JP2020086092A - 光源制御装置、プロジェクター及び光源制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】フリッカーを抑制することができ、輝度制御と比較して、電流制御に対して要求される分解能を低くする。【解決手段】光源制御装置２０は、目標輝度を取得する取得部２１と、複数の固体光源を個別に駆動し、目標輝度に応じて、各個体光源の駆動電流を制御する制御部２２と、を有する。制御部２２は、固体光源毎に、第１駆動電流値で該固体光源を点灯させる第１点灯期間と、第１駆動電流値よりも小さい第２駆動電流値で該固体光源を点灯させる第２点灯期間とを交互に繰り返す制御信号を生成し、複数の固体光源全体の光量が時間的に一定となるように、各個体光源の制御信号の位相を互いにずらす。【選択図】図１

Description

本発明は、光源制御装置、プロジェクター及び光源制御方法に関する。

プロジェクターの中には、光源として固体光源を使用するものがある。この種のプロジェクターでは、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）やＬＣＤ（Liquid Crystal Display）などの光変調デバイスに、所定の光量の照明光が安定的に入射するように、固体光源を駆動する必要がある。
一般に、固体光源の輝度（又は出力光の光量）は、固体光源を駆動する駆動電流の量に比例する。固体光源の駆動方法として、ＤＣ（直流）駆動方法とＰＷＭ（Pulse Width Modulation）駆動方法とがある。

ＤＣ駆動方法は、時間的に連続して固体光源に駆動電流を流す方法である。このＤＣ駆動方法を用いれば、固体光源を一定の輝度で連続して点灯させることができるので、光変調デバイスの入射光量を安定的に一定にすることができる。
一方、ＰＷＭ駆動方法は、固体光源の点灯（発光）と消灯を繰り返すことで一定の光量を得る方法である。このＰＷＭ駆動方法を用いた場合には、点灯と消灯を交互に繰り返すために、フリッカーと呼ばれるちらつき現象が生じる。このフリッカーを抑制し、光変調デバイスの入射光量が時間的に一定となるような駆動制御を行う必要がある。

特許文献１には、上記駆動制御が可能な光源制御装置が記載されている。特許文献１に記載の光源制御装置は、複数の光源駆動部と、デューティー比決定部と、駆動制御部と、を有する。各光源駆動部は、固体光源アレイを個別に制御可能である。デューティー比決定部は、固体光源アレイの制御周期における固体光源の発光時間と消灯時間との比であるデューティー比を決定する。駆動制御部は、目標光量に応じて、固体光源アレイ毎に、決定したデューティー比を有する、該固体光源アレイの駆動電流を制御するためのＰＷＭ信号を生成する。駆動制御部は、各固体光源アレイのＰＷＭ信号の位相を３６０／ｎ度だけ互いにずらす。ここで、ｎは、固体光源アレイの個数（光源駆動部の個数に同じ）である。

特開２０１２-８８５４６号公報

しかしながら、上述したＤＣ駆動方法や特許文献１に記載の光源制御装置には、高分解能な電流制御が要求されるという問題がある。
例えば、ＤＣ駆動方法において、固体光源の輝度を１％だけ変化させるためには、駆動電流を１％だけ変化させる必要がある。すなわち、電流制御に対して、輝度制御と同じ分解能が要求される。
特許文献１に記載の光源制御装置においても、輝度制御と同等以上の分解能を有する電流制御が要求される。例えば、目標光量を７０％とし、固体光源アレイの個数を４とすると、デューティー比は７５％とされる。この場合、電流値は、目標光量が１００％のときの駆動電流量を１００％としたときの、約９３．３％とされる。この場合、目標光量を１％刻みで調光するためには、電流値を約０．３％刻みで制御する必要がある。このように、電流制御に対して、輝度制御よりも高い分解能が要求される。
本発明の目的は、フリッカーを抑制することができ、輝度制御と比較して、電流制御に対して要求される分解能を低くすることができる、光源制御装置、プロジェクター及び光源制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の光源制御装置は、
目標輝度を取得する取得部と、
複数の固体光源を個別に駆動し、前記目標輝度に応じて、各個体光源の駆動電流を制御する制御部と、を有し、
前記制御部は、前記固体光源毎に、第１駆動電流値で該固体光源を点灯させる第１点灯期間と、前記第１駆動電流値よりも小さい第２駆動電流値で該固体光源を点灯させる第２点灯期間とを交互に繰り返す制御信号を生成し、前記複数の固体光源全体の光量が時間的に一定となるように、各個体光源の制御信号の位相を互いにずらす。

本発明のプロジェクターは、
複数の固体光源と、
前記複数の固体光源を個別に制御する上記の光源制御装置と、
前記複数の固体光源の射出光を光変調して画像を形成する光変調デバイスと、
前記光変調デバイスで形成された画像を投写する投写レンズと、を有する。

本発明の光源制御方法は、
複数の固体光源を個別に駆動し、目標輝度に応じて、各個体光源の駆動電流を制御する光源制御方法であって、
前記固体光源毎に、第１駆動電流値で該固体光源を点灯させる第１点灯期間と、前記第１駆動電流値よりも小さい第２駆動電流値で該固体光源を点灯させる第２点灯期間とを交互に繰り返す制御信号を生成し、
前記複数の固体光源全体の光量が時間的に一定となるように、各個体光源の制御信号の位相を互いにずらすことを含む。

本発明によれば、フリッカーを抑制することができ、輝度制御と比較して、電流制御に対して要求される分解能を低くすることができる。

本発明の第１実施形態による光源制御装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第２実施形態による光源制御装置の構成を示すブロック図である。 図２に示す光源制御装置の光源制御の主要な処理を示すフローチャートである。 前処理の一手順を示すフローチャートである。 ＰＷＭ信号生成処理の一手順を示すフローチャートである。 駆動電流制御信号生成処理の一手順を示すフローチャートである。 駆動信号と固体光源アレイ全体の輝度との関係を説明するための図である。 本発明の第３実施形態であるプロジェクターの構成を示すブロック図である。 Ｒ、Ｇ、Ｙ及びＢの各セグメント期間における、駆動信号と固体光源アレイ全体の輝度との関係を説明するための図である。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態による光源制御装置の構成を示すブロック図である。
図１を参照すると、光源制御装置２０は、目標輝度を取得する取得部２１と、複数の固体光源を個別に駆動し、目標輝度に応じて、各個体光源の駆動電流を制御する制御部２２と、を有する。制御部２２は、固体光源毎に、第１駆動電流値で該固体光源を点灯させる第１点灯期間と、第１駆動電流値よりも小さい第２駆動電流値で該固体光源を点灯させる第２点灯期間とを交互に繰り返す制御信号を生成する。制御部２２は、複数の固体光源全体の光量が時間的に一定となるように、各個体光源の制御信号の位相を互いにずらす。

本実施形態の光源制御装置によれば、固体光源毎に、第１点灯期間と第２点灯期間とを交互に繰り返す制御信号を生成する。この制御信号に基づき、各個体光源に対して、ＤＣ駆動とＰＷＭ駆動とを組み合わせた駆動制御を行う。これにより、輝度制御と比較して、電流制御に対して要求される分解能を低くすることができる。
例えば、輝度の制御ステップ幅をΔｍ（％）とし、固体光源の数をｎとすると、電流の制御ステップ幅ΔＩ（％）は、以下の式で与えられる。

このように、電流の制御ステップ幅を輝度の制御ステップ幅のｎ倍にすることができるので、電流制御に対して要求される分解能を低くすることができる。
また、制御部２２は、複数の固体光源全体の光量が時間的に一定となるように、各個体光源の制御信号の位相を互いにずらす。これにより、フリッカーを抑制することができる。
なお、本実施形態において、固体光源は、電気などのエネルギーを用いて励起されることで物質特有の光を放射する固体デバイスからなる。固体光源は、１つ又は複数の固体デバイスで構成されても良い。固体デバイスとして、例えば、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）やＬＤ（Laser Diode）を用いることができ、また、ＬＤと蛍光体を組み合せたものを用いることもできる。

（第２実施形態）
図２は、本発明の第２実施形態による光源制御装置の構成を示すブロック図である。
図２に示す光源制御装置１は、外部から入力される目標輝度信号Ｓ１に基づいて固体光源アレイＣ１〜Ｃ４を個別に駆動するものであって、前処理部２、デューティー比算出部３、ＰＷＭ信号生成部４、駆動電流算出部５及び光源駆動部６ａ〜６ｄを有する。
目標輝度信号Ｓ１は、固体光源アレイから出力すべき輝度を表す信号である。例えば、目標輝度は、最大輝度に対する割合（ｍ％）で示される。目標輝度信号Ｓ１の輝度の制御ステップ幅をΔｍ％とする。ここで、Δｍは、０以上の実数である。

制御対象の固体光源アレイＣ１〜Ｃ４はそれぞれ、複数の固体光源（固体デバイス）を直列接続したものである。図１に示す例では、固体光源アレイＣ１〜Ｃ４のそれぞれは、直列に接続された複数の固体光源を有する。固体光源アレイＣ１〜Ｃ４は、一組の光源として駆動される。直列に接続する固体光源の数は任意であり、また、固体光源アレイの数も任意である。
前処理部２は、デューティー比や第１駆動電流値及び第２駆動電流値の算出を行うために必要な計算を事前に行う。デューティー比は、固体光源アレイＣ１〜Ｃ４の駆動制御周期Ｔにおける発光期間と準発光期間との比を示す。第１駆動電流値Ｉ１は、発光期間に固体光源アレイＣ１〜Ｃ４に流す電流値を示す。第２駆動電流値Ｉ２は、準発光期間に固体光源アレイＣ１〜Ｃ４に流す電流値を示す。発光期間は第１点灯期間と呼ぶことができ、準発光期間は第２点灯期間と呼ぶことができる。駆動制御周波数（１／Ｔ）は、ユーザーにフリッカーが視認されることが無いように、例えば、映像のリフレッシュレートの逓倍などに設定することが望ましい。

デューティー比算出部３は、前処理部２で算出された目標輝度信号Ｓ１に基づく数値と、光源制御装置１に接続されている固体光源アレイの数とに基づいて、デューティー比を算出する。
ＰＷＭ信号生成部４は、デューティー比算出部３で算出されたデューティー比に基づいて、固体光源アレイＣ１〜Ｃ４を駆動するためのＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成する。ＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄの周波数は、駆動制御周波数（１／Ｔ）である。ＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄは、デューティー比算出部３で算出されたデューティー比Ｄを有する。ＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄの位相は、互いに９０度（３６０／ｎ）だけずれている。ここで、ｎは、光源制御装置１に接続されている固体光源アレイの数を表す。図２の例では、ｎ＝４である。

駆動電流算出部５は、固体光源アレイＣ１〜Ｃ４を駆動するための電流を算出し、駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄを出力する。駆動電流算出部５は、第１駆動電値Ｉ１を算出する第１駆動電流算出部５ａと、第２駆動電値Ｉ２を算出する第２駆動電流算出部５ｂを有する。駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄはそれぞれ、第１駆動電流算出部５ａで算出された第１駆動電流値Ｉ１のデータと第２駆動電流算出部５ｂで算出された第２駆動電流値Ｉ２のデータを含む。
第１駆動電流算出部５ａは、目標輝度信号Ｓ１、光源制御装置１に接続されている固体光源アレイの数、前処理部２で算出された目標輝度信号Ｓ１に基づく数値、及び、輝度の制御ステップ幅に基づいて、第１駆動電流値Ｉ１を算出する。第２駆動電流算出部５ｂは、第１駆動電流算出部５ａで算出された第１駆動電流値Ｉ１と電流の制御ステップ幅とに基づいて第２駆動電流値Ｉ２を算出する。

光源駆動部６ａは、ＰＷＭ信号Ｓ３ａと駆動電流制御信号Ｓ２ａとに基づいて、固体光源アレイＣ１を駆動するための駆動信号Ｄ１を出力する。駆動信号Ｄ１において、ＰＷＭ信号Ｓ３ａがハイレベルの期間の電流値が第１駆動電流値Ｉ１とされ、ＰＷＭ信号Ｓ３ａがローレベルの期間の電流値が第２駆動電流値Ｉ２とされる。
光源駆動部６ｂは、ＰＷＭ信号Ｓ３ｂと駆動電流制御信号Ｓ２ｂとに基づいて、固体光源アレイＣ２を駆動するための駆動信号Ｄ２を出力する。駆動信号Ｄ２において、ＰＷＭ信号Ｓ３ｂがハイレベルの期間の電流値が第１駆動電流値Ｉ１とされ、ＰＷＭ信号Ｓ３ｂがローレベルの期間の電流値が第２駆動電流値Ｉ２とされる。
光源駆動部６ｃは、ＰＷＭ信号Ｓ３ｃと駆動電流制御信号Ｓ２ｃとに基づいて、固体光源アレイＣ３を駆動するための駆動信号Ｄ３を出力する。駆動信号Ｄ３において、ＰＷＭ信号Ｓ３ｃがハイレベルの期間の電流値が第１駆動電流値Ｉ１とされ、ＰＷＭ信号Ｓ３ｃがローレベルの期間の電流値が第２駆動電流値Ｉ２とされる。
光源駆動部６ｄは、ＰＷＭ信号Ｓ３ｄと駆動電流制御信号Ｓ２ｄとに基づいて、固体光源アレイＣ４を駆動するための駆動信号Ｄ４を出力する。駆動信号Ｄ４において、ＰＷＭ信号Ｓ３ｄがハイレベルの期間の電流値が第１駆動電流値Ｉ１とされ、ＰＷＭ信号Ｓ３ｄがローレベルの期間の電流値が第２駆動電流値Ｉ２とされる。
光源駆動部６ａ〜６ｄにおいて求められる性能である電流制御ステップ幅ΔＩ（％）は、

で決定される。ここで、ΔＩは、１００％を割り切れる数が望ましい。ＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄの位相は互いに９０度ずれている。このため、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の位相も互いに９０度ずれている。
前処理部２、デューティー比算出部３、ＰＷＭ信号生成部４、駆動電流算出部５及び光源駆動部６ａ〜６ｄが、図１に示した制御部２２を構成しても良い。また、前処理部２は、図１に示した取得部２１の機能を有していても良い。

次に、本発明の光源制御装置１の動作を詳細に説明する。
図３は、光源制御装置１の光源制御の主要な処理を示すフローチャートである。
まず、光源制御装置１は、外部からの目標輝度信号Ｓ１に基づき目標輝度ｍを取得し（ステップＳ１０）、デューティー比と駆動電流の算出に必要な値であるａを算出するための前処理を実行する（ステップＳ２０）。次に、光源制御装置１は、ＰＷＭ信号と駆動電流制御信号を生成する（ステップＳ３０）。最後に、光源制御装置１は、駆動信号に基づいて固体光源アレイを駆動させる（ステップＳ４０）。

以下に、ステップＳ２０の前処理と、ステップＳ３０のＰＷＭ信号生成処理及び駆動電流制御信号生成処理とを詳細に説明する。

まず、ステップＳ２０の前処理について具体的に説明する。図４は、ステップ２０の前処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
図４を参照すると、まず、前処理部２が、デューティー比と駆動電流の算出に必要な値であるａを

に従って算出する（ステップＳ２０１）。ここで、ａは、ｍ／Δｍを被除数とし、固体光源アレイの個数ｎを除数とする乗除演算の乗除である。例えば、目標輝度ｍを７０％とし、輝度の制御ステップ幅Δｍを１％とし、固体光源アレイの個数ｎを４とすると、光源制御装置１に求められる電流の制御ステップ幅ΔＩは、４％である。この場合、ａ＝２となる。

次に、前処理部２は、ステップＳ２０１で算出したａの値が０であるか否かを判定する（ステップＳ２０２）。
ａの値が０である場合は、前処理部２は、計算上の都合により、ａの値に固体光源アレイの個数ｎの値を代入する（ステップＳ２０３）。
ａの値が０で無い場合、又は、ステップＳ２０３の実行後、本前処理は終了する。

次に、ステップＳ３０のＰＷＭ信号生成処理について詳細に説明する。図５は、ステップ３０のＰＷＭ信号生成処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
図５を参照すると、まず、デューティー比算出部３が、デューティー比Ｄを

に従って計算する（ステップＳ３１１）。
次に、ＰＷＭ信号生成部４が、予め設定された駆動制御周波数（１／Ｔ）で、ステップＳ３１１で算出したデューティー比を有する、位相が互いに３６０／ｎずれたｎ個のＰＷＭ信号を生成する（ステップＳ３２２）。例えば、ｎ＝４で、ａ＝２である場合、Ｄ＝５０％である。この場合、ＰＷＭ信号生成部４は、デューティー比が５０％の、位相が互いに３６０／ｎずれた４個のＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成する。

次に、ステップＳ３０の駆動電流制御信号生成処理について詳細に説明する。図６は、ステップ３０の駆動電流制御信号生成処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
図６を参照すると、まず、第１駆動電流算出部５ａが、第１駆動電流値Ｉ１を

に従って算出する（ステップＳ３２１）。例えば、ｎ＝４、ａ＝２、ｍ＝７０％、Δｍ＝１％である場合、Ｉ１＝７２％となる。
次に、第２駆動電流算出部５ｂが、第２駆動電流値Ｉ２を

に従って算出する（ステップＳ３２２）。例えば、Ｉ１＝７２％、ΔＩ＝４％である場合、Ｉ２＝６８％となる。

次に、駆動電流算出部５が、ステップＳ３２１で算出した第１駆動電流値Ｉ１のデータとステップＳ３２２で算出した第２駆動電流値Ｉ２のデータとを含むｎ個の駆動電流制御信号を生成する（ステップＳ３２３）。例えば、駆動電流算出部５は、Ｉ１が７２％であり、Ｉ２が６８％である旨を示す駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄを生成する。

上述の前処理（図４）、ＰＷＭ信号生成処理（図５）及び駆動電流制御信号生成処理（図６）が行われた後、図３に示したステップＳ４０の固体光源アレイの駆動処理が実行される。この駆動処理において、光源駆動部６ａ〜６ｄは、図５のステップＳ３２２で生成されたＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄと、図６のステップＳ３２３で生成された駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄとに基づいて、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４を固体光源アレイＣ１〜Ｃ４に出力する。駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の周波数及びデューティー比は、ＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄの周波数及びデューティー比に等しい。駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の発光期間の電流値はＩ１であり、準発光期間の電流値はＩ２である。駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の位相は、９０度だけ互いにずれている。

図７は、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４と固体光源アレイＣ１〜Ｃ４全体の輝度との関係を示す図である。
図７に示すように、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４はいずれも同じ周波数で、デューティー比Ｄが５０％の信号である。１周期Ｔにおけるデューティー比Ｄに相当する期間が発光期間であり、残りの期間が準発光期間である。発光期間の電流値は第１駆動電流値Ｉ１であり、準発光期間の電流値は第２駆動電流値Ｉ２である。光源制御装置１に求められる電流の制御ステップ幅ΔＩは、輝度の制御ステップ幅Δｍよりも大きい。ここでは、電流の制御ステップ幅ΔＩは、第１駆動電流値Ｉ１と第２駆動電流値Ｉ２との差分に等しい。

駆動信号Ｄ２の発光期間の立ち上がりタイミングは、駆動信号Ｄ１の発光期間の立ち上がりタイミングよりも、位相差９０度に相当する時間だけ遅い。駆動信号Ｄ３の発光期間の立ち上がりタイミングは、駆動信号Ｄ２の発光期間の立ち上がりタイミングよりも、位相差９０度に相当する時間だけ遅い。駆動信号Ｄ４の発光期間の立ち上がりタイミングは、駆動信号Ｄ３の発光期間の立ち上がりタイミングよりも、位相差９０度に相当する時間だけ遅い。すなわち、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の位相は、９０度だけ互いにずれている。このように位相差を生じさせた駆動信号Ｄ１〜Ｄ４に基づいて固体光源アレイＣ１〜Ｃ４を駆動することで、固体光源アレイＣ１〜Ｃ４の合計の光量は、目標輝度であるｍ％になり、しかも、時間的に変動も生じない。

上記の駆動制御によれば、光源制御装置１に求められる電流の制御ステップ幅ΔＩは、必ず、輝度の制御ステップ幅Δｍに対して大きくなるため、光源制御装置１の分解能が低い場合においても、高分解能で輝度の調整を行うことが可能である。
また、デューティー比を１００／ｎの整数倍とし、ｎ個の固体光源アレイの駆動信号の位相を互いに３６０／ｎ度だけずらすことで、ｎ個の固体光源アレイ全体の輝度は時間的に常に一定となる。その結果、光変調デバイスに入射する光は時間的に一定となり、フリッカーの発生を抑制することができる。

また、第１駆動電流値Ｉ１と第２駆動電流値Ｉ２の差分をΔＩ％とすることで、以下のような作用効果を奏する。
固体光源の発光と消灯を繰り返す通常のＰＷＭ駆動方式においては、駆動信号の発光期間と消灯期間との切り替わり時に、大きな電流変動を伴う。このため、駆動信号において、オーバーシュートや、立ち上り遅延及び立ち下り遅延などの波形のなまりが生じる。オーバーシュートや波形のなまりは、固体光源の発光動作に影響する。
本実施形態では、駆動信号の発光期間と準発光期間との切り替わり時における電流の変動は、第１駆動電流値Ｉ１と第２駆動電流値Ｉ２の差分であるΔＩ％である。ΔＩ％は、例えば、４％であり、非常に小さい。このため、上記のようなオーバーシュートや波形のなまりの固体光源の発光動作への影響を軽減することができる。

なお、上述した第１実施形態の光源制御装置２０及び第２実施形態の光源制御装置１はいずれも、プロジェクターに適用することができる。例えば、光源制御装置１、２０のいずれも、固体光源の射出光を複数の色光に色分離し、各色光をそれぞれ光変調して画像を形成するプロジェクターに適用することができる。この場合、色光毎に目標輝度を設定し、光源制御装置（１、２０）が、色光毎に、各個体光源の制御信号を生成しても良い。
また、光源制御装置（１、２０）は、赤色レーザー光源、緑色Ｇレーザー光源及び青色レーザー光源のように、３組の光源を備えたプロジェクターにも適用することができる。この場合、組毎に目標輝度を設定し、光源制御装置（１、２０）が、組毎に、個体光源の制御信号を生成しても良い。

（第３実施形態）
図８は、本発明の第３実施形態であるプロジェクターの構成を示すブロック図である。
図８を参照すると、プロジェクターは、光源制御装置１１、固体光源アレイ１２、カラーホイール１３、光変調デバイス１４及び投写レンズ１５を有する。
光源制御装置１１は、外部から入力された目標輝度信号Ｓ１１に基づいて、固体光源アレイ１２を駆動する。光源制御装置１１として、第１実施形態の光源制御装置２０又は第２実施形態の光源制御装置１を用いることができる。ここでは、光源制御装置１１は、第２実施形態の光源制御装置１と同様の構成を有していると仮定する。

固体光源アレイ１２は、赤色、緑色、黄色及び青色を少なくとも含む混色光を射出する。ここでは、固体光源アレイ１２は、白色光を射出する。固体光源アレイ１２として、例えば、第２実施形態で説明した固体光源アレイを用いることができる。固体光源アレイ１２の射出光（白色）は、カラーホイール１３に入射する。
カラーホイール１３は、Ｒ、Ｇ、Ｙ、Ｂの４つのセグメントを有する透明性の回転基板からなる。Ｒセグメントは、可視光のうち、赤色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を反射又は吸収する赤色フィルタから構成される。Ｇセグメントは、可視光のうち、緑色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を反射又は吸収する緑色フィルタから構成される。Ｙセグメントは、可視光のうち、黄色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を反射又は吸収する黄色フィルタから構成される。Ｂセグメントは、可視光のうち、青色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を反射又は吸収する青色フィルタから構成される。

Ｒ、Ｇ、Ｙ及びＢの各セグメントは、カラーホイール１３の回転中心に対して、それぞれ所定の中心角をなすように構成されている。Ｒ、Ｇ、Ｙ及びＢの各セグメントのそれぞれの中心角を、ｒθ、gθ、yθ、ｂθとする。ここで、rθ＋ｇθ＋yθ＋ｂθ＝３６０度である。
カラーホイール１３を所定の速度で回転させると、固体光源アレイ１２の射出光は、Ｒ、Ｇ、Ｙ及びＢの各セグメントに順に入射する。Ｒセグメントは、赤色光を射出する。Ｇセグメントは、緑色光を射出する。Ｙセグメントは、黄色光を射出する。Ｂセグメントは、青色光を射出する。すなわち、カラーホイール１３は、赤色光、緑色光、黄色光及び青色光を順に射出する。カラーホイール１３の回転周期は、Ｔ２［ｓ］である。
カラーホイール１３の射出光は、光変調デバイス１４に照射される。赤色光、緑色光、黄色光及び青色光が順に、光変調デバイス１４に入射する。

光変調デバイス１４は、赤色用映像信号に基づいて、赤色光を光変調して赤色画像を形成する。光変調デバイス１４は、緑色用映像信号に基づいて、緑色光を光変調して緑色画像を形成する。光変調デバイス１４は、黄色用映像信号に基づいて、黄色光を光変調して黄色画像を形成する。光変調デバイス１４は、青色用映像信号に基づいて、青色光を光変調して青色画像を形成する。すなわち、光変調デバイス１４は、カラーホイール１３の回転動作に同期して、赤色画像、緑色画像、黄色画像及び青色画像を順に形成する。
投写レンズ１５は、光変調デバイス１４で順に形成された赤色画像、緑色画像、黄色画像及び青色画像を不図示のスクリーン上に投写する。

カラーホイール１３は、回転位置検出機能を有しており、インデックス信号Ｓ１２を光源制御装置１１に供給する。インデックス信号Ｓ１２は、カラーホイール１３の回転位置を取得するためのものであって、例えば、カラーホイール１３の１回転につき、１パルス出力を有する。例えば、回転位置検出機能は、固体光源アレイ１２の射出光のＲセグメントへの入射開始時に１パルスを出力する検出器からなる。
光源制御装置１１は、インデックス信号Ｓ１２に基づいて、カラーホイール１３の回転位置を取得することができる。例えば、光源制御装置１１は、インデックス信号Ｓ１２と、中心角rθ、ｇθ、yθ、ｂθと、回転周期Ｔ２と基づいて、赤色光、緑色光、黄色光及び青色光のそれぞれの光変調デバイス１４への照射期間を取得することができる。以下では、赤色光の照射期間をＲセグメント期間、緑色光の照射期間をＧセグメント期間、黄色光の照射期間をＹセグメント期間、青色光の照射期間をＢセグメント期間と呼ぶ。

また、光源制御装置１１には、目標輝度信号Ｓ１１が入力されている。目標輝度信号Ｓ１１は、カラーホイール１３のセグメント毎に設定された目標輝度の情報を含む。例えば、Ｒセグメントの目標輝度は６５％、Ｇセグメントの目標輝度は７５％、Ｙセグメントの目標輝度は７０％、Ｂセグメントの目標輝度は７２％である。
光源制御装置１１は、セグメント毎に、第２実施形態と同様に、目標輝度に基づいて、デューティー比Ｄ、第１駆動電流値Ｉ１及び第２駆動電流値Ｉ２を算出する。

駆動制御周期は、セグメント毎に異なる。Ｒセグメントの駆動制御周期は、Ｔ２／ｓ×ｒθ／３６０［ｓ］である。Ｇセグメントの駆動制御周期は、Ｔ２／ｓ×ｇθ／３６０［ｓ］である。Ｙセグメントの駆動制御周期は、Ｔ２／ｓ×ｙθ／３６０［ｓ］である。Ｂセグメントの駆動制御周期は、Ｔ２／ｓ×ｂθ／３６０［ｓ］である。ここで、ｓは任意の実数であり、Ｔ２／ｓ［ｓ］はカラーホイール１３の回転周期Ｔ２よりも十分に小さな値に設定することが望ましい。
Ｒ、Ｇ、Ｙ及びＢのセグメント期間毎に、第２実施形態と同様、ａの値、デューティー比Ｄ、第１駆動電流値Ｉ１及び第２駆動電流値Ｉ２の算出、駆動電流制御信号、ＰＷＭ信号及び駆動信号の生成が行われる。

具体的には、光源制御装置１１は、インデックス信号Ｓ１２をトリガーにして、Ｒセグメント期間において、駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ及びＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成する。Ｒセグメント期間は、Ｔ２×ｒθ／３６０［ｓ］である。ＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄの駆動制御周波数は１／（Ｔ２／ｓ×ｒθ／３６０）で、デューティー比は２５％である。駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄの第１駆動電流値Ｉ１は６８％で、第２駆動電流値Ｉ２は６４％である。光源制御装置１１は、駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ及びＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄに基づいて、Ｒセグメント期間の駆動信号Ｄ１〜Ｄ４を出力する。これら駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の位相は、９０度（３６０／ｎ）だけ互いにずれている。

また、Ｇセグメント期間において、光源制御装置１１は、駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ及びＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成する。Ｇセグメント期間は、Ｔ２×ｇθ／３６０[ｓ]である。ＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄの駆動制御周波数は１／（Ｔ２／ｓ×ｇθ／３６０）で、デューティー比は７５％である。駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄの第１駆動電流値Ｉ１は７６％で、第２駆動電流値Ｉ２は７２％である。光源制御装置１１は、駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ及びＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄに基づいて、Ｇセグメント期間の駆動信号Ｄ１〜Ｄ４を出力する。これら駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の位相は、９０度（３６０／ｎ）だけ互いにずれている。

さらに、Ｙセグメント期間において、光源制御装置１１は、駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ及びＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成する。Ｙセグメント期間は、Ｔ２×ｙθ／３６０[ｓ]である。ＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄの駆動制御周波数は１／（Ｔ２／ｓ×ｙθ／３６０）で、デューティー比は５０％である。駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄの第１駆動電流値Ｉ１は７２％で、第２駆動電流値Ｉ２は６８％である。光源制御装置１１は、駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ及びＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄに基づいて、Ｙセグメント期間の駆動信号Ｄ１〜Ｄ４を出力する。これら駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の位相は、９０度（３６０／ｎ）だけ互いにずれている。

さらに、Ｂセグメント期間において、光源制御装置１１は、駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ及びＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成する。Ｂセグメント期間は、Ｔ２×ｂθ／３６０[ｓ]である。ＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄの駆動制御周波数は１／（Ｔ２／ｓ×ｂθ／３６０）で、デューティー比は１００％である。駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄの第１駆動電流値Ｉ１は７２％で、第２駆動電流値Ｉ２は６８％である。光源制御装置１１は、駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ及びＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄに基づいて、Ｇセグメント期間の駆動信号Ｄ１〜Ｄ４を出力する。これら駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の位相は、９０度（３６０／ｎ）だけ互いにずれている。

図９は、Ｒ、Ｇ、Ｙ及びＢの各セグメント期間における、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４と固体光源アレイＣ１〜Ｃ４全体の輝度との関係を示す図である。図９において、カラーホイールのＲ色、Ｇ色、Ｙ色及びＢ色の期間がそれぞれＲ、Ｇ、Ｙ及びＢの各セグメント期間に対応する。
図９に示すように、Ｒセグメント期間において、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４はいずれも同じ周波数で、デューティー比は２５％である。発光期間の電流値は第１駆動電流値Ｉ１であり、準発光期間の電流値は第２駆動電流値Ｉ２である。光源制御装置１に求められる電流の制御ステップ幅ΔＩは、輝度の制御ステップ幅Δｍよりも大きい。
第２実施形態と同様、Ｒセグメント期間の駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の位相は９０度だけ互いにずれている。このように位相差を生じさせた駆動信号Ｄ１〜Ｄ４に基づいて固体光源アレイＣ１〜Ｃ４を駆動することで、固体光源アレイＣ１〜Ｃ４の合計の光量は、目標輝度ｍ（＝６５％）になり、しかも、時間的に変動も生じない。

また、図９に示すように、Ｇセグメント期間において、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４はいずれも同じ周波数で、デューティー比は７５％である。発光期間の電流値は第１駆動電流値Ｉ１であり、準発光期間の電流値は第２駆動電流値Ｉ２である。光源制御装置１に求められる電流の制御ステップ幅ΔＩは、輝度の制御ステップ幅Δｍよりも大きい。
Ｇセグメント期間の駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の位相も９０度だけ互いにずれている。このように位相差を生じさせた駆動信号Ｄ１〜Ｄ４に基づいて固体光源アレイＣ１〜Ｃ４を駆動することで、固体光源アレイＣ１〜Ｃ４の合計の光量は、目標輝度ｍ（＝７５％）になり、しかも、時間的に変動も生じない。

さらに、図９に示すように、Ｙセグメント期間において、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４はいずれも同じ周波数で、デューティー比は５０％である。発光期間の電流値は第１駆動電流値Ｉ１であり、準発光期間の電流値は第２駆動電流値Ｉ２である。光源制御装置１に求められる電流の制御ステップ幅ΔＩは、輝度の制御ステップ幅Δｍよりも大きい。
Ｙセグメント期間の駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の位相も９０度だけ互いにずれている。このように位相差を生じさせた駆動信号Ｄ１〜Ｄ４に基づいて固体光源アレイＣ１〜Ｃ４を駆動することで、固体光源アレイＣ１〜Ｃ４の合計の光量は、目標輝度ｍ（＝７０％）になり、しかも、時間的に変動も生じない。

さらに、図９に示すように、Ｂセグメント期間において、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４はいずれも同じ周波数で、デューティー比は１００％である。発光期間の電流値は、第１駆動電流値Ｉ１である。準発光期間は存在しないため、Ｂセグメント期間では、第１駆動電流値Ｉ１のＤＣ駆動が行われる。光源制御装置１に求められる電流の制御ステップ幅ΔＩは、輝度の制御ステップ幅Δｍよりも大きい。
Ｂセグメント期間の駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の位相も９０度だけ互いにずれている。このように位相差を生じさせた駆動信号Ｄ１〜Ｄ４に基づいて固体光源アレイＣ１〜Ｃ４を駆動することで、固体光源アレイＣ１〜Ｃ４の合計の光量は、目標輝度ｍ（＝７０％）になり、しかも、時間的に変動も生じない。

なお、Ｒ、Ｇ、Ｙ及びＢの各セグメント期間において、第１駆動電流値Ｉ１と第２駆動電流値Ｉ２と差分を電流の制御ステップ幅ΔＩに等しくなるように設定しても良い。これにより、オーバーシュートや波形のなまりの固体光源の発光動作への影響を軽減することができる。
本実施形態において、固体光源アレイ１２は、赤色固体光源、緑色固体光源、黄色固体光源及び青色固体光源を有していても良い。この場合、赤色、緑色、黄色及び青色の各色の固体光源として、例えば、第２実施形態で説明した固体光源アレイと同様の構成のものを用いても良い。固体光源アレイ１２は、各色の固体光源アレイの射出光を含む混色光を射出する。固体光源アレイ１２の射出光（混色光）は、カラーホイール１３に入射する。この場合も、光源制御装置１１は、インデックス信号Ｓ１２をトリガーにして、各色のセグメント期間において、駆動電流制御信号Ｓ２ａ〜Ｓ２ｄ及びＰＷＭ信号Ｓ３ａ〜Ｓ３ｄを生成する。

上述した第1乃至第３の実施形態は、本発明の一例である。本発明は、第1乃至第３の実施形態で説明した構成に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者が想到し得る改善を適宜に適用することができる。

２０ 光源制御装置
２１ 取得部
２２ 制御部

Claims (10)

1. 目標輝度を取得する取得部と、
   複数の固体光源を個別に駆動し、前記目標輝度に応じて、各個体光源の駆動電流を制御する制御部と、を有し、
   前記制御部は、前記固体光源毎に、第１駆動電流値で該固体光源を点灯させる第１点灯期間と、前記第１駆動電流値よりも小さい第２駆動電流値で該固体光源を点灯させる第２点灯期間とを交互に繰り返す制御信号を生成し、前記複数の固体光源全体の光量が時間的に一定となるように、各個体光源の制御信号の位相を互いにずらす、光源制御装置。
2. 前記制御部は、前記固体光源の個数をｎとしたとき、３６０／ｎ度だけ、前記各個体光源の制御信号の位相を互いにずらす、請求項１に記載の光源制御装置。
3. 前記制御部は、前記目標輝度を予め設定された輝度制御ステップ幅で除算した値を被除数とし、前記固体光源の個数を除数とする乗除演算の乗除と、前記固体光源の個数とに基づいて、前記制御信号の１周期における前記第１点灯期間と前記第２点灯期間との比であるディーティー比を決定する、請求項１または２に記載の光源制御装置。
4. 最大輝度に対する前記目標輝度の割合をｍとし、前記輝度制御ステップ幅をΔｍとし、前記固体光源の個数をｎとするとき、前記乗除演算の乗除であるａが
   

   

   に従って求められ、前記ディーティー比であるＤが、
   

   

   に従って求められる、請求項３に記載の光源制御装置。
5. 電流制御ステップ幅をΔＩとするとき、
   

   

   である、請求項４に記載の光源制御装置。
6. 前記第１駆動電流値をＩ１とするとき、
   

   

   である、請求項５に記載の光源制御装置。
7. 前記第２駆動電流値をＩ２とするとき、
   

   

   である、請求項６に記載の光源制御装置。
8. 前記取得部は、複数の色光のそれぞれの目標輝度を取得し、
   前記制御部は、前記色光毎に前記制御信号を生成する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の光源制御装置。
9. 複数の固体光源と、
   前記複数の固体光源を個別に制御する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の光源制御装置と、
   前記複数の固体光源の射出光を光変調して画像を形成する光変調デバイスと、
   前記光変調デバイスで形成された画像を投写する投写レンズと、を有する、プロジェクター。
10. 複数の固体光源を個別に駆動し、目標輝度に応じて、各個体光源の駆動電流を制御する光源制御方法であって、
    前記固体光源毎に、第１駆動電流値で該固体光源を点灯させる第１点灯期間と、前記第１駆動電流値よりも小さい第２駆動電流値で該固体光源を点灯させる第２点灯期間とを交互に繰り返す制御信号を生成し、
    前記複数の固体光源全体の光量が時間的に一定となるように、各個体光源の制御信号の位相を互いにずらす、光源制御方法。

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