JP2009267214A - 照明装置および表示装置ならびにレーザ光源の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高分解能の調光を可能としながらも、電力消費を低減する。
【解決手段】時刻ｔ０において、第１のレーザ光源ユニットに送信する第１の調光信号Ｓ１の初期位相を第１の時間Ｔａとし、第２のレーザ光源ユニットに送信する第２の調光信号Ｓ２の初期位相を第２の時間Ｔｂとすることで、第１の調光信号Ｓ１と第２の調光信号Ｓ２のそれぞれの位相が、第２の時間Ｔｂと第１の時間Ｔａとの差分、すなわち第１の時間Ｔａだけ互いにずれた構成とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、レーザ光源を複数備える照明装置、前記照明装置を備える表示装置、および、前記照明装置に備えられる複数のレーザ光源を制御するレーザ光源制御方法に関する。

従来、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各色成分の光を発光する３種類のレーザ光源を備えるプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１においては、色成分毎に複数のレーザ光源を設けることで、各色の光量不足を解消している。

また、プロジェクタは、高解像度、高速応答性であることが望まれる。そこで、レーザの光量を一定に保持するＡＰＣ（Auto Power Control：自動光出力制御）と呼ばれる制御を採用し、光量を変化させることで、上記高解像度、高速応答性の要求に応えるプロジェクタが提案されている。

特開平１０−３０１２０１号公報

しかしながら、前記従来の技術におけるＡＰＣでは、パワーを引き上げることにより短時間でも所望の階調値変化を得ることができるようにしているが、それには、より多くの電力を投入する必要があるという問題を備える。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、高分解能の調光を可能としながらも、電力消費を低減することを課題とする。

上記課題の少なくとも一部を解決するために、本発明は、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

［適用例１］ 照明装置であって、
複数のレーザ光源と、
前記各レーザ光源からの光を集めて照明を行う集光光学系と、
前記複数のレーザ光源のそれぞれに対して、一定の時間毎に変化する調光信号をそれぞれ出力することにより、前記各レーザ光源の光量を制御する光量制御部と
を備え、
前記光量制御部は、
前記複数のレーザ光源のうちの少なくとも２つのレーザ光源に対する前記各調光信号を、初期位相が互いに相違した値となるように定める初期位相設定部を備える、照明装置。

この照明装置では、複数のレーザ光源のうちの少なくとも２つのレーザ光源に対する各調光信号の初期位相が、互いに相違した値となるように定められていることから、少なくとも２つのレーザ光源において各調光信号の変化の位相が互いにずれたものとなる。レーザ光源のそれぞれから出力される光量の所定期間当たりの変化の回数（以下、「分解能」と呼ぶ）は、各調光信号の変化率に基づくものであるが、上記照明装置では、上記のように各調光信号の位相がずれていることから、集光光学系から出力される光量の分解能を、上記各レーザ光源から出力される光量の分解能の所定数（前記初期位相がずれた光源の数）倍とすることができる。したがって、各レーザ光源から出力される光量の分解能が低くても、照明装置から出力される光量の分解能を高くすることができる。レーザ光源においては、出力光量の分解能が低ければ、電力消費をより抑えることができる。したがって、この照明装置では、高分解能の調光を可能としながらも、電力消費を低減することができる。

［適用例２］ 適用例１に記載の照明装置であって、前記初期位相設定部は、前記複数のレーザ光源のそれぞれの調光信号の初期位相を、前記一定の時間を前記レーザ光源の数で割った時間だけ順にずらす構成である、照明装置。この構成によれば、全てのレーザ光源のそれぞれの調光信号が互いにずれたものとなることから、より一層の高分解能の調光が可能となる。

［適用例３］ 適用例１または２に記載の照明装置と、前記照明装置からの出射光を変調する光変調部とを備える表示装置。この構成によれば、表示装置において、高分解能の調光および電力消費の低減を図ることができる。

［適用例４］ 適用例３に記載の表示装置であって、カラー画像を表す複数の色成分のうちの少なくとも１以上の色成分において、色成分毎に、前記照明装置と光変調部とを備える構成である、表示装置。この構成によれば、１以上の色成分において、光分解能の調光と電力消費の低減を図ることができる。

［適用例５］ 適用例３または４に記載の表示装置であって、前記各レーザ光源の出力光量をそれぞれ検出する光量検出部を備え、前記照明装置の備える光量制御部は、前記各レーザ光源の目標光量を算出する目標光量算出手段と、前記光量検出部により検出される出力光量のそれぞれが前記目標光量算出手段により算出された目標光量となるように、各レーザ光源を制御する自動光出力制御手段とを備える表示装置。この構成によれば、レーザ光源毎に、ＡＰＣにより光量を目標光量に保持することができる。

［適用例６］ 照明装置に備えられる複数のレーザ光源のそれぞれに対して、一定の時間毎に変化する調光信号をそれぞれ出力することにより、前記各レーザ光源の光量を制御するレーザ光源の制御方法において、
前記複数のレーザ光源のうちの少なくとも２つのレーザ光源に対する前記各調光信号を、初期位相が互いに相違した値となるように定めることを特徴とするレーザ光源の制御方法。

前記レーザ光源の制御方法は、前記照明装置と同様に、高分解能の調光を可能としながらも、電力消費を低減することができる。

［適用例７］ 適用例６に記載のレーザ光源の制御方法であって、前記複数のレーザ光源のそれぞれの調光信号の初期位相を、前記一定の時間を前記レーザ光源の数で割った時間だけ順にずらすように定めた構成である、レーザ光源の制御方法。この構成によれば、各調光信号の位相は等間隔にずれたものとなり、照明装置の光量の制御が容易である。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、プロジェクタや、上記レーザ光源の制御方法の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の形態で実現することができる。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下に説明する。

１．第１実施例：
Ａ．全体構成：
図１は、本発明の第１実施例における照明装置を映像処理回路とともに示すブロック図である。この照明装置１００は、赤色光と、緑色光と、青色光とをそれぞれ照射するもので、例えばプロジェクタ用の光源として用いられる。映像処理回路２００は、例えばプロジェクタに備えられるもので、プレーヤやビデオデッキ、パーソナルコンピュータなどの外部機器から映像信号Ａｖの入力を受けて、映像表示に関わる各種の処理を行う。

映像処理回路２００は、上記処理の一つとして、照明装置１００の光量を制御する処理を行う。すなわち、映像処理回路２００は、映像信号Ａｖで示される映像のシーンに応じて、照明装置１００の光量を変化させる。具体的には、映像処理回路２００は、映像信号Ａｖの１フレーム期間でＲ，Ｇ，Ｂの色成分毎に最も高い画素値（階調値）を選択し、Ｒ成分の最高画素値を赤色輝度信号Ｌｒとし、Ｇ成分の最高画素値を緑色輝度信号Ｌｇとし、Ｂ成分の最高画素値を青色輝度信号Ｌｂとして、各輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを照明装置１００に送ることにより、照明装置１００に各色の目標光量についての指令を与える。なお、上記各色の輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂの算出は、上記構成に換えて、求めた各色の最高画素値に対してホワイトバランスを崩さないように重み付けを行うように構成してもよい。

照明装置１００は、赤色のレーザ光ＬＢｒを出射する赤色光出射部１０Ｒと、緑色のレーザ光ＬＢｇを出射する緑色光出射部１０Ｇと、青色のレーザ光ＬＢｂを出射する青色光出射部１０Ｂと、ＡＣ／ＤＣコンバータ５０と、各色の光出射部１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂを制御するコントロールＩＣ６０とを備える。

ＡＣ／ＤＣコンバータ５０は、外部から供給された交流電流を直流電流に変換し、変換後の直流電流を各色の光出射部１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂにそれぞれ出力する。

コントロールＩＣ６０は、ＣＰＵとメモリを備える論理演算回路を構成するもので、映像処理回路２００から送られてくる各色の輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを受信し、各色の輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂに基づいて各色の光出射部１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂの出力を制御する。

各色の光出射部１０Ｒ，１０Ｇ，１０Ｂは、ほぼ同一の構成であり、出射する光の波長が各色に対応したものとなっている点が相違する。ここでは、緑色光出射部１０Ｇを代表として詳述する。緑色光出射部１０Ｇは、２つのレーザ光源ユニット、すなわち、第１のレーザ光源ユニット２０と、第２のレーザ光源ユニット３０とを備える。さらに、緑色光出射部１０Ｇは、各レーザ光源ユニット２０，３０からの光を集め、その集められた光を照射する集光光学系４０を備える。集光光学系４０は、例えば集光レンズにより構成される。

第１のレーザ光源ユニット２０は、レーザ光源としてのレーザダイオード（ＬＤ）２１と、レーザダイオード２１をパルス駆動させるためのレーザドライバ２２と、ＡＣ／ＤＣコンバータ５０からの直流電流を受けて安定した所定の電圧をレーザドライバ２２に送るＤＣ／ＤＣコントローラ２３とを備える。レーザダイオード２１は、緑色（例えば５３２ｎｍ）を発光する直接発振のレーザ光源である。なお、レーザダイオード２１に換えて、基本波を発生するレーザダイオードと、２次高調波を発生される波長変換素子と、外部共振器とから構成されるレーザ発振ユニットを用いる構成としてもよい。また、レーザダイオードは、レーザ光源としての発光層を複数配列した半導体レーザアレイに換える構成としてもより。

さらに、第１のレーザ光源ユニット２０は、レーザダイオード２１の光出力を分岐するハーフミラー２４と、ハーフミラー２４で分岐された光出力を検出するフォトダイオード（ＦＤ）２５と、フォトダイオード２５から出力される検出信号としての電流値を電圧変換するＩ／Ｖ変換回路２６とを備える。Ｉ／Ｖ変換回路２６から出力される電圧信号は、コントロールＩＣ６０に送られる。

コントロールＩＣ６０は、フォトダイオード２５から出力される検出信号に基づいてＤＣ／ＤＣコントローラ２３およびレーザドライバ２２を制御して、レーザダイオード２１の光量を制御する。この制御は、ＡＰＣ（自動光出力制御）と呼ばれるものであり、光出力を一定にするために、レーザダイオード２１の温度と光出力特性を考慮して、フォトダイオード２５から出力される検出信号に基づいて、レーザダイオード２１の駆動電流を自動的に制御する。なお、レーザダイオード２１周辺には温度検知のためのサーミスタと、温度調整のためのヒータを設ける構成としてもよい。

第２のレーザ光源ユニット３０は、第１のレーザ光源ユニット２０と同一の構成であり、レーザダイオード３１、レーザドライバ３２、ＤＣ／ＤＣコントローラ３３、ハーフミラー３４、フォトダイオード３５およびＩ／Ｖ変換回路３６を備える。

第１のレーザ光源ユニット２０から出力されたレーザ光と、第２のレーザ光源ユニット３０から出力されたレーザ光とは集光光学系４０により集められ、その集められた光束としてのレーザ光（緑色のレーザ光ＬＢｇ）は、照明装置１００の外部に射出される。

赤色光出射部１０Ｒは、上記緑色光出射部１０Ｇと同様な構成により、２個のレーザダイオードにより高出力となった赤色（例えば６５０ｎｍ）のレーザ光ＬＢｒを出射する。青色光出射部１０Ｂも、上記緑色光出射部１０Ｇと同様な構成により、２個のレーザダイオードにより高出力となった青色（例えば４１０ｎｍ）のレーザ光ＬＢｂを出射する。

Ｂ．制御処理：
次に、映像処理回路２００およびコントロールＩＣ６０で実行される制御処理について説明する。

図２は、映像処理回路２００で実行される照明装置制御処理を示すフローチャートである。この照明装置制御処理は、照明装置１００の光量を制御するものであり、所定の時間（以下、「第１の時間」と呼ぶ）Ｔａ毎に繰り返し実行される。この第１の時間Ｔａは、映像信号Ａｖの１フレーム期間に相当する。処理が開始されると、まず、前述したように、映像信号Ａｖの１フレーム期間でＲ，Ｇ，Ｂの色成分毎に最高画素値を算出する（ステップＳ１００）。次いで、その算出された各最高画素値を各色成分の輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂとして出力する（ステップＳ１１０）。その後、「リターン」に抜けて、この照明装置制御処理を一旦終了する。なお、前記第１の時間Ｔａは、１フレーム期間に換えて、視聴者が光量変化を違和感なく感じる時間とすることもでき、その場合には、ステップＳ１００ではその時間内での最高画素値を算出するようにする。

図３は、照明装置制御処理により出力される輝度信号、例えば緑色輝度信号Ｌｇの一例を示すグラフである。図示するように、横軸に時間［ｍｓ］が、縦軸に光量（目標光量）［Ｗ］が示されている。図示するように、輝度信号は、第１の時間Ｔａ毎に変化する信号である。前述した照明装置制御処理によれば、第１の時間Ｔａ毎に最高画素値を求め、それを輝度信号の値としているために、輝度信号は第１の時間Ｔａ毎に変化する。なお、輝度信号は、映像の性質上、図示のように徐々に変化するのが普通であるが、必ずしもこのように徐々に変化するものに限るものではない。要は、映像処理回路２００からは、一定の時間Ｔａ毎に変化する輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂが出力される。

図４は、コントロールＩＣ６０のＣＰＵで実行される光量制御処理を示すフローチャートである。この光量制御処理は、照明装置１００を駆動する要求を受けた後に所定の時間Ｔａ毎に繰り返し実行される。この時間Ｔａは、映像処理回路２００で実行される照明装置制御処理の繰り返しの時間である第１の時間Ｔａと同一である。上記照明装置１００を駆動する要求は、輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂの受信を開始したときである。

図示するように、処理が開始されると、ＣＰＵは、映像処理回路２００から送られてくる緑色の輝度信号Ｌｇを取り込む（ステップＳ２００）。このフローチャートでは、Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分の内のＧ成分だけに焦点を当てており、他の色成分は同様であるとして記載を省略している。同様に、ここでの説明についても，Ｇ成分についてだけで、他の成分については省略する。

ステップＳ２００で輝度信号Ｌｇの取り込みを終えると、その輝度信号Ｌｇに基づいて、緑色光出射部１０Ｇに備えられる第１のレーザ光源ユニット２０と第２のレーザ光源ユニット３０とに割り当てられる第１および第２の目標光量ＧＷ１，ＧＷ２を算出する（ステップＳ２１０）。輝度信号Ｌｇは、緑色光出射部１０Ｇの全体に対して課す目標光量に相当するものであり、このステップＳ２１０では、輝度信号Ｌｇに基づいて全体の目標光量を求め、その求めた目標光量を２つのレーザ光源ユニット２０，３０に割り当てる。割り当て方は、等分し、レーザダイオードの光量を変化させる１単位を考えたとき、完全に等分できないときは、第１のレーザ光源ユニット２０側を上記１単位だけ小さくなるように定めるものである。

図５は、第１および第２の目標光量ＧＷ１．ＧＷ２の割り当ての一例を示す説明図である。図示するように、輝度信号Ｌｇに基づいて求められた全体の目標光量が８［Ｗ］であるときには、第１のレーザ光源ユニット２０に対する第１の目標光量ＧＷ１を４［Ｗ］に、第２のレーザ光源ユニット３０に対する第２の目標光量ＧＷ２を４［Ｗ］に定める。全体の目標光量が７［Ｗ］であるときには、第１の目標光量ＧＷ１を３［Ｗ］に、第２の目標光量ＧＷ２を４［Ｗ］に定める。全体の目標光量が６［Ｗ］であるときには、第１の目標光量ＧＷ１を３［Ｗ］に、第２の目標光量ＧＷ２を３［Ｗ］に定める。ステップＳ２１０では、このように、第１のレーザ光源ユニット２０に対する第１の目標光量ＧＷ１と、第２のレーザ光源ユニット３０に対する第２の目標光量ＧＷ２を算出する。

図４に戻って、ＣＰＵは、ステップＳ２１０の実行後、ステップＳ２２０に処理を進める。ステップＳ２２０では、ＣＰＵは、照明装置１００を駆動する要求を受けてから、すなわち、輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂの受信を開始したときから、最初の処理であるか否かを判定する。

ステップＳ２２０で、最初の処理であると判定されたときには、ＣＰＵは、ステップＳ２３０に処理を進める。ステップＳ２３０では、ＣＰＵは、ステップＳ２１０で算出された第１の目標光量ＧＷ１と、このルーチンの繰り返しの時間である第１の時間Ｔａとを示す調光信号を、第１のレーザ光源ユニット２０に出力する。詳細には、図１に示すように、第１の目標光量ＧＷ１を示す信号を第１のレーザ光源ユニット２０のＤＣ／ＤＣコントローラ２３に、第１の時間Ｔａを示す信号（図中Ｔ１）を第１のレーザ光源ユニット２０のレーザドライバ２２にそれぞれ出力する。両信号が第１のレーザ光源ユニット２０の調光信号を構成する。

図４に戻り、ステップＳ２３０の実行後、ＣＰＵは、ステップＳ２１０で算出された第２の目標光量ＧＷ２と、このルーチンの繰り返しの時間である第１の時間Ｔａの２倍の時間（以下、「第２の時間」Ｔｂと呼ぶ）を示す調光信号を、第２のレーザ光源ユニット３０に出力する（ステップＳ２４０）。詳細には、図１に示すように、第２の目標光量ＧＷ２を示す信号を第２のレーザ光源ユニット３０のＤＣ／ＤＣコントローラ３３に、第２の時間Ｔｂを示す信号（図中Ｔ２）を第２のレーザ光源ユニット３０のレーザドライバ３２にそれぞれ出力する。ステップＳ２４０の実行後、「リターン」に抜けて、この光量制御処理を一旦終了する。

一方、ステップＳ２２０で、最初の処理でないと判定されたときには、ＣＰＵは、さらに、この処理が偶数回目であるか否かを判定する（ステップＳ２５０）。ステップＳ２５０で偶数回目と判定されたときには、ＣＰＵは、ステップＳ２６０に処理を進めて、ステップＳ２１０で算出された第１の目標光量ＧＷ１と第２の時間Ｔｂとを示す調光信号を、第１のレーザ光源ユニット２０に出力する。詳細には、図１に示すように、第１の目標光量ＧＷ１を示す信号を第１のレーザ光源ユニット２０のＤＣ／ＤＣコントローラ２３に、第２の時間Ｔｂを示す信号（図中Ｔ１）を第１のレーザ光源ユニット２０のレーザドライバ２２にそれぞれ出力する。ステップＳ２６０の実行後、「リターン」に抜けて、この光量制御処理を一旦終了する。

ステップＳ２５０で偶数回目でない、すなわち奇数回目であると判定されたときには、ＣＰＵは、ステップＳ２７０に処理を進めて、ステップＳ２１０で算出された第２の目標光量ＧＷ２と第２の時間Ｔｂとを示す調光信号を、第２のレーザ光源ユニット３０に出力する。詳細には、図１に示すように、第２の目標光量ＧＷ２を示す信号を第２のレーザ光源ユニット３０のＤＣ／ＤＣコントローラ３３に、第２の時間Ｔｂを示す信号（図中Ｔ２）を第２のレーザ光源ユニット３０のレーザドライバ３２にそれぞれ出力する。ステップＳ２７０の実行後、「リターン」に抜けて、この光量制御処理を一旦終了する。

図６は、上述した光量制御処理の動作を説明するためのタイミングチャートである。横軸に時間［ｍｓ］が示され、縦軸の上段に第１の目標光量ＧＷ１が示され、縦軸の中段に第２の目標光量ＧＷ２が示され、縦軸の下段に緑色光出射部１０Ｇの出力光量ＧＷＸが示されている。すなわち、上段には、第１のレーザ光源ユニット２０に送られる調光信号（以下、「第１の調光信号」と呼ぶ）Ｓ１が示され、中段には、第２のレーザ光源ユニット３０に送られる調光信号（以下、「第２の調光信号」と呼ぶ）Ｓ２が示されている。下段には、緑色光出射部１０Ｇの出力光量ＧＷＸの変化がＳ３として示されている。

時刻ｔ０においては、光量制御処理のステップＳ２２０で、最初であると判断されることから、ステップＳ２３０で、第１の調光信号Ｓ１は第１の目標光量ＧＷ１、第１の時間Ｔａと定められ、ステップＳ２４０で、第２の調光信号Ｓ２は第２の目標光量ＧＷ２、第２の時間Ｔｂ（＝２×Ｔａ）と定められる。

時刻ｔ０からＴａ経過後の時刻ｔ１においては、ステップＳ２５０で偶数回目であると判断されることから、ステップＳ２６０で、第１の調光信号Ｓ１は第１の目標光量ＧＷ１、第２の時間Ｔｂと定められる。時刻ｔ１からＴａ経過後の時刻ｔ２においては、ステップＳ２５０で偶数回目ではないと判断されることから、ステップＳ２７０で、第２の調光信号Ｓ２は第２の目標光量ＧＷ１、第２の時間Ｔｂと定められる。

以上のようにして、Ｔａ経過する毎に、第１の調光信号Ｓ１と第２の調光信号Ｓ２との間で順に切り替えられた１つが、発光時間が第２の時間Ｔｂに定められる。このことから、図示するように、第１の調光信号Ｓ１と第２の調光信号Ｓ２のそれぞれにおける第２の時間Ｔｂ毎の変化の位相が、第１の時間Ｔａだけ互いにずれた構成となる。すなわち、前述したように、時刻ｔ０において、第１の調光信号Ｓ１の初期位相を第１の時間Ｔａとし、第２の調光信号Ｓ２の初期位相を第２の時間Ｔｂとすることで、第１の調光信号Ｓ１と第２の調光信号Ｓ２のそれぞれの位相が、第２の時間Ｔｂと第１の時間Ｔａとの差分、すなわち第１の時間Ｔａだけ互いにずれた構成となる。

緑色光出射部１０Ｇの出力光量ＧＷＸは、第１のレーザ光源ユニット２０と第２のレーザ光源ユニット３０とで得られるそれぞれの光量の和であることから、出力光量ＧＷＸの変化Ｓ３は、上記位相のずれ量である第１の時間Ｔａの間隔でもって変化することになる。したがって、緑色光出射部１０Ｇの全体として、各レーザ光源ユニット２０，３０の分解能の２倍という高分解能の調光を可能とすることができる。

Ｃ．作用、効果：
図７は、照明装置１００に設けられたレーザダイオードの特性を示すグラフである。図示するように、横軸に投入電力［Ｗ］が、縦軸にレーザダイオードの光量［Ｗ］が示されている。グラフには、実線で示す「駆動条件１」で駆動した場合と、破線で示す「駆動条件２」で駆動した場合とが記されている。グラフに示すように、レーザダイオードへ閾値Ｗ０以上の電力を供給すると、レーザ発振が始まり、ロールオーバーポイント（ＲＯ）まで光量は増加する。ＲＯを超えると光量は減少する。

図８は、レーザダイオードの応答特性を示すグラフである。横軸に時間［ｍｓ］が、縦軸にレーザダイオードの目標光量［Ｗ］が示されている。図示するように、レーザダイオードの目標光量が変わるような駆動をする時、瞬時に次の値へ光量が増加するわけでなく、時定数を持ち、ゆっくり目標光量に到達する。「駆動条件１」において、目標光量Ｗａに到達するまで時間Ｔｃだけかかるとすると、映像信号から送られてくる輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂの時間間隔である第１の時間Ｔａがこの時間Ｔｃより大きければ、問題なく調光ができる。これに対して、第１の時間Ｔａが上記時間Ｔｃより小さければ、例えば図示のＴｄであれば光量Ｗｂだけしか得ることができず、目標光量Ｗａに到達することができない。

前述したＡＰＣによれば、この短い時間Ｔｄでもっても目標光量Ｗａを達成できるようにレーザダイオードを駆動するため、図示する「駆動条件２」での制御を行う。この駆動条件２は、図７で示した駆動条件２の状態となる。この状態は、投入電力に対する出力光量の割合であるレーザ効率が低い状態である。なお、従来の照明装置における階調数を増加させようとすれば、第１の時間Ｔａが上記時間Ｔｃより小さい状態で駆動させる必要があり、効率的なレーザ駆動が困難となる。

これに対して、本実施例の照明装置１００によれば、各レーザ光源ユニット２０，３０の分解能の２倍という高分解能（第１の時間Ｔａの間隔）の調光を可能としながらも、各レーザ光源ユニット２０，３０の分解能は、第１の時間Ｔａの２倍という第２の時間Ｔｂの間隔で制御されることから、前述したようにレーザ効率を低下させる必要もない。したがって、本実施例の照明装置１００によれば、高分解能の調光を可能としながらも、電力消費を低減することができるという効果を奏する。

なお、本実施例において、コントロールＩＣ６０と、コントロールＩＣ６０により実行される光量制御処理とが、本発明の備える光量制御部に対応している。そして、光量制御処理のステップＳ２２０ないしＳ２４０の処理が、本発明の備える初期位相設定部に対応している。すなわち、初期位相設定部は、コントロールＩＣ６０と、コントロールＩＣ６０で実行される光量制御処理のステップＳ２２０ないしＳ２４０の処理により構成されている。

２．第２実施例：
図９は、本発明の第２実施例における照明装置を映像処理回路とともに示すブロック図である。この第２実施例の照明装置３００は、第１実施例の照明装置１００と比較して、第１実施例では、レーザダイオードをフィードバック制御に相当するＡＰＣにより制御していたのに対して、この第２実施例では、オープンループにより制御している点が相違する。

すなわち、各レーザ光源ユニット３２０，３３０においては、ＡＰＣに必要となるハーフミラーとフォトダイオードとＩ／Ｖ変換回路とを備えない構成となっている。その上で、映像処理回路２００からの輝度信号Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂをもとに、コントロールＩＣ３６０で輝度信号に応じた駆動条件のテーブルを下に各レーザ光源ユニット３２０，３３０を制御する。コントロールＩＣ３６０から各レーザ光源ユニット３２０，３３０に送信する調光信号は、第１実施例と同様に、初期位相が互いに相違した値となっている。

以上のように構成された第２実施例の照明装置３００によれば、第１実施例の照明装置１００と同様に、高分解能の調光を可能としながらも、電力消費を低減することができるという効果を奏する。

３．第３実施例：
図１０は、本発明の第３実施例としてのプロジェクタ５００の概略構成図である。図中においては、簡略化のためプロジェクタ５００を構成する筐体は省略している。プロジェクタ５００は、第１実施例と同一の照明装置１００と映像処理回路２００とを備える。

また、プロジェクタ５００は、照明装置１００から射出された各色のレーザ光ＬＢｒ，ＬＢｇ，ＬＢｂを、映像処理回路２００から送られてきた画像信号に応じてそれぞれ変調する液晶ライトバルブ（光変調部）５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂと、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂから射出された光を合成して投写レンズ５０７に導くクロスダイクロイックプリズム５０６と、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって形成された像を拡大してスクリーン５１０に投写する投写レンズ５０７とを備えている。

さらに、プロジェクタ５００は、照明装置１００から射出された各色のレーザ光ＬＢｒ，ＬＢｇ，ＬＢｂの照度分布を均一化させるため、光路下流側に、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂを設けており、これらによって照度分布が均一化された光によって、液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂを照明している。例えば、均一化光学系５０２Ｒ，５０２Ｇ、５０２Ｂは、ホログラムやフィールドレンズによって構成される。

各液晶ライトバルブ５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂによって変調された３つの色光は、クロスダイクロイックプリズム５０６に入射する。このプリズムは４つの直角プリズムを貼り合わせて形成され、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に配置されている。これらの誘電体多層膜によって３つの色光が合成され、カラー画像を表す光が形成される。そして、合成された光は投写光学系である投写レンズ５０７によりスクリーン５１０上に投写され、拡大された画像が表示される。

以上のように構成されたプロジェクタ５００によれば、高分解能の照明装置１００を用いることができることから、高階調値の画像表示を行うことができる。また、照明装置１００の電力消費が少ないことから、プロジェクタ５００の全体としての電力消費も低減することができる。

なお、この第３実施例の変形例として、照明装置１００を、第１実施例の変形例および第２実施例に換える構成とすることもできる。

４．変形例：
なお、この発明は上記の第１ないし第３実施例やその変形例に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

（１）上記各実施例では、各色の光出射部において、２個のレーザ光源を備える構成としたが、これに換えて、３以上の数のレーザ光源を備える構成としてもよい。この場合には、各レーザ光源に出力する調光信号の階調変化の１区間、すなわち発光時間（第１実施例における「第２の時間Ｔｂ」）を前記光源の数で割った時間だけ、各調光信号の初期位相が順にずれた構成とすればよい。例えば、レーザ光源が３台あれば、第２の時間Ｔｂの３分の１ずつ、各調光信号の初期位相が順にずれた構成とすればよい。なお、この場合に各調光信号の初期位相のずれは必ずしも等分である必要はなく、例えば、１台目のレーザ光源と２台目のレーザ光源との間の初期位相のずれの大きさを、２台目のレーザ光源と３台目のレーザ光源との間の初期位相のずれの大きさよりも大きくする（または小さくする）等、違った値としてもよい。なお、前記第１実施例においても、Ｔａの大きさを、Ｔｂの３分の１、４分の１等、正数分の１の大きさとしてもよい。

（２）なお、３以上の数のレーザ光源を備える構成において、各レーザ光源に対する全ての調光信号を、初期位相が互い相違した値となるよう構成する必要もなく、これに換えて、例えば、３台のレーザ光源のうちの２台のレーザ光源に対する各調光信号を、初期位相が互いに相違した値となるように定め、残りの１台のレーザ光源に対する調光信号は他の調光信号に対して初期位相が同一である（ずれていない）構成としてもよい。

（３）前記各実施例では、カラー画像を構成するＲ，Ｇ，Ｂの色成分の全てにおいて、複数のレーザ光源を備える構成としたが、これに替えて、Ｒ，Ｇ，Ｂの色成分のうちの１つ、もしくは２つの色成分だけ複数のレーザ光源を備える構成としてもよい。また、照明装置は、必ずしも、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色のレーザ光を出力する構成とする必要はなく、単色のレーザ光、あるいは他の数の色のレーザ光を出力する構成としてもよい。

（４）前記第１実施例では、ＡＰＣをコントロールＩＣ６０で実行するように構成したが、これに換えて、フォトダイオードから出力され、Ｉ／Ｖ変換回路で変換された電圧信号を映像処理回路２００で受け取るようにして、映像処理回路２００で、前記ＡＰＣの全部もしくは一部の作業を請けおう構成としてもよい。同様に、第２実施例においても、映像処理回路２００内で、輝度信号に応じた駆動条件を駆動条件のテーブル等から算出し、コントロールＩＣ３６０に送る構成としてもよい。

（５）前記第３実施例のプロジェクタ５００は、いわゆる３板式の液晶プロジェクタであったが、これに換えて、色毎に時分割で照明装置を点灯することにより１つのライトバルブのみでカラー表示を可能とした単板式の液晶プロジェクタとしてもよい。

（６）前記第３実施例のプロジェクタ５００は、液晶ライトバルブを備えた液晶プロジェクタであったが、これに換えて、照明装置からのレーザ光をスクリーン上で走査させることにより表示面に画像信号に応じた画像を表示させるスキャン型のプロジェクタとしてもよい。

（７）また、上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。

本発明の第１実施例における照明装置を映像処理回路とともに示すブロック図である。 映像処理回路で実行される照明装置制御処理を示すフローチャートである。 照明装置制御処理により出力される輝度信号の一例を示すグラフである。 コントロールＩＣのＣＰＵで実行される光量制御処理を示すフローチャートである。 第１および第２の目標光量ＧＷ１．ＧＷ２の割り当ての一例を示す説明図である。 光量制御処理の動作を説明するためのタイミングチャートである。 照明装置に設けられたレーザダイオードの特性を示すグラフである。 レーザダイオードの応答特性を示すグラフである。 本発明の第２実施例における照明装置を映像処理回路とともに示すブロック図である。 本発明の第３実施例としてのプロジェクタの概略構成図である。

符号の説明

１０Ｂ…青色光出射部
１０Ｇ…緑色光出射部
１０Ｒ…赤色光出射部
２０…第１のレーザ光源ユニット
２１…レーザダイオード
２２…レーザドライバ
２３…ＤＣ／ＤＣコントローラ
２４…ハーフミラー
２５…フォトダイオード
２６…Ｉ／Ｖ変換回路
３０…第２のレーザ光源ユニット
３１…レーザダイオード
３２…レーザドライバ
３３…ＤＣ／ＤＣコントローラ
３４…ハーフミラー
３５…フォトダイオード
４０…集光光学系
６０…コントロールＩＣ
１００…照明装置
２００…映像処理回路
３００…照明装置
３２０…レーザ光源ユニット
３６０…コントロールＩＣ
５００…プロジェクタ
５０２Ｒ，５０２Ｇ，５０２Ｂ…均一化光学系
５０４Ｒ，５０４Ｇ，５０４Ｂ…液晶ライトバルブ
５０６…クロスダイクロイックプリズム
５０７…投写レンズ
５１０…スクリーン
Ｌｂ…青色輝度信号
Ｌｇ…緑色輝度信号
Ｌｒ…赤色輝度信号
Ａｖ…映像信号
ＧＷ１…第１の目標光量
ＧＷ２…第２の目標光量
ＬＢｒ…赤色レーザ光
ＬＢｇ…緑色レーザ光
ＬＢｂ…青色レーザ光

Claims (7)

1. 照明装置であって、
   複数のレーザ光源と、
   前記各レーザ光源からの光を集めて照明を行う集光光学系と、
   前記複数のレーザ光源のそれぞれに対して、一定の時間毎に変化する調光信号をそれぞれ出力することにより、前記各レーザ光源の光量を制御する光量制御部と
   を備え、
   前記光量制御部は、
   前記複数のレーザ光源のうちの少なくとも２つのレーザ光源に対する前記各調光信号を、初期位相が互いに相違した値となるように定める初期位相設定部を備える、照明装置。
2. 請求項１に記載の照明装置であって、
   前記初期位相設定部は、
   前記複数のレーザ光源のそれぞれの調光信号の初期位相を、前記一定の時間を前記レーザ光源の数で割った時間だけ順にずらす構成である、照明装置。
3. 請求項１または２に記載の照明装置と、
   前記照明装置からの出射光を変調する光変調部と
   を備える表示装置。
4. 請求項３に記載の表示装置であって、
   カラー画像を表す複数の色成分のうちの少なくとも１以上の色成分において、色成分毎に、前記照明装置と光変調部とを備える構成である、表示装置。
5. 請求項３または４に記載の表示装置であって、
   前記各レーザ光源の出力光量をそれぞれ検出する光量検出部を備え、
   前記照明装置の備える光量制御部は、
   前記各レーザ光源の目標光量を算出する目標光量算出部と、
   前記光量検出部により検出される出力光量のそれぞれが前記目標光量算出部により算出された目標光量となるように、各レーザ光源を制御する自動光出力制御部と
   を備える表示装置。
6. 照明装置に備えられる複数のレーザ光源のそれぞれに対して、一定の時間毎に変化する調光信号をそれぞれ出力することにより、前記各レーザ光源の光量を制御するレーザ光源の制御方法において、
   前記複数のレーザ光源のうちの少なくとも２つのレーザ光源に対する前記各調光信号を、初期位相が互いに相違した値となるように定めることを特徴とするレーザ光源の制御方法。
7. 請求項６に記載のレーザ光源の制御方法であって、
   前記複数のレーザ光源のそれぞれの調光信号の初期位相を、前記一定の時間を前記レーザ光源の数で割った時間だけ順にずらすように定めた構成である、レーザ光源の制御方法。

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