JP6098074B2 - 投影表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、光源装置および光源装置を備えた投影表示装置に関する。

近年、大画面のディスプレイ装置が急速に普及してきており、それらを用いた会議やプレゼンテーション、研修などが一般的になっている。

ディスプレイとしては、液晶やプラズマなど様々な種類があり、場所の広さや参加人数の規模によって適当に選択されているが、中でもプロジェクタは比較的安価で可搬性にも優れているため(即ち小型軽量で持ち運びやすく)、最も広く普及している大画面ディスプレイである。

そのような背景の中で、最近では、コミュニケーションの必要な場面や状況が益々増えてきており、例えば、オフィスにおいても小さな会議室や、パーテイション等で仕切られた打合せスペースが数多く設けられ、プロジェクタを使った会議や打合せなどが頻繁に行われるようになった。

さらには、会議室等が空いていなくても、例えば、通路などの空きスペースを利用してそこの壁などにプロジェクタで情報を投射表示しながら打合せをしたい、などといった急な要求シーンも頻繁に見られるようになった。

プロジェクタの代表例として、画像データに応じてマトリクス上に配列された各画素の微小ミラーをＰＷＭ駆動により、オン状態とオフ状態の角度に高速に切り替えて、照明光を変調するデジタルマイクロミラーデバイス(ＤＭＤ)のような表示素子を用いた、所謂ＤＬＰ方式プロジェクタがある。

ＤＬＰ方式プロジェクタにおいては、ＤＭＤの高速動作が可能であるため、Ｒ(赤)、Ｇ(緑)、Ｂ(青)などの各色画像を時間的に切り替えて順次表示することができ、小型化が容易という利点がある。

このようなプロジェクタにおいて、従来は例えば、超高圧水銀ランプなど高輝度の放電ランプを光源とするものが主流であったが、近年、光源として赤、緑、青の発光ダイオードなどの固体発光素子や、固体発光素子から発せられる光を励起光として別の波長帯域の光を発する蛍光体を光源として用いた製品が市場に投入されてきている。

例えば、特許文献１においては、可視光の固体光源を用い、それから射出する可視光を別の波長の可視光に変換する蛍光体層と透明基材と固体光源から成る光源装置およびそれを用いたプロジェクタについて開示されている。

しかしながら、特許文献１のような従来技術においては、蛍光ホイールの周方向に、表示に用いる全色の蛍光体を設け、励起光を照射し続ける構成としているため、蛍光体が発熱して発光効率が低下し高品質の表示画像が得られなかったり、蛍光体の経時的な劣化が早く寿命が短くなってしまうという問題があった。

そこで、上記のような問題を解決すべく、特許文献２、特許文献３のような技術が開示されている。これらはともに、プロジェクタの光源としては、表示に必要な各色の光源を個別に備え、そのうちの一つとしての蛍光ホイールは、照射される励起光に対して所定の波長帯域の光だけを発するものとすることで、励起光が照射し続けられることがなくなり、蛍光体が発熱して発光効率が低下するのを防止または軽減しようとするものである。

さらに、特許文献２では、蛍光ホイール上の励起光の照射する領域が時間的にずれていくように励起光の発光タイミングと蛍光ホイールの回転速度を制御することにより、また、特許文献３では、逆に励起光の発光期間が蛍光ホイールのＮ回転(Ｎは整数)と同期するように制御することで蛍光体全体に励起光が均一に照射され、蛍光体の経時的な劣化を防止しようとしている。

しかしながら、特許文献２と特許文献３に開示されている技術はともに、ホイール上に形成されている蛍光体層に何らかの理由により、画像表示品質に影響を及ぼすほどの欠陥領域が部分的にあった場合、それによって画像表示品質が劣化してしまうという問題があった。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、蛍光ホイールに設けられた蛍光体の一部に画像表示品質に影響を及ぼすほどの欠陥領域があっても、高品質の画像表示を可能とする光源装置、および投影表示装置を提供することにある。

かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有することとする。

本発明に係る投影表示装置は、所定の時期に励起光の照射および照射の停止を行う励起光源と、該励起光が照射されることによって所定波長帯域の蛍光光を発する蛍光体が設けられ、回転する蛍光ホイールと、前記蛍光光を画像光にする表示装置と、前記画像光を投影する投影光学系と、フォトセンサと、前記蛍光体と前記表示装置との間の光路上に配置され、前記蛍光光の一部を前記フォトセンサに導く反射部と、前記フォトセンサの受光結果に応じて、前記蛍光体上の前記励起光が照射される箇所を変更する照射箇所変更手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、蛍光ホイールに設けられた蛍光体の一部に画像表示品質に影響を及ぼすほどの欠陥領域があってもそこを避けて発光させることができ、低コストで信頼性が高く且つ高品位の光源装置、および投影表示装置が実現できる。

第１の実施形態に係る光源装置の概略図である。 本実施形態に係る蛍光ホイールの基盤上に形成された蛍光体層を示した図である。 第１の実施形態に係る光源装置の動作を示すタイミングチャートである。 第１の実施形態に係る光源装置の動作を示すタイミングチャートである。 第２の実施形態に係る光源装置の概略図である。 第２の実施形態における制御部１の動作例を示すフローチャートである。 第２の実施形態に係る光源装置の動作を示すタイミングチャートである。 第３の実施形態における制御部１の動作例を示すフローチャートである。 第４の実施形態に係る光源装置の概略図である。 第４の実施形態における制御部１の動作例を示すフローチャートである。 第５の実施形態に係る投影表示装置の概略図である。 第６の実施形態に係る投影表示装置の概略図である。 第６の実施形態における画像合成部周りの構成の概略図である。 第６の実施形態における警告表示画面例を示す図である。

以下、本実施の形態について図面により詳細に説明する。

（第１の実施形態）
図１に示すように、光源装置は、制御部１とモータ駆動部２とモータ３と蛍光ホイール４とＬＤ駆動部８とを備えている。制御部１は、起動信号ＳＴが”１”になるとモータ起動信号ＭＳＴを肯定する。モータ駆動部２は、信号ＭＳＴが”１”になるとモータ駆動信号ＭＴＤを出力してモータ３の駆動を開始する。モータ３の回転軸５には、蛍光ホイール４が取り付けられており、駆動信号ＭＴＤによって回転するようになっている。

蛍光ホイール４は、ホイール基盤６と基盤上に形成された蛍光体層７とを備えている。蛍光体層７には、所定の波長帯域、例えば青色の波長帯域の励起光を照射することにより、それとは違う波長帯域、例えば緑色の波長帯域の光を発する蛍光体材料が含まれている。

図２は、本実施形態に係る蛍光ホイール４の基盤上に形成された蛍光体層７を示した図である。蛍光体層７は、ホイール基盤６上の回転軸５に対して周方向全体に形成されている。ホイール基盤６としては、例えば、蛍光体層７から発せられる蛍光光を透過するガラス材などが用いられる。

モータ３には、回転軸５の回転速度を示す回転検出信号ＭＩＤＸを生成する機能が備えられており、前述のモータ駆動部２に出力される。本機能は、モータ内部に設けられていてもよいし、モータに外付けされていてもよい。本機能を外付けで実装する場合の実施形態としては、例えば、モータの回転軸あるいは回転軸と一緒に回転する部品の一部に光学的なマークを施し、フォトセンサなどを用いてそのマークを検出するような方式が一般的に知られている。フォトセンサは、そのマークを検出するごとに”１”になるパルスを生成し出力する。

モータ駆動部２は、また、起動信号ＭＳＴが”１”になってモータ駆動信号出力を開始すると、入力信号ＭＩＤＸにパルスが受信されるのを待つ。そして、パルスが受信されると、タイマー１を起動して次のパルスの受信を待つ。そして、次のパルスが受信されると、そのときのタイマー１の時間計測値を内部に記憶しているモータ３の回転速度データと比較し、差分が所定の範囲内に入っていれば信号ＭＧＤを”１”にし、そうでなければ信号ＭＧＤを”０”にする。その後、タイマー１は、入力信号ＭＩＤＸに次のパルスが受信される前にリセットされる。

モータ駆動部２は、以後、信号ＭＳＴが”１”になっている限り、入力信号ＭＩＤＸにパルスが受信されるごとにタイマー１を起動し、次のパルスが受信されるまでの時間を計測してその結果を内部に記憶しているモータ３の回転速度データと比較し、差分が所定の範囲内に入っていれば信号ＭＧＤを”１”にし、そうでなければ信号ＭＧＤを”０”にする、という動作を繰り返す。

制御部１は、信号ＭＧＤが”１”になると、タイマー３を起動し、その時間計測値を内部に記憶している励起光の発光開始タイミングデータと比較し、一致するタイミングで信号ＬＤＣを”１”にする。

ＬＤ駆動部８は、ＬＤ駆動信号ＬＤＤの出力を開始するとともにタイマー２を起動する。そして、その時間計測値を内部に記憶している励起光の発光時間データと比較し、一致するタイミングで信号ＬＤＤの出力を停止する。

図３および図４は、第１の実施形態に係る上述の動作説明に基づき、モータ３の回転検出信号ＭＩＤＸに対する信号ＬＤＣおよびＬＤ駆動信号ＬＤＤの出力の様子を示すタイミングチャートである。Ｔ０〜Ｔ２は、それぞれモータ３の回転周期、モータ３の回転に対するＬＤ９の発光開始タイミング、ＬＤ９の発光時間を示している。

そして、図３はＬＤ９の発光時間がモータ３の回転検出信号ＭＩＤＸのパルスとパルスの間に完全に入っている場合を示しており、図４はＬＤ９の発光時間がモータ３の回転検出信号ＭＩＤＸの次のパルス発生タイミングにかかっている場合を示している。すなわち、本実施形態の光源装置においては、蛍光ホイール４の回転に対して任意のタイミングでＬＤ９を発光させることが可能となっている。

ＬＤ９は、例えば、青色の波長帯域の光を発するレーザ光源であり、信号ＬＤＤが”１”になっている期間だけ青色光を発し、上述の蛍光体の励起光として蛍光モジュールを照射する。蛍光体から発生した蛍光光は、ホイール基盤６を透過して集光光学系１０で集められ、外部に出力される。

なお、本実施形態において、上述のモータ３の回転速度データ、励起光の発光開始タイミングデータおよび励起光の発光時間データは、メモリ１１に記憶しておき、モータ駆動部２、制御部１およびＬＤ駆動部８は、例えば、電源ＯＮ時にメモリバスＭＢＩを介してそれぞれ対応するデータをメモリ１１から読み出し、内部にレジスタを設けてそこに保存するように構成されている。信号ＣＮＴは、外部から入力される制御信号であり、制御部１は信号ＣＮＴに基づいてメモリ１１に記憶されている上述のデータを書き換える。

次に、第１の実施形態の効果について説明する。
本実施形態では、所定周期で所定波長帯域の光を発する光源装置において、回転するホイール基盤６上の周方向に蛍光体層７を形成してその一部に励起光を照射して所定周期で所定波長帯域の光を発するように蛍光ホイールを回転させる。そして、その蛍光ホイールの回転に対して励起光の発光タイミングを任意に設定できるようになっている。
このため、蛍光ホイールに設けられた蛍光体の一部に画像表示品質に影響を及ぼすほどの欠陥領域があってもそこを避けて発光させることができる。

また、一般に、プロジェクタ等の映像表示装置においては、入力される映像信号の種類やフレーム周波数によって投影される出力映像信号のフレーム周波数が変わる場合がある。
これに対し、本実施形態によれば、蛍光体の発光周期とそれに同期して蛍光ホイールの回転速度も変えられるようにしたので、例えば、プロジェクタなどに適用されて投影される出力映像信号のフレーム周波数が変わってもそれに対応でき、適用性の高い光源装置が実現できる。

また、一般に、例えば、前述のＤＬＰ方式プロジェクタにおいては、それぞれの製品に特有の演色性を実現するために１周期期間内における蛍光光の発光時間が製品間で異なる。また、それぞれの製品自体においても、色表現のモードを幾つか切り替えられるようになっていて、モードによって蛍光光の発光期間が可変になっているものがある。
さらに、本実施形態によれば、励起光の発光周期内での発光期間も可変としたので、幅広いプロジェクタ製品の種々のモードに対応することができ、いっそう適用性の高い光源装置が実現できる。

なお、上述のように、励起光の照射開始と照射の停止とによる１回の照射時間Ｔ２と、ホイール基盤６が１回転する時間Ｔ０とでは、ホイール基盤６が１回転する時間Ｔ０の方が長い。ホイール基盤６の回転速度は、通常の使用時であっても、所定のタイミングで速くなったり、もしくは遅くなったりする。このようにすることで、ホイール基盤６上の蛍光体層７における同じ箇所ばかりが長期間に亘って励起光を照射され続けることを防止することができる。
または、後述する第２の実施形態のように蛍光光の光量を検出する光量検出手段を設けることで、光量に異常が生じたときに、ホイール基盤６の回転速度を所定期間だけ、上述のように速くするようにしてもよい。

（第２の実施形態）
図５は、本発明に基づく光源装置の第２の実施形態を、図1に示す第１の実施形態をもとに概略的に示した図である。第２の実施形態と第１の実施形態の同一事項は、共通の符号を付し、説明を省略する。第２の実施形態と第１の実施形態の違いを以下に説明する。

ミラー２１は、集光光学系１０から出射した蛍光光の殆どは透過して出力するが、一部にアルミなどの反射膜が蒸着されていて蛍光光の一部を反射してフォトセンサ２２に導く。フォトセンサ２２は、受光した蛍光光を電流信号ＰＤＩに変換して出力する。電流信号ＰＤＩは、ＡＭＰ２３で電圧信号ＰＤＶに変換され、さらに、ＡＤＣ２４でデジタル信号ＰＤＤに変換されて、所定周波数のクロックＰＣＫに同期して制御部１に入力される。

制御部１は、入力されるデジタル信号ＰＤＤを、内部に記憶している出力光データとクロックＰＣＫに同期して順次比較し、出力光データ以下であった場合に前述の励起光の発光開始タイミングデータを書き換えて、励起光の発光タイミングを制御する。そして、入力信号ＰＤＤの値が励起光の発光時間全体において上述の出力光データを上回るタイミングを新規の発光開始タイミングデータとしてメモリ１１に書き込んで記憶する。

次に、本実施形態における制御のための動作例について、図６を参照して説明する。図６は、制御部１の動作例を示すフローチャートである。
なお、本明細書では、
Ｔ２０：タイマー２０の時間計測値
Ｔ０：モータ３の回転周期
Ｔ１：ＬＤ９による励起光の発光開始タイミングデータ
Ｔ２：ＬＤ９による励起光の発光時間データ
Ｐｒｅｆ：制御部１の内部に記憶している閾値としての出力光データ
として説明する。

まず制御部１は、エラーフラグとしての内部信号Ｐｅｒｒを生成する。また、タイマー２０及びレジスタ１を内部に備える。初期状態では信号Ｐｅｒｒは”０”にする。またタイマー２０はリセットされており、レジスタ１の値は”０”に設定されている。

制御部１は信号ＬＤＣを”１”にすると（ステップＳ１）、タイマー２０を起動し（ステップＳ３）、信号Ｐｅｒｒとレジスタ１の初期値を確認する（ステップＳ２，Ｓ４）。そして制御部１は、入力されるデジタル信号ＰＤＤを、予め内部に記憶している出力光データＰｒｅｆと比較し（ステップＳ５）、ＰＤＤの値がＰｒｅｆ以上であれば何もせず、また次のタイミングでＰＤＤとＰｒｅｆの比較を行う。

もしどこかのタイミングで入力信号ＰＤＤの値が出力光データＰｒｅｆより小さくなる状態が検出されると（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、エラーフラグとしての内部信号Ｐｅｒｒを”１”にする（ステップＳ６）。
入力信号ＰＤＤと出力光データＰｒｅｆの比較は、タイマー２０の計測値が前述の励起光発光時間データ値Ｔ２と一致するまで繰り返し行われる（ステップＳ１０）。

もし内部信号Ｐｅｒｒが”１”になった後に入力信号ＰＤＤの値が出力光データＰｒｅｆ以上になる状態が検出されたら、その時点のタイマー２０の計測値Ｔ２０をレジスタ１に書き込み（ステップＳ８）、内部信号Ｐｅｒｒを”０”に戻す（ステップＳ９）。このことにより、ＰＤＤの値が出力光データＰｒｅｆより小さい状態から抜けた時点のタイマー２０によるタイマカウント値がレジスタ１に書き込まれる。そして、直前の励起光の発光開始タイミングデータ値Ｔ１にレジスタ１に書き込まれている値を加えた値を新規のＴ１として記憶する（ステップＳ１３）。

一方内部信号Ｐｅｒｒが”１”になった後、入力信号ＰＤＤの値が出力光データＰｒｅｆ以上になる状態が検出されることなくタイマー２０の計測値が時間データＴ２に到達した場合には（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、この値Ｔ２をレジスタ１に書き込む（ステップＳ１２）。そして直前の励起光の発光開始タイミングデータ値Ｔ１にレジスタ１に書き込まれている値を加えた値を新規のＴ１として記憶する（ステップＳ１３）。

以上の動作により、励起光の発光時間Ｔ２の間に、ＰＤＤの値が出力光データＰｒｅｆより一時的に小さくなる状態が検出された場合には、その状態となる時間範囲を避けるように発光開始タイミングを示すＴ１の値がセットされる。このため、制御部１から出力される信号ＬＤＣの出力タイミングがそのＴ１の値に応じたものとなり、ＰＤＤの値が出力光データＰｒｅｆより小さくなる時間範囲を避けるようにＬＤ９の発光開始タイミングが定められることとなる。

また、励起光の発光時間Ｔ２の間に、ＰＤＤの値が出力光データＰｒｅｆより小さくなる状態が検出され、タイマー２０によるタイマカウント値がＴ２になるまでその状態が続いた場合、上述のようにして次の発光時間Ｔ２分について同様に検出を行う動作に移行することとなる。

図７は、上記の動作をタイミングチャートで示したものであり、（ａ）は蛍光光の発光期間中に検出信号の値が所定レベル以下であることが検出され、制御部によってＬＤ９の発光タイミングが変更されたときの様子を示しており、（ｂ）は以後、そのタイミングでＬＤ９が駆動される様子を示している。

なお、出力光データも上述の他のデータと同様にメモリ１１に記憶しておき、例えば、電源ＯＮ時に制御部１は、メモリバスＭＢＩを介してメモリ１１から読み出し、内部に設けられたレジスタに保存するように構成されている。

次に、第２の実施形態の効果について説明する。
本実施形態では、所定周期で所定波長帯域の光を発する光源装置において、回転するホイール基盤６上の周方向に蛍光体層７を形成してその一部に励起光を照射して所定周期で所定波長帯域の光を発するようにホイール基盤６を回転させる。そして、出力される蛍光光の一部をフォトセンサ２２によりモニタすることで、蛍光体層７の回転に対して励起光の発光タイミングを制御するようにしている。
このため、仮に蛍光体層７の一部に、出力する蛍光光の品質に影響を及ぼすほどの欠陥領域が発生している場合であっても、その欠陥領域を避けて発光させるように制御することができる。このため、低コストでありながら信頼性が高く、且つ高品質の画像表示を可能とする光源装置を実現することができる。

また、一般に光源装置において、励起光の発光タイミングは、ユーザー自身がマニュアルで制御してもよいが、操作が面倒であったり、余計な手間がかかるといった問題が生じる。

これに対し、本実施形態によれば、蛍光光の発光状態を検出する受光手段を備え、その発光状態によって励起光の発光タイミングを制御するようにしたので、ユーザーが面倒な操作をすることなく、アプライアンス性に優れた高品位の光源装置を実現できる。

（第３の実施形態）
次に、本発明に基づく光源装置の第３の実施形態について説明する。上述した第２の実施形態と同様の事項については説明を省略し、第３の実施形態と第２の実施形態の違いとなる動作について以下に説明する。
図８は、第３の実施形態における制御部１の動作例を示すフローチャートである。

なお、本明細書では、
Ｔ０：モータ３の回転周期
Ｔ１：ＬＤ９による励起光の発光開始タイミングデータ
Ｔ２：ＬＤ９による励起光の発光時間データ
Ｔ３０：タイマー３の時間計測値
ＤＲ２：直前のレジスタ２の値
ＤＲ３：直前のレジスタ３の値
ΔＴ：タイミング切り替えの最小分解時間
として説明する。

まず制御部１は、記憶している励起光の発光開始タイミングデータの値を０にする（ステップＳ１）。また内部にレジスタ２及びレジスタ３を更に備え、ともに初期状態で０を書き込む（ステップＳ２２，Ｓ２３）。

信号ＭＧＤが”１”になってモーターの回転が定常状態になったことが検出されると（ステップＳ２４）、制御部１はタイマー３を起動し（ステップＳ２５）、その時間計測値Ｔ３０が発光開始タイミングデータＴ１に到達するのを待つ（ステップＳ２６）。初期状態では前述の通りＴ１は０であるから実質的に待ち時間はなく次のステップに進み、前述の通り信号ＬＤＣを”１”にする（ステップＳ２７）。信号ＬＤＣが”１”になると前述のとおりタイマー２０が起動される（ステップＳ２８）。

制御部１は、タイマー２０が起動後、励起光の発光時間Ｔ２が経過するまでは入力信号ＰＤＤの値を直前のレジスタ２の値ＤＲ２に加えてその結果を新たにレジスタ２に書き込んで更新するという動作を繰り返す（ステップＳ２９）。

そしてタイマー２０の時間計測値がＴ２に到達すると（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）、その時点のレジスタ２の値ＤＲ２を値Ｔ２で除算し、入力信号ＰＤＤの平均値ＡｖｅＤＲ２を算出する（ステップＳ３１）。

制御部１は、算出された平均値ＡｖｅＤＲ２を直前のレジスタ３の値と比較し（ステップＳ３２）、大きければその値をレジスタ３に書き込む（ステップＳ３３）。
制御部１は励起光の発光開始タイミングデータを０から時間ΔＴずつ変えては前述のステップＳ２３〜Ｓ３３の動作を繰り返し、この繰り返しを、Ｔ１が前述のモータ３の回転周期Ｔ０に到達するまで続ける（ステップＳ３５）。

Ｔ１がモータ３の回転周期Ｔ０になると（ステップＳ３５；Ｙｅｓ）、その時点でレジスタ３に書き込まれている値を励起光の発光開始タイミングデータＴ１として記憶する（ステップＳ３６）。

以上の動作により、制御部１は、入力信号ＰＤＤの平均値ＡｖｅＤＲ２が最大となるように、励起光の発光開始タイミングデータＴ１を設定することができる。
このため、制御部１から出力される信号ＬＤＣの出力タイミングをそのＴ１の値に応じたものとすることができ、入力信号ＰＤＤの平均値ＡｖｅＤＲ２が最大となるようにＬＤ９の発光開始タイミングを定めることができる。

次に、第３の実施形態の効果について説明する。
一般に、長期間にわたって蛍光ホイール上の同じ領域に励起光を照射し続けていると、その領域の蛍光体だけが経時劣化し、表示品質が低下するという問題が発生する場合がある。

これに対し、本実施形態によれば、ホイールに形成されている蛍光体層全体にわたっての発光状態を検出し、発光量が最大となるように発光タイミングを制御するようにしたので、蛍光体層が部分的に経時劣化等により発光量が低下してもそこを避けて発光量を長期間維持することができ、高品位で長寿命の光源装置が実現できる。

（第４の実施形態）
次に、本発明に基づく光源装置の第４の実施形態について説明する。上述した第２、第３の実施形態と同様の事項については説明を省略し、第４の実施形態と第２、第３の実施形態の違いとなる構成、動作について以下に説明する。

図９は、本発明に基づく光源装置の第４の実施形態を概略的に示した図である。
第４の実施形態としての光源装置は、上述した図５に示す構成に加えて、警報表示用としてのＬＥＤ２６を備える。このＬＥＤ２６は、制御部１から出力される制御信号ＡＬＴにより制御される。

次に、本実施形態における制御のための動作例について、図１０を参照して説明する。図１０は、第４の実施形態における制御部１の動作例を示すフローチャートである。
なお、本明細書では、
Ｔ２０：タイマー２０の時間計測値
Ｔ０：モータ３の回転周期
Ｔ１：ＬＤ９による励起光の発光開始タイミングデータ
Ｔ２：ＬＤ９による励起光の発光時間データ
Ｐｒｅｆ：制御部１の内部に記憶している閾値としての出力光データ
ＤＲ４：レジスタ４の値
として説明する。

まず制御部１は、内部にレジスタ４を備え、励起光の発光開始タイミングデータのデフォルト値を保存する。また、図８の場合と同様に内部信号Ｐｅｒｒは”０”、タイマー２０はリセット、レジスタ１の値は”０”に設定されている（ステップＳ４１〜Ｓ４３）。

制御部１は信号ＬＤＣを”１”にすると（ステップＳ４４）、タイマー２０を起動し（ステップＳ４５）、入力されるデジタル信号ＰＤＤを、予め内部に記憶している出力光データＰｒｅｆと比較する（ステップＳ４６）。ＰＤＤの値がＰｒｅｆ以上であれば何もせず、また次のタイミングでＰＤＤとＰｒｅｆの比較を行う。

もしどこかのタイミングで入力信号ＰＤＤの値が出力光データＰｒｅｆより小さくなる状態が検出されると（ステップＳ４６；Ｙｅｓ）、エラーフラグとしての内部信号Ｐｅｒｒを”１”にする（ステップＳ４７）。
入力信号ＰＤＤと出力光データＰｒｅｆの比較は、タイマー２０の計測値が前述の励起光発光時間データ値Ｔ２と一致するまで繰り返し行われる（ステップＳ５１）。

もし内部信号Ｐｅｒｒが”１”になった後に入力信号ＰＤＤの値が出力光データＰｒｅｆ以上になる状態が検出されたら、その時点のタイマー２０の計測値Ｔ２０をレジスタ１に書き込み（ステップＳ４９）、内部信号Ｐｅｒｒを”０”に戻す（ステップＳ５０）。このことにより、ＰＤＤの値が出力光データＰｒｅｆより小さい状態から抜けた時点のタイマー２０によるタイマカウント値がレジスタ１に書き込まれる。そして、直前の励起光の発光開始タイミングデータ値Ｔ１にレジスタ１に書き込まれている値を加えた値を新規のＴ１として記憶する（ステップＳ５４）。

一方内部信号Ｐｅｒｒが”１”になった後、入力信号ＰＤＤの値が出力光データＰｒｅｆ以上になる状態が検出されることなくタイマー２０の計測値が時間データＴ２に到達した場合には（ステップＳ５２；Ｙｅｓ）、この値Ｔ２をレジスタ１に書き込む（ステップＳ５３）。そして直前の励起光の発光開始タイミングデータ値Ｔ１にレジスタ１に書き込まれている値を加えた値を新規のＴ１として記憶する（ステップＳ５４）。

次に、ステップＳ５４で更新された新規のＴ１の値と、レジスタ４に保存されているデフォルトのＴ１値（ＤＲ４）との差分を算出する。算出された差の値がモータ３の回転周期Ｔ０より小さい場合（ステップＳ５６；Ｙｅｓ）、また内部信号Ｐｅｒｒを”０”、タイマー２０をリセット、レジスタ１の値を”０”に設定し、ステップＳ４２〜Ｓ５５の動作を繰り返す。

一方、ステップＳ５６で算出した差分値がモータ３の回転周期Ｔ０以上になった場合（ステップＳ５６；Ｎｏ）、もはや蛍光光の発光量が所定量以下にならないように励起光の発光タイミングを設定することはできないと判断されるため、制御部１は、警報信号ＡＬＴを”１”にする（ステップＳ５７）。

ここで、図９に示すように警報信号ＡＬＴはＬＥＤ２６に接続されている。このため、以上の動作により警報信号ＡＬＴが”１”にされた場合、ＬＥＤ２６は発光してユーザーに異常を知らせ、警報発生手段として機能する。

なお、本実施形態では、異常を知らせる警報発生手段として、発光素子であるＬＥＤ２６が発光する構成を例示したが、警報発生手段は異常を知らせることができればこの構成に限定されず、例えばブザーなど鳴動手段を用いて音で知らせる構成であってもよい。また、光源装置が音声出力システムをさらに備えて音声で異常の発生をユーザーに知らせる構成であってもよく、液晶などの表示器を用いて異常の発生をメッセージの表示により知らせる構成であってもよい。このように、警報発生手段は各種の方法により実現することができる。

また、上述した実施形態で警報信号ＡＬＴが”１”にされた場合、警報発生手段として上述のように警報を発生すると共に、励起光の出力を中止する構成としてもよい。

次に、第４の実施形態の効果について説明する。
蛍光ホイール４のホイール基盤６上に形成されている蛍光体層７の一部に画像表示品質に影響を及ぼすほどの欠陥領域があってそれを避けることができない場合、それをユーザーに知らせるすべがないと、ユーザーはどうして画像表示品質が劣化しているのか原因が分からず、適切な対応ができないという問題が生じる可能性がある。
これに対し、本実施形態によれば、例えば蛍光体層７に欠陥領域が多く、蛍光光の発光量が所定量以下にならない励起光の発光タイミングをどうしても設定することができない場合、その旨をユーザーに通知するための警報を発することができる。このため、ユーザーは警報により異常の発生要因を速やかに把握することができ、適切な対応を速やかにとることができる。このように、異常が発生した場合でもユーザーを長く煩わせないようにすることができる。

また、こうして異常を知らせる警報発生手段として、ブザーなど鳴動手段による音の発生および／またはＬＥＤ２６などの発光素子を点灯させるようにしたので、ユーザーが異常の発生要因を容易に認識できる。

また、一般に、こうした光源装置では、励起光として極めてハイパワーのレーザ光が使用される場合が多い。本実施形態によれば、蛍光体層に欠陥領域が多くそれを避けて励起光を発光させることが困難な場合、警報を発生すると共に励起光の出力を中止する構成とすることにより、装置内で仮にどのような不測の事態が発生していた場合であってもハイパワーのレーザ光が直接装置外に出力されることがない。

（第５の実施形態）
図１１は、第５の実施形態に係る投影表示装置の概略図である。光源装置Ｇは、例えば、図１あるいは図５に示す光源装置であり、緑の波長帯域の光を出力する。また光源装置Ｂおよび光源装置Ｒは、それぞれ青および赤の波長帯域の光を出力する光源装置であり、例えば、ＬＥＤやレーザなどが光源として用いられる。

映像処理部３１は、映像信号ＶＩＮが入力されると、そのフレーム周波数から制御信号ＣＮＴを出力して光源装置Ｇ中のモータの回転速度データ、励起光の発光開始タイミングデータおよび励起光の発光時間データを、上述したように設定する。その後、起動信号ＳＴを”１”にして光源装置Ｇ中のモータを駆動して蛍光ホイールを回転させる。

モータが所望の回転速度に到達すると光源装置Ｇ中のモータ駆動部は、上述のとおり、信号ＭＧＤを”１”にする。光源装置Ｇは信号ＭＧＤを”１”になると、これと蛍光光の発光タイミング信号ＬＤＣを映像処理部３１に出力する。

映像処理部３１は発光タイミング信号ＬＤＣを受信すると、このタイミングに合わせて信号ＢＣＮＴおよびＲＣＮＴを生成出力して、それぞれ光源装置Ｂからの青色光および光源装置Ｒからの赤色光を所定のタイミングで発光させるとともに、映像信号ＶＩＮを赤、緑、青の各色の表示信号を生成し、さらに、それらを表示素子であるＤＭＤ３８を駆動するための信号ＤＭＤＤに変換して出力する。

光源装置Ｒ、ＧおよびＢから出射した赤、緑および青の光は、第１のダイクロイックミラー３２および第２のダイクロイックミラー３３によって合成され、集光レンズ３４によって集光されてロッドインテグレータ３５に導かれる。そして、そこから出射した光は、さらに照明レンズ３６と反射ミラー３７によってＤＭＤ３８の表示画素領域に照射される。照明光学系は、集光レンズ３４とロッドインテグレータ３５と照明レンズ３６とから構成される。ＤＭＤ３８に入射した照明光は画像光に変調され、投影光学系３９を通してスクリーンなどに投影され、画像が表示される。

次に、第５の実施形態の効果について説明する。
本実施形態は、第１〜第４の何れかの実施形態に記載の光源装置を用いて、蛍光ホイール上に形成されている蛍光体層の一部に画像表示品質に影響を及ぼすほどの欠陥領域があっても、高品質の画像表示を可能とする信頼性の高い投影表示装置を提供することを目的としたものである。

本実施形態によれば、投影表示装置の所定波長帯域の光源として第１〜第４の何れかの実施形態に記載の光源装置を用いたので、低コスト化で信頼性が高く、且つ高品位の投影表示装置が実現できる。

（第６の実施形態）
次に、本発明に基づく投影表示装置の他の実施形態について説明する。上述した第５の実施形態と同様の事項については説明を省略し、第６の実施形態と第５の実施形態の違いとなる構成、動作について以下に説明する。

図１２は、本発明に基づく投影表示装置の他の実施形態を概略的に示した図である。
光源装置Ｇは、例えば、図９に示す第４の実施形態に係る光源装置であり、緑の波長帯域の光を出力する。また光源装置Ｂおよび光源装置Ｒは、それぞれ青および赤の波長帯域の光を出力する光源装置であり、例えば、ＬＥＤやレーザなどが光源として用いられる。

第６の実施形態としての投影表示装置は、上述した図１１に示す構成に加えて、第４の実施形態で上述した警報信号ＡＬＴを光源装置Ｇから映像処理部３１に出力できるように構成される。

図１３は、図１２に示す映像処理部３１における本実施形態に関連する部分のみをごく概略的に示したものである。

図１３に示すように、外部から入力される映像信号ＶＩＮは画像処理部４１に入力され、必要に応じてデータ処理されて表示用映像信号ＶＯＵＴとして出力される。
一方、ＯＳＤ画像生成部４２は、図示していないリモコンや操作パネル等によるユーザー操作や、上述した警報信号ＡＬＴの入力などに応じて、それぞれの要求に対応したＯＳＤ画像データＯＳＤＤを生成する。

画像合成部４３は、表示用映像信号ＶＯＵＴとＯＳＤ画像データＯＳＤＤを合成して表示素子であるＤＭＤ３８を駆動するための信号ＤＭＤＤを生成し、出力する。

図１４は、警報信号ＡＬＴが”１”になることによる警告表示の一例を示し、図１４（ａ）は信号ＡＬＴが”１”になる前の通常の投影表示画像を、図１４（ｂ）は信号ＡＬＴが”１”になった場合の投影表示画像例を、それぞれ示す。図１４（ｂ）の例では、警告表示のためのＯＳＤ画像として、「異常発生！！ サービスマンを呼んで下さい。」のメッセージが合成された場合を示す。
無論、警告表示のためのＯＳＤ画像はこのものに限定されず、異常の発生を通知することができれば任意の表示態様であってよい。

次に、第６の実施形態の効果について説明する。
本実施形態の投影表示装置によれば、上述した第４の実施形態に係る光源装置を備えることにより、例えば蛍光体層に欠陥領域が多く、蛍光光の発光量が所定量以下にならない励起光の発光タイミングをどうしても設定することができない場合、その旨を投影画面上に表示することができる。このため、異常発生の警報をよりいっそう認識し易くユーザーに示すことができ、さらに、原因をより分かりやすく示すこともでき、適切に対応しやすくすることができる。

なお、上述した各実施形態は本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。

例えば、本発明はＤＬＰ方式だけに限定されず、フィールトシーケンシャル方式における各種のプロジェクタなど、蛍光ホイールを用いる任意のプロジェクタにも同様に適用することができ、同様の効果を得ることができる。

１ 制御部
２ モータ駆動部
３ モータ
４ 蛍光ホイール
８ ＬＤ駆動部
９ ＬＤ
２１ ミラー
２２ フォトセンサ
３１ 映像処理部
３４ 集光レンズ
３５ ロッドインテグレータ
３６ 照明レンズ
３８ ＤＭＤ
Ｇ 光源装置

特許第４６６２１８５号公報 特開２０１１−９５３９１号公報 特開２０１１−９５３９２号公報

Claims (12)

1. 所定の時期に励起光の照射および照射の停止を行う励起光源と、
   該励起光が照射されることによって所定波長帯域の蛍光光を発する蛍光体が設けられ、回転する蛍光ホイールと、
   前記蛍光光を画像光にする表示装置と、
   前記画像光を投影する投影光学系と、
   フォトセンサと、
   前記蛍光体と前記表示装置との間の光路上に配置され、前記蛍光光の一部を前記フォトセンサに導く反射部と、
   前記フォトセンサの受光結果に応じて、前記蛍光体上の前記励起光が照射される箇所を変更する照射箇所変更手段を備えることを特徴とする投影表示装置。
2. 前記照射箇所変更手段は、前記励起光源の発光時期と前記蛍光ホイールの回転速度の一方もしくは両方を、前記蛍光体上の前記励起光が照射される箇所が変更されるように制御することを特徴とする請求項１に記載の投影表示装置。
3. 前記励起光源は、所定周期で励起光を照射し、
   前記照射箇所変更手段は、前記所定周期内における前記蛍光光の発光期間中において、
   前記蛍光光の発光量が所定量以下になる期間が検出された場合に、当該期間に対応する前記蛍光体の領域を前記励起光が照射しないように前記励起光源の発光タイミングを制御することを特徴とする請求項１または２記載の投影表示装置。
4. 前記所定周期は可変であり、該所定周期が変わるとそれに伴って前記蛍光ホイールの回転速度も同期して変化することを特徴とする請求項３記載の投影表示装置。
5. 前記励起光の前記所定周期内での発光期間も可変であることを特徴とする請求項３または４記載の投影表示装置。
6. 前記照射箇所変更手段は、前記フォトセンサの受光結果によって前記励起光の発光タイミングを制御することを特徴とする請求項３〜５のいずれか１項に記載の投影表示装置。
7. 前記照射箇所変更手段は、前記励起光の発光タイミングを順次ずらしていき、前記所定周期内における前記蛍光光の発光期間中の前記蛍光光の発光量が最大となるタイミングに制御することを特徴とする請求項３〜６のいずれか１項に記載の投影表示装置。
8. 前記所定周期は可変であり、該所定周期が変わるとそれに伴って前記蛍光ホイールの回転周期も同期して変化することを特徴とする請求項３〜７のいずれか１項に記載の投影表示装置。
9. 前記照射箇所変更手段は、前記励起光の発光タイミングを順次ずらしていき、前記所定周期内における前記蛍光光の発光期間中の前記蛍光光の平均発光量が最大となるタイミングに制御することを特徴とする請求項３〜８のいずれか１項に記載の投影表示装置。
10. 前記照射箇所変更手段は、前記所定周期内において、前記蛍光光の発光期間中に前記蛍光光の発光量が所定量以下にならない前記励起光の発光タイミングが存在しない場合には、警報を発する警報発生手段を備えたことを特徴とする請求項３〜９のいずれか１項に記載の投影表示装置。
11. 前記警報は、音の発生および／または発光素子の点灯によるものであることを特徴とする請求項１０に記載の投影表示装置。
12. 前記警報発生手段は、前記警報を発する場合、該警報を発するとともに、前記励起光の出力を中止することを特徴とする請求項１０または１１に記載の投影表示装置。

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