JP4900428B2

JP4900428B2 - 投影装置及び投影方法

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Inventors: 衛柴崎
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Description

本発明は、例えばデータプロジェクタ装置等に好適な光源装置及び光源制御方法を有した投影装置及び投影方法に関する。

従来、発光ダイオード（ＬＥＤ：ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）を光源とする投写装置において、Ｒ，Ｇ，Ｂの各発光ダイオードの点灯、調光及び温度を個別に制御することを可能とし、画像表示部における表示画面の明るさや発光効率を適正且つ円滑に調整乃至維持し得ると共に、消費電力の低減を容易に達成するような技術が考えられていた。（例えば、特許文献１）
上記特許文献に記載された技術も含め、光源となる発光ダイオードの調光を行なうには、発光時間を調整する方法と、発光強度を調整する方法とが考えられる。

しかるに、光源の発光時間を調整する場合には、調整した発光時間に合わせて、投影画像を形成する、液晶表示パネルやＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）（登録商標）等の光変調素子での画像表示時間を調整しなくてはならず、特に中間調表示を行なう場合にはその制御が大変煩雑なものとなり、現実的ではない。

また、発光強度を調整する方法としては、例えば各発光ダイオードに流す電流値を制御することが考えられる。

図９は、カラーホイールを併用する白色発光ダイオード群を光源とし、赤色（Ｒ）画像投影時に定格の８０％、緑色（Ｇ）画像投影時に定格通り１００％、青色（Ｂ）画像投影時に定格の６０％の輝度となるように調光を行なう場合について例示したものである。

同図では、図９（Ａ）が各色画像毎の投影タイミングを示し、図９（Ｂ）は白色発光ダイオード群の発光輝度を示す。図９（Ｃ）〜図９（Ｅ）は各色画像毎の発光ダイオード群の駆動内容を示す。ここでは、説明を簡略化するために、発光ダイオード群が計５個の発光ダイオードｗ１〜ｗ５から構成されるものとする。

図９（Ｃ）〜図９（Ｅ）に示すように、赤色（Ｒ）画像、緑色（Ｇ）画像、青色（Ｂ）画像の各投影時には、定格の８０％、１００％、６０％の輝度となるように各発光ダイオードｗ１〜ｗ５に供給する駆動電流値を調整する。各発光ダイオードｗ１〜ｗ５は、全て同一の駆動電流値で発光駆動されるため、同時に点灯されるダイオードの数は常に全数である「５」となる。

このようにアナログ的に駆動電流値を調整する場合、特に低い輝度となるように電流値を抑制する時ほど、それまでの状態から次に所望の発光輝度となるまでの応答時間が低下する。

例えば上記図９（Ｂ）でも、発光輝度が８０％から１００％に移行する場合は特に不具合がない反面、発光輝度を６０％から８０％に移行する場合、及び１００％から６０％に移行する場合はいずれも応答に遅れを生じ、結果として正確な階調表示を阻害する要因となる。

特開２００５−１８１５２８号公報

上記駆動電流の調整に基づく応答速度の低下を回避するべく、個々の発光ダイオードの駆動電流を調整するのではなく、１００％の輝度で発光する発光ダイオードの個数を制御する方法が考えられる。

図１０は、カラーホイールを併用する白色発光ダイオード群を光源とし、赤色（Ｒ）画像投影時に定格の８０％、緑色（Ｇ）画像投影時に定格通り１００％、青色（Ｂ）画像投影時に定格の６０％の輝度となるように発光個数により調光を行なう場合について例示したものである。

同図では、図１０（Ａ）が各色画像毎の投影タイミングを示し、図１０（Ｂ）は白色発光ダイオード群の発光輝度を示す。図１０（Ｃ）〜図１０（Ｅ）は各色画像毎の発光ダイオード群の駆動内容を示す。ここでも発光ダイオード群が計５個の発光ダイオードｗ１〜ｗ５から構成されるものとする。

図１０（Ｃ）〜図１０（Ｅ）に示すように、赤色（Ｒ）画像、緑色（Ｇ）画像、青色（Ｂ）画像の各投影時には、定格の８０％、１００％、６０％の輝度となるように各発光ダイオードｗ１〜ｗ５の発光個数を調整する。

図１０（Ｃ）では、全体で８０％の輝度とするべく、５個の発光ダイオードｗ１〜ｗ５中の４個、ｗ１〜ｗ４を定格の１００％の輝度で発光駆動する一方で、残る１個のｗ５をまったく駆動しない。

図１０（Ｄ）では、全体で１００％の輝度とするべく、５個の発光ダイオードｗ１〜ｗ５の全てを定格の１００％の輝度で発光駆動している。

図１０（Ｅ）では、全体で６０％の輝度とするべく、５個の発光ダイオードｗ１〜ｗ５中の３個、ｗ１〜ｗ３を定格の１００％の輝度で発光駆動する一方で、残る２個のｗ４，ｗ５をまったく駆動しない。

このように、発光駆動する発光素子の数を調整することでその時々に必要な輝度を得るようにした場合、発光を行なう素子はいずれも定格で駆動されることになり、充分な応答速度が得られることになる。

その反面、光源を構成する複数の発光素子の間で、発光時間にばらつきを生じる。そのため、結果的には、最も多用される位置の発光素子の寿命がそのまま光源部全体の寿命となるという不具合があった。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複数の発光素子を効率的に駆動して投影画像の高画質化と全発光素子の長寿命化とを図ることが可能な投影装置及び投影方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、各色成分毎の色画像の投影を時分割で行なう投影装置において、カラー画像を形成する複数ｋ色（ｋ：３以上の自然数）毎に複数ｎ群（ｎ：２以上の自然数）の計ｋ×ｎ群の着色発光素子であって、各色および各群の着色発光素子が混在して分散するように配置された着色発光素子を有する光源部と、上記光源部の着色発光素子を、前記時分割された各色成分毎の色画像の投影期間λをさらにｉ（ｉ：２以上の自然数）に分割したλ／ｉの期間単位で、複数ｎ群の各群毎に、それぞれ期間λ／（ｎ×ｉ）に同期する位相差で循環的にオン／オフ制御するパルス幅変調方式により発光駆動し、且つ、複数ｋ色中の少なくとも２色を同時に発光駆動する駆動制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記駆動制御手段は、上記光源部を構成する複数ｎ群の着色発光素子それぞれに対し通電時に定格電力とするパルス幅変調方式により発光輝度を調整して駆動することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、上記着色発光素子は、発光ダイオードまたはレーザのいずれかであることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、各色成分毎の色画像の投影を時分割で行なう投影方法において、カラー画像を形成する複数ｋ色（ｋ：３以上の自然数）毎に複数ｎ群（ｎ：２以上の自然数）の計ｋ×ｎ群の着色発光素子であって、各色および各群の着色発光素子が混在して分散するように配置された着色発光素子を有する光源部を備え、上記光源部の着色発光素子を、前記時分割された各色成分毎の色画像の投影期間λをさらにｉ（ｉ：２以上の自然数）に分割したλ／ｉの期間単位で、複数ｎ群の各群毎に、それぞれ期間λ／（ｎ×ｉ）に同期する位相差で循環的にオン／オフ制御するパルス幅変調方式により発光駆動し、且つ、複数ｋ色中の少なくとも２色を同時に発光駆動する駆動制御工程を有したことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、上記請求項４記載の発明において、上記駆動制御工程は、上記光源部を構成する複数ｎ群の着色発光素子それぞれに対し通電時に定格電力とするパルス幅変調方式により発光輝度を調整して駆動することを特徴とする。

本発明によれば、複数の発光素子を効率的に駆動して投影画像の高画質化と全発光素子の長寿命化とを図ることが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係るデータプロジェクタ装置の電子回路の概略機能構成を示すブロック図。同実施形態に係る時分割駆動の光源での調光内容を例示する図。本発明の第２の実施形態に係るデータプロジェクタ装置の電子回路の概略機能構成を示すブロック図。同実施形態に係る時分割駆動の光源での調光内容を例示する図。同実施形態に係る時分割駆動の光源での調光内容を例示する図。同実施形態に係る時分割駆動の光源での他の調光内容を例示する図。本発明の第３の実施形態に係るデータプロジェクタ装置の電子回路の概略機能構成を示すブロック図。同実施形態に係る時分割駆動の光源での調光内容を例示する図。一般的な時分割駆動の光源での調光内容を例示する図。一般的な時分割駆動の光源での調光内容を例示する図。

以下、本発明の一実施形態について、詳細に説明する。
（第１の実施形態）
以下本発明をデータプロジェクタ装置に適用した場合の第１の実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、同実施形態に係るデータプロジェクタ装置１０が備える電子回路の概略機能構成を示すブロック図である。
１１は入出力コネクタ部であり、例えばピンジャック（ＲＣＡ）タイプのビデオ入力端子、Ｄ−ｓｕｂ１５タイプのＲＧＢ入力端子、及びＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）コネクタを含む。

入出力コネクタ部１１より入力される各種規格の画像信号は、入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）１２、システムバスＳＢを介し、一般にスケーラとも称される画像変換部１３に入力される。画像変換部１３は、入力された画像信号を投影に適した所定のフォーマットの画像信号に統一し、適宜表示用のバッファメモリであるビデオＲＡＭ１４に記憶した後に、投影画像処理部１５へ送る。

この際、ＯＳＤ（ＯｎＳｃｒｅｅｎＤｉｓｐｌａｙ）用の各種動作状態を示すシンボル等のデータも必要に応じてビデオＲＡＭ１４で画像信号に重畳加工され、加工後の画像信号が投影画像処理部１５へ送られる。

投影画像処理部１５は、送られてきた画像信号に応じて、所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば３０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子（ＳＯＭ）であるマイクロミラー素子１６を表示駆動する。

このマイクロミラー素子１６は、アレイ状に配列された複数、例えばＸＧＡ（横１０２４×縦７６８ドット）分の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作することでその反射光により光像を形成する。

一方で、ＬＥＤアレイ１７は高輝度の白色光を発する多数のＬＥＤが規則的にアレイ配置して構成されるもので、その発光が、内面全面に反射ミラーを貼設した角錐台状のハウジング１８により集光され、インテグレータ１９で輝度分布が均一な光束とされた後に、カラーホイール２０を介して着色され、さらにミラー２１で全反射して上記マイクロミラー素子１６に照射される。

そして、マイクロミラー素子１６での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズユニット２２を介して、投影対象となるここでは図示しないスクリーンに投影表示される。

上記ＬＥＤアレイ１７は、Ｗドライバ２３により複数群、例えば５群に分割された各ＬＥＤ群が駆動制御されて発光する。

上記Ｗドライバ２３は、投影光処理部２４から与えられる制御信号に基づいたタイミング及び駆動電流でＬＥＤアレイ１７を構成する個々のＬＥＤ群を発光駆動する。

投影光処理部２４は、上記投影画像処理部１４から与えられる画像データの投影タイミング信号に応じて上記Ｗドライバ２３への発光タイミングと駆動電流とを制御する。

さらに投影光処理部２４は、上記カラーホイール２０を回転するモータ（Ｍ）２５に電力を供給する他、カラーホイール２０の回転周端に対向して配置されたマーカ２６からの検出信号を受信する。

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ２７が制御する。このＣＰＵ２７は、ＤＲＡＭで構成されたメインメモリ２８、及び動作プログラムや各種定型データ等を記憶した電気的書換可能な不揮発性メモリでなるプログラムメモリ２９を用いてこのデータプロジェクタ装置１０内の制御動作を実行する。

上記ＣＰＵ２７は、操作部３０からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。この操作部３０は、データプロジェクタ装置１０の本体に設けられるキー操作部と、このデータプロジェクタ装置１０専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受信するレーザ受光部を含み、ユーザが直接またはリモートコントローラを介して操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ２７へ直接出力する。

上記ＣＰＵ２７はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部３１、及び無線ＬＡＮインターフェイス（Ｉ／Ｆ）３２と接続される。

音声処理部３１は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部３３を駆動して拡声放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。

無線ＬＡＮインターフェイス３２は、無線ＬＡＮアンテナ３４を介し、例えばＩＥＥＥ８０２．１１ｇ規格に則って２．４［ＧＨｚ］帯の電波でパーソナルコンピュータを含む複数の外部機器とのデータの送受を行なう。

次に上記実施形態の動作について説明する。
なお、本実施形態では、上述した如くＬＥＤアレイ１７を複数群、例えば５個のＬＥＤ群に分割してその点灯タイミングを制御するものとする。この場合、ＬＥＤアレイ１７を複数のＬＥＤ群に分割するにあたっては、アレイ状に配列されたＬＥＤ群を互いに重複しない５つの領域に整然と分割するのではなく、それぞれ隣り合うＬＥＤであっても属する群が異なるように、５つのＬＥＤ群ができうる限り広い範囲で混在するようにして、各ＬＥＤ群を構成する個々のＬＥＤがなるべく分散するように配置することが、各ＬＥＤ群での発光を均一で偏りのない光束として得る上で望ましい。

図２は、上記カラーホイール２０が光源光軸上を１回転する間のＬＥＤアレイ１７の発光輝度の制御内容を示す。カラーホイール２０は、例えばＲ（赤色），Ｇ（緑色），Ｂ（青色）の各原色のカラーフィルタが、回転円周を３分割するようにそれぞれ中心角が１２０°の扇状に配置され、インテグレータ１９を出射した白色光を透過させることでＲ，Ｇ，Ｂのいずれかに着色（正確には、当該色成分の光のみを通過）して上記マイクロミラー素子１６で当該色の色画像を形成させる。

図２（Ａ）は、カラーホイール２０の回転に伴う各色画像毎の投影タイミングを示し、図２（Ｂ）はその投影タイミングに同期したＬＥＤアレイ１７での発光輝度を示す。各色成分毎の色画像の投影期間の単位を図中に示す如くλ（ラムダ）とする。

本実施形態では、Ｒ画像投影時に定格の８０％、Ｇ画像投影時に定格通り１００％、Ｂ画像投影時に定格の６０％の輝度となるように発光個数で調光を行なう場合について例示する。

図２（Ｃ）〜図２（Ｅ）は各色画像毎のＬＥＤアレイ１７での駆動内容を示す。ここでは、上述した如くＬＥＤアレイ１７が計５個のＬＥＤ群ｗｇ１〜ｗｇ５から構成されるものとする。

図２（Ｃ）では、全体で８０％の輝度とするべく、５個のＬＥＤ群ｗｇ１〜ｗｇ５中の４個が常に定格の１００％の発光輝度となるよう、所定の位相差でパルス幅変調で駆動する。

ここで上記位相差ｐｄは、ＬＥＤ群の個数をｎ、任意の正の整数をｉとしたときに
「ｐｄ＝λ／(ｎ・ｉ)」
で表すことができる。上記整数ｉは、投影光処理部２４とＷドライバ２３の機能が許容しうる範囲内で、できる限り大きな値を用いることにより、結果として５個のＬＥＤ群ｗｇ１〜ｗｇ５をより平均化して発光させることとなる。

図２（Ｄ）では、全体で１００％の輝度とするべく、５個のＬＥＤ群ｗｇ１〜ｗｇ５の全てを定格の１００％の発光輝度となるよう、所定の位相差でパルス幅変調で駆動する。しかしながら、５個のＬＥＤ群ｗｇ１〜ｗｇ５の全てを選択して発光させているため、結果として期間λ内中、５個のＬＥＤ群ｗｇ１〜ｗｇ５は全て常時点灯することとなる。

図２（Ｅ）では、全体で６０％の輝度とするべく、５個のＬＥＤ群ｗｇ１〜ｗｇ５中の３個が常に定格の１００％の発光輝度となるよう、所定の位相差でパルス幅変調で駆動する。

このように、ＬＥＤ群数に対応した位相差を設定した上でパルス幅変調によりＬＥＤ群を発光駆動することにより、点灯するＬＥＤは常にその定格の１００％の電流で駆動されるために充分な応答速度を得ることができる。

加えて、各ＬＥＤ群は上記位相差に応じて循環的にオン／オフ制御され、各時点で発光しているＬＥＤ群の数が一定に保たれるため、各ＬＥＤ群毎に発光時間が偏ることがなく、使用時間を平均化することができる。

以上詳述した如く本実施形態によれば、光源の発光素子として複数の高輝度白色ＬＥＤを使用した場合に、これらを効率的に駆動して投影画像の高画質化と全発光素子の長寿命化とを図ることが可能となる。

なお、上記実施形態では、ＬＥＤアレイ１７が複数個の群、例えば５個のＬＥＤ群より構成されるものとして説明したが、本発明はこれに限らず、複数個、例えば最小で２個の発光素子を有するものであれば、発光輝度を１００％と５０％の２段階に変化させることが可能であるものとして、同様に制御することが可能である。

（第２の実施形態）
以下本発明をデータプロジェクタ装置に適用した場合の第２の実施形態について図面を参照して説明する。

図３は、同実施形態に係るデータプロジェクタ装置５０が備える電子回路の概略機能構成を示すブロック図である。
なお、光源系を除いて、本実施形態に係るデータプロジェクタ装置５０は上記図１で示したデータプロジェクタ装置１０と多くの部分が基本的に同様の構成を有するものであるため、同一部分には同一符号を付加してその説明を省略する。

本データプロジェクタ装置５０の光源として、ＬＥＤアレイ５１を用いる。このＬＥＤアレイ５１は、ＲＧＢの各色で発光する多数のＬＥＤが混在するように規則的にアレイ配置して構成されるもので、その各色成分毎の時分割による発光が、内面全面に反射ミラーを貼設した角錐台状のハウジング１８により集光され、インテグレータ１９で輝度分布が均一な光束とされた後に、ミラー２１で全反射してマイクロミラー素子１６に照射される。

上記ＬＥＤアレイ５１は、Ｒドライバ５２、Ｇドライバ５３、及びＢドライバ５４によりそれぞれ対応する色のＬＥＤ群が駆動制御され、ＲＧＢの各原色で発光する。

上記Ｒドライバ５２、Ｇドライバ５３、及びＢドライバ５４は、投影光処理部５５からの制御信号に基づいたタイミング及び駆動電流でＬＥＤアレイ５１を構成する個々の色成分のＬＥＤ群を駆動する。

投影光処理部５５は、投影画像処理部１４から与えられる画像データに応じて上記Ｒドライバ５２、Ｇドライバ５３、及びＢドライバ５４による発光タイミングと駆動電流とを制御する。

次に上記実施形態の動作について説明する。
なお、本実施形態では、上述した如くＬＥＤアレイ５１を各色成分毎に複数群、例えば５個のＬＥＤ群に分割してその点灯タイミングを制御するものとする。この場合、ＬＥＤアレイ５１を構成するＲ，Ｇ，Ｂ各色毎の複数のＬＥＤ群に分割するにあたっては、アレイ状に配列されたＬＥＤ群を互いに重複しない５つの領域に整然と分割するのではなく、それぞれ同色で隣り合うＬＥＤであっても属する群が異なるように、５つのＬＥＤ群ができうる限り広い範囲で混在するようにして、各ＬＥＤ群を構成する個々のＬＥＤがなるべく分散するように配置することが、各ＬＥＤ群での発光を均一で偏りのない光束として得る上で望ましい。

図４は、１フレーム分のカラー画像を投影する間のＬＥＤアレイ５１の発光輝度の制御内容を示す。図４（Ａ）は、上記マイクロミラー素子１６で形成するＲ画像、Ｇ画像、及びＢ画像の表示タイミングを示し、図４（Ｂ）はそのタイミングに同期したＲ−ＬＥＤ群の発光輝度を、同じく図４（Ｃ）はＧ−ＬＥＤ群の発光輝度を、図４（Ｄ）はＢ−ＬＥＤ群の発光輝度を示す。

同図に示すように、例えば本来はＲ画像の投影期間中、Ｒ−ＬＥＤ群が１００％の輝度で発光駆動されるのと同時に、Ｇ−ＬＥＤ群が６０％、Ｂ−ＬＥＤ群が２０％の輝度で併せて発光駆動される。

これは、製品としてのＬＥＤアレイ５１を構成するＲ−ＬＥＤ群が、理想的な波長帯域特性である「赤色」の発光を行なうことができない場合に、Ｇ−ＬＥＤ群、及びＢ−ＬＥＤ群の波長帯域特性を考慮して制限した発光駆動を同時に行なわせることで、より演色性を向上させるようにしたものである。

同様に、本来はＧ画像の投影期間中、Ｇ−ＬＥＤ群が１００％の輝度で発光駆動されるのと同時に、Ｒ−ＬＥＤ群が４０％、Ｂ−ＬＥＤ群が２０％の輝度で併せて発光駆動される。

また、本来はＢ画像の投影期間中、Ｂ−ＬＥＤ群が１００％の輝度で発光駆動されるのと同時に、Ｇ−ＬＥＤ群が２０％の輝度で併せて発光駆動される。

図５は、上記図４（Ｃ）でも説明した、ＬＥＤアレイ５１を構成するＧ−ＬＥＤ群の具体的な発光駆動に関する制御内容を例示するものである。基本的な考え方は同じくＬＥＤアレイ５１を構成するＲ−ＬＥＤ群、及びＢ−ＬＥＤ群に関しても同様である。

図５（Ａ）のＲ，Ｇ，Ｂの各画像の投影期間に対応して、図５（Ｂ）で示す如くＧ−ＬＥＤ群は６０％、１００％、及び２０％の輝度となるよう循環的に発光輝度を駆動制御する。各色成分毎の色画像の投影期間の単位を図中に示す如くλ（ラムダ）とする。

図５（Ｃ）〜図５（Ｅ）は各色画像毎にＧドライバ５３が駆動するＧ−ＬＥＤ群での駆動内容を示す。ここでは、Ｇ−ＬＥＤ群が計５個のＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５から構成されるものとする。

図５（Ｃ）では、全体で６０％の輝度とするべく、５個のＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５中の３個が常に定格の１００％の発光輝度となるよう、所定の位相差でパルス幅変調で駆動する。

ここで上記位相差ｐｄは、ＬＥＤ群の個数をｎ、任意の正の整数をｉとしたときに
「ｐｄ＝λ／(ｎ・ｉ)」
で表すことができる。上記整数ｉは、投影光処理部５５とＧドライバ５３（Ｒドライバ５２、Ｂドライバ５４も同様）の機能が許容し得る範囲内で、できる限り大きな値を用いることにより、結果として５個のＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５をより平均化して発光させることとなる。

図５（Ｄ）では、全体で１００％の輝度とするべく、５個のＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５の全てを定格の１００％の発光輝度となるよう、所定の位相差でパルス幅変調で駆動する。しかしながら、５個のＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５の全てを選択して発光させているため、結果として期間λ内中、５個のＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５は全て常時点灯することとなる。

図５（Ｅ）では、全体で２０％の輝度とするべく、５個のＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５中の１個が常に定格の１００％の発光輝度となるよう、所定の位相差でパルス幅変調で駆動する。

次に、上記実施形態の他の動作例についても図面を参照して説明する。

本動作例では、ＬＥＤアレイ５１を各色成分毎に複数群、例えば５個のＬＥＤ群に分割してその点灯タイミングを制御するものとする。この場合、ＬＥＤアレイ５１を構成するＲ，Ｇ，Ｂ各色毎の複数のＬＥＤ群に分割するにあたっては、アレイ状に配列されたＬＥＤ群を互いに重複しない５つの領域に整然と分割するのではなく、それぞれ同色で隣り合うＬＥＤであっても属する群が異なるように、５つのＬＥＤ群ができうる限り広い範囲で混在するようにして、各ＬＥＤ群を構成する個々のＬＥＤがなるべく分散するように配置することが、各ＬＥＤ群での発光を均一で偏りのない光束として得る上で望ましい。

図６は、１フレーム分のカラー画像を投影する間の、主としてＬＥＤアレイ５１中の特にＧ−ＬＥＤ群の発光輝度を示す。Ｇ−ＬＥＤ群とＲ−ＬＥＤ群及びＢ−ＬＥＤ群との発光輝度の割合自体に関しては上記図４で示した内容と同様であるものとする。すなわち、Ｇ−ＬＥＤ群は、上記マイクロミラー素子１６で形成するＲ画像、Ｇ画像、及びＢ画像の表示タイミングに同期して６０％、１００％、２０％の発光輝度となるように投影光処理部５５及びＧドライバ５３により発光駆動されるものとする。

１フレーム分のカラー画像を表示するにあたっては、全体を９フィールドの期間に分割し、Ｒ，Ｇ，Ｂの各投影期間をそれぞれ３回循環的に配置して、同一の各Ｒ，Ｇ，Ｂ画像を３回繰返し投影するものとする。

図６（Ａ）のＲ，Ｇ，Ｂの各画像の投影期間に対応して、図６（Ｂ）で示す如くＧ−ＬＥＤ群は６０％、１００％、及び２０％の輝度となるよう循環的に発光輝度を駆動制御する。各色成分毎の色画像の投影期間の単位を図中に示す如くλ（ラムダ）／３とする。

図６（Ｃ）〜図６（Ｅ）は１フレームのカラー画像を投影する間の３回のＲ画像毎にＧドライバ５３が駆動するＧ−ＬＥＤ群での駆動内容を示す。ここでは、Ｇ−ＬＥＤ群が計５個のＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５から構成されるものとする。

図６（Ｃ）では、第１のＲ画像投影期間Ｒ１で６０％の輝度とするべく、５個のＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５中の３個、特に第１乃至第３の各ＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ３が常に定格の１００％の発光輝度となるよう、当該λ／３の期間駆動する。

図６（Ｄ）では、第２のＲ画像投影期間Ｒ２でも６０％の輝度とするべく、５個のＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５中の３個、特に第１、第２、及び第５の各ＬＥＤ群ｇｇ１，ｇｇ２，ｇｇ５が常に定格の１００％の発光輝度となるよう、当該λ／３の期間駆動する。

図６（Ｅ）では、第３のＲ画像投影期間Ｒ３でも６０％の輝度とするべく、５個のＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５中の３個、特に第１、第４、及び第５の各ＬＥＤ群ｇｇ１，ｇｇ４，ｇｇ５が常に定格の１００％の発光輝度となるよう、当該λ／３の期間駆動する。

こうして、本来のＲ画像投影期間をさらに３分割して５個のＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５中から発光駆動するものを順次切り替えることにより、各ＬＥＤ群ｇｇ１〜ｇｇ５の発光時間を平均化させることとなる。

このように、必要な発光輝度に応じて各ＬＥＤ群を順次選択しながら発光駆動することにより、点灯するＬＥＤは常にその定格の１００％の電流で駆動されるために充分な応答速度を得ることができる。

加えて、各ＬＥＤ群は、Ｒドライバ５２、Ｇドライバ５３、及びＢドライバ５４の各発光期間単位をｍ等分（ｍ：２以上の自然数）、本実施形態では３等分した分割期間に同期して発光位置を切換えながら発光駆動するようにしたため各ＬＥＤ群毎に発光時間が偏ることがなく、使用時間を平均化することができる。

特に上記実施形態では、例えば本来Ｒ画像の投影期間にＲ色のみならず、Ｇ色及びＢ色も同時に発光駆動したように、カラー画像を形成する複数色の光源をその色成分毎に必要とされる輝度で制御して複数色を同時に発光駆動するものとしたので、より演色性を向上できる。

（第３の実施形態）
以下本発明をデータプロジェクタ装置に適用した場合の第３の実施形態について図面を参照して説明する。

図７は、同実施形態に係るデータプロジェクタ装置７０が備える電子回路の概略機能構成を示すブロック図である。
なお、光源系を除いて、本実施形態に係るデータプロジェクタ装置７０は上記図１で示したデータプロジェクタ装置１０と多くの部分が基本的に同様の構成を有するものであるため、同一部分には同一符号を付加してその説明を省略する。

本データプロジェクタ装置７０の光源として、半導体レーザアレイ７１を用いる。この半導体レーザアレイ７１は、Ｂ（青色）で発振する複数、例えば５つの半導体レーザをアレイ配列して構成される。同図は半導体レーザアレイ７１を側面から見た場合の構成を簡略化して示す。正面から見た場合、１つの半導体レーザの上下左右に均等距離に４個の半導体レーザを配置することで、互いに密接した計５個の半導体レーザのアレイを構成することができる。

半導体レーザアレイ７１で発振する複数条の単色レーザ光は、回転する蛍光カラーホイール７２を介して適宜着色され、インテグレータ７３で輝度分布が均一な光束とされ、光源側レンズ系７４で集光された後に、ミラー２１で全反射して上記マイクロミラー素子１６に照射される。

上記蛍光カラーホイール７２は、例えば無着色の拡散ガラスからなる透明フィルタと、Ｒ用蛍光体が塗布されたＲ蛍光フィルタ、及びＧ用蛍光体が塗布されたＧ蛍光フィルタの計３枚の扇形カラーフィルタが円盤上の周を分割するように構成される。モータ２５の駆動により蛍光カラーホイール７２が回転することで、半導体レーザアレイ７１からの複数条の青色レーザ光が蛍光カラーホイール７２の周上の複数点に照射される。

上記透明フィルタは、青色レーザ光を拡散しながら透過させる。Ｒ蛍光フィルタは、青色レーザ光の照射によりＲ色の蛍光を励起して入射面とは反対側の面から拡散しながら出射する。同様にＧ蛍光フィルタは、青色レーザ光の照射によりＧ色の蛍光を励起して入射面とは反対側の面から拡散しながら出射する。

このように蛍光カラーホイール７２の回転によりＲＧＢの原色光が時分割で出射され、インテグレータ７３、光源側レンズ系７４、ミラー２１を介して上記マイクロミラー素子１６に照射される。

上記半導体レーザアレイ７１は、レーザドライバ７５により個別に発振駆動される。このレーザドライバ７５は、投影光処理部７６からの制御信号に基づいたタイミング及び駆動電流で半導体レーザアレイ７１を構成する個々の半導体レーザを駆動する。

投影光処理部７６は、投影画像処理部１４から与えられる画像データに応じて上記レーザドライバ７５による発光タイミングと駆動電流とを制御する他、上記蛍光カラーホイール７２を回転するモータ（Ｍ）７７に電力を供給する他、蛍光カラーホイール７２の回転周端に対向して同期検出用に配置されたマーカ７８からの検出信号を受信する。

次に上記実施形態の動作について説明する。
なお、本実施形態では、上述した如く半導体レーザアレイ７１の点灯タイミングを制御するものとする。

図８は、上記蛍光カラーホイール７２が光源光軸上を１回転する間の半導体レーザアレイ７１全体の発光輝度の制御内容を示す。上述した如く蛍光カラーホイール７２は、Ｒ（赤色）用蛍光フィルタ、Ｇ（緑色）用蛍光フィルタ、及びＢ（青色）用透明拡散フィルタが、回転円周を３分割するようにそれぞれ中心角が１２０°の扇状に配置され、半導体レーザアレイ７１の出力する青色レーザ光を照射することで、蛍光体の励起光としての赤色光と緑色光、及び透過光である青色光がそれぞれ時分割で散乱しながら出射され、上記マイクロミラー素子１６で当該色の色画像を形成させる。

図８（Ａ）は、蛍光カラーホイール７２の回転に伴う各色画像毎の投影タイミングを示し、図８（Ｂ）はその投影タイミングに同期した半導体レーザアレイ７１での発光輝度を示す。各色成分毎の色画像の投影期間の単位を図中に示す如くλ（ラムダ）とする。

図８（Ｃ）〜図８（Ｅ）は各色画像毎の半導体レーザアレイ７１での駆動内容を示す。ここでは、上述した如く半導体レーザアレイ７１が計５個の半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ５から構成されるものとする。

図８（Ｃ）では、全体で８０％の輝度とするべく、５個の半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ５中の４個が常に定格の１００％の発光輝度となるよう、所定の位相差でパルス幅変調で駆動する。

ここで上記位相差ｐｄは、半導体レーザの個数をｎ、任意の正の整数をｉとしたときに
「ｐｄ＝λ／(ｎ・ｉ)」
で表すことができる。上記整数ｉは、投影光処理部７６とレーザドライバ７５の機能が許容しうる範囲内で、できる限り大きな値を用いることにより、結果として５個の半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ５をより平均化して発光させることとなる。

図８（Ｄ）では、全体で１００％の輝度とするべく、５個の半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ５の全てを定格の１００％の発光輝度となるよう、所定の位相差でパルス幅変調で駆動する。しかしながら、５個の半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ５の全てを選択して発光させているため、結果として期間λ内中、５個の半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ５は全て常時点灯することとなる。

図８（Ｅ）では、全体で６０％の輝度とするべく、５個の半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ５中の３個が常に定格の１００％の発光輝度となるよう、所定の位相差でパルス幅変調で駆動する。

このように、半導体レーザの数に対応した位相差を設定した上でパルス幅変調により半導体レーザを発光駆動することにより、点灯する半導体レーザは常にその定格の１００％の電流で駆動されるために充分な応答速度を得ることができる。

加えて、各半導体レーザＬＤ１〜ＬＤ５は上記位相差に応じて循環的にオン／オフ制御され、各時点で発光している半導体レーザの数が一定に保たれるため、各半導体レーザ毎に発光時間が偏ることがなく、使用時間を平均化することができる。

以上詳述した如く本実施形態によれば、光源の発光素子として複数の半導体レーザを使用した場合に、これらを効率的に駆動して投影画像の高画質化と全発光素子の長寿命化とを図ることが可能となる。

加えて、複数の半導体レーザそれぞれの個体差により発光輝度にばらつきがある場合でも、上述した駆動方法を採ることで個体差を吸収して輝度が均一化され、投影画像の品質を一定に維持することができる。

上記第３の実施形態では、本発明を半導体レーザに適用した場合について説明したが、本発明はこれらに限ることなく、ＳＨＧ（ＳｅｃｏｎｄＨａｒｍｏｎｉｃＧｅｎｅｒａｔｉｏｎ）レーザ、ガスレーザ等のレーザにも同様に適用可能となる。

なお、上記第１乃至第３の実施形態ではいずれも、本発明をデータプロジェクタ装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれらに限ることなく、発光素子としてＬＥＤや半導体レーザ等、複数の発光素子を用いる光源装置、あるいは同光源装置を使用するリアプロジェクト式のテレビ受像機などの投影装置にも同様に適用可能となる。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１０…データプロジェクタ装置、１１…入出力コネクタ部、１２…入出力インタフェース（Ｉ／Ｆ）、１３…画像変換部、１４…ビデオＲＡＭ、１５…投影画像処理部、１６…マイクロミラー素子（ＳＯＭ）、１７…ＬＥＤアレイ、１８…ハウジング、１９…インテグレータ、２０…カラーホイール、２１…ミラー、２２…投影レンズユニット、２３…Ｗドライバ、２４…投影光処理部、２５…モータ（Ｍ）、２６…マーカ、２７…ＣＰＵ、２８…メインメモリ、２９…プログラムメモリ、３０…操作部、３１…音声処理部、３２…無線ＬＡＮインターフェイス（Ｉ／Ｆ）、３３…スピーカ部、３４…無線ＬＡＮアンテナ５０…データプロジェクタ装置、５１…ＬＥＤアレイ、５２…Ｒドライバ、５３…Ｇドライバ、５４…Ｂドライバ、５５…投影光処理部、７１…半導体レーザアレイ、７２…蛍光カラーホイール、７３…インテグレータ、７４…光源側レンズ系、７５…レーザドライバ、７６…投影光処理部、７７…モータ、７８…マーカ、ＳＢ…システムバス。

Claims

各色成分毎の色画像の投影を時分割で行なう投影装置において、
カラー画像を形成する複数ｋ色（ｋ：３以上の自然数）毎に複数ｎ群（ｎ：２以上の自然数）の計ｋ×ｎ群の着色発光素子であって、各色および各群の着色発光素子が混在して分散するように配置された着色発光素子を有する光源部と、
上記光源部の着色発光素子を、前記時分割された各色成分毎の色画像の投影期間λをさらにｉ（ｉ：２以上の自然数）に分割したλ／ｉの期間単位で、複数ｎ群の各群毎に、それぞれ期間λ／（ｎ×ｉ）に同期する位相差で循環的にオン／オフ制御するパルス幅変調方式により発光駆動し、且つ、複数ｋ色中の少なくとも２色を同時に発光駆動する駆動制御手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
上記駆動制御手段は、上記光源部を構成する複数ｎ群の着色発光素子それぞれに対し通電時に定格電力とするパルス幅変調方式により発光輝度を調整して駆動することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
上記着色発光素子は、発光ダイオードまたはレーザのいずれかであることを特徴とする請求項１または２記載の投影装置。
各色成分毎の色画像の投影を時分割で行なう投影方法において、
カラー画像を形成する複数ｋ色（ｋ：３以上の自然数）毎に複数ｎ群（ｎ：２以上の自然数）の計ｋ×ｎ群の着色発光素子であって、各色および各群の着色発光素子が混在して分散するように配置された着色発光素子を有する光源部を備え、
上記光源部の着色発光素子を、前記時分割された各色成分毎の色画像の投影期間λをさらにｉ（ｉ：２以上の自然数）に分割したλ／ｉの期間単位で、複数ｎ群の各群毎に、それぞれ期間λ／（ｎ×ｉ）に同期する位相差で循環的にオン／オフ制御するパルス幅変調方式により発光駆動し、且つ、複数ｋ色中の少なくとも２色を同時に発光駆動する駆動制御工程を有したことを特徴とする投影方法。
上記駆動制御工程は、上記光源部を構成する複数ｎ群の着色発光素子それぞれに対し通電時に定格電力とするパルス幅変調方式により発光輝度を調整して駆動することを特徴とする請求項４記載の投影方法。