JP2021139975A - 光源装置、投影装置及び光源制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低消費電力で駆動可能な光源装置、投影装置及び光源制御方法を提供すること。【解決手段】第一波長帯域光を出射する第一光源と、第一波長帯域光と波長帯域の異なる第二波長帯域光を出射する第二光源と、時分割で照射された第一波長帯域光及び第二波長帯域光を、対応する各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子と、第一波長帯域光及び第二波長帯域光が出射される各諧調制御期間において第一光源の光量を調節する第一調光モードと、第一波長帯域光が出射される階調制御期間において第一光源を消灯制御して光量を調節し、第二波長帯域光が出射される階調制御期間において第一光源の光量を調節する第二調光モードと、を制御する制御部と、を備える。【選択図】図６

Description

本発明は、光源装置、この光源装置を備える投影装置及び光源制御方法に関する。

従来から、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子や液晶板を用いて形成した画像をスクリーンに投影する投影装置が提案されている。例えば、特許文献１の投影装置は、青色波長帯域光を出射する半導体発光素子を含む励起光照射装置と、青色波長帯域光を励起光として受けて緑色波長帯域光の蛍光光を出射する蛍光体ホイールと、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置とを備えており、各色の光を表示素子であるＤＭＤに時分割で照射して画像を形成している。

特開２０１８−１５６８７４号公報

しかしながら、上述の投影装置において光量を調節する場合、半導体発光素子や表示素子等の構成部品の駆動条件により所定以下に光量を落とすことができない場合がある。したがって、投影装置から画像光等の光を出射しながら省電力で駆動させることが難しい場合がある。

本発明は、以上の点に鑑み、低消費電力で駆動可能な光源装置、投影装置及び光源制御方法を提供することを目的とする。

本発明の光源装置は、第一波長帯域光を出射する第一光源と、前記第一波長帯域光と波長帯域の異なる第二波長帯域光を出射する第二光源と、時分割で照射された前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を、対応する各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子と、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が出射される各前記諧調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第一調光モードと、前記第一波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源を消灯制御して光量を調節し、前記第二波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第二調光モードと、を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

本発明の投影装置は、上述の光源装置と、前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影光学系と、前記表示素子と前記光源装置を制御する制御部と、を有することを特徴とする。

本発明の光源制御方法は、光源装置における光源制御方法であって、前記光源装置は、第一波長帯域光を出射する第一光源と、前記第一波長帯域光と波長帯域の異なる第二波長帯域光を出射する第二光源と、時分割で照射された前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を、対応する各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が出射される各前記諧調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第一調光モードと、前記第一波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源を消灯制御して光量を調節し、前記第二波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第二調光モードと、を制御する、ことを特徴とする。

本発明によれば、低消費電力で駆動可能な光源装置、投影装置及び光源制御方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る投影装置の機能回路ブロックを示す図である。 本発明の実施形態に係る投影装置の内部構造を示す平面模式図である。 本発明の実施形態に係る青色レーザダイオードにより形成される光源群を図２の左側パネル側から見た模式図である。 本発明の実施形態に係る蛍光ホイールの正面から見た模式図である。 本発明の実施形態に係る投影装置のタイミングチャートであり、（ａ）は消費電力を１００％で駆動した場合の動作を示し、（ｂ）は消費電力を抑えた場合の動作を示す。 本発明の実施形態に係る光源装置の設定値を示す図である。 本発明の実施形態に係る第二調光モードの青色レーザダイオードに入力するパルス状の入力電流を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。図１は、投影装置１０の機能回路ブロック図である。投影装置制御部は、画像変換部２３と制御部３８とを含むＣＰＵ、入出力インターフェース２２を含むフロントエンドユニット、表示エンコーダ２４と表示駆動部２６とを含むフォーマッタユニットを備える。入出力コネクタ部２１から入力された各種規格の画像信号は、入出力インターフェース２２、システムバスＳＢを介して画像変換部２３で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換された後、表示エンコーダ２４に出力される。

また、表示エンコーダ２４は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶された上でこのビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部２６に出力する。

表示駆動部２６は、表示エンコーダ２４から出力された画像信号に対応して適宜のフレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子５１を駆動する。投影装置１０は、光源装置６０から出射された光線束を、導光光学系を介して表示素子５１に照射することにより、表示素子５１の反射光で光画像を形成し、投影光学系２２０（図２参照）を介して図示しないスクリーン等の被投影体に画像を投影表示する。なお、この投影光学系２２０の可動レンズ群２３５は、レンズモータ４５によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動を行うことができる。

また、画像圧縮／伸長部３１は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体であるメモリカード３２に順次書き込む記録処理を行う。さらに、画像圧縮／伸長部３１は、再生モード時にメモリカード３２に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長し、画像変換部２３を介して表示エンコーダ２４に出力する。よって、画像圧縮／伸長部３１は、メモリカード３２に記憶された画像データに基づいて動画等の出力を行うことができる。

制御部３８は、投影装置１０内の各回路の動作制御を司るものであって、ＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成される。

キー／インジケータ部３７は、筐体に設けられるメインキー及びインジケータ等により構成される。キー／インジケータ部３７の操作信号は、制御部３８に直接送出される。また、リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部３５で受信され、Ｉｒ処理部３６でコード信号に復調されて制御部３８に出力される。

制御部３８はシステムバスＳＢを介して音声処理部４７と接続されている。音声処理部４７は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ４８を駆動して拡声放音させる。

制御部３８は、光源制御回路４１を制御している。光源制御回路４１は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光が光源装置６０から出射されるように、光源装置６０の励起光照射装置の動作を個別に制御する。

図２は、投影装置１０の内部構造を示す平面模式図である。投影装置１０は、光源装置６０、光源側光学系１７０及び投影光学系２２０等を備える。また、投影装置１０は、内部の電源回路ブロックや光源制御ブロック等を含む回路基板と接続された光源装置６０内の駆動部（励起光照射装置７０、赤色光源装置１２０、蛍光ホイール装置１００、表示素子５１等を含む）を駆動する。

光源装置６０は、青色波長帯域光（第一波長帯域光）の光源であって励起光源でもある励起光照射装置７０と、緑色波長帯域光（第二波長帯域光）の光源である緑色光源装置８０と、赤色波長帯域光（第三波長帯域光）の光源である赤色光源装置１２０とを備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と蛍光ホイール装置１００とにより構成される。

光源装置６０には、各色波長帯域光を導光する導光光学系１４０及び光源側光学系１７０が配置されている。導光光学系１４０は、励起光照射装置７０、緑色光源装置８０及び赤色光源装置１２０から出射される光を光源側光学系１７０に導光する。

励起光照射装置７０は、投影装置１０の背面パネル１３側に配置される。励起光照射装置７０は、複数の青色レーザダイオード７１（第一光源）から成る光源群を備える。青色レーザダイオード７１は、半導体発光素子であり、赤色発光ダイオード１２１（第三光源）と出射光の光軸が平行となるよう配置される。

上述の光源群は、複数の青色レーザダイオード７１をマトリクス状に配置して構成される。本実施形態では、青色レーザダイオード７１の光源群を図２の左側パネル１５側から見ると、青色レーザダイオード７１が２行５列のマトリクス状に配置される（図３参照）。また、各青色レーザダイオード７１の光軸上には、青色レーザダイオード７１からの出射光の指向性を高めるように、各々平行光に変換するコリメータレンズ７３が配置される。各コリメータレンズ７３の光軸上には、反射ミラー群７５が配置される。反射ミラー群７５は、各青色レーザダイオード７１から出射された青色波長帯域光の光軸を、正面パネル１２方向に９０度変換する。ヒートシンク８１は、青色レーザダイオード７１と右側パネル１４との間に配置される。また、ヒートシンク８１と背面パネル１３との間には冷却ファン２６１が配置される。青色レーザダイオード７１は、冷却ファン２６１とヒートシンク８１とによって冷却される。

緑色光源装置８０を構成する蛍光ホイール装置１００は、励起光照射装置７０から出射される励起光の光路上であって、正面パネル１２の近傍に配置される。蛍光ホイール装置１００は、蛍光ホイール１０１（第二光源）、モータ１１０、集光レンズ群１１１、集光レンズ１１５を備える。蛍光ホイール１０１は、励起光照射装置７０からの出射光の光軸と直交するように配置される。モータ１１０は、蛍光ホイール１０１を回転駆動させる。集光レンズ群１１１は、励起光照射装置７０から出射される励起光の光線束を蛍光ホイール１０１に集光するとともに蛍光ホイール１０１から背面パネル１３方向に出射される光線束を集光する。集光レンズ１１５は、蛍光ホイール１０１から正面パネル１２方向に出射される光線束を集光する。なお、モータ１１０と正面パネル１２との間には冷却ファン２６１が配置されており、この冷却ファン２６１によって蛍光ホイール装置１００等が冷却される。

図４は、蛍光ホイール１０１を正面から見た模式図である。蛍光ホイール１０１には、Ｃ環状の蛍光発光領域３１０と円弧状の透過領域３２０とが周方向に並設されている。蛍光発光領域３１０は、励起光照射装置７０から出射されて集光レンズ群１１１で集光された青色波長帯域光を励起光として受けて、緑色波長帯域光の蛍光光を出射する。透過領域３２０は、励起光照射装置７０から出射された青色波長帯域光を透過又は拡散透過する。

蛍光ホイール１０１の基材１０２は、銅やアルミニウム等により形成された金属により円板状に形成される。この基材１０２の励起光照射装置７０側の表面１０２ａには環状の反射部が形成される。反射部は銀蒸着等によってミラー加工されている。また、ミラー加工された反射部の表面には、緑色蛍光体層が敷設されて蛍光発光領域３１０が形成される。透過領域３２０は基材１０２に形成された円弧状の切抜き透孔部に透過性を有する透明基材が嵌入されて形成される。透過領域３２０が励起光を拡散透過する領域である場合、その透明基材の表面にはサンドブラスト等で微細凹凸が形成される。

励起光照射装置７０から出射された青色波長帯域光が蛍光発光領域３１０に照射されると（例えば図４の照射領域Ｓを参照）緑色蛍光体層における緑色蛍光体が励起され、蛍光発光領域３１０は緑色波長帯域光を蛍光光として全方位に出射する。緑色波長帯域光は、背面パネル１３側へ出射され、集光レンズ群１１１に入射される。一方、透過領域３２０に入射した青色波長帯域光は、蛍光ホイール１０１を透過又は拡散透過し、蛍光ホイール１０１の背面側（換言すれば、正面パネル１２側）に配置された集光レンズ１１５に入射する。

集光レンズ群１１１は、励起光照射装置７０から出射された青色波長帯域光の光線束を蛍光ホイール１０１に集光するとともに蛍光ホイール１０１から出射された蛍光を集光する。集光レンズ１１５は、蛍光ホイール１０１を透過して出射された光線束を集光する。

赤色光源装置１２０は、青色レーザダイオード７１と出射光の光軸が平行となるように配置された半導体発光素子である赤色発光ダイオード１２１と、赤色発光ダイオード１２１から出射された赤色波長帯域光を集光する集光レンズ群１２５と、を備える。赤色光源装置１２０は、赤色発光ダイオード１２１が出射する赤色波長帯域光の光軸と、蛍光ホイール１０１から出射されて第一ダイクロイックミラー１４１で反射された緑色波長帯域光の光軸とが交差するように配置される。赤色光源装置１２０は、右側パネル１４側に設けられるヒートシンク１３０及び冷却ファン２６１等により冷却される。

導光光学系１４０は、第一ダイクロイックミラー１４１、第二ダイクロイックミラー１４８、第一反射ミラー１４３、第二反射ミラー１４５、光線束を集光させる複数の集光レンズ１４６，１４７，１４９を備える。

第一ダイクロイックミラー１４１は、励起光照射装置７０から出射される青色波長帯域光及び蛍光ホイール１０１から出射される緑色波長帯域光と、赤色光源装置１２０から出射される赤色波長帯域光とが交差する位置に配置される。第一ダイクロイックミラー１４１は、青色及び赤色波長帯域光を透過し、緑色波長帯域光を反射する。蛍光ホイール１０１から出射された緑色波長帯域光の光軸は、左側パネル１５方向に９０度変換される。

また、第一反射ミラー１４３は、蛍光ホイール１０１を透過又は拡散透過した青色波長帯域光の光軸上、つまり、集光レンズ１１５と正面パネル１２との間に配置される。第一反射ミラー１４３は、青色波長帯域光を反射して光軸を左側パネル１５方向に９０度変換する。集光レンズ１４６は、第一反射ミラー１４３の左側パネル１５側に配置される。第二反射ミラー１４５は、集光レンズ１４６の左側パネル１５側に配置される。第二反射ミラー１４５は、集光レンズ１４６で集光された青色波長帯域光の光軸を、背面パネル１３側に９０度変換する。集光レンズ１４７は、第二反射ミラー１４５の背面パネル１３側に配置される。

また、集光レンズ１４９は、第一ダイクロイックミラー１４１の左側パネル１５側に配置される。第一ダイクロイックミラー１４１を透過した赤色波長帯域光の光軸は、集光レンズ１４９に入射する。また、第一ダイクロイックミラー１４１により反射された緑色波長帯域光の光軸は、赤色波長帯域光の光軸と略一致して集光レンズ１４９に入射する。

第二ダイクロイックミラー１４８は、集光レンズ１４９の左側パネル１５側であって、集光レンズ１４７の背面パネル１３側に配置される。第二ダイクロイックミラー１４８は、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射して、青色波長帯域光を透過する。よって、集光レンズ１４９で集光された赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８により反射され、光源側光学系１７０の集光レンズ１７３に入射する。一方、集光レンズ１４７を透過した青色波長帯域光は、第二ダイクロイックミラー１４８を透過して、集光レンズ１７３を介してライトトンネル、ガラスロッド等の導光装置１７５の入射口に集光される。

光源側光学系１７０は、集光レンズ１７３、導光装置１７５、集光レンズ１７８、光軸変換ミラー１８１、集光レンズ１８３、照射ミラー１８５、コンデンサレンズ１９５を備える。なお、コンデンサレンズ１９５は、コンデンサレンズ１９５の背面パネル１３側に配置される表示素子５１から出射された画像光を投影光学系２２０に向けて出射するので、投影光学系２２０の一部に含まれる。

導光装置１７５の近傍に配置される集光レンズ１７３は、光源光を導光装置１７５の入射口に集光する。赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光は、集光レンズ１７３により集光され、導光装置１７５に入射する。導光装置１７５に入射した光線束は、導光装置１７５により均一な強度分布の光線束となる。

導光装置１７５の背面パネル１３側の光軸上には、集光レンズ１７８及び光軸変換ミラー１８１が配置される。導光装置１７５の出射口から出射した光線束の光軸は、集光レンズ１７８で集光された後、光軸変換ミラー１８１により、左側パネル１５側に光軸を変換される。

光軸変換ミラー１８１で反射した光線束は、集光レンズ１８３により集光された後、照射ミラー１８５により、コンデンサレンズ１９５を介して表示素子５１に所定の角度で照射される。本実施形態の表示素子５１は複数のマイクロミラーレンズを備えたＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）である。表示素子５１の背面パネル１３側にはヒートシンク１９０が設けられ、表示素子５１はこのヒートシンク１９０により冷却される。

光源側光学系１７０により表示素子５１の画像形成面に照射された合成光９０は、表示素子５１の画像形成面で反射され、画像光として投影光学系２２０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影光学系２２０は、コンデンサレンズ１９５と、レンズ鏡筒内に設けられた可動レンズ群２３５及び固定レンズ群２２５により構成される。レンズ鏡筒は、可変焦点型レンズとされ、ズーム調節やフォーカス調節が可能に形成される。可動レンズ群２３５は、レンズモータ４５により自動で又は手動で調整可能に形成される。

このように投影装置１０を構成することで、蛍光ホイール１０１を同期回転させるとともに励起光照射装置７０及び赤色光源装置１２０から適宜のタイミングで光を出射すると、緑色、青色及び赤色の各波長帯域の光が導光光学系１４０を介して集光レンズ１７３に入射され、光源側光学系１７０を介して表示素子５１に入射される。そのため、表示素子５１がデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、光源装置６０のタイミングチャート図である。また、図６は、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光の各合成光９０を出射する場合における光源装置６０の設定値の例を示す図である。図６の設定例９１（図５（ａ）のタイミングチャートに対応）は、消費電力を１００％として駆動させた場合の「Ｄｕｔｙ」及び「入力電流」の設定値を示している。設定例９２、設定例９３（図５（ｂ）のタイミングチャートに対応）及び設定例９４は、設定例９１に対して消費電力を低く抑えた場合の「Ｄｕｔｙ」及び「入力電流」の設定値を示している。設定例９１〜９３は、励起光照射装置７０、緑色光源装置８０及び赤色光源装置１２０の各出射光が出射される各諧調制御期間において光量を調節する第一調光モードにより設定される。一方、設定例９４は、励起光照射装置７０の青色レーザダイオード７１により第一波長帯域光が出射される階調制御期間Ｔ３において第一光源を消灯制御して青色波長帯域光の光量を調節し、励起光照射装置７０の青色レーザダイオード７１により第二波長帯域光が出射される階調制御期間Ｔ３において第一光源の光量を調節する第二調光モードにより設定される。

まず、図５（ａ）のタイミングチャートについて説明する。投影装置１０は、２つの単位期間Ｔ１０毎に一つの画像フレームを形成し、複数の画像フレームを連続投影して静止画や動画を投影することができる。光源装置６０は、単位期間Ｔ１０を出力期間Ｔａ、出力期間Ｔｂ及び出力期間Ｔｃの順に時分割して、各出力期間Ｔａ〜Ｔｃに予め割り当てられた合成光９０である赤色波長帯域光９０ａ、緑色波長帯域光９０ｂ及び青色波長帯域光９０ｃを出射して、表示素子５１に導光する。単位期間Ｔ１０は、蛍光ホイール１０１が３６０°の回転（一回転）に要する時間に相当する。

赤色発光ダイオード１２１は、出力期間Ｔａに電流が供給されて赤色波長帯域光Ｌ３を出射し、出力期間Ｔｂ及び出力期間Ｔｃに赤色波長帯域光Ｌ３を消灯する。青色レーザダイオード７１は、出力期間Ｔａに青色波長帯域光Ｌ１を消灯し、出力期間Ｔｂ及び出力期間Ｔｃに電流が供給されて青色波長帯域光Ｌ１を出射する。また、出力期間Ｔａにおいて、図４に示した照射領域Ｓは蛍光発光領域３１０の一部の領域３１１上に位置する。なお照射領域Ｓが領域３１１上に位置するとき、青色波長帯域光Ｌ１は出射されない。また、出力期間Ｔｂにおいて、照射領域Ｓは蛍光発光領域３１０の他の一部の領域３１２上に位置する。出力期間Ｔｃにおいて、照射領域Ｓは透過領域３２０上に位置する。

出力期間Ｔａでは、赤色発光ダイオード１２１から出射された赤色波長帯域光Ｌ３が導光光学系１４０（図２参照）により導光されて、光源装置６０は、出力期間Ｔａの合成光９０として、赤色波長帯域光９０ａを光源側光学系１７０に導光する。図２に示した表示素子５１は、赤色波長帯域光９０ａが出射される期間全体を階調制御期間Ｔ１として、この階調制御期間Ｔ１に亘って階調制御することができる。

出力期間Ｔｂでは、青色レーザダイオード７１から出力された青色波長帯域光Ｌ１が蛍光ホイール１０１の蛍光発光領域３１０に照射されるため、蛍光発光領域３１０からは緑色波長帯域光が出射される。蛍光発光領域３１０から出射された緑色波長帯域光は、導光光学系１４０により導光されるため、光源装置６０は、出力期間Ｔｂの合成光９０として、緑色波長帯域光９０ｂを光源側光学系１７０に導光する。表示素子５１は、緑色波長帯域光９０ｂが出射される期間全体を階調制御期間Ｔ２として、この階調制御期間Ｔ２に亘って階調制御することができる。

出力期間Ｔｃでは、青色レーザダイオード７１から出射された青色波長帯域光Ｌ１が蛍光ホイール１０１の透過領域３２０に照射されるため、透過領域３２０は照射された青色波長帯域光Ｌ１を透過する。透過領域３２０から出射された青色波長帯域光Ｌ１は、導光光学系１４０により導光されるため、光源装置６０は、出力期間Ｔｃの合成光９０として、青色波長帯域光９０ｃを光源側光学系１７０に導光する。表示素子５１は、青色波長帯域光９０ｃが出射される期間全体を階調制御期間Ｔ３として、この階調制御期間Ｔ３に亘って階調制御することができる。各階調制御期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３は、それぞれ出力期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃの長さと略一致する。また、本実施形態の表示素子５１は、階調制御期間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３において２５６階調で階調制御することができる。

図６の設定例９１は、図５（ａ）のタイミングチャートの設定値を示している。「Ｄｕｔｙ」は、蛍光ホイール１０１の回転角［°］の範囲を示している。設定例９１では、出力期間Ｔａの赤色発光ダイオード１２１が赤色波長帯域光を出射する回転角は「１７８°」であり、出力期間Ｔｂの青色レーザダイオード７１が青色波長帯域光を出射する回転角は「１２７°」であり、出力期間Ｔｃの青色レーザダイオード７１が青色波長帯域光を出射する回転角は「５５°」である。

また「入力電流」は赤色発光ダイオード１２１及び青色レーザダイオード７１の駆動電流を示している。設定例９１では、出力期間Ｔａの赤色発光ダイオード１２１の入力電流が「９．２０Ａ」であり、出力期間Ｔｂの青色レーザダイオード７１の入力電流が「４．００Ａ」であり、出力期間Ｔｃの青色レーザダイオード７１の入力電流が「４．００Ａ」である。

本実施形態では、図６に示すように、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光を出射させる時間（Ｄｕｔｙ）と、赤色発光ダイオード１２１及び青色レーザダイオード７１への入力電流とを設定して、表示素子５１から出射させる画像光を光量を調節するとともに消費電力を変化させることができる。制御部３８は、第一調光モード（対応する設定例９１〜９３）及び第二調光モード（対応する設定例９４）において、出力期間Ｔａにおける赤色発光ダイオード１２１の入力電流に電流入力時間を乗じた光量設定値（第三光量設定値）と、出力期間Ｔｂにおける青色レーザダイオード７１の入力電流に電流入力時間を乗じた光量設定値（第二光量設定値）と、出力期間Ｔｃにおける青色レーザダイオード７１の入力電流に電流入力時間を乗じた光量設定値（第一光量設定値）との比率が略一定となるように制御される。なお、出力期間Ｔａ、出力期間Ｔｂ及び出力期間Ｔｃにおける各電流入力時間の比率と、各Ｄｕｔｙの比率は、蛍光ホイール１０１の回転速度を一定とすれば同じである。本実施形態では、出力期間Ｔｃにおける光量設定値を「１」とすると、出力期間Ｔｂの光量設定値は約「２．３」であり、出力期間Ｔａの光量設定値は約「７．４４」である。

図５（ａ）で、出力期間Ｔｃが経過すると、次の単位期間Ｔ１０の出力期間Ｔａの動作が行われる。出力期間Ｔａでは、前述の出力期間Ｔａと同様に、光源装置６０が、赤色発光ダイオード１２１、青色レーザダイオード７１及び蛍光ホイール１０１等を制御して、赤色波長帯域光９０ａを合成光９０として出射する。以降の動作は、単位期間Ｔ１０と同様に繰り返される。

設定例９２では、設定例９１に対して消費電力が５０％となるように設定される。各出力期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける赤色発光ダイオード１２１及び青色レーザダイオード７１の入力電流はそれぞれ「４．６０Ａ」、「２．００Ａ」及び「２．００Ａ」であり、設定例９１の半分の値である。また、各出力期間Ｔａ，Ｔｂ，ＴｃにおけるＤｕｔｙ（電流入力時間）は設定例９１と同じである。これにより、各出力期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける光量設定値の比率を一定にしながら、消費電力を設定例９１に対して５０％にし、全体の光量も設定例９１に対して略５０％に設定することができる。

設定例９３では、設定例９１に対して消費電力が１２．５％となるように設定される。各出力期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける赤色発光ダイオード１２１及び青色レーザダイオード７１のＤｕｔｙはいずれも「５５°」に設定される。また、各出力期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける入力電流はそれぞれ「３．７２Ａ」、「１．１５Ａ」及び「０．５０Ａ」である。これにより、各出力期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける光量設定値の比率を一定にしながら、全体の光量及び消費電力を設定例９２に対して２５％（設定例９１に対しては１２．５％）に設定することができる。

本実施形態の表示素子５１は、階調制御を行うために一定以上の時間（階調制御期間の最小値）を要する。例えば、表示素子５１が階調制御を行うために必要な時間が１．２［ｍｓｅｃ］以上であり、蛍光ホイール１０１の回転速度を１２０［ｒｐｓ］とすると、１．２［ｍｓｅｃ］×１２０［ｒｐｓ］×３６０［°］≒５４［°］により、階調制御を行うために必要な蛍光ホイール１０１のＤｕｔｙ（回転角）は５４°以上となる。したがって、上記の条件では、Ｄｕｔｙ＝５４°が減光設定限界であり、光源装置６０を安定駆動するためにＤｕｔｙを５５°以上に設定することが好ましい。

また、青色レーザダイオード７１から光を出射させるためには、所定の発光閾値電流以上の電流を入力させる必要がある。例えば、本実施形態で用いる青色レーザダイオード７１の発光閾値電流を４５０［ｍＡ］とすると、入力電流＝４５０ｍＡが減光設定限界である。したがって、光源装置６０を安定駆動するために青色レーザダイオード７１の「入力電流」の設定は、例えば「０．５Ａ」以上とすることが好ましい。なお、赤色発光ダイオード１２１や青色レーザダイオード７１には、最大定格電流が設定される。例えば、赤色発光ダイオード１２１の最大定格電流が１０Ａ程度である場合、設定例９１に示すように赤色発光ダイオード１２１の「入力電流」を１０Ａよりやや低い「９．２０Ａ」に設定して、その他の設定値を、ホワイトバランス等を考慮して定めておけば、消費電力を１００％とした場合の投影画像の輝度を定格電流の範囲内で最大限明るくし、調光範囲を広げることができる。

図５（ｂ）は、設定例９３の設定で動作する投影装置１０のタイミングチャートである。設定例９３では、出力期間Ｔａよりも階調制御期間Ｔ１の方が短く、出力期間Ｔｂよりも階調制御期間Ｔ２の方が短い。表示素子５１は、階調制御期間Ｔ１，Ｔ２において、赤色波長帯域光９０ａ及び緑色波長帯域光９０ｂの階調制御を行う。なお、出力期間Ｔａ，Ｔｂにおいて赤色発光ダイオード１２１及び青色レーザダイオード７１に入力電流を入力させるタイミングは任意に設定することができ、表示素子５１は、赤色発光ダイオード１２１及び青色レーザダイオード７１が赤色波長帯域光９０ａ及び緑色波長帯域光９０ｂを出射する期間と同期させて階調制御期間Ｔ１，Ｔ２を設定することができる。また、出力期間Ｔｃと階調制御期間Ｔ３の長さ及び位置は略同じであり、表示素子５１は、階調制御期間Ｔ３に亘って階調制御を行う。

次に、設定例９４について説明する。図６に示す設定例９４では第二調光モードにより調光され、消費電力を設定例９１に対して６．２５％（すなわち設定例９３に対して５０％）となるように設定される。各出力期間Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおける赤色発光ダイオード１２１及び青色レーザダイオード７１の「Ｄｕｔｙ」は設定例９３と同様の「５５°」である。出力期間Ｔａ及び出力期間Ｔｂの「入力電流」は、それぞれ設定例９３に対して５０％である「１．８６Ａ」及び「０．５８Ａ」である。また、出力期間Ｔｃの青色レーザダイオード７１の「Ｄｕｔｙ」及び「入力電流」は、設定例９３と同様の「５５°」及び「０．５０Ａ」であるが、以下に説明するように、消費電力及び光量の合計は設定例９３に対して５０％となるように動作する。

図７は、設定例９４（第二調光モード）における出力期間Ｔｃに青色レーザダイオード７１に入力される入力電流の波形である。制御部３８は、設定例９４の第二調光モードにおいて、励起光照射装置７０における複数の青色レーザダイオード７１の全部に間欠的なパルス状の電流を入力して低い実効値で駆動し、青色波長帯域光Ｌ１をパルス状に出射させることができる。パルス波形のＯＮ時間及びＯＦＦ時間は、出力期間Ｔａの赤色発光ダイオード１２１及び出力期間Ｔｂの青色レーザダイオード７１の光量設定値に応じて定めることができる。設定例９３に対する消費電力を５０％とする場合、パルス波形のＯＮ時間及びＯＦＦ時間は略等間隔に設定される。したがって、出力期間Ｔｃにおいて、青色レーザダイオード７１への入力電流の総量は、設定例９３（図６参照）と比較して５０％となる。このように、青色波長帯域光９０ｃを出射させるための消費電力及び青色波長帯域光９０ｃの光量を、半分にすることができる。

パルス波の周波数は、例えば数ＭＨｚに設定することができる。また、この周波数は、表示素子５１におけるマイクロミラーレンズのスイッチング周波数よりも高周波（例えば２倍以上）に設定することができる。

また、制御部３８は、設定例９４の第二調光モードにおいて、励起光照射装置７０における複数の青色レーザダイオード７１の一部を常時消灯させ、残りの一部の青色レーザダイオード７１から青色波長帯域光Ｌ１を常時出射させてもよい。常時消灯させる青色レーザダイオード７１は、例えば、図３に示したマトリクス状に配列された複数の青色レーザダイオード７１のうち、左右方向に亘って上下交互に配置される青色レーザダイオード７１ａ，７１ｇ，７１ｃ，７１ｉ，７１ｅを常時消灯することができる。このように、常時消灯させる青色レーザダイオード７１を分散して選択することで、表示素子５１に照射される青色波長帯域光Ｌ１の輝度ムラを低減することができる。

なお、常時消灯させる青色レーザダイオード７１は、図３に示した上段の青色レーザダイオード７１ａ〜７１ｅ又は下段の青色レーザダイオード７１ｆ〜７１ｊとしたり、左半分の青色レーザダイオード７１ａ，７１ｂ，７１ｆ〜７１ｈ又は右半分の青色レーザダイオード７１ｃ〜７１ｅ，７１ｉ，７１ｊとしてもよい。

なお、上述した第二調光モードは、例えば、手動又は自動で投影装置１０の明るさを下げた場合に、制御部３８が青色レーザダイオード７１及び表示素子５１の一方又は両方が減光設定限界である場合に第二調光モードで制御するように切り換えてもよい。即ち、本来、光源の電流値を低下させて駆動すればいいが、赤色発光ダイオード１２１と異なり青色レーザダイオード７１は電流の下限値が決まっているため、電流値を一定以下に低下させることができないため、青色レーザダイオード７１により青色波長帯域光を出射する際、青色光のタイミングのみ青色レーザダイオード７１の点灯を制御し、緑色光のタイミングにおいては青色レーザダイオード７１の点灯を制御しない。

なお、投影装置１０が、光源の点灯用電源として、ＡＣ電源としての商用電源だけでなく、ＤＣ電源としてのバッテリ電源も、元電源として接続可能に構成されている場合、元電源としてバッテリ電源を接続して駆動している際に、商用電源により駆動されている場合と同様の明るさになるように制御を行うと、投影装置１０の駆動時間が短くなってしまう。よって、第二調光モードは低消費電力であるため、元電源としてバッテリ電源が接続されている場合、第二調光モードで点灯制御をすることができる。或いは、バッテリの電池残量が所定の閾値以下になったときに第二調光モードにすることができる。具体的には、投影装置１０を電池駆動により動作させる場合に、制御部３８は、電池残量が所定の閾値以下になったときに消費電力を低く抑えるように駆動させることができる（例えば図６の設定例９２〜９４）。

或いは、電池残量が所定の閾値より大きい場合であっても、制御部３８は、被投影体までの距離が所定の閾値以下の場合には投影画像が暗くても視認性への影響が少ないと判定し、明るさを低下させて消費電力を低く抑えるように駆動してもよい。そして、光源装置６０は、消費電力を抑えて駆動させた場合に任意のタイミングで第二調光モードによって駆動することができる。

具体的には、投影装置１０の投影モードとして、近接モード（第二調光モード）を設ける。投影装置１０には、一般的に、投影面に赤外線・超音波等を照射し、その反射波が戻る迄の時間や照射角度により距離を検出するオートフォーカス（アクティブ方式）が搭載されているため、投影面迄の距離を測定できるので、投影装置１０から被投影面迄の距離が閾値より小さい場合には、元電源としてバッテリ電源が接続されているモバイル型の投影装置１０であると判断し、投影画像を不必要に明るくしないように、第一調光モードと比較して消費電力を抑制した近接モードに自動で設定することができる。

このような構成にすることで、バッテリの電池残量が所定の閾値以上であっても、投影面迄の距離が所定の閾値以下の場合には、ユーザにとって視認性に問題が無いと判断し、光源の点灯を制御しているので、バッテリの寿命を長くすることができる。

以上説明したように、本発明の実施形態の光源装置６０及び投影装置１０は、第一波長帯域光を出射する複数の半導体発光素子である第一光源と、第二波長帯域光を出射する第二光源と、第三波長帯域光を出射する第三光源と、時分割で照射された各光を階調制御期間Ｔ１〜Ｔ３に階調制御して画像光を形成する表示素子５１と、制御部３８とを備える。また、制御部３８は、半導体発光素子（第一光源）、第二光源及び第三光源が出射される各諧調制御期間において第一光源の光量を調節する第一調光モードと、第一波長帯域光が出射される階調制御期間において半導体発光素子（第一光源）を消灯制御して光量を調節し、第二波長帯域光が出射される階調制御期間において第一光源の光量を調節する第二調光モードと、を制御する。

このような光源装置６０及び投影装置１０の構成及び光源制御方法により、低消費電力モードを実現することができ、例えば光源装置６０や投影装置１０を電池駆動方式としても電池寿命を延ばすことができる。

また、制御部３８が第二調光モードにおいて複数の半導体発光素子の全部を間欠的に駆動させて第一波長帯域光をパルス状に出射させる光源装置６０は、階調制御期間Ｔ３を短くすることなく、消費電力及び光量を低減させることができる。なお、半導体発光素子をパルス状に駆動させる場合は、半導体発光素子の温度上昇を抑えることができ、温度上昇に伴う半導体発光素子の発光効率の低下を低減さえることができる。そのため、一部の半導体発光素子を常時消灯させ、残りの一部の半導体発光素子から第一波長帯域光を常時出射させる場合よりも、半導体発光素子を効率よく駆動させることができる。

また、制御部３８が第二調光モードにおいて複数の半導体発光素子の一部を常時消灯させ、残りの一部の半導体発光素子から階調制御期間Ｔ１〜Ｔ３に亘り第一波長帯域光を常時出射させる光源装置６０は、簡易な制御により消費電力を抑えながら第一波長帯域光を出射させることができる。

また、制御部３８が半導体発光素子及び表示素子５１の一方又は両方が減光設定限界である場合に第二調光モードで制御する光源装置６０は、消費電力及び光量をさらに抑えて広い調光範囲で駆動することができる。

また、半導体発光素子の減光設定限界は入力電流の発光閾値であり、表示素子５１の減光設定限界は階調制御期間の設定可能な最小値である光源装置６０は、半導体発光素子及び表示素子５１の動作上の制約に関わらず消費電力及び光量を低減させることができる。

また、第一調光モード及び第二調光モードにおける調光は、第一波長帯域光の出力期間Ｔｃにおける半導体発光素子の入力電流に電流入力時間を乗じた第一光量設定値と、第二波長帯域光の出力期間Ｔｂにおける半導体発光素子の入力電流に電流入力時間を乗じた第二光量設定値と、第三波長帯域光の出力期間Ｔａにおける第三光源の入力電流に電流入力時間を乗じた第三光量設定値との比率が一定となるように制御される構成について説明した。これにより、ホワイトバランス等の色調を略一定に保持しながら消費電力を低減させることができる。

また、第一波長帯域光、第二波長帯域光及び第三波長帯域光はそれぞれ青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光であり、第一光源、第二光源及び第三光源はそれぞれ青色レーザダイオード７１、蛍光ホイール１０１及び赤色発光ダイオード１２１である光源装置６０は、少ない発光素子の構成で、表示素子５１にカラー画像を形成させることができる。

なお、上記実施形態において、制御部３８は、第二調光モードにおいて、半導体発光素子（７１）の全部を間欠的に駆動させて第一波長帯域光（青色光）をパルス状に出射させる、または複数の半導体発光素子（７１）の一部を常時消灯させ、残りの一部の半導体発光素子（７１）から階調制御期間に亘り第一波長帯域光（青色光）を常時出射させる、としたがこの構成に限らない。

例えば、パルス幅をパルス期間（周期）で割ったデューティ比が０．２５（２５％）の場合、または複数の半導体発光素子（７１）のうちの３／４の個数を常時消灯させ、残りの１／４の個数の半導体発光素子（７１）から階調制御期間に亘り第一波長帯域光（青色光）を常時出射させる構成の場合、次のような制御を行うことも可能である。デューティ比を０．５（５０％）にし、且つ複数の半導体発光素子（７１）のうちの１／２の個数を常時消灯させ、残りの１／２の個数の半導体発光素子（７１）から階調制御期間に亘り第一波長帯域光（青色光）を常時出射させることで、同様の明るさ制御をすることができる。従って、制御部３８は、第二調光モードにおいて、複数の半導体発光素子（７１）の一部を常時消灯させ、残りの一部の半導体発光素子（７１）から第一波長帯域光（青色光）を間欠的に駆動させて第一波長帯域光（青色光）をパルス状に出射させる構成にしても良い。このようにすることで、バッテリの電池残量が極めて少ない場合、即ち６．２５％よりも少ない消費電力でも光源の点灯による投影を停止せずに投影し続けることができる。

また、第一光源の半導体発光素子（７１）は複数であるとしたが、この構成に限らない。制御部３８における消灯制御において、半導体発光素子（７１）の点灯個数を制御する場合は、複数の半導体発光素子（７１）が必要である。しかし、半導体発光素子（７１）を間欠的に駆動させて第一波長帯域光をパルス状に出射させる場合には、半導体発光素子（７１）は１個でも構わない。

本発明の実施形態においては、蛍光ホイール１０１に、Ｃ環状の蛍光発光領域３１０と円弧状の透過領域３２０とが周方向に並設されている構成であるとした。しかし、この構成に限らない。光学素子の構成を替えることで、励起光照射領域として励起光を透過する透過領域３２０ではなく、励起光を反射する反射領域を用いても良い。また、回転する蛍光ホイール１０１を用いずに、透過領域３２０または反射領域と、蛍光発光領域３１０と、が固定して配置、若しくは振動して配置された構成であっても良い。この場合、励起光照射領域に照射する励起光源と、蛍光発光領域に励起光を照射する励起光源と、の配置位置を変えても良い。或いは、透過領域３２０または反射領域と、蛍光発光領域３１０と、に時分割で励起光が照射されるように、励起光を可動式のミラーで反射しても良い。

なお、以上説明した実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ 第一波長帯域光を出射する第一光源と、
前記第一波長帯域光と波長帯域の異なる第二波長帯域光を出射する第二光源と、
時分割で照射された前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を、対応する各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子と、
前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が出射される各前記諧調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第一調光モードと、前記第一波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源を消灯制御して光量を調節し、前記第二波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第二調光モードと、を制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光源装置。
［２］ 励起光を出射する励起光源と、
前記励起光を透過または反射する励起光照射領域と、
前記励起光により励起されて蛍光光を発光する蛍光体層が形成された蛍光発光領域と、
前記励起光が前記励起光照射領域を透過または反射する期間に、前記励起光源を消灯制御して光量を調節し、前記励起光が前記蛍光発光領域に照射される期間に、前記励起光源の光量を調節する調光モードを有する制御部と、
を備えることを特徴とする光源装置。
［３］ 前記励起光源は、前記励起光である第一波長帯域光を出射する半導体発光素子であり、
時分割で照射された前記第一波長帯域光、及び前記蛍光光である第二波長帯域光を、対応する期間である各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子を備え、
前記制御部における前記消灯制御は、前記半導体発光素子を間欠的に駆動させて前記第一波長帯域光をパルス状に出射させることを特徴とする前記［２］に記載の光源装置。
［４］ 前記励起光源は、前記励起光である第一波長帯域光を出射する複数の半導体発光素子であり、
時分割で照射された前記第一波長帯域光、及び前記蛍光光である第二波長帯域光を、対応する期間である各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子を備え、
前記制御部における前記消灯制御は、複数の前記半導体発光素子の一部を常時消灯させ、残りの一部の前記半導体発光素子から前記第一波長帯域光を常時出射させることを特徴とする前記［２］に記載の光源装置。
［５］ 前記励起光源は、前記励起光である第一波長帯域光を出射する複数の半導体発光素子であり、
時分割で照射された前記第一波長帯域光、及び前記蛍光光である第二波長帯域光を、対応する期間である各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子を備え、
前記制御部における前記消灯制御は、複数の前記半導体発光素子の一部を常時消灯させ、残りの一部の前記半導体発光素子から前記第一波長帯域光を間欠的に駆動させて前記第一波長帯域光をパルス状に出射させることを特徴とする前記［２］に記載の光源装置。
［６］ 前記調光モードは第二調光モードであり、
前記制御部は、前記励起光が前記励起光照射領域を透過または反射する期間、及び前記励起光が前記蛍光発光領域に照射される期間に、前記励起光の光量を調節する第一調光モードを有することを特徴とする前記［２］に記載の光源装置。
［７］ 前記励起光源は、前記励起光である第一波長帯域光を出射する半導体発光素子であり、
時分割で照射された前記第一波長帯域光、及び前記蛍光光である第二波長帯域光を、対応する期間である各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子を備える、
ことを説く緒とする前記［６］に記載の光源装置。
［８］ 前記調光モードは第二調光モードであり、
前記制御部は、前記励起光が前記励起光照射領域を透過または反射する期間、及び前記励起光が前記蛍光発光領域に照射される期間に、前記励起光の光量を調節する第一調光モードを有することを特徴とする前記［３］乃至前記［５］の何れかに記載の光源装置。
［９］ 前記第一光源は、半導体発光素子であり、
前記制御部における前記消灯制御は、前記半導体発光素子を間欠的に駆動させて前記第一波長帯域光をパルス状に出射させることを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［１０］ 前記第一光源は、複数の半導体発光素子であり、
前記制御部における前記消灯制御は、複数の前記半導体発光素子の一部を常時消灯させ、残りの一部の前記半導体発光素子から前記第一波長帯域光を常時出射させることを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［１１］ 前記第一光源は、複数の半導体発光素子であり、
前記制御部における前記消灯制御は、複数の前記半導体発光素子の一部を常時消灯させ、残りの一部の前記半導体発光素子から前記第一波長帯域光を間欠的に駆動させて前記第一波長帯域光をパルス状に出射させることを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［１２］ 前記制御部は、前記半導体発光素子及び前記表示素子の一方又は両方が減光設定限界である場合に前記第二調光モードで制御することを特徴とする前記［７］乃至前記［１１］の何れかに記載の光源装置。
［１３］ 前記半導体発光素子の前記減光設定限界は、入力電流の発光閾値であり、
前記表示素子の前記減光設定限界は、前記階調制御期間の設定可能な最小値である、
ことを特徴とする前記［１２］に記載の光源装置。
［１４］ 前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光と波長帯域の異なる第三波長帯域光を出射する第三光源を更に備え、
前記表示素子は、時分割で照射された前記第三波長帯域光を対応する前記階調制御期間に階調制御して画像光を形成し、
前記制御部は、前記第一調光モード及び前記第二調光モードが、前記第三波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第三光源の光量を調節するように制御することを特徴とする前記［８］に記載の光源装置。
［１５］ 前記第二光源は、前記第一波長帯域光により励起されて前記第二波長帯域光を蛍光光として発行する蛍光体層が形成された蛍光発光領域を含み、
前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光と波長帯域の異なる第三波長帯域光を出射する第三光源を更に備え、
前記表示素子は、時分割で照射された前記第三波長帯域光を対応する前記階調制御期間に階調制御して画像光を形成し、
前記制御部は、前記第一調光モード及び前記第二調光モードが、前記第三波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第三光源の光量を調節するように制御することを特徴とする前記［９］乃至前記［１１］の何れかに記載の光源装置。
［１６］ 前記第一調光モード及び前記第二調光モードにおける光量の調節は、
前記第一波長帯域光の出力期間における前記半導体発光素子の入力電流に電流入力時間を乗じた第一光量設定値と、前記第二波長帯域光の出力期間における前記半導体発光素子の入力電流に電流入力時間を乗じた第二光量設定値と、前記第三波長帯域光の出力期間における前記第三光源の入力電流に電流入力時間を乗じた第三光量設定値との比率が一定となるように制御される、
ことを特徴とする前記［１４］又は前記［１５］に記載の光源装置。
［１７］ 前記第一波長帯域光は青色波長帯域光であり、
前記第二波長帯域光は緑色波長帯域光であり、
前記第三波長帯域光は赤色波長帯域光であり、
前記半導体発光素子は、青色レーザダイオードであり、
前記蛍光発光領域は、前記青色波長帯域光が照射されて前記緑色波長帯域光を蛍光光として出射する蛍光体を含み、
前記第三光源は、赤色発光ダイオードである、
ことを特徴とする前記［１４］または前記［１６］に記載の光源装置。
［１８］ 前記［１］、前記［３］乃至前記［５］、及び前記［７］乃至前記［１７］の何れか記載の光源装置と、
前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影光学系と、
前記表示素子と前記光源装置を制御する制御部と、
を有することを特徴とする投影装置。
［１９］ 光源装置における光源制御方法であって、
前記光源装置は、
第一波長帯域光を出射する第一光源と、
前記第一波長帯域光と波長帯域の異なる第二波長帯域光を出射する第二光源と、
時分割で照射された前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を、対応する各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が出射される各前記諧調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第一調光モードと、前記第一波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源を消灯制御して光量を調節し、前記第二波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第二調光モードと、を制御する、
ことを特徴とする光源制御方法。

１０ 投影装置 １２ 正面パネル
１３ 背面パネル １４ 右側パネル
１５ 左側パネル ２１ 入出力コネクタ部
２２ 入出力インターフェース ２３ 画像変換部
２４ 表示エンコーダ ２５ ビデオＲＡＭ
２６ 表示駆動部 ３１ 画像圧縮／伸長部
３２ メモリカード ３５ Ｉｒ受信部
３６ Ｉｒ処理部 ３７ キー／インジケータ部
３８ 制御部 ４１ 光源制御回路
４３ 排気ファン駆動制御回路 ４５ レンズモータ
４７ 音声処理部 ４８ スピーカ
５１ 表示素子 ６０ 光源装置
７０ 励起光照射装置 ７１ 青色レーザダイオード（第一光源）
７１ａ〜７１ｊ 青色レーザダイオード ７３ コリメータレンズ
７５ 反射ミラー群 ８０ 緑色光源装置
８１ ヒートシンク ９０ 合成光
９０ａ 赤色波長帯域光 ９０ｂ 緑色波長帯域光
９０ｃ 青色波長帯域光 １００ 蛍光ホイール装置
１０１ 蛍光ホイール（第二光源） １０２ 基材
１０２ａ 表面 １１０ モータ
１１１ 集光レンズ群 １１５ 集光レンズ
１２０ 赤色光源装置 １２１ 赤色発光ダイオード（第三光源）
１２５ 集光レンズ群 １３０ ヒートシンク
１４０ 導光光学系 １４１ 第一ダイクロイックミラー
１４３ 第一反射ミラー １４５ 第二反射ミラー
１４６ 集光レンズ １４７ 集光レンズ
１４８ 第二ダイクロイックミラー １４９ 集光レンズ
１７０ 光源側光学系 １７３ 集光レンズ
１７５ 導光装置 １７８ 集光レンズ
１８１ 光軸変換ミラー １８３ 集光レンズ
１８５ 照射ミラー １９０ ヒートシンク
１９５ コンデンサレンズ ２２０ 投影光学系
２２５ 固定レンズ群 ２３５ 可動レンズ群
２６１ 冷却ファン ３１０ 蛍光発光領域
３１１ 領域 ３１２ 領域
３２０ 透過領域
Ｌ１ 青色波長帯域光 Ｌ３ 赤色波長帯域光
Ｓ 照射領域 ＳＢ システムバス
Ｔ１〜Ｔ３ 階調制御期間 Ｔ１０ 単位期間
Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ 出力期間

本発明の光源装置は、第一波長帯域光を出射する第一光源と、前記第一波長帯域光と波長帯域の異なる第二波長帯域光を出射する第二光源と、時分割で照射された前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を、対応する各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子と、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が出射される各前記諧調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第一調光モードと、少なくとも一部の期間は前記第一波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源を点灯及び消灯の少なくとも一方を制御する消灯制御して光量を調節し、前記第二波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第二調光モードと、を制御する制御部と、を備えることを特徴とする。

図５（ａ）及び図５（ｂ）は、光源装置６０のタイミングチャート図である。また、図６は、赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光の各合成光９０を出射する場合における光源装置６０の設定値の例を示す図である。図６の設定例９１（図５（ａ）のタイミングチャートに対応）は、消費電力を１００％として駆動させた場合の「Ｄｕｔｙ」及び「入力電流」の設定値を示している。設定例９２、設定例９３（図５（ｂ）のタイミングチャートに対応）及び設定例９４は、設定例９１に対して消費電力を低く抑えた場合の「Ｄｕｔｙ」及び「入力電流」の設定値を示している。設定例９１〜９３は、励起光照射装置７０、緑色光源装置８０及び赤色光源装置１２０の各出射光が出射される各諧調制御期間において光量を調節する第一調光モードにより設定される。一方、設定例９４は、励起光照射装置７０の青色レーザダイオード７１により第一波長帯域光が出射される階調制御期間Ｔ３において第一光源を消灯制御して青色波長帯域光の光量を調節し、励起光照射装置７０の青色レーザダイオード７１により第二波長帯域光が出射される階調制御期間Ｔ２において第一光源の光量を調節する第二調光モードにより設定される。

Claims (19)

1. 第一波長帯域光を出射する第一光源と、
   前記第一波長帯域光と波長帯域の異なる第二波長帯域光を出射する第二光源と、
   時分割で照射された前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を、対応する各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子と、
   前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が出射される各前記諧調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第一調光モードと、前記第一波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源を消灯制御して光量を調節し、前記第二波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第二調光モードと、を制御する制御部と、
   を備えることを特徴とする光源装置。
2. 励起光を出射する励起光源と、
   前記励起光を透過または反射する励起光照射領域と、
   前記励起光により励起されて蛍光光を発光する蛍光体層が形成された蛍光発光領域と、
   前記励起光が前記励起光照射領域を透過または反射する期間に、前記励起光源を消灯制御して光量を調節し、前記励起光が前記蛍光発光領域に照射される期間に、前記励起光源の光量を調節する調光モードを有する制御部と、
   を備えることを特徴とする光源装置。
3. 前記励起光源は、前記励起光である第一波長帯域光を出射する半導体発光素子であり、
   時分割で照射された前記第一波長帯域光、及び前記蛍光光である第二波長帯域光を、対応する期間である各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子を備え、
   前記制御部における前記消灯制御は、前記半導体発光素子を間欠的に駆動させて前記第一波長帯域光をパルス状に出射させることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
4. 前記励起光源は、前記励起光である第一波長帯域光を出射する複数の半導体発光素子であり、
   時分割で照射された前記第一波長帯域光、及び前記蛍光光である第二波長帯域光を、対応する期間である各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子を備え、
   前記制御部における前記消灯制御は、複数の前記半導体発光素子の一部を常時消灯させ、残りの一部の前記半導体発光素子から前記第一波長帯域光を常時出射させることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
5. 前記励起光源は、前記励起光である第一波長帯域光を出射する複数の半導体発光素子であり、
   時分割で照射された前記第一波長帯域光、及び前記蛍光光である第二波長帯域光を、対応する期間である各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子を備え、
   前記制御部における前記消灯制御は、複数の前記半導体発光素子の一部を常時消灯させ、残りの一部の前記半導体発光素子から前記第一波長帯域光を間欠的に駆動させて前記第一波長帯域光をパルス状に出射させることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
6. 前記調光モードは第二調光モードであり、
   前記制御部は、前記励起光が前記励起光照射領域を透過または反射する期間、及び前記励起光が前記蛍光発光領域に照射される期間に、前記励起光の光量を調節する第一調光モードを有することを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
7. 前記励起光源は、前記励起光である第一波長帯域光を出射する半導体発光素子であり、
   時分割で照射された前記第一波長帯域光、及び前記蛍光光である第二波長帯域光を、対応する期間である各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子を備える、
   ことを特徴とする請求項６に記載の光源装置。
8. 前記調光モードは第二調光モードであり、
   前記制御部は、前記励起光が前記励起光照射領域を透過または反射する期間、及び前記励起光が前記蛍光発光領域に照射される期間に、前記励起光の光量を調節する第一調光モードを有することを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れかに記載の光源装置。
9. 前記第一光源は、半導体発光素子であり、
   前記制御部における前記消灯制御は、前記半導体発光素子を間欠的に駆動させて前記第一波長帯域光をパルス状に出射させることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
10. 前記第一光源は、複数の半導体発光素子であり、
    前記制御部における前記消灯制御は、複数の前記半導体発光素子の一部を常時消灯させ、残りの一部の前記半導体発光素子から前記第一波長帯域光を常時出射させることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
11. 前記第一光源は、複数の半導体発光素子であり、
    前記制御部における前記消灯制御は、複数の前記半導体発光素子の一部を常時消灯させ、残りの一部の前記半導体発光素子から前記第一波長帯域光を間欠的に駆動させて前記第一波長帯域光をパルス状に出射させることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
12. 前記制御部は、前記半導体発光素子及び前記表示素子の一方又は両方が減光設定限界である場合に前記第二調光モードで制御することを特徴とする請求項７乃至請求項１１の何れかに記載の光源装置。
13. 前記半導体発光素子の前記減光設定限界は、入力電流の発光閾値であり、
    前記表示素子の前記減光設定限界は、前記階調制御期間の設定可能な最小値である、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の光源装置。
14. 前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光と波長帯域の異なる第三波長帯域光を出射する第三光源を更に備え、
    前記表示素子は、時分割で照射された前記第三波長帯域光を対応する前記階調制御期間に階調制御して画像光を形成し、
    前記制御部は、前記第一調光モード及び前記第二調光モードが、前記第三波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第三光源の光量を調節するように制御することを特徴とする請求項８に記載の光源装置。
15. 前記第二光源は、前記第一波長帯域光により励起されて前記第二波長帯域光を蛍光光として発光する蛍光体層が形成された蛍光発光領域を含み、
    前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光と波長帯域の異なる第三波長帯域光を出射する第三光源を更に備え、
    前記表示素子は、時分割で照射された前記第三波長帯域光を対応する前記階調制御期間に階調制御して画像光を形成し、
    前記制御部は、前記第一調光モード及び前記第二調光モードが、前記第三波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第三光源の光量を調節するように制御することを特徴とする請求項９乃至請求項１１の何れかに記載の光源装置。
16. 前記第一調光モード及び前記第二調光モードにおける光量の調節は、
    前記第一波長帯域光の出力期間における前記半導体発光素子の入力電流に電流入力時間を乗じた第一光量設定値と、前記第二波長帯域光の出力期間における前記半導体発光素子の入力電流に電流入力時間を乗じた第二光量設定値と、前記第三波長帯域光の出力期間における前記第三光源の入力電流に電流入力時間を乗じた第三光量設定値との比率が一定となるように制御される、
    ことを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の光源装置。
17. 前記第一波長帯域光は青色波長帯域光であり、
    前記第二波長帯域光は緑色波長帯域光であり、
    前記第三波長帯域光は赤色波長帯域光であり、
    前記半導体発光素子は、青色レーザダイオードであり、
    前記蛍光発光領域は、前記青色波長帯域光が照射されて前記緑色波長帯域光を蛍光光として出射する蛍光体を含み、
    前記第三光源は、赤色発光ダイオードである、
    ことを特徴とする請求項１４または請求項１６に記載の光源装置。
18. 請求項１、請求項３乃至請求項５、及び請求項７乃至請求項１７の何れか記載の光源装置と、
    前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影光学系と、
    前記表示素子と前記光源装置を制御する制御部と、
    を有することを特徴とする投影装置。
19. 光源装置における光源制御方法であって、
    前記光源装置は、
    第一波長帯域光を出射する第一光源と、
    前記第一波長帯域光と波長帯域の異なる第二波長帯域光を出射する第二光源と、
    時分割で照射された前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光を、対応する各階調制御期間に階調制御して画像光を形成する表示素子と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が出射される各前記諧調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第一調光モードと、前記第一波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源を消灯制御して光量を調節し、前記第二波長帯域光が出射される前記階調制御期間において前記第一光源の光量を調節する第二調光モードと、を制御する、
    ことを特徴とする光源制御方法。

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