JPWO2016047464A1 - 照明装置および光源制御方法、ならびに投射型表示装置 - Google Patents

Abstract

本開示の照明装置は、それぞれが異なる波長の光を発する複数の光源と、温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、前記複数の光源のうち少なくとも１つの光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する補正部とを備える。

Description

本開示は、照明装置および光源制御方法、ならびに照明装置からの光を用いて映像を投影する投射型表示装置に関する。

近年、オフィスだけでなく、家庭でも、スクリーンに映像を投影するプロジェクタ（投射型表示装置）が広く利用されている。プロジェクタは、光源からの光をライトバルブ（空間変調素子）で変調することにより画像光を生成し、スクリーンに投射して表示を行うものである。

特開２００５−１２１６８８号公報 特開２００２−９８９３７号公報 特開２０１１−４４５４５号公報

プロジェクタから投影される画像については、ホワイトバランスが一定であることが求められ、異なる波長（例えば、赤、緑、青）の光源を使用する場合においては、それぞれの光量出力の比率を一定に保つ必要がある。

この点に対しては、たとえば、特許文献１に記されているように、温度変化に伴う各色発光素子の光量増減に対処するために、あらかじめ保持しておいた発光素子ごとの温度に対する光量変化のデータ（特許文献１の図４）と、温度検出手段によって検出した発光素子の温度とを基に、光量を調整するという方法がある。

ここで、比視感度の変化について考える。特許文献２の［００２３］および図３に記載されているように、人間の目に感じる明るさ（比視感度）は同じ光量の光でも波長によって異なることが知られている。また、特許文献３の［０００６］および図３０にあるように、レーザの温度が上がると一定の割合で発光波長が長くなり、比視感度が変化することが知られている。つまり、レーザのように波長に温度依存性がある素子を光源に使用する場合、光量の比率を一定に保つだけでは、温度が大きく変化した場合にはホワイトバランスが変化してしまう。

他の例としては、特許文献３のように、温度制御素子（ペルチェ素子など）を用いて、レーザの温度変化を抑制することで、ホワイトバランスの変化を抑制できるが、この場合は、温度制御素子が必要となってしまう。また、経年劣化でレーザの出力が減少した場合にはホワイトバランスが変化してしまう。

従って、ホワイトバランスの変化を抑制することができる照明装置および光源制御方法、ならびに投射型表示装置を提供することが望ましい。

本開示の一実施の形態に係る照明装置は、それぞれが異なる波長の光を発する複数の光源と、温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、複数の光源のうち少なくとも１つの光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する補正部とを備えたものである。

本開示の一実施の形態に係る光源制御方法は、温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、それぞれが異なる波長の光を発する複数の光源のうち少なくとも１つの光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制するものである。

本開示の一実施の形態に係る投射型表示装置は、照明光を生成する照明部と、照明光を映像データに基づいて変調し、その変調光を出射するライトバルブと、ライトバルブからの変調光を投影面上に投影する投射レンズとを含み、照明部が、それぞれが異なる波長の光を発する複数の光源と、温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、複数の光源のうち少なくとも１つの光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する補正部とを備えたものである。

本開示の一実施の形態に係る照明装置もしくは光源制御方法、または投射型表示装置では、温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、複数の光源のうち少なくとも１つの光源が発する光の光量が補正されることで、ホワイトバランスの変化が抑制される。

本開示の一実施の形態に係る照明装置もしくは光源制御方法、または投射型表示装置によれば、温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、複数の光源のうち少なくとも１つの光源が発する光の光量を補正するようにしたので、ホワイトバランスの変化を抑制することができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本開示の第１の実施の形態に係る投射型表示装置の全体構成の一例を示す構成図である。 第１の実施の形態に係る投射型表示装置における照明部の制御系の一構成例を示すブロック図である。 赤色レーザの駆動電流と光出力との関係を示す説明図である。 緑色レーザの駆動電流と光出力との関係を示す説明図である。 青色レーザの駆動電流と光出力との関係を示す説明図である。 各光源装置における電流制限動作の第１の例による光量変化を示す説明図である。 図６に示した光量変化を緑を基準に示した説明図である。 各光源装置における電流制限動作の第２の例による光量変化を示す説明図である。 図８に示した光量変化を緑を基準に示した説明図である。 温度補正部による目標光量値の補正を有効にした場合の光量変化を示す説明図である。 レーザ光源の温度と出力光量との関係を示す説明図である。 波長と比視感度との関係を示す説明図である。 温度による波長変化の一例を示す説明図である。 波長と比視感度との関係を示す説明図である。 温度による駆動電流の変化を説明図である。 温度による波長変化の一例を示す説明図である。 第２の実施の形態に係る投射型表示装置における照明部の制御系の一構成例を示すブロック図である。 比視感度の温度依存性を示す説明図である。 緑色レーザを基準にした場合の温度に対する補正光量を示す説明図である。 温度補正部による目標光量値の補正を有効にした場合の光量変化を示す説明図である。 温度補正部による目標光量値の補正を行わなかった場合（温度補正ＯＦＦ）における、色バランスの変化をｘｙ色度座標で示した説明図である。 図２１の部分拡大図である。 温度補正部による目標光量値の補正を有効にした場合（温度補正ＯＮ）における、色バランスの変化をｘｙ色度座標で示した説明図である。 図２３の部分拡大図である。 制限電流値に基づく目標光量値の変更動作と、温度補正部による目標光量値の補正とを組み合わせた場合の光量変化の例を示す説明図である。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（図１〜図１６）
１．１ 投射型表示装置の全体構成および動作
１．１．１ 投射型表示装置の全体構成例
１．１．２ 投射型表示装置の動作
１．２ 照明部の制御系の構成および動作
１．２．１ 照明部の制御系の構成例
１．２．２ 照明部の制御動作
１．３ 効果
２．第２の実施の形態（図１７〜図２５）
２．１ 照明部の制御系の構成
２．２ 照明部の制御動作
２．３ 効果
３．その他の実施の形態

＜１．第１の実施の形態＞
［１．１ 投射型表示装置の全体構成および動作］
（１．１．１ 投射型表示装置の全体構成例）
図１は、本開示の第１の実施の形態に係る投射型表示装置（プロジェクタ）の全体構成の一例を示している。

この投射型表示装置は、図１に示したように、照明部１と、ライトバルブ２１と、偏光分離素子としてのワイヤグリッド２７と、投射レンズ２４とを備えている。

照明部１は、照明光Ｌ１をワイヤグリッド２７に向けて出射するものである。照明部１は、光源と、光源からの光に基づいて照明光Ｌ１を生成し、照明光Ｌ１をライトバルブ２１へと導く複数の照明用光学部材とを有している。光源としては、それぞれが異なる光路上に配置された複数の光源であってもよい。照明部１はまた、複数の光源のうちの２以上の光源の光路を合成する光路合成素子を有している。

より具体的には、照明部１は、それぞれが異なる光路上に配置された複数の光源として、青色レーザ１１Ｂと、緑色レーザ１１Ｇと、赤色レーザ１１Ｒとを有している。照明部１はまた、複数の照明用光学部材として、第１のカップリングレンズ１２Ｂと、第２のカップリングレンズ１２Ｇと，第３のカップリングレンズ１２Ｒと、駆動光学素子１４と、ミラー１８と、第１のダイクロイックプリズム１３１と、第２のダイクロイックプリズム１３２と、第１のフライアイレンズ１５１と、第２のフライアイレンズ１５２と、第１のコンデンサレンズ１６１と、第２のコンデンサレンズ１６２と、第３のコンデンサレンズ１６３と、第４のコンデンサレンズ１６４とを有している。

青色レーザ１１Ｂは例えば波長４５０ｎｍ程度の青色光を発するレーザ光源である。緑色レーザ１１Ｇは例えば波長５２０ｎｍ程度の緑色光を発するレーザ光源である。赤色レーザ１１Ｒは例えば波長６４０ｎｍ程度の赤色光を発するレーザ光源である。

第２のカップリングレンズ１２Ｇは、緑色レーザ１１Ｇから出射された緑色光をコリメートして（平行光として）、第１のダイクロイックプリズム１３１と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。同様に、第１のカップリングレンズ１２Ｂは、青色レーザ１１Ｂから出射された青色光をコリメートして、第１のダイクロイックプリズム１３１と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。また、第３のカップリングレンズ１２Ｒは、赤色レーザ１１Ｒから出射された赤色光をコリメートして、第２のダイクロイックプリズム１３２と結合するためのレンズ（結合レンズ）である。なお、これらのカップリングレンズ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂによって、入射した各レーザ光をコリメートする（平行光にする）ことが好ましい。

第１のダイクロイックプリズム１３１および第２のダイクロイックプリズム１３２はそれぞれ、２以上の光源の光路を合成する光路合成素子である。第１のダイクロイックプリズム１３１は、第１のカップリングレンズ１２Ｂを介して入射された青色光を選択的に透過させる一方、第２のカップリングレンズ１２Ｇを介して入射された緑色光を選択的に反射させるプリズムである。第２のダイクロイックプリズム１３２は、第１のダイクロイックプリズム１３１から出射された青色光および緑色光を選択的に透過させる一方、第３のカップリングレンズ１２Ｒを介して入射された赤色光を選択的に反射させるプリズムである。これにより、赤色光、緑色光および青色光に対する色合成（光路合成）がなされるようになっている。

駆動光学素子１４は、照明光Ｌ１におけるスペックルノイズおよび干渉縞を低減するための光学素子であり、第１のコンデンサレンズ１６１と第２のコンデンサレンズ１６２との間の光路上に配置されている。駆動光学素子１４は、例えば光軸に沿った方向や、光軸に対して垂直方向に微小振動することで、通過する光束の状態を変化させ、照明光Ｌ１におけるスペックルノイズおよび干渉縞を低減させることが可能となっている。

第１のフライアイレンズ１５１および第２のフライアイレンズ１５２はそれぞれ、基板上に複数のレンズが２次元配置された光学部材（インテグレータ）であり、複数のレンズの配列に応じて入射光束を空間的に分割して出射させるものである。第１のフライアイレンズ１５１は、第２のダイクロイックプリズム１３２と第１のコンデンサレンズ１６１との間の光路上に配置されている。第２のフライアイレンズ１５２は、第２のコンデンサレンズ１６２と第３のコンデンサレンズ１６３との間の光路上に配置されている。第１のフライアイレンズ１５１および第２のフライアイレンズ１５２によって、照明光Ｌ１の面内の光量分布の均一化が図られるようになっている。

ミラー１８は、照明光Ｌ１の光路を折り曲げる素子である。ミラー１８は、第１のコンデンサレンズ１６１と駆動光学素子１４との間の光路上に配置されている。第１のコンデンサレンズ１６１は、第１のフライアイレンズ１５１からの出射光を集光し、ミラー１８を介して駆動光学素子１４へ入射させるためのレンズである。第２のコンデンサレンズ１６２は、駆動光学素子１４からの出射光を集光し、第２のフライアイレンズ１５２へ入射させるためのレンズである。

第３のコンデンサレンズ１６３および第４のコンデンサレンズ１６４は、第２のフライアイレンズ１５２からの出射光を集光し、照明光Ｌ１としてワイヤグリッド２７に向けて出射させるためのレンズである。

ワイヤグリッド２７は、例えばガラス基板上に金属の格子を微小間隔をおいて形成したものである。ワイヤグリッド２７は、入射した光を第１の偏光成分（例えばＰ偏光成分）と第２の偏光成分（例えばＳ偏光成分）とに分離し、それぞれを互いに異なる方向に出射する偏光分離素子である。ワイヤグリッド２７は、特定の第１の偏光成分を選択的に反射させると共に、特定の第２の偏光成分を選択的に透過させるようになっている。ワイヤグリッド２７は例えば、入射した照明光Ｌ１に含まれるＰ偏光成分の多くを反射すると共に、Ｓ偏光成分の多くを透過するようになっている。

ライトバルブ２１は、例えばＬＣＯＳ（Liquid Crystal On Silicon）等の反射型の液晶素子である。ライトバルブ２１は例えば、ワイヤグリッド２７を介して入射された、照明光Ｌ１に含まれる第１の偏光成分（例えばＰ偏光成分）を映像データに基づいて変調するようになっている。ライトバルブ２１はまた、その変調光をワイヤグリッド２７を介して出射するようになっている。ライトバルブ２１からは、入射時とは偏光状態が回転された例えばＳ偏光成分が変調光として出射されるようになっている。なお、ライトバルブ２１では、入射したＰ偏光成分をそのままの偏光状態でワイヤグリッド２７に戻すことで黒表示を行うことが可能である。

投射レンズ２４は、ワイヤグリッド２７を介して入射されたライトバルブ２１からの変調光を、スクリーンの３０の投影面３０Ａ上に投影するものである。投射レンズ２４は、映像を投影するための投影光学系である。

（光学系の変形例）
図１には、偏光分離素子として、ワイヤグリッド２７を用いた構成例を示したが、ワイヤグリッド２７に代えてプリズム状の偏光ビームスプリッタ２３を用いた構成であっても良い。

また、図１の構成における照明部１において、第１のフライアイレンズ１５１および第２のフライアイレンズ１５２は、どちらか一方であってもよい。第２のフライアイレンズ１５２のみにする場合、第１のコンデンサレンズ１６１および第２のコンデンサレンズ１６２は不要となる。第１のフライアイレンズ１５１のみにする場合、第３のコンデンサレンズ１６３および第４のコンデンサレンズ１６４は不要となる。

（１．１．２ 投射型表示装置の動作）
この投射型表示装置では、照明部１によって照明光Ｌ１が生成される。ライトバルブ２１は、照明光Ｌ１を映像データに基づいて変調し、その変調光を出射する。投射レンズ２４は、ライトバルブ２１からの変調光を投影面３０Ａ上に投影する。

［１．２ 照明部の制御系の構成および動作］
（１．２．１ 照明部の制御系の構成例）
図２は、照明部１の制御系の一構成例を示している。この投射型表示装置は、照明部１の制御系として、主制御部１００と、赤色光源装置１０１Ｒと、緑色光源装置１０１Ｇと、青色光源装置１０１Ｂとを備えている。各光源装置は、温度センサ１０２と、光量センサ１０３と、記憶部１０４と、電流制御部１０５と、目標光量設定部１０６と、温度補正部１０７とを有している。

温度センサ１０２は、複数のレーザ光源としての赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、および青色レーザ１１Ｂのそれぞれの近傍に設けられ、それぞれの温度を検出するものである。

光量センサ１０３は、赤色レーザ１１Ｒ、緑色レーザ１１Ｇ、および青色レーザ１１Ｂのそれぞれに対して設けられ、それぞれのレーザ光源が発する光の光量を検出するものである。

記憶部１０４は、光源制御のための各種のパラメータを記憶するものである。記憶部１０４には、所定のホワイトバランスのときの各レーザ光源の光量が目標光量値Ｑａとして記憶されている。記憶部１０４にはまた、所定のホワイトバランスのときの温度が基準温度Ｔ０として記憶されている。記憶部１０４にはまた、基準温度Ｔ０のときの各レーザ光源の波長が基準波長λ０として記憶されている。記憶部１０４にはまた、各レーザ光源が流すことのできる駆動電流の最大電流値が、制限電流値Ｉｍａｘとして記憶されている。

温度補正部１０７は、後述するように、各レーザ光源の温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、各レーザ光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制するものである。目標光量設定部１０６は、電流制御部１０５に対して目標光量値Ｑａを設定するものである。

電流制御部１０５は、各レーザ光源の駆動電流を制御するものである。電流制御部１０５は、目標光量設定部１０６で設定された目標光量値Ｑａと光量センサ１０３の出力値とに基づいて、各レーザ光源が発する光の光量が目標光量値Ｑａに近づくように、駆動電流の電流値を設定する。

主制御部１００は、各光源装置を制御するものである。主制御部１００は、後述するように、各レーザ光源の駆動電流が制限電流値Ｉｍａｘを超えないように、複数のレーザ光源のうち少なくとも１つのレーザ光源の設定電流値と目標光量値Ｑａとを適宜変更するようになっている。

（１．２．２ 照明部の制御動作）
［ＡＰＣ（Auto Power Control）動作］
主制御部１００は、赤色光源装置１０１Ｒ、緑色光源装置１０１Ｇ、および青色光源装置１０１Ｂのそれぞれの記憶部１０４に記憶されている目標光量値Ｑａをそれぞれの目標光量設定部１０６に設定し、それぞれの電流制御部１０５にレーザ駆動を開始させる。

各光源装置において、電流制御部１０５は、光量センサ１０３から取得したレーザ光源の光量と目標光量設定部１０６に設定された目標光量値Ｑａとから、レーザ光源の光量が常に目標光量値Ｑａに近づくように、駆動電流を制御する。

（温度による光源の特性変化）
ここで、図１１〜図１６を参照して、温度による一般的なレーザ光源の特性の変化について説明する。図１１は、光源の温度と出力光量との関係を示している。図１２は、波長と比視感度との関係を示している。図１３は、温度によるレーザ光源の波長変化の一例を示している。図１４は、波長と比視感度との関係を示している。図１５は、温度によるレーザ光源の駆動電流の変化をしている。図１６は、温度によるレーザ光源の波長変化の一例を示している。

図１１に示したように、温度変化によって光源の光量は変化する。また、図１３および図１６に示したように、温度変化によって光源の発振波長は変化する。また、図１５に示したように、レーザ光源は温度上昇に伴い、閾値電流が上昇する。一方、図１２および図１４に示したように、人間の目に感じる明るさ（比視感度）は同じ光量の光でも波長によって異なる。従って、例えば光源の温度が上がると一定の割合で発光波長が長くなり、比視感度が変化する。この場合、光量の比率を一定に保つだけでは、温度が大きく変化した場合にホワイトバランスが変化してしまう。

これらの特性変化に対応するために、本実施の形態では、以下のような制御動作を行う。

［電流制限動作］
上述したように、レーザ光源は温度上昇に伴い、閾値電流が上昇する。一方で、レーザ光源を駆動する駆動電流は、常にレーザ光源を破壊しないための制限電流値Ｉｍａｘ以下である必要がある。

なお、ここでは単純に制限電流値Ｉｍａｘに基づく目標光量値Ｑａの変更動作を説明するため、温度変化に伴う比視感度の変化は考慮しないものとする。ただし、実際の運用では、ここで説明する制限電流値Ｉｍａｘに基づく動作と、後述する温度に伴う比視感度の変化を考慮した温度補正部１０７による目標光量値Ｑａの補正動作とを合わせて行うことが好ましい。

（電流制限動作の第１の例）
設定制御部としての主制御部１００は、複数のレーザ光源のうちのいずれかの特定の光源に対して、設定しようとする電流値が制限電流値Ｉｍａｘを超えてしまうと判断される場合に、特定の光源における設定電流値を変更するよう、電流制御部１０５を制御する。主制御部１００はまた、複数のレーザ光源のそれぞれの目標光量値Ｑａを変更する。以下では例えば、レーザ光源の温度が上昇したときに、図３〜図５に示したように、特定の光源として、赤色光源装置１０１Ｒの赤色レーザ１１Ｒが制限電流値Ｉｍａｘ以下で初期の目標光量値Ｑａが出力できなくなった場合の動作を例に説明する。

各光源装置において、記憶部１０４は、あらかじめレーザ光源の制限電流値Ｉｍａｘを記憶している。主制御部１００は、各レーザ光源の駆動電流が制限電流値Ｉｍａｘを超えないように、設定電流値と目標光量値Ｑａとを適宜変更する。例えば図３に示したように、初期の目標光量値Ｑａを出力するためには赤色レーザ１１Ｒの設定電流値が制限電流値Ｉｍａｘを超えてしまう。このように、電流制御部１０５が設定しようとする電流値が制限電流値Ｉｍａｘを超えてしまうと判断される場合に、主制御部１００は、特定の光源である赤色レーザ１１Ｒにおける設定電流値が制限電流値Ｉｍａｘ以下の値に変更されるよう、電流制御部１０５を制御する。主制御部１００はまた、全ての光源装置の目標光量値Ｑａを同時に変更する。例えば、全ての光源装置の目標光量値Ｑａを一定の比率ｋ（＜１）で変更する。

図６は、以上の電流制限動作による光量変化の例を示している。図７は、図６に示した光量変化を緑を基準にして示したものである。図７から分かるように、以上の電流制限動作により、各光源装置の目標光量値Ｑａの比率は不変であるため、投影される画像のホワイトバランスを一定に保ちながら、可能な限り明るくすることができる。

（電流制限動作の第２の例）
主制御部１００は、複数のレーザ光源のうちのいずれかの特定の光源に対して、設定しようとする電流値が制限電流値Ｉｍａｘを超えてしまうと判断される場合に、ホワイトバランスの変化が所定の状態（ホワイトバランス変化状態）となる期間内では、複数のレーザ光源のうち特定の光源のみ、設定電流値を変更するよう、電流制御部１０５を制御する。主制御部１００はまた、所定の状態では特定の光源のみ、目標光量値Ｑａを変更する。主制御部１００は、所定の状態から外れる状態になった場合には、複数のレーザ光源のそれぞれの目標光量値Ｑａを、所定の状態となる前のホワイトバランスに近づくように変更する。特に、特定の光源の目標光量値Ｑａは、所定の状態となる期間で変更する前の目標光量値の値を基準に変更するとよい。
以下、上記第１の例と同様に、特定の光源が赤色レーザ１１Ｒである場合を例に説明する。例えば赤色レーザ１１Ｒについて、電流制御部１０５が設定しようとする電流値が制限電流値Ｉｍａｘを超えてしまうと判断される場合に、主制御部１００は、特定の光源である赤色レーザ１１Ｒにおける設定電流値が制限電流値Ｉｍａｘ以下の値に変更されるよう、電流制御部１０５を制御する。主制御部１００はまた、光量センサ１０３の出力値の目標光量値Ｑａに対する比率が一定の比率ｍ（＜１）以上である間は、主制御部１００は、赤色レーザ１１Ｒの目標光量値Ｑａのみを変更する。例えば、赤色レーザ１１Ｒの目標光量値Ｑａのみを一定の比率ｐ（＜１）で変更する。この状態をホワイトバランス変化状態と呼ぶ。

一定の比率ｍ（＜１）未満になり、ホワイトバランス変化状態から外れる状態になった場合には、主制御部１００は、全ての光源装置の目標光量値Ｑａを同時に変更する。例えば、全てのレーザ光源の目標光量値Ｑａを一定の比率ｋ（＜１）で変更する。ただし、赤色光源装置１０１Ｒについては、ホワイトバランス変化状態の間に比率ｐ（＜１）によって変更した分は含まない。すなわち、一定の比率ｍ（＜１）未満になったら、主制御部１００は、複数のレーザ光源のうち特定の光源以外の光源（ここでは緑色レーザ１１Ｇおよび青色レーザ１１Ｂ）の目標光量値を例えば一定の比率ｋ（＜１）で変更する。また、主制御部１００は、特定の光源の目標光量値を、比率ｐで変更する前の値に対して比率ｋで変更する。

図８は、以上の電流制限動作による光量変化の例を示している。図９は、図８に示した光量変化を緑を基準にして示したものである。図８から分かるように、ホワイトバランスの変化が所定の範囲内である間は、投影される映像の明るさの減少を抑制することができる。

なお、主制御部１００によって、比率ｋ、比率ｍ、比率ｐの値を適宜変更可能にしても良い。また、これらの比率を、各光源装置で異なる値に設定しても良い。

［温度補正動作］
各光源装置において、温度補正部１０７は、温度センサ１０２の出力値と、記憶部１０４に記憶されている基準温度Ｔ０および基準波長λ０とを用いて、複数のレーザ光源が発するそれぞれの光の波長λを求める。温度補正部１０７は、それぞれの光の波長での比視感度と基準波長λ０での比視感度とに基づいて、複数のレーザ光源のそれぞれについて目標光量値Ｑａを補正する。

ここでは、具体例として、赤色光源装置１０１Ｒを例に説明するが、全ての光源装置に共通である。レーザ光源の温度に対する波長変化量を０．２ｎｍ／℃とした場合に、温度補正部１０７は温度センサ１０２から取得したレーザ光源の温度Ｔと、記憶部１０４に記憶されている基準温度Ｔ０および基準波長λ０とを用いて、温度Ｔのときのレーザ光源の波長λを下記のように求める。
λ＝０．２×（Ｔ−Ｔ０）＋λ０［ｎｍ］

温度補正部１０７は、あらかじめ使用するレーザ光源の波長付近の波長と比視感度の関係をテーブルとして保持しておき、求めたレーザ波長での比視感度の、基準波長での比視感度に対する比率から、目標光量設定部１０６に設定された目標光量値Ｑａを補正する。

図１０は、上述の温度補正部１０７による目標光量値Ｑａの補正を有効にした場合に、温度が急激に上昇するときの例として、レーザ光源の点灯開始直後の光量変化を表している。図１０の例では、赤色レーザ１１Ｒの光量の上昇が顕著であるが、これは赤色レーザ１１Ｒの補正量が比較的大きいことに起因している。すなわち、赤色レーザ１１Ｒに関しては、図１２〜図１４から分かるように、温度上昇に伴い、波長が長くなり、比視感度が低下する傾向にあるので、これを補正するために、光量を上昇させる必要がある。

以上の動作により、レーザ光源の温度に依存するホワイトバランス変化を防ぐことができる。

（変形例）
なお、実際の運用では、ここで説明した比視感度の変化を考慮した温度補正部１０７による目標光量値Ｑａの補正と、上述の図３〜図９に示した制限電流値Ｉｍａｘに基づく目標光量値Ｑａの変更動作とを合わせて行うことが好ましい。

また、以上の電流制限動作に関して、主制御部１００が、目標光量値Ｑａの変更を伴う駆動電流の制御を行うか否かを、必要に応じて切り替え（ＯＮ／ＯＦＦ）制御するようにしても良い。また、以上の温度補正動作に関して、主制御部１００が、温度補正部１０７による目標光量値Ｑａの補正を行うか否かを、必要に応じて切り替え（ＯＮ／ＯＦＦ）制御するようにしても良い。例えば、明るさを重視し、多少のホワイトバランスの乱れを許容したい場合には制限電流値Ｉｍａｘに基づく目標光量値Ｑａの変更動作をＯＦＦにする等のことが考えられる。

また、以上の説明では各光源装置においてレーザ光源を１つずつ有する場合を例にしたが、同一色のレーザ光源を複数有する場合であっても同様の制御を行うことができる。その場合、例えば同一色の複数のレーザ光源のそれぞれを独立して制御を行うようにしてもよい。

［１．３ 効果］
以上のように、本実施の形態によれば、温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、複数の光源が発する光の光量を補正するようにしたので、温度変化に伴う波長変化により比視感度が変化することで発生するホワイトバランスの変化を抑制することができる。また、光源にレーザ光源を使用した場合に、温度上昇により制限電流値Ｉｍａｘに達した場合でもホワイトバランスの変化を抑制することができる。上述の２つ動作の組み合わせにより、光源の特性の限界に最も近い状態で使用することで、できるだけ明るく、かつホワイトバランスを一定にした映像を提供することができる。

なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。以降の他の実施の形態についても同様である。

＜２．第２の実施の形態＞
次に、本開示の第２の実施の形態について説明する。以下では、上記第１の実施の形態と同様の構成および作用を有する部分については、適宜説明を省略する。

［２．１ 照明部の制御系の構成］
図１７は、本実施の形態の投射型表示装置における照明部１の制御系の一構成例を示している。なお、本実施の形態において、投射型表示装置（プロジェクタ）の全体構成は図１と同様であっても良い。

本実施の形態では、ある１つの所定のレーザ光源を基準にして、所定のレーザ光源以外の他のレーザ光源の温度変化に伴う光量の補正を行う。例えば緑色レーザ１１Ｇを基準にした補正を行う。図１７において、基準とする緑色レーザ１１Ｇを含む緑色光源装置１０１Ｇには温度補正部１０７および温度センサ１０２が省略されている点が、図２の構成例とは異なっている。温度センサ１０２は、所定のレーザ光源（緑色レーザ１１Ｇ）以外の他のレーザ光源（青色レーザ１１Ｂおよび赤色レーザ１１Ｒ）に対して設けられている。

各光源装置において、記憶部１０４には、所定のホワイトバランスのときの各レーザ光源の光量が目標光量値Ｑａとして記憶されている。基準とする緑色光源装置１０１Ｇ以外の各光源装置において、記憶部１０４にはまた、所定のホワイトバランスのときの温度が基準温度Ｔ０として記憶されている。各光源装置において、記憶部１０４にはまた、各レーザ光源が流すことのできる駆動電流の最大電流値が、制限電流値Ｉｍａｘとして記憶されている。

［２．２ 照明部の制御動作］
本実施の形態において、ＡＰＣ動作と電流制限動作は上記第１の実施の形態と同様であってもよい。

［温度補正動作］
本実施の形態では、基準とする緑色光源装置１０１Ｇ以外の各光源装置において、温度補正部１０７は、所定のレーザ光源を基準にした場合の、他のレーザ光源の温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、他のレーザ光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する。温度補正部１０７は、所定のレーザ光源を基準に算出された所定の補正係数と、温度センサ１０２の出力値および基準温度Ｔ０とに基づいて、他のレーザ光源について目標光量値Ｑａを補正する。

以下、緑色レーザ１１Ｇを基準にした場合について説明する。温度補正部１０７は、それぞれの光源装置のレーザ光源の温度に対する波長変化量が、
赤色レーザ１１Ｒは０．２ｎｍ／℃
緑色レーザ１１Ｇは０．０５ｎｍ／℃
青色レーザ１１Ｂは０．０６ｎｍ／℃
であり、基準温度Ｔ０、２５℃のときの波長が、
赤色レーザ１１Ｒは６３７ｎｍ
緑色レーザ１１Ｇは５２０ｎｍ
青色レーザ１１Ｂは４４８ｎｍ
であるときに、その波長を基準にしたときの比視感度変化量と、上記の温度に対する波長変化量とを用いて、温度に対する比視感度変化量を算出する。

図１８は、温度に対する比視感度変化量を各レーザ光源に対してプロットしたものである。プロジェクタの使用温度範囲を含む温度範囲で線形近似した式は、
赤色レーザ１１Ｒは、
ｙ ＝ −０．００８５ｘ ＋ １ ……（１）
緑色レーザ１１Ｇは、
ｙ ＝ ０．００１３ｘ ＋ １ ……（２）
青色レーザ１１Ｂは、
ｙ ＝ ０．００２９ｘ ＋１ ……（３）
となる。

（１）〜（３）式を用いて、緑色レーザ１１Ｇを基準にした場合の比視感度変化を補正するため光量変化量を下記のように算出し、プロットしたものが図１９である。
赤色レーザ１１Ｒは、
ｙ ＝ （０．００１３ｘ ＋ １）／（−０．００８５ｘ ＋ １）
青色レーザ１１Ｂは、
ｙ ＝ （０．００１３ｘ ＋ １）／（０．００２９ｘ ＋ １）

同じくプロジェクタの使用温度範囲を含む温度範囲で線形近似した式の傾きは、
赤色レーザ１１Ｒは、Ａｒ ＝ ０．０１０３
青色レーザ１１Ｂは、Ａｂ ＝ −０．００１６
となるが、これらを、補正係数として使用する。

温度補正部１０７は、温度センサ１０２から取得したレーザ光源の温度Ｔと基準温度Ｔ０との差分と、上述の補正係数とを用いて、目標光量設定部１０６に設定された目標光量値Ｑａを、下記の通り補正する。
［変更後の目標光量値］＝（温度差分×補正係数）＋［現在の目標光量値］

図２０は、上述の温度補正部１０７による目標光量値Ｑａの補正を有効にした場合に、温度が急激に上昇するときの例として、レーザ光源の点灯開始直後の光量変化を表している。図２０の例では、赤色レーザ１１Ｒの光量の上昇が顕著であるが、これは赤色レーザ１１Ｒの補正量が比較的大きいことに起因している。

図２１は、温度補正部１０７による目標光量値Ｑａの補正を行わなかった場合（温度補正ＯＦＦ）における、色バランスの変化をｘｙ色度座標で示したものである。また、この図２１の部分拡大図を図２２に示す。図２３は、温度補正部１０７による目標光量値Ｑａの補正を有効にした場合（温度補正ＯＮ）における、色バランスの変化をｘｙ色度座標で示したものである。また、この図２３の部分拡大図を図２４に示す。

図２１〜図２４では、レーザ光源の温度が基準温度Ｔ０に対して約±１５℃変化した場合における、投影された画像のｘｙ色度座標を表している。図２３および図２４に示したように、温度補正部１０７による目標光量値Ｑａの温度補正を有効にすることで、温度補正を行わなかった場合（図２１および図２２）に比べて、温度変化に対してホワイトバランスの変化が大幅に抑制されていることがわかる。

（変形例）
なお、上記第１の実施の形態と同様、比視感度の変化を考慮した温度補正部１０７による目標光量値Ｑａの補正と、上述の図３〜図９に示した制限電流値Ｉｍａｘに基づく目標光量値Ｑａの変更動作とを合わせて行うことが好ましい。

一例として、上述の図６に示した制限電流値Ｉｍａｘに基づく目標光量値Ｑａの変更動作と、図２０に示した温度補正部１０７による目標光量値Ｑａの補正とを組み合わせた場合の光量変化の例を図２５に示す。

また、本実施の形態においても、電流制限動作に関して、主制御部１００が、目標光量値Ｑａの変更を伴う駆動電流の制御を行うか否かを、必要に応じて切り替え（ＯＮ／ＯＦＦ）制御するようにしても良い。また、温度補正動作に関して、主制御部１００が、温度補正部１０７による目標光量値Ｑａの補正を行うか否かを、必要に応じて切り替え（ＯＮ／ＯＦＦ）制御するようにしても良い。

また、以上の説明では各光源装置においてレーザ光源を１つずつ有する場合を例にしたが、同一色のレーザ光源を複数有する場合であっても同様の制御を行うことができる。その場合、例えば同一色の複数のレーザ光源のそれぞれを独立して制御を行うようにしてもよい。同一色の複数のレーザ光源については、目標光量値Ｑａの補正係数は同じであってもよい。

［２．３ 効果］
本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態に比べて、記憶部１０４に基準波長λ０を記憶しておく必要がない。また、温度センサ１０２および温度補正部１０７の数を減らすことができる。それにも関わらず、比視感度の変化に伴うホワイトバランスの変化を大幅に低減することができる。

＜３．その他の実施の形態＞
本開示による技術は、上記各実施の形態の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。

例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（１）
それぞれが異なる波長の光を発する複数の光源と、
温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、前記複数の光源のうち少なくとも１つの光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する補正部と
を備えた照明装置。
（２）
前記複数の光源のそれぞれの温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記補正部は、前記複数の光源のそれぞれの温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、前記複数の光源のそれぞれの光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する
上記（１）に記載の照明装置。
（３）
所定のホワイトバランスのときの前記複数の光源のそれぞれについての目標光量値、基準温度、および基準波長を記憶する記憶部をさらに備え、
前記補正部は、前記温度センサの出力値と前記基準温度と前記基準波長とを用いて前記複数の光源が発するそれぞれの光の波長を求め、前記それぞれの光の波長での比視感度と前記基準波長での比視感度とに基づいて、前記複数の光源のそれぞれについて前記目標光量値を補正する
上記（２）に記載の照明装置。
（４）
前記複数の光源のうち、所定の光源以外の他の光源の温度を検出する温度センサをさらに備え、
前記補正部は、前記所定の光源を基準にした場合の、前記他の光源の温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、前記他の光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する
上記（１）に記載の照明装置。
（５）
所定のホワイトバランスのときの前記他の光源についての目標光量値、および基準温度を記憶する記憶部をさらに備え、
前記補正部は、前記所定の光源を基準に算出された所定の補正係数と、前記温度センサの出力値および前記基準温度とに基づいて、前記他の光源について前記目標光量値を補正する
上記（４）に記載の照明装置。
（６）
前記補正部による光量の補正を行うか否かを切り替え制御する主制御部をさらに備えた
上記（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の照明装置。
（７）
前記複数の光源が発するそれぞれの光の光量を検出する光量センサと、
所定のホワイトバランスのときの前記複数の光源のそれぞれについての目標光量値を記憶する記憶部と、
前記複数の光源のそれぞれの駆動電流を制御する電流制御部と
をさらに備え、
前記電流制御部は、前記目標光量値と前記光量センサの出力値とに基づいて、前記複数の光源のそれぞれの光源が発する光の光量が前記目標光量値に近づくように、前記駆動電流の電流値を設定する
上記（１）ないし（６）のいずれか１つに記載の照明装置。
（８）
前記目標光量値を変更する設定制御部をさらに備え、
前記記憶部は、前記複数の光源のそれぞれの駆動電流の制限電流値をさらに記憶し、
前記設定制御部は、前記複数の光源のそれぞれの前記駆動電流が前記制限電流値を超えないように、前記複数の光源の少なくとも１つの光源の前記設定電流値と前記目標光量値とを変更する
上記（７）に記載の照明装置。
（９）
前記設定制御部は、前記複数の光源のうちのいずれかの特定の光源に対して、設定しようとする電流値が前記制限電流値を超えてしまうと判断される場合に、前記特定の光源における前記設定電流値を変更すると共に、前記複数の光源のそれぞれの前記目標光量値を変更する
上記（８）に記載の照明装置。
（１０）
前記設定制御部は、
前記複数の光源のうちのいずれかの特定の光源に対して、設定しようとする電流値が前記制限電流値を超えてしまうと判断される場合に、ホワイトバランスの変化が所定の状態となる期間内では、前記複数の光源のうち前記特定の光源のみ、前記設定電流値と前記目標光量値とを変更し、
前記所定の状態から外れる状態になった場合には、前記複数の光源のそれぞれの前記目標光量値を変更する
上記（８）に記載の照明装置。
（１１）
前記所定の状態から外れる状態になった場合には、
前記複数の光源のそれぞれの前記目標光量値を、前記所定の状態となる前のホワイトバランスに近づくように変更する
上記（１０）に記載の照明装置。
（１２）
前記設定制御部による前記目標光量値の変更を行うか否かを切り替え制御する主制御部をさらに備えた
上記（８）ないし（１１）のいずれか１つに記載の照明装置。
（１３）
温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、それぞれが異なる波長の光を発する複数の光源のうち少なくとも１つの光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する
光源制御方法。
（１４）
照明光を生成する照明部と、
前記照明光を映像データに基づいて変調し、その変調光を出射するライトバルブと、
前記ライトバルブからの前記変調光を投影面上に投影する投射レンズと
を含み、
前記照明部が、
それぞれが異なる波長の光を発する複数の光源と、
温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、前記複数の光源のうち少なくとも１つの光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する補正部と
を備えた投射型表示装置。

本出願は、日本国特許庁において２０１４年９月２５日に出願された日本特許出願番号第２０１４−１９４７７０号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。

当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (14)

1. それぞれが異なる波長の光を発する複数の光源と、
   温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、前記複数の光源のうち少なくとも１つの光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する補正部と
   を備えた照明装置。
2. 前記複数の光源のそれぞれの温度を検出する温度センサをさらに備え、
   前記補正部は、前記複数の光源のそれぞれの温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、前記複数の光源のそれぞれの光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する
   請求項１に記載の照明装置。
3. 所定のホワイトバランスのときの前記複数の光源のそれぞれについての目標光量値、基準温度、および基準波長を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記補正部は、前記温度センサの出力値と前記基準温度と前記基準波長とを用いて前記複数の光源が発するそれぞれの光の波長を求め、前記それぞれの光の波長での比視感度と前記基準波長での比視感度とに基づいて、前記複数の光源のそれぞれについて前記目標光量値を補正する
   請求項２に記載の照明装置。
4. 前記複数の光源のうち、所定の光源以外の他の光源の温度を検出する温度センサをさらに備え、
   前記補正部は、前記所定の光源を基準にした場合の、前記他の光源の温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、前記他の光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する
   請求項１に記載の照明装置。
5. 所定のホワイトバランスのときの前記他の光源についての目標光量値、および基準温度を記憶する記憶部をさらに備え、
   前記補正部は、前記所定の光源を基準に算出された所定の補正係数と、前記温度センサの出力値および前記基準温度とに基づいて、前記他の光源について前記目標光量値を補正する
   請求項４に記載の照明装置。
6. 前記補正部による光量の補正を行うか否かを切り替え制御する主制御部をさらに備えた
   請求項１に記載の照明装置。
7. 前記複数の光源が発するそれぞれの光の光量を検出する光量センサと、
   所定のホワイトバランスのときの前記複数の光源のそれぞれについての目標光量値を記憶する記憶部と、
   前記複数の光源のそれぞれの駆動電流を制御する電流制御部と
   をさらに備え、
   前記電流制御部は、前記目標光量値と前記光量センサの出力値とに基づいて、前記複数の光源のそれぞれの光源が発する光の光量が前記目標光量値に近づくように、前記駆動電流の電流値を設定する
   請求項１に記載の照明装置。
8. 前記目標光量値を変更する設定制御部をさらに備え、
   前記記憶部は、前記複数の光源のそれぞれの駆動電流の制限電流値をさらに記憶し、
   前記設定制御部は、前記複数の光源のそれぞれの前記駆動電流が前記制限電流値を超えないように、前記複数の光源の少なくとも１つの光源の前記設定電流値と前記目標光量値とを変更する
   請求項７に記載の照明装置。
9. 前記設定制御部は、前記複数の光源のうちのいずれかの特定の光源に対して、設定しようとする電流値が前記制限電流値を超えてしまうと判断される場合に、前記特定の光源における前記設定電流値を変更すると共に、前記複数の光源のそれぞれの前記目標光量値を変更する
   請求項８に記載の照明装置。
10. 前記設定制御部は、
    前記複数の光源のうちのいずれかの特定の光源に対して、設定しようとする電流値が前記制限電流値を超えてしまうと判断される場合に、ホワイトバランスの変化が所定の状態となる期間内では、前記複数の光源のうち前記特定の光源のみ、前記設定電流値と前記目標光量値とを変更し、
    前記所定の状態から外れる状態になった場合には、前記複数の光源のそれぞれの前記目標光量値を変更する
    請求項８に記載の照明装置。
11. 前記所定の状態から外れる状態になった場合には、
    前記複数の光源のそれぞれの前記目標光量値を、前記所定の状態となる前のホワイトバランスに近づくように変更する
    請求項１０に記載の照明装置。
12. 前記設定制御部による前記目標光量値の変更を行うか否かを切り替え制御する主制御部をさらに備えた
    請求項８に記載の照明装置。
13. 温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、それぞれが異なる波長の光を発する複数の光源のうち少なくとも１つの光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する
    光源制御方法。
14. 照明光を生成する照明部と、
    前記照明光を映像データに基づいて変調し、その変調光を出射するライトバルブと、
    前記ライトバルブからの前記変調光を投影面上に投影する投射レンズと
    を含み、
    前記照明部が、
    それぞれが異なる波長の光を発する複数の光源と、
    温度変化に伴う波長変化による比視感度の変化に基づいて、前記複数の光源のうち少なくとも１つの光源が発する光の光量を補正することで、ホワイトバランスの変化を抑制する補正部と
    を備えた投射型表示装置。

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