JP7281084B2 - 光源装置、投影装置、光源制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、光源装置、投影装置、光源制御方法及びプログラムに関する。

従来から、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれるマイクロミラー表示素子や液晶板を用いて形成した画像をスクリーンに投影する投影装置が提案されている。例えば、特許文献１の投影装置は、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置と、緑色波長帯域光を出射する緑色光源装置と、青色波長帯域光を出射する励起光照射装置とを備えて、各波長帯域の光を時分割で制御している。各波長帯域の光は、各光源と同期するように回転制御されたカラーホイールのＲＢセグメント領域又はＧセグメント領域を透過して画像光を形成する表示素子側に導光される。

特開２０１９－８１９４号公報

上述のカラーホイールにおけるＲＢセグメント領域やＧセグメント領域等のフィルタ部材は、角度範囲が広角であると製造コストが増加する場合があるため、透過特性が同じ複数のフィルタ部材を分割して隣接配置することがある。しかしながら、そのフィルタ部材同士の境界部では、組み付け誤差等により僅かな間隙が生じることがあり、複数のフィルタ部材を一つの領域として扱って光を照射すると、漏れ光等により、光をフィルタ部材のみに照射した場合に比べて異なる波長成分を含んで意図した色の光が出射されないことがある。

本発明は、以上の点に鑑み、簡易な構成で正確な諧調を表現する光源装置、投影装置、光源制御方法及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明の光源装置は、光源と、前記光源から出射された光のうち選択された第一波長帯域光を透過する複数の第一フィルタ部材を周方向に隣接して有するカラーホイールと、前記光源から出射された光が前記第一フィルタ部材同士の境界部に照射される期間をスポーク期間として制御する制御部と、を備え、前記カラーホイールは、前記第一波長帯域光を含む第二波長帯域光を透過する第二フィルタ部材を前記第一フィルタ部材に対して周方向に隣接して有し、前記第一波長帯域光は、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光並びに緑色波長帯域光の長波長側の一部の光であり、前記第二波長帯域光は、前記青色波長帯域光、前記緑色波長帯域光及び前記赤色波長帯域光であることを特徴とする。

本発明の投影装置は、上述の光源装置と、前記光源装置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スクリーンに投影する投影光学系と、を備えることを特徴とする。

本発明の光源制御方法は、光源装置の光源制御方法であって、前記光源装置は、光源と、前記光源から出射された光のうち選択された第一波長帯域光を透過する複数の第一フィルタ部材を周方向に隣接して有するカラーホイールと、制御部と、を備え、前記制御部により、前記光源から出射された光が前記第一フィルタ部材同士の境界部に照射される期間をスポーク期間として制御し、前記カラーホイールは、前記第一波長帯域光を含む第二波長帯域光を透過する第二フィルタ部材を前記第一フィルタ部材に対して周方向に隣接して有し、前記第一波長帯域光は、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光並びに緑色波長帯域光の長波長側の一部の光であり、前記第二波長帯域光は、前記青色波長帯域光、前記緑色波長帯域光及び前記赤色波長帯域光であることを特徴とする。

本発明のプログラムは、光源と、前記光源から出射された光のうち選択された第一波長帯域光を透過する複数の第一フィルタ部材を周方向に隣接して有するカラーホイールと、を備えた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、前記光源から出射された光が前記第一フィルタ部材同士の境界部に照射される期間をスポーク期間として制御する制御手段として機能させ、前記カラーホイールは、前記第一波長帯域光を含む第二波長帯域光を透過する第二フィルタ部材を前記第一フィルタ部材に対して周方向に隣接して有し、前記第一波長帯域光は、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光並びに緑色波長帯域光の長波長側の一部の光であり、前記第二波長帯域光は、前記青色波長帯域光、前記緑色波長帯域光及び前記赤色波長帯域光であることを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成で正確な諧調を表現する光源装置、投影装置、光源制御方法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内部構造を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る投影装置のホイールを示す図であり、（ａ）は蛍光ホイールであり、（ｂ）はカラーホイールである。 本発明の実施形態に係る投影装置の投影処理のタイミングチャートである。

以下、本発明を実施するための形態について述べる。図１は、本実施形態の投影装置１０の機能回路ブロック図である。投影装置１０は、制御部３８（制御手段）、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等を備える。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、入出力インターフェース２２、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た後、表示エンコーダ２４に出力される。

また、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このビデオ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の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、光源装置６０から出射された光線束を、導光光学系を介して表示素子５１に照射する。表示素子５１は、光源装置６０からの光源光が照射され、画像光を形成し、投影光学系２２０を介して図示しないスクリーンに画像を投影表示する。なお、この投影光学系２２０の可動レンズ群は、レンズモータ４５によりズーム調整やフォーカス調整のための駆動を行うことができる。

また、画像圧縮／伸長部３１は、画像信号の輝度信号及び色差信号をＡＤＣＴ及びハフマン符号化等の処理によりデータ圧縮して着脱自在な記録媒体であるメモリカード３２に順次書き込む記録処理を行う。さらに、画像圧縮／伸長部３１は、再生モード時にメモリカード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し、画像変換部２３を介して表示エンコーダ２４に出力する。よって、画像圧縮／伸長部３１は、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行うことができる。

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、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メインキー及びインジケータ等により構成される。キー／インジケータ部３７の操作信号は、制御部３８に直接送出される。また、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でコード信号に復調されて制御部３８に出力される。

制御部３８はシステムバスＳＢを介して音声処理部４７と接続されている。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。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が光源装置６０から出射されるように、光源装置６０の励起光照射装置７０や赤色光源装置１２０等の動作を個別に制御する。また、光源制御回路４１は、制御部３８の指示により蛍光ホイール１０１及びカラーホイール２０１の同期のタイミングを制御する。

また、制御部３８は、排気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投影装置１０内の図示しない排気ファンの回転速度を制御する。また、制御部３８は、排気ファン駆動制御回路４３にタイマー等により投影装置１０本体の電源ＯＦＦ後も排気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投影装置１０本体の電源をＯＦＦにする等の制御も行う。

図２は、投影装置１０の内部構造を示す平面模式図である。投影装置１０は、光源装置６０、光源側光学系１７０及び投影光学系２２０等を備える。また、投影装置１０は、電源回路ブロックや光源制御ブロック等を含む回路基板と接続されて光源装置６０内の励起光照射装置７０、赤色光源装置１２０、蛍光ホイール装置１００及びカラーホイール装置２００等を駆動する。

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側光学系１７０に導光する。

励起光照射装置７０は、複数の青色レーザダイオード７１から成る光源群、集光レンズ７７，７８及び拡散板７９を備える。青色レーザダイオード７１は、半導体発光素子であり、赤色発光ダイオード１２１と出射光の光軸が平行となるよう配置される。

上述の光源群は、複数の青色レーザダイオード７１がマトリクス状に配置されて形成される。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。励起光照射装置７０は、図示しないヒートシンク等によって冷却される。

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の上方の一部は、集光レンズ群１１１及び集光レンズ１１５との間に配置され、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。蛍光ホイール１０１はモータ１１０により回転駆動される。

図３（ａ）に示すように、蛍光ホイール１０１は、円板状に形成され、軸受１１２に接続されたモータ１１０の駆動により回転することができる。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。この緑色波長帯域光は、蛍光ホイール装置１００から第一ダイクロイックミラー１４１側の集光レンズ群１１１に入射する。

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。

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を透過することにより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。赤色光源装置１２０は、図示しないヒートシンク等によって冷却される。

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、青色波長帯域光を第三ダイクロイックミラー１４３側へ反射する反射ミラー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は、緑色波長帯域光を反射し、赤色波長帯域光を透過して、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。

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、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領域Ｓ１が透過領域３２０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した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。

光源側光学系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の後方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２０１は、集光レンズ１７３とライトトンネル１７５との間に配置され、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。

図３（ｂ）に示すカラーホイール２０１は、円板状に形成され、軸受１１３に接続されたモータ２１０により回転駆動される。カラーホイール２０１は、青赤透過領域４１０と、全色透過領域４２０とを周方向に並設している。本実施形態では、青赤透過領域４１０及び全色透過領域４２０は、それぞれ複数の第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂ及び第二フィルタ部材４２０ａ，４２０ｂにより形成される。第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂ及び第二フィルタ部材４２０ａ，４２０ｂは、各々円弧板状に形成され、カラーホイール２０１の中心側に配置される固定部４３０により固定される。第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂは周方向に隣接して並設さており、第二フィルタ部材４２０ａ，４２０ｂも周方向に隣接して並設される。第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂ及び第二フィルタ部材４２０ａ，４２０ｂは、それぞれ境界部Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ１´を介して互いに近接又は当接している。

青赤透過領域４１０の第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂは、励起光照射装置７０、蛍光ホイール１０１及び赤色光源装置１２０などの光源から出射された光のうち選択された光を透過するダイクロイックフィルタとして形成され、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光並びに緑色波長帯域光の長波長側の一部の光を含む第一波長帯域光を透過することができる。本実施形態の青赤透過領域４１０は、全体が約１５６度の角度範囲となるように形成される。２枚の第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂとしてはいずれも同じ角度範囲で形成された部材を用いることができる。

また、全色透過領域４２０の第二フィルタ部材４２０ａ，４２０ｂは、上述の第一波長帯域光を含む第二波長帯域光である赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光を含む可視光を透過させることができる。全色透過領域４２０は残りの約２０４度の角度範囲となるように設けられる。２枚の第二フィルタ部材４２０ａ，４２０ｂとしてはいずれも同じ角度範囲で形成された部材を用いることができる。

カラーホイール２０１に入射した赤色波長帯域光、緑色波長帯域光及び青色波長帯域光は、青赤透過領域４１０又は全色透過領域４２０を透過して調光された後、後述する合成光９０としてライトトンネル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。

図２に戻り、ライトトンネル１７５の光軸上には、集光レンズ１７８及び光軸変換ミラー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により集光レンズ１８３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。

光源側光学系１７０により表示素子５１の画像形成面に照射された合成光９０は、表示素子５１の画像形成面で反射され、画像光として投影光学系２２０を介して光出射部１２ａから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、光源側光学系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４は、光源装置６０のタイミングチャート図である。本図に示す輝度重視モードでは、主として投影装置１０から４色の合成光９０により形成した画像光をスクリーンに投影する。投影装置１０への入力画像に含まれる各画像フレームは、単位画像フレームＴ１０毎に同期させて投影される。投影装置１０は、複数の単位画像フレームＴ１０に亘って時分割で画像を投影する。

また、単位画像フレームＴ１０には、２周期分の単位期間Ｔ１１，Ｔ１２が含まれる。各単位期間Ｔ１１，Ｔ１２の動作は、蛍光ホイール１０１及びカラーホイール２０１の一回転分の動作に相当する。各単位期間Ｔ１１，Ｔ１２では、第一出力期間Ｔａ、第二出力期間Ｔｂ、第三出力期間Ｔｃ、第四出力期間Ｔｄ及び第五出力期間Ｔｅの順に異なる波長帯域の光が時分割で出射される。光源装置６０は、各出力期間Ｔａ～Ｔｅに予め割り当てられた色の光を出射する。また、各出力期間Ｔａ～Ｔｅの切り替わりとなるタイミングは混色期間であるスポーク期間Ｓａ～Ｓｅとなる。単位期間Ｔ１１と単位期間Ｔ１２の動作は同じであるため、ここでは単位期間Ｔ１１の動作を主に説明する。

青色レーザダイオード７１は、第一出力期間Ｔａから第五出力期間Ｔｅに亘って青色波長帯域光を出射する。赤色発光ダイオード１２１は、第一出力期間Ｔａから第三出力期間Ｔｃに亘って赤色波長帯域光を出射し、第四出力期間Ｔｄ及び第五出力期間Ｔｅに赤色波長帯域光を消灯する。

第一出力期間Ｔａでは、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が蛍光ホイール１０１の蛍光発光領域３１０に照射されて、蛍光発光領域３１０から緑色波長帯域光が出射される。蛍光発光領域３１０から出射された緑色波長帯域光は、カラーホイール２０１の第一フィルタ部材４１０ａ（青赤透過領域４１０）に照射される。第一フィルタ部材４１０ａは緑色波長帯域光のうちの長波長側の一部の光を透過する。また、第一出力期間Ｔａでは、赤色発光ダイオード１２１から出射された赤色波長帯域光も、カラーホイール２０１の第一フィルタ部材４１０ａに照射される。したがって、光源装置６０は、第一出力期間Ｔａの合成光９０として、赤色波長帯域光と、緑色波長帯域光のうちの長波長側の一部の光が合成された赤色波長帯域光９０ａを、ライトトンネル１７５に導光する。

第二出力期間Ｔｂでは、蛍光発光領域３１０から出射された緑色波長帯域光と、赤色発光ダイオード１２１から出射された赤色波長帯域光が、第一フィルタ部材４１０ｂに照射される。したがって、光源装置６０は、第二出力期間Ｔｂの合成光９０として、赤色波長帯域光と、緑色波長帯域光のうちの長波長側の一部の光が合成された赤色波長帯域光９０ｂを、ライトトンネル１７５に導光する。

第三出力期間Ｔｃでは、蛍光発光領域３１０から出射された緑色波長帯域光と、赤色発光ダイオード１２１から出射された赤色波長帯域光が、第二フィルタ部材４２０ａ（全色透過領域４２０）に照射される。したがって、光源装置６０は、第三出力期間Ｔｃの合成光９０として、緑色波長帯域光と赤色波長帯域光が合成された黄色波長帯域光９０ｃを、ライトトンネル１７５に導光する。

第四出力期間Ｔｄでは、蛍光発光領域３１０から出射された緑色波長帯域光が第二フィルタ部材４２０ｂに照射される。そのため、第四出力期間Ｔｄでは、光源装置６０の合成光９０として、緑色波長帯域光９０ｄをライトトンネル１７５に導光する。

第五出力期間Ｔｅでは、透過領域３２０を透過又は拡散透過した青色波長帯域光が、第一フィルタ部材４１０ａに照射される。そのため、第五出力期間Ｔｅでは、光源装置６０の合成光９０として、青色波長帯域光９０ｅをライトトンネル１７５に導光する。

第五出力期間Ｔｅが経過すると、次の単位期間Ｔ１２の第一出力期間Ｔａが開始する。単位期間Ｔ１２内の動作は、単位期間Ｔ１１と同様に行われるため、その説明を省略する。単位期間Ｔ１２が経過すると、単位画像フレームＴ１０の動作が繰り返される。

次に各出力期間Ｔａ～Ｔｅが切り替えられるスポーク期間Ｓａ～Ｓｅについて説明する。スポーク期間Ｓａでは、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光の照射領域Ｓ２（図３（ｂ）参照）が境界部Ｂ３に位置する。境界部Ｂ３において二枚の第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂ間に間隙があると、緑色波長帯域光の短波長側の大部分の成分もカラーホイール２０１の出射側に漏れ光となって透過する。即ち、スポーク期間は、カラーホイール２０１から出射された光が混色する混色期間である。したがって、この場合、スポーク期間Ｓａでは、第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂのみを透過した赤色波長帯域光９０ａ，９０ｂと異なる光量バランスの赤色波長帯域光が透過されることとなり、光源装置６０の合成光９０として橙色に近い赤色波長帯域光がライトトンネル１７５に導光される。なお、境界部Ｂ３における漏れ光の程度はカラーホイール２０１の個体差により異なる場合があり、スポーク期間Ｓａに出射される合成光９０の波長成分や光量バランスにも個体差が生じることがある。そのため、投影装置１０は予めスポーク期間Ｓａの合成光９０や光量を想定したモード（シーケンス）を複数具備しておき、諧調が最も正しくなるように工場等における製造時の調整の際にそのモードの中から選択しておくことができる。或いは、スポーク期間は、カラーホイール２０１から出射された光が混色してしまい、基本的には単色では純度の高い表示ができないため、表示素子５１を強制的にオフ期間としても良い。

スポーク期間Ｓｂでは、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光の照射領域Ｓ２が境界部Ｂ４に位置する。境界部Ｂ４において、赤色波長帯域光は第一フィルタ部材４１０ｂ及び第二フィルタ部材４２０ａのいずれも透過する。一方で緑色波長帯域光は第二フィルタ部材４２０ａを透過するが、第一フィルタ部材４１０ｂに照射される緑色波長帯域光の一部は、短波長側の成分が遮光される。したがって、スポーク期間Ｓｂでは、光源装置６０の合成光９０として橙色に近い赤色波長帯域光がライトトンネル１７５に導光される。

スポーク期間Ｓｃでは、赤色発光ダイオード１２１を消灯するように制御されて、赤色波長帯域光の光量が徐々に減光する。したがって、スポーク期間Ｓｃでは、光源装置６０の合成光９０として、緑色波長帯域光と、第三出力期間Ｔｃよりも光量の少ない赤色波長帯域光と、を混色させた黄緑色波長帯域光が、ライトトンネル１７５に導光される。

スポーク期間Ｓｄでは、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の蛍光ホイール１０１における照射領域Ｓ１（図３（ａ）参照）が境界部Ｂ１に位置する。すると、青色波長帯域光の一部は蛍光発光領域３１０に照射されて緑色波長帯域光を蛍光発光させ、他の一部は透過領域３２０を透過する。蛍光ホイール１０１から出射された緑色波長帯域光及び青色波長帯域光のカラーホイール２０１における照射領域Ｓ２は、境界部Ｂ１´（図３（ｂ）参照）に位置する。従って、蛍光ホイール１０１から出射された緑色波長帯域光及び青色波長帯域光は、第二フィルタ部材４２０ｂ及び第一フィルタ部材４１０ａの一方又は両方に照射され、スポーク期間Ｓｄでは光源装置６０の合成光９０として、シアン色波長帯域光がライトトンネル１７５に導光される。

スポーク期間Ｓｅでは、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の蛍光ホイール１０１における照射領域Ｓ１が境界部Ｂ２に位置する。そのため、スポーク期間Ｓｄと同様に透過領域３２０からは青色波長帯域光が出射され、蛍光発光領域３１０からは緑色波長帯域光が出射される。また、赤色発光ダイオード１２１を点灯するように制御されて、赤色波長帯域光の光量が徐々に増加する。緑色波長帯域光は第一フィルタ部材４１０ａにより短波長側の大部分の波長成分が遮光される。したがって、スポーク期間Ｓｅでは、光源装置６０の合成光９０として、青色波長帯域光と、緑色波長帯域光の長波長側の一部の光を含む赤色波長帯域光と、を混色させたマゼンタ色波長帯域光がライトトンネル１７５に導光される。

光源装置６０が図４に示したタイミングチャートにより動作すると、表示素子５１（図２参照）は、第一出力期間Ｔａから第五出力期間Ｔｅにおいて、それぞれ赤色波長帯域光９０ａ，９０ｂ、黄色波長帯域光９０ｃ，緑色波長帯域光９０ｄ及び青色波長帯域光９０ｅの出射時間（反射時間）を制御して、カラー画像を形成することができる。

また、光源装置６０は、投影モードに応じてスポーク期間Ｓａ～Ｓｅに出射される合成光９０を、画像光の形成に利用することができる。これにより、単位画像フレームＴ１０内に出射される画像光の全体の光量を増加させることができるため、投影装置１０はより明るい画像を投影することができる。

また、本実施形態では、第一フィルタ部材４１０ａと第一フィルタ部材４１０ｂとの境界部Ｂ３に照射領域Ｓ２が位置する期間をスポーク期間Ｓａとして制御するため、このスポーク期間Ｓａに漏れ光等により赤色波長帯域光９０ａ，９０ｂと異なる色味の光が出射された場合であっても、色再現性を向上させることができる。なお、スポーク期間Ｓａに出射される光の成分を予め記憶しておくことにより、スポーク期間Ｓａに出射される光を表現する色に応じて適宜画像光の形成に用いることができる。

なお、本実施形態では、図４に示したように単位期間Ｔ１１，Ｔ１２内に４色の合成光９０を出射して画像光を形成する輝度重視モードについて説明したが、カラーホイール２０１と蛍光ホイール１０１の位相をずらして３色の合成光９０を出射するように駆動してもよい。例えば、図４において、赤色発光ダイオード１２１から出射される赤色波長帯域光が全て第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂを透過するように、カラーホイール２０１の位置を設定することができる。これにより、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光を混色させた黄色波長帯域光９０ｃが合成光９０として出射されなくなる。したがって、単位期間Ｔ１１，Ｔ１２内に、赤色波長帯域光９０ａ，９０ｂ、緑色波長帯域光９０ｄ、及び青色波長帯域光９０ｅの３色の合成光９０を出射する色重視モードにより駆動することができる。

また、単位期間Ｔ１１，Ｔ１２に３色の光を出射する色重視モードや、４色の光を出射する輝度重視モードにおいて、第一出力期間Ｔａ、第二出力期間Ｔｂ及びスポーク期間Ｓａに青色レーザダイオード７１を消灯する構成としてもよい。この場合、青色レーザダイオード７１を消灯することで、赤色光として、赤色発光ダイオード１２１から出射された赤色波長帯域光のみを使用し、緑色波長帯域光の長波長側の一部の光を含まない構成となる。

また、本実施形態は、３枚以上の蛍光ホイールやカラーホイールを同期させて動作する投影装置１０にも適用してもよい。また、カラーホイール２０１の第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂは３枚以上隣接して配置させてもよい。

また、投影装置１０に限らず、光源と、その光源から出射された光のうち選択された第一波長帯域光を透過する複数の第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂを周方向に隣接して有するカラーホイール２０１と、を備えたコンピュータとしてもよい。このコンピュータが実行するプログラムは、光源から出射された光が第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂ同士の境界部Ｂ３に照射される期間をスポーク期間Ｓａとして制御する制御手段として機能させることができる。

以上、本実施形態で説明した光源装置６０は、光源と、光源から出射された光のうち選択された第一波長帯域光を透過する複数の第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂを周方向に隣接して有するカラーホイール２０１と、光源から出射された光が第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂ同士の境界部Ｂ３に照射される期間をスポーク期間Ｓａとして制御する制御部３８と、を備える。

光源装置６０やコンピュータが上述のような光源制御方法を行うことにより、第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂのみから光が透過される期間と、境界部Ｂ３の漏れ光により色味の異なる光が透過される期間とを個別に制御することができるため、正確な諧調を表現する光源装置６０とすることができる。

また、複数の第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂがいずれも同じ角度範囲に形成される光源装置６０は、同じ部品を複数組み合わせて広角範囲の青赤透過領域４１０を安価に構成することができる。

また、カラーホイール２０１が第一波長帯域光を含む第二波長帯域光を透過する第二フィルタ部材４２０ａ，４２０ｂを、第一フィルタ部材４１０ａ，４１０ｂに対して周方向に隣接して有する光源装置６０は、全色透過領域４２０についても複数の第二フィルタ部材４２０ａ，４２０ｂを組み合わせて広角に構成することができる。

また、第一波長帯域光が、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光並びに緑色波長帯域光の長波長側の一部の光であり、第二波長帯域光が、青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光である光源装置６０は、異なる波長帯域の光を時分割で選択して出射させることができる。

また、光源には、励起光照射装置７０と、透過領域３２０と蛍光発光領域３１０とを周方向に並設する蛍光ホイール１０１と、赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置１２０と、が含まれる構成とした。また、制御部３８は、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を、一方の第一フィルタ部材４１０ａに照射する第一出力期間Ｔａ、他方の第一フィルタ部材４１０ｂに照射する第二出力期間Ｔｂ、及び境界部Ｂ３に照射するスポーク期間Ｓａを時分割で制御する構成とした。そのため、複数の第一フィルタ部材４１０ａを組み合わせて青赤透過領域４１０を広く設けることができるとともに、透過特性の異なる可能性がある境界部Ｂ３付近の光を個別に制御して正しい諧調で投影画像を表現することができる。

また、上述の光源装置６０と、光源装置６０からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子５１と、表示素子５１から出射された画像光をスクリーンに投影する投影光学系２２０と、を備える投影装置１０は、カラーホイール２０１の構成を安価にしつつ、正確な諧調を表現することができる。

なお、以上説明した実施形態は、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、発明の趣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］ 光源と、
前記光源から出射された光のうち選択された第一波長帯域光を透過する複数の第一フィルタ部材を周方向に隣接して有するカラーホイールと、
前記光源から出射された光が前記第一フィルタ部材同士の境界部に照射される期間をスポーク期間として制御する制御部と、
を備えることを特徴とする光源装置。
［２］ 複数の前記第一フィルタ部材はいずれも同じ角度範囲に形成されることを特徴とする前記［１］に記載の光源装置。
［３］ 前記カラーホイールは、前記第一波長帯域光を含む第二波長帯域光を透過する第二フィルタ部材を前記第一フィルタ部材に対して周方向に隣接して有することを特徴とする前記［１］又は前記［２］に記載の光源装置。
［４］ 前記第一波長帯域光は、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光並びに緑色波長帯域光の長波長側の一部の光であり、
前記第二波長帯域光は、前記青色波長帯域光、前記緑色波長帯域光及び前記赤色波長帯域光である、
ことを特徴とする前記［３］に記載の光源装置。
［５］ 前記光源は、
前記青色波長帯域光を出射する励起光照射装置と、
前記青色波長帯域光を透過する透過領域と、前記青色波長帯域光に励起されて前記緑色波長帯域光を出射する蛍光発光領域とを周方向に並設する蛍光ホイールと、
前記赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置と、
を含み、
前記制御部は、前記赤色波長帯域光及び前記緑色波長帯域光を、一方の前記第一フィルタ部材に照射する第一出力期間、他方の前記第一フィルタ部材に照射する第二出力期間、及び前記境界部に照射する前記スポーク期間を時分割で制御する、
ことを特徴とする前記［４］に記載の光源装置。
［６］ 前記制御部が時分割で制御する期間は、前記赤色波長帯域光及び前記緑色波長帯域光を、前記第二フィルタ部材に照射する第三出力期間を含む、ことを特徴とする前記［５］に記載の光源装置。
［７］ 前記スポーク期間は、前記カラーホイールから出射された光が混色する混色期間であることを特徴とする前記［１］乃至前記［６］の何れかに記載の光源装置。
［８］ 前記［１］乃至前記［７］の何れかに記載の光源装置と、
前記光源装置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スクリーンに投影する投影光学系と、
を備えることを特徴とする投影装置。
［９］ 光源装置の光源制御方法であって、
前記光源装置は、光源と、前記光源から出射された光のうち選択された第一波長帯域光を透過する複数の第一フィルタ部材を周方向に隣接して有するカラーホイールと、制御部と、を備え、
前記制御部により、前記光源から出射された光が前記第一フィルタ部材同士の境界部に照射される期間をスポーク期間として制御する、ことを特徴とする光源制御方法。
［１０］ 光源と、前記光源から出射された光のうち選択された第一波長帯域光を透過する複数の第一フィルタ部材を周方向に隣接して有するカラーホイールと、を備えた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、前記光源から出射された光が前記第一フィルタ部材同士の境界部に照射される期間をスポーク期間として制御する制御手段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 １２ａ 光出射部
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 排気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 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 ９０ 合成光
９０ａ 赤色波長帯域光 ９０ｂ 赤色波長帯域光
９０ｃ 黄色波長帯域光 ９０ｄ 緑色波長帯域光
９０ｅ 青色波長帯域光 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 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 光源側光学系
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 青赤透過領域 ４１０ａ 第一フィルタ部材
４１０ｂ 第一フィルタ部材 ４２０ 全色透過領域
４２０ａ 第二フィルタ部材 ４２０ｂ 第二フィルタ部材
４３０ 固定部
Ｂ１～Ｂ５，Ｂ１´ 境界部 Ｓ１，Ｓ２ 照射領域
ＳＢ システムバス Ｓａ～Ｓｅ スポーク期間
Ｔ１０ 単位画像フレーム Ｔ１１，Ｔ１２ 単位期間
Ｔａ 第一出力期間 Ｔｂ 第二出力期間
Ｔｃ 第三出力期間 Ｔｄ 第四出力期間
Ｔｅ 第五出力期間

Claims (8)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光のうち選択された第一波長帯域光を透過する複数の第一フィルタ部材を周方向に隣接して有するカラーホイールと、
   前記光源から出射された光が前記第一フィルタ部材同士の境界部に照射される期間をスポーク期間として制御する制御部と、
   を備え、
   前記カラーホイールは、前記第一波長帯域光を含む第二波長帯域光を透過する第二フィルタ部材を前記第一フィルタ部材に対して周方向に隣接して有し、
   前記第一波長帯域光は、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光並びに緑色波長帯域光の長波長側の一部の光であり、
   前記第二波長帯域光は、前記青色波長帯域光、前記緑色波長帯域光及び前記赤色波長帯域光である、ことを特徴とする光源装置。
2. 複数の前記第一フィルタ部材はいずれも同じ角度範囲に形成されることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光源は、
   前記青色波長帯域光を出射する励起光照射装置と、
   前記青色波長帯域光を透過する透過領域と、前記青色波長帯域光に励起されて前記緑色波長帯域光を出射する蛍光発光領域とを周方向に並設する蛍光ホイールと、
   前記赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置と、
   を含み、
   前記制御部は、前記赤色波長帯域光及び前記緑色波長帯域光を、一方の前記第一フィルタ部材に照射する第一出力期間、他方の前記第一フィルタ部材に照射する第二出力期間、及び前記境界部に照射する前記スポーク期間を時分割で制御する、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光源装置。
4. 前記制御部が時分割で制御する期間は、前記赤色波長帯域光及び前記緑色波長帯域光を、前記第二フィルタ部材に照射する第三出力期間を含む、ことを特徴とする請求項３に記載の光源装置。
5. 前記スポーク期間は、前記カラーホイールから出射された光が混色する混色期間であることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の光源装置。
6. 請求項１乃至請求項５の何れかに記載の光源装置と、
   前記光源装置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スクリーンに投影する投影光学系と、
   を備えることを特徴とする投影装置。
7. 光源装置の光源制御方法であって、
   前記光源装置は、光源と、前記光源から出射された光のうち選択された第一波長帯域光を透過する複数の第一フィルタ部材を周方向に隣接して有するカラーホイールと、制御部と、を備え、
   前記制御部により、前記光源から出射された光が前記第一フィルタ部材同士の境界部に照射される期間をスポーク期間として制御し、
   前記カラーホイールは、前記第一波長帯域光を含む第二波長帯域光を透過する第二フィルタ部材を前記第一フィルタ部材に対して周方向に隣接して有し、
   前記第一波長帯域光は、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光並びに緑色波長帯域光の長波長側の一部の光であり、
   前記第二波長帯域光は、前記青色波長帯域光、前記緑色波長帯域光及び前記赤色波長帯域光である、ことを特徴とする光源制御方法。
8. 光源と、前記光源から出射された光のうち選択された第一波長帯域光を透過する複数の第一フィルタ部材を周方向に隣接して有するカラーホイールと、を備えた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、前記光源から出射された光が前記第一フィルタ部材同士の境界部に照射される期間をスポーク期間として制御する制御手段として機能させ、
   前記カラーホイールは、前記第一波長帯域光を含む第二波長帯域光を透過する第二フィルタ部材を前記第一フィルタ部材に対して周方向に隣接して有し、
   前記第一波長帯域光は、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光並びに緑色波長帯域光の長波長側の一部の光であり、
   前記第二波長帯域光は、前記青色波長帯域光、前記緑色波長帯域光及び前記赤色波長帯域光であることを特徴とするプログラム。

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