JP5703631B2 - 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。

周知の通り、プロジェクターは、光源、光変調装置、及び投射レンズを備えており、光源から射出された光を光変調装置で変調し、変調した光を投射レンズでスクリーンに投射することにより、スクリーン上に画像を表示する装置である。従来のプロジェクターは、光源としてハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ等のランプを備えるものが一般的であったが、近年では消費電力の低減、小型化、軽量化等を図るために、ＬＤ（Laser Diode：レーザーダイオード）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）等の固体光源を備えるものの開発が盛んに行われている。

固体光源を備えるプロジェクターの一種に、固体光源から射出される光（例えば、青色レーザー光又は紫外レーザー光）によって蛍光体を励起してカラー表示に必要となる赤色光、青色光、及び緑色光を得るものがある。このようなプロジェクターは、１つの固体光源のみを用いてカラー表示に必要な３つの色光（赤色光、青色光、及び緑色光）を得ることができるため、複数の固体光源を備えるものに比べてコストの低減及び小型化等を図ることが可能である。

以下の特許文献１，２には、ＬＤ等の固体光源を備える装置において、光出力が必要以上に増大するのを防止する技術が開示されている。具体的に、以下の特許文献１では、レーザー発振手段の動作状態を検出するセンサー（例えば、光量センサー）を設け、レーザー発振手段に対する各制御量に対応するセンサーからの信号の基準値（基準範囲）を記憶し、センサーから得られる信号と記憶した基準値等とに基づいてセンサーの異常を判定してレーザー光を停止させている。また、以下の特許文献２では、半導体レーザーから射出される励起光の出力を検出し、励起光の出力が設定値以上である場合には半導体レーザーの動作を停止させている。

特開２００５−８５８７１号公報 特開２００２−４５３２９号公報

ところで、プロジェクターは、上述の通り、光変調装置で変調した光をスクリーンに投射する必要があることから、高出力の固体光源を備えている。高出力の固体光源と上述した蛍光体とを備えるプロジェクターにおいては、蛍光体に損傷が生じた場合には、固体光源から射出される高出力の光が直接プロジェクターの外部に出力されてしまう虞が考えられる。このため、このようなプロジェクターでは、上述した特許文献１，２に開示された装置と同様に、固体光源から射出される光が直接外部に出力されるのを防止する対策が必要になる。

ここで、上述した特許文献１，２に開示された技術は、固体光源の光出力が所定値以上に増大したときに異常と判定して固体光源の停止等を行うものであり、固体光源の光出力が正常の範囲内であれば異常の判定が行われることはない。このため、上述した特許文献１，２に開示された技術では、上述した蛍光体の損傷に起因して生ずる虞のある不具合（固体光源から射出される高出力の光が直接プロジェクターの外部に出力される不具合）を防止することはできない。

また、蛍光体が劣化すると、カラー表示に必要な３つの色光（赤色光、青色光、及び緑色光）のバランスが崩れ、スクリーン上に表示される画像の色が本来の色とは異なってしまうことが想定される。更に、蛍光体は温度上昇に伴って劣化が促進されるため、実際には蛍光体の劣化が生じているにも拘わらず、蛍光体の劣化が全く考慮されずに固体光源が駆動されると、蛍光体の寿命が急速に短くなってしまうと想定される。このため、蛍光体を備えるプロジェクターにおいて、色変化の発生を防止し、寿命を長くするためには、蛍光体の劣化状況を把握することが重要であると考えられる。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、蛍光体の劣化状況を把握しつつ、蛍光体の損傷によって固体光源からの光が直接外部に出力される事態を防止することができるプロジェクターを提供することを目的とする。

本発明のプロジェクターは、励起光を射出する固体光源と、前記励起光を蛍光に変換する蛍光体と、該蛍光体からの光を変調する光変調装置と、該光変調装置で変調された光をスクリーンに投射する投射光学系とを備えるプロジェクターにおいて、前記蛍光体を介した前記励起光及び前記蛍光体で変換された前記蛍光の少なくとも一方を検出する検出装置と、前記検出装置の検出結果に応じて、前記固体光源及び前記光変調装置の少なくとも一方を制御する制御装置とを備えることを特徴としている。
この発明によると、蛍光体を介した励起光及び蛍光体で変換された蛍光の少なくとも一方が検出装置で検出され、検出装置の検出結果に応じて、固体光源及び光変調装置の少なくとも一方が制御装置で制御されるため、蛍光体の劣化状況を把握しつつ、蛍光体の損傷によって固体光源からの光が直接外部に出力される事態を防止することができる。
また、本発明のプロジェクターは、前記検出装置が、前記蛍光体と前記光変調装置との間の光路上から外れた位置に配設されており、前記蛍光体から前記光変調装置に向かう光のうち、前記光変調装置に入力されない漏れ光を検出することを特徴としている。
或いは、本発明のプロジェクターは、前記蛍光体と前記光変調装置との間の光路上に配設され、前記蛍光体からの光の一部を反射する反射光学系を備えており、前記検出装置は、前記蛍光体と前記光変調装置との間の光路上から外れた位置に配設されて、前記反射光学系で反射された光を検出することを特徴としている。
これらの発明によると、蛍光体から射出されて光変調装置に入射する光を遮ることなく検出装置が蛍光体から射出された光を検出することができる。
また、本発明のプロジェクターは、前記検出装置が、前記固体光源と前記蛍光体との間の光路上から外れた位置に配設されており、前記蛍光体に入射する前記励起光の反射光を検出することを特徴としている。
この発明によると、蛍光体に入射する励起光の反射光を検出装置で検出するようにしており、蛍光体の前段側（光源側）に検出装置を配置することができるため、検出装置の配置の自由度を高めることができる。
また、本発明のプロジェクターは、前記検出装置が、前記蛍光体を介した前記励起光及び前記蛍光体で変換された前記蛍光の少なくとも一方を、色光毎に検出することを特徴としている。
この発明によると、蛍光体を介した励起光及び蛍光体で変換された蛍光の少なくとも一方を色光毎に検出しており、例えば赤色光、緑色光、及び青色光を個別に検出することができるため、蛍光体等の劣化をより正確に把握することができ、制御の信頼性や精度を高めることができる。
また、本発明のプロジェクターは、前記制御装置が、前記固体光源に対して前記励起光の射出を停止させる制御を行い、前記光変調装置に対して光の透過率を減少させる制御を行うことを特徴としている。
この発明によると、固体光源の発光を停止させるとともに光変調装置の透過率を減少させる制御が制御装置によって行われるため、安全性をより高めることができる。
また、本発明のプロジェクターは、前記固体光源に対する電力の供給状況を監視する監視装置を備えており、前記制御装置が、前記監視装置の監視結果を参照しつつ前記固体光源を制御することを特徴としている。
この発明によると、固体光源に対する電力の供給状況も把握することができるため、制御の信頼性や精度が高められる。
また、本発明のプロジェクターは、モーターにより回転可能な円板の周方向に沿って連続して前記蛍光体が形成されてなる回転蛍光板を備えることを特徴としている。
この発明によると、モーターによって回転される円板の周方向に沿って連続して形成された蛍光体に固体光源からの励起光が照射されるため、蛍光体の過熱による劣化及び発光効率の低下を抑制することができる。
また、本発明のプロジェクターは、前記固体光源が、前記励起光として青色光を射出し、前記蛍光体が、前記固体光源からの前記青色光を赤色光及び緑色光を含む光に変換することを特徴としている。
この発明によると、青色光を射出する固体光源を用いてカラー表示に必要となる赤色光、緑色光、及び青色光を得ることができる。
また、本発明のプロジェクターは、前記固体光源が、前記励起光として紫色光又は紫外光を射出し、前記蛍光体が、前記固体光源からの前記紫色光又は前記紫外光を赤色光、緑色光、及び青色光を含む光に変換することを特徴としている。
この発明によると、紫色光又は紫外光を射出する固体光源を用いてカラー表示に必要となる赤色光、緑色光、及び青色光を得ることができる。

本発明の第１実施形態によるプロジェクターの全体構成を示す平面図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクターに設けられる回転蛍光板の構成を示す図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクターに設けられる回転蛍光板の蛍光体の特性を示す図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクターの動作を制御する制御系の要部構成を示すブロック図である。 本発明の第１実施形態によるプロジェクターで行われる制御の一例を示すフローチャートである。 本発明の第２実施形態によるプロジェクターの要部構成を示す図である。 本発明の第３実施形態によるプロジェクターの要部構成を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態によるプロジェクターについて詳細に説明する。以下に説明する実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態によるプロジェクターの全体構成を示す平面図である。図１に示す通り、プロジェクター１は、照明装置１０、色分離導光光学系２０、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ（光変調装置）、クロスダイクロイックプリズム４０、及び投射光学系５０を備えており、外部から入力される画像信号に応じた画像光をスクリーンＳＣＲに向けて投射することによりスクリーンＳＣＲ上に画像を表示する。

照明装置１０は、固体光源１１、集光光学系１２、回転蛍光板１３、モーター１４、コリメーター光学系１５、第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、偏光変換素子１８、及び重畳レンズ１９を備えており、赤色光、緑色光、及び青色光を含む白色光を射出する。固体光源１１は、励起光としてレーザー光からなる青色光（発光強度のピーク：約４４５ｎｍ、図３（ａ）参照）を射出する。

この固体光源１１としては、例えば単一の半導体レーザー素子を備えるもの、或いは面状に配列形成された複数の半導体レーザー素子を備えるものを用いることができる。複数の半導体レーザー素子を備えるものを用いることで、高出力の青色光を得ることができる。また、ここでは、固体光源１１として、発光強度のピークが４４５ｎｍの青色光を射出するものを例に挙げて説明するが、これとは異なる発光強度のピーク（例えば、約４６０ｎｍ）を有するものを用いることもできる。集光光学系１２は、第１レンズ１２ａ及び第２レンズ１２ｂを備えており、固体光源１１と回転蛍光板１３との間の光路上に配設され、固体光源１１から射出された青色光を回転蛍光板１３の近傍の位置に集光する。

回転蛍光板１３は、集光光学系１２で集光された励起光としての青色光の一部を、赤色光及び緑色光を含む蛍光に変換するものであり、モーター１４によって回転自在に支持されている。図２は、本発明の第１実施形態によるプロジェクターに設けられる回転蛍光板の構成を示す図であって、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は（ａ）中のＡ−Ａ線に沿う断面矢視図である。図２に示す通り、回転蛍光板１３は、透明な円板１３ａの一面に、単一の蛍光層としての蛍光体１３ｂが円板１３ａの周方向に沿って連続して形成されてなるものである。

円板１３ａは、例えば石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等の青色光を透過する材料を用いて形成されたものである。この円板１３ａの中心部には、モーター１４の回転軸が介挿される穴が形成されている。蛍光体１３ｂは、固体光源１１からの青色光の一部を赤色光及び緑色光を含む光（蛍光）に変換し、且つ、青色光の残りの一部を変換せずに通過させる。この蛍光体１３ｂとしては、例えば、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）_３（Ａｌ，Ｇａ）_５Ｏ_１２：Ｃｅを含有するものを用いることができる。この蛍光体１３ｂは、図２（ｂ）に示す通り、青色光を透過し赤色光及び緑色光を反射するダイクロイック膜１３ｃを介して円板１３ａの一面に形成されている。

図３は、本発明の第１実施形態によるプロジェクターに設けられる回転蛍光板の蛍光体の特性を示す図であって、（ａ）は蛍光体に入射する青色光のスペクトルを示す図であり、（ｂ）は蛍光体で変換された蛍光のスペクトルを示す図である。回転蛍光板１３に形成された蛍光体１３ｂは、図３（ａ）に示すスペクトルを有する青色光（Ｂ）の一部を、図３（ｂ）に示す赤色光（Ｒ）及び緑色光（Ｇ）を含む黄色光（蛍光）に変換する。

ここで、図３（ａ）において符号Ｂで示すのは、固体光源１１が励起光（青色光）として射出する色光成分である。また、図３（ｂ）において符号Ｒで示すのは、蛍光体１３ｂで変換された蛍光のうち赤色光として利用可能な色成分であり、図３（ｂ）において符号Ｇで示すのは、蛍光体１３ｂで変換された蛍光のうち緑色光として利用可能な色成分である。つまり、蛍光体１３ｂに青色光が入射すると、蛍光体１３ｂで変換された赤色光及び緑色光と蛍光体１３ｂを通過した青色光とによって、カラー表示に必要な３つの色光が得られることになる。

以上の構成の回転蛍光板１３は、固体光源１１からの青色光が円板１３ａ側から蛍光体１３ｂに入射するように、蛍光体１３ｂが形成された面を青色光が入射する側とは反対の側に向けて配設される。また、回転蛍光板１３は、モーター１４によって駆動されて回転している状態で、蛍光体１３ｂが形成された領域に青色光が常時入射するように、集光光学系１２の集光位置の近傍に配設される。

回転蛍光板１３は、使用時においてモーター１４によって７５００ｒｐｍで回転駆動される。尚、回転蛍光板１３の直径は５０ｍｍであり、集光光学系１２で集光された青色光の回転蛍光板１３に対する入射位置は、回転蛍光板１３の回転中心から約２２．５ｍｍ離れた位置に設定されている。つまり、回転蛍光板１３は、青色光の集光スポットが約１８ｍ／秒で蛍光体１３ｂ上を移動するような回転速度でモーター１４により回転駆動される。

図１に戻り、コリメーター光学系１５は、第１レンズ１５ａ及び第２レンズ１５ｂを備えており、回転蛍光板１３からの光を略平行化する。第１レンズアレイ１６は、複数の小レンズ１６ａを有しており、コリメーター光学系１５で略平行化された光を複数の部分光束に分割する。具体的に、第１レンズアレイ１６が有する複数の小レンズ１６ａは、照明光軸ＡＸと直交する面内において、複数行及び複数列に亘ってマトリクス状に配列されている。尚、第１レンズアレイ１６が有する複数の小レンズ１６ａの外形形状は、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域の外形形状に関して略相似形である。

第２レンズアレイ１７は、第１レンズアレイ１６に設けられた複数の小レンズ１６ａに対応する複数の小レンズ１７ａを有する。つまり、第２レンズアレイ１７が有する複数の小レンズ１７ａは、第１レンズアレイ１６が有する複数の小レンズ１６ａと同様に、照明光軸ＡＸと直交する面内において、複数行及び複数列に亘ってマトリクス状に配列されている。この第２レンズアレイ１７は、重畳レンズ１９とともに、第１レンズアレイ１６が有する各小レンズ１６ａの像を液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域近傍に結像させる。

偏光変換素子１８は、偏光分離層、反射層、及び位相差板（何れも図示省略）を有しており、第１レンズアレイ１６により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する。ここで、偏光分離層は、回転蛍光板１３からの光に含まれる偏光成分のうちの一方の直線偏光成分をそのまま透過させ、他方の直線偏光成分を照明光軸ＡＸに垂直な方向に反射する。また、反射層は、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸ＡＸに平行な方向に反射する。更に位相差板は、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する。

重畳レンズ１９は、その光軸が照明装置１０の光軸と一致するように配置されており、偏光変換素子１８からの各部分光束を集光して液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域近傍に重畳させる。上述した第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、及び重畳レンズ１９は、固体光源１１からの光を均一化するレンズインテグレーター光学系を構成している。

色分離導光光学系２０は、ダイクロイックミラー２１，２２、反射ミラー２３〜２５、リレーレンズ２６，２７、及び集光レンズ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂを備えており、照明装置１０からの光を赤色光、緑色光、及び青色光に分離して液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂにそれぞれ導光する。ダイクロイックミラー２１，２２は、所定の波長領域の光を反射して他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が透明基板上に形成されたミラーである。具体的に、ダイクロイックミラー２１は赤色光成分を通過して緑色光及び青色光成分を反射させ、ダイクロイックミラー２２は緑色光成分を反射して青色光成分を通過させる。

反射ミラー２３は赤色光成分を反射するミラーであり、反射ミラー２４，２５は青色光成分を反射するミラーである。リレーレンズ２６はダイクロイックミラー２２と反射ミラー２４との間に配設され、リレーレンズ２７は、反射ミラー２４と反射ミラー２５との間に配設される。これらリレーレンズ２６，２７は、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するために設けられる。集光レンズ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは、反射ミラー２３で反射された赤色光成分、ダイクロイックミラー２２で反射された緑色光成分、及び反射ミラー２５で反射された青色光成分を、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域にそれぞれ集光する。

ダイクロイックミラー２１を通過した赤色光は、反射ミラー２３で反射され、集光レンズ２８Ｒを介して赤色光用の液晶光変調装置３０Ｒの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー２２で反射され、集光レンズ２８Ｇを介して緑色光用の液晶光変調装置３０Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１で反射されダイクロイックミラー２２を通過した青色光は、リレーレンズ２６、反射ミラー２４、リレーレンズ２７、反射ミラー２５、及び集光レンズ２８Ｂを順に介して青色光用の液晶光変調装置３０Ｂの画像形成領域に入射する。

液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、入射された色光を外部から入力される画像信号に応じて変調して、赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光をそれぞれ生成する。尚、図１では図示を省略しているが、集光レンズ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂと液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂとの間にはそれぞれ入射側偏光板が介在配置されており、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂとクロスダイクロイックプリズム４０との間にはそれぞれ射出側偏光板が介在配置されている。

液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、一対の透明なガラス基板の間に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスター）をスイッチング素子として備える。上述した不図示の入射側偏光板の各々を介した色光（直線偏光）の偏光方向が、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの各々に設けられたスイッチング素子のスイッチング動作によって変調されることにより、画像信号に応じた赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光がそれぞれ生成される。

クロスダイクロイックプリズム４０は、上述した不図示の射出側偏光板の各々から射出された画像光を合成してカラー画像を形成する。具体的に、クロスダイクロイックプリズム４０は、４つの直角プリズムを貼り合わせてなる略立方体形状の光学部材であり、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。投射光学系５０は、クロスダイクロイックプリズム４０で合成されたカラー画像をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。

次に、以上説明した構成のプロジェクター１の動作を制御する制御系について説明する。図４は、本発明の第１実施形態によるプロジェクターの動作を制御する制御系の要部構成を示すブロック図である。尚、図４においては、図１に示した各部材のうち、説明上必要となる部材のみを抜き出して簡略化して図示している。図４に示す通り、プロジェクター１は、駆動回路６１、画像制御回路６２、光センサー６３（検出装置）、及び制御回路６４（制御装置）を備える。

駆動回路６１は、制御回路６４の制御の下で固体光源１１を駆動する。この駆動回路６１は、固体光源１１に対する駆動電圧と駆動電流とを検出して固体光源１１に対する電力の供給状態を監視する電力監視回路６１ａ（監視装置）を備えている。電力監視回路６１ａの監視結果は制御回路６４に出力され、電力監視回路６１ａの監視結果を用いて制御回路６４による制御が行われることで制御の信頼性や精度が高められる。

画像制御回路６２は、制御回路６４の制御の下で、外部から入力される画像信号に応じて液晶光変調装置３０（３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）を制御し、画像信号に応じた赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光をそれぞれ生成させる。尚、図４では、説明を簡単にするために、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂをまとめて液晶光変調装置３０として図示している。

光センサー６３は、回転蛍光板１３に設けられた蛍光体１３ｂを通過した青色光及び蛍光体１３ｂで変換された黄色光（蛍光）の少なくとも一方を検出するものであり、例えば白色光の光量を検出する光量センサーを用いることができる。この光センサー６３は、回転蛍光板１３に設けられた蛍光体１３ｂの劣化状況を把握しつつ、蛍光体１３ｂの損傷によって固体光源１１からの光が直接外部に出力される事態を防止するために設けられている。

光センサー６３は、回転蛍光板１３に設けられた蛍光体１３ｂと液晶光変調装置３０との間の光路上から外れた位置に配設されている。これは、蛍光体１３ｂから射出されて液晶光変調装置３０に入射する光が光センサー６３によって遮られるのを防止するためである。但し、光センサー６３は、その光路に極力近接して配設されている。これは、蛍光体１３ｂから液晶光変調装置３０に向かう光のうち、液晶光変調装置３０に入力されない漏れ光を検出するためである。この漏れ光を検出することで、蛍光体１３ｂを通過した青色光及び蛍光体１３ｂで変換された黄色光（蛍光）の検出が可能になる。

具体的に、図１に示すプロジェクター１において、光センサー６３は、例えば均一化された白色光が射出される照明装置１０と、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの何れかとの間であって、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの各々に入射する光を遮らない位置に配設されるのが望ましい。照明装置１０と色分離導光光学系２０に設けられたダイクロイックミラー２１との間の光路上から外れた位置に光センサー６３を配設すれば、照明装置１０から射出される白色光の光量を検出することができる。

また、ダイクロイックミラー２１と液晶光変調装置３０Ｒとの間の光路上から外れた位置に光センサー６３を配設すれば赤色光の光量を検出することができる。また、ダイクロイックミラー２２と液晶光変調装置３０Ｇとの間の光路上から外れた位置に光センサー６３を配設すれば緑色光の光量を検出することができる。ダイクロイックミラー２２と液晶光変調装置３０Ｂとの間の光路上から外れた位置に光センサー６３を配設すれば青色光の光量を検出することができる。ダイクロイックミラー２１，２２間の光路上から外れた位置に光センサー６３を配設すれば緑色光及び青色光の光量を検出することができる。

制御回路６４は、プロジェクター１の全体的な動作を統括して制御する。具体的には、駆動回路６１に設けられた電力監視回路６１ａの監視結果及び光センサー６３の検出結果を参照して駆動回路６１を制御することにより、固体光源１１の発光、非発光（発光の停止）、固体光源１１から射出される青色光の光量制御等を行う。また、画像制御回路６２を制御することにより、液晶光変調装置３０（３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）の透過率の制御等を行う。

次に、以上説明した構成の制御系によって行われる制御について説明する。図５は、本発明の第１実施形態によるプロジェクターで行われる制御の一例を示すフローチャートである。尚、図５に示すフローチャートに示す処理は、例えばプロジェクター１の電源が投入されて固体光源１１が駆動回路６１により駆動されるとともに、回転蛍光板１３がモーター１４により回転駆動されることにより開始される。尚、ここでは説明を簡単にするために、光センサー６３は、照明装置１０と色分離導光光学系２０に設けられたダイクロイックミラー２１との間の光路上から外れた位置に配設されているとする。

制御回路６４の制御の下で駆動回路６１により固体光源１１が駆動されると、固体光源１１から図３（ａ）に示すスペクトルを有する青色光（励起光）が射出される。固体光源１１から射出された青色光は、集光光学系１２で集光されてモーター１４によって回転駆動されている回転蛍光板１３に入射する。回転蛍光板１３に入射した青色光は、その一部が回転蛍光板１３に形成された蛍光体１３ｂによって図３（ｂ）に示す赤色光（Ｒ）及び緑色光（Ｇ）を含む黄色光（蛍光）に変換され、残りが蛍光体１３ｂを通過する。

蛍光体１３ｂを通過した青色光及び蛍光体１３ｂで変換された黄色光（赤色光及び緑色光）は、コリメーター光学系１５で略平行化された後に、第１レンズアレイ１６〜重畳レンズ１９を順次介することにより、均一化されるとともに偏光状態が制御されて白色光として照明装置１０から射出される。照明装置１０から射出された白色光は色分離導光光学系２０によって赤色光、緑色光、及び青色光に分離され、分離された赤色光、緑色光、及び青色光が液晶光変調装置３０（３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）に入射する。

液晶光変調装置３０（３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）に入射した赤色光、緑色光、及び青色光は外部から入力される画像信号に応じて変調され、これにより赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光がそれぞれ生成される。生成された画像光は、クロスダイクロイックプリズム４０でカラー画像に合成された後に投射光学系５０によりスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射される。これにより、外部から入力される画像信号に応じた画像がスクリーンＳＣＲ上に表示される。

ここで、照明装置１０から射出されて液晶光変調装置３０（３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）に向かう白色光のうち、液晶光変調装置３０に入射されない漏れ光の一部が光センサー６３で検出される。制御回路６４は、光センサー６３の検出結果を取得し（ステップＳ１１）、取得した検出結果を記録する（ステップＳ１２）。尚、光センサー６３の検出結果を記録する場合には、検出結果のみを記録しても良いが、検出結果が取得された時間とともに記録しても良い。

センサー６３の検出結果の記録が終了すると、制御回路６４は、ステップＳ１１で取得した検出結果が予め定められている設定範囲内であるか否かを判断する（ステップＳ１３）。例えば、光センサー６３で検出される光量が、予め定められた照明装置１０の最大光量と最小光量との間であるか否か、或いは予め定められた基準光量に対する誤差の範囲内に収まっているか否か等を判断する。

ステップＳ１１で取得した検出結果が設定範囲内であると判断した場合（ステップＳ１３の判断結果が「ＹＥＳ」である場合）には、制御回路６４は、前回記録した検出結果を用いて照明装置１０から射出される白色光の光量の変化率を算出する（ステップＳ１４）。ここで、図５に示す通り、ステップＳ１３の判断結果が「ＹＥＳ」であり、且つ、後述するステップＳ１５の判断結果が「ＮＯ」である場合には、ステップＳ１１〜Ｓ１６のループによって光センサー６３の検出結果が一定時間毎に取得されて記録される（ステップＳ１１，Ｓ１２）。

このため、制御回路６４は、前回取得されて記録された光センサー６３の検出結果と、今回新たにステップＳ１１で取得された光センサー６３の検出結果とを用いて照明装置１０から射出される白色光の光量の変化率を算出する。尚、ステップＳ１１〜Ｓ１６のループによって光センサー６３の検出結果は順次記録されるため、制御回路６４が備えるメモリ（図示省略）の容量に応じて、１秒以下の瞬間的な光量の変化率、数十秒内における光量の変化率、数分毎の光量の変化率、数時間毎の光量の変化率、製品出荷時からの光量の変化率、製品点灯時からの光量の変化率等を求めることが可能である。何れの変化率を求めるかは予め制御回路６４に設定されている。

光量の変化率を算出すると、制御回路６４は、その変化率が予め設定された閾値よりも大であるか否かを判断する（ステップＳ１５）。ステップＳ１４で算出した変化率が閾値以下であると判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、制御回路６４は、その変化率に応じて駆動回路６１又は画像制御回路６２に対する制御量を補正し、固体光源１１から射出される青色光の光量を変化させ、又は液晶光変調装置３０（３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）の全体的な透過率を変化させる。つまり、光量の変化率が小さい場合には、その光量の変化に合わせて光量等の制御を行っている。尚、ステップＳ１６の処理が終了すると、ステップＳ１１の処理に戻る。

これに対し、ステップＳ１４で算出した変化率が閾値よりも大であると判断した場合（ステップＳ１５の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、制御回路６４は、駆動回路６１に対して固体光源１１の駆動を停止させる制御を行う（ステップＳ１７）。つまり、ステップＳ１１で取得した検出結果が設定範囲内であるとステップＳ１３で判断されたにも拘わらず光量の急激な変化が生じた場合には、固体光源１１又は蛍光体１３ｂの劣化或いは温度上昇が生じたと判断し、これらの寿命が急激に短くなるのを防止するため、固体光源１１の駆動を停止させる。そして、制御回路６４は、プロジェクター１に設けられた表示装置（図示省略）に対して異常原因（例えば、光量の急激な変化が生じた等）を表示する（ステップＳ１８）。

他方、ステップＳ１１で取得した検出結果が設定範囲外であると判断した場合（ステップＳ１３の判断結果が「ＮＯ」である場合）には、制御回路６４は、駆動回路６１に対して固体光源１１の駆動を停止させる制御を行う（ステップＳ１７）。つまり、照明装置１０から設定範囲外の光量を有する白色光が射出されているため、安全性を考慮して固体光源１１の駆動を停止させている。

このとき、制御回路６４は、駆動回路６１に設けられた電力監視回路６１ａの監視結果を参照することにより、異常が生じたおおよその原因を推定することが可能である。例えば、固体光源１１に対する駆動電流の変化が無いにも拘わらず、光センサー６３の検出結果が設定範囲外になった場合には、蛍光体１３ｂの剥離或いは蛍光体１３ｂが形成された回転蛍光板１３の破壊が原因であると推定することができる。蛍光体１３ｂの剥離等が生ずると、固体光源１１からの青色光がプロジェクター１の外部に直接出力される虞があるため、安全性を考慮して固体光源１１の発光を停止させるのが好ましい。

固体光源１１の発光を停止させると、制御回路６４は、プロジェクター１に設けられた表示装置（図示省略）に対して異常原因（例えば、蛍光体１３ｂの剥離が生じた等）を表示する（ステップＳ１８）。尚、ステップＳ１８の処理が行われることにより、図５に示したフローチャートの一連の処理が終了する。ここで、ステップＳ１７で固体光源１１の駆動を停止させる場合には、固体光源１１の駆動停止と共に液晶光変調装置３０（３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）の全体的な透過率を大幅に低減させる制御を行っても良い。かかる制御を行うことで、液晶光変調装置３０を通過する色光の光量が大幅に低減されるため、安全性をより高めることができる。尚、固体光源１１の駆動停止を行わずに、液晶光変調装置３０に対する制御のみを行っても良い。

以上の通り、本実施形態では、蛍光体１３ｂを介した青色光及び蛍光体１３ｂで変換された黄色光（赤色光及び緑色光）の少なくとも一方を検出する光センサー６３を設け、この光センサー６３の検出結果に応じて固体光源１１又は液晶光変調装置３０（３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ）を制御している。このため、蛍光体１３ｂの損傷が生じた場合に固体光源１１からの光が直接プロジェクター１の外部に出力される事態を防止することができる。

また、光センサー６３の検出結果に応じて固体光源１１の駆動を停止させれば、固体光源１１から射出された高出力の青色光がプロジェクター１内部の想定外の経路に伝わってプロジェクター１の内部損傷が拡大するといった事態を防止することもできる。また、本実施形態では、光センサー６３の検出結果から固体光源１１や蛍光体１３ｂの劣化状況を把握している。このため、これらの劣化状況に応じて固体光源１１を駆動すれば、固体光源１１や蛍光体１３ｂの寿命を延ばすことができる。

更に、本実施形態では、図５を用いて説明した通り、制御回路６４が光センサー６３の検出結果を記録している。この光センサー６３の検出結果を記録履歴として残すようにすれば、修理等のアフターサービスの際に有用な情報として活用することができる。また、本実施形態では、上述の通り固体光源１１や蛍光体１３ｂの劣化状況を把握しており、この劣化状況からプロジェクター１の製品寿命を予測することが可能であるため、例えば製品寿命が近づいた場合にはユーザに対してその通知をすることも可能である。

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態によるプロジェクターについて説明する。本実形態のプロジェクターの全体構成は、図１に示す第１実施形態のプロジェクターと同様である。但し、本実施形態のプロジェクターは、光センサー６３の配置が第１実施形態のプロジェクターとは相違する。図６は、本発明の第２実施形態によるプロジェクターの要部構成を示す図である。尚、図６においては、理解を容易にするために、図１に示した各部材のうちの図４に示した構成と同様の部材のみを抜き出して簡略化して図示している。

図６に示す通り、本実施形態のプロジェクター２は、図４に示す構成に加えて、ハーフミラー７１（反射光学系）と集光レンズ７２とを備えている。ハーフミラー７１は、回転蛍光板１３に設けられた蛍光体１３ｂと液晶光変調装置３０との間の光路上に配設され、蛍光体１３ｂからの光（蛍光体１３ｂを通過した青色光及び蛍光体１３ｂで変換された黄色光（赤色光及び緑色光））の一部（例えば、数％程度）を反射する。

前述した第１実施形態と同様に、ハーフミラー７１が配設される位置に応じて、白色光の光量、赤色光の光量、緑色光の光量、青色光の光量、又は緑色光及び青色光の光量を検出することができる。具体的に、照明装置１０と色分離導光光学系２０に設けられたダイクロイックミラー２１との間の光路上にハーフミラー７１を配設すれば白色光の光量を検出することができる。

また、ダイクロイックミラー２１と液晶光変調装置３０Ｒとの間の光路上にハーフミラー７１を配設すれば赤色光の光量を検出することができる。また、ダイクロイックミラー２２と液晶光変調装置３０Ｇとの間の光路上にハーフミラー７１を配設すれば緑色光の光量を検出することができる。ダイクロイックミラー２２と液晶光変調装置３０Ｂとの間の光路上にハーフミラー７１を配設すれば青色光の光量を検出することができる。ダイクロイックミラー２１，２２間の光路上に光センサー６３を配設すれば緑色光及び青色光の光量を検出することができる。

集光レンズ７２は、ハーフミラー７１で反射された光を集光する。この集光レンズ７２は、ハーフミラー７１で反射された光の光路上であって、蛍光体１３ｂから液晶光変調装置３０に向かう光を遮らない位置に配設される。光センサー６３は、蛍光体１３ｂと液晶光変調装置３０との間の光路上から外れた位置であって、その受光面が集光レンズ７２の焦点に位置するように配設されている。

以上の構成のプロジェクター２は、第１実施形態で説明したプロジェクター１とは蛍光体１３ｂから射出される光の検出の仕方が相違するだけであり、本実施形態のプロジェクター２でも第１実施形態と同様の制御（図５のフローチャートに示す制御）が行われる。このため、本実施形態においても、蛍光体１３ｂの損傷が生じた場合に固体光源１１からの光が直接プロジェクター２の外部に出力される事態やプロジェクター２の内部損傷が拡大するといった事態を防止することができる。

また、本実施形態においても、固体光源１１や蛍光体１３ｂの劣化状況を把握することができるため、これらの劣化状況に応じて固体光源１１を駆動することにより固体光源１１や蛍光体１３ｂの寿命を延ばすことができる。更に、この光センサー６３の検出結果を記録履歴として残すことで、修理等のアフターサービスの際に有用な情報として活用したり、ユーザに対する製品寿命の通知を行うことができる。

〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態によるプロジェクターについて説明する。本実形態のプロジェクターの全体構成も、図１に示す第１実施形態のプロジェクターと同様である。但し、本実施形態のプロジェクターは、光センサー６３の配置が第１，第２実施形態のプロジェクターとは相違する。図７は、本発明の第３実施形態によるプロジェクターの要部構成を示す図である。尚、図７においても、図６と同様に、図１に示した各部材のうちの図４に示した構成と同様の部材のみを抜き出して簡略化して図示している。

図７に示す通り、本実施形態のプロジェクター３は、図４中の光センサー６３を、固体光源１１と蛍光体１３ｂが形成された回転蛍光板１３との間の光路上から外れた位置に配設し、蛍光体１３ｂに入射する青色光の反射光を検出するように構成したものである。固体光源１１から射出される青色光を直接検出したのでは、固体光源１１の劣化状況は把握することができるものの、蛍光体１３ｂの劣化状況を把握することができない。本実施形態では、蛍光体１３ｂで反射された青色光を光センサー６３で検出することで蛍光体１３ｂの劣化状況を把握している。

蛍光体１３ｂは、前述した通り、固体光源１１からの青色光の一部を赤色光及び緑色光を含む光（蛍光）に変換し、且つ、青色光の残りの一部を変換せずに通過させるものではあるが、入射する青色光を僅かに反射させる。蛍光体１３ｂの剥離や劣化或いは蛍光体１３ｂが形成された回転蛍光板１３の破壊が生じた場合には、この蛍光体１３ｂで反射される青色光の光量が変化する。本実施形態では、このような蛍光体１３ｂで反射される青色光の光量変化が生じた場合に、蛍光体１３ｂの剥離や劣化等が生じたと把握する。

以上の構成のプロジェクター３も、第１実施形態で説明したプロジェクター１とは光センサー６３の配置及び検出対象が相違するだけであり、本実施形態のプロジェクター３でも第１実施形態と同様の制御（図５のフローチャートに示す制御）が行われる。このため、本実施形態においても、蛍光体１３ｂの損傷が生じた場合に固体光源１１からの光が直接プロジェクター２の外部に出力される事態やプロジェクター２の内部損傷が拡大するといった事態を防止することができる。

また、本実施形態においても、固体光源１１や蛍光体１３ｂの劣化状況を把握することができるため、これらの劣化状況に応じて固体光源１１を駆動することにより固体光源１１や蛍光体１３ｂの寿命を延ばすことができる。更に、この光センサー６３の検出結果を記録履歴として残すことで、修理等のアフターサービスの際に有用な情報として活用したり、ユーザに対する製品寿命の通知を行うことができる。

尚、本実施形態では、固体光源１１と蛍光体１３ｂが形成された回転蛍光板１３との間の光路上から外れた位置に光センサー６３を配設し、蛍光体１３ｂに入射する青色光の反射光のみを検出していた。しかしながら、本実施形態と前述した第１，第２実施形態とを組み合わせて、蛍光体１３ｂで反射される青色光と、蛍光体１３ｂを通過した青色光及び蛍光体１３ｂで変換された黄色光（赤色光及び緑色光）とを検出するようにしてもよい。このような組み合わせを行うことで、検出対象の色光が増加するため、制御の信頼性や精度を高めることができる。

〔第４実施形態〕
以上説明した第１〜第３実施形態によるプロジェクターは、光センサー６３として、例えば白色光の光量を検出する光量センサーを備えていた。これに対し、本実施形態のプロジェクターは、第１〜第３実施形態の何れかの実施形態のプロジェクターが備える光センサー６３に代えて、赤色光、緑色光、及び青色光を個別に検出する光センサーを備えている。

この赤色光、緑色光、及び青色光を個別に検出する光センサーは、例えば照明装置１０と色分離導光光学系２０に設けられたダイクロイックミラー２１との間の光路上から外れた位置にまとめて配設され、照明装置１０から射出されて液晶光変調装置３０に向かう白色光の漏れ光や、ハーフミラー７１で反射された白色光を検出する。かかる位置に光センサーをまとめて配設することで、照明装置１０から射出される白色光に含まれる赤色光、緑色光、及び青色光を個別に検出することができる。

また、赤色光、緑色光、及び青色光を個別に検出する光センサーは、例えば色分離導光光学系２０内の赤色光、緑色光、及び青色光の光路上から外れた位置に別々に配設される。具体的に、赤色光を検出する光センサーはダイクロイックミラー２１と液晶光変調装置３０Ｒとの間の光路上から外れた位置に配設され、緑色光を検出する光センサーはダイクロイックミラー２２と液晶光変調装置３０Ｇとの間の光路上から外れた位置に光センサー６３を配設され、青色光を検出する光センサーはダイクロイックミラー２２と液晶光変調装置３０Ｂとの間の光路上から外れた位置に配設される。かかる位置に光センサーを別々に配設することで、色分離導光光学系２０で分離された赤色光、緑色光、及び青色光を個別に検出することができる。

本実施形態のプロジェクターは、第１実施形態で説明したプロジェクター１とは光センサーの種類や配置が相違するだけであり、本実施形態のプロジェクターでも第１実施形態と同様の制御（図５のフローチャートに示す制御）が行われる。このため、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

ここで、本実施形態では、赤色光、緑色光、及び青色光を個別に検出しているため、蛍光体１３ｂ等の劣化をより正確に把握することができ、制御の信頼性や精度を更に高めることができる。また、個別に検出された赤色光、緑色光、及び青色光の検出結果を用いて制御回路６４が画像制御回路６２を制御することにより、スクリーンＳＣＲ上に表示される画像の色変化を低減することも可能である。

以上、本発明の一実施形態によるプロジェクターについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、以下に示す変形例が可能である。

（１）上記実施形態では、光変調装置として液晶光変調装置を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調装置としては、一般に、画像信号に応じて入射光を変調するものであればよく、ライトバルブやマイクロミラー型光変調装置等を用いても良い。マイクロミラー型光変調装置としては、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。

光変調装置としてＤＭＤを備えるプロジェクターは、光源から射出される白色光に含まれる赤色光、緑色光、青色光を順次透過させるカラーホイールを備えており、このカラーホイールを透過した赤色光、緑色光、青色光を１つのＤＭＤで順次変調している。このため、図４等に示した光センサー６３と同様の光センサーを、カラーホイールとＤＭＤとの間の光路上から外れた位置に配設し、カラーホイールを透過する光（赤色光、緑色光、青色光）をカラーホイールの回転に同期して検出すれば、赤色光、緑色光、青色光の光量を個別に検出することができる。

（２）上記実施形態では、励起光としての青色光を射出する固体光源１１と、固体光源１１からの青色光の一部を赤色光及び緑色光に変換する回転蛍光板１３とを備える構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、励起光として紫色光又は紫外光を射出する固体光源と、紫色光又は紫外光から赤色光、緑色光、及び青色光を含む色光を生成する回転蛍光板とを備える構成であってもよい。

（３）上記実施形態では、プロジェクターとして透過型のプロジェクターを例に挙げて説明したが、本発明は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にも本発明を適用することができる。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調装置が光を透過すものであることを意味し、「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調装置が光を反射するものであることを意味する。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。

（４）上記実施形態では、３つの液晶光変調装置を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。１つ、２つ、又は４つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。
（５）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ことも、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ことも可能である。

１〜３…プロジェクター、１１…固体光源、１３…回転蛍光板、１３ａ…円板、１３ｂ…蛍光体、１４…モーター、３０…液晶光変調装置、３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ…液晶光変調装置、５０…投射光学系、６１ａ…電力監視回路、６３…光センサー、６４…制御回路、７１…ハーフミラー、ＳＣＲ…スクリーン

Claims (9)

1. 励起光を射出する固体光源と、
   前記励起光を蛍光に変換する蛍光体と、
   該蛍光体からの光を変調する光変調装置と、
   該光変調装置で変調された光をスクリーンに投射する投射光学系と、
   前記蛍光体と前記光変調装置との間の光路上に配設され、前記蛍光体からの光の一部を反射する反射光学系と、
   前記蛍光体と前記光変調装置との間の光路上から外れた位置に配設されて、前記反射光学系で反射された光を検出する検出装置と、
   前記検出装置の検出結果から前記蛍光体の劣化状態を判断し、前記劣化状態に応じて、前記固体光源及び前記光変調装置の少なくとも一方を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とするプロジェクター。
2. 励起光を射出する固体光源と、
   前記励起光を蛍光に変換する蛍光体と、
   該蛍光体からの光を変調する光変調装置と、
   該光変調装置で変調された光をスクリーンに投射する投射光学系と、
   前記固体光源と前記蛍光体との間の光路上から外れた位置に配設されており、前記蛍光体に入射する前記励起光の反射光を検出する検出装置と、
   前記検出装置の検出結果から前記蛍光体の劣化状態を判断し、前記劣化状態に応じて、前記固体光源及び前記光変調装置の少なくとも一方を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とするプロジェクター。
3. 前記検出装置は、前記蛍光体を介した前記励起光及び前記蛍光体で変換された前記蛍光の少なくとも一方を、色光毎に検出することを特徴とする請求項１記載のプロジェクター。
4. 前記制御装置は、前記固体光源に対して前記励起光の射出を停止させる制御を行い、前記光変調装置に対して光の透過率を減少させる制御を行うことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載のプロジェクター。
5. 前記制御装置は、前記検出装置の検出結果が予め定められている設定範囲外である場合、或いは、前記検出装置の検出結果が前記設定範囲内であって該検出結果の変化率が予め設定された閾値を超えた場合に、前記固体光源及び前記光変調装置に対する制御を行うことを特徴とする請求項４記載のプロジェクター。
6. 前記固体光源に対する電力の供給状況を監視する監視装置を備えており、
   前記制御装置は、前記監視装置の監視結果を参照しつつ前記固体光源を制御する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のプロジェクター。
7. モーターにより回転可能な円板の周方向に沿って連続して前記蛍光体が形成されてなる回転蛍光板を備えることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載のプロジェクター。
8. 前記固体光源は、前記励起光として青色光を射出し、
   前記蛍光体は、前記固体光源からの前記青色光を赤色光及び緑色光を含む光に変換する
   ことを特徴とする請求項７記載のプロジェクター。
9. 前記固体光源は、前記励起光として紫色光又は紫外光を射出し、
   前記蛍光体は、前記固体光源からの前記紫色光又は前記紫外光を赤色光、緑色光、及び青色光を含む光に変換する
   ことを特徴とする請求項７記載のプロジェクター。

Images