WO2018042560A1 - プロジェクタ及び駆動制御方法 - Google Patents

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phosphor wheels
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濱村　繁男
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Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a projector having a plurality of phosphor wheels and a method for controlling the driving of the phosphor wheels.
  • Recent projectors have a configuration in which a semiconductor light emitting element such as a laser diode or an LED (Light Emitting Diode) is used as a light source in order to realize a long life and low power consumption of the light source.
  • a semiconductor light emitting element such as a laser diode or an LED (Light Emitting Diode)
  • LEDs and laser diodes can usually output only single-wavelength light
  • phosphors are used to generate light with a wavelength (color light) different from the light emitted from the light source. Yes.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a projector including a phosphor.
  • 2A and 2B are diagrams showing a configuration example of the phosphor wheel shown in FIG. 1, in which FIG. 2A is a plan view of the phosphor, and FIG. 2B is a plan view of the phosphor wheel.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the light emission amount of the phosphor wheel shown in FIG. 1
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the light emission amount of the two phosphor wheels having the characteristics shown in FIG. It is.
  • 1 includes an excitation light source 101, a dichroic mirror 102, a phosphor wheel 103, a display device 104, a projection lens 105, an image processing circuit 106, a phosphor rotation control unit 107, a motor drive circuit 108, and a motor 109.
  • the light emitted from the excitation light source 101 is reflected by the dichroic mirror 102 and irradiated onto the phosphor fixed on the phosphor wheel 103.
  • the phosphor is excited by light from the excitation light source 101 and emits light having a wavelength different from that of the light.
  • the dichroic mirror 102 is formed so as to reflect light emitted from the excitation light source 101 and transmit light emitted from the phosphor. Therefore, the light emitted from the phosphor passes through the dichroic mirror 102 and is irradiated on the display device 104.
  • the display device 104 optically modulates the irradiation light in accordance with the video signal supplied from the video processing circuit 106, thereby forming an image corresponding to the color of the irradiation light.
  • An image formed by the display device 104 is enlarged and projected onto a screen or the like (not shown) by the projection lens 105.
  • the video processing circuit 106 outputs a video signal to the display device 104 and outputs a signal indicating a driving cycle of the display device 104 to the phosphor rotation control unit 107.
  • the phosphor rotation control unit 107 controls the motor 109 so that the rotation speed of the motor 109 is constant according to the signal indicating the drive cycle of the display device 104.
  • a phosphor wheel 103 is fixed to the rotating shaft of the motor 109, and the phosphor wheel 103 rotates in synchronization with a signal indicating the driving cycle of the display device 104 output from the video processing circuit 106, for example.
  • the phosphor wheel 103 has a structure in which a phosphor 201 cut out thinly is bonded and fixed on a disc 202 as shown in FIG.
  • a phosphor wheel 103 is rotated by the motor 109, the light from the excitation light source 101 is not continuously irradiated to one point of the phosphor 201. Therefore, it is possible to prevent the phosphor 201 from being burned out by the light from the excitation light source 101. Further, since the phosphor 201 is cooled by rotating the phosphor wheel 103, the phosphor 201 can emit light efficiently.
  • the phosphor 201 is divided into, for example, six pieces, and is bonded and fixed along the circumference of the disc 202. There are joints 203 between the bodies 201. Therefore, the light emitted from the phosphor wheel 103 periodically decreases in brightness (light emission amount) as shown in the graph of FIG. Since the light emission amount reduction cycle is synchronized with the drive cycle of the display device 104 shown in FIG. 1, it causes flicker in the projected image.
  • a plurality of phosphor wheels 103 are prepared, the light emitted from each phosphor wheel 103 is synthesized, and the synthesized light is irradiated to the display device 104. There is a configuration to do. In the configuration including such a plurality of phosphor wheels 103, flicker in the projected image may be further increased.
  • the light emission amount other than the joint 203 of the phosphor wheel a is La
  • the light emission amount that decreases at the joint 203 is ⁇ La
  • the light emission amount other than the joint 203 of the phosphor wheel b is Lb
  • the joint 203 Let us consider a case where the amount of light emission reduced at ⁇ Lb is ⁇ Lb and the phosphor wheels a and b are rotated synchronously.
  • Patent Document 1 discloses a laser diode that emits laser light in a blue wavelength region, and light in a blue wavelength region that has a slightly different wavelength from the laser light in the blue wavelength region using the laser light in the blue wavelength region as excitation light. And a phosphor that emits light, and the chromaticity of the blue light irradiated to the display device is improved by synthesizing the laser light in the blue wavelength region and the blue wavelength region light emitted from the phosphor. Yes. Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • 2004-228561 adjusts the amount of light emitted by a laser diode in the blue wavelength region by PWM (Pulse Width Modulation) modulation of the current supplied to the laser diode that emits the laser light in the blue wavelength region. Is described.
  • PWM Pulse Width Modulation
  • JP 2016-031402 A Japanese Patent Laying-Open No. 2015-203741
  • a projector includes a plurality of light sources, A plurality of phosphor wheels that emit light using excitation light as light from the light source, and a plurality of phosphor wheels fixed in an arc shape; A synthesis optical system for synthesizing light emitted from the plurality of phosphor wheels; A phosphor rotation control unit that controls the rotation of the plurality of phosphor wheels so that the timing at which the amount of light emitted from the phosphor wheel is a minimum value differs for each of the plurality of phosphor wheels; Have Or multiple light sources, A plurality of phosphor wheels that emit light using excitation light as light from the light source, and a plurality of phosphor wheels fixed in an arc shape; A synthesis optical system for synthesizing light emitted from the plurality of phosphor wheels; A phosphor rotation control unit that controls the rotation of the plurality of phosphor wheels so that the timing at which excitation light is irradiated to the joints of
  • the drive control method of the present invention includes a plurality of light sources, A plurality of phosphor wheels that emit light using excitation light as light from the light source, and a plurality of phosphor wheels fixed in an arc shape; A synthesis optical system for synthesizing light emitted from the plurality of phosphor wheels; A method for controlling the driving of the phosphor wheel in a projector having In this method, the rotation of the plurality of phosphor wheels is controlled so that the timing at which the amount of light emitted from the phosphor wheel reaches a minimum value is different for each of the plurality of phosphor wheels.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of a projector including a phosphor.
  • 2A and 2B are diagrams showing a configuration example of the phosphor wheel shown in FIG. 1, in which FIG. 2A is a plan view of the phosphor, and FIG. 2B is a plan view of the phosphor wheel.
  • FIG. 3 is a graph showing an example of the light emission amount of the phosphor wheel shown in FIG.
  • FIG. 4 is a graph showing an example of the light emission amounts and the combined light amounts of the two phosphor wheels having the characteristics shown in FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the projector according to the present invention.
  • 6A and 6B are diagrams showing a configuration example of the phosphor wheel shown in FIG.
  • FIG. 6A is a plan view showing a fixing surface of the phosphor
  • FIG. 6B is an index shown in FIG. It is a top view which shows the formation surface.
  • FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between the rotation timing signal and the detection timing of the index by the optical sensor.
  • FIG. 8 is a graph showing an example of the light emission amounts of the two phosphor wheels of the projector according to the present embodiment and the combined light amount thereof.
  • FIG. 5 is a block diagram showing a configuration example of the projector according to the present invention.
  • 6A and 6B are diagrams showing a configuration example of the phosphor wheel shown in FIG. 5, in which FIG. 6A is a plan view showing a fixing surface of the phosphor, and FIG. 6B is an index shown in FIG. It is a top view which shows the formation surface.
  • the projector according to the present invention includes excitation light sources 510 and 520, dichroic mirrors 530 and 531, reflection mirror 534, polarization conversion elements 535 and 536, polarization beam splitter 501, phosphor wheels 511 and 521, and display device.
  • the projector shown in FIG. 5 includes two excitation light sources 510 and 520 and phosphor wheels 511 and 521, and combines the light emitted from the phosphor wheels 511 and 521 to irradiate the display device 502.
  • the light emitted from the excitation light source 510 is reflected by the dichroic mirror 530 and irradiated onto the phosphor fixed on the phosphor wheel 511.
  • the light emitted from the excitation light source 520 is reflected by the dichroic mirror 531 and irradiated onto the phosphor fixed on the phosphor wheel 521.
  • the phosphor on the phosphor wheel 511 is excited by light from the excitation light source 510 and emits light having a wavelength different from that of the light.
  • the phosphor on the phosphor wheel 521 is excited by light from the excitation light source 520 and emits light having a wavelength different from that of the light.
  • the phosphors of the phosphor wheels 511 and 521 each emit light in the same wavelength range. Light emitted from the phosphor on the phosphor wheel 511 passes through the dichroic mirror 530 and enters the polarization conversion element 535.
  • the light emitted from the phosphor on the phosphor wheel 521 passes through the dichroic mirror 531, is irradiated on the reflection mirror 534, is reflected by the reflection mirror 534, and enters the polarization conversion element 536.
  • the polarization conversion element 535 converts the light incident from the dichroic mirror 530 into one of two orthogonally polarized lights and outputs the converted light.
  • the polarization conversion element 536 converts the light incident from the dichroic mirror 531 into a polarization different from the polarization conversion element 535 out of two orthogonal polarizations, and outputs it.
  • the polarized light output from the polarization conversion element 535 and the polarization conversion element 536 is combined by the polarization beam splitter 501 and applied to the display device 502.
  • the combining optical system that combines the light emitted from the two phosphor wheels 511 and 521 by the dichroic mirrors 530 and 531, the reflection mirror 534, the polarization conversion elements 535 and 536, and the polarization beam splitter 501. It is formed.
  • the display device 502 optically modulates the irradiation light in accordance with the video signal supplied from the video processing circuit 504, thereby forming an image corresponding to the color of the irradiation light.
  • An image formed by the display device 502 is enlarged and projected onto a screen or the like (not shown) by the projection lens 503.
  • the excitation light sources 510 and 520 for example, laser diodes that emit laser light in a blue wavelength region are used.
  • the phosphor for example, a phosphor that emits yellow wavelength light by using blue wavelength light as excitation light is used.
  • a DMD Digital Micro-mirror Device: registered trademark
  • the light emitted from the phosphor wheels 511 and 512 is synthesized using the polarization conversion elements 535 and 536 and the polarization beam splitter 501, but the light synthesis method is shown in FIG.
  • the configuration is not limited.
  • the light transmitted through the dichroic mirrors 530 and 531 can be combined by being incident on the combining prism using a reflecting mirror and then emitting in the same direction by the combining prism.
  • phosphor wheels 511 and 521 have six pieces of phosphors 602 of the same size bonded and fixed on one surface of a disc 603, and any one An index 601 readable by the optical sensors 514 and 524, which shows the joint 604 of one phosphor as a reference position, is arranged on the other surface.
  • the index 601 shown in FIG. 6 corresponds to the index 513 on the phosphor wheel 511 and the index 523 on the phosphor wheel 521 shown in FIG.
  • the optical sensors 514 and 524 and the index 601 constitute a detection unit that detects the reference positions of the phosphor wheels 511 and 521.
  • the index 513 on the phosphor wheel 511 is detected by the optical sensor 514, and the detection signal is input to the motor drive circuit 512.
  • the motor drive circuit 512 rotates the phosphor wheel 511 by driving the motor 515.
  • the index 523 on the phosphor wheel 521 is detected by the optical sensor 524, and the detection signal is input to the motor drive circuit 522.
  • the motor drive circuit 522 rotates the phosphor wheel 521 by driving the motor 525.
  • the rotation operation of the phosphor wheels 511 and 521 is not limited to the configuration controlled using the indexes 513 and 523.
  • the light emission amounts from the phosphor wheels 511 and 521 may be detected, and the rotation of the phosphor wheels 511 and 521 may be controlled so as to synchronize with the light emission amount reduction cycle. In that case, a position where the light emission amount is reduced may be used as the reference position.
  • the phosphor wheels 511 and 521 may control the rotation speed according to the number of the phosphor pieces. For example, as shown in FIGS.
  • the video processing circuit 504 outputs a video signal to the display device 502 and outputs a signal indicating the driving cycle of the display device 502 to the phosphor rotation control unit 505.
  • a signal indicating the driving cycle of the display device 502 for example, a video synchronization signal (for example, a vertical synchronization signal) may be used.
  • the phosphor rotation control unit 505 controls the motor drive circuit 512 so that the rotation speed of the motor 515 is constant according to a signal indicating the drive cycle of the display device 502.
  • the phosphor rotation control unit 505 controls the motor drive circuit 522 so that the rotation speed of the motor 525 is constant according to a signal indicating the drive cycle of the display device 502.
  • the phosphor rotation control unit 505 controls the motor wheels 512 and 522 so that the phosphor wheels 511 and 521 have the same rotation speed.
  • the phosphor rotation control unit 505 determines the rotation speed (rotation speed) of the phosphor wheels 511 and 521 with respect to the drive cycle of the display device 502 from the signal indicating the drive cycle of the display device 502 output from the video processing circuit 504. Calculate The phosphor rotation control unit 505 outputs a rotation timing signal for rotating the motors 515 and 525 to the motor drive circuits 512 and 522 at the calculated rotation speed.
  • the rotation timing signal is, for example, a signal composed of a pulse train having a predetermined cycle, and the motor drive circuits 512 and 522 are driven so that the motors 515 and 525 rotate once in one cycle of the pulse.
  • the motor drive circuit 512 controls the rotation speed of the motor 515 so that the pulse sequence of the rotation timing signal and the signal indicating the position of the index 513 detected by the optical sensor 514 are synchronized.
  • the motor drive circuit 522 controls the rotation speed of the motor 525 so that the pulse sequence of the rotation timing signal and the signal indicating the position of the index 523 detected by the optical sensor 524 are synchronized.
  • the phosphor rotation control unit 505 of the present embodiment has a function of outputting the rotation timing signals output to the motor drive circuits 512 and 522 by shifting them by an arbitrary angle (phase).
  • the phosphor rotation control unit 505 can be realized by, for example, an information processing device (computer) including a CPU (Central Processing Unit) that executes processing according to a program and a memory.
  • a CPU Central Processing Unit
  • FIG. 7 is a graph showing an example of the relationship between the rotation timing signal and the detection timing of the index by the optical sensor
  • FIG. 8 is a graph showing an example of the light emission amount of the two phosphor wheels of the projector according to the present embodiment and its combined light amount. is there.
  • the motor drive circuits 512 and 522 have a signal indicating the positions of the indexes 513 and 523 detected by the optical sensors 514 and 524 and a rotation timing signal output from the phosphor rotation control unit 505.
  • the rotation speeds of the motors 515 and 525 are controlled so as to have a constant phase relationship.
  • the phosphor rotation control unit 505 outputs the rotation timing signals output to the motor drive circuits 512 and 522 with a phase difference of 30 degrees from each other as shown in FIG. Therefore, the phosphor wheels 511 and 521 also rotate with their respective indexes (reference positions) 513 and 523 shifted by 30 degrees. That is, the phosphor wheels 511 and 521 rotate with the seam 604 of the phosphors 602 shifted by 30 degrees. In this case, the portion where the light emission amount is reduced by the joint 604 of the phosphor 602 is as shown in FIG.
  • the amount of light emitted from a portion other than the joint 604 of the phosphor wheel 511 is La
  • the amount of light that decreases at the joint 604 is ⁇ La
  • the amount of light emitted from a portion other than the joint 604 of the phosphor wheel 512 is Lb
  • the amount of light that decreases at the joint 604 is defined as ⁇ Lb.
  • the generation period of the light amount reduction is twice that of the background art projector having one phosphor wheel.
  • the projector according to the present embodiment makes it difficult for human eyes to detect flicker in the projected image as compared with a projector of the background art that includes one phosphor wheel.
  • the rate of change of the combined light amount is ⁇ La / (La + Lb) or ⁇ Lb / (La + Lb). If La and Lb, and ⁇ La and ⁇ Lb are equal, the rate of change of the combined light amount includes one phosphor wheel. It becomes 1/2 compared with the projector of the background art. Therefore, the projector according to the present embodiment can further reduce flicker in the projected video. That is, the plurality of phosphor wheels are rotated so that the timing at which the excitation light is irradiated onto the phosphor joints (end portions of the phosphor pieces) fixed to the phosphor wheel is different for each of the plurality of phosphor wheels. Since the control is performed, flicker in the projected image can be further reduced.
  • the phosphors fixed on the phosphor wheels 511 and 521 are six pieces, but any number of phosphors on the phosphor wheels 511 and 521 may be used.
  • the number of 511 and 521 may be further increased according to the required light quantity.
  • indexes 513 and 523 are attached to the other surfaces of the phosphor wheels 511 and 521 on which the phosphor 602 is not disposed is shown. As long as it can be read by the optical sensors 514 and 524 such as an axis, it may be installed anywhere.
  • the reference positions of the phosphor wheels 511 and 521 are detected using the indexes 513 and 523 and the optical sensors 514 and 524 is shown, but the reference positions of the phosphor wheels 511 and 521 are It is not limited to the detection method using an index and an optical sensor.
  • the reference positions of the phosphor wheels 511 and 521 may be detected by measuring the magnetic flux of the magnets included in the motors 515 and 525 using, for example, a Hall element.

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Abstract

プロジェクタは、複数の光源と、光源からの光を励起光にして光を発光する、複数片の蛍光体が円弧状に固定された複数の蛍光体ホイールと、複数の蛍光体ホイールで発光された光を合成する合成光学系と、蛍光体ホイールが発光した光の量が最小値となるタイミングが複数の蛍光体ホイール毎にそれぞれ異なるように複数の蛍光体ホイールの回転を制御する蛍光体回転制御部とを有する。

Description

プロジェクタ及び駆動制御方法
　本発明は複数の蛍光体ホイールを備えたプロジェクタ及び該蛍光体ホイールの駆動制御方法に関する。
　近年のプロジェクタには、光源の長寿命化や低消費電力化を実現するために、レーザダイオードやＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の半導体発光素子を光源に用いる構成がある。そのようなプロジェクタでは、ＬＥＤやレーザダイオードが、通常、単一波長光しか出力できないため、光源で発光する光とは異なる波長光（色光）を、蛍光体を用いて生成する構成が知られている。
　図１は、蛍光体を備えるプロジェクタの一構成例を示すブロック図である。図２は、図１に示した蛍光体ホイールの一構成例を示す図であり、同図（ａ）は蛍光体の平面図、同図（ｂ）は蛍光体ホイールの平面図である。
　図３は図１に示した蛍光体ホイールの発光量の一例を示すグラフであり、図４は図３に示した特性を有する２つの蛍光体ホイールの発光量及びその合成光量の一例を示すグラフである。
　図１に示すプロジェクタは、励起光源１０１、ダイクロイックミラー１０２、蛍光体ホイール１０３、表示デバイス１０４、投射レンズ１０５、映像処理回路１０６、蛍光体回転制御部１０７、モーター駆動回路１０８及びモーター１０９を備える。
　励起光源１０１で発光された光は、ダイクロイックミラー１０２で反射され、蛍光体ホイール１０３上に固定された蛍光体に照射される。蛍光体は励起光源１０１からの光で励起し、該光とは異なる波長の光を発光する。ダイクロイックミラー１０２は、励起光源１０１で発光された光を反射し、蛍光体で発光された光を透過させる特性を有するように形成される。そのため、蛍光体で発光された光はダイクロイックミラー１０２を透過して表示デバイス１０４に照射される。表示デバイス１０４は、映像処理回路１０６から供給された映像信号にしたがって照射光を光変調することで、該照射光の色に対応する映像を形成する。表示デバイス１０４で形成された映像は投射レンズ１０５により不図示のスクリーン等へ拡大投射される。
　映像処理回路１０６は、映像信号を表示デバイス１０４へ出力すると共に、表示デバイス１０４の駆動周期を示す信号を蛍光体回転制御部１０７に出力する。蛍光体回転制御部１０７は、表示デバイス１０４の駆動周期を示す信号にしたがって、モーター駆動回路１０８によりモーター１０９の回転速度が一定となるように制御する。モーター１０９の回転軸には蛍光体ホイール１０３が固定され、蛍光体ホイール１０３は、例えば映像処理回路１０６から出力された表示デバイス１０４の駆動周期を示す信号と同期しながら回転する。
　蛍光体ホイール１０３は、図２で示すように薄く切り出した蛍光体２０１が円板２０２上に接着・固定された構成である。このような蛍光体ホイール１０３をモーター１０９により回転させると、励起光源１０１からの光が蛍光体２０１の一点に連続して照射されることがない。そのため、励起光源１０１からの光によって蛍光体２０１が焼損するのを防止できる。また、蛍光体ホイール１０３を回転させることで蛍光体２０１が冷却されるため、蛍光体２０１を効率よく発光させることができる。
　しかしながら、図２（ａ）及び（ｂ）で示すように、蛍光体２０１は、例えば６片に分割されて、円板２０２上にその円周に沿って接着・固定されるため、隣接する蛍光体２０１間にそれぞれ継ぎ目２０３が存在する。したがって、蛍光体ホイール１０３で発光する光は、図３のグラフで示すように周期的に明るさ（発光量）が低減する。この発光量の低減周期は、図１に示した表示デバイス１０４の駆動周期と同期しているため、投射された映像でフリッカが発生する要因となる。
　さらに、近年のプロジェクタでは、より明るい投射光を実現するために、複数の蛍光体ホイール１０３を用意し、各蛍光体ホイール１０３で発光した光を合成し、合成後の光を表示デバイス１０４に照射する構成がある。そのような複数の蛍光体ホイール１０３を備える構成では、投射映像におけるフリッカがより増大してしまうことがある。
　例えば２つの蛍光体ホイール１０３を備えたプロジェクタにおいて、一方の蛍光体ホイールをａ、他方の蛍光体ホイールをｂとする。そして、図４で示すように、蛍光体ホイールａの継ぎ目２０３以外の発光量をＬａ、継ぎ目２０３で低下する発光量をΔＬａとし、蛍光体ホイールｂの継ぎ目２０３以外の発光量をＬｂ、継ぎ目２０３で低下する発光量をΔＬｂとし、蛍光体ホイールａ，ｂを同期して回転させる場合を考える。
　この場合、蛍光体ホイールａ，ｂが、それぞれの継ぎ目２０３が一致（同期）するように回転すると、図４の合成光量で示すように、２つの蛍光体ホイールａ，ｂによる合成後の発光量はＬａ＋Ｌｂとなるが、継ぎ目２０３で低下する発光量もΔＬａ＋ΔＬｂに増えてしまう。そのため、投射映像におけるフリッカがより増大してしまう。
　なお、半導体発光素子を光源に用い、該光源で発光する光とは異なる波長光を、蛍光体を用いて生成する構成は特許文献１、２等にも記載されている。
　特許文献１には、青色波長域のレーザ光を出射するレーザダイオードと、青色波長域のレーザ光を励起光にして該青色波長域のレーザ光とはわずかに波長が異なる青色波長域の光を発光する蛍光体とを備え、青色波長域のレーザ光と蛍光体で発光された青色波長域光とを合成することで、表示デバイスに照射する青色光の色度を改善することが記載されている。
　特許文献２には、青色波長域のレーザ光を発光するレーザダイオードに供給する電流をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）変調することで、該レーザダイオードによる青色波長域のレーザ光の発光量を調整することが記載されている。
特開２０１６－０３１４０２号公報 特開２０１５－２０３７４１号公報
　本発明は、フリッカを低減させることができる、複数の蛍光体ホイールを備えたプロジェクタ及び該蛍光体ホイールの駆動制御方法を提供することを目的とする。
　上記目的を達成するため本発明のプロジェクタは、複数の光源と、
　前記光源からの光を励起光にして光を発光する、複数片の蛍光体が円弧状に固定された複数の蛍光体ホイールと、
　前記複数の蛍光体ホイールで発光された光を合成する合成光学系と、
　前記蛍光体ホイールが発光した光の量が最小値となるタイミングが前記複数の蛍光体ホイール毎にそれぞれ異なるように前記複数の蛍光体ホイールの回転を制御する蛍光体回転制御部と、
を有する。
　または、複数の光源と、
　前記光源からの光を励起光にして光を発光する、複数片の蛍光体が円弧状に固定された複数の蛍光体ホイールと、
　前記複数の蛍光体ホイールで発光された光を合成する合成光学系と、
　前記蛍光体ホイールに固定された蛍光体の継ぎ目に励起光が照射されるタイミングが前記複数の蛍光体ホイール毎にそれぞれ異なるように前記複数の蛍光体ホイールの回転を制御する蛍光体回転制御部と、
を有する。
　一方、本発明の駆動制御方法は、複数の光源と、
　前記光源からの光を励起光にして光を発光する、複数片の蛍光体が円弧状に固定された複数の蛍光体ホイールと、
　前記複数の蛍光体ホイールで発光された光を合成する合成光学系と、
を有するプロジェクタにおける前記蛍光体ホイールの駆動制御方法であって、
　前記蛍光体ホイールが発光した光の量が最小値となるタイミングが前記複数の蛍光体ホイール毎にそれぞれ異なるように前記複数の蛍光体ホイールの回転を制御する方法である。
図１は、蛍光体を備えるプロジェクタの一構成例を示すブロック図である。 図２は、図１に示した蛍光体ホイールの一構成例を示す図であり、同図（ａ）は蛍光体の平面図、同図（ｂ）は蛍光体ホイールの平面図である。 図３は、図１に示した蛍光体ホイールの発光量の一例を示すグラフである。 図４は、図３に示した特性を有する２つの蛍光体ホイールの発光量及びその合成光量の一例を示すグラフである。 図５は、本発明のプロジェクタの一構成例を示すブロック図である。 図６は、図５に示した蛍光体ホイールの一構成例を示す図であり、同図（ａ）は蛍光体の固定面を示す平面図、同図（ｂ）は図５に示したインデックスの形成面を示す平面図である。 図７は、回転タイミング信号と光センサによるインデックスの検出タイミングの関係例を示すグラフである。 図８は、本実施形態のプロジェクタの２つの蛍光体ホイールの発光量及びその合成光量の一例を示すグラフである。
　次に本発明について図面を参照して説明する。
　図５は、本発明のプロジェクタの一構成例を示すブロック図である。図６は、図５に示した蛍光体ホイールの一構成例を示す図であり、同図（ａ）は蛍光体の固定面を示す平面図、同図（ｂ）は図５に示したインデックスの形成面を示す平面図である。
　図５で示すように、本発明のプロジェクタは、励起光源５１０及び５２０、ダイクロイックミラー５３０及び５３１、反射ミラー５３４、偏光変換素子５３５及び５３６、偏光ビームスプリッター５０１、蛍光体ホイール５１１及び５２１、表示デバイス５０２、投射レンズ５０３、映像処理回路５０４、蛍光体回転制御部５０５、モーター駆動回路５１２及び５２２、モーター５１５及び５２５、並びに光センサ５１４及び５２４を備える。
　図５に示すプロジェクタは、２つの励起光源５１０及び５２０、並びに蛍光体ホイール５１１及び５２１を備え、蛍光体ホイール５１１及び５２１で発光された光を合成して表示デバイス５０２に照射する構成である。
　励起光源５１０で発光された光は、ダイクロイックミラー５３０で反射され、蛍光体ホイール５１１上に固定された蛍光体に照射される。同様に、励起光源５２０で発光された光は、ダイクロイックミラー５３１で反射され、蛍光体ホイール５２１上に固定された蛍光体に照射される。
　蛍光体ホイール５１１上の蛍光体は励起光源５１０からの光で励起し、該光とは異なる波長の光を発光する。同様に、蛍光体ホイール５２１上の蛍光体は励起光源５２０からの光で励起し、該光とは異なる波長の光を発光する。蛍光体ホイール５１１及び５２１の蛍光体は、それぞれ同じ波長域の光を発光するものとする。
　蛍光体ホイール５１１上の蛍光体で発光された光は、ダイクロイックミラー５３０を透過して偏光変換素子５３５に入射される。一方、蛍光体ホイール５２１上の蛍光体で発光された光は、ダイクロイックミラー５３１を透過して反射ミラー５３４に照射され、反射ミラー５３４で反射されて偏光変換素子５３６に入射される。
　偏光変換素子５３５は、ダイクロイックミラー５３０から入射された光を直交する２つの偏光のいずれか一方に変換して出力する。また、偏光変換素子５３６は、ダイクロイックミラー５３１から入射された光を、直交する２つの偏光のうち、偏光変換素子５３５とは異なる偏光に変換して出力する。
　偏光変換素子５３５及び偏光変換素子５３６から出力された偏光は、偏光ビームスプリッター５０１で合成されて表示デバイス５０２に照射される。
　図５に示すプロジェクタでは、ダイクロイックミラー５３０及び５３１、反射ミラー５３４、偏光変換素子５３５及び５３６、並びに偏光ビームスプリッター５０１により２つの蛍光体ホイール５１１及び５２１で発光された光を合成する合成光学系が形成される。
　表示デバイス５０２は、映像処理回路５０４から供給された映像信号にしたがって照射光を光変調することで、該照射光の色に対応する映像を形成する。表示デバイス５０２で形成された映像は投射レンズ５０３により不図示のスクリーン等へ拡大投射される。
　励起光源５１０及び５２０には、例えば青色波長域のレーザ光を出射するレーザダイオードが用いられる。蛍光体には、例えば青色波長域光を励起光にして黄色波長域光を発光するものが用いられる。表示デバイス５０２には、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device：登録商標）や液晶パネル等が用いられる。
　なお、図５は、偏光変換素子５３５及び５３６、並びに偏光ビームスプリッター５０１を用いて蛍光体ホイール５１１及び５１２で発光した光を合成する例を示しているが、光の合成方法は図５に示す構成に限定されるものではない。例えば、ダイクロイックミラー５３０及び５３１を透過した光を、それぞれ反射ミラーを用いて合成プリズムへ入射させ、該合成プリズムにより同一方向へ出射させることで合成することも可能である。
　図６（ａ）及び（ｂ）で示すように、蛍光体ホイール５１１及び５２１は、同じ大きさの６片の蛍光体６０２が円板６０３の一方の面上に接着・固定され、任意の１つの蛍光体の継ぎ目６０４を基準位置として示す、光センサ５１４及び５２４で読み取り可能なインデックス６０１が他方の面上に配置された構成である。図６に示すインデックス６０１は、図５に示した蛍光体ホイール５１１上のインデックス５１３及び蛍光体ホイール５２１上のインデックス５２３に相当する。本実施形態では、光センサ５１４及び５２４、並びにインデックス６０１により、蛍光体ホイール５１１及び５２１の基準位置を検出する検出部を構成する。
　図５で示すように、蛍光体ホイール５１１上のインデックス５１３は、光センサ５１４によって検出され、その検出信号がモーター駆動回路５１２に入力される。モーター駆動回路５１２は、モーター５１５を駆動することで蛍光体ホイール５１１を回転させる。同様に、蛍光体ホイール５２１上のインデックス５２３は、光センサ５２４によって検出され、その検出信号がモーター駆動回路５２２に入力される。モーター駆動回路５２２は、モーター５２５を駆動することで蛍光体ホイール５２１を回転させる。
　なお、蛍光体ホイール５１１及び５２１の回転動作は、インデックス５１３及び５２３を用いて制御する構成に限定されるものではない。例えば、蛍光体ホイール５１１及び５２１からの発光量を検出し、該発光量の低減周期と同期するように、蛍光体ホイール５１１及び５２１の回転を制御してもよい。その場合、発光量が低減する位置を基準位置として用いればよい。蛍光体ホイール５１１及び５２１上に複数の蛍光体片が接着・固定されている場合、蛍光体ホイール５１１及び５２１は、該蛍光体片の数に応じて回転速度を制御してもよい。例えば、図２（ｂ）及び図６（ａ）で示したように、蛍光体ホイール５１１及び５２１上に６片の蛍光体が接着・固定されている場合、蛍光体ホイール５１１及び５２１の回転動作は、発光量の低減周期の６倍の周期と同期するように制御してもよい。
　映像処理回路５０４は、映像信号を表示デバイス５０２へ出力すると共に、表示デバイス５０２の駆動周期を示す信号を蛍光体回転制御部５０５に出力する。表示デバイス５０２の駆動周期を示す信号には、例えば映像同期信号（例えば、垂直同期信号）を用いればよい。蛍光体回転制御部５０５は、表示デバイス５０２の駆動周期を示す信号にしたがってモーター駆動回路５１２によりモーター５１５の回転速度が一定となるように制御する。同様に、蛍光体回転制御部５０５は、表示デバイス５０２の駆動周期を示す信号にしたがってモーター駆動回路５２２によりモーター５２５の回転速度が一定となるように制御する。また、蛍光体回転制御部５０５は、モーター駆動回路５１２及び５２２により蛍光体ホイール５１１及び５２１が同じ回転速度となるように制御する。
　このとき、蛍光体回転制御部５０５は、映像処理回路５０４から出力された表示デバイス５０２の駆動周期を示す信号から、表示デバイス５０２の駆動周期に対する蛍光体ホイール５１１及び５２１の回転数（回転速度）を計算する。
　また、蛍光体回転制御部５０５は、計算した回転速度でモーター５１５及び５２５を回転させるための回転タイミング信号をモーター駆動回路５１２及び５２２に出力する。回転タイミング信号は、例えば所定の周期のパルス列から成る信号であり、モーター駆動回路５１２及び５２２はパルスの１周期でモーター５１５及び５２５が１回転するように駆動する。すなわち、モーター駆動回路５１２は、回転タイミング信号のパルス列と、光センサ５１４で検出されたインデックス５１３の位置を示す信号とが同期するようにモーター５１５の回転速度を制御する。同様に、モーター駆動回路５２２は、回転タイミング信号のパルス列と、光センサ５２４で検出されたインデックス５２３の位置を示す信号とが同期するようにモーター５２５の回転速度を制御する。
　また、本実施形態の蛍光体回転制御部５０５は、モーター駆動回路５１２及び５２２へ出力する回転タイミング信号をそれぞれ任意の角度（位相）だけずらして出力できる機能を備えるものとする。蛍光体回転制御部５０５は、例えばプログラムにしたがって処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを備えた情報処理装置（コンピュータ）で実現できる。
　図７は回転タイミング信号と光センサによるインデックスの検出タイミングの関係例を示すグラフであり、図８は本実施形態のプロジェクタの２つの蛍光体ホイールの発光量及びその合成光量の一例を示すグラフである。
　図７で示すように、モーター駆動回路５１２及び５２２は、光センサ５１４及び５２４で検出されたインデックス５１３及び５２３の位置を示す信号と、蛍光体回転制御部５０５から出力された回転タイミング信号とが一定の位相関係となるように、モーター５１５及び５２５の回転速度を制御する。
　本実施形態では、図６で示したように蛍光体ホイール５１１及び５２１上に同じ大きさの６片の蛍光体が円弧状に接着・固定されているため、１片の蛍光体で形成される弧の中心角はそれぞれ６０度となる。したがって、蛍光体回転制御部５０５は、図７で示すようにモーター駆動回路５１２及び５２２へ出力する回転タイミング信号に、互いに３０度の位相差を有して出力する。
　そのため、蛍光体ホイール５１１及び５２１もそれぞれのインデックス（基準位置）５１３及び５２３が３０度ずれて回転する。すなわち、蛍光体ホイール５１１及び５２１は互いの蛍光体６０２の継ぎ目６０４が３０度ずれて回転する。この場合、蛍光体６０２の継ぎ目６０４により発光量が低下する部位は、図８で示すようになる。
　ここで、蛍光体ホイール５１１の継ぎ目６０４以外の部位で発光している光量をＬａ、継ぎ目６０４で低下する光量をΔＬａとし、蛍光体ホイール５１２の継ぎ目６０４以外の部分で発光している光量をＬｂとし、継ぎ目６０４で低下する光量をΔＬｂと定義する。
　このとき、２つの蛍光体ホイール５１１及び５１２で発光する光を合成すると、図８の合成光量で示すように、継ぎ目６０４以外の部位における光量はＬａ＋Ｌｂとなるが、継ぎ目６０４による光量低下はΔＬａまたはΔＬｂとなる。この場合、光量低下の発生周期は、１つの蛍光体ホイールを備える背景技術のプロジェクタと比べて２倍となる。そのため、本実施形態のプロジェクタは、１つの蛍光体ホイールを備える背景技術のプロジェクタよりも投射映像におけるフリッカが人の目に感知し難くなる。
　さらに、合成光量の変化の割合はΔＬａ／（Ｌａ＋Ｌｂ）またはΔＬｂ／（Ｌａ＋Ｌｂ）となり、ＬａとＬｂ、並びにΔＬａとΔＬｂがそれぞれ等しいとすると、合成光量の変化の割合は１つの蛍光体ホイールを備える背景技術のプロジェクタと比べて１／２となる。そのため、本実施形態のプロジェクタは、投射映像におけるフリッカをより低減することができる。
　すなわち、蛍光体ホイールに固定された蛍光体の継ぎ目（蛍光体の片の端部）に励起光が照射されるタイミングが複数の蛍光体ホイール毎にそれぞれ異なるように複数の蛍光体ホイールの回転を制御するので、投射映像におけるフリッカをより低減することができる。
　換言すると、蛍光体ホイールが発光した光の量が最小値となるタイミングが複数の蛍光体ホイール毎にそれぞれ異なるように複数の蛍光体ホイールの回転を制御するので、投射映像におけるフリッカをより低減することができる。
　なお、本実施形態では、蛍光体ホイール５１１及び５２１上に固定する蛍光体を６片とする例を示したが、蛍光体ホイール５１１及び５２１上の蛍光体数はいくつでもよく、また蛍光体ホイール５１１及び５２１の数も要求される光量に応じてさらに増やしてもよい。
　その場合、蛍光体ホイール毎にずらす基準位置の角度Φは次の式で求めればよい。
　Φ＝３６０°／（蛍光体の片数×蛍光体ホイール数）
　なお、上式で示した位相差を有する回転タイミング信号で複数の蛍光体ホイールを駆動するのが理想ではあるが、蛍光体ホイール数が増えると、合成光量の変化の割合も小さくなる。したがって、蛍光体６０２の継ぎ目６０４に起因する光量の低減位置は等間隔となるように設定する必要はなく、各蛍光体ホイールの継ぎ目６０４が互いに同期しないようにずらすだけでもフリッカの低減効果が期待できる。
　また、本実施形態では、インデックス５１３及び５２３を、蛍光体６０２を配置しない蛍光体ホイール５１１及び５２１の他方の面に取り付ける例を示したが、インデックス５１３及び５２３は、例えばモーター５１５及び５２５の回転軸等、光センサ５１４及び５２４で読み取り可能であればどこに取り付けてもよい。
　さらに、本実施形態では、インデックス５１３及び５２３、並びに光センサ５１４及び５２４を用いて蛍光体ホイール５１１及び５２１の基準位置を検出する例を示したが、蛍光体ホイール５１１及び５２１の基準位置は、インデックス及び光センサを用いた検出方法に限定されるものではない。蛍光体ホイール５１１及び５２１の基準位置は、例えばホール素子を用いてモーター５１５及び５２５が備える磁石の磁束を測定することで検出してもよい。
　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細は本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。

Claims (8)

  1. 　複数の光源と、
    　前記光源からの光を励起光にして光を発光する、複数片の蛍光体が円弧状に固定された複数の蛍光体ホイールと、
    　前記複数の蛍光体ホイールで発光された光を合成する合成光学系と、
    　前記蛍光体ホイールが発光した光の量が最小値となるタイミングが前記複数の蛍光体ホイール毎にそれぞれ異なるように前記複数の蛍光体ホイールの回転を制御する蛍光体回転制御部と、
    を有するプロジェクタ。
  2. 　請求項１に記載のプロジェクタにおいて、
    　前記蛍光体ホイールの基準位置をそれぞれ検出する検出部をさらに備え、
    　蛍光体回転制御部は、前記検出部で検出された前記複数の蛍光体ホイール毎の前記基準位置に基づき前記複数の蛍光体ホイールの回転を制御するプロジェクタ。
  3. 　請求項２に記載のプロジェクタにおいて、
    　前記蛍光体回転制御部は、
    　前記複数の蛍光体ホイール毎にずらす前記基準位置の角度をΦとしたとき、
    　Φ＝３６０°／（蛍光体の片数×蛍光体ホイール数）
    に設定するプロジェクタ。
  4. 　請求項２または３に記載のプロジェクタにおいて、
    　前記検出部は、
    　光センサと、前記光センサで読み取り可能な、前記蛍光体ホイールに固定されたインデックスとから成るプロジェクタ。
  5. 　複数の光源と、
    　前記光源からの光を励起光にして光を発光する、複数片の蛍光体が円弧状に固定された複数の蛍光体ホイールと、
    　前記複数の蛍光体ホイールで発光された光を合成する合成光学系と、
    　前記蛍光体ホイールに固定された蛍光体の継ぎ目に励起光が照射されるタイミングが前記複数の蛍光体ホイール毎にそれぞれ異なるように前記複数の蛍光体ホイールの回転を制御する蛍光体回転制御部と、
    を有するプロジェクタ。
  6. 　複数の光源と、
    　前記光源からの光を励起光にして光を発光する、複数片の蛍光体が円弧状に固定された複数の蛍光体ホイールと、
    　前記複数の蛍光体ホイールで発光された光を合成する合成光学系と、
    を有するプロジェクタにおける前記蛍光体ホイールの駆動制御方法であって、
    　前記蛍光体ホイールが発光した光の量が最小値となるタイミングが前記複数の蛍光体ホイール毎にそれぞれ異なるように前記複数の蛍光体ホイールの回転を制御する駆動制御方法。
  7. 　請求項６に記載の駆動制御方法において、
    　検出部で前記蛍光体ホイールの基準位置をそれぞれ検出し、
    　前記検出部で検出された前記複数の蛍光体ホイール毎の前記基準位置に基づき前記複数の蛍光体ホイールの回転を制御する駆動制御方法。
  8. 　請求項７に記載の駆動制御方法において、
    　前記複数の蛍光体ホイール毎にずらす前記基準位置の角度をΦとしたとき、
    　Φ＝３６０°／（蛍光体の片数×蛍光体ホイール数）
    に設定する駆動制御方法。
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