JP2017146433A

JP2017146433A - 画像投射装置

Info

Publication number: JP2017146433A
Application number: JP2016027611A
Authority: JP
Inventors: 貴洋加戸; Takahiro Kato
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2016-02-17
Filing date: 2016-02-17
Publication date: 2017-08-24

Abstract

【課題】投影画像の明るさを維持して画像品質を向上させる。【解決手段】プロジェクタ１を、光学エンジン部１０と色味制御装置６０を備えて構成する。光学エンジン部１０は、光源２１、カラーホイール２２等を有する照明光学部２０と、光変調素子３３等を有する光変調部３０と、投射レンズ４１等を有する投射光学部４０とを備える。色味制御装置６０は、制御部５０と、光源２１及び光源制御部５１と、光変調素子３３及び光変調素子制御部５２と、記憶部５６と、光源状態検知部６１とを備える。色味制御装置６０は、光源状態検知部６１で検知した光源２１の劣化度が所定以上となったとき、光変調素子３３を制御して投射光学部４０に導かれる緑の光強度を上昇させることで、投影画像の色味を変更し、明るさを向上させる。【選択図】図１

Description

本発明は、画像投射装置に関する。

近年、スクリーン等の被投射部に画像を投影して拡大表示することができる画像投射装置として、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）を利用したＤＬＰ（Digital Light Processing）方式のプロジェクタや、透過型液晶を利用したＬＣＤ（Liquid Crystal Display）方式のプロジェクタが、比較的安価であり、小型軽量であることから、広く普及している。

これらのプロジェクタでは、光源として高圧水銀ランプ等の放電ランプや、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザー）等の半導体光源（固体光源）が用いられている。このような光源は、使用時間が経過するに従って劣化し、プロジェクタの投影光量が使用開始時に比べて低下することで、画像品質に影響することがある。光源が劣化して暗くなるに従い光源に投入する電力を高める等して、投影画像が暗くならないようにするための手法が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１のプロジェクタでは、投影する画像の明るさを所望の明るさに近づけるために、光源から射出された光の明るさに関する光明るさ情報を検出する光検出部と、温度を示す温度情報を検出する温度検出部と、温度検出部により検出された温度情報に基づいて光検出部により検出された光明るさ情報を補正し、補正後の光明るさ情報に基づいて光源の出力を調節する構成が開示されている。

このように、光源の劣化を生じても、投影画像の明るさを維持して画像品質を向上させることを可能とする技術の開発が望まれている。

本発明は、上記の事情に鑑みて為されたもので、投影画像の明るさを維持して画像品質を向上させることが可能な画像投射装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る画像投射装置は、光源と、光源からの光を用いて画像を生成する光変調素子と、光源及び光変調素子を制御する制御部とを備え、画像を被投射部に投影する画像投射装置であって、光源の初期状態からの変化を検知する光源状態検知部を備え、制御部は、光源又は光変調素子を制御し、画像の色味を調整するように構成され、光源状態検知部により検知した光源の状態変化が所定以上となったときの画像の色味と、光源の状態変化が所定未満であるときの画像の色味とが異なることを特徴とする。

本発明によれば、投影画像の明るさを維持して画像品質を向上させることが可能な画像投射装置を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係るプロジェクタ（画像投射装置）の外観を示す斜視図である。図１のプロジェクタの内部に収容された光学エンジン部（照明光学部、光変調部、投影部）の断面図である。第１〜第５実施形態のプロジェクタの冷却制御装置の構成例を示すブロック図である。図２に示されるカラーホイールの一例を示す平面図である。図２に示されるカラーホイールの他の例を示す平面図である。光源の点灯時間と明るさとの関係を表す図である。光源の点灯時間とランプ電圧との関係を表す図である。映像モードが高輝度モードのときの各色の投射光の光強度と時間との関係を表す図である。映像モードがナチュラルモードのときの各色の投射光の光強度と時間との関係を表す図である。映像モードが高輝度モードのときの光源の光波形と時間との関係及びランプ波形と時間との関係を表す図である。映像モードがナチュラルモードのときの光源の光波形と時間との関係及びランプ波形と時間との関係を表す図である。光源における通常時のガンマ特性と明るさを向上させたときのガンマ特性とを表す図である。第１実施形態のプロジェクタで行われる色味制御動作の一例を示すフローチャートである。第２実施形態のプロジェクタで行われる色味制御動作の一例を示すフローチャートである。第５実施形態のプロジェクタの光学エンジン部の光学図である。

（第１実施形態）
以下に、本発明に係る画像投射装置の一実施形態としてのＤＬＰ方式のプロジェクタ１を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の第１実施形態のプロジェクタ１の外観を示す斜視図である。図２は、図１のプロジェクタ１の内部の光学エンジン部１０を構成する照明光学部２０、光変調部３０及び投射光学部４０の横断面図である。図３は、プロジェクタ１の色味制御装置６０の構成例を示すブロック図である。

図１、図２に示すように、第１実施形態に係るプロジェクタ１は、外装カバー（筐体）２によって被覆され、内部に光学エンジン部１０を備えている。プロジェクタ１の上面には、ユーザが操作する電源スイッチ、プロジェクタ１を操作するための操作スイッチ等の操作部１１が設けられている。操作部１１の操作スイッチとして、電源の消費量を少なくして動作させるエコモード（低輝度モード）を選択するスイッチや、投影する画像に好適な色味や明るさが設定された、いわゆる映像モードを選択するスイッチ等も設けられている。

プロジェクタ１では、使用者によって選択された映像モードに従って、光源や光変調素子をパラメータによって制御して画像の色味や明るさを調整する。映像モードとして、本実施形態では、高輝度で明るい画像を投影する高輝度モード、標準モード、より自然な色味で画像を投影するナチュラルモード等を選択することができる。高輝度モードでは、色味よりも明るさを重視しているため、標準モードやナチュラルモードよりも明るい画像を投影することができる。ナチュラルモードでは、高輝度モードよりも明るさは控えめだが色味の優れた画像を投影することができる。いずれの映像モードでも、使用者は投影目的に応じて明るく見栄えのよい（視認性に優れた）投影画像を鑑賞することができる。標準モードは、高輝度モードとナチュラルモードの中間の色味や明るさで画像を投影する映像モードである。

ここで、プロジェクタ１からの投影画像が使用者にとって見易いか否かは、画像の明るさと色味によって決定される。そのため、光源が劣化して明るさが著しく低下すると、使用者は色味がよい場合であっても画像品質が低下したように感じる。本実施形態のプロジェクタ１は、光源が所定以上劣化した場合には、投影画像が十分明るくなるように色味を変更する。これにより、消費電力の増大や光源の寿命の低下を抑制しつつ、投影画像の明るさを維持して、画像品質の向上や画像品質の維持を可能とするものである。

なお、映像モードとして、映画鑑賞に好適なシネマモード、スポーツ観戦に好適なスポーツモード、アニメ鑑賞に好適なアニメモード等の映像モードを設けることもできる。この場合も、光源や光変調素子を制御することで、映像モードに応じた色味や明るさの画像を投影することができる。また、光源が所定以上劣化したときは、色味の調整によって投影画像の明るさを向上し、画像品質を維持することが可能となる。

また、プロジェクタ１の上面には、スクリーン等の被投射部に映し出されている投影画面の拡大や縮小を行うためのズームレバー１２が設けられている。

プロジェクタ１の正面には、装置電源を供給するためのＡＣインレット１３、パソコンやビデオカメラ等の外部機器と接続するための外部入力端子１４、投影画像の光を出射する投射レンズ４１、プロジェクタ１が設置される設置環境の照度を検出する照度検知部としての照度センサ１５等が設けられている。照度センサ１５で検出した照度に基づいて、設置環境が暗い場合は光源２１へ供給する電力を下げ、明るい場合は電力を上げることで、ユーザが見易いように投影画像の明るさを調整している。

また、筐体２には、吸気口１６ａ及び排気口１６ｂが設けられている。吸気口１６ａ及び排気口１６ｂの内側には、図２に示すように、それぞれ吸気ファン１７ａ、排気ファン１７ｂが設けられている。吸気ファン１７ａによって吸気口１６ａから吸引された外気は、熱源の光源や駆動基板へ移動しながら光源や駆動基板を冷却する。その後、排気ファン１７ｂによって排気口１６ｂから外部へ排気される。また、光源近傍には、光源を冷却する光源冷却ファン１７ｃが設けられている。以下、吸気ファン１７ａ、排気ファン１７ｂ、光源冷却ファン１７ｃのような冷却に関するファンを冷却ファン１７という。また、吸気口１６ａの近傍には、プロジェクタ１が設置される設置環境の雰囲気温度（外気温）を測定するための温度検知部としての外気センサ１８が設けられている。外気センサ１８で検出された外気温や所定の条件に基づいて、冷却ファン１７の回転数が調整され、光源や駆動基板の適切な冷却が行われる。

プロジェクタ１は、図２、図３に示すように、光学エンジン部１０として、光源２１の光を光変調素子３３に導く照明光学部（照明光学系）２０と、光源２１からの光を用いて画像を生成する光変調部３０と、投影画像を投射する投射光学部（投射光学系）４０と、光源２１の状態を検知する光源状態検知部６１を有し投影画像の色味を制御する色味制御装置６０とを備えている。

照明光学部２０は、光源２１、カラーホイール２２、ライトトンネル２３及び２枚のレンズが組み合わされたリレーレンズ２４を有している。光変調部３０は、平面ミラー３１、凹面ミラー３２及び光変調素子３３を有している。投射光学部４０は、固定鏡筒に設けられた固定レンズ群、可動鏡筒に設けられた可動レンズ群、投射レンズ４１等を有している。

また、プロジェクタ１は、プロジェクタ１の各部の動作を制御する制御装置を備えている。この制御装置として、図３に示すように、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置やビデオカメラ等の撮像装置等から入力される入力画像信号（映像データ）に基づいて、画像を生成すべくプロジェクタ１の各部の動作を制御する制御部５０を備えている。また、制御装置として、制御部５０の制御の下、光源２１を点灯制御する光源制御部５１、入力画像信号を変換した変調信号に応じて光変調素子３３を駆動制御する光変調素子制御部５２、外気センサ１８を制御する外気センサ制御部５３、冷却ファン１７を駆動制御する冷却ファン制御部５４、照度センサ１５を制御する照度センサ制御部５５、記憶部５６を備えている。

色味制御装置６０は、本実施形態では、図３に示されるように、制御部５０、光源２１及び光源制御部５１、光変調素子３３及び光変調素子制御部５２、記憶部５６と、光源状態検知部６１、とから構成される。色味制御装置６０による色味制御動作は、記憶部５６に予め記憶された閾値や手順等の色味制御条件（パラメータ）に基づいて実行される。

制御部５０のハードウェア構成としては、ＣＰＵ（中央処理ユニット;Central Processing Unit）、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ；Read Only Memory）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ；Random Access Memory）等からなる。制御部５０は、ＲＯＭに予め記憶されているプログラムに従って、ＲＡＭをワークメモリとして用いて、プロジェクタ１の各部の動作を制御する。

以下、光学エンジン部１０の各部の詳細な構成及び作用を説明する。照明光学部２０における光源２１としては、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプなどが挙げられるが、第１実施形態では、高圧水銀ランプを用いている。

光源制御部５１の制御により、高圧水銀ランプを用いた光源２１から発せられた白色光は、図２の矢印で示すように、回転する円盤状のカラーホイール２２を通過することで、単位時間ごとに赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色が繰り返す光に変換（分光）される。カラーホイール２２は、図４Ａに示すように、円盤状を呈し、モータ２２ｍのモータ軸に固定され、モータ２２ｍによって回転駆動される。カラーホイール２２は、回転方向に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のフィルタからなるセグメント２２ｒ，２２ｇ，２２ｂが設けられている。

カラーホイール２２を通過した各色の光は、ライトトンネル２３に入射する。ライトトンネル２３は、板ガラスを張り合わせて筒状に構成された四角筒形状であり、その内周面が鏡面となっている。ライトトンネル２３に入射した各色の光は、ライトトンネル２３の内周の鏡面で複数回反射しながら均一な光束にされてリレーレンズ２４へ向けて出射され、リレーレンズ２４を透過する際に光の軸上色収差が補正されつつ集光され、光変調部３０へ導かれる。

リレーレンズ２４によって導かれた各色の光は、平面ミラー３１、凹面ミラー３２により反射され、光変調素子３３の画像生成面上に結像される。本実施形態では、光変調素子３３としてＤＭＤを用いているが、これに限定されることはない。

ＤＭＤからなる光変調素子３３の画像生成面は、可動式の複数のマイクロミラーからなる略矩形のミラー面を有し、光変調素子制御部５２によって、各マイクロミラーが時分割駆動されることで所定の画像を生成する。より具体的には、光変調素子３３の画像生成面に対して平行に進む光源２１からの光を、平面ミラー３１、凹面ミラー３２で光変調素子３３の画像生成面に向けて折り返して、光変調素子３３の画像生成面に照射する。光変調素子３３の画像生成面には、可動式の複数のマイクロミラーが格子状に配列されており、光変調素子３３の各マイクロミラーは、鏡面をねじれ軸周りに所定角度傾斜させることができ、「ＯＮ」と「ＯＦＦ」の２つの状態を持たせることができる。

マイクロミラーが「ＯＮ」のときは、照明光学部２０からの光は投射光学部４０に向けて反射され、投射光として投射光学部４０に導かれる。投射光学部４０の複数のレンズを通り拡大された投射光（投影画像）は、投射レンズ４１からスクリーン上へ拡大投影される。一方、マイクロミラーが「ＯＦＦ」のときは、照明ブラケットなどの側面に保持されたＯＦＦ光板に向けて光源２１からの光が反射される。ＯＦＦ光板に向けて反射された光は、熱となって吸収され、吸気ファン１７ａと排気ファン１７ｂによる空気の流れによって冷却される。

以上のように、各マイクロミラーを個別に駆動することにより、入力画像信号を変換した変調信号に応じて、画素ごとに投射光の投射を制御することができ、画像を生成することができる。

投射光学部４０は、光変調素子３３のマイクロミラーで反射された画像光を、固定レンズ群、可動レンズ群、投射レンズ４１を介してスクリーン上へ拡大投影（投射）する。可動レンズ群として、スクリーンに画像を投影する際の焦点距離を調整する焦点調整レンズ群と、上記したズームレバー１２に連動して移動し、投影する際の画角を調整するズーム調整レンズ群とを有している。焦点調整レンズを制御部５０による自動制御又は操作部１１の操作によって移動させることで、フォーカス調整を行うことができる。また、ズーム調整レンズ群を、ズームレバー１２の操作又は操作部１１の操作によって移動させることで、ズーム調整を行うことが可能となっている。

上述のようにプロジェクタ１で画像の投影を行うことで、光源２１の点灯時間（使用時間）が長くなると、光源２１が劣化し、投影画像が暗くなって画像品質に影響する。光源２１が時間とともに劣化していく様子を、図５Ａ、図５Ｂを参照しながら説明するとともに、この劣化（光源２１の状態の変化）を検出するための光源状態検知部６１の構成例を説明する。

図５Ａは光源２１の点灯時間と明るさとの関係を表す図であり、光源２１の点灯時間が長くなるに従って光源２１の明るさが低下していることを示している。そのため、点灯時間が分かれば光源２１が初期状態からどの程度劣化（状態が変化）しているか推定することが可能である。これを実現するため、例えば、光源状態検知部６１を、光源２１の点灯時間をカウントするカウンタで構成することができる。

また、光源状態検知部６１として、照明光学部２０の何処かに照度を検知するセンサを設け、直接に光源２１の明るさ（照度）を測定し、記録して明るさの変化を検知することによっても、光源２１の劣化度（状態変化）を判断することが可能である。例えば、図２、図３に点線で示すように、光源２１の光路中に設けたランプ照度センサ２５とこれを制御するランプ照度センサ制御部５７を光源状態検知部６１とすることができる。

図５Ｂは光源２１の点灯時間とランプ電圧との関係を表す図である。光源２１に高圧水銀ランプを用いている場合、図５Ｂに示すように、点灯時間とランプ電圧には、点灯時間が長くなるに従ってランプ電圧が上昇するという関係がある。そのため、光源状態検知部６１を、電圧センサを含んで構成することも好適である。電圧センサで光源２１のランプ電圧を測定し、記録し、ランプ電圧の変化を検知することでも光源２１の劣化度（状態変化）を判断することが可能である。

また、光源状態検知部６１として、上記３通りの構成のうち、いずれか１つを採用して、光源状態検知部６１を簡易な構成することもできる。また、複数を組み合わせた構成とすることもでき、より高精度に光源２１の劣化度を判断することができる。

色味制御装置６０では、上述のような光源状態検知部６１によって光源２１が所定以上に劣化したと判断したとき、投影画像の色味を変更して投影画像の明るさを向上させている。これにより、光源２１に劣化を生じた場合でも、投影画像の所定以上の明るさを確保して、画像品質の維持を図っている。光源２１の劣化度が所定以上か否かを判断する閾値を、例えば記憶部５７に色味制御条件として予め記憶しておくことができる。

以下、プロジェクタ１での画像の投影中に、光源２１の劣化が生じたときの色味の制御手順を説明する。この説明に際して、まず、映像モードによる投射光の光強度の違いを、図６Ａ、図６Ｂを参照しながら説明する。図６Ａは、高輝度モードのときの各色の投射光の光強度と時間との関係を表す図であり、図６Ｂは、ナチュラルモードのときの各色の投射光の光強度と時間との関係を表す図である。図６Ａ、図６Ｂ中、横軸が経過時間を示し、縦軸が色ごとの投射光の光強度を示している。図６Ａ、図６Ｂ中、網掛けは、カラーホイール２２を通過した各色の光が光変調素子３３に照射され、投射光として投射される時間と光強度とを表している。太線部分が、光変調素子３３が各色の光を反射して投射光として投射光学部４０に導く時間と光強度とを表している。

本実施形態のプロジェクタ１は、図４Ａに示すようなＲＧＢの３色のセグメント２２ｒ，２２ｇ，２２ｂで構成されたカラーホイール２２を用いて、各色の光を時分割で取り出して、光変調素子３３に照射するＤＬＰ方式のプロジェクタである。そのため、時間の経過に従って光変調素子３３で生成される投射光の色が変化し、この色の変化に伴って光強度が変化している。

図６Ａ、図６Ｂに網掛けで示すように、光変調素子３３に照射される光のうち、緑（Ｇ）の光強度が最も強く、その次に赤（Ｒ）の光強度が強く、青（Ｂ）の光強度が最も弱い。このような光強度となるように、光源制御部５１によって光源２１の点灯時の光強度が制御されている。

図６Ａの高輝度モードでは明るさを重視するため、光変調素子３３であえて光をカットせずに各色の光を投射光として投射光学部４０に導いている。そのため、図６Ａに太実線で示し-たように、同じ色の投射光の投射時間中には、光強度が弱くなったり強くなったりはしておらず、一定である。

これに対して、図６Ｂのナチュラルモードでは色味を重視するため、各色の明るさのバランスをとる等の目的で各色の光強度を光変調素子３３で弱める場合がある。本実施形態では緑（Ｇ）の光が光変調素子３３に照射されている時間（以下、「Ｇ時間」という）中において、図６Ｂに太実線で示したように、一定時間（図６Ｂに示すＧ時間において光強度が０の時間）、光変調素子制御部５２によって光変調素子３３を制御して、Ｇ（緑）の光が投射光として導かれないように（反射されないように）している。つまり、Ｇ時間を３つに分割し、ミラーを順次ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮとなるように制御しているため、緑（Ｇ）の投射光の光強度が減少している。

なお、図６Ｂの例では、Ｇ時間を前半、中間、後半の時間に３分割し、光変調素子３３のミラーをＯＮ、ＯＦＦ、ＯＮに制御して、Ｇ時間の中間の時間を緑（Ｇ）の光を反射しない時間としているが、本願がこれに限定されることはない。Ｇ時間の前半または後半の時間を緑（Ｇ）の光を反射しない時間とすることもできる。または、Ｇ期間をより多くの時間に分割し、ミラーのＯＮとＯＦＦとの切り替えを繰り返し行うように制御することもできる。

したがって、当初から図６Ｂのようなナチュラルモードでプロジェクタ１を動作させているときに、光源２１の劣化を検知した場合は、光変調素子制御部５２によって光変調素子３３を制御して緑（Ｇ）を反射する時間が長くなるようにすればよい。つまりミラーをＯＦＦにして光強度を弱めている部分を少し緩和すればよい。これにより、緑（Ｇ）の光強度が上昇し、色味は低下するが、その代わりに投影画像の光量を上昇させることが可能となり、投影画像の明るさを向上させることができる。なお、図６Ａに示す高輝度モードのように光変調素子３３で緑（Ｇ）をすべて反射するように変更することもできるが、色味が大きく低下するのを抑制するため、光源２１の劣化度に応じて、必要な分だけ明るくなるように光変調素子３３を制御することが望ましい。この制御により、光源２１の劣化度に応じた最適な明るさと色味とのバランスの取れた投影画像を得ることができる。

一方、高輝度モードや標準モードでプロジェクタ１を動作させているときに、光源２１の所定以上の劣化を検出した場合も、光変調素子３３の制御によって緑（Ｇ）の光強度を上昇させることができる場合は、同様の制御を行う。

以上説明したように、光源２１の劣化を生じても、光変調素子３３での光の反射を制御することで、光源２１への電流を上げることなく、明るさと色味のバランスの取れた投影画像を投影することができ、画像品質に優れたプロジェクタ１を提供することができる。また、光源２１への負荷を低減して、耐久性等を向上させることもできる。また、使用者自身が選択した映像モードの色味とは異なる色味で投影画像が投影されたことで、使用者は、光源２１が劣化していることを認識することができる。そのため、光源２１の交換等の対応を迅速に取ることができる。

また、投影画像の色味の調整は、光変調素子３３による制御に限定されることはなく、他の異なる実施形態として、光源制御部５１による光源２１のランプ波形の制御によって行うことができる。その一例を、図７、図８を参照しながら説明する。図７は、映像モードが高輝度モードのときの光源（高圧水銀ランプ）２１の光波形と時間との関係及びランプ波形と時間との関係を表す図であり、図８は、映像モードがナチュラルモードのときの光源２１の光波形と時間との関係及びランプ波形と時間との関係を表す図である。

図７、図８の紙面上図が光波形と時間との関係を表す図であり、横軸が経過時間を示し、縦軸が色ごとの光源２１の光波形（光強度）を示している。紙面下図がランプ波形と時間との関係を表す図であり、横軸は経過時間を示し、縦軸が色ごとの光源２１のランプ波形（電力の強度）を示す。光波形とは、図６Ａ、図６Ｂと同様に、時間ごとの各色の光強度を表すものである。ランプ波形とは、光源２１に供給する電力の変化であり、光源２１へ供給する電力を色ごとに変化させることで、各色の光の光強度を変化させている。

図７の高輝度モードでは、カラーホイール２２の緑（Ｇ）のセグメント２２ｇが光路に位置するタイミングで光源２１への電力を上げることで、緑（Ｇ）の光強度を上昇させている。これに対して、図８のナチュラルモードでは、カラーホイール２２の赤（Ｒ）のセグメント２２ｒが光路に位置するタイミングで光源２１への電力を上げることで、赤（Ｒ）の光強度を上昇させている。また、緑（Ｇ）と青（Ｂ）のセグメント２２ｇ，２２ｂが光路に位置するタイミングでは、光源２１への電力を段階的に低くしている。

赤（Ｒ）と緑（Ｇ）では、人の目が明るいと感じる視感度が異なるため、緑（Ｇ）を強調している高輝度モードの方がプロジェクタ１の投影画像は明るくなる。しかし、色味の向上を考えた場合、図８のように赤（Ｒ）や青（Ｂ）など視感度が低い色を強調したほうが、見栄えはよくなる場合がある。

以上のことから、当初から図８のナチュラルモードのようなランプ波形でプロジェクタ１を動作させているときに、光源２１の劣化を検知した場合は、赤（Ｒ）や青（Ｂ）の光強度を抑え、視感度の高い緑（Ｇ）の光強度を上昇させる。これにより、ナチュラルモードに比べて色味は低下するが、投影画像の明るさを向上させることができる。したがって、色味の変化による見栄えを考慮しながら、各色の光強度を適度に調整することで、光源２１の劣化度に応じた最適な投影画像を得ることができる。

また、高輝度モードや標準モードのときに、光源２１の劣化を検出した場合も、緑（Ｇ）の光強度を上昇させることができる場合は、ランプ波形の制御によって、色味は低下するが、投影画像の明るさを向上させることができる。特に、上述のような光変調素子３３での反射の制御によって緑（Ｇ）の光強度の上昇が難しい場合は、光源２１のランプ波形の制御による色味調整が好適である。

また、さらに異なる実施形態として、投影画像の色味の調整を、入出力のガンマ特性を変化させることで行うこともできる。図９を用いて、ガンマ特性の変化により投影画像の明るさを向上させる手法の一例を説明する。図９は、光源２１における通常時のガンマ特性と明るさを向上させたときのガンマ特性を表す図であり、実線が通常時のガンマ特性、波線が明るさを向上させたときのガンマ特性である。ガンマ特性とは入力信号（入力画像信号）に対する出力信号の変化を示すもので、通常は投影光の階調が潰れたりしないように、色味がよくなるように設定するものである。このガンマ特性を図９の実線から破線のように変化させると、同じ入力信号でも出力信号が高くなるため、飽和した色の明るさは変わらないが、中間色の明るさが明るくなる。結果として投影画像の明るさは明るく見えるようになる。その反面、階調が一部潰れてしまうなど、色味が低下する可能性があるが、光源２１の劣化度に応じて適宜調整することで、最適な投影画像を得ることが可能となる。このガンマ特性の調整は、光変調素子制御部５２により実施する。

なお、投影画像の色味の調整は、上述した光変調素子３３における光の反射の制御、光源２１の制御、光変調素子制御部５２におけるガンマ特性の制御の、何れか１つの手法を用いて行うようにすることもできる。また、これらから選択した２以上の手法を組み合わせることもでき、色味と明るさのバランスのより優れた投影画像を得ることができ、画像品質を向上させることができる。

次に、色味制御装置６０により実行される色味制御方法の手順の一例を、図１０のフローチャートを参照しながら説明する。図１０は、光源状態検知部６１としてランプ照度センサ２５や電圧センサを用い、光源２１の劣化度をランプ照度センサ２５による明るさの低下や電圧センサによる電圧の上昇から、直接に劣化度を読み取る場合の処理の流れの一例を表している。

使用者がプロジェクタ１を起動すると、プロジェクタ１では、使用者によって選択された映像モードで画像の投影を開始する。このプロジェクタ１の起動に伴って、ランプ照度センサ２５や電圧センサによって光源２１の劣化度を検知する（ステップＳ１）。次に、光源２１の劣化度が規定以上か否か判定する（ステップＳ２）。例えば、ランプ照度センサ２５の値が予め閾値として設定された所定の照度以下となったときや、電圧センサの値が予め閾値として設定された所定の電圧以上となったときは、劣化度が規定以上となったと判定し（Ｙｅｓ）、ステップＳ３に進む。一方、光源２１の劣化度が規定未満のときは（Ｎｏ）、処理を終了する。

ステップＳ３では、先に図５Ａ〜図９を用いて説明したように、光変調素子３３による光の反射の制御、光源２１の電流の制御、光変調素子制御部５２におけるガンマ特性の制御の何れかまたは複数の制御を適宜変更することで、光源２１の劣化度に応じて投影画像の色味を調整する。ステップＳ１〜Ｓ３の処理を、プロジェクタ１の投影中に繰り返すことで、投影画像の明るさを維持することができる。したがって、画像品質を向上させることができる。

次に、色味制御装置６０により実行される色味制御方法の手順の他の例（変形例）を、図１１のフローチャートを参照しながら説明する。図１１は、光源状態検知部６１として点灯時間をカントするカウンタ等を用い、光源２１の点灯時間から劣化度を検知する場合の処理の流れの一例を表している。

図１１に示す例では、プロジェクタ１の起動に伴って、使用開始時、又は光源２１の取り換え時からの光源２１の点灯時間を、カウンタによってカウントする（ステップＳ１１）。点灯時間が規定以上（予め設定された閾値以上）か否か判定し（ステップＳ１２）、規定以上と判定されたときは（Ｙｅｓ）ステップＳ１３に進む。一方、点灯時間が規定未満のときは（Ｎｏ）、処理を終了する。

ステップＳ１３では、先に図５Ａ〜図９を用いて説明したように、光変調素子３３による光の反射の制御、光源２１の電流の制御、光変調素子制御部５２におけるガンマ特性の制御の何れかまたは複数の制御を適宜変更することで、光源２１の劣化度に応じて投影画像の色味を調整する。ステップＳ１１〜Ｓ１３の処理を、プロジェクタ１の投影中に繰り返すことで、投影画像の明るさを維持することができる。したがって、画像品質を向上させることができる。

以上、第１実施形態のプロジェクタ１及び変形例では、光源２１の劣化度が所定以上となったとき（光源の状態が初期状態から所定以上異なるものとなったとき）、光変調素子３３での光の反射の制御、光源２１のランプ波形の制御、光変調素子制御部５２でのガンマ特性の制御によって、投影画像の色味を変化させて、投影画像の明るさを向上させている。したって、光源２１の劣化を生じた場合でも、投影画像の明るさを維持して、画像品質を向上させることが可能となる。また、光源２１の負荷や消費電力の上昇を抑制して、光源２１の寿命の向上やプロジェクタ１のコストパフォーマンスの向上を図ることも可能となる。

なお、第１実施形態のプロジェクタ１及び以降の実施形態では、図４Ａに示したようなＲＧＢ３色のセグメント２２ｒ，２２ｇ，２２ｂを有するカラーホイール２２を使用しているが、本願がこの構成に限定されることはない。他の異なる実施形態として図４Ｂに示したように、ＲＧＢのセグメント２２ｒ，２２ｇ，２２ｂ他にも白（Ｗ）や黄（Ｙ）のセグメント２２ｗ，２２ｙが存在するカラーホイール２２’を用いることができる。カラーホイール２２’の白（Ｗ）や黄（Ｙ）のセグメント２２ｗ，２２ｙが光路中に位置することで、白（Ｗ）や黄（Ｙ）の光を投射光として出射すことができる。更には、シアン（Ｃ）（緑みの青）のセグメントを設け、シアン（Ｃ）の光を投影光として出射することもできる。

このような場合でも、上記説明と同様に、光源２１の劣化を検知した場合は、白（Ｗ）や黄（Ｙ）やシアン（Ｃ）のような緑（Ｇ）の光を含む光の光強度を強調（上昇）することで、投影画像の明るさを向上させることができる。したがって、画像品質を向上させることができる。

なお、第１実施形態及び変形例では、画像投射装置として、ＤＬＰ方式のプロジェクタ１に適用した例を説明しているが、本願がこれに限定されることはなく、公知の３ＬＣＤ方式を採用することもできる。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態の３ＬＣＤ方式のプロジェクタ１Ａを、図１２を参照しながら説明する。図１２は、第２実施形態のプロジェクタ１Ａの光学エンジン部１０Ａの光学図である。第２実施形態のプロジェクタ１Ａは、この図１２に示すような光学エンジン部１０Ａを備えていること以外は、第１実施形態と同様の基本構成を備えている。第２実施形態の光学エンジン部１０Ａは、光源２１、ダイクロイックミラー７０，７１及び反射ミラー７２，７３，７４を有する照明光学部２０Ａと、光変調素子としての３板式の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）７５，７６，７７及びクロスダイクロイックプリズム７８を有する光変調部３０Ａと、投射光学部４０と、を備えている。また、このプロジェクタ１Ａも、第１実施形態と同様の色味制御装置６０を備えている。光変調素子制御部５２は、光変調素子としての液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）７５，７６，７７を駆動制御する。

上述のような構成の第２実施形態のプロジェクタ１Ａでは、光源２１から白色光（Ｗ）が出射され、その光路に配置されたダイクロイックミラー７０に入射する。このダイクロイックミラー７０により、赤（Ｒ）の光のみが透過され、反射ミラー７２に導かれて反射された後、液晶ディスプレイ７５を照明する。

一方、赤（Ｒ）以外の光は、ダイクロイックミラー７０によって反射された後、その反射光路中にあるダイクロイックミラー７１に入射する。このダイクロイックミラー７１により、緑（Ｇ）の光が反射され、その反射光路中にある液晶ディスプレイ７６を照明する。また、青（Ｂ）の光はダイクロイックミラー７１を透過し、反射ミラー７３，７４によって反射された後、その反射光路中にある液晶ディスプレイ７７を照明する。

各液晶ディスプレイ７５，７６，７７では、光変調素子制御部５２の制御によって各色の投影画像が生成され、クロスダイクロイックプリズム７８によって、その光路が合成される。合成によって生成されたカラー投影画像は、投射光学部４０によってスクリーンＳｃに拡大投射される。

このような３ＬＣＤ式のプロジェクタ１Ａにおいても、光源２１の劣化を生じた場合でも、色味制御装置６０によって投影画像の色味を変化させ、明るさを向上させることができる。この色味の変化は、例えば、光源状態検知部６１で検知した光源２１の劣化度が所定以上となったとき、その程度に応じて、光変調素子制御部５２の制御によって液晶ディスプレイ７６から投射光学部４０に導く緑（Ｇ）の光強度を強調する。このとき、液晶ディスプレイ７５，７７の制御によって赤（Ｒ）や青（Ｂ）の光強度を抑えてもよい。このような制御により、投影画像の明るさを向上させることができる。また、光源２１のランプ波形の制御やガンマ特性の制御によって、投影画像の色味を変化させることもできる。また、液晶ディスプレイ７５〜７７の制御、ランプ波形の制御、ガンマ特性の制御の２以上を組み合わせることもできる。これらの制御によって、投影画像の明るさを確保し、画像品質に優れたプロジェクタ１Ａとすることができる。

なお、上記各実施形態では、光源２１として高圧水銀ランプ等を挙げているが、本願がこれに限定されることはなく、ＬＥＤやＬＤ等の半導体光源を用いることもできる。この場合も、高圧水銀ランプ等を用いたときと同様に、光源２１の劣化度に応じて、光変調素子３３、液晶ディスプレイ７５〜７７の制御、光源２１のランプ波形の制御、ガンマ特性の制御によって、投影画像の色味を変化させる。また、アレイ光源の場合は、点灯数を制御することで、各色の光強度を変化させて、投影画像の色味を変化させることができる。以上のような制御により、光源２１の劣化度に応じた最適な明るさと色味とのバランスの取れた投影画像を得ることができ、画像品質を向上させることができる。

また、光源２１の状態、例えば、光源２１の明るさや電圧等を、所定時間ごとに記憶部５６に記録していくことも望ましい。光源２１の劣化度を時系列に記録することで、光源２１の劣化スピード（状態変化の速度）が想定通りか否か判断することができる。想定以上のスピードで光源２１が劣化していると判断したときに、投影画像の色味を変更して明るさを向上させることで、色味や明るさの変更制御を最小限とすることが可能となる。

また、第１実施形態のプロジェクタ１では、照度センサ１５で検知した設置環境の明るさ（照度）に応じて、光源制御部５１を制御して光源２１へ供給する電力を制御している。例えば、暗室設置環境が暗いときは、光源２１に供給される電力を下げて投影画像の明るさを下げて投影している。設置環境の明るさに応じてこのような製品では、制御部５０は、光源２１の劣化度が所定以上となり、色味を変更して明るさを上げる必要があると判断したとき、光源２１への電力の変更を行わないよう制御することも望ましい。このような制御により、投影画像が必要以上に暗くなるのを抑制することができる。

以上、本発明の照明装置および画像投射装置を各実施形態に基づき説明してきたが、具体的な構成については各実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。また、前記構成部材の数、位置、形状等は各実施形態に限定されることはなく、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

Ｓｃスクリーン２１光源１５照度センサ（照度検出部）
２５ランプ照度センサ（光源状態検知部）３３光変調素子５０制御部
５１光源制御部５２光変調素子制御部５６記憶部
５７ランプ照度センサ制御部（光源状態検知部）６０色味制御装置
６１光源状態検知部７５，７６，７７液晶ディスプレイ（光変調素子）

特開２０１５−０７２３８７号公報

Claims

光源と、光源からの光を用いて画像を生成する光変調素子と、前記光源及び前記光変調素子を制御する制御部とを備え、前記画像を被投射部に投影する画像投射装置であって、
前記光源の初期状態からの状態変化を検知する光源状態検知部を備え、
前記制御部は、前記光源又は前記光変調素子を制御し、前記画像の色味を調整するように構成され、
前記光源状態検知部により検知した前記光源の状態変化が所定以上となったときの前記画像の色味と、前記光源の状態変化が所定未満であるときの前記画像の色味とが異なることを特徴とする画像投射装置。
前記制御部は、前記光源の状態変化が所定以上となったとき、前記光源から前記光変調素子に照射される光のうち所定の色の光の強度が変更されるように、前記光源のランプ波形を制御することで、前記画像の色味と明るさとを調整することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
前記制御部は、前記光源の状態変化が所定以上となったとき、前記光変調素子により前記被投射部へ導かれる光のうち所定の色の光の強度が変更されるように、前記光変調素子の動作を制御することで、前記画像の色味と明るさとを調整することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
前記制御部は、前記光源の状態変化が所定以上となったとき、入力画像信号に対する出力信号のガンマ特性を変化させて前記光変調素子を制御することで、前記画像の色味と明るさとを調整することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
前記制御部は、前記光源の状態変化が所定以上となったとき、前記光変調素子の制御、前記光源のランプ波形の制御、前記ガンマ特性の変化の少なくとも１つまたは２以上を組み合わせることで、前記画像の色味と明るさとを調整することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の画像投射装置。
前記制御部は、前記光源の使用時間が所定以上経過したときに、前記光源の状態変化が所定以上となったとして前記画像の色味と明るさとを変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像投射装置。
前記制御部は、前記光源の電圧が所定以上となったときに、前記光源の状態変化が所定以上となったと判断して前記画像の色味と明るさとを変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像投射装置。
前記制御部は、前記光源の明るさが所定以下となったときに、前記光源の状態変化が所定以上となったと判断して前記画像の色味と明るさとを変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像投射装置。
前記光源状態検知部は前記光源の使用時間、電圧、及び明るさに基づいて前記光源の状態変化を検知し、前記制御部は、前記光源の状態変化が所定以上となったとき、前記画像の色味と明るさとを変更することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の画像投射装置。
前記光源状態検知部によって検知した前記光源の状態を時系列に記録する記憶部を備え、前記制御部は、時系列に記録された前記光源の状態変化に基づいて、前記光源の状態変化の速度を検知し、前記状態変化の速度が所定以上となったときに、前記画像の色味と明るさとを変更することを特徴とする請求項1〜９のいずれか一項に記載の画像投射装置。
設置環境の照度を検知する照度検知部を備え、前記制御部は、前記照度検知部で検知した照度に応じて、前記光源へ供給する電力を調整するように構成され、前記光源状態検知部により検知された前記光源の状態変化が所定以上で、前記画像の色味と明るさとを変更するときは、前記制御部は、前記光源への電力の変更を行わないことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像投射装置。