によって実現され、カラーホイール４０１の回転位置を示す信号を検知し、光学エンジン制御部２５５に通知する。

光学エンジン制御部２５５は、光源制御部２５７、画像生成部２５６及び同期制御部２５８を有し、光学エンジン１５全体の制御を行う。光源制御部２５７は、光源の出力を制御する。光源制御部は一例として光源への供給電力を制御することにより、光源の出力を制御する。

画像生成部２５６は、入力された画像データ又はメニュー情報等の重畳画像（ＯＳＤ）データに基づいて、光学エンジン１５の画像表示ユニット５０に設けられたＤＭＤ５５１を制御し、スクリーンＳに投影する画像を生成する。

同期制御部２５８は、位置信号取得部２５３からの回転位置信号に基づいて、光源、カラーホイール４０１、ＤＭＤ５５１への同期信号を生成し、これらの動きを同期させる。例えば、ＤＭＤ５５１を変位させる周期と、カラーホイール４０１を回転させる周期とを同期制御させ、同期制御時分割で各色の画像を生成する。

記憶制御部２５９は、ＣＰＵ１０１が、ＳＤＲＡＭ１０３又はＮＶＲＡＭ１０４等の記憶部に、各種データを記憶制御し、又は、記憶部から各種データを読み出し制御する。また、記憶部には、位置信号としての回転検出センサ４００で検出する回転検出パルスの電圧の大きさ又は回転検出パルスのパルス幅が予め記憶されている。

比較部２６０は、第１の受光器７０１で測定された、投射レンズ６０２に入射される前の光の光量、及び、第２の受光器７０２で測定された、投射レンズ６０２を介した光の光量を比較する。表示制御部２５４は、比較部２６０の比較結果に基づき、例えば光学部品の異常に関するメッセージ等を表示制御する。

なお、この例では、操作受付部２５０～記憶制御部２５９は、ソフトウェアで実現することとしたが、これらのうち、一部又は全部を、ＩＣ（Integrated Circuit）等のハードウェアで実現してもよい。

また、回転制御プログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでＣＤ－ＲＯＭ、フレキシブルディスク（ＦＤ）などのコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。また、回転制御プログラムは、ＣＤ－Ｒ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ブルーレイディスク（登録商標）、半導体メモリなどのコンピュータ装置で読み取り可能な記録媒体に記録して提供してもよい。また、回転制御プログラムは、インターネット等のネットワーク経由でインストールするかたちで提供してもよいし、機器内のＲＯＭ等に予め組み込んで提供してもよい。

（ＯＮ光とＯＦＦ光）
図６は、このようなプロジェクタ１の斜視図である。このうち、図６（ａ）は、プロジェクタ１を右斜め上から見た状態の斜視図であり、図６（ｂ）は、プロジェクタ１を、略右側面側から見た状態の斜視図である。カラーホイール４０１を用いた色順次方式のプロジェクタ１は、光源ユニット３０から出射された光を、ＲＧＢのカラーフィルタを回転軸周りに順次配置したカラーホイール４０１で各色に時分割する。時分割された各色の光は、ライトトンネル４０２、リレーレンズ４０３、４０４、シリンダミラー４０５及び凹面ミラー４０６を介して光変調素子の一例であるＤＭＤ５５１に投射される。

ＤＭＤ５５１は、各色の信号データに基づいて光変調を行い、投射レンズ６０２を介して投影光（投影画像）を投影する。ＤＭＤ５５１は、時分割された各色の映像を重畳させることで、一つのカラー画像（投影画像）を形成する。投射レンズ６０２に向かう光は「ＯＮ光」と呼ぶ。これに対して、投影に不要な光は、投射レンズ６０２には入射することなく、利用されない光となる。この利用されない光を「ＯＦＦ光」と呼ぶ。

ＤＭＤ５５１で反射されたＯＮ光（映像に必要な光）は、投射レンズ６０２の下側から入射する。ＤＭＤ５５１で反射したＯＦＦ光（映像に不必要な光）は、投射光学系ユニット６０の側面に取り付けられた光吸収体８００に照射され、光エネルギーが熱となって外側の空気の流れで冷却される。投射レンズ６０２の上側には折り返しミラー４０５と凹面ミラー４０６が設けられている。

投射光の経路を投射レンズ６０２の上部から出射した光は、折り返しミラー４０５で折り返した後、凹面ミラー４０６で更に折り返されてスクリーンに到達することで結像し、映像が投影される。

再度、詳しく説明すると、ＤＭＤ５５１は、例えばアルミニウム部材等の反射率の高い部材で形成された極小の反射ミラーが多数（例えば、数百万個）敷き詰められており、各反射ミラーの傾き及び光源の制御で、様々な画像の投影が可能となっている。

極小の各反射ミラーは、アレイ状に並べられている。各反射ミラーは、例えば傾きＯＮ状態又は傾きＯＦＦ状態等のように、それぞれ独立して駆動制御（切り替え）可能となっている。このように、反射ミラーの傾きを切り替えることで、投射光学系ユニット６０を通過し、スクリーンＳ等の投射面に対して光が照射される部分（明るいピクセル）と、照射されない部分（暗いピクセル）が形成される。１つの反射ミラーは、１つのピクセルに相当し、高速でＯＮ／ＯＦＦの切り替えが可能となっている。

投影画像の明るさは、一例として１フレームにおける、各反射ミラーのＯＮ／ＯＦＦ間隔に応じた明るさとなる。反射ミラーをＯＮ状態とする期間を長くすると、照射面に対する光源の投影時間が長くなるため、明るい投影画像となる。反対に、反射ミラーをＯＦＦ状態とする期間を長くすると、照射面に対する光源の投影時間が短くなるため、暗い投影画像となる。ＤＭＤコントローラは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御により、このような反射ミラーのＯＮ／ＯＦＦ期間を制御する。

投影画像のカラー表現は、各色の光源を時分割でＤＭＤ５５１へ照射することで実現している。各反射ミラーは、投影する色の光源が、ＤＭＤ５５１に照射されているタイミングでＯＮ状態に制御される。反射ミラーは、例えば１秒間に数千回、ＯＮ状態及びＯＦＦ状態を切り替え可能となっている。このため、人間の目の錯覚（残像効果）で各色が合成されたカラー画像を視認させることができる。

つまり、各色の光源の点灯時間と、極小の反射ミラーのＯＮ／ＯＦＦ時間を組み合わせることでカラー画像を形成する。光源としては、極小ミラーが反射可能な光源であれば、どのような光源を用いてもよく、例えばランプ、ＬＥＤ（発光ダイオード）の他、レーザー光等を用いることができる。また、可視光以外であっても、例えば紫外線光、近赤外光等の不可視光も用いることができる。

（受光器の配置位置）
図７は、プロジェクタ１に設けられている第１の受光器及び第２の受光器の配置位置を説明するための図である。このうち、図７（ａ）は、プロジェクタ１を左斜め上側から見た状態の斜視図であり、図７（ｂ）は、プロジェクタ１の要部となる投射光学系ユニット６０に対するＯＮ光及びＯＦＦ光の光路を示す図である。図７（ｂ）において、実線の矢印が、ＤＭＤ５５１がＯＦＦ時の投射光路を示し、点線の矢印が入射光路を示している。

また、この図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、実施の形態のプロジェクタ１の場合、投射レンズ６０２に入射しないことで利用されない光であるＯＦＦ光を受光する位置に、第１の受光器７０１を設けている。また、実施の形態のプロジェクタ１の場合、折り返しミラー４０５の裏面に第２の受光器７０２を設けている。第１の受光器７０１及び第２の受光器７０２は、光検出部の一例である。また、第１の受光器７０１は、第１の光検出部の一例であり、第２の受光器７０２は、第２の光検出部の一例である。なお、３つ以上の受光器で光を検出してもよい。

図７（ａ）に示すように、ＤＭＤ５５１がＯＦＦ時の光路はＯＮ光以外の全ての光がＯＦＦ光域となり、この範囲のＯＦＦ光を第１の受光器７０１で読み取る。また、図７（ｂ）に示すように、折り返しミラー４０５の裏面に設けた第２の受光器７０２により、投射レンズ６０２を透過した光の一部を読み取る。

（光フィルタの光学特性）
また、実施の形態のプロジェクタ１は、上述のように光源とカラーホイール４０１との間に、光フィルタ８０１が設けられている。図８は、この光フィルタ８０１の光学特性を示す図である。光源から出射された光は、紫外域（４２０ｎｍ以下）から赤外域（７００ｎｍ以上）を含んだ光である。光フィルタ８０１は、不要な領域の光を遮断する透過率特性を有している。この光フィルが８０１により、光学系内部の部品の劣化、及び、光学内部の部品に対する必要以上の発熱を抑制している。

光フィルタ８０１を透過した光源光は、カラーホイール４０１のＲＧＢの各セグメントにより、ＲＧＢ（レッド、グリーン、ブルー）の各色の光に着色されて出射される。ここで、光フィルタ８０１を透過した光のうち、図８中点線の丸で囲んで示す紫外域の短波長寄りの光、又は、赤外域の長波長寄りの光は、比視感度又は光学特性に影響が少ない。第１の受光器７０１及び第２の受光器７０２は、このような投影像に影響のない光を測定用の光として読み取る。

すなわち、第１の受光器７０１及び第２の受光器７０２は、投影像又は光学性能に影響のない、測定に利用可能な波長の光である、図８中点線の丸で囲んで示す紫外域の短波長寄りの光、又は、赤外域の長波長寄りの光に対する感度を有しており、これらの光の読み取りを行う。

第１の受光器７０１及び第２の受光器７０２として、紫外域に感度を持つ受光器を用いる場合、白色光又は青色光を用いることが好ましい。また、第１の受光器７０１及び第２の受光器７０２として、赤外域に感度を持つ受光器を用いる場合、白色光又は赤色光を用いることが好ましい。また、測定のタイミングとしては、プロジェクタ１が起動される毎に行ってもよいし、数時間毎、数日毎、数週間毎、ユーザに指示される毎等のように、所定のタイミングで行えばよい。

なお、第１の受光器７０１及び第２の受光器７０２は、短波長側のみに感度を持たせてもよいし、長波長側のみに感度を持たせてもよい。短波長側は、光量が少ないため、長波長側として赤色の光学特性の影響がでない領域以上が望ましい。

（受光器の測定動作）
図９は、第１の受光器７０１及び第２の受光器７０２の測定動作を説明するための図である。この図９は、横軸が投射レンズ６０２の使用時間、縦軸が各受光器７０１、７０２の測定値（受光値）である。また、実線のグラフが第１の受光器７０１の測定値の変遷を示し、点線のグラフが第２の受光器７０２の測定値の変遷を示している。

この図９において、第１の受光器７０１及び第２の受光器７０２の各測定値の関係は、投射レンズ６０２の劣化がない限り、略一定の差分となる。図５に示す比較部２６０は、所定の時間が経過する毎に、各受光器７０１、７０２の測定値を取得して、投射レンズ６０２の劣化状態を比較する。

なお、各測定値の差分は、略一定であるが、測定誤差もあるため、測定幅に例えば５％等の公差を設けてもよい。

（報知動作）
次に、実施の形態のプロジェクタ１の図５に示す表示制御部２５４（報知制御部の一例）は、第１の受光器７０１及び第２の受光器７０２の各測定値の差分が、所定以上の差分となったことを検出すると、例えば「投射レンズが劣化しています。メンテナンスマンに連絡してください」等の、プロジェクタ１のメンテナンスを促すメッセージを、操作部５の液晶表示画面（報知部の一例）等に表示する。これにより、ユーザは、投射レンズ６０２の劣化を認識することができ、メンテナンス等の適切な処置を行うことができる。なお、プロジェクタ１のメンテナンスは、操作部５の発光部（ＬＥＤ）を点灯又は点滅制御して報知してもよいし、音声又は電子音等で報知してもよい。

（折り返しミラーの光学特性）
ここで、図１０に、折り返しミラー４０５の光学特性を示す。例えば第２の受光器７０２に対して、長波長側の感度を持たせる場合、折り返しミラー４０５として、例えばダイクロイックミラー等の、特定波長を透過するミラーを用いることが好ましい。図１０の例は、折り返しミラー４０５の光学特性を、４３０ｎｍから６５０ｎｍの波長領域の反射率を９５％以上とした例である。この場合、投射レンズ６０２から折り返しミラー４０５に到達した光のうち、折り返しミラー４０５を透過する、４３０ｎｍから６５０ｎｍの波長領域以外の波長領域の光を、第２の受光器７０２で検出して測定する。

（実施の形態の効果）
以上の説明から明らかなように、実施の形態のプロジェクタ１は、投射レンズ６０２に入射される前の光の光量を第１の受光器７０１で測定し、また、投射レンズ６０２を介した光の光量を第２の受光器７０２で測定する。そして、両者の測定値の差分が所定以上の差分となった際に、投射レンズ６０２が劣化していることを認識して、ユーザ等の報知動作を行う。

これにより、投射レンズ６０２の劣化等の部品状態を正確に判断して、ユーザに報知等を行うことができる。

最後に、上述の実施の形態は、一例として提示したものであり、本発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことも可能である。

なお、実施の形態の説明では、２つの受光器７０１、７０２を用いて、投射レンズ６０２の部品状態を監視することとしたが、３つ以上の受光器を用いて、投射レンズ６０２の部品状態を監視してもよい。

また、実施の形態及び各実施の形態の変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ プロジェクタ
３ 出射窓
９ 外部インタフェース
１０ 制御ユニット
１５ 光学エンジン
３０ 光源ユニット
４０ 照明光学系ユニット
５０ 画像表示ユニット
６０ 投影光学系ユニット
２５３ 位置信号取得部
２５４ 表示制御部
２５５ 光学エンジン制御部
２６０ 比較部
４０１ カラーホイール
４０５ 折り返しミラー
５５１ ＤＭＤ
６０２ 投射レンズ
７０１ 第１の受光器
７０２ 第２の受光器
８０１ 光フィルタ

特開２００４－１６３８７６号公報

Claims (7)

1. 投射光学系を介して投射面に画像の投射を行う画像投射装置であって、
   前記投射光学系の入射前の光の光量を検出する第１の光検出部、及び、前記投射光学系を通過した後の光の光量を検出する第２の光検出部と、
   前記投射光学系を通過した光の一部を反射して前記投射面に導光し、一部を透過する反射透過部材と、
   前記第１の光検出部と前記第２の光検出部で検出された光の光量を比較する比較部と、
   各前記光量の差が所定以上の場合に、所定の報知動作を行うように報知部を制御する報知制御部と、
   を有し、
   前記第１の光検出部は、前記投射光学系へと進む光の光路から外れた光を受光し、
   前記第２の光検出部は、前記反射透過部材を透過した光を受光すること
   を特徴とする画像投射装置。
2. 投影画像を形成する画像形成部を有し、
   前記画像形成部から前記投射光学系へと進む光の光路から外れた、前記投射光学系に入射しない光を、前記第１の光検出部で受光すること
   を特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
3. 前記画像形成部は、前記投射面上で暗いピクセルとなる投影に不要な光が前記投射光学系へと進む光の光路から外れるように駆動すること
   を特徴とする請求項２に記載の画像投射装置。
4. 前記反射透過部材は、投影像に影響がない波長領域の光を透過させること
   を特徴とする請求項１から請求項３のうち、いずれか一項に記載の画像投射装置。
5. 前記第１の光検出部及び前記第２の光検出部は、赤外線域の光を検出すること
   を特徴とする請求項１から請求項４のうち、いずれか一項に記載の画像投射装置。
6. 前記第１の光検出部及び前記第２の光検出部は、紫外線域の光を検出すること
   を特徴とする請求項１から請求項４のうち、いずれか一項に記載の画像投射装置。
7. 前記投射光学系に入射する光を生成する光源と、
   投影画像を形成する複数の反射ミラーを有し、前記光源からの光の光路上に設けられる画像形成部と、を有し、
   前記画像形成部の複数の前記反射ミラーは、前記光源からの光を前記投射光学系の方向へ反射する向きと、前記投射光学系とは異なる方向へ反射する向きに、それぞれ独立して駆動可能であり、
   前記投射光学系へと進む光の光路から外れた光は、前記反射ミラーによって前記投射光学系とは異なる方向へ反射された光であり、前記投射光学系を通過した光は、前記反射ミラーによって前記投射光学系の方向へ反射された光であること
   を特徴とする請求項１から請求項６のうち、いずれか一項に記載の画像投射装置。

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