JP5652500B2 - 光源装置、投影装置、投影方法及びプログラム - Google Patents

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、投影方法及びプログラムに関する。

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

しかしながら、上記特許文献に記載された技術をそのまま採用した場合、現在知られている各種赤色蛍光体はいずれも、他の緑色蛍光体、青色蛍光体に比して発光効率が著しく低く、そのままでは赤色の輝度が不足する。

その結果、輝度を優先して明るい投影画像を得ようとすると、ホワイトバランスが崩れて色再現性が低下するという不具合がある。一方でホワイトバランスを重視して色再現性を重視すると、輝度の低い赤色画像に合わせて全体の全体の輝度が低下し、暗い画像となる。

このような不具合は、赤色の発光のみを他の光源に置換した構成を用いても依然として存在し、各光源や蛍光体毎に異なる経年劣化によりホワイトバランスが崩れ、あるいは全体の輝度が低下する虞はなくならない。

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、複数の光源や蛍光体等を用いる場合に個々の素子等が経年劣化を生じた場合にもそれを補償し、色再現性と投影画像の明るさを長く両立することが可能な光源装置、投影装置、投影方法及びプログラムを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、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上記第１の光源とは異なる種類の第２の光源と、上記光源光発生手段及び第２の光源から発生する各光源光が循環的に発生するように上記第１及び第２の光源と上記光源光発生手段の駆動タイミングを制御する第１の光源制御手段と、上記第１及び第２の光源の積算発光時間を計時する計時手段と、上記計時手段での計時結果に基づいて上記第１及び第２の光源の少なくとも１つの発光状態を調整する第２の光源制御手段とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、複数の光源や蛍光体を用いる場合に個々の素子等が経年劣化を生じた場合にもそれを補償し、色再現性と投影画像の明るさを長く両立す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を示す平面図。 同実施形態に係る投影動作時に実行される光源の輝度チェック処理の内容を示すフローチャート。 同実施形態に係る光源系の駆動タイミングを示す図。 同実施形態に係る光源系の駆動タイミングを示す図。 同実施形態に係る光源系の駆動タイミングを示す図。 本発明の第２の実施の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。 同実施形態に係る投影動作時に平行して実行される光源の駆動制御処理の内容を示すフローチャート。

（第１の実施形態）
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、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（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）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（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）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により基本的に定速で回転される。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。

加えて、上記インテグレータ２９の出射光側に向けて光センサＬＳを配設する。この光センサＬＳは、光の色に関係なく輝度のみを検知するものであり、その検知出力は投影光処理部３１へ出力される。

しかるに、上記光源部１７の半導体レーザ２０とＬＥＤ２１の各発光タイミング及び発光強度、上記モータ２５によるカラーホイール２４の回転、及び上記光センサＬＳによる検知を投影光処理部３１が制御する。この投影光処理部３１には、上記投影画像処理部１５から画像データのタイミング信号が与えられる。

投影光処理部３１は、後述するＣＰＵ３２の統括制御の下に、上記光源部１７を構成する半導体レーザ２０とＬＥＤ２１の各発光タイミング及び発光強度、上記モータ２５によるカラーホイール２４の回転、及び上記光センサＬＳによる検知を実行する投影光処理部３１の制御を実行する。

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。

上記プログラムメモリ３４には、上述した動作プログラムや各種定型データ等に加え、工場出荷時のホワイトバランスがとれた状態での上記Ｒ，Ｇ，Ｂ各発光時のＬＥＤ２１と半導体レーザ２０の各駆動電流値が定格電流値として固定的に記憶されているものとする。

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。

図３は、本実施形態におけるカラーホイール２４の構成を示す。同図に示すようにカラーホイール２４上では、例えば中心角約１５０°の円弧状の青色用拡散板２４Ｂと、中心角約２１０°の円弧状の緑色蛍光体反射板２４Ｇとが合わせて１つのリングを形成する。

本実施形態では、青色用拡散板２４Ｂの中心角が、全周３６０°の１／３に相当する１２０°より大きく、且つ２／３に相当する２４０°より小さい角度として、例えば約１５０°と設定した。これにより、緑色蛍光体反射板２４Ｇは中心角が残る約２１０°となるように設定した。このような角度設定とすることにより、後述する１画像フレームを構成するＲ，Ｇ，Ｂ各フィールドの時間幅を可変する場合に対処可能となる。

図３では、カラーホイール２４の基準位置を０°とし、カラーホイール２４の回転により、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃからの青色光が照射される位置が、図中の矢印ＭＶで示すように青色用拡散板２４Ｂ及び緑色蛍光体反射板２４Ｇで構成される周上を移動することを表している。

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からの青色光の照射位置にある場合、照射された青色光は該拡散板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、緑色蛍光体反射板２４Ｇが半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃからの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、上記ＬＥＤ２１は、例えば波長６２０［ｎｍ］の赤色光を発生する。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。
ここでは、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）を等分し、その時間比を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。

図４は、データプロジェクタ装置１０の電源オン当初に実行される光源部１７の輝度チェック処理の内容を示すフローチャートである。
同輝度チェック処理は、電源オン当初のみならず、このデータプロジェクタ装置１０のユーザが手動で調整動作を選択した場合、及び一定時間、例えば１０時間投影動作を続行した場合に自動的に実行するものとしてもよい。

図４の処理は、ＣＰＵ３２がプログラムメモリ３４に記憶していた動作プログラムを読出し、メインメモリ３３上で展開した上で実行する。

その処理当初にＣＰＵ３２は、変数ｎに初期値「１」を代入する（ステップＳ１０１）。

ついて、その時点の変数ｎの値、例えば「１」にしたがい、Ｂフィールドで半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃを定格電流により発光させ、インテグレータ２９の出力側における輝度Ｌｂｎ（Ｌｂ１）を光センサＬＳにより測定させて、記録する（ステップＳ１０２）。

ここで半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃに流す定格電流は、プログラムメモリ３４から読出して設定するもので、上述した如く工場出荷時にホワイトバランスがとれていた初期状態でＢ光を発光させるのに必要であった電流値である。

同様に、続くＲフィールドでＬＥＤ２１を定格電流により発光させて、インテグレータ２９の出力側における輝度Ｌｒｎ（Ｌｒ１）を光センサＬＳにより測定させて、記録する（ステップＳ１０３）。

ここで半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃに流す定格電流も、プログラムメモリ３４から読出して設定するもので、上述した如く工場出荷時にホワイトバランスがとれていた初期状態でＲ光を発光させるのに必要であった電流値である。

さらに、続くＧフィールドで半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃを定格電流により発光させて、インテグレータ２９の出力側における輝度Ｌｇｎ（Ｌｇ１）を光センサＬＳにより測定させて、記録する（ステップＳ１０４）。

ここで半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃに流す定格電流も、プログラムメモリ３４から読出して設定するもので、上述した如く工場出荷時にホワイトバランスがとれていた初期状態でＧ光を発光させるのに必要であった電流値である。

ついて、変数ｎを「＋１」更新設定する（ステップＳ１０５）。更新設定した変数ｎの値が「４」となっていないことを確認した上で（ステップＳ１０６）、再び上記ステップＳ１０２からの処理に戻る。

こうして合計３フレームにわたってＢフィールド、Ｒフィールド、及びＧフィールドでの輝度Ｌｂ１，Ｌｒ１，Ｌｇ１，Ｌｂ２，Ｌｒ２，Ｌｇ２，Ｌｂ３，Ｌｒ３，Ｌｇ３を順次測定する。

図５は、この輝度チェック処理実行時の光源部１７の駆動状態を示す図である。
図５（Ａ）は、マイクロミラー素子１６に対して照射される光源光の色を示す。このように、１カラー画像フレームを時間的に等分のＢフィールド、Ｒフィールド、Ｇフィールドの各期間で各色の光像を同時間ずつ形成するように制御する。

図５（Ｂ）はＬＥＤ２１の駆動電流、図５（Ｃ）は半導体レーザ（Ｂ−ＬＤ）２０Ａ〜２０Ｃの駆動電流を示している。フレーム当初のＢフィールドでは、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃに青色画像用の定格駆動電流ＩｓｔＢが与えられ、上述した如くその時点のインテグレータ２９出力側の輝度Ｌｂｎ（Ｌｂ１〜Ｌｂ３）が測定される。

同様に、Ｒフィールドでは、ＬＥＤ２１に赤色画像用の定格駆動電流ＩｓｔＲが与えられ、上述した如くその時点のインテグレータ２９出力側の輝度Ｌｒｎ（Ｌｒ１〜Ｌｒ３）が測定される。

さらに、Ｇフィールドでは、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃに緑色画像用の定格駆動電流ＩｓｔＧが与えられ、上述した如くその時点のインテグレータ２９出力側の輝度Ｌｇｎ（Ｌｇ１〜Ｌｇ３）が測定される。

なお、上記図５（Ｃ）では、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃに与える青色画像用の定格駆動電流ＩｓｔＢと、緑色画像用の定格駆動電流ＩｓｔＧとが同値となった状態で示しているが、工場出荷時のホワイトバランスがとれた状態では緑色蛍光体反射板２４Ｇの蛍光特性等により、予め緑色画像用の定格駆動電流ＩｓｔＧと緑色画像用の定格駆動電流ＩｓｔＧとが異なるものであってもよい。

上述した如く３フレームにわたって輝度値を測定した後、ステップＳ１０５で変数ｎをさらに「＋１」更新設定した「４」とすると、続くステップＳ１０６でそれを確認し、輝度の測定を一旦停止する。

次いで、３フレーム分の測定値から定格電流で駆動した場合の各色輝度Ｌｂ，Ｌｒ，Ｌｇの平均Ｌｂａｖ，Ｌｒａｖ，Ｌｇａｖを求める（ステップＳ１０７）。

これら求めた平均輝度Ｌｂａｖ，Ｌｒａｖ，Ｌｇａｖに基づいて、最適なホワイトバランスが得られるような、上記定格駆動電流ＩｓｔＢ，ＩｓｔＲ，ＩｓｔＧを基準としたＢフィールド、Ｒフィールド、及びＧフィールドでの各駆動電流ＩＢ１，ＩＲ１，ＩＧ１を算出して設定する（ステップＳ１０８）。

具体的には、本来のホワイトバランスに対して最も輝度の低下が著しい光源色を基準として、他の２つの光源色が最適なホワイトバランスとなるように調整を行なう。

図６は、こうして新たな駆動電流を設定した場合の光源部１７の駆動状態を示す図である。
図６（Ａ）は、マイクロミラー素子１６に対して照射される光源光の色を示す。

図６（Ｂ）はＬＥＤ２１の駆動電流、図６（Ｃ）は半導体レーザ（Ｂ−ＬＤ）２０Ａ〜２０Ｃの駆動電流を示している。フレーム当初のＢフィールドでは、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃに青色画像用の定格駆動電流ＩｓｔＢよりも低い駆動電流ＩＢ１が与えられている。

続くＲフィールドでは、ＬＥＤ２１に赤色画像用の定格駆動電流ＩｓｔＲよりも高い駆動電流ＩＲ１が与えられている。その後のＧフィールドでは、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃに緑色画像用の定格駆動電流ＩｓｔＧよりも高い駆動電流ＩＧ１が与えられている。

ここではＬＥＤ２１の発光輝度の低下が最も著しいものとして、ＬＥＤ２１の駆動電流ＩＲ１を定格駆動電流ＩｓｔＲよりも大幅に高い値に設定すると共に、そのＲ光の新たな発光輝度に対して適正なホワイトバランスがとれるように、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃへの緑色画像用の駆動電流ＩＧ１も定格駆動電流ＩｓｔＧより若干高いものとして設定し、併せて半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃへの青色画像用の駆動電流ＩＢ１は逆に定格駆動電流ＩｓｔＢよりも低い値に設定した例を示す。

こうして定格駆動電流での駆動に基づいた輝度の測定と、その測定結果に基づいて各色の劣化を勘案した最適なホワイトバランスが得られるような新たな駆動電流の設定とを行なうことで、通常の投影動作への準備を終える。

加えて、ここではさらに上記算出した平均輝度値により光源部１７の素子を構成する半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣとＬＥＤ２１の劣化判断を行なう。
すなわち、青色画像用に定格電流で半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃを駆動した場合の平均輝度Ｌｂａｖが、赤色画像用に定格電流でＬＥＤ２１を駆動した場合の平均輝度Ｌｒａｖに所定係数Ｋ１を乗じた積に比して低いか否かにより、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃのいずれかが実用限界を下回るほど劣化しているか否かを判断する（ステップＳ１０９）。

ここで上記係数Ｋ１は、製品出荷時の半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発する青色光の輝度特性とカラーホイール２４の青色用拡散板２４Ｂの透過特性、及びＬＥＤ２１の発する赤色光の輝度特性に応じて予めプログラムメモリ３４に記録された係数である。

上記赤色画像用に定格電流でＬＥＤ２１を駆動した場合の平均輝度Ｌｒａｖを比較対象として、緑色画像用に定格電流で半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃを駆動した場合の平均輝度Ｌｇａｖではなく、青色画像用に定格電流で半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃを駆動した場合の平均輝度Ｌｂａｖから半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの劣化を判断するのは、カラーホイール２４の緑色蛍光体反射板２４Ｇに塗布された蛍光体が劣化を生じる可能性が高いのに対し、レーザ光が透過、拡散するだけのカラーホイール２４の青色用拡散板２４Ｂ部分が劣化することは実用上考え難いからである。

上記ステップＳ１０９で半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃが所定値以上劣化していると判断した場合には、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃ、あるいは光源部１７がアセンブリユニットで提供するものであればそのアセンブリユニット自体を交換するようなガイドメッセージを投影画像として出力させる（ステップＳ１１０）。

次いで、青色画像用に定格電流で半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃを駆動した場合の平均輝度Ｌｂａｖが、緑色画像用に定格電流で半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃを駆動した場合の平均輝度Ｌｇａｖに所定係数Ｋ２を乗じた積に比して、高いか否かにより、カラーホイール２４の緑色蛍光体反射板２４Ｇ部分に塗布されている蛍光体が実用限界を下回るほど劣化しているか否かを判断する（ステップＳ１１１）。

ここで上記係数Ｋ２は、製品出荷時の半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発する青色光の輝度特性とカラーホイール２４の青色用拡散板２４Ｂの透過特性、及び同緑色蛍光体反射板２４Ｇ部分に塗布された蛍光体の蛍光特性に応じて予めプログラムメモリ３４に記録された係数である。

上記ステップＳ１１１でカラーホイール２４の緑色蛍光体反射板２４Ｇが所定値以上劣化していると判断した場合には、カラーホイール２４、あるいは光源部１７がアセンブリユニットで提供するものであればそのアセンブリユニット自体を交換するようなガイドメッセージを投影画像として出力させる（ステップＳ１１２）。
こうして図４の輝度チェック処理を完了した後、通常の投影動作に移行する。

以上詳記した如く本実施形態によれば、光源部１７を構成する複数の光源素子や蛍光体を用いる場合に、個々の素子等が経年劣化を生じた場合にもそれを補償して、色再現性と投影画像の明るさを長く両立することが可能となる。

なお上記実施形態においては、光センサＬＳをインテグレータ２９の出力側に配置し、青色光、赤色光、及び緑色光の各発光輝度を１つの光センサＬＳで検知するものとした。

これにより、必要な回路素子の構成を極力簡素化しながらも、必要な全色光の発光輝度を検知することが可能となり、装置全体の製造コストの増大を最小限に抑えることができる。

また上記実施形態では、輝度チェックの結果に基づいて、１フレームを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各フィールド期間の時間幅を変えることなく、光源側の発光素子の発光強度を可変調整することで対処するものとした。
これにより、投影画像処理部１５及びマイクロミラー素子１６を含む光像を形成する側の回路での動作タイミングを可変する必要がなく、制御が容易になる。

なお、上記図４の処理では、ステップＳ１０９でＬＥＤ２１の発光輝度に比して半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃの発光輝度の値が所定の割合以下となっているか否かにより半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃのいずれかの発光輝度が実用限界を下回るほど劣化したかどうかを判断するものとしたが、ＬＥＤ２１が半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃとともに劣化していた場合には、上記ステップＳ１０９で示した判断処理ではそれらの劣化を検出することができない。

したがって、ＬＥＤ２１と半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃそれぞれに輝度を測定してその絶対値を本来の輝度と比較するものとしてもよく、そのような処理を加えることで、ＬＥＤ２１と半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃそれぞれの輝度劣化を正確に判断できる。そして、上述のように半導体レーザ、ＬＥＤ２１、緑色蛍光体反射板２４Ｇ部分に塗布されている蛍光体のうちいずれかが所定値以上劣化していた場合は、交換指示等を報知することができる。

なお、上記図６に示したような、光源側の発光素子の駆動電流を制御することで発光強度を可変調整するのではなく、各発光素子の発光電力は一定としながらも、１フレームを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各フィールド期間の時間幅を変えることで対処するものとしてもよい。

図７は、上記ステップＳ１０８での処理に代えて、１フレームを構成するＲ，Ｇ，Ｂの各フィールド期間の時間幅を変えるように設定した場合の光源部１７の駆動例を示す。

ここでは、輝度チェック処理後も上記図５で説明した状態と同様に半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃ及びＬＥＤ２１共に定格電流ＩｓｔＢ，ＩｓｔＲ，ＩｓｔＧでの駆動を継続しているが、各フィールドの時間幅を大きく変更している。

すなわち、Ｂフィールドは、回転するカラーホイール２４の中心角度で１２０°分に相当する時間幅から大きく減少して７８°分に相当する時間幅となっている。続くＲフィールドは、回転するカラーホイール２４の中心角度で１２０°分に相当する時間から大きく増加して１５０°分に相当する時間幅となっている。その後のＧフィールドは、回転するカラーホイール２４の中心角度で１２０°分に相当する時間から若干増加して１３２°分に相当する時間幅となっている。

上記ＣＰＵ３２は、投影光処理部３１により半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃ及びＬＥＤ２１の駆動電流と駆動タイミングとを上述した如く制御させるのと同時に、投影画像処理部１５及びマイクロミラー素子１６を含む投影系で光像を形成するタイミングを上記光源光の調整内容と同期させる必要がある。

このように、光源の素子を駆動する電力で発光強度を調整するのではなく、各発光素子を定電力で駆動しながら１フレームを構成する各フィールド単位でその時間幅を調整することにより、画像を投影する側の時間制御が複雑になる一方で、各発光素子は常に一定の電力で駆動されるために、発光素子の劣化を早めるような虞がなく、発光素子の長寿命化を図ることができる。

なお上記実施形態では、光センサＬＳをインテグレータ２９の出力側に設けることで、Ｂ，Ｒ，Ｇ各色の発光強度を検知することが可能であるものとして説明したが、装置の設計及び発光素子の特性上、発光素子である半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃ、またはＬＥＤ２１のいずれか一方が他方に比して特に発光強度の低下が著しいか、あるいは劣化を生じ易いと思われる場合には、光センサＬＳを当該発光素子の発光部位に直接対向するように配置してもよい。

また上記実施形態では、半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣまたはＬＥＤ２１のいずれか一方を選択的に駆動してＢ（青色）光、Ｒ（赤色）光、及びＧ（緑色光）によるＢフィールド、Ｒフィールド、及びＧフィールドから１カラー画像フレームが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、複数の発光素子を同時に発光させてその混色による画像フィールドを含むようにしてもよい。

具体的には、例えばＢ（青色）光とＲ（赤色）光Ｂとを同時に発光させることで混色によりＭ（マゼンタ）色の光像を投影する画像フィールドが１画像フレーム中に存在するものとしてもよいし、Ｇ（緑色）光とＲ（赤色）光Ｂとを同時に発光させることで混色によりＹ（黄）色の光像を投影する画像フィールドが１画像フレーム中に存在するものとしてもよい。

こうした混色による画像フィールドを設けることで、色の表現性や画像の明るさをより増加させることができ、結果としてデータプロジェクタ装置１０が使用される環境に応じた投影が実施できる。

（第２の実施形態）
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第２の実施形態について図面を参照して説明する。

図８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。
なお、データプロジェクタ装置１０′を構成する基本的な電子回路、及び特に光源部１７の具体的な光学系の構成例については、ほぼ上記図１及び図２に示した内容と同様であるため、同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。

なお、光源部１７は上記図１及び図２で示した光センサＬＳを有さない点で第１の実施形態とは異なる。

また、ＣＰＵ３２に代わるＣＰＵ３２′は、内部に、発光時間をカウントするタイマー３２ａを備える。

さらに、プログラムメモリ３４に代わるプログラムメモリ３４′は、発光時間ログ記憶部３４ａと駆動電流変換テーブル３４ｂとを備える。発光時間ログ記憶部３４ａは、光源部１７の半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃ及びＬＥＤ２１の積算発光時間を保持する。駆動電流変換テーブル３４ｂは、半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣとＬＥＤ２１それぞれの積算発光時間に対応した基準駆動電流値をルックアップテーブルの形で予め記憶している。この駆動電流変換テーブル３４ｂの記憶内容は、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃ及びＬＥＤ２１の経時変化特性から、必要とされる発光輝度を得るための基準駆動電流値が予測値として記憶されたものである。

次に上記実施形態の動作について説明する。
なお、本実施形態においては、データプロジェクタ装置１０′が複数のカラー投影モードとして、例えばノーマルモード、プレゼンテーションモード、シアターモード、グラフィックスモード、及び黒板モードから１つを選択することが可能であるものとする・
ノーマルモードは、本データプロジェクタ装置１０′のカラー投影モードの基準として用いるもので、色表現を重視した設定とする。
プレゼンテーションモードは、明るい場所での一般的なプレゼンテーションに適した、明るさを重視した設定とする。
シアターモードは、映画の暗部の表現を重視した設定とする。
グラフィックスモードは、写真などが自然に見えるように階調表現を重視した設定とする。
黒板モードは、黒板に画像を投影する場合でも投影内容がはっきりと判別可能となる設定とする。

これらノーマルモード以外の各カラーモードに関して、ノーマルモード時を基準とした半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣとＬＥＤ２１それぞれの駆動電流値の違いに基づく投影時間の換算係数が予めプログラムメモリ３４′に記憶されていものとする。

図４は、データプロジェクタ装置１０′の電源オン後に投影動作と平行して実行される光源部１７の駆動制御の処理内容を示すものである。この図９の処理は、ＣＰＵ３２′がプログラムメモリ３４′に記憶していた動作プログラムを読出し、メインメモリ３３上で展開した上で実行する。

その処理当初にＣＰＵ３２′は、駆動時間ログ記憶部３４ａを読出し、半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣとＬＥＤ２１それぞれの積算発光時間を読出す（ステップＳ３０１）。

そして、読出した積算発光時間に応じて駆動電流変換テーブル３４ｂを参照し、半導体レーザ２０Ａ〜２０Ｃ及びＬＥＤ２１それぞれの基準駆動電流を読出す（ステップＳ３０２）。

これら読出したそれぞれの基準駆動電流値を投影光処理部３１に設定する（ステップＳ３０３）。その上でさらに、前回電源をオフした時点で設定されていたカラー投影モードの情報をプログラムメモリ３４′から読出す（ステップＳ３０４）。

読出したカラー投影モードの情報を基に、半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣによるＢ（青色）光、及びＧ（緑色）光発光時の駆動電流の各割り増し比率と、ＬＥＤ２１によるＲ（赤色）光発光時の駆動電流の割り増し比率とを上記設定した基準駆動電流に乗算してその積を新たな駆動電流として投影光処理部３１で設定させる（ステップＳ３０５）。

さらに、ＣＰＵ３２′内のタイマー３２ａをリセットして投影時間のカウントを開始させる（ステップＳ３０６）。

以後、設定されたカラー投影モードでの投影動作を平行して実行しながら、併せて操作部３５により電源オフのキー操作がなされたか否か（ステップＳ３０７）、カラー投影モードの変更指示の操作がなされたか否か（ステップＳ３０８）、を繰返し判断することで、これらの操作がなされるのを待機する。

投影動作途中でカラー投影モードの変更指示の操作がなされた場合、上記ステップＳ３０８でそれを判断し、その時点でのタイマー３２ａの計時値を読出す（ステップＳ３０９）。

次いで、読出した計時値とそれまで設定されていたカラー投影モードとにより、ノーマルモード時に換算した半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣとＬＥＤ２１それぞれの発光時間を算出し、算出した発光時間を用いて発光時間ログ記憶部３４ａの内容を更新設定する（ステップＳ３１０）。

次いで、上記操作された通り、あらたなカラー投影モードへの切換処理を実行した上で（ステップＳ３１１）、再び上記ステップＳ３０６からの処理に戻る。

また、上記ステップＳ３０７で電源オフを指示する操作がなされと判断すると、その時点でのタイマー３２ａの計時値を読出す（ステップＳ３１２）。

次いで、読出した計時値とそれまで設定されていたカラー投影モードとにより、ノーマルモード時に換算した半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣとＬＥＤ２１それぞれの発光時間を算出し、算出した発光時間を用いて発光時間ログ記憶部３４ａの内容を更新設定する（ステップＳ３１３）。

次いで、上記操作された通り、アフタークーリング処理を含むこのデータプロジェクタ装置１０′の電源をオフするための処理を実行した上で（ステップＳ３１４）、以上でこの図９の処理を終了する。

以上詳述した如く本実施形態によれば、特に直接半導体レーザ２０Ａ〜２０ＣやＬＥＤ２１の発光輝度を検知するセンサ等の回路素子を設けることなく、発光素子の経年劣化の度合が予測可能であれば、複数の光源や蛍光体を用いる場合に個々の素子等が経年劣化を生じた場合にもそれを補償し、色再現性と投影画像の明るさを長く両立することが可能となる。

加えて上記実施形態では、複数のカラー投影モードから１つを選択可能とし、各カラー投影モードでの発光素子の発光時間を、基準となる１つのカラー投影モードに換算した上で発光素子毎に発光時間を積算して管理するものとした。

これにより、積算発光時間の管理が容易となると共に、カラー投影モード毎に異なる、複数の発光素子の消耗度合も勘案して、正確な管理手法が確立できる。

なお、上記第１及び第２の実施形態はいずれも、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で赤色光を発生するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、１つの光源で発生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、上記各実施形態は共に本発明を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。

１０，１０′…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、３２，３２′…ＣＰＵ、３２…タイマー、３３…メインメモリ、３４，３４′…プログラムメモリ、３４ａ…発光時間ログ記憶部、３４ｂ…駆動電流変換テーブル（ＴＢ）、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、ＬＳ…光センサ。

Claims (5)

1. 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上記第１の光源とは異なる種類の第２の光源と、
   上記光源光発生手段及び第２の光源から発生する各光源光が循環的に発生するように上記第１及び第２の光源と上記光源光発生手段の駆動タイミングを制御する第１の光源制御手段と、
   上記第１及び第２の光源の積算発光時間を計時する計時手段と、
   上記計時手段での計時結果に基づいて上記第１及び第２の光源の少なくとも１つの発光状態を調整する第２の光源制御手段と
   を具備したことを特徴とする光源装置。
2. 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上記第１の光源とは異なる種類の第２の光源と、
   上記光源光発生手段及び第２の光源から発生する各光源光が循環的に発生するように上記第１及び第２の光源と上記光源光発生手段の駆動タイミングを制御する第１の光源制御手段と、
   上記第１及び第２の光源の積算発光時間を計時する計時手段と、
   上記計時手段での計時結果に基づいて上記第１及び第２の光源の少なくとも１つの発光状態を調整する第２の光源制御手段と、
   画像信号を入力する入力手段と、
   上記第１及び第２の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
   を具備したことを特徴とする投影装置。
3. 上記投影装置は、上記第１及び第２の光源の少なくとも一方の発光強度が異なる複数の投影モードを有し、
   上記計時手段は、上記複数の投影モード下での上記第１及び第２の光源のうち少なくとも一方の積算発光時間を基準となる１つの投影モードでの積算発光時間に換算して計時する
   ことを特徴とする請求項２記載の投影装置。
4. 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上記第１の光源とは異なる種類の第２の光源、上記第１及び第２の光源の積算発光時間を計時する計時部、画像信号を入力する入力部、及び光源光を用い、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、
   上記光源光発生部及び第２の光源から発生する各光源光が循環的に発生するように上記第１及び第２の光源と上記光源光発生部の駆動タイミングを制御する第１の光源制御工程と、
   上記計時部での計時結果に基づいて上記第１及び第２の光源の少なくとも１つの発光状態を調整する第２の光源制御工程と
   を有したことを特徴とする投影方法。
5. 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上記第１の光源とは異なる種類の第２の光源、上記第１及び第２の光源の積算発光時間を計時する計時部、画像信号を入力する入力部、及び光源光を用い、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が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、
   上記光源光発生部及び第２の光源から発生する各光源光が循環的に発生するように上記第１及び第２の光源と上記光源光発生部の駆動タイミングを制御する第１の光源制御ステップと、
   上記計時部での計時結果に基づいて上記第１及び第２の光源の少なくとも１つの発光状態を調整する第２の光源制御ステップと
   をコンピュータに実行させる、コンピュータが読取可能なプログラム。

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