JP6743395B2 - プロジェクターおよび制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクターにおいて位相差板の回転角を制御する技術に関する。

レーザーダイオード等の固体光源を用いた光源装置が知られている。このような光源装置においては、固体光源から出力されたある波長帯の光は偏光分離ミラーによって分離される。分離された一方の光は励起光として蛍光体に導かれ、蛍光体は、固体光源とは異なる波長帯の光を発光する。蛍光体から出力された光は分離された他方の光と合成され、より多くの波長帯成分を含む光として出力される。

このような光源装置には、固体光源や蛍光体の特性の経時変化によって、出力される光のホワイトバランスがずれてしまうという問題がある。これに対し、例えば特許文献１には、使用時の経時変化に伴う色バランスの変化を補償する光源装置が記載されている。

特開２０１５−１０６１３０号公報

特許文献１に記載の技術においては、光源の明るさが特定の値に設定されているときに光源劣化による色変化が測定され、これに応じて位相差板を回転して色バランスが調整される。しかし、色バランスを保つように位相差板を制御すると、結果として明るさが変化してしまうという問題があった。

これに対し本発明は、互いの影響を考慮しつつ色バランスおよび光源の明るさの調整を行う技術を提供する。

本発明は、第１偏光状態である第１波長帯の光を出力する発光素子と、前記発光素子から出力された光のうち回転角に応じた一部を第２偏光状態に変換する位相差板と、前記位相差板からの光を、第１偏光状態の第１光束および第２偏光状態の第２光束に分離する偏光分離素子と、前記第１光束によって励起され、前記第１波長帯と異なる第２波長帯の第３光束を出力する蛍光体と、前記第２光束および前記第３光束を合成する合成素子と、前記合成素子から出力された光を映像信号に応じて変調する光変調器と、前記第３光束の明るさを示す明るさ情報に応じて前記位相差板の回転角を制御する位相差板制御部と、前記明るさ情報および前記発光素子の温度を示す温度情報に応じて前記発光素子の明るさを制御する発光素子制御部とを有するプロジェクターを提供する。
このプロジェクターによれば、位相差板の制御に用いられた明るさ情報を考慮して発光素子の明るさを制御することができる。

このプロジェクターは、前記明るさ情報に応じて色補正を行う色補正部を有し、前記位相差板制御部は、前記色補正部における補正結果に応じて前記位相差板の回転角を制御してもよい。
このプロジェクターによれば、明るさ情報に応じて色バランスの調整を行うことができる。

このプロジェクターは、前記色補正部における補正結果に応じて前記明るさ情報を補正する明るさ補正部を有し、前記発光素子制御部は、前記明るさ補正部において補正された前記明るさ情報および前記温度情報に応じて前記発光素子の明るさを制御してもよい。
このプロジェクターによれば、色バランスの調整結果に応じて明るさを補正することができる。

前記明るさ情報は、ユーザーの指示入力に応じて設定された明るさ情報を含んでもよい。
このプロジェクターによれば、ユーザーの指示入力によって設定された明るさ情報を考慮して発光素子の明るさを制御することができる。

前記発光素子制御部は、前記映像信号の解析結果に応じて設定された前記明るさ情報および前記温度情報に応じて前記発光素子の明るさを制御してもよい。
このプロジェクターによれば、映像信号の解析結果に応じて設定された明るさ情報を考慮して発光素子の明るさを制御することができる。

前記位相差板制御部は、前記映像信号の解析結果に応じて設定された前記明るさ情報に応じて前記位相差板の回転角を制御してもよい。
このプロジェクターによれば、映像信号の解析結果に応じて設定された明るさ情報を考慮して色バランスを調整することができる。

また、本発明は、第１偏光状態である第１波長帯の光を発光素子が出力するステップと、前記発光素子から出力された光のうち回転角に応じた一部を位相差板が第２偏光状態に変換するステップと、前記位相差板からの光を、第１偏光状態の第１光束および第２偏光状態の第２光束に分離するステップと、前記第１光束によって励起され、前記第１波長帯と異なる第２波長帯の第３光束を蛍光体が出力するステップと、前記第２光束および前記第３光束を合成するステップと、前記合成された光を映像信号に応じて光変調器が変調するステップと、前記第３光束の明るさを示す明るさ情報に応じて前記位相差板の回転角を制御するステップと、前記明るさ情報および前記発光素子の温度を示す温度情報に応じて前記発光素子の明るさを制御するステップとを有する制御方法を提供する。
この制御方法によれば、位相差板の制御に用いられた明るさ情報を考慮して発光素子の明るさを制御することができる。

第１実施形態に係るプロジェクター１の機能構成を例示する図。 光学系１２の構成を例示する図。 光源１２２の構成を例示する図。 光源制御部１４の第１実施形態に係る機能構成を例示する図。 色補正テーブルの更新処理を示すフローチャート。 光源の入出力特性を例示する図。 光源情報を例示する図。 補正値Ｃと明るさＢとの関係を例示する図。 位相差板の回転角制御処理のフローチャート。 位相差板テーブルにより示される情報を例示する図。 明るさ補正テーブルにより示される情報を例示する図。

１．構成
図１は、第１実施形態に係るプロジェクター１の機能構成を例示する図である。プロジェクター１は、複数の明るさ設定の各々において色バランスを自動的に調整するプロジェクターである。

プロジェクター１は、映像信号系１１、光学系１２、ＵＩ部１３、光源制御部１４、光源情報記憶部１５、光センサー１６、および温度センサー１７を有する。映像信号系１１は、入力を受け付けた映像信号に応じて光変調器（この例では液晶パネル１２４）を制御する。映像信号系１１は、映像入力部１１１、画像解析部１１２、画像処理部１１３、液晶制御部１１４、および液晶駆動部１１５を有する。映像入力部１１１は、映像信号の入力を受け付ける。画像解析部１１２は、映像信号に対して画像解析処理を行う。この例で、画像解析処理は、例えば、映像信号により示される映像の種類（映画か、スポーツ中継か、プレゼンテーション画像か、等）を特定する処理である。画像処理部１１３は、映像信号に対し所定の画像処理（例えば、サイズ変更やキーストーン補正）を施す。液晶制御部１１４は、映像信号から液晶パネル１２４を制御するための信号を生成する。液晶駆動部１１５は、液晶制御部１１４から出力された信号に応じて、液晶パネル１２４を駆動するための信号を出力する。

光学系１２は、スクリーンＳＣに投写される光（以下「投写光」という）を制御する。光学系１２は、光源駆動部１２１、光源１２２、照明光学系１２３、液晶パネル１２４、および投写光学系１２５を有する。光源駆動部１２１は、光源１２２を駆動する。光源１２２は、照明光を出力する。照明光とは、後に変調されて投写光となる光をいう。照明光は、複数の波長帯成分を含む白色光である。照明光学系１２３は、照明光を複数の色成分（例えば、赤、緑、青の３色）に分離する。色成分に分離された光は、それぞれ個別の液晶パネル１２４に入射する。液晶パネル１２４は、映像信号に応じて照明光を変調する光変調器の一例である。投写光学系１２５は、色成分毎に変調された光を合成し、投写光としてスクリーンＳＣに投写する。

図２は、光学系１２の具体的構成を例示する図である。照明光学系１２３は、ダイクロイックミラー１２３１、ダイクロイックミラー１２３２、反射ミラー１２３３、反射ミラー１２３４、反射ミラー１２３５、リレーレンズ１２３６、およびリレーレンズ１２３７を有する。この例では、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢのそれぞれを個別に変調するため、光学系１２は、液晶パネル１２４Ｒ、液晶パネル１２４Ｇ、および液晶パネル１２４Ｂの３つの液晶パネルを有する。このように、構成要素を色成分毎に区別するときは添字Ｒ、Ｇ、およびＢを用い、区別しないときは単に液晶パネル１２４と記載する。液晶パネル１２４以外の他の構成要素についても同様である。

ダイクロイックミラー１２３１は、光源１２２から出力された照明光ＷＬを赤色光ＬＲ、および非赤色光（緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢ）に分離する。ダイクロイックミラー１２３１は、赤色光ＬＲを透過し、緑色光ＬＧおよび青色光ＬＢを反射する。ダイクロイックミラー１２３２は、ダイクロイックミラー１２３１で反射された光を緑色光ＬＧと青色光ＬＢとに分離する。ダイクロイックミラー１２３２は、緑色光ＬＧを反射し、青色光ＬＢを透過する。

反射ミラー１２３３は、赤色光ＬＲの光路に配置されている。反射ミラー１２３３は、ダイクロイックミラー１２３１を透過した赤色光ＬＲを反射し、液晶パネル１２４Ｒに導く。反射ミラー１２３３および反射ミラー１２３５は、青色光ＬＢの光路に配置されている。反射ミラー１２３３および反射ミラー１２３５は、ダイクロイックミラー１２３２を透過した青色光ＬＢを反射し、液晶パネル１２４Ｂに導く。緑色光ＬＧは、ダイクロイックミラー１２３２で反射し、液晶パネル１２４Ｇに導かれる。

リレーレンズ１２３６およびリレーレンズ１２３７は、青色光ＬＢの光路においてダイクロイックミラー１２３２の出力側に配置されている。リレーレンズ１２３６とリレーレンズ１２３７とは、青色光ＬＢの光路長が赤色光ＬＲや緑色光ＬＧの光路長よりも長くなることに起因した青色光ＬＢの光損失を補償する。

液晶パネル１２４Ｒ、液晶パネル１２４Ｇ、および液晶パネル１２４Ｂは、それぞれ、赤色光ＬＲ、緑色光ＬＧ、および青色光ＬＢを映像信号に応じて変調する。液晶パネル１２４Ｒ、液晶パネル１２４Ｇ、および液晶パネル１２４Ｂとしては、例えば透過型の液晶パネルが用いられる。液晶パネル１２４の入射側には、入射光を平行化するためのフィールドレンズ１２３８が設けられている。液晶パネル１２４Ｒ、液晶パネル１２４Ｇ、および液晶パネル１２４Ｂで変調された光は、クロスダイクロイックプリズム１２３９により合成される。

投写光学系１２５は、少なくとも１つの投写レンズを有し、さらに、ミラーおよびプリズムを有してもよい。投写光学系１２５は、クロスダイクロイックプリズム１２３９により合成された光を、スクリーンＳＣに投写する。

この例で、光センサー１６は、Ｒセンサー１６１およびＢセンサー１６２を有する。Ｒセンサー１６１は、赤色光ＬＲの照度を測定するセンサーである。Ｂセンサー１６２は、青色光ＬＢの照度を測定するセンサーである。この例で、Ｒセンサー１６１は、反射ミラー１２３３の背後に設けられている。反射ミラー１２３３の背後とは、反射ミラー１２３３において赤色光ＬＲが入射する面の裏側をいう。反射ミラー１２３３は、赤色光ＬＲを所定の割合で透過する。Ｒセンサー１６１は、この透過光を測定する。Ｂセンサー１６２は、反射ミラー１２３５の背後に設けられている。反射ミラー１２３５は、青色光ＬＢを所定の割合で透過する。Ｂセンサー１６２は、この透過光を測定する。

図３は、光源１２２の構成を例示する図である。ここでは詳細な構造の前にまず光源１２２の原理を説明する。光源１２２は、ＬＤ（レーザーダイオード）アレイ１２２１、位相差板１２２２、偏光分離素子１２２３、および蛍光体１２２４を有する。ＬＤアレイ１２２１は、特定の波長帯の光（例えば、ピーク波長４４６ｎｍの、青色に相当する波長帯の光。以下「Ｂ光」という）を出力する発光素子の一例であり、この例ではアレイ状に配置された複数のレーザーダイオードを含む。ＬＤアレイ１２２１から出力される光はＳ偏光（第１偏光状態の一例）である。位相差板１２２２は、発光素子から出力された光のうち回転角に応じた一部を第２偏光状態に変換する位相差板の一例である。具体的には、位相差板１２２２は、ＬＤアレイ１２２１から出力されたＳ偏光の一部をＰ偏光（第２偏光状態の一例）に変換する。ＬＤアレイ１２２１から出力された光のうちＰ偏光に変換される割合（すなわちＳ偏光とＰ偏光との割合）は、入射光に対する位相差板１２２２の角度に応じて変わる。ＬＤアレイ１２２１の、入射光に対する角度（以下「回転角」という）はモーター１２２０３により制御される。モーター１２２０３により回転角が可変となっているという意味において、位相差板１２２２を回転位相差板という。

偏光分離素子１２２３は、位相差板１２２２から出力された光を、偏光状態に応じて２つの光束に分離する。偏光分離素子１２２３は、位相差板からの光を、第１偏光状態の第１光束および第２偏光状態の第２光束に分離する偏光分離素子の一例である。この例で、偏光分離素子１２２３は、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する。偏光分離素子１２２３により反射された光（第１光束の一例）は、蛍光体１２２４に入射する。蛍光体１２２４は、第１波長帯の光によって励起され、第１波長帯と異なる第２波長帯（例えば、黄色に相当する波長帯）の光（第３光束の一例。以下「Ｙ光」という）を出力する。偏光分離素子１２２３を透過したＢ光（第２光束の一例）は、蛍光体１２２４から出力されたＹ光と最終的に合成され、複数波長帯の成分を含む白色光として光源１２２の外部に出力される。

上記の説明から分かるように、ＬＤアレイ１２２１から出力された光のうちＳ偏光はＹ光に変換され、Ｐ偏光はＢ光のまま、両者は最終的に合成される。位相差板１２２２の回転角によりＳ偏光とＰ偏光との割合が変わるということは、位相差板１２２２の回転角によりＹ光とＢ光の割合が変わるということである。すなわち、光源１２２においては、Ｙ光とＢ光とのバランス（以下「色バランス」という）が調整可能である。

以下、光源１２２の具体的な構成例を説明する。ＬＤアレイ１２２１から出力されたＢ光は、コリメーター光学系１２２０１に入射する。コリメーター光学系１２２０１は、ＬＤアレイ１２２１から出力されたＢ光を平行光束に変換する。コリメーター光学系１２２０１は、例えばアレイ状に並んで配置された複数のコリメーターレンズで構成されている。複数のコリメーターレンズは、複数のレーザーダイオードに対応して配置されている。

コリメーター光学系１２２０１から出力されたＢ光は、アフォーカル光学系１２２０２に入射する。アフォーカル光学系１２２０２は、Ｂ光の光束径を調整する。この例で、アフォーカル光学系１２２０２は、例えば２枚のアフォーカルレンズから構成されている。

アフォーカル光学系１２２０２から出力されたＢ光は、位相差板１２２２に入射する。位相差板１２２２は、Ｂ光（この例では波長４４６ｎｍ）に対する１／２波長板で構成されている。位相差板１２２２の光学軸は、位相差板１２２２に入射するＢ光の偏光軸と交差する。位相差板１２２２の光学軸は、位相差板１２２２の進相軸または遅相軸のいずれであってもよい。位相差板１２２２に入射されるＢ光は、コヒーレントなＳ偏光である。位相差板１２２２を透過したＢ光は、Ｓ偏光成分ＢＬｓとＰ偏光成分ＢＬｐとが所定の割合で混在した光となる。位相差板１２２２に、位相差板１２２２を回転させるためのモーター１２２０３が接続されている。モーター１２２０３は、例えばステッピングモーターである。

位相差板１２２２から出力されたＢ光は、ホモジナイザー光学系１２２０４に入射する。ホモジナイザー光学系１２２０４は、Ｂ光の光強度分布を、例えばトップハット型分布と呼ばれる均一な光強度分布に変換する。この例で、ホモジナイザー光学系１２２０４は、２つのマルチレンズアレイから構成されている。

ホモジナイザー光学系１２２０４から出力されたＢ光は、プリズム１２２０５に入射する。プリズム１２２０５は、例えば波長選択性を有するダイクロイックプリズムで構成されている。ダイクロイックプリズムは、光軸ａｘ１に対して４５°の角度をなす傾斜面Ｋを有している。傾斜面Ｋは、光軸ａｘ２に対しても４５°の角度をなしている。プリズム１２２０５は、互いに直交する光軸ａｘ１および光軸ａｘ２の交点と傾斜面Ｋの光学中心とが一致するように配置されている。なお、プリズム１２２０５に代えて、平行平板状のダイクロイックミラーを用いてもよい。光軸ａｘ１と光軸ａｘ２とは、同一面内にあり、互いに直交する位置関係にある。

傾斜面Ｋには、波長選択性を有する偏光分離素子１２２３が設けられている。偏光分離素子１２２３は、Ｂ光を、Ｓ偏光成分ＢＬｓとＰ偏光成分ＢＬｐとに分離する。具体的には、偏光分離素子１２２３は、Ｓ偏光成分ＢＬｓを反射し、Ｐ偏光成分ＢＬｐを透過する。偏光分離素子１２２３により反射されたＳ偏光成分ＢＬｓは蛍光体１２２４の励起に用いられるため、以下において励起光ＢＬｓという。偏光分離素子１２２３を透過したＰ偏光成分ＢＬｐは、単にＢ光という。

偏光分離素子１２２３から出力された励起光ＢＬｓは、ピックアップ光学系１２２０６に入射する。ピックアップ光学系１２２０６は、励起光ＢＬｓを蛍光素子１２２０７の蛍光体１２２４に集光する。ピックアップ光学系１２２０６は、この例では２枚のピックアップレンズから構成されている。蛍光素子１２２０７は、蛍光体１２２４および基板１２２０８を有している。基板１２２０８は、蛍光体１２２４を支持している。励起光ＢＬｓが入射すると、蛍光体１２２４が励起され、蛍光光が出力される。蛍光光は励起光ＢＬｓとは波長が異なる光（この例では黄色の波長帯の光であることからＹ光という）である。蛍光体１２２４は、励起光ＢＬｓが入射する側とは反対側の面を基板１２２０８に接触させた状態で、蛍光体１２２４の側面と基板１２２０８との間に設けられた接着剤１２２０９により基板１２２０８に固定されている。基板１２２０８の蛍光体１２２４が設けられた側と反対側の面には、蛍光体１２２４の熱を放散させるためのヒートシンク１２２１０が設けられている。

蛍光体１２２４から出力されたＹ光は、偏光方向が揃っていない非偏光光のため、ピックアップ光学系１２２０６を通過した後、非偏光の状態のままで偏光分離素子１２２３に入射する。偏光分離素子１２２３は、Ｂ光とは波長帯が異なる蛍光光を、Ｙ光の偏光状態によらずに透過させる。

一方、偏光分離素子１２２３から出力されたＢ光は、位相差板１２２１１に入射する。位相差板１２２１１は、例えば１／４波長板から構成されている。位相差板１２２１１は、Ｂ光の偏光状態を円偏光に変換する。位相差板１２２１１から出力されたＢ光は、ピックアップ光学系１２２１２に入射する。ピックアップ光学系１２２１２は、Ｂ光を拡散反射素子１２２１３に集光させる。ピックアップ光学系１２２１２は、この例では２枚のピックアップレンズから構成されている。

拡散反射素子１２２１３は、Ｂ光を拡散反射する。拡散反射素子１２２１３としては、入射光をランバート反射させるものを用いることが好ましい。このような拡散反射素子を用いることにより、均一な照度分布を有するＢ光を得ることができる。拡散反射素子１２２１３で拡散反射されたＢ光は、再び位相差板１２２１１に入射し、円偏光からＳ偏光に変換される。位相差板１２２１１から出力されたＢ光は偏光分離素子１２２３で反射する。

偏光分離素子１２２３は、結果的に、Ｙ光およびＢ光を同じ方向に出力する。すなわち、偏光分離素子１２２３は、Ｙ光およびＢ光を合成する合成素子としても機能している。偏光分離素子１２２３から出力される光を照明光という。

偏光分離素子１２２３から出力された照明光は、インテグレータ光学系１２２１４に入射する。インテグレータ光学系１２２１４は、照明光ＷＬを複数の小光束に分割する。インテグレータ光学系１２２１４は、この例では２枚のレンズアレイから構成されている。レンズアレイは、複数のマイクロレンズがアレイ状に配置されたものである。

インテグレータ光学系１２２１４から出力された照明光は、偏光変換素子１２２１５に入射する。偏光変換素子１２２１５は、照明光ＷＬの偏光方向を揃えるものである。偏光変換素子１２２１５は、例えば、偏光分離膜と位相差板とミラーとから構成されている。偏光変換素子１２２１５は、非偏光であるＹ光の偏光方向およびＳ偏光であるＢ光の偏光方向を揃えるため、一方の偏光成分を他方の偏光成分に、例えばＰ偏光成分をＳ偏光成分に変換する。重畳レンズ１２２１６は、偏光変換素子１２２１５から射出された複数の小光束を照明対象物上で互いに重畳させる。

再び図１を参照する。ＵＩ部１３は、ユーザーからの指示の入力を受け付ける。ここでは特に、光源１２２の明るさを設定する指示の入力を受け付ける。ＵＩ部１３は、ユーザーの指示入力に応じて設定された明るさ情報を出力する。光センサー１６は、光学系１２（特に照明光学系１２３）において、分離後の光の照度を測定する。温度センサー１７は、光源１２２の温度を測定するためのセンサーであり、光源１２２の近傍に設けられている。光源情報記憶部１５は、光源１２２の入出力特性に関する情報（以下「光源情報」という）を記憶している。

光源制御部１４は、（光源駆動部１２１を介して）光源１２２を制御する。より具体的には、光源制御部１４は、光源１２２の色バランスを制御する。色バランスの制御は、明るさ情報に基づいて行われる。明るさ情報とは、光源１２２から出力される光の明るさを設定するための情報をいい、光源１２２から出力される光の明るさを直接的または間接的に示す情報をいう。この例で、明るさ情報は、画像解析部１１２、ＵＩ部１３、および温度センサー１７からそれぞれ独立に提供される。詳細は後述するが、光源制御部１４は、これら複数の明るさ情報を統合した情報を用い、光源１２２の色バランスを制御する。統合前後の明るさ情報を区別する場合、統合前の明るさ情報を「個別明るさ情報」といい、統合後の明るさ情報を「統合明るさ情報」という。「個別明るさ情報」には、画像解析部１１２から供給されるもの（「明るさ情報（映像）」という）、ＵＩ部１３から供給されるもの（「明るさ情報（ＵＩ）」という）、および温度センサー１７から供給されるもの（「明るさ情報（温度）」という）がある。なお、個別明るさ情報と統合明るさ情報とを区別しないときは単に明るさ情報という。

図４は、光源制御部１４の一実施形態に係る機能構成を例示する図である。光源制御部１４は、統合部１４１、色補正部１４２、回転角調整部１４３、明るさ補正部１４４、統合部１４５、デューティ値調整部１４６、電流値調整部１４７、光源校正部２４１、およびテーブル生成部２４２を有する。

統合部１４１は、複数の個別明るさ情報を統合し、統合明るさ情報を生成する。この例では特に、統合部１４１は、個別明るさ情報（ＵＩ）を他の個別明るさ情報、例えば、個別明るさ情報（映像）と統合する。なお画像解析部１１２から出力される情報は、例えば映像の種類を示す情報であるが、統合部１４１は、あらかじめ決められた規則に従って、映像の種類示す情報を明るさ情報に変換する（例えば、映画は８０％、スポーツ中継は９０％、プレゼンテーション画像は１００％）。すなわち、統合部１４１は、画像解析部１１２の出力に基づいて明るさ情報を設定する設定部として機能する。後述するように統合部１４５も複数の明るさ情報を統合するので、統合部１４１から出力される明るさ情報をここでは第１統合明るさ情報という。第１統合明るさ情報と第２統合明るさ情報とを区別しないときは単に統合明るさ情報という。第１統合明るさ情報は、色補正部１４２および統合部１４５

色補正部１４２は、第１統合明るさ情報に基づいて色補正すなわち色バランスの調整を行う。色補正部１４２は、明るさと色バランスの補正値とを対応付けたテーブル（色補正テーブル）を記憶している。色補正部１４２は、第１統合明るさ情報が入力されると、このテーブルを参照し、入力された第１統合明るさ情報に対応する補正値を出力する。

回転角調整部１４３は、色バランスの補正値を位相差板１２２２の回転角に変換する。回転角調整部１４３は、色バランスの補正値と位相差板１２２２の回転角とを対応付けたテーブル（位相差板テーブル）を記憶している。この例で位相差板１２２２はステッピングモーターであるモーター１２２０３により回転されるので、位相差板１２２２の回転角に相当する情報としてモーターのステップ値が記憶されている。回転角調整部１４３は、色バランスの補正値が入力されると、入力された補正値に対応するステップ値を出力する。このステップ値は、光源駆動部１２１のモータードライバー１２１１に入力される。モータードライバー１２１１は、回転角調整部１４３から供給された信号に従って、モーター１２２０３を駆動する。モータードライバー１２１１は、明るさ情報に応じて位相差板１２２２の回転角を制御する位相差板制御部の一例である。また、この例で、回転角調整部１４３は、色補正部１４２の出力を入力としているため、色補正部１４２における補正結果に応じて位相差板１２２２の回転角を制御していると言える。さらに、明るさ情報（映像）が統合部１４１に入力されているので、モータードライバー１２１１は、明るさ情報（映像）に応じて位相差板１２２２の回転角を制御していると言える。

明るさ補正部１４４は、色バランスの補正値すなわち色補正部１４２における補正結果に応じて光源１２２の明るさを補正する。明るさ補正部１４４は、色バランスの補正値と明るさの補正値とを対応付けたテーブル（明るさ補正テーブル）を記憶している。明るさ補正部１４４は、色バランスの補正値が入力されると、入力された補正値に対応する、明るさの補正値を出力する。明るさの補正値は、統合部１４５に入力される。

統合部１４５は、複数の明るさ情報を統合し、統合明るさ情報を生成する。この例では特に、統合部１４５は、個別明るさ情報（温度）および第１統合明るさ情報を統合する。統合の際、統合部１４５は、明るさ補正部１４４から入力された明るさの補正値に応じて明るさ情報を補正する。なお、温度センサー１７から出力される情報は、光源１２２の温度を示す情報（以下「温度情報」という）であるが、統合部１４５は、あらかじめ決められた規則に従って、温度情報を明るさ情報に変換する。すなわち、統合部１４５は、温度センサー１７の出力に基づいて明るさ情報を設定する設定部として機能する。統合部１４５から出力される明るさ情報をここでは第２統合明るさ情報という。第２統合明るさ情報は、デューティ値調整部１４６および電流値調整部１４７において用いられる。

デューティ値調整部１４６は、第２統合明るさ情報に基づいてデューティ値の調整を行う。デューティ値とは、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御におけるデューティ値（デューティ比）をいう。デューティ値調整部１４６は、明るさとデューティ値とを対応づけたテーブル（デューティ値テーブル）を記憶している。デューティ値調整部１４６は、第２統合明るさ情報が入力されると、このテーブルを参照し、入力された第２統合明るさ情報に対応するデューティ値を出力する。

電流値調整部１４７は、第２統合明るさ情報に基づいて電流値の調整を行う。電流値調整部１４７は、明るさと電流値とを対応づけたテーブル（電流値テーブル）を記憶している。電流値調整部１４７は、第２統合明るさ情報が入力されると、このテーブルを参照し、入力された第２統合明るさ情報に対応する電流値を出力する。デューティ値および電流値は、光源駆動部１２１のＬＤドライバー１２１２に入力される。ＬＤドライバー１２１２は、デューティ値調整部１４６および電流値調整部１４７から供給された信号に従って、ＬＤアレイ１２２１を駆動する。ＬＤドライバー１２１２は、明るさ情報およびＬＤアレイ１２２１の温度を示す温度情報に応じてＬＤアレイ１２２１の明るさを制御する発光素子制御部の一例である。また、明るさ補正部１４４から出力された補正値が統合部１４５に入力されていることから、ＬＤドライバー１２１２は、明るさ補正部１４４において補正された明るさ情報および温度情報に応じてＬＤアレイ１２２１の明るさを制御していると言える。

光源校正部２４１は、光源１２２の入出力特性に関する情報（以下「光源情報」という）を取得する。入出力特性とは、供給される電流値に対して光源１２２から出力される照明光の明るさがどのように変化するかを示すものである。光源校正部２４１は、光センサー１６および温度センサー１７の出力信号から、光源情報を取得する。光源校正部２４１は、取得された光源情報を、光源情報記憶部１５に記憶する。テーブル生成部２４２は、光源情報記憶部１５に記憶されている光源情報を用いて、色補正部１４２、デューティ値調整部１４６、および電流値調整部１４７に記憶されているテーブルを更新する（書き替える）。

図１および図４の構成のうち、ＵＩ部１３、光源制御部１４、画像解析部１１２の機能は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）に実装される。あるいは、これらの機能は、専用のプロセッサーに実装されてもよい。また、光源情報記憶部１５の機能は、書き替え可能な不揮発性メモリー（例えばフラッシュメモリー）に実装される。

２．動作
２−１．色補正テーブルの更新
図５は、色補正テーブルの更新処理を示すフローチャートである。色補正テーブルの更新処理は、所定のタイミング、例えば、前回、色補正テーブルを更新してからの経過時間がしきい値を超えた後の電源オフ時に開始される。あるいは、色補正テーブルの更新処理は、ユーザーの指示により開始されてもよい。

ステップＳ１１において、光源校正部２４１は、光源の入出力特性を取得する。光源の入出力特性とは、例えば、ＬＤアレイ１２２１に供給される電流値に対する光センサー１６の出力値の変化を示す情報である。ＬＤアレイ１２２１に供給される電流を「駆動電流」といい、駆動電流の値を「駆動電流値」という。光源校正部２４１は、光源駆動部１２１を制御し、駆動電流値を順次変化させる。光源校正部２４１は、それぞれの駆動電流値において光センサー１６からのセンサー出力値を記録する。

図６は、光源の入出力特性を例示する図である。この図で、横軸は駆動電流値を、縦軸はセンサー出力値を示している。センサー出力値は、基準値で規格化された相対値で表されている。基準値としては、例えば、今回新たに測定された入出力特性におけるセンサー出力値の最大値（駆動電流最大時のセンサー出力値）が用いられる。なお、Ｒセンサー１６１のおよびＢセンサー１６２の最大出力値（相対値ではなく絶対値）の比率の基準値（すなわち色バランスの基準値）が光源情報記憶部１５に記憶されており、Ｒセンサー１６１およびＢセンサー１６２のセンサー出力値の一方は、この基準値に従ってさらに規格化される。例えば、
Ｒセンサー最大出力値 ＝５．０
Ｂセンサー最大出力値 ＝３．６
Ｒセンサー最大出力値：Ｂセンサー最大出力値 ＝５：４
という状況では、
Ｒセンサー最大出力値 ＝１００％
Ｂセンサー最大出力値 ＝ ９０％
に規格化される。色バランスの基準値としては、例えば工場出荷時に測定された初期値または設計上定められた設計値が用いられる。あるいは、この初期値または設計値に対し、カラーモードに応じた係数を乗算した値が色バランスの基準値として用いられてもよい。カラーモードとは、プロジェクター１において色バランスを設定するためのパラメーターの一つである。例えば、視聴環境（部屋が明るいか暗いか）または映像の種類（映画かテレビ番組か）に応じてカラーモードが区別されており、カラーモード毎に好適な色バランスがあらかじめ設定されている。

図６において、出力値ＳｒはＲセンサー１６１の出力値を、出力値ＳｂはＢセンサー１６２の出力値を、それぞれ示している。この図の例では、グラフ中のプロットが測定点であり、直線は回帰直線を示している。なお、ＬＤアレイ１２２１は、同じ駆動電流を供給したとしても、出力される光の照度は同じではなく、温度や使用に伴う素子の劣化により変化している。具体的には、劣化に伴うしきい値電流（レーザー発振可能な電流の下限値）の上昇により、経時変化後の照度は、低電流になるほど小さくなる。一方、蛍光体１２２４は、励起光の強度によって変換効率が変わるという特性、例えば、励起光の明るさが小さくなるほど変換効率が高くなるという特性を有している。そのため、ＬＤアレイ１２２１にある駆動電流を供給したときに出力されるレーザー光の照度が小さくなると、相対的にＢ光に対してＹ光が強くなる傾向がある。また、蛍光体１２２４においても、同じ照度の励起光が入射されたとしても、出力される蛍光光の照度は、温度や使用に伴う素子の劣化により変化することがある。

再び図５を参照する。ステップＳ１２において、光源校正部２４１は、センサー出力値を明るさに変換する。センサー出力値から明るさへの変換は、例えば、Ｒセンサー１６１の出力値およびＢセンサー１６２の出力値の双方を所定の関係式に入力することにより行われる。あるいは、簡易的に、Ｒセンサー１６１の出力値を明るさと読み替えてもよい。また、Ｒセンサー１６１の出力値に対し所定の補正処理を行った値を明るさとしてもよい。Ｒセンサー１６１は間接的にＹ光の照度を測定していることになるが、人間の視覚上、明るさに対する寄与はＹ光の方がＢ光よりも大きいためである。

ステップＳ１３において、光源校正部２４１は、光源情報記憶部１５に光源情報を書き込む。ここで書き込まれる光源情報は、駆動電流値に対する明るさの変化を示す情報である。このように、光源情報を随時更新することにより、その時点でのＬＤアレイ１２２１の入出力特性に応じた補正を行うことができる。

図７は、光源情報を例示する図である。この例では明るさとしてＲセンサー１６１の出力値が用いられており、グラフの形状は図６の出力値Ｓｒのものと同じである。書き込まれる光源情報は、測定点に相当する点の座標の集合であってもよいし、回帰直線を特定する情報（例えば、傾きおよび切片）であってもよい。また、回帰直線以外の近似曲線が用いられてもよい。

再び図５を参照する。制御信号により色補正テーブルの生成が指示されると、テーブル生成部２４２は、色補正テーブルを生成（更新）する（ステップＳ１４）。詳細には以下のとおりである。テーブル生成部２４２は、光源情報記憶部１５に記憶されている情報を用い、次式（１）に従って色バランスの補正値Ｃを算出する。
Ｃ（Ｂ）＝Ｒｓ（Ｂ）／Ｒｍ（Ｂ） …（１）
（Ｒｍ（Ｂ）＝Ｓｂ（Ｂ）／Ｓｒ（Ｂ））
なお、Ｃ（Ｂ）は明るさがＢのときの補正値を、Ｒｓ（Ｂ）は明るさがＢのときの色バランスの目標値を、Ｒｍ（Ｂ）は明るさがＢのときの実測に基づく色バランスを、Ｓｂ（Ｂ）は明るさがＢのときのＢセンサー１６２の出力値を、Ｓｒ（Ｂ）は明るさがＢのときのＲセンサー１６１の出力値を、それぞれ示している。この定義から明らかなように、Ｙ光に対するＢ光の照度が高くなるにつれ、補正値Ｃは小さくなる。複数の明るさＢについて式（１）により補正値Ｃを算出することにより、補正値Ｃと明るさＢとの関係が得られる。

図８は、補正値Ｃと明るさＢとの関係を例示する図である。この図で、横軸は明るさを、縦軸は色バランスの補正値Ｃを示している。テーブル生成部２４２は、この補正値Ｃと明るさＢとの関係をテーブル化したデータを色補正部１４２に書き込むことにより、色補正テーブルを更新する。

本実施形態によれば、色補正テーブルは、光源１２２（詳細には、ＬＤアレイ１２２１および蛍光体１２２４）の状態に応じて随時更新される。なお、詳細な説明は省略するがテーブル生成部２４２は、デューティ値テーブルおよび電流値テーブルについても、同様に光源情報に基づいて更新する。

２−２．位相差板の回転角制御および光源の明るさ制御
図９は、位相差板の回転角制御および光源の明るさ制御処理のフローチャートである。この処理は、所定のタイミング、例えば、個別明るさ情報が更新されるたび、または映像信号により示される映像の１フレーム毎に実行される。あるいは、位相差板の回転角制御処理は、ユーザーの指示により開始されてもよい。

ステップＳ２１において、統合部１４１は、個別明るさ情報を取得する。この例で、統合部１４１は、明るさ情報（映像）および明るさ情報（ＵＩ）を取得する。

ステップＳ２２において、統合部１４１は、これら２つの個別明るさ情報を統合し、第１統合明るさ情報を生成する。この例で、明るさ情報（映像）および明るさ情報（ＵＩ）はいずれも百分率で表されており、これら２つの明るさ情報を乗算することにより、第１統合明るさ情報が生成される。なお、個別明るさ情報から統合明るさ情報を得る方法はこれに限定されるものではなく、例えば、個別明るさ情報を重み付き乗算または重み付き加算することにより、統合明るさ情報が生成されてもよい。

統合部１４１から第１統合明るさ情報が入力されると、色補正部１４２は、色補正を行う（ステップＳ２３）。具体的には、色補正部１４２は、記憶している色補正テーブル（図８）を参照し、入力された統合明るさ情報に対応する色補正の補正値Ｃを出力する。補正値Ｃは、回転角調整部１４３および明るさ補正部１４４で用いられる。色補正部１４２から補正値Ｃが入力されると、回転角調整部１４３は、回転角を決定する（ステップＳ２４）。

図１０は、位相差板テーブルにより示される情報を例示する図である。この図において、横軸は補正値Ｃを、縦軸はモーター１２２０３のステップ値を、それぞれ示している。回転角調整部１４３は、この位相差板テーブルを参照し、補正値Ｃに対応するステップ値を読み出す。回転角調整部１４３は、このステップ値をモータードライバー１２１１に出力する。ステップ値が入力されると、モータードライバー１２１１は、入力されたステップ値に従って、モーター１２２０３を制御する。すなわち、位相差板１２２２の回転角は、所望の値に調整される（ステップＳ２５）。

明るさ設定に応じて色バランスを調整するには、例えば、あらかじめ明るさ設定毎に位相差板テーブルを用意しておき、明るさ設定に応じて対応する位相差板テーブルを参照して位相差板１２２２の回転角を調整することも考えられる。しかし、この方法では、プロジェクター１が大量のデータを保持している必要があり、煩雑である。本実施形態によれば、明るさ情報に応じて色バランスの調整を行うことができる。すなわち、複数の明るさ設定のそれぞれに応じて、色バランス調整を行うことができる。また、本実施形態では、光源１２２の随時変化する光源情報に応じて色バランス調整が行われるため、光源１２２の経時変化にも対応することができる。

再び図９を参照する。色補正部１４２から補正値Ｃが入力されると、明るさ補正部１４４は、明るさ補正テーブルを参照して光源１２２の明るさを補正する（ステップＳ２６）。

図１１は、明るさ補正テーブルにより示される情報を例示する図である。この図において、横軸は色バランスの補正値Ｃを、縦軸は明るさの補正値Ｄを、それぞれ示している。この例では、色バランスの補正値Ｃが大きくなるにつれ（Ｙ光に対するＢ光の照度が低くなるにつれ）、明るさ補正値Ｄは大きくなる。明るさ補正部１４４は、この明るさ補正テーブルを参照し、色バランスの補正値Ｃに対応する明るさの補正値Ｄを読み出す。明るさ補正部１４４は、この補正値Ｄを統合部１４５に出力する。

再び図９を参照する。ステップＳ２７において、統合部１４５は、個別明るさ情報（温度）および第１統合明るさ情報を統合し、第２統合明るさ情報を生成する。第２統合明るさ情報の生成に際しては、統合部１４５は、明るさ補正部１４４から入力された補正値Ｄを考慮する。個別明るさ情報（温度）および補正値Ｄはいずれも百分率で表されており、統合部１４５は、具体的には、個別明るさ情報（温度）、第１統合明るさ情報、および補正値Ｄを乗算することにより、第２統合明るさ情報を生成する。なお、第２統合明るさ情報を得る方法はこれに限定されるものではなく、例えば、各種の明るさ情報を重み付き乗算または重み付き加算することにより、第２統合明るさ情報が生成されてもよい。第２統合明るさ情報は、デューティ値調整部１４６および電流値調整部１４７で用いられる。

統合部１４５から第２統合明るさ情報が入力されると、デューティ値調整部１４６は、デューティ値の調整を行う（ステップＳ２８）。デューティ値調整部１４６は、光源１２２の明るさとデューティ値とを対応付けたテーブル（以下、「デューティ値テーブル」という）を記憶している（図示略）。デューティ値調整部１４６は、このデューティ値テーブルを参照し、第２統合明るさ情報に対応するデューティ値を読み出す。デューティ値調整部１４６は、このデューティ値をＬＤドライバー１２１２に出力する。

統合部１４５から第２統合明るさ情報が入力されると、電流値調整部１４７は、駆動電流値の調整を行う（ステップＳ２９）。電流値調整部１４７は、光源１２２の明るさと駆動電流値とを対応付けたテーブル（以下、「電流値テーブル」という）を記憶している（図示略）。電流値調整部１４７は、この電流値テーブルを参照し、第２統合明るさ情報に対応する電流値を読み出す。電流値調整部１４７は、この電流値をＬＤドライバー１２１２に出力する。

ＬＤドライバー１２１２は、入力されたデューティ値および電流値に従ってＬＤアレイ１２２１を駆動する（ステップＳ３０）。すなわち、ＬＤアレイ１２２１から出力される光の照度が調整される。

例えば、蛍光体１２２４の励起光量が変わると、蛍光体の変換効率の影響によりＹ 光とＢ 光のバランス（色バランス）が変化する。このとき、ユーザーが意図して明るさを調整した場合（明るさ情報（ＵＩ）が変化した場合）には、明るさ設定値に応じて位相差板１２２２が回転され、色バランスが保たれる。一方で、ＬＤアレイ１２２１の温度特性による出力変動があった場合、狙いの明るさとなるように明るさ調整は行われるが、色バランスを保つためには位相差板１２２２の回転角は変更しない方がよい。本実施形態によれば、色バランスの調整に用いられる明るさ情報（具体的には明るさ情報（ＵＩ）および明るさ情報（映像））と、光源１２２の明るさの調整に用いられる明るさ情報（具体的には明るさ情報（温度））とが区別されている。したがって、本実施形態によれば、状況に応じて色バランスの制御の有無を使い分けることができる。

また、本実施形態においては、まず第１統合明るさ情報に応じて位相差板１２２２の回転角が決定すなわち色バランスが調整され、続いて色バランスの調整結果を反映した第２統合明るさ情報に応じてＬＤアレイ１２２１の明るさが調整される。したがって、色バランスの調整結果に応じてＬＤアレイ１２２１の明るさを調整することができる。

３．変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。

明るさ情報（映像）は、色バランスの調整すなわち色補正に用いられなくてもよい。すなわち、明るさ情報（映像）は、統合部１４１ではなく、統合部１４５に入力されてもよい。この場合、統合部１４１は不要であり、明るさ情報（ＵＩ）は、色補正部１４２に入力される。この場合、ＬＤドライバー１２１２は、明るさ情報（映像）および温度情報に応じてＬＤアレイ１２２１の明るさを制御していると言える。この例によれば、色バランスの調整を、ユーザーが意図的に明るさの調整を指示したときのみに限定することができる。

光源１２２の入出力特性に応じた各種テーブルの更新は省略されてもよい。すなわち、光源制御部１４は、光源校正部２４１およびテーブル生成部２４２を有していなくてもよい。

統合部１４１および統合部１４５に入力される明るさ情報は実施形態で例示したものに限定されない。例えば、統合部１４１に明るさ情報（温度）および明るさ情報（映像）が入力され、統合部１４５に明るさ情報（ＵＩ）、第１統合明るさ情報、および明るさの補正値が入力されてもよい。

明るさ情報（温度）は、温度センサー１７の出力値から得られるものに限定されない。光源１２２の温度に関する情報であれば、どのような情報が用いられてもよい。例えば、プロジェクター１の起動直後は光源１２２の温度は低いと考えられるので、プロジェクター１の電源が投入されてからの経過時間が、明るさ情報（温度）として用いられてもよい。この場合、温度センサー１７は不要である。

考慮される明るさ情報は実施形態で例示したものに限定されない。例えば、明るさ情報（映像）、明るさ情報（ＵＩ）、および明るさ情報（温度）のうち少なくとも１つは省略されてもよい。あるいは、これら３つ以外の明るさ情報が用いられてもよい。

Ｒセンサー１６１およびＢセンサー１６２の配置は、図２で例示したものに限定されない。例えば、赤色光ＬＲの光路上に光を分岐する光学部材を配置し、その分岐光が入射する位置にＲセンサー１６１を配置してもよい。Ｂセンサー１６２についても同様である。

プロジェクター１の具体的なハードウェア構成は実施形態で例示したものに限定されない。例えば、光変調器として、透過型の液晶パネルに代えて、反射型の液晶パネル、またはＤＭＤ（Digital Miller Device）が用いられてもよい。

光源１２２において用いられる光の波長や偏光状態はあくまで例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。

１…プロジェクター、１１…映像信号系、１２…光学系、１３…ＵＩ部、１４…光源制御部、１５…光源情報記憶部、１６…光センサー、１７…温度センサー、１４１…統合部、１４２…色補正部、１４３…回転角調整部、１４４…明るさ補正部、１４５…統合部、１４６…デューティ値調整部、１４７…電流値調整部、１６１…Ｒセンサー、１６２…Ｂセンサー、２４１…光源校正部、２４２…テーブル生成部

Claims (3)

1. 第１偏光状態である第１波長帯の光を出力する発光素子と、
   前記発光素子から出力された光のうち回転角に応じた一部を第２偏光状態に変換する位相差板と、
   前記位相差板からの光を、第１偏光状態の第１光束および第２偏光状態の第２光束に分離する偏光分離素子と、
   前記第１光束によって励起され、前記第１波長帯と異なる第２波長帯の第３光束を出力する蛍光体と、
   前記第２光束および前記第３光束を合成する合成素子と、
   前記合成素子から出力された光を映像信号に応じて変調する光変調器と、
   前記映像信号の解析から得られる明るさ情報、およびユーザーの指示入力に応じて設定された明るさ情報を統合した第１統合明るさ情報に対応する補正値を色補正テーブルから読み出し、読み出した補正値を出力する色補正部と、
   前記補正値に応じて前記位相差板の回転角を制御する位相差板制御部と、
   前記第１統合明るさ情報と、前記発光素子の温度を示す温度情報とを統合した第２統合明るさ情報に応じて前記発光素子の明るさを制御する発光素子制御部と
   を有するプロジェクター。
2. 前記補正値に応じて前記第１統合明るさ情報を補正する明るさ補正部を有し、
   前記発光素子制御部は、前記明るさ補正部において補正された前記第１統合明るさ情報および前記温度情報を統合した前記第２統合明るさ情報に応じて前記発光素子の明るさを制御する
   ことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクター。
3. 第１偏光状態である第１波長帯の光を発光素子が出力するステップと、
   前記発光素子から出力された光のうち回転角に応じた一部を位相差板が第２偏光状態に変換するステップと、
   前記位相差板からの光を、第１偏光状態の第１光束および第２偏光状態の第２光束に分離するステップと、
   前記第１光束によって励起され、前記第１波長帯と異なる第２波長帯の第３光束を蛍光体が出力するステップと、
   前記第２光束および前記第３光束を合成するステップと、
   前記合成された光を映像信号に応じて光変調器が変調するステップと、
   前記映像信号の解析から得られる明るさ情報、およびユーザーの指示入力に応じて設定された明るさ情報を統合した第１統合明るさ情報に対応する補正値を色補正テーブルから読み出し、読み出した補正値を出力するステップと、
   前記補正値に応じて前記位相差板の回転角を制御するステップと、
   前記第１統合明るさ情報と、前記発光素子の温度を示す温度情報とを統合した第２統合明るさ情報に応じて前記発光素子の明るさを制御するステップと
   を有する制御方法。

Images