JP4924677B2

JP4924677B2 - 光源装置、投影装置及び投影方法

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Publication number: JP4924677B2
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Inventors: 衛柴崎
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Description

本発明は、プロジェクタ装置等に好適な光源装置、投影装置及び投影方法に関する。

投射型表示装置でカラー表示をするためには、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれの原色光を発光する面状光源と、それぞれに対応した空間光変調器が必要となることから、部品点数が増加し、装置全体の小型、軽量化及び低価格化が図れない。そこで、光源に紫外光を発光する発光ダイオードを使用し、当該発光ダイオードからの紫外光が照射されるカラーホイールの光源側の表面に紫外光を透過して可視光を反射する特性を有する可視光反射膜を形成し、該カラーホイールの裏面側に紫外光照射によりＲ，Ｇ，Ｂに対応した可視光をそれぞれ発光する蛍光体層を形成するようにした技術が考えられている。（例えば、特許文献１）

特開２００４−３４１１０５号公報

図５は、上記特許文献を含めて、単一の光源及びカラーホイールとを用いる場合に、光源側から出射される光の色の変化を例示するものである。図５（Ａ）は、中心角が各１２０°に設定されたＲ，Ｇ，Ｂのカラーフィルタ１Ｒ，１Ｇ，１Ｂで構成するカラーホイール１の構成を示す。同図（Ａ）中、光源からの光路中に挿入される位置を、画像フレームに対応した回転位相の０°〜３６０°の角度で表示している。

このカラーホイール１では、図示する如くＢ（青）色のカラーフィルタ１Ｂ、Ｒ（赤）色のからフィルタ１Ｒ、及びＧ（緑）色のからフィルタ１Ｇの順で光源からの光路中に循環的に配置される。図５（Ｂ）は、画像を表示するマイクロミラー素子に照射される光源光の色（Ｂ−１）と、カラーホイール１を出射する光源光の色（Ｂ−２）とを示す。

同図（Ｂ）に示すように、単一の光源を用いてカラーホイール１で着色（正確には透過光の波長帯域を選択）し、マイクロミラー素子に照射してその反射光で光像を形成する。そのため、当然ながらマイクロミラー素子に照射される光源光の色（Ｂ−１）と、カラーホイール１を出射する光源光の色（Ｂ−２）とが一致する。

しかるに、カラーホイール１は上記図５（Ａ）で示したように各カラーフィルタ１Ｂ，１Ｒ，１Ｇの中心角が固定的に構成されているため、カラーホイール１が１回転する３６０°期間中のＢ，Ｒ，Ｇの各フィールド期間の幅を可変することは物理的に不可能となる。

したがって、例えば経時変化によるカラーフィルタの透過波長帯域特性の変化等に対処することができず、色バランスの調整や、色再現性よりも画像の明るさを優先したい場合など、各種ユーザが所望する使用状況に対応することができない。

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、色バランスや投影画像の明るさなど所望される色環境に随時対応することが可能な光源装置、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、光源装置であって、第１の波長帯域で発光する第１の光源と、上記第１の光源の発光を用いて時分割で複数色の光源光を発生する光源光発生手段と、上記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光源光を発生する第２の光源と、１周期中において上記光源光発生手段及び上記第２の光源で発生する各光源光を生じさせ、且つ当該各光源光の発生タイミングを調整可能に上記第１及び第２の各光源の駆動タイミングを制御する光源制御手段とを具備し、上記第１の光源は、青色波長帯域のレーザ光を発光するとともに、上記光源光発生手段は、少なくとも上記レーザ光を励起光として緑色波長帯域を発生する蛍光体層と、上記レーザ光を拡散透過する拡散層とが周方向に並設されてなるカラーホイールであることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記光源制御手段は、上記第２の光源の少なくとも１つの発光期間を、上記カラーホイールが回転する１周期中において上記蛍光体層と上記拡散層の境界のタイミングを含む発光期間とするとともに、上記発光期間中は、上記青色波長帯域のレーザ光の発振を停止させるように制御することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２記載の発明において、上記光源制御手段の制御条件の異なるカラーモードを、少なくとも２つ以上備え、切り替えることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項３記載の発明において、上記カラーモードは、上記光源光発生手段及び上記第２の光源によって発生する光源光の１周期中における発光期間比率が異なる２つのカラーモードを含むことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４いずれかに記載の発明において、上記光源制御手段は、上記光源光発生手段で発生する複数色の光源光の少なくとも１つの発生期間と、上記第２の光源の発光による光源光の発光期間を部分的に重複させて混色した光源光を発生するように制御することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、上記請求項５記載の発明において、上記光源制御手段は、上記第２の光源が単独で発光する期間と上記第１及び第２の光源がともに発光して混色した光源光を発生する期間とを時間的に離間するように上記第１及び第２の各光源の駆動タイミングを制御することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、上記請求項１乃至６いずれかに記載の発明において、上記第２の光源は、赤色波長帯域光を発光する発光ダイオード又はレーザ光源であることを特徴とする。
請求項８記載の発明は、投影装置であって、第１の波長帯域で発光する第１の光源と、上記第１の光源の発光を用いて時分割で複数色の光源光を発生する光源光発生手段と、上記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光源光を発生する第２の光源と、１周期中において上記光源光発生手段及び上記第２の光源で発生発光する各光源光を生じさせ、且つ当該各光源光の発生タイミングを調整可能に上記第１及び第２の各光源の駆動タイミングを制御する光源制御手段と、画像信号を入力する入力手段と、上記光源制御手段での制御に基づいて出射される光源光を用い、上記入力手段で入力する画像信号に対応したカラーの光像を形成して投影する投影手段とを具備し、上記第１の光源は、青色波長帯域のレーザ光を発光するとともに、上記光源光発生手段は、少なくとも上記レーザ光を励起光として緑色波長帯域を発生する蛍光体層と、上記レーザ光を拡散透過する拡散層とが周方向に並設されてなるカラーホイールであることを特徴とする。

請求項９記載の発明は、投影方法であって、第１の波長帯域で発光する第１の光源、上記第１の光源の発光を用いて時分割で複数色の光源光を発生する光源光発生部、上記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光源光を発生する第２の光源、画像信号を入力する入力部、光源光を用い、上記入力部で入力する画像信号に対応したカラーの光像を形成して投影する投影部を備えた投影装置での投影方法であって、１周期中において上記光源光発生部及び上記第２の光源で発生する各光源光を生じさせ、且つ当該各光源光の発生タイミングを調整可能に上記第１及び第２の各光源の駆動タイミングを制御する光源制御工程を有し、上記第１の光源は、青色波長帯域のレーザ光を発光するとともに、上記光源光発生手段は、少なくとも上記レーザ光を励起光として緑色波長帯域を発生する蛍光体層と、上記レーザ光を拡散透過する拡散層とが周方向に並設されてなるカラーホイールであることを特徴とする。

本発明によれば、色バランスや投影画像の明るさなど所望される色環境に随時対応することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るデータプロジェクタ装置全体の機能回路構成を示すブロック図。同実施形態に係る主に光源系の具体的な光学構成を示す図。同実施形態に係るカラーホイールの構成と、ノーマルモード時及びグリーン優先モード時の各投影動作タイミングとを示す図。同実施形態の他の動作例に係るカラーホイールの構成と、ノーマルモード時及び輝度優先モード時の各投影動作タイミングとを示す図。一般的なＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置に使用されるカラーホイールの構成と該カラーホイールによる出射光の色の関係を示す図。

以下本発明をＤＬＰ（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本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に書込んだ後に、書込んだ画像信号を読出して投影画像処理部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読出されて投影画像処理部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１２０［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（ＳＬＭ）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画素×縦７６８画素）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、光源部１７から時分割でＲ，Ｇ，Ｂの原色光が循環的に出射される。この光源部１７からの原色光が、ミラー１８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１９を介して、投影対象となる図示しないスクリーンに投影表示される。

光源部１７は、具体的な光学構成については後述するが、２種類の光源、すなわち青色のレーザ光を発する半導体レーザ２０と、赤色光を発するＬＥＤ２１とを有する。

半導体レーザ２０の発する青色のレーザ光は、ミラー２２で全反射された後、ダイクロイックミラー２３を透過して、カラーホイール２４の周上の１点に照射される。このカラーホイール２４は、モータ２５により回転される。レーザ光が照射されるカラーホイール２４の周上には、緑色蛍光反射板２４Ｇと青色用拡散板２４Ｂとが合わせてリング状となるように形成されている。

カラーホイール２４の緑色蛍光反射板２４Ｇがレーザ光の照射位置にある場合、レーザ光の照射により緑色光が励起され、励起された緑色光がカラーホイール２４で反射された後、上記ダイクロイックミラー２３でも反射される。その後、この緑色光は、さらにダイクロイックミラー２８で反射され、インテグレータ２９で輝度分布が略均一な光束とされた後にミラー３０で全反射されて、上記ミラー１８へ送られる。

また、図１に示すようにカラーホイール２４の青色用拡散板２４Ｂがレーザ光の照射位置にある場合、レーザ光は該拡散板２４Ｂで拡散されながらカラーホイール２４を透過した後、ミラー２６，２７でそれぞれ全反射される。その後、この青色光は、上記ダイクロイックミラー２８を透過し、インテグレータ２９で輝度分布が略均一な光束とされた後にミラー３０で全反射されて、上記ミラー１８へ送られる。

さらに、上記ＬＥＤ２１の発した赤色光は、上記ダイクロイックミラー２３を透過した後にダイクロイックミラー２８で反射され、インテグレータ２９で輝度分布が略均一な光束とされた後にミラー３０で全反射されて、上記ミラー１８へ送られる。

以上の如く、ダイクロイックミラー２３は、青色光、及び赤色光を透過する一方で、緑色光を反射する分光特性を有する。

また、ダイクロイックミラー２８は、青色光を透過する一方で、赤色光、及び緑色光を反射する分光特性を有する。

光源部１７の半導体レーザ２０とＬＥＤ２１の各発光タイミング、及びモータ２５によるカラーホイール２４の回転を投影光処理部３１が統括して制御する。投影光処理部３１は、投影画像処理部１５から与えられる画像データのタイミングに応じて半導体レーザ２０、ＬＥＤ２１の各発光タイミングとカラーホイール２４の回転を制御する。

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ３２が制御する。このＣＰＵ３２は、ＤＲＡＭで構成されたメインメモリ３３、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構成されたプログラムメモリ３４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ＣＰＵ３２は、操作部３５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３５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の間で赤外光を受光するレーザ受光部とを含み、ユーザが本体のキー操作部またはリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ３２へ直接出力する。

操作部３５は、上記キー操作部、及びリモートコントローラ共に、例えばフォーカス調整キー、ズーム調整キー、入力切換キー、メニューキー、カーソル（←，→，↑，↓）キー、セットキー、キャンセルキー等を備える。

上記ＣＰＵ３２はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部３６とも接続される。音声処理部３６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３７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。

次に、図２により主として光源部１７の具体的な光学系の構成例を示す。同図は、上記光源部１７周辺の構成を平面的なレイアウトで表現したものである。

ここでは、同一の発光特性を有する複数、例えば３つの半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃを設け、これら半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃはいずれも青色、例えば波長約４５０［ｎｍ］のレーザ光を発振する。

これら半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振した青色光は、レンズ４１Ａ〜４１Ｃを介してミラー２２Ａ〜２２Ｃで全反射され、さらにレンズ４２，４３を介した後に上記ダイクロイックミラー２３を透過し、レンズ群４４を介してカラーホイール２４に照射される。

カラーホイール２４上では、上述した如く青色用拡散板２４Ｂと緑色蛍光体反射板２４Ｇとが同一円周上でリングを構成するように位置する。

カラーホイール２４の緑色蛍光体反射板２４Ｇが青色光の照射位置にある場合、その照射により例えば波長約５３０［ｎｍ］を中心とした波長帯の緑色光が励起され、励起された緑色光がカラーホイール２４で反射された後、レンズ群４４を介してダイクロイックミラー２３でも反射される。

ダイクロイックミラー２３で反射した緑色光は、レンズ４５を介してさらにダイクロイックミラー２８で反射され、レンズ４６を介してインテグレータ２９で輝度分布が略均一な光束とされた後にレンズ４７を介し、ミラー３０で全反射されて、レンズ４８を介して上記ミラー１８へ送られる。

ミラー１８で全反射した緑色光は、レンズ４９を介してマイクロミラー素子１６に照射される。そして、その緑色光の反射光で緑色成分の光像が形成され、レンズ４９、上記投影レンズユニット１９を介して外部へ投射される。

また、カラーホイール２４の青色用拡散板２４Ｂが青色光の照射位置にある場合、青色光は該拡散板２４Ｂで拡散されながらカラーホイール２４を透過し、背面側にあるレンズ５０を介してミラー２６で全反射される。

さらに青色光は、レンズ５１を介してミラー２７で全反射され、レンズ５２を介した後に上記ダイクロイックミラー２８を透過し、レンズ４６を介してインテグレータ２９で輝度分布が略均一な光束とされた後にレンズ４７を介し、ミラー３０で全反射されて、レンズ４８を介して上記ミラー１８へ送られる。

ミラー１８で全反射した青色光は、レンズ４９を介してマイクロミラー素子１６に照射される。そして、その青色光の反射光で青色成分の光像が形成され、レンズ４９、上記投影レンズユニット１９を介して外部へ投射される。

一方、上記ＬＥＤ２１は、例えば波長６２０［ｎｍ］の赤色光を発光する。ＬＥＤ２１の発した赤色光は、レンズ群５３を介し、上記ダイクロイックミラー２３を透過した後にレンズ４５を介して上記ダイクロイックミラー２８で反射され、さらにレンズ４６を介してインテグレータ２９で輝度分布が略均一な光束とされた後にレンズ４７を介し、ミラー３０で全反射されて、レンズ４８を介して上記ミラー１８へ送られる。

ミラー１８で全反射した赤色光は、レンズ４９を介してマイクロミラー素子１６に照射される。そして、その赤色光の反射光で赤色成分の光像が形成され、レンズ４９、上記投影レンズユニット１９を介して外部へ投射される。

次に上記実施形態の動作について説明する。
本実施形態では、図３（Ａ）に示すようにカラーホイール２４を構成する青色用拡散板２４Ｂを、画像フレームに対応した回転位相で０°乃至約１５０°の位置に約１５０°の中心角をもって配置する一方で、緑色蛍光体反射板２４Ｇを同回転位相で約１５０°乃至３６０°（０°）の位置に約２１０°の中心角をもって配置するものとする。

ここでは、２つのカラーモードとしてノーマルモードとグリーン優先モードとを切り換えることが可能であるものとする。
ノーマルモードでは、投影するカラー画像１フレームを構成するＢ，Ｒ，Ｇの各原色画像を投影する期間（以下「Ｂフィールド、Ｒフィールド、Ｇフィールド」と称する）の時間比を１：１：１とする。

すなわち、定速回転するカラーホイール２４の１回転３６０°に対して、Ｂフィールド、Ｒフィールド、及びＧフィールドの時間比ｂ：ｒ：ｇは、カラーホイール２４の中心角度に置換すると１２０°：１２０°：１２０°となる。

一方のグリーン優先モードでは、カラー画像１フレームを構成するＢ，Ｒ，Ｇの各原色画像を投影する期間の時間比を１０：１１：１５とする。

すなわち、定速回転するカラーホイール２４の１回転３６０°に対して、Ｂフィールド、Ｒフィールド、及びＧフィールドの時間比ｂ：ｒ：ｇは、カラーホイール２４の中心角度に置換すると１００°：１１０°：１５０°となる。

上記カラーモードの切り換えに伴う動作制御は、すべてＣＰＵ３２の統括制御の元に投影光処理部３１が実行する。
図３（Ｂ）は、ノーマルモード時にマイクロミラー素子１６で形成する光像の色、ＬＥＤ２１の発光タイミングと、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発光タイミング及びカラーホイール（ＣＷ）２４の出力の関係を示す。

このノーマルモード時において、１フレームの当初、カラーホイール２４の中心角度で１２０°分に相当するＢフィールドの期間には、図３（Ｂ−３）に示す如く半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振により青色光を発光し、カラーホイール２４の青色用拡散板２４Ｂを透過、拡散した同青色光をマイクロミラー素子１６に照射させる。

このときマイクロミラー素子１６で青色に対応した画像が表示されることで、その反射光により青色の光像が形成され、投影レンズユニット１９を介して外部の投影対象に向けて投射される。この間、ＬＥＤ２１は消灯される。

その後、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振を一時的に停止させるのと同期してＬＥＤ２１の点灯が開始され、以後カラーホイール２４の中心角度で１２０°分に相当するＲフィールドの期間に図３（Ｂ−２）に示す如くＬＥＤ２１の点灯により赤色光を発光し、マイクロミラー素子１６に照射させる。

このときマイクロミラー素子１６で赤色に対応した画像が表示されることで、その反射光により赤色の光像が形成され、投影レンズユニット１９を介して外部の投影対象に向けて投射される。

この間、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振は一時的に停止される。そのため、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃが発振していればその光軸上の位置にカラーホイール２４の青色用拡散板２４Ｂ及び緑色蛍光体反射板２４Ｇが存在するものの、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振が一時的に停止されているので光源光としての青色光及び緑色光はいずれも発生されない。

その後、ＬＥＤ２１の消灯と同期して半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃでの発振が再度開始され、以後カラーホイール２４の中心角度で１２０°分に相当するＧフィールドの期間にカラーホイール２４の緑色蛍光体反射板２４Ｇで励起された緑色の反射光が光源光としてマイクロミラー素子１６に照射される。

このときマイクロミラー素子１６で緑色に対応した画像が表示されることで、その反射光により緑色の光像が形成され、投影レンズユニット１９を介して外部の投影対象に向けて投射される。

さらに、カラーホイール２４が回転してＧフィールド及び１フレーム期間が終了し、緑色蛍光体反射板２４Ｇに代えて再び青色用拡散板２４Ｂが半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃからの光軸上に位置すると、次のフレームのＢフィールド期間となる。

このように、青色用拡散板２４Ｂと緑色蛍光体反射板２４Ｇとが形成されたカラーホイール２４の回転に同期して半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣとＬＥＤ２１の発振、点灯タイミングを制御することで、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振による緑色光及び青色光、及びＬＥＤ２１の点灯による赤色光が時分割で循環的に発生し、マイクロミラー素子１６に照射されることとなる。

次にグリーン優先モード時の動作についても説明する。

図３（Ｃ）は、グリーン優先モード時にマイクロミラー素子１６で形成する光像の色、ＬＥＤ２１の発光タイミングと、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発光タイミング及びカラーホイール（ＣＷ）２４の出力の関係を示す。

このグリーン優先モード時において、１フレームの当初、カラーホイール２４の中心角度で１００°分に相当するＢフィールドの期間には、図３（Ｃ−３）に示す如く半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振により青色光を発生し、カラーホイール２４の青色用拡散板２４Ｂを透過、拡散した同青色光をマイクロミラー素子１６に照射させる。

その後、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振を一時的に停止させるのと同期してＬＥＤ２１の点灯が開始され、以後カラーホイール２４の中心角度で１１０°分に相当するＲフィールドの期間に図３（Ｃ−２）に示す如くＬＥＤ２１の点灯により赤色光を発光し、マイクロミラー素子１６に照射させる。

その後、ＬＥＤ２１の消灯と同期して半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃでの発振が再度開始され、以後カラーホイール２４の中心角度で１５０°分に相当するＧフィールドの期間にカラーホイール２４の緑色蛍光体反射板２４Ｇで励起された緑色の反射光が光源光としてマイクロミラー素子１６に照射される。

さらに、カラーホイール２４を構成する青色用拡散板２４Ｂから緑色蛍光体反射板２４Ｇに至る境界のタイミングに同期してＬＥＤ２１の点灯によるＲフィールドを配置し、上記ノーマルモード時とグリーン優先モード時とで示した如く、半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣとＬＥＤ２１の発光タイミングを制御して１フレーム期間中のＢ，Ｒ，Ｇの各フィールド期間の時間長を調整可能とした。

以上に述べた如く本実施形態によれば、カラーホイールを使用した光学系であるにもかかわらず、各色成分に割り当てる時間長を任意に調整することができ、色バランスや投影画像の明るさなど所望される色環境に随時対応することが可能となる。

特に上記グリーン優先モードでは、他の原色成分に比して、より輝度成分に近いＧ（緑）色光による緑色画像の投影時間をより長くするよう設定したため、単に全体に緑色が強調された画像となるだけでなく、画像全体の輝度が向上し、より明るい画像が投影されることとなる。

なお、上記実施形態では、カラーホイール２４を用いてＢ（青）色光及びＧ（緑）色光を発生させる光源として半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃを用いるものとしたことにより、特に応答速度と光強度の点で優れた安定した動作が可能となり、データプロジェクタ装置の光源により適した素子を用いて商品性を高めることができる。

これと併せて、現状実用化されている蛍光物質では、青色のレーザ光から赤色への波長変換効率が高くなく、充分な発光輝度が得られないことに鑑み、第２の光源素子として赤色ＬＥＤを用いることで、上記した如く各原色画像フィールドの期間を調整可能とした上で、充分な発光輝度による赤色画像の投影表示が可能となる。

（他の動作例）
次に、本実施形態に係る他の動作例についても説明する。
本動作例においても、図４（Ａ）に示すようにカラーホイール２４を構成する青色用拡散板２４Ｂを、画像フレームに対応した回転位相で０°乃至約１５０°の位置に約１５０°の中心角をもって配置する一方で、緑色蛍光体反射板２４Ｇを同回転位相で約１５０°乃至３６０°（０°）の位置に約２１０°の中心角をもって配置するものとする。

ここでは、２つのカラーモードとしてノーマルモードと輝度優先モードとを切り換えることが可能であるものとする。
ノーマルモードでは、投影するカラー画像１フレームを構成するＢ，Ｒ，Ｇの各原色画像を投影する期間（以下「Ｂフィールド、Ｒフィールド、Ｇフィールド」と称する）の時間比を１：１：１とする。

一方の輝度優先モードでは、カラー画像１フレームをＢ，Ｇ，Ｂに加えてＹ（黄）の原色画像も投影するものとし（黄色の原色画像を投影する期間を以下「Ｙフィールド」と称する）、Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｙの各原色画像を投影する期間の時間比を１：１：１：１とする。

すなわち、定速回転するカラーホイール２４の１回転３６０°に対して、Ｒフィールド、Ｇフィールド、Ｂフィールド、及びＹフィールドＴの時間比ｂ：ｒ：ｇ：ｙは、カラーホイール２４の中心角度に置換すると９０°：９０°：９０°：９０°となる。

上記カラーモードの切り換えに伴う動作制御は、すべてＣＰＵ３２の統括制御の元に投影光処理部３１が実行する。
図４（Ｂ）は、ノーマルモード時にマイクロミラー素子１６で形成する光像の色、ＬＥＤ２１の発光タイミングと、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発光タイミング及びカラーホイール（ＣＷ）２４の出力の関係を示す。

このノーマルモード時において、１フレームの当初、カラーホイール２４の中心角度で１２０°分に相当するＢフィールドの期間には、図４（Ｂ−３）に示す如く半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振により青色光を発光し、カラーホイール２４の青色用拡散板２４Ｂを透過、拡散した同青色光をマイクロミラー素子１６に照射させる。

その後、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振を一時的に停止させるのと同期してＬＥＤ２１の点灯が開始され、以後カラーホイール２４の中心角度で１２０°分に相当するＲフィールドの期間に図４（Ｂ−２）に示す如くＬＥＤ２１の点灯により赤色光を発光し、マイクロミラー素子１６に照射させる。

次に輝度優先モード時の動作についても説明する。

図４（Ｃ）は、輝度優先モード時にマイクロミラー素子１６で形成する光像の色、ＬＥＤ２１の発光タイミングと、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発光タイミング及びカラーホイール（ＣＷ）２４の出力の関係を示す。

この輝度優先モード時において、１フレームの当初、カラーホイール２４の中心角度で９０°分に相当するＢフィールドの期間には、図４（Ｃ−３）に示す如く半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振により青色光を発光し、カラーホイール２４の青色用拡散板２４Ｂを透過、拡散した同青色光をマイクロミラー素子１６に照射させる。

その後、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振を一時的に停止させるのと同期してＬＥＤ２１の点灯が開始され、以後カラーホイール２４の中心角度で９０°分に相当するＲフィールドの期間に図４（Ｃ−２）に示す如くＬＥＤ２１の点灯により赤色光を発光し、マイクロミラー素子１６に照射させる。

その後、ＬＥＤ２１の消灯と同期して半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃでの発振が再度開始され、以後カラーホイール２４の中心角度で９０°分に相当するＧフィールドの期間にカラーホイール２４の緑色蛍光体反射板２４Ｇで励起された緑色の反射光が光源光としてマイクロミラー素子１６に照射される。

さらに、カラーホイール２４が回転してＧフィールドが終了すると、次いで半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振を停止させることなく、併せてＬＥＤ２１の点灯が開始され、以後カラーホイール２４の中心角度で９０°分に相当するＹフィールドの期間に図４（Ｃ−２）に示す如くＬＥＤ２１の点灯により赤色光を発光する。

したがって、マイクロミラー素子１６には、ＬＥＤ２１の点灯による赤色光と、カラーホイール２４の緑色蛍光体反射板２４Ｇの反射による緑色光との混色による黄色光が照射される。

このときマイクロミラー素子１６で黄色に対応した画像を表示させることで、その反射光により黄色の光像が形成され、投影レンズユニット１９を介して外部の投影対象に向けて投射される。

そして、さらにカラーホイール２４が回転してＹフィールド及び１フレーム期間が終了し、緑色蛍光体反射板２４Ｇに代えて再び青色用拡散板２４Ｂが半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃからの光軸上に位置すると、次のフレームのＢフィールド期間となる。

このように、青色用拡散板２４Ｂと緑色蛍光体反射板２４Ｇとが形成されたカラーホイール２４の回転に同期して半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣとＬＥＤ２１の発振、点灯タイミングを制御することで、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発振による緑色光及び青色光、及びＬＥＤ２１の点灯による赤色光、及び混色による黄色光が時分割で循環的に発生し、マイクロミラー素子１６に照射されることとなる。

さらに、カラーホイール２４を構成する青色用拡散板２４Ｂから緑色蛍光体反射板２４Ｇに至る境界のタイミングに同期してＬＥＤ２１の点灯によるＲフィールドを配置し、上記ノーマルモード時と輝度優先モード時とで示した如く、半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣとＬＥＤ２１の発光タイミングを制御して１フレーム期間中のＢ，Ｒ，Ｇの各フィールドと必要によりＹフィールドを設けてそれら各フィールド期間の時間長を調整可能とした。

これにより本動作例においても、色バランスや投影画像の明るさなど所望される色環境に随時対応することが可能となる。
特に上記他の動作例で示した輝度優先モードでは、各光源を単独で用いる各原色成分に比して、Ｇ（緑）色とＲ（赤）色の混色でより輝度成分に近いＹ（黄）色による黄色画像の投影時間を新たに設けるものとしたため、大幅に画像全体の輝度が向上し、明るい画像を投影することができる。

なお、上記動作例では示さなかったが、カラーホイール２４の青色用拡散板２４Ｂが半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃからの光路上にあるタイミングで同時にＬＥＤ２１による赤色光も発光し、その混色によりＭ（マゼンタ）色光を発生して対応する光像を形成する期間を設けるものとしてもよい。

また、上記図４（Ｃ）の（Ｃ−２）で示したＬＥＤ２１の点灯周期に着目すると、１フレーム中でＬＥＤ２１での点灯が必要とされる、ＲフィールドとＹフィールドの計２フィールドに対してＬＥＤ２１の点灯と消灯を２回のサイクルで実施している。

このように、意図してＬＥＤ２１の駆動周波数を上げ、連続点灯する時間を短縮化することで、連続駆動による熱抵抗で発光輝度が低下するＬＥＤ２１の特性を考慮し、安定した高い輝度での発光駆動を維持できる。

なお、上記実施形態は、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃで青色のレーザ光を発振してカラーホイール２４により青色光及び緑色光を発生させる一方で、ＬＥＤ２１で赤色光を発光するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、例えばＬＥＤ２１を赤色のレーザ光を発振する半導体レーザとしてもよい。この場合、赤色のレーザ光を拡散して赤色光を発生させる拡散板が必要となる。

すなわち、本発明は、１つの光源で発光しうる原色光の輝度バランスが実用に適さない場合に、他の光源を用いてそれを補償するような、複数種類の光源を用いる光源部、及びそのような光源部を用いる投影装置であれば同様に適用可能である。

また、上記実施形態は本発明をＤＬＰ（登録商標）方式の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ものであるが、例えば透過型のモノクロ液晶パネルを用いて光像を形成する液晶プロジェクタ等にも同様に本発明を適用することができる。

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（スケーラ）、１４…ビデオＲＡＭ、１５…投影画像処理部、１６…マイクロミラー素子（ＳＬＭ）、１７…光源部、１８…ミラー、１９…投影レンズユニット、２０…（Ｂ発光）半導体レーザ、２１…（Ｒ発光）ＬＥＤ、２２…ミラー、２３…ダイクロイックミラー、２４…カラーホイール、２４Ｂ…青色用拡散板、２４Ｇ…緑色蛍光体反射板、２５…モータ（Ｍ）、２６，２７…ミラー、２８…ダイクロイックミラー、２９…インテグレータ、３０…ミラー、３１…投影光処理部、３２…ＣＰＵ、３３…メインメモリ、３４…プログラムメモリ、３５…操作部、３６…音声処理部、３７…スピーカ部、４１Ａ〜４１Ｃ，４２，４３…レンズ、４４…レンズ群、４５〜５２…レンズ、５３…レンズ群、ＳＢ…システムバス。

Claims

第１の波長帯域で発光する第１の光源と、
上記第１の光源の発光を用いて時分割で複数色の光源光を発生する光源光発生手段と、
上記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光源光を発生する第２の光源と、
１周期中において上記光源光発生手段及び上記第２の光源で発生する各光源光を生じさせ、且つ当該各光源光の発生タイミングを調整可能に上記第１及び第２の各光源の駆動タイミングを制御する光源制御手段と
を具備し、
上記第１の光源は、青色波長帯域のレーザ光を発光するとともに、上記光源光発生手段は、少なくとも上記レーザ光を励起光として緑色波長帯域を発生する蛍光体層と、上記レーザ光を拡散透過する拡散層とが周方向に並設されてなるカラーホイールであることを特徴とする光源装置。
上記光源制御手段は、上記第２の光源の少なくとも１つの発光期間を、上記カラーホイールが回転する１周期中において上記蛍光体層と上記拡散層の境界のタイミングを含む発光期間とするとともに、上記発光期間中は、上記青色波長帯域のレーザ光の発振を停止させるように制御することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
上記光源制御手段の制御条件の異なるカラーモードを、少なくとも２つ以上備え、切り替えることを特徴とする請求項１又は２記載の光源装置。
上記カラーモードは、上記光源光発生手段及び上記第２の光源によって発生する光源光の１周期中における発光期間比率が異なる２つのカラーモードを含むことを特徴とする請求項３記載の光源装置。
上記光源制御手段は、上記光源光発生手段で発生する複数色の光源光の少なくとも１つの発生期間と、上記第２の光源の発光による光源光の発光期間を部分的に重複させて混色した光源光を発生するように制御することを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の光源装置。
上記光源制御手段は、上記第２の光源が単独で発光する期間と上記第１及び第２の光源がともに発光して混色した光源光を発生する期間とを時間的に離間するように上記第１及び第２の各光源の駆動タイミングを制御することを特徴とする請求項５記載の光源装置。
上記第２の光源は、赤色波長帯域光を発光する発光ダイオード又はレーザ光源であることを特徴とする請求項１乃至６いずれかに記載の光源装置。
第１の波長帯域で発光する第１の光源と、
上記第１の光源の発光を用いて時分割で複数色の光源光を発生する光源光発生手段と、
上記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光源光を発生する第２の光源と、
１周期中において上記光源光発生手段及び上記第２の光源で発生発光する各光源光を生じさせ、且つ当該各光源光の発生タイミングを調整可能に上記第１及び第２の各光源の駆動タイミングを制御する光源制御手段と、
画像信号を入力する入力手段と、
上記光源制御手段での制御に基づいて出射される光源光を用い、上記入力手段で入力する画像信号に対応したカラーの光像を形成して投影する投影手段と
を具備し、
上記第１の光源は、青色波長帯域のレーザ光を発光するとともに、上記光源光発生手段は、少なくとも上記レーザ光を励起光として緑色波長帯域を発生する蛍光体層と、上記レーザ光を拡散透過する拡散層とが周方向に並設されてなるカラーホイールであることを特徴とする投影装置。
第１の波長帯域で発光する第１の光源、上記第１の光源の発光を用いて時分割で複数色の光源光を発生する光源光発生部、上記第１の波長帯域とは異なる第２の波長帯域の光源光を発生する第２の光源、画像信号を入力する入力部、光源光を用い、上記入力部で入力する画像信号に対応したカラーの光像を形成して投影する投影部を備えた投影装置での投影方法であって、
１周期中において上記光源光発生部及び上記第２の光源で発生する各光源光を生じさせ、且つ当該各光源光の発生タイミングを調整可能に上記第１及び第２の各光源の駆動タイミングを制御する光源制御工程を有し、
上記第１の光源は、青色波長帯域のレーザ光を発光するとともに、上記光源光発生手段は、少なくとも上記レーザ光を励起光として緑色波長帯域を発生する蛍光体層と、上記レーザ光を拡散透過する拡散層とが周方向に並設されてなるカラーホイールであることを特徴とする投影方法。