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

光源装置、投影装置及び光源制御方法 Download PDF

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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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