JP2016142820A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】３Ｄ映像を投写する際に輝度の低下を可及的に抑制することができるようにした投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】投写型映像表示装置は、蛍光体ホイール１６、フィルタホイール８０、ＤＭＤ９６、黒マスク期間挿入部３００、コントローラ２８０を備える。蛍光体ホイールには、励起光としての青色光を受け黄色光、緑色光を発光する蛍光体領域と青色光を透過する切欠き部が設けられている。フィルタホイールは、蛍光体ホイールからの色光が入射されるカラーフィルタ領域と可視光領域が設けられる。黒マスク期間挿入部はＤＭＤに対して黒マスク期間を一定期間設定する。モード選択動作に応じて、フィルタホイールの蛍光体ホイールに対する回転位相、及びＤＭＤに設定される黒マスク期間の蛍光体ホイールとフィルタホイールに対する位相がコントローラによって調整される。
【選択図】図８

Description

本開示は、プロジェクタ等の投写型映像表示装置に関する。

特許文献１は、励起光によって励起され蛍光光を発する蛍光体が配された蛍光体回転ホイールと、蛍光光の一部の波長帯域を除去すると共に光を透過する領域を有する色トリムホイールと、蛍光体回転ホイールと色トリム回転ホイールとの位相を調整する位相調整手段を備えた光源装置を開示する。これにより、投写型映像表示装置において、簡便な構成によって複数の色再現モードを実現することができる。

特開２０１４−１８６０８１号公報

本開示は３Ｄ映像を投写する際に輝度の低下を可及的に抑制することができるようにした投写型映像表示装置を提供する。

本開示における投写型映像表示装置は、光源と、光源からの光を受け、それぞれ異なる波長帯域の色光を出射する複数のセグメントが基板の回転方向に設けられた第１の回転ホイールと、第１の回転ホイールから入射される色光を透過するカラーフィルタセグメントが基板の領域の一部に設けられた第２の回転ホイールと、第２の回転ホイールを透過した光を、映像信号に基づいてオンオフ駆動されるミラーで反射して変調し、映像光を生成する光変調素子と、光変調素子に対して黒マスク信号を一定期間供給する黒マスク信号発生回路と、光変調素子から出射される映像光をスクリーンに投写する投写光学系と、コントローラとを備え、モード選択動作に応じて、第２の回転ホイールの第１の回転ホイールに対する回転位相、及び光変調素子に設定される黒マスク期間の第１及び第２の回転ホイールに対する位相が、コントローラによって調整されるようになっている。

本開示における装置は３Ｄ映像投写時の輝度低下を抑えることができる。

本開示の投写型映像表示装置の光学構成を示す図 本開示の蛍光体ホイールを示す図 本開示のフィルタホイールを示す図 実施の形態に係る回路ブロック図 実施の形態の各ホイールと黒マスク挿入位置と合成パターンの関係の説明図 実施の形態のモード切替えによる合成パターンの変化の説明図 実施の形態のモード切替えによる合成パターンの変化の他の説明図 実施の形態の動作フローチャート

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。

（実施の形態）
以下、図１〜８を参照して、実施の形態を説明する。
［１−１．構成］
［１−１−１．全体構成］
図１は、本実施の形態に係る投写型映像表示装置１００の構成を示す図である。この例では、投写型映像表示装置１００はプロジェクタである。

投写型映像表示装置１００は、照明装置１０と、映像生成部９０によって生成された映像光をスクリーン（図示せず）へ投写する投写レンズ９８を備える。

照明装置１０は、映像生成部９０に、均一で略平行光化した光を照射する。照明装置１０の詳細については後述する。

映像生成部９０は、レンズ９２と、全反射プリズム９４と、１枚のＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）９６とを備える。レンズ９２は、ロッドインテグレータ７２の出射面の光をＤＭＤ９６に結像させる機能を有している。レンズ９２を介して全反射プリズム９４に入射した光は、面９４ａによって反射され、ＤＭＤ９６へ導かれる。ＤＭＤ９６は、後述するコントローラによって、複数のミラーそれぞれに入射する各色光のタイミングに合わせ、かつ、入力される映像信号に応じて制御される。ＤＭＤ９６によって変調されて出射された光（映像光）は、全反射プリズム９４を透過して投写レンズ９８へ導かれる。本実施形態では、ＤＭＤ９６として、対角サイズが例えば０．６７インチのＤＭＤを使用する。ＤＭＤ９６は、光変調素子の一例である。

投写レンズ９８は、時間的に合成された映像光を、装置外部のスクリーン（図示せず）へ投写する。投写レンズ９８のＦナンバーは例えば１．７である。投写レンズ９８は、投写光学系の一例である。

［１−１−２．照明装置の構成］
図１に示すように、照明装置１０は、光源装置１２と、光源装置１２からの出射光を映像生成部９０へと導光する導光光学系７０と、フィルタホイール８０とを備える。

第１のレーザモジュール２０および第２のレーザモジュール２６は、５×５のマトリクス状に配置された、例えば波長４５０ｎｍの青色レーザ光を出力する半導体レーザ素子２２および半導体レーザ素子２８と、半導体レーザ素子の一つ一つに設けられたレンズ２４およびレンズ３０とを備える。レンズ２４およびレンズ３０は、半導体レーザ素子から広がり角を持って出射した光を平行な光束に集光する機能を有している。第１のレーザモジュール２０および第２のレーザモジュール２６は、光源の一例である。

各レーザモジュールからの出射光は、ミラー３２によって空間的に合成される。第１および第２のレーザモジュールの各半導体レーザ素子は、いずれも等間隔に配置されているが、第１のレーザモジュール２０からの出射光と第２のレーザモジュール２６からの出射光は、ミラー３２上で異なる位置に入射されるように、各レーザモジュールの位置が調整されている。そこで、ミラー３２は、第１のレーザモジュール２０からの出射光が入射される領域ではレーザ光に対して高透過となるＡＲ（Ａｎｔｉ‐Ｒｅｆｌｅｃｔｉｏｎ：反射防止）コーティング、第２のレーザモジュール２６からの出射光が入射される領域ではレーザ光に対して高反射となるミラーコーティングが施されている。

ミラー３２によって合成されたレーザ光は、レンズ３４によって集光されながら、重畳される。レンズ３４によって集光された光は、ダイクロイックミラー４０に入射する前に、レンズ３６と拡散板３８を透過する。レンズ３６は、レンズ３４によって集光された光を、再び平行な光束に戻す機能を有し、拡散板３８は、レーザ光の干渉性を低減させるとともに、レーザ光の集光性を調整する機能を有する。

ダイクロイックミラー４０は、カットオフ波長を約４８０ｎｍに設定した色合成素子である。従って、レンズ３６によって略平行光化した光は、ダイクロイックミラー４０によって反射され、蛍光体ホイール１６へ照射される。

蛍光体ホイール１６へと集光されるレーザ光スポットサイズを小さくして光利用効率を向上させるために、蛍光体ホイール１６に照射されるレーザ光は、レンズ４２、４４によって集光される。

図２は、蛍光体ホイール（蛍光体基板）１６の構成を示す図である。図２（ａ）は、図１で示す座標系でＹ方向から見た蛍光体ホイール１６の側面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）の蛍光体ホイール１６を右側から見た平面図である。

蛍光体ホイール１６は、円板形状のアルミ基板１０４を備えている。アルミ基板１０４は、表面に高反射コーティングが施された例えば直径６５ｍｍの円板である。蛍光体ホイール１６は、照射されるレーザ光の光軸に対してアルミ基板１０４の円板面が垂直となるように配置される。アルミ基板１０４はモータ１０２に取り付けられ、回転方向ＲＯに沿って回転する（例えば、６０回転／秒）。アルミ基板１０４は、基材の一例である。

上述したように、レーザ光はレンズ４２、４４によって集光されて、円形状のスポット光として蛍光体ホイール１６に照射される。蛍光体ホイール１６のアルミ基板１０４は、このスポット光が照射される円周上の回転方向（周方向）ＲＯに沿って、複数のセグメント（領域）を有する。具体的には、蛍光体ホイール１６は、波長４５０ｎｍの光によって主波長が５７０ｎｍの黄色の光を発光する黄色蛍光体が塗布された蛍光体領域１１４と、波長約４５０ｎｍの光によって主波長が５５２ｎｍの緑色の光を発光する緑色蛍光体が塗布された蛍光体領域１１６と、切欠き状になっている切欠き領域１１８とを有する。尚、蛍光体領域１１４で発光する黄色光には６００ｎｍ以上の赤色光が含まれる。

いずれの蛍光体も、シリコン樹脂と混合した状態で、例えば、幅４ｍｍ、厚み１５０ミクロンで塗布されている。これらの蛍光体が、アルミ基板１０４に塗布されることで、蛍光体層を有する各蛍光体領域が構成されている。

また、切欠き領域１１８は、アルミ基板１０４上に設けられた貫通孔である。切欠き領域１１８に照射されるレーザ光は、そのまま反対側へ透過する。すなわち、切欠き領域１１８から出射する光は、青色光となる。蛍光体ホイール１６には、回転方向ＲＯに沿って、切欠き領域１１８、蛍光体領域１１６、蛍光体領域１１４がこの順に配置されている。蛍光体領域１１４は蛍光体ホイール１６の第１セグメント、蛍光体領域１１６は蛍光体ホイール１６の第３セグメント、切欠き領域１１８は蛍光体ホイール１６の第２セグメントの一例である。また、切欠き領域１１８は、光を透過する光透過領域の一例である。

蛍光体ホイール１６における、２つの蛍光体領域１１４、１１６と、１つの切欠き領域１１８とが、投写される画像の１フレームの期間（例えば、１／６０秒）に対応している。すなわち、蛍光体ホイール１６に照射された光は、１フレーム期間の中で、蛍光体領域１１４に照射される第１セグメント期間、切欠き領域１１８に照射される第２セグメント期間、蛍光体領域１１６に照射される第３セグメント期間に時間的に分割される。

蛍光体ホイールの回転位相の関係から見ると、第１セグメント期間Ｙは１９５°の範囲を有し、第２セグメント期間Ｂは６０°の範囲を有し、第３セグメント期間Ｇは１０５°の範囲を有するようになっている。

図１に戻り、第１および第３セグメント期間の間、蛍光体ホイール１６に励起光として照射された光は、黄色および緑色の光に変換されて、蛍光体ホイール１６から反射される。これら黄色および緑色の蛍光は、レンズ４４、４２によって平行光化されて、ダイクロイックミラー４０に戻り、ダイクロイックミラー４０を透過する。この黄色光は、波長６２０ｎｍ未満の光（黄色光）と、波長６２０ｎｍ以上の光（赤色光）とを含んだ光である。

一方、第２セグメント期間の間、蛍光体ホイール１６に照射された光は、蛍光体ホイール１６の切欠き領域１１８を透過する。蛍光体ホイール１６を透過した光（すなわち青色光）を、再びダイクロイックミラー４０に戻すために、光路にミラー５０、５２、５８を配置する。また、蛍光体ホイール１６を透過した青色光は、レンズ４２、４４によって集光されているため、レンズ４６、４８によって平行光化すると共に、延長された光路分をリレーするためのレンズ５４と、レーザ光の干渉性を更に低減させるための拡散板５６を光路に配置する。青色光は第３色光の一例である。

蛍光体ホイール１６を透過し、光路をリレーされてダイクロイックミラー４０に戻った光は、ダイクロイックミラー４０によって反射される。このようにして、蛍光体ホイール１６を透過した光（青色光）の光路と反射した光（黄色光および緑色光）の光路とは、ダイクロイックミラー４０によって空間的に合成される。

ダイクロイックミラー４０によって合成された光は、レンズ６０によって集光され、光源装置１２からの出射光となる。

光源装置１２からの出射光（言い換えると、蛍光体ホイール１６からの光）は、フィルタホイール８０を通過する。

図３は、フィルタホイール８０の構成を示す図である。図３（ａ）は、図１の座標系におけるＹ方向から見たフィルタホイール８０の側面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）のフィルタホイール８０を右側から見た平面図である。

フィルタホイール８０は、円板形状の基板８４を備えている。フィルタホイール８０は、光源装置１２からの光の光軸に対して基板８４の円板面が垂直となるように配置される。基板８４はモータ８０２に取り付けられ、回転方向ＲＯに沿って回転する（例えば、６０回転／秒）基板８４は、基材の一例である。

フィルタホイール８０の基板８４は、光源装置１２からの出射光が照射される円周上の回転方向（周方向）に沿って、複数のセグメント（領域）を有する。具体的には、フィルタホイール８０は、可視光透過領域８１２と、カラーフィルタ領域８１４を有する。可視光透過領域８１２は、可視光全域にわたって高透過であるガラス基板により構成される領域である。

フィルタホイール８０は、その回転位相の関係から見ると、カラーフィルタ領域８１４は９０°（＝Ｒ）の範囲を有し、可視光透過領域８１２は２７０°の範囲を有する。

カラーフィルタ領域８１４は、波長４６０ｎｍ以上６００ｎｍ未満の光に対して高反射かつ波長４６０ｎｍ未満および６００ｎｍ以上の可視域の光に対して高透過であるカラーフィルタ基板により構成される領域である。すなわち、カラーフィルタ領域８１４は、蛍光体領域１１４や蛍光体領域１１６からの光のうち、波長４６０以上６００ｎｍ未満の光に対して高反射で、蛍光体領域１１４や蛍光体領域１１６からの光のうち、この光に含まれる６００ｎｍ以上の赤色光と、切欠き領域１１８からの４６０ｎｍ未満の青色光１１８Ｂに対して高透過である。

尚、カラーフィルタ領域としては、波長６００ｎｍ未満の光に対して高反射かつ波長６００ｎｍ以上の可視域の光に対して高透過であるカラーフィルタ基板により構成される領域としてもよい。その場合、カラーフィルタ領域８１４は、蛍光体領域１１４や蛍光体領域１１６からの光のうち、６００ｎｍ未満の光に対して高反射で、蛍光体領域１１４や蛍光体領域１１６からの光のうち、この光に含まれる６００ｎｍ以上の赤色光に対して高透過である。

なお、上記ガラス基板とカラーフィルタ基板とは別々に形成されていてもよいし、一体に形成されていてもよい。可視光透過領域８１２は、光透過セグメントの一例であり、カラーフィルタ領域８１４は、カラーフィルタセグメントの一例である。

蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０とは、同じ回転数で同期して回転制御される。すなわち、フィルタホイール８０における、可視光透過領域８１２とカラーフィルタ領域８１４とが、投写される画像の１フレームの期間（例えば、１／６０秒）に対応している。

フィルタホイール８０を通過した光は、ロッドインテグレータ７２へと入射される。ロッドインテグレータ７２は、入射面７２ａおよび出射面７２ｂを備えている。ロッドインテグレータ７２の入射面７２ａに入射した光源装置１２からの光は、ロッドインテグレータ７２内で照度がより均一化され、出射面７２ｂから出射する。出射面７２ｂから出射した光は、レンズ７４、７６にリレーされ、照明装置１０からの出力光となって、映像生成部９０に入射する。以上のように、照明装置１０は、各種のレンズ、ミラーなどの光学部品を備える。

映像生成部９０のＤＭＤ９６では、照明装置１０からの出射光をミラーの傾きを映像信号に基づいて駆動することによって、投写レンズ９８側に出射する（オン）、もしくは、オフ光として投写レンズ９８への光路外へ逃がす（オフ）制御で映像光を生成し、これをスクリーンへ投射する。
［１−１−３．蛍光体ホイールとフィルタホイールと黒マスク期間の構成］
本実施の形態では、照明装置１０は、時間的に切り替わる赤色光、緑色光、青色光、黄色光の４色の光を出力する。これらの光は、各レーザモジュールから出射するレーザ光から、蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０との作用によって生成される。以下、４色の光を生成するための各ホイールの構成について説明する。

蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０は、同じ回転数で同期して回転制御される。つまり、蛍光体ホイール１６上の各セグメント上の位置と、フィルタホイール８０上の各セグメント上の位置とが、互いに対応している。このため、スポット光が蛍光体ホイール１６上のあるセグメント上のある位置に照射されて生成される蛍光光、または透過光は、基本的にフィルタホイール８０上の特定セグメント上の特定位置に照射される。

照明装置１０が発する赤色光は、赤色蛍光体から生成されるのではなく、蛍光体ホイール１６にて生成される黄色蛍光体からの黄色光に対し、フィルタホイール８０のカラーフィルタ領域８１４にて短波長成分を除去することにより生成される。すなわち、照明装置１０は、赤色光と黄色光とを同一の黄色蛍光体から生成している。

本実施の形態では、黄色光を生成する蛍光体として、セリウム付活ガーネット構造蛍光体（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）を使用している。また、緑色光は、蛍光体ホイール１６の蛍光体領域１１６にて生成される。緑色光を生成する蛍光体としては、組成の異なる別のセリウム付活ガーネット構造蛍光体（Ｌｕ３Ａｌ５Ｏ１２：Ｃｅ３＋）を使用している。また、青色光は、蛍光体ホイール１６の切欠き領域１１８を通過するレーザ光で構成される。

映像生成部９０では、照明装置１０から出射された時間的に切り替わる４色の光と、ＤＭＤ９６内の各微小ミラーのオン／オフ駆動を同期させ、時分割制御にて映像光を作成する。また、この時ＤＭＤ９６の全ミラーを同時にオフとすることによりスクリーン上で黒期間（黒マスク期間）が構成される。

本開示の投写型映像表示装置（プロジェクタ）は、３Ｄ（Ｔｈｒｅｅ Ｄｅｍｅｎｓｉｏｎｓ）映像を鑑賞する映像光を投写する機能を備えており、３Ｄ映像として右目映像と左目映像を交互に投写する。視聴者は専用のシャッタ付３Ｄメガネ（アクティブシャッタ方式の３Ｄメガネ）で鑑賞するようになっている。３Ｄメガネのシャッタは、左右それぞれの眼に届く映像を高速で交互に映し出し、それに同期させてメガネの左右のレンズを開閉させることで立体視を可能にしている。

３Ｄメガネのシャッタを駆動するためのシャッタ駆動信号（一定の輝度を有する信号）は、プロジェクタの投写映像の１フレーム期間に設けられる黒マスク期間の中に埋め込まれている。３Ｄメガネは、黒マスク期間に挿入されたシャッタ駆動信号により発生する光信号を検出する可視光通信によりシャッタを駆動する。この黒マスク期間は、３Ｄモードになったときに、後述する黒マスク期間挿入部によって挿入される。
［１−１−４．制御装置の構成］
図４に蛍光体ホイールとフィルタホイールとＤＭＤ駆動の位相制御装置を示す。

図４において、図１と同一部分には同一符号を付している。また、光源２１０は、第１レーザモジュール２０、第２のレーザモジュール２６及びこれらのレーザモジュールからの光を蛍光体ホイール１６に照射する構成に対応している。また、第１光学系２２０は蛍光体ホイール１６から出射される光をフィルタホイール８０に導く光学系を示している。第２光学系２３０はフィルタホイール８０から出射される光をＤＭＤ９６に導く光学系に対応している。投写光学系２４０は、投写レンズ９８に対応している。

蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０の回転角度は、位相センサ２５１と位相センサ２５２でそれぞれ検知される。蛍光体ホイール１６を回転駆動する蛍光体ホイール駆動部２６０と、フィルタホイール８０を回転駆動するフィルタホイール駆動部２７０と、ＤＭＤ９６の駆動により設定される黒マスク期間を挿入する黒マスク期間挿入部３００は、コントローラ２８０によって制御される。

また、コントローラ２８０は、蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０を同じ回転数で同期制御し、さらに黒マスク期間と蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０を同期して制御する。モード切替部２９０は、２Ｄモードと３Ｄモードとの切替えや、その他後述するモードに切替えるための入力装置である。

［１−２．動作］
以上のように構成された投写型映像表示装置１００について、その動作を図５〜図８を更に参照し説明する。図５は蛍光体ホイール、フィルタホイール、黒マスク挿入位置とこれらの合成パターンの位相関係を説明するための図である。図６及び図７はモード切替えによる合成パターンの変化を説明するための図であり、図８はその動作を説明するためのフローチャートである。

投写型映像表示装置１００において、照明装置１０は時間的に切り替わる赤色光、緑色光、青色光、黄色光の４色の光を出力する。映像生成部９０は、照明装置１０からの光から映像光を生成する。投写レンズ９８は、生成された映像光をスクリーンへ投写する。コントローラ２８０は、映像生成部９０のＤＭＤ９６と、照明装置１０の各ホイールとの回転位相を調整して同期制御するとともに、黒マスク挿入のタイミング（位相）調整をする。

コントローラは、入力される映像信号と、別途３Ｄ制御において、アクティブシャッター方式の３Ｄメガネのクロストークノイズ除去や、可視光通信の通信期間等として必要となる黒マスク期間を挿入したＤＭＤ駆動信号を生成する。このＤＭＤ駆動信号を元にスクリーン上で映像となるように照明装置１０から出射された各色光に対応したタイミングでＤＭＤ９６を制御する。これにより、スクリーンへは、時分割に各色の映像光が投写される。ユーザは、スクリーンに投写される映像光を連続的に見ることで、映像として視認する。

コントローラ２８０は、モード切替部２９０をユーザが操作することによって、同期駆動している蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０と黒マスク期間の位相を変化させることができる。つまり、蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０と黒マスク期間は、複数の位相関係の組み合わせをもたせることができる。

図５では、蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０と黒マスク期間の位相を初期状態に設定したときにスクリーンに形成される合成パターンの模式図を示している。

すなわち、蛍光体ホイールの位相位置を基準にして、フィルタホイールはそのフィルタセグメントが１６５°〜２５５°の位相位置になるように設定され、黒マスクは２７０°〜３６０°の間に位相設定される。

蛍光体ホイールの第１セグメント期間Ｙでは、蛍光体領域１１４から黄色光が発光するが、フィルタホイール８０のカラーフィルタ領域がかかる期間（１６５°〜２５５°）では、カラーフィルタ領域８１４によって波長６００ｎｍ未満の光を除去され、赤色光となって出射する。したがって、各ホイールの期間（１６５°〜２５５°）に光が照射されるとき、照明装置１０は赤色光を出力する。

一方、蛍光体ホイールの第１セグメント期間Ｙでは、蛍光体領域１１４から黄色光が発光するが、フィルタホイール８０のカラーフィルタ領域がかからない期間（２５５°〜１６５°）では可視光透過領域８１２を透過するので黄色光がそのまま出射する。したがって、各ホイールの期間（２５５°〜３６０°）に光が照射されるとき、照明装置１０は黄色光を出力する。

蛍光体ホイールの第２セグメント期間Ｂでは、切欠き領域１１８を通過する青色光となるが、この青色光はフィルタホイール８０のカラーフィルタ領域がかからない期間（２５５°〜１６５°）では可視光透過領域８１２を透過するので青色光がそのまま出射する。したがって、各ホイールの期間（０°〜６０°）に光が照射されるとき、照明装置１０は青色光を出力する。

蛍光体ホイールの第３セグメント期間Ｇでは、蛍光体領域１１６から緑色光が発光するが、フィルタホイール８０のカラーフィルタ領域がかからない期間（２５５°〜１６５°）では可視光透過領域８１２を透過するので緑色光がそのまま出射する。したがって、各ホイールの期間（６０°〜１６５°）に光が照射されるとき、照明装置１０は緑色光を出力する。

このようにして、照明装置１０から出射された色光はＤＭＤに入射されるが、このとき、黒マスクが黒マスク期間挿入部３００で２７０°〜３６０°の期間で挿入されるので、スクリーン上では図５（ａ）のような合成パターンが投写されることになる。すなわち、ＤＭＤには黒マスク制御が掛かるため、各ホイールの２７０°〜３６０°の期間に光が照射されるとき、照明装置１０は光を出力せず、スクリーン上では黒表示となる。

この合成パターンを見れば分かるように、青色光は６０°、緑色光は１０５°、赤色光は９０°、黄色光は１５°、黒期間は９０°の範囲をそれぞれ占めることになる。

モード切替部２９０をユーザが操作することにより、コントローラ２８０はフィルタホイール８０のカラーフィルタ領域８１４が、蛍光体ホイール１６に重なる割合を変化させる。同様にモード切替部２９０をユーザが操作することにより、コントローラ２８０は黒マスク期間が蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０に重なる割合を変化させる。

次に、蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０と黒マスク期間の位相関係を示す模式図である図６及び図７と、図８のフローチャートを参照しつつ、モード切替部２９０で表示モードを切り替えるときのコントローラの動作を説明する。

投写型映像表示装置が起動されると（Ｓ１）、蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０の位相関係が基準位相に設定される（Ｓ２）。次に、投写型映像表示装置が２Ｄ表示、または、３Ｄ表示モードのどちらのモードに設定されているのか、２Ｄ／３Ｄモード設定情報を取得する（Ｓ３）。

２Ｄ／３Ｄモード設定情報を取得すると、次に投写型映像表示装置が色合いを優先するモード、または明るさを優先する、明るさ１と明るさ２のモードのいずれのモードが設定されているかの情報を取得する（Ｓ４）。ここで、明るさ２のモードは、明るさ１のモードより明るい映像を得ることができるモードである。

色合い、または明るさ優先モードの情報を取得すると、次に投写型映像表示装置がノイズ除去モード１または２のいずれのモードが選択されているかの情報を取得する（Ｓ５）。ここで、ノイズ除去モード１は、１チップＤＭＤを使用した投写型映像表示装置で発生するカラーブレーキングを低減するモード、ノイズ除去モード２は、１チップＤＭＤを使用した投写型映像表示装置で発生する擬似輪郭ノイズを低減するモードである。

投写型映像表示装置が３Ｄモードに設定されていると判断すると（Ｓ６）、黒マスクを２７０°〜３６０°の位相位置に挿入する（Ｓ７）。

黒マスクを２７０°〜３６０°の位相位置に挿入すると、次にどちらのノイズ除去モードが選択されているかの判断をする（Ｓ８）。

ノイズ除去モード１が選択されていると、次に、色合い、明るさ１、明るさ２のいずれのモードが選択されているか判断する（Ｓ９）。

色合い優先が選択されていると、図６の（Ａ）−１に示すように蛍光体ホイールを０°の位置に位相シフトするとともに図６の（Ａ）−２に示すようにフィルタホイールを１６５°〜２５５°の位置に位相シフトし、図６の（Ａ）−３に示すように黒マスクを２７０°〜３６０°の位相位置に挿入する（Ｓ１０）。これによって、スクリーン上には図６の（Ａ）−４に示す合成パターンとして表示される。この合成パターンから分かるように黄色光に比べ赤色光の割合が大きくなっており、色合いが優先されたパターンとなっている。

明るさ１が選択されていると、図６の（Ｂ）−１に示すように蛍光体ホイールを０°の位置に位相シフトするとともに図６の（Ｂ）−２に示すようにフィルタホイールを１６５°〜２５５°の位置に位相シフトし、図６の（Ｂ）−３に示すように黒マスクを２８０°〜１０°の位相位置に挿入する（Ｓ１１）。これによって、スクリーン上には図６の（Ｂ）−４に示す合成パターンとして表示される。この合成パターンから分かるように黄色光の赤色光に対する割合が大きくなっており、明るさ優先されたパターンとなっている。尚、黒マスクにより青色光の割合が減少するが、青色光は輝度に貢献する度合いが低いので支障はない。

明るさ２が選択されていると、図６の（Ｃ）−１に示すように蛍光体ホイールを０°の位置に位相シフトするとともに図６の（Ｃ）−２に示すようにフィルタホイールを２２５°〜３１５°の位置に位相シフトし、図６の（Ｃ）−３に示すように黒マスクを１３５°〜２２５°の位相位置に挿入する（Ｓ１２）。これによって、スクリーン上には図６の（Ｃ）−４に示す合成パターンとして表示される。この合成パターンから分かるように黄色光の赤色光に対する割合が、明るさ１よりも大きくなっており、明るさが更に優先されたパターンとなっている。

このノイズ除去モード１の場合、ホイールが時計回り回転し、その方向で光が出射するようにしていると、黒期間を除けば青色光、緑色光、赤色光、黄色光の順に色光が出射され、カラーブレーキングの低減が期待できる。

ステップ８で、ノイズ除去モード２が選択されていると、次に、色合い、明るさ１、明るさ２のいずれのモードが選択されているか判断する（Ｓ１３）。

色合い優先が選択されていると、図７の（Ａ）−１に示すように蛍光体ホイールを０°の位置に位相シフトするとともに図７の（Ａ）−２に示すようにフィルタホイールを２７０°〜３６０°の位置に位相シフトし、図７の（Ａ）−３に示すように黒マスクを１８０°〜２７０°の位相位置に挿入する（Ｓ１４）。これによって、スクリーン上には図７の（Ａ）−４に示す合成パターンとして表示される。この合成パターンから分かるように黄色光に比べ赤色光の割合が大きくなっており、色合いが優先されたパターンとなっている。

明るさ１が選択されていると、図７の（Ｂ）−１に示すように蛍光体ホイールを０°の位置に位相シフトするとともに図７の（Ｂ）−２に示すようにフィルタホイールを１９０°〜２８０°の位置に位相シフトし、図７の（Ｂ）−３に示すように黒マスクを２８０°〜１０°の位相位置に挿入する（Ｓ１５）。これによって、スクリーン上には図７の（Ｂ）−４に示す合成パターンとして表示される。この合成パターンから分かるように黄色光の赤色光に対する割合が大きくなっており、明るさ優先されたパターンとなっている。尚、黒マスクにより青色光の割合が減少するが、青色光は輝度に貢献する度合いが低いので支障はない。

明るさ２が選択されていると、図７の（Ｃ）−１に示すように蛍光体ホイールを０°の位置に位相シフトするとともに図７の（Ｃ）−２に示すようにフィルタホイールを２７０°〜３６０°の位置に位相シフトし、図７の（Ｃ）−３に示すように黒マスクを１３５°〜２２５°の位相位置に挿入する（Ｓ１６）。これによって、スクリーン上には図７の（Ｃ）−４に示す合成パターンとして表示される。この合成パターンから分かるように黄色光の赤色光に対する割合が、明るさ１よりも大きくなっており、明るさが更に優先されたパターンとなっている。

このノイズ除去モード２の場合、ホイールが時計回り回転し、その方向で光が出射するようにしていると、黒期間を除けば青色光、緑色光、黄色光、赤色光の順に色光が出射され、擬似輪郭ノイズの低減が期待できる。

［１−３．効果等］
以上のように、照明装置１０は、蛍光体ホイール１６とフィルタホイール８０と黒マスク期間の位相組み合わせをコントローラ２８０で制御することによって、明るさへの寄与率の高い色と色合いへの寄与率の高い色の割合を調整することが出来、さらに各色の順序の入れ替えが可能となる。
これにより、明るさへの寄与率の高い黄色光の割合が多い明るさ重視のモードと、色合いへの寄与率の高い赤色の割合が多い、鮮やかさ重視のモードを両立させることができる。

また、本実施の形態において、同一システムにおいて、２Ｄ／３Ｄで異なる色の並びでのセグメント構成の実現や、同一システム内での複数の３Ｄ映像モードの切り替えを行うことが可能となる。これにより、輝度寄与率の高い補色セグメント（実施の形態では黄色）を効率よく使用でき、３Ｄ投写時における輝度低下を最小限に抑えることができる。

また、輝度最大構成や色重視構成等の複数構成を同一システムで実現でき、さらに、セグメント順序に関係するノイズ（擬似輪郭ノイズやカラーブレーキング等）に対して、各々の対策を重視した構成の設計が可能となる。

以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

上記実施の形態では、５×５のマトリクス状に配置された半導体レーザ素子により構成されるレーザモジュールを例示したが、半導体レーザ素子の数および配置はこれに限定されるものではなく、半導体レーザ素子一つ当たりの光強度や、光源装置に所望される出力などに応じて適宜設定すればよい。また、レーザ光の波長も４５０ｎｍに限定されるものではなく、例えば、４０５ｎｍの光を出力する紫色半導体レーザ素子や、４００ｎｍ以下の紫外線光を出力する半導体レーザ素子などを用いてもよい。

上記実施の形態では、青色のレーザ光によって、セリウム付活ガーネット構造蛍光体を励起し、黄色および緑色を主波長とする光を発光する構成を例示したが、赤色や青緑色を主波長とする光を発光させる蛍光体を用いてもよい。

光変調素子サイズ、光学系のＦナンバー、蛍光体の種類、蛍光体に入射されるレーザ光強度に応じて、蛍光体上のレーザ光スポット径の最適値は多少変動するため、投写型映像表示装置の仕様に応じて、上記の実施形態で示したパラメータの最適化手法に基づき、適宜最適な値を設定することができる。

蛍光体ホイールやフィルタホイール、黒マスク期間の其々の角度や位相の組み合わせにおいてもこれに限定されるものではなく、適宜最適な値を設定することが出来る。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、蛍光体を用いた照明装置を備えた投写型映像表示装置に適用可能である。具体的には、プロジェクタなどに本技術は適用可能である。

１０ 照明装置
１２ 光源装置
１６ 蛍光体ホイール
２０ レーザモジュール
２６ レーザモジュール
２２ 半導体レーザ素子
２８ 半導体レーザ素子
８０ フィルタホイール
８４ 基板
９０ 映像生成部
９６ ＤＭＤ
９８ 投写レンズ
１００ 投写型映像表示装置
１０２ モータ
１０４ アルミ基板
１１４ 蛍光体領域
１１６ 蛍光体領域
１１８ 切欠き領域
２８０ コントローラ
３００ 黒マスク期間挿入部
８０２ モータ
８１２ 可視光透過領域
８１４ カラーフィルタ領域

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源からの光を受け、それぞれ異なる波長帯域の色光を出射する複数のセグメントが基板の回転方向に設けられた第１の回転ホイールと、
   前記第１の回転ホイールから入射される色光を透過するカラーフィルタセグメントが基板の領域の一部に設けられた第２の回転ホイールと、
   前記第２の回転ホイールを透過した光を、映像信号に基づいてオンオフ駆動されるミラーで反射して変調し、映像光を生成する光変調素子と、
   前記光変調素子に対して黒マスク期間を一定期間設定する黒マスク期間挿入部と、
   前記光変調素子から出射される映像光をスクリーンに投写する投写光学系と、
   コントローラと、を備え、
   モード選択動作に応じて、前記第２の回転ホイールの前記第１の回転ホイールに対する回転位相、及び前記光変調素子に設定される黒マスク期間の前記第１及び第２の回転ホイールに対する位相が、前記コントローラによって調整される、投写型映像表示装置。
2. 前記第１の回転ホイールの基板に設けられる複数のセグメントは、赤色の波長帯域を含む黄色光を出射する黄色セグメントと、青色光を出射する青色セグメントと、緑色光を出射する緑色セグメントである、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
3. 前記光源は青色光を発光する青色光源であり、前記黄色セグメントは前記青色光が照射されることにより励起され黄色光を発光する黄色蛍光体からなり、前記青色セグメントは前記光源の青色光を透過する光透過領域で構成され、前記緑色セグメントは前記青色光が照射されることにより励起され緑色光を発光する緑色蛍光体からなる、請求項２に記載の投写型映像表示装置。
4. 前記第２の回転ホイールのカラーフィルタセグメントは、前記黄色セグメントからの黄色光に含まれる赤色光を透過する、又は前記赤色光と前記青色セグメントからの青色光を透過するようになっており、カラーフィルタセグメントが設けられた領域以外のうち、前記第１の回転ホイールから色光が入射される領域は全ての色光を透過する光透過領域となっている、請求項３に記載の投写型映像表示装置。