JP6970896B2 - 投影装置、投影制御装置及びプログラム - Google Patents

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Description

本発明は、投影装置、投影制御装置及びプログラムに関する。
従来から、各色光を出射する発光素子を備える光源部を時分割駆動する投影装置が開示されている。例えば、特許文献１に開示される投影装置は、光源部からの各色光が切り替わる期間としてスポーク期間が設定される。該スポーク期間においては、各色光が混色される。該スポーク期間の混色光の成分をあらかじめ設定しておくことで、画像の明るさを高めたり色度を高めたりするカラーモードを設定することができる。
特開２０１２−１５５２６８号公報
しかしながら、スポーク期間の混色光は、使用するカラーモードに応じて発光素子の駆動電流が変化する等して各発光素子の発光量が変化することがある。すると、グラデーションのある画像では不連続な階調になってしまうことがあった。
本発明は以上の点に鑑み、階調の再現性を保つことができる投影装置、投影制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。
本発明に係る投影装置は、半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第１波長帯域光及び第２波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部と、前記光源部からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、前記表示素子から出射された前記画像光を投影対象に投影する投影光学系と、前記光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、を有し、前記スポーク期間は３分割され、前記遅延時間設定部は、３分割された前記スポーク期間の中央部に前記光の明るさに関する指標の変化部が寄るようにして前記混色期間の開始タイミングを設定することを特徴とする。
本発明に係る投影制御装置は、半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第１波長帯域光及び第２波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、を有し、前記スポーク期間は３分割され、前記遅延時間設定部は、３分割された前記スポーク期間の中央部に前記光の明るさに関する指標の変化部が寄るようにして前記混色期間の開始タイミングを設定することを特徴とする。
本発明に係るプログラムは、コンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータを、半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第１波長帯域光及び第２波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、として機能させ、前記スポーク期間は３分割され、前記遅延時間設定部は、３分割された前記スポーク期間の中央部に前記光の明るさに関する指標の変化部が寄るようにして前記混色期間の開始タイミングを設定することを特徴とする。
本発明によれば、階調の再現性を保つことができる投影装置、投影制御装置及びプログラムを提供することができる。
本発明の実施形態に係る投影装置の機能回路ブロック図である。 本発明の実施形態に係る投影装置の制御部及び光源制御回路の詳細を示す機能回路ブロック図である。 本発明の実施形態に係る投影装置における光源装置の内部構造の平面模式図である。 本発明の実施形態に係る投影装置の光源装置における、（ａ）は蛍光ホイールの正面模式図であり、（ｂ）はカラーホイールの正面模式図である。 本発明の実施形態に係る投影装置のタイミングチャート図である。 本発明の実施形態に係る青色レーザダイオードの立上り波形を示す図であり、（ａ）はディレイ調整前の波形を示し、（ｂ）は波形の変化部をスポーク期間の中央部に寄るように設定した状態を示し、（ｃ）はディレイ調整後の波形を示す。 本発明の実施形態に係る投影装置におけるディレイ調整を示すフローチャート図である。
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、投影装置１０（投影制御装置）の機能ブロック図である。投影装置１０は、制御部３８、入出力インターフェース２２、画像変換部２３、表示エンコーダ２４、表示駆動部２６等から構成される。入出力コネクタ部２１から入力された各種規格の画像信号は、投影制御装置により、入出力インターフェース２２及びシステムバス（ＳＢ）を介して画像変換部２３で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換され、表示エンコーダ２４に出力される。
制御部３８は、投影装置１０内の各回路の動作制御を司るものであって、演算装置としてのＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。
表示エンコーダ２４は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上で、ビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部２６に出力する。
表示駆動部２６は、表示エンコーダ２４から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子５１を駆動する。
投影装置１０は、青色波長帯域光、緑色波長帯域光（第１波長帯域光）及び赤色波長帯域光（第２波長帯域光）を出射する光源装置６０を備える。光源装置６０から出射された出射光は表示素子５１に照射されることにより表示素子５１で反射されて画像光を形成する。反射された画像光は後述する投影光学系２２０を介してスクリーン等に投影される。
投影光学系２２０は可動レンズ群を有する。可動レンズ群は、レンズモータ４５によりズーム調節やフォーカス調節のための駆動を行う。
画像圧縮／伸長部３１は、再生時にメモリカード３２に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長する。また、画像圧縮／伸長部３１は、伸長した画像データを、画像変換部２３を介して表示エンコーダ２４に出力し、メモリカード３２に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行わせる。
キー／インジケータ部３７は、投影装置１０の筐体に設けられる。キー／インジケータ部３７からの操作信号は制御部３８に直接送出される。リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部３５で受信され、Ｉｒ処理部３６で復調されて制御部３８に出力される。
制御部３８にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部４７が接続されている。音声処理部４７は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ４８を駆動して拡声放音させる。
制御部３８は、光源制御回路４１を制御している。この光源制御回路４１は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光源光が光源装置６０から出射されるように制御する。
また、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３に光源装置６０等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させることができる。制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３にタイマー等によって投影装置１０本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によっては投影装置１０本体の電源をオフにする等の制御も行なわせることができる。
また、図２に示すように、本実施形態における投影装置１０である投影制御装置の制御部３８は、タイミング設定部５３、遅延時間設定部５４、光源駆動部５５を備える。また、光源制御回路４１は、投影光学系２２０から出射される各色光の光量を示す情報を検出する検出部５６を備える。これらについては、詳細を後述する。
次に、図３に基づいて、この投影装置１０における光源装置６０の内部構造について述べる。なお、以下の説明においては、投影装置１０における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とは投影装置１０のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。
光源装置６０は、青色波長帯域光の光源であって励起光源でもある励起光照射装置７０と、緑色波長帯域光の光源である緑色光源装置８０と、赤色波長帯域光の光源である赤色光源装置１２０と、カラーホイール装置２００とを備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と蛍光ホイール装置１００とにより構成される。
光源装置６０には、各色波長帯域光を導光する導光光学系１４０が配置されている。導光光学系１４０は、励起光照射装置７０、緑色光源装置８０及び赤色光源装置１２０から出射される光を光源光学系１７０に導光する。励起光照射装置７０は、複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード７１、集光レンズ７７，７８及び拡散板７９を備える。
各青色レーザダイオード７１の光軸上には、青色レーザダイオード７１からの出射光の指向性を高めるように、各々平行光に変換するコリメータレンズ７３が配置される。集光レンズ７７及び集光レンズ７８は、青色レーザダイオード７１から出射される光線束を一方向に縮小して拡散板７９に出射する。拡散板７９は、入射した青色波長帯域光を、蛍光ホイール１０１側に配置された第一ダイクロイックミラー１４１へ拡散透過する。
蛍光ホイール装置１００は、励起光照射装置７０から出射される励起光の光路上に配置される。蛍光ホイール装置１００は、蛍光ホイール１０１、モータ１１０、集光レンズ群１１１及び集光レンズ１１５を備える。蛍光ホイール１０１は、蛍光ホイール１０１の上位置が照射位置Ｓ（図３（ａ）参照）とされるように励起光照射装置７０からの出射光の光軸と直交するように配置される。集光レンズ群１１１及び集光レンズ１１５の下方に配置されるモータ１１０は、蛍光ホイール１０１を回転駆動する。
蛍光ホイール１０１は、図４（ａ）に示すように円板状に形成され、中心部の軸受１１２がモータ１１０の軸部に固定されてモータ１１０の駆動により回転される。蛍光ホイール１０１は、蛍光発光領域３１０と透過領域３２０を、周方向に並設している。蛍光ホイール１０１の基材は銅やアルミニウム等の金属基材により形成することができる。この基材の励起光照射装置７０側の表面は銀蒸着等によってミラー加工されている。蛍光発光領域３１０には、このミラー加工された表面に形成された緑色蛍光体層が形成される。蛍光発光領域３１０は、励起光照射装置７０から青色波長帯域光を励起光として受けて、全方位に緑色波長帯域の蛍光を出射する。その蛍光の一部は直接集光レンズ１１１へ出射され、他の一部は蛍光ホイール１０１の反射面で反射した後に集光レンズ１１１へ出射される。
また、蛍光ホイール１０１の透過領域３２０は、蛍光ホイール１０１の基材に形成された切抜部に、透光性を有する透明基材を嵌入して形成することができる。透明基材は、ガラスや樹脂等の透明な材料で形成される。また、透明基材には、青色波長帯域光が照射される側又はその反対側の表面に拡散層を設けてもよい。拡散層は、例えば、その透明基材の表面に、サンドブラスト等による微細凹凸を形成して設けることができる。透過領域３２０に入射された励起光照射装置７０からの青色波長帯域光は、透過領域３２０を透過又は拡散透過し、集光レンズ１１５に入射する。
図３に戻り、集光レンズ群１１１は、励起光照射装置７０から出射された青色波長帯域光の光線束を蛍光ホイール１０１に集光するとともに蛍光ホイール１０１から出射された蛍光を集光する。集光レンズ１１５は、蛍光ホイール１０１から出射された光線束を集光する。
赤色光源装置１２０は、青色レーザダイオード７１と出射光の光軸が平行となるように配置された半導体発光素子である赤色発光ダイオード１２１と、赤色発光ダイオード１２１から出射された赤色波長帯域光を集光する集光レンズ群１２５と、を備える。赤色光源装置１２０は、赤色発光ダイオード１２１が出射する赤色波長帯域光の光軸と、蛍光ホイール１０１から出射されて第一ダイクロイックミラー１４１で反射された緑色波長帯域光の光軸とが交差するように配置される。
導光光学系１４０は、第一ダイクロイックミラー１４１，第二ダイクロイックミラー１４２，第三ダイクロイックミラー１４３、光線束を集光させる集光レンズ１４５，１４６，１４７、各光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー１４４等からなる。以下、各部材について説明する。
第一ダイクロイックミラー１４１は、拡散板７９と集光レンズ群１１１との間の位置に配置される。第一ダイクロイックミラー１４１は、青色波長帯域光を集光レンズ群１１１側へ透過するとともに、緑色波長帯域光を集光レンズ１４５方向に反射してその光軸を９０度変換する。
第二ダイクロイックミラー１４２は、緑色波長帯域光と赤色波長帯域光とを同一光軸に合成する合成手段であり、緑色波長帯域光を反射し、赤色波長帯域光を透過する。第一ダイクロイックミラー１４１で反射された緑色波長帯域光は、集光レンズ１４５で集光されて、第二ダイクロイックミラー１４２に入射する。
第二ダイクロイックミラー１４２で反射された緑色波長帯域光は、集光レンズ１４６で集光され、集光レンズ１４６の出射側に配置された第三ダイクロイックミラー１４３に入射する。第三ダイクロイックミラー１４３は、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射して、青色波長帯域光を透過する。従って、第三ダイクロイックミラー１４３は、集光レンズ１４６で集光された赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を集光レンズ１７３へ反射して、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を導光する。
また、蛍光ホイール１０１における青色波長帯域光の照射位置Ｓが透過領域３２０（図４（ａ）参照）であるとき、青色レーザダイオード７１から出射された青色波長帯域光は蛍光ホイール１０１を透過又は拡散透過し、集光レンズ１１５で集光された後に反射ミラー１４４に導光される。反射ミラー１４４は、蛍光ホイール１０１を透過又は拡散透過する青色波長帯域光の光軸上に配置される。反射ミラー１４４は、青色波長帯域光を反射してその光軸を９０度変換して集光レンズ１４７に導光する。第三ダイクロイックミラー１４３は、集光レンズ１４７により集光された青色波長帯域光を透過して、集光レンズ１７３に向けて導光する。
光源光学系１７０は、集光レンズ１７３、ライトトンネル１７５、集光レンズ１７８、光軸変換ミラー１８１、集光レンズ１８３、照射ミラー１８５、コンデンサレンズ１９５を備える。なお、コンデンサレンズ１９５は、コンデンサレンズ１９５の後側に配置される表示素子５１から出射された画像光を投影光学系２２０に向けて出射するので、投影光学系２２０の一部でもある。
集光レンズ１７３は、ライトトンネル１７５の第三ダイクロイックミラー１４３側に配置される。集光レンズ１７３は、第三ダイクロイックミラー１４３から導光された緑色波長帯域光、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光を集光する。集光レンズ１７３により集光された各色波長帯域光は、カラーホイール装置２００のカラーホイール２０１に照射される。
カラーホイール装置２００は、カラーホイール２０１と、そのカラーホイール２０１を回転駆動するモータ２１０とを備える。カラーホイール装置２００は、集光レンズ１７３から出射された光線束の光軸とカラーホイール２０１上の照射面が直交するように、集光レンズ１７３とライトトンネル１７５との間に配置される。
カラーホイール２０１は、図４（ｂ）に示すように、円板状に形成され、中心部の軸受１１３がモータ２１０の軸部に固定されてモータ２１０により回転駆動される。カラーホイール２０１は、全色透過領域４１０と、青赤透過領域４２０とを周方向に並設している。全色透過領域４１０は、透明ガラスや樹脂板により形成され、青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光を含む全ての波長帯域の光を透過させることができる。また、青赤透過領域４２０は、カラーフィルタにより形成されて、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光を透過させることができる。カラーホイール２０１に入射した青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光は、全色透過領域４１０又は青赤透過領域４２０を透過して調光された後、図３のライトトンネル１７５に向かって導光される。ライトトンネル１７５に入射した光線束は、ライトトンネル１７５内で均一な強度分布の光線束となる。
ライトトンネル１７５の後側の光軸上には、集光レンズ１７８が配置される。集光レンズ１７８のさらに後側には、光軸変換ミラー１８１が配置される。ライトトンネル１７５の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１７８で集光された後、光軸変換ミラー１８１により、左側パネル１５側に反射される。
光軸変換ミラー１８１で反射した光線束は、集光レンズ１８３により集光された後、照射ミラー１８５により、コンデンサレンズ１９５を介してＤＭＤである表示素子５１に所定の角度で照射される。
光源光学系１７０により表示素子５１の画像形成面に照射された光源光は、表示素子５１の画像形成面で反射され、投影光として投影光学系２２０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影光学系２２０は、コンデンサレンズ１９５と、レンズ鏡筒２３０内に設けられた可動レンズ群及び固定レンズ群により構成される。レンズ鏡筒２３０は、可変焦点型レンズとされ、ズーム調節やフォーカス調節が可能に形成される。可動レンズ群は、レンズモータ４５により自動で又は投影画像調整部１５ａにより手動で移動可能に形成される。
このように投影装置１０を構成することで、蛍光ホイール１０１及びカラーホイール２０１を同期回転させるとともに励起光照射装置７０及び赤色光源装置１２０から適宜のタイミングで光を出射すると、緑色、青色及び赤色の各波長帯域光が導光光学系１４０を介して集光レンズ１７３に入射され、光源光学系１７０を介して表示素子５１に入射される。そのため、表示素子５１がデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。
図５は、単位画像フレームＴ（Ｔ０，Ｔ１，Ｔ２・・・）期間において、制御部３８からのセグメント切替タイミングパルスＴＰの立上りタイミングｔｕｐ（ｔｕｐ１，ｔｕｐ２，ｔｕｐ３）に同期して赤色波長帯域光（Ｒ）、緑色波長帯域光（Ｇ）、青色波長帯域光（Ｂ）の各セグメントを切り替えて、光源装置６０が合成色の光源光を出射するタイムチャートの一例である。図５において、赤色光源装置１２０（赤色発光ダイオード１２１）はＲ−ＬＥＤ、励起光照射装置７０（青色レーザダイオード７１）はＢ−ＬＤ、蛍光ホイール装置１００（蛍光ホイール１０１）の蛍光発光領域３１０はＧ−ＦＷ、透過領域３２０はＢ−ＦＷ、カラーホイール装置２００（カラーホイール２０１）の青赤透過領域４２０はＢ・Ｒ−ＣＷ、全色透過領域４１０はＡＬＬ−ＣＷで示される。ここで、赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）、励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）、蛍光発光領域３１０（Ｇ−ＦＷ）、透過領域３２０（Ｂ−ＦＷ）、青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）、全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）における高さは、夫々が出射する光量を模式的に示している。
また、セグメント切替タイミングパルスＴＰの立上りタイミングｔｕｐ（ｔｕｐ１，ｔｕｐ２，ｔｕｐ３）から一定時間はスポーク期間Ｔｓｐとして設定される。タイミングｔｕｐ及びスポーク期間Ｔｓｐは、タイミング設定部５３により設定される。本実施形態においては、スポーク期間Ｔｓｐにおいて混色光を出射するよう設定される。
例えば、期間Ｔ１１では、セグメント切替タイミングパルスＴＰの立上りタイミングｔｕｐ１のタイミングで、前期間Ｔ０で発光していた赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）が消灯し始める。また、励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）から青色波長帯域光の出射が開始される。これにより、蛍光発光領域３１０は、励起光照射装置７０から青色波長帯域光を励起光として受け、緑色波長帯域の蛍光の出射が開始される。一方、カラーホイール装置２００は、青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）から全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）に切り替わる。励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）の出射光は、蛍光発光領域３１０（Ｇ−ＦＷ）を照射して緑色波長帯域光の蛍光が出射される。しかし、赤色波長帯域光（赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）からの赤色波長帯域光及び蛍光発光領域３１０（Ｇ−ＦＷ）からの緑色波長帯域光が、青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）を透過して取り出される赤色成分の光）の光源光の照射スポットは、青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）から全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）に跨り、徐々に赤色波長帯域光の比率が変化する。従って、赤色波長帯域光（赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）からの赤色波長帯域光及び蛍光発光領域３１０（Ｇ−ＦＷ）からの緑色波長帯域光が、青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）を透過して取り出される赤色成分の光）の光量が減り、全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）を透過する緑色波長帯域光の光量が増える。よって、期間Ｔ１１のスポーク期間Ｔｓｐでは、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光が混色して黄色波長帯域光（Ｙ）が出射される混色期間とされる。黄色波長帯域光（Ｙ）のスポーク期間が６度の場合、３度の時点での赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）の光量は、点灯時の半値であることが望ましい。そして、期間Ｔ１１のスポーク期間Ｔｓｐの経過後、赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）は完全に消灯し、カラーホイール２０１は青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）から全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）に完全に切り替わる。すると、光源装置６０からは緑色波長帯域光（Ｇ）が出射される。
期間Ｔ１２では、立上りタイミングｔｕｐ２のタイミングで、励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）の駆動電流値が上げられて、励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）から出射される青色波長帯域光の光量が増加される。一方、蛍光ホイール１０１では蛍光発光領域３１０（Ｇ−ＦＷ）から透過領域３２０（Ｂ−ＦＷ）に切り替わる。従って、期間Ｔ１２のスポーク期間Ｔｓｐでは、青色波長帯域光と緑色波長帯域光が混色してシアン色波長帯域光（ＣＹ）が出射される混色期間とされる。期間Ｔ１２のスポーク期間Ｔｓｐ経過後は、青色波長帯域光（Ｂ）が出射される。なお、カラーホイール２０１は、青色波長帯域光（Ｂ）が出射される期間中（すなわち期間Ｔ１２中）に、全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）から青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）に切り替わる。
期間Ｔ１３では、立上りタイミングｔｕｐ３のタイミングで赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）が点灯し始める。一方、励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）は消灯し始める。従って、期間Ｔ１３のスポーク期間Ｔｓｐでは、赤色波長帯域光（赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）からの赤色波長帯域光）と、透過領域３２０（Ｂ−ＦＷ）を透過した青色波長帯域光と、が混色してマゼンダ色波長帯域光（ＭＧ）が出射され、混色期間とされる。期間Ｔ１３のスポーク期間Ｔｓｐの経過後は、赤色波長帯域光（Ｒ）が出射される。
なお、図５のタイムチャートでは、励起光照射装置７０が蛍光発光領域３１０を照射している間の電流値を下げているが、蛍光発光領域３１０を照射している間の電流値を上げて透過領域３２０を透過している間の電流値を下げるように設定することもある。
投影装置１０は、例えば期間Ｔ１１におけるスポーク期間Ｔｓｐの黄色波長帯域光（Ｙ）を利用して、投影光を明るくする「明るさ重視」のカラーモードとすることができる。また例えば、期間Ｔ１２の全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）から青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）に切り替わるタイミングをタイミングｔｕｐ３に合わせれば、青色波長帯域光を全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）のみ透過させて赤色波長帯域光の発光期間を多く取る「色重視モード」とすることもできる。このほか、青色レーザダイオード７１や赤色発光ダイオード１２１の駆動電流値の調整により光量を調整して、種々のカラーモードを設定することができる。
ここで、赤色発光ダイオード１２１や青色レーザダイオード７１のような半導体発光素子は、その点灯時や駆動電流の増加時、又は、消灯時や駆動電流の減少時においては、光量が徐々に増減する。これは、これらの半導体発光素子は、電流値に応じた光量で発光するが、その電流値が目標電流値に到達して安定するまでに電流立上り（電流立下り）の特性を有するためである。
図６（ａ）〜（ｃ）は、青色レーザダイオード７１の立上り波形（光源電流波形）の一例を模式的に示す。このような青色レーザダイオード７１の立上り波形は、図５において、励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）から青色波長帯域光の出射が開始される期間Ｔ１１における立上りタイミングｔｕｐ１、または励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）の駆動電流値が上げられて、励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）から出射される青色波長帯域光の光量が増加される期間Ｔ１２における立上りタイミングｔｕｐ２で見られる状態である。
縦軸は青色レーザダイオード７１を駆動する電流の電流値、横軸を時間（スポーク期間Ｔｓｐ）としたものである。青色レーザダイオード７１は、図６（ａ）に示すように、目標電流値Ｉ１２，Ｉ２２，Ｉ３２に到達するまでに電流値が変化する変化部Ｉ１１，Ｉ２１，Ｉ３１で表される波形特性を有する。図６（ａ）〜（ｃ）は、各種のカラーモードに応じた電流波形Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３であり、各電流波形Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の目標電流値として、電流値が高い順に３つの目標電流値Ｉ１２，Ｉ２２，Ｉ３２が示される。
青色レーザダイオード７１の光量は、電流値と時間とで算出される。光量は、検出部５６が青色レーザダイオード７１の電流値を検出して算出する。従って、図６（ａ）に示すように、カラーモードの変更により電流値が変動すると、スポーク期間Ｔｓｐにおける光量が変化する。すると、投影光学系２２０を介して出射される投影画像にグラデーションがある場合には、階調に不連続な点が見られる場合がある。そこで、電流値が変動するカラーモード毎に、電流値の立上り（又は立下り）のタイミングを調整、すなわち、発光タイミングの遅延時間設定（ディレイ調整）をすることで、スポーク期間Ｔｓｐにおける光量の変化率を均一化して、カラーモードを変更しても階調の再現性を保つことができるようにした。
ディレイ調整は、図７のフローチャートに従って行われる。
ステップＳ００１；ディレイ調整が開始されると、先ず、遅延時間設定部５４により、図６（ａ）に示すようにスポーク期間Ｔｓｐを３分割する。ここでは、期間Ｔｓｐ１，Ｔｓｐ２，Ｔｓｐ３の３分割とする。例えば、スポーク期間Ｔｓｐが１７度で設定される場合には、Ｔｓｐ１＝６度、Ｔｓｐ２＝６度、Ｔｓｐ３＝７度で分割して設定される。
ステップＳ００２；次に、投影光学系２２０を介してグラデーションのある画像をスクリーンに投影し、階調を目視で確認する。
ステップＳ００３、ステップＳ００４；階調が不自然に連続していた場合には、遅延時間設定部５４により、図６（ｂ）に示すように、分割したスポーク期間Ｔｓｐ１，Ｔｓｐ２，Ｔｓｐ３を変動させて、電流波形の変化部Ｉ１１，Ｉ２１，Ｉ３１がスポーク期間Ｔｓｐの中央部（すなわち、期間Ｔｓｐ２）に寄るようにスポーク期間Ｔｓｐの色を設定する。
ステップＳ００５；遅延時間設定部５４により、最低〜最大電流の間で、遅延時間設定（すなわち、カラーホイール２０１のスポーク期間Ｔｓｐにおける、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす）を行う。例えば、図６（ｃ）の例では、目標電流値Ｉ１２が最も高い電流波形Ｉ１は遅延時間をΔｔ１とし、目標電流値Ｉ２２が中間の電流波形Ｉ２は遅延時間をΔｔ２とし、目標電流値Ｉ３２が最も低い電流波形Ｉ３は遅延時間をΔｔ３と設定する。
このようにして、図６（ｃ）に示すように、目標電流値Ｉ１２，Ｉ２２，Ｉ３２の高低に関わらず、期間Ｔｓｐ１から期間Ｔｓｐ３に亘る各電流波形Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３の光量の変化率を略一定とすることができる。そして、光源駆動部５５は、タイミング設定部５３及び遅延時間設定部５４の設定に基づいて、光源制御回路４１を介して光源装置６０（光源部）を駆動する。従って、このようにして投影される画像は、カラーモードが変わっても、階調の再現性が保たれる。
本実施形態においては、検出部５６が青色レーザダイオード７１の電流値を測定することにより、スポーク期間Ｔｓｐ中に投影光学系２２０から出射される青色光の光量を示す情報を検出したが、これに限定されることはなく、例えば照度センサを備えて投影画像の照度を測定して各色光の光量を示す情報を検出する検出部としてもよい。また、本実施形態においては、青色レーザダイオード７１についてのディレイ調整を説明したが、赤色発光ダイオード１２１についてディレイ調整をすることもできる。
また、遅延時間設定部５４による最低〜最大電流の間の遅延時間設定は、制御部３８と接続されるＳ−ＲＡＭ等の記憶部に記憶されるルックアップテーブルとすることもできる。
以上、本発明の実施形態によれば、投影装置１０は、励起光照射装置７０（青色レーザダイオード７１）とカラーホイール装置２００（カラーホイール２０１）を備え、赤色光源装置１２０からの赤色波長帯域光（第１波長帯域光）及び蛍光ホイール装置１００からの緑色波長帯域光（第２波長帯域光）を含む複数色の光を時分割で出射する光源部である光源装置６０と、光源装置６０から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光の発光切り替え時期であるカラーホイール２０１のスポーク期間Ｔｓｐにおける、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部５４と、遅延時間設定部５４の設定に基づいて光源装置６０を駆動する光源駆動部５５を備える。これにより、カラーモードを変えても階調の再現性を保つことができる投影装置１０を提供することができる。
また、スポーク期間Ｔｓｐは、３分割される。これにより、カラーモードに連動してディレイ調整を切り替えることによって、スポーク期間Ｔｓｐを変えることができる。
また、遅延時間設定部５４は、３分割されたスポーク期間Ｔｓｐの中央部に各色光の光量を示す情報（すなわち、光の明るさに関する指標）の変化部Ｉ１１，Ｉ２１，Ｉ３１が寄るようにして遅延時間（混色期間の開始タイミングをずらす）を設定する。これにより、青色レーザダイオード７１が変動しないスポーク期間（期間Ｔｓｐ３）のキャリブレーションの工数を減らすことができる。
また、光の明るさに関する指標は、青色レーザダイオード７１の駆動電流または温度を含む。これにより、青色レーザダイオード７１の駆動電流値や青色レーザダイオード７１の使用による温度が変化しても、階調の再現性を保つことができる。
また、遅延時間設定部５４は、複数のカラーモード毎に光源装置６０が出射する複数の光の切り替えタイミングを設定する。これにより、光の切り替えタイミングが変化するカラーモードにおいても階調の再現性を保つことができる。
また、カラーモードは、投影画像の明るさを重視する明るさ重視モードと、投影画像の色調を重視する色重視モードを含む。これにより、明るい部屋でも鮮明な投影画像が得られると共に、映画等の鑑賞にも適した投影画像を得ることができる。
また、混色期間の開始タイミングの設定は、青色レーザダイオード７１の駆動電流の最低電流値から最高電流値の間で行われる。これにより、光源に流れる電流の値によって階調が変動せず、従来よりも階調の再現性が保てる電流値の範囲が広くなる投影装置１０を提供することができる。
なお、遅延時間設定部が設定する光源部での発光タイミングの遅延時間は、明るさに関する指標に基づくが、明るさに関する指標としては、複数のカラーモードに基づくものでなく、ユーザが設定した明るさに基づくものであっても良い。
また、遅延時間設定部が設定する光源部での発光タイミングの遅延時間は、明るさに関する指標に基づいて行うものであれば、各色光の光量を示す情報（半導体発光素子である青色レーザダイオード７１の駆動電流の電流値、ユーザが設定した明るさ）以外に基づいて設定しても良い。
例えば、半導体発光素子は投影装置の使用に伴って発熱して温度が変化するため、半導体発光素子の温度によって遅延時間を設定しても良い。このように、遅延時間設定部は、様々な明るさに関する指標に基づいて、所定の時間毎（例えば１００μ秒毎）に遅延時間を設定することができる。
また、投影制御装置とされる投影装置１０の制御部３８は、遅延時間設定部５４、光源駆動部５５を備える。そして、制御部３８は、制御部３８と接続されるＳ−ＲＡＭ等の記憶部に記憶されたプログラムによって、遅延時間設定部５４、光源駆動部５５として機能される。これにより、カラーモードを変えても階調の再現性を保つことができる投影制御装置及びプログラムを提供することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第１波長帯域光及び第２波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部と、
前記光源部からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光を投影対象に投影する投影光学系と、
前記光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、
前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
を有することを特徴とする投影装置。
［２］前記スポーク期間は、３分割されることを特徴とする前記［１］に記載の投影装置。
［３］前記遅延時間設定部は、３分割された前記スポーク期間の中央部に前記光の明るさに関する指標の変化部が寄るようにして前記混色期間の開始タイミングを設定することを特徴とする前記［２］に記載の投影装置。
［４］前記光の明るさに関する指標は、前記半導体発光素子の駆動電流または温度を含むことを特徴とする前記［１］乃至前記［３］の何れか記載の投影装置。
［５］前記遅延時間設定部は、複数のカラーモード毎に前記光源部が出射する複数色の光の切り替えタイミングを設定することを特徴とする前記［１］乃至前記［４］の何れか記載の投影装置。
［６］前記カラーモードは、投影画像の明るさを重視する明るさモードと、投影画像の色調を重視する色重視モードと、を含むことを特徴とする前記［５］に記載の投影装置。
［７］前記混色期間の開始タイミングの設定は、前記駆動電流の最低電流値から最高電流値の間で行われることを特徴とする前記［４］に記載の投影装置。
［８］半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第１波長帯域光及び第２波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、
前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
を有することを特徴とする投影制御装置。
［９］コンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータを、
半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第１波長帯域光及び第２波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、
前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
として機能させることを特徴とするプログラム。
１０ 投影装置 １５ 左側パネル
１５ａ 投影画像調整部 ２１ 入出力コネクタ部
２２ 入出力インターフェース ２３ 画像変換部
２４ 表示エンコーダ ２５ ビデオＲＡＭ
２６ 表示駆動部 ３１ 画像圧縮／伸長部
３２ メモリカード ３５ Ｉｒ受信部
３６ Ｉｒ処理部 ３７ キー／インジケータ部
３８ 制御部 ４１ 光源制御回路
４３ 冷却ファン駆動制御回路 ４５ レンズモータ
４７ 音声処理部 ４８ スピーカ
５１ 表示素子 ５３ タイミング設定部
５４ 遅延時間設定部 ５５ 光源駆動部
５６ 検出部 ６０ 光源装置
７０ 励起光照射装置 ７１ 青色レーザダイオード
７３ コリメータレンズ ７７ 集光レンズ
７８ 集光レンズ ７９ 拡散板
８０ 緑色光源装置 １００ 蛍光ホイール装置
１０１ 蛍光ホイール １１０ モータ
１１１ 集光レンズ群 １１１ 集光レンズ
１１２ 軸受 １１３ 軸受
１１５ 集光レンズ １２０ 赤色光源装置
１２１ 赤色発光ダイオード １２５ 集光レンズ群
１４０ 導光光学系 １４１ 第一ダイクロイックミラー
１４２ 第二ダイクロイックミラー １４３ 第三ダイクロイックミラー
１４４ 反射ミラー １４５ 集光レンズ
１４６ 集光レンズ １４７ 集光レンズ
１７０ 光源光学系 １７３ 集光レンズ
１７５ ライトトンネル １７８ 集光レンズ
１８１ 光軸変換ミラー １８３ 集光レンズ
１８５ 照射ミラー １９５ コンデンサレンズ
２００ カラーホイール装置 ２０１ カラーホイール
２１０ モータ ２２０ 投影光学系
２３０ レンズ鏡筒 ３１０ 蛍光発光領域
３２０ 透過領域 ４１０ 全色透過領域
４２０ 青赤透過領域

Claims (7)

  1. 半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第１波長帯域光及び第２波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部と、
    前記光源部からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
    前記表示素子から出射された前記画像光を投影対象に投影する投影光学系と、
    前記光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、
    前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
    を有し、
    前記スポーク期間は３分割され、
    前記遅延時間設定部は、３分割された前記スポーク期間の中央部に前記光の明るさに関する指標の変化部が寄るようにして前記混色期間の開始タイミングを設定することを特徴とする投影装置。
  2. 前記光の明るさに関する指標は、前記半導体発光素子の駆動電流または温度を含むことを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
  3. 前記遅延時間設定部は、複数のカラーモード毎に前記光源部が出射する複数色の光の切り替えタイミングを設定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投影装置。
  4. 前記カラーモードは、投影画像の明るさを重視する明るさモードと、投影画像の色調を重視する色重視モードと、を含むことを特徴とする請求項３に記載の投影装置。
  5. 前記混色期間の開始タイミングの設定は、前記駆動電流の最低電流値から最高電流値の間で行われることを特徴とする請求項２に記載の投影装置。
  6. 半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第１波長帯域光及び第２波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、
    前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
    を有し、
    前記スポーク期間は３分割され、
    前記遅延時間設定部は、３分割された前記スポーク期間の中央部に前記光の明るさに関する指標の変化部が寄るようにして前記混色期間の開始タイミングを設定することを特徴とする投影制御装置。
  7. コンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータを、
    半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第１波長帯域光及び第２波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第１波長帯域光と前記第２波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、
    前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
    として機能させ、
    前記スポーク期間は３分割され、
    前記遅延時間設定部は、３分割された前記スポーク期間の中央部に前記光の明るさに関する指標の変化部が寄るようにして前記混色期間の開始タイミングを設定することを特徴とするプログラム。
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