WO2019038862A1 - 光源装置、プロジェクタ、光源モジュール、および、回転体の回転制御方法 - Google Patents

光源装置、プロジェクタ、光源モジュール、および、回転体の回転制御方法 Download PDF

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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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    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/007—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movable or deformable optical element controlling the colour, i.e. a spectral characteristic, of the light
    • G02B26/008—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements the movable or deformable optical element controlling the colour, i.e. a spectral characteristic, of the light in the form of devices for effecting sequential colour changes, e.g. colour wheels
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03B—APPARATUS OR ARRANGEMENTS FOR TAKING PHOTOGRAPHS OR FOR PROJECTING OR VIEWING THEM; APPARATUS OR ARRANGEMENTS EMPLOYING ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ACCESSORIES THEREFOR
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    • G03B21/14—Details
    • G03B21/20—Lamp housings
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    • G03B21/204—LED or laser light sources using secondary light emission, e.g. luminescence or fluorescence
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    • G03B21/20—Lamp housings
    • G03B21/208—Homogenising, shaping of the illumination light

Definitions

  • the present invention relates to a light source device, a projector, a light source module, and a rotation control method of a rotating body.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the main configuration of a projector using a phosphor as a part of a light source.
  • the excitation light generated by the excitation light source 101 is reflected by the dichroic mirror 102 and is incident on the phosphor wheel 103 as a rotating body to excite the phosphor formed on the phosphor wheel 103.
  • the fluorescence having a wavelength different from that of the excitation light generated by the excited phosphor passes through the dichroic mirror 102 and illuminates the display device 104.
  • the image light thus formed is projected by the projection lens 105.
  • the configuration shown in FIG. 1 is for generating image light of a fluorescent color, for example, green, and a plurality of the configurations shown in FIG. 1 are actually used to generate image light of each color, Color image light is projected from the projection lens 105.
  • the video processing circuit 106 sends a video signal to the display device 104, and outputs a drive cycle signal indicating a drive cycle of the display device 104 to the phosphor rotation control unit 107.
  • the phosphor rotation control unit 107 sets an appropriate number of rotations for the motor drive circuit 108 according to the drive cycle signal, and the motor drive circuit 108 drives the motor 109 to rotate the phosphor wheel 103.
  • the phosphor wheel 103 needs to be cooled to avoid burnout due to heat generation when generating fluorescence.
  • the phosphor wheel 103 prevents the same portion of the phosphor 201 from being excited by rotating the circular plate 202 coated with the phosphor 201 in an annular shape by the motor 109, thereby emitting light and cooling Is configured to be efficient.
  • the amount of fluorescence generated by the phosphor wheel 103 varies depending on the coating thickness, in the case of a phosphor wheel having uneven coating, for example, it has a maximum value Pmax and a minimum value Pmin as shown in the graph of FIG. . Interference between the changing period of the amount of fluorescence and the driving period of the display device 104 in FIG. 1 may generate flicker that can be recognized by human eyes.
  • Patent Document 1 International Publication WO 2015/181913 discloses a technique for detecting the rotation of a phosphor wheel and reducing flicker by changing the intensity of excitation light according to the detection result and the fluorescence characteristics of the phosphor wheel It is done.
  • a light source device comprises a first rotating body and a second rotating body;
  • the first light may be such that the difference between the maximum value and the minimum value of the combined light of the first fluorescence obtained by the first rotating body and the second fluorescence obtained by the second rotating body is reduced. It has a rotary body control part which rotates a rotary body and said 2nd rotary body.
  • a projector comprises the above light source device;
  • a display device that modulates light emitted from the light source device based on a video signal;
  • the light source module comprises a phosphor wheel, An index provided on the phosphor wheel, An index detection unit that detects the index; A sensor for detecting the amount of fluorescence generated by the phosphor wheel; And a memory for storing a detection result obtained by the sensor when the phosphor wheel is rotated once.
  • a rotation control method of a rotating body according to the present invention is a rotation control method of a first rotating body and a second rotating body, The first light may be such that the difference between the maximum value and the minimum value of the combined light of the first fluorescence obtained by the first rotating body and the second fluorescence obtained by the second rotating body is reduced. The rotating body and the second rotating body are rotated.
  • the present invention having the above configuration reduces flicker in a projector using multiple phosphor wheels.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an embodiment of a projector according to the present invention.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a phosphor rotation control unit 507.
  • FIG. 1 A) to (e) are diagrams showing a method of measuring the amount of light performed by the control unit 5071 in the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 A)-(c) is a figure for explaining the effect by a 1st embodiment of the present invention.
  • It is a block diagram which shows the structure of the light source module used in the 2nd Embodiment of this invention.
  • It is a block diagram which shows the structure of the projector which mounts two light source modules shown in FIG.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an essential configuration of an embodiment of a projector according to the present invention. While the excitation light source 101 and the phosphor wheel 103 are provided one by one in the projector shown in FIG. 1, the projectors of the present embodiment are provided with the excitation light sources 510 and 520 and the phosphor wheels 511 and 521, respectively. Each two are provided.
  • the excitation light generated by the excitation light source 510 is reflected by the dichroic mirror 516 and enters the phosphor wheel 511 to excite the phosphor formed on the phosphor wheel 511.
  • the fluorescence having a wavelength different from that of the excitation light generated by the excited phosphor passes through the dichroic mirror 516 and enters the light tunnel 527.
  • the excitation light generated by the excitation light source 520 is reflected by the dichroic mirror 526 and enters the phosphor wheel 521 to excite the phosphor formed on the phosphor wheel 521.
  • the fluorescence having a wavelength different from that of the excitation light generated by the excited phosphor passes through the dichroic mirror 526, is folded at the mirrors 502 and 501, and enters the light tunnel 527.
  • the phosphor wheel 511 and the phosphor wheel 521 include phosphors that generate fluorescence of the same color. That is, the phosphor wheel 511 and the phosphor wheel 521 emit fluorescence of the same color (eg, red, green, or yellow including red to green wavelengths).
  • the phosphor wheels 511 and 521 do not have to be circular, and may be polygonal such as triangular or rectangular. In addition, it is not limited to a plate shape, and it may be a rotating body having a rotatable shape such as a block or other shapes and having a flat surface on which the excitation light is irradiated. In addition, in order to perform stable rotation, it is desirable that it is a circular board. Further, the phosphor may be disposed on a circle centered on the rotation axis of the phosphor wheel, including the irradiation position of the excitation light. The shape of the phosphor does not have to be circular around the rotation axis, but can be various shapes such as a triangle and a quadrangle (polygon). The phosphor may or may not be disposed at a position other than the irradiation position of the excitation light.
  • the light emitted from the light tunnel 527 illuminates the display device 504, and the image light formed thereby is projected by the projection
  • the video processing circuit 506 sends a video signal to the display device 504, and outputs a drive cycle signal indicating a drive cycle of the display device 504 to the phosphor rotation control unit 507.
  • the light sensor 503 provided on the side of the light tunnel 527 outputs a light intensity detection signal, which detects the light intensity in the light tunnel 527 by detecting leaked light from the light tunnel 527, to the phosphor rotation control unit 507.
  • Indexes 513 and 523 are provided on the phosphor wheels 511 and 521, respectively.
  • the optical sensors 514 and 524 as index detection mechanisms detect the passage of each index 513 and 523 and output the detection result to the motor drive circuits 512 and 522.
  • Motor drive circuits 512, 522 drive motors 515 and 525 to rotate phosphor wheels 511 and 521, respectively.
  • the mirrors 516 and 526 constitute a light source device 500.
  • the configuration shown in FIG. 5 is for generating fluorescent color image light, and a plurality of light source devices 500 shown in FIG. 5 may be used for an actual projector, or all of the shown in FIG.
  • the projected image light is formed using a plurality of the configurations of the above.
  • each of the light source devices 500 When a plurality of light source devices 500 are used, two light source devices 500 are used to cause each of the light source devices 500 to emit red and green fluorescence.
  • White light is generated by combining the red fluorescence and the green fluorescence with blue light obtained by a separately provided light source, and projection image light is formed using one or three display devices.
  • the red projected image light and the green projected image light using the two configurations shown in FIG. 5 and blue light obtained by the separately provided light source are used. Project the projected image light onto the display screen and combine.
  • FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the phosphor rotation control unit 507.
  • the phosphor rotation control unit includes a control unit 5071 and a storage unit 5072.
  • the storage unit 5072 stores control operations of the control unit 5071 and the like.
  • the control unit 5071 calculates the rotational speeds of the phosphor wheels 511 and 521 with less flicker with respect to the drive cycle of the display device 504 from the drive cycle signal indicating the drive cycle of the display device 504 output from the video processing circuit 506. And outputs a timing signal (pulse signal) including one pulse in one cycle to the motor drive circuits 512 and 522.
  • the motor drive circuits 512 and 522 rotate the phosphor wheels 511 and 521 via the motors 515 and 525, respectively, so that the pulses included in the timing signal coincide with the detection timing of the indexes 513 and 523 of the light sensors 514 and 524.
  • the control unit 5071 has a function of shifting the rotation timing signal to be output to the motor drive circuits 512 and 522 by an arbitrary angle and outputting it.
  • the excitation light sources 510 and 520 shown in FIG. 5 are simultaneously turned on, and the indexes 513 and 523 of the phosphor wheel 511 and the phosphor wheel 521 as shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). And rotate the phosphor wheels 511, 521 at the same speed.
  • the difference between the maximum value and the minimum value per one rotation among the combined light amounts measured by the light sensor 503 shown in FIG. 5 is obtained and stored in the storage unit 5072.
  • the index 523 of the phosphor wheel 521 is the index 513 of the phosphor wheel 511 while keeping the rotation of the phosphor wheels 511 and 521 at the same speed. Rotate so as to be offset by a.
  • the difference between the maximum value and the minimum value per one rotation among the combined light amounts measured by the light sensor 503 shown in FIG. 5 is determined and stored in the storage unit 5072 deep. Thereafter, while the third measurement (see FIG.
  • the angle of the phosphor wheel 521 when the difference becomes the smallest is determined, and thereafter, the phosphor wheel has the calculated angle difference. 511 and the phosphor wheel 521 are rotated. At this time, the smaller the shift angle per time, the better the accuracy, but the time required for measurement also increases, so the shift angle is determined according to the degree of uniformity of the application.
  • This measurement may be performed at the time of production of the projector or at the first start-up, but when the phosphor wheel is replaced due to a decrease in light amount due to aging or a failure, it is necessary to perform the measurement again.
  • the indexes 513 and 523 are attached to the back surfaces of the phosphor wheels 511 and 521 and described as a configuration in which the light sensors 514 and 524 read them.
  • the present invention is not limited to this configuration. Any configuration may be used as long as it can detect the position where The index may be provided at a position where it can detect the same rotation as the phosphor wheel, and is not limited to the back surface of the phosphor wheel.
  • other methods such as magnets and Hall elements may be used for the index and the sensor. In the present embodiment, as shown in FIG.
  • a ring of phosphor coated in a ring shape is used as a phosphor wheel, but the phosphor is irradiated with an excitation laser when the phosphor wheel is rotated.
  • the phosphor may be provided in a polygonal shape, or may be coated on the entire surface of the phosphor wheel.
  • the phosphor is not limited to coating, and for example, a phosphor wheel in which a ring-shaped phosphor is attached to a disk, or a phosphor wheel in which ring-shaped fragments are bonded on a disk is also reduced by the present invention. effective. The effects of this embodiment will be described with reference to FIG.
  • FIG. 8 (a) shows the change in light amount of the phosphor wheel 511
  • FIG. 8 (b) shows the change in light amount of the phosphor wheel 512
  • FIG. 8 (c) shows the change in light amount of combined light.
  • the maximum value and the minimum value of the phosphor wheel 511 are P1max and P1min
  • the maximum value and the minimum value of the phosphor wheel 512 are P2max and P2min
  • the deviation of the angle of each index of the phosphor wheels 511 and 512 is b. It is shown that the difference between the maximum value P12max and the minimum value P12min of the combined light amount is the smallest. As shown in each of FIGS.
  • the change in the amount of light during one rotation is smaller than in the case of one phosphor wheel.
  • the fluctuation of the light amount is The effect is to reduce the flicker and to reduce it.
  • FIG. 9 is a graph showing the change in light amount for each of the two phosphor wheels 511 and the phosphor wheels 521, and the light amount change at the angle between the two phosphor wheels when the change in light amount after synthesis is largest and smallest. It is shown. It can be seen from the graph of the change in light amount after synthesis as shown in FIG. 9 that there is an improvement effect even in the combination of phosphor wheels having different light amount changes.
  • Embodiment 2 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
  • the configuration itself of this embodiment is the same as that of the first embodiment shown in FIG. 5 and the like, and only the measuring method is different.
  • the change in light quantity for one rotation of the phosphor wheel 511 is measured by the light sensor 506 and stored in the storage unit 5072.
  • the change in light quantity for one rotation of the phosphor wheel 521 is measured by the light sensor 506 and stored in the storage unit 5072.
  • the control unit 5071 adds the light amount for one rotation of the phosphor wheel 512 to the stored light amount for one rotation of the phosphor wheel 511, and obtains the difference between the maximum value and the minimum value. This is repeated while changing the angle difference between the phosphor wheel 511 and the phosphor wheel 521 by a predetermined amount (for example, the angle a) to determine the angle at which the difference between the maximum value and the minimum value is the smallest.
  • a predetermined amount for example, the angle a
  • the actual measurement is for two rotations, and the rest is performed by calculation only. Therefore, it is possible to obtain the optimum angle in a short time as compared with the first embodiment in which the actual measurement is repeated.
  • the configuration of the excitation light source 510, the phosphor wheel 511, the motor drive circuit 512, the motor 515, the index 513, the light sensor 514, and the dichroic mirror 516 for generating fluorescence by the phosphor wheel 511 Is similar to the configuration of the excitation light source 520, the phosphor wheel 521, the motor drive circuit 522, the motor 525, the index 523, the light sensor 524 and the dichroic mirror 526 for generating fluorescence by the phosphor wheel 521.
  • the configuration for generating each fluorescence is two sets of light source modules, and the change in light quantity is measured only with the light source module separately from the projector main body, and the second light source module is mounted on the projector main body. Similar to the embodiment, the optimum phosphor wheel angle difference is obtained and calculated by calculation.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of a light source module used in the present embodiment
  • FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of a projector on which two light source modules shown in FIG. 10 are mounted.
  • the configurations of the excitation light source 901, the phosphor wheel 903, the motor drive circuit 905, the motor 907, the index 904, the light sensor 906 and the dichroic mirror 902 are the excitation light source 510 shown in FIG. Similar to the body wheel 511, the motor drive circuit 512, the motor 515, the index 513, the light sensor 514, and the dichroic mirror 516.
  • an optical sensor 908 for measuring the amount of fluorescence and a non-volatile memory 909 for storing a change in light amount for one rotation of the phosphor wheel 903 are stored.
  • the change in the amount of fluorescence is measured by the optical sensor 908, and the measurement result is stored in the non-volatile memory 909.
  • the first light source module 1007 and the second light source module 1008 in FIG. 11 have the configuration shown in FIG.
  • the display device 1001, the image processing circuit 1002, the projection lens 1003, the mirrors 1004 and 1005, and the phosphor rotation control unit 1006 are the display device 504, the image processing circuit 506, the projection lens 505, the mirrors 501 and 502, and the fluorescence shown in FIG.
  • the configuration is the same as that of the body rotation control unit 507, but the phosphor rotation control unit 1006 in this embodiment is a non-volatile memory provided in the first light source module 1007 and the second light source module 1008 (shown in FIG.
  • the stored contents of the non-volatile memory 909 can be read out.
  • the phosphor rotation control unit 1006 uses the information of the change in the amount of fluorescence recorded in the non-volatile memory 909 of each light source module.
  • the light amount change data is added while shifting the light amount change data without actually turning on, and the difference between the maximum value and the minimum value at that time is obtained. Determine the angle at which the difference is the smallest.
  • the light source module itself shown in FIG. 10 includes the light sensor 908 to measure the amount of fluorescence, but the light sensor used for measurement is installed outside the light source module and measured It is also good to do.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the combined light of the first fluorescence obtained by the first phosphor wheel and the second fluorescence obtained by the second phosphor wheel is Although the first phosphor wheel and the second phosphor wheel are rotated to be the smallest, the present invention is not limited thereto.
  • a first fluorescence wherein the difference between the capital of the second maximum value and the minimum value of the combined light of the fluorescence and D, and the maximum value of D and D max, so that D is smaller than the D max
  • the first phosphor wheel and the second phosphor wheel may be rotated. D is by the smaller than D max, a flicker in the projector using a plurality of phosphor wheel can be reduced than in the D max.

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Abstract

複数の蛍光体ホイールを用いるプロジェクタにおけるフリッカを軽減させるもので、本発明による光源装置は、蛍光体を備える第１の回転体および第２の回転体と、第１の回転体により得られる第１の蛍光と、第２の回転体により得られる第２の蛍光の合成光の最大値と最小値のとの差が小さくなるように第１の回転体と第２の回転体を回転させる回転体制御部と、を有する。

Description

光源装置、プロジェクタ、光源モジュール、および、回転体の回転制御方法
　本発明は、光源装置、プロジェクタ、光源モジュール、および、回転体の回転制御方法に関する。
　図１は光源の一部に蛍光体を使用したプロジェクタの要部構成を示すブロック図である。
　図１に示すプロジェクタにおいて、励起光源１０１で発生した励起光は、ダイクロイックミラー１０２で反射されて回転体である蛍光体ホイール１０３に入射して蛍光体ホイール１０３上に形成された蛍光体を励起する。励起された蛍光体により発生した励起光とは異なる波長の蛍光は、ダイクロイックミラー１０２を通過して表示デバイス１０４を照射する。これにより形成された画像光は投射レンズ１０５により投写される。
　なお、図１に示される構成は、蛍光色、例えば、緑色などの画像光を発生させるためのもので、実際には図１に示した構成が複数用いられて各色の画像光が生成され、投写レンズ１０５よりカラー画像光が投写される。
　映像処理回路１０６は表示デバイス１０４に映像信号を送るとともに、蛍光体回転制御部１０７に対しては表示デバイス１０４の駆動周期を示す駆動周期信号を出力する。蛍光体回転制御部１０７は駆動周期信号に応じてモーター駆動回路１０８に対して適切な回転数を設定し、モーター駆動回路１０８はモーター１０９を駆動して蛍光体ホイール１０３を回転させる。
　図１に示す構成において、蛍光体ホイール１０３は蛍光を発生する際の発熱による焼損を避けるために冷却する必要がある。蛍光体ホイール１０３は、図２に示すように蛍光体２０１が円環状に塗布された円板２０２をモーター１０９により回転させることで蛍光体２０１の同一箇所が励起されることを防ぎ、発光、冷却を効率的に行う構成となっている。
　しかしながら、図２に示される蛍光体２０１の塗布厚を均一とすることは困難であり、少なからず塗布むらが存在する。蛍光体ホイール１０３が発生する蛍光の量は塗布厚によって変動するため、塗布むらのある蛍光体ホイールの場合には、例えば、図３のグラフに示されるように最大値Ｐｍａｘ、最小値Ｐｍｉｎを持つ。この蛍光量の変化する周期と図１の表示デバイス１０４の駆動周期との干渉によって、人の目に認識できるフリッカが発生する場合がある。
　そこで、蛍光体ホイール１０３の回転速度を表示デバイス１０４の駆動周期と同期させることや、人間の目がフリッカとは認識することができないように駆動することによりフリッカを軽減させてきた。
　特許文献１（国際公開ＷＯ２０１５／１８１９１３）には、蛍光体ホイールの回転を検出し、検出結果と蛍光体ホイールの蛍光特性に応じて励起光の強度を変化させることによりフリッカを軽減させる技術が開示されている。
国際公開ＷＯ２０１５／１８１９１３
　より明るい投写映像のプロジェクタを実現するために、複数の蛍光体ホイールを用いてそれぞれの蛍光体ホイールにて発生した蛍光を合成する構成のものがある。このような構成とした場合には、回転する蛍光体ホイールが複数になることで、表示デバイスとの干渉に加え、蛍光体ホイール同士の干渉も発生し、フリッカを増大させてしまうという問題が発生してしまう。
　たとえば２つの蛍光体ホイールを用いてプロジェクタを構成した場合について、図４（ａ），（ｂ）に示すように、それぞれ同じ塗布むらを持つ蛍光体ホイールａ，ｂを使用すると仮定すると、２つの蛍光体ホイールａ，ｂを同期させて回転させた場合、２つの蛍光体ホイールａ，ｂの蛍光体のむらが一致すると合成された光は図４（ｃ）に示すものとなり、最大値Ｐ１２ｍａｘと最小値Ｐ１２ｍｉｎの差が最も大きくなる。この時、蛍光体ホイールの回転数が十分に高速であれば、光源からの光は人の目にはフリッカとして認識されないが、図１の表示デバイス１０４の駆動周期と干渉してフリッカが発生する。
　また、２つの蛍光体ホイールａ，ｂを非同期に回転させた場合も、その回転周期の差によって一定の周期でＰ１ｍａｘとＰ２ｍａｘもしくはＰ１ｍｉｎとＰ２ｍｉｎが重なる状態が発生し、この周期が人の目が感じることができる周期の場合、光源自体がフリッカの原因となってしまう。
　この種の複数の蛍光体ホイールを用いるプロジェクタでは、投写映像が１つの蛍光体ホイールを用いるプロジェクタよりも明るいことから、発生するフリッカも目立つものとなる。このため、より効果的なフリッカを軽減させる技術が求められている。
　本発明は、複数の蛍光体ホイールを用いるプロジェクタにおけるフリッカを軽減させる。
　本発明によるプ光源装置は、第１の回転体および第２の回転体と、
　前記第１の回転体により得られる第１の蛍光と、前記第２の回転体により得られる第２の蛍光の合成光の最大値と最小値のとの差が小さくなるように前記第１の回転体と前記第２の回転体を回転させる回転体制御部と、を有する。
　本発明によるプロジェクタは、上記の光源装置と、
　前記光源装置から出射された光を映像信号に基づき変調する表示デバイスと、
　前記表示デバイスを用いて変調された光を投写する投写レンズと、
　を備える。
　本発明による光源モジュールは、蛍光体ホイールと、
　前記蛍光体ホイールに設けられたインデックスと、
　前記インデックスを検出するインデックス検出部と、
　前記蛍光体ホイールにより発生した蛍光量を検出するセンサと、
　前記蛍光体ホイールを１回転させたときに前記センサにより得られた検出結果を記憶するメモリと、を有する。
　本発明による回転体の回転制御方法は、第１の回転体および第２の回転体の回転制御方法であって、
　前記第１の回転体により得られる第１の蛍光と、前記第２の回転体により得られる第２の蛍光の合成光の最大値と最小値のとの差が小さくなるように前記第１の回転体と前記第２の回転体を回転させる。
　上記の構成を備える本発明は、複数の蛍光体ホイールを用いるプロジェクタにおけるフリッカを軽減させる。
光源の一部に蛍光体を使用したプロジェクタの要部構成を示すブロック図である。 蛍光体ホイールの構成を示す図である。 蛍光体ホイールの蛍光体の塗布むらによる輝度変化を示す図である。 （ａ）～（ｃ）は、２つの蛍光体ホイールを用いる場合における蛍光体の塗布むらによる輝度変化を示す図である。 本発明によるプロジェクタの一実施形態の構成を示すブロック図である。 蛍光体回転制御部５０７の構成を示すブロック図である。 （ａ）～（ｅ）は、本発明の第１の実施形態において制御部５０７１により行われる光量の計測方法を示す図である。 （ａ）～（ｃ）は、本発明の第１の実施形態による効果を説明するための図である。 ２つの蛍光体ホイール５１１および蛍光体ホイール５２１についてそれぞれの光量変化を示すグラフと、合成後の光量の変化が最も大きい場合と最も小さい時の２つの蛍光体ホイールの角度における光量変化を示したものである。 本発明の第２の実施形態で用いられる光源モジュールの構成を示すブロック図である。 図１０に示した光源モジュールを２つ搭載したプロジェクタの構成を示すブロック図である。
　次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　実施形態１
　図５は本発明によるプロジェクタの一実施形態の要部構成を示すブロック図である。
　図１に示したプロジェクタでは、励起光源１０１および蛍光体ホイール１０３は、それぞれ１つずつ設けられていたのに対し、本実施形態のプロジェクタでは、励起光源５１０，５２０、蛍光体ホイール５１１，５２１のようにそれぞれ２つずつ設けられている。
　図５に示すプロジェクタにおいて、励起光源５１０で発生した励起光は、ダイクロイックミラー５１６で反射されて蛍光体ホイール５１１に入射して蛍光体ホイール５１１上に形成された蛍光体を励起する。励起された蛍光体により発生した励起光とは異なる波長の蛍光は、ダイクロイックミラー５１６を通過してライトトンネル５２７に入射する。
　励起光源５２０で発生した励起光は、ダイクロイックミラー５２６で反射されて蛍光体ホイール５２１に入射して蛍光体ホイール５２１上に形成された蛍光体を励起する。励起された蛍光体により発生した励起光とは異なる波長の蛍光は、ダイクロイックミラー５２６を通過し、ミラー５０２，５０１で折り返されてライトトンネル５２７に入射する。
　蛍光体ホイール５１１と蛍光体ホイール５２１は、同じ色の蛍光を発生する蛍光体を備える。すなわち、蛍光体ホイール５１１と蛍光体ホイール５２１は、同じ色（例えば、赤色、緑色、または、赤色から緑色の波長を含む黄色など）の蛍光を発生する。
　蛍光体ホイール５１１，５２１は、円形である必要はなく、三角形や四角形などの多角形であってもよい。また、板形状に限定されるものではなく、ブロックやその他の形状など、回転できる形状であり、励起光が照射される面が平面である回転体であればよい。なお、安定した回転を行うために、円形の板であることが望ましい。また、蛍光体は、励起光の照射位置を含む、蛍光体ホイールの回転軸を中心とする円の上に配置されていればよい。蛍光体の形状は回転軸を中心とする円形でなくてもよく、三角形や四角形（多角形）など、様々な形状とすることができる。励起光の照射位置以外には蛍光体が配置されていても配置されなくともよい。
　ライトトンネル５２７の出射光は表示デバイス５０４を照射し、これにより形成された画像光は投写レンズ５０５により投写される。
　映像処理回路５０６は表示デバイス５０４に映像信号を送るとともに、蛍光体回転制御部５０７に対しては表示デバイス５０４の駆動周期を示す駆動周期信号を出力する。
　ライトトンネル５２７の側面に設けられた光センサ５０３は、ライトトンネル５２７からの漏れ光を検出することによりライトトンネル５２７内の光の強度を検出した光強度検出信号を蛍光体回転制御部５０７へ出力する。
　蛍光体ホイール５１１，５２１にはインデックス５１３，５２３がそれぞれ設けられている。インデックス検出機構としての光センサ５１４，５２４は各インデックス５１３，５２３の通過を検出し、検出結果をモーター駆動回路５１２，５２２に出力する。
　モーター駆動回路５１２，５２２は、モーター５１５と５２５を駆動し、蛍光体ホイール５１１と５２１をそれぞれ回転させる。
　ミラー５０１，５０２、光センサ５０３、蛍光体回転制御部５０７、励起光源５１０，５２０、蛍光体ホイール５１１，５２１、モーター駆動回路５１２，５２２、光センサ５１４，５２４、モーター５１５，５２５、および、ダイクロイックミラー５１６，５２６は光源装置５００を構成する。
　なお、図５に示される構成は、蛍光色の画像光を発生させるためのもので、実際のプロジェクタには、図５に示した光源装置５００を複数用いるか、もしくは、図５に示したすべての構成を複数用いて投写画像光が形成される。
　光源装置５００を複数用いる場合には、光源装置５００を２つ用い、各光源装置５００のそれぞれに赤色および緑色の蛍光を発生させる。これらの赤色の蛍光と緑色の蛍光を、別途設けた光源により得られる青色光と合成することにより白色光を生成し、１つまたは３つの表示デバイスを用いて投写画像光を形成する。
　図５に示したすべての構成を用いる場合には、図５に示した構成を２つ用いて赤色の投写画像光、および、緑色の投写画像光と、別途設けた光源により得られる青色光の投写画像光を表示画面上に投射して合成する。
　図６は、蛍光体回転制御部５０７の構成を示すブロック図である。蛍光体回転制御部は制御部５０７１と記憶部５０７２からなる。記憶部５０７２は制御部５０７１の制御動作などを記憶する。制御部５０７１は、映像処理回路５０６から出力された表示デバイス５０４の駆動周期を示す駆動周期信号から、表示デバイス５０４の駆動周期に対してフリッカの少なくなる蛍光体ホイール５１１，５２１の回転速度を計算し、モーター駆動回路５１２，５２２へ１周期に１パルスを含むタイミング信号（パルス信号）を出力する。モーター駆動回路５１２，５２２は、タイミング信号に含まれるパルスと光センサ５１４，５２４のインデックス５１３，５２３の検出タイミングが一致するようにモーター５１５と５２５を介して蛍光体ホイール５１１と５２１をそれぞれ回転させる。また、制御部５０７１は、モーター駆動回路５１２，５２２へ出力する回転タイミング信号を任意の角度分ずらして出力する機能を有している。
　次に、本実施形態で制御部５０７１により行われる光量の計測方法について図７を参照して説明する。
　計測１回目には、図５に示した励起光源５１０と５２０を同時に点灯し、図７（ａ），（ｂ）に示すように蛍光体ホイール５１１と蛍光体ホイール５２１のそれぞれのインデックス５１３，５２３が同時に現れるように蛍光体ホイール５１１，５２１を同じ速度で回転させる。
　ここで、図５に示した光センサ５０３によって測定された合成光量のうちの、１回転あたりの最大値と最小値の差を求めて記憶部５０７２に保存しておく。
　計測２回目には、図７（ａ）、（ｃ）に示すように、蛍光体ホイール５１１，５２１の回転を同じ速度に保ちつつ、蛍光体ホイール５２１のインデックス５２３が蛍光体ホイール５１１のインデックス５１３に対して角度ａずれるように回転させる。このとき、１回目の計測と同様に、図５に示した光センサ５０３によって測定された合成光量のうちの、１回転あたりの最大値と最小値の差を求めて記憶部５０７２に保存しておく。
　以降、計測３回目（図７（ｄ）参照）、計測４回目と蛍光体ホイール５２１のインデックス５２３を角度ａずつずらしながら、蛍光体ホイール５１１と蛍光体ホイール５２１のインデックスの関係が図７（ａ），（ｅ）に示すように３６０°－ａとなるまで計測を行い、各計測の度ごとに、図５に示した光センサ５０３によって測定された合成光量のうちの、１回転あたりの最大値と最小値の差を求めて記憶部５０７２に保存しておく。
　以上のようにして保存した各計測におけるそれぞれの最大値、最小値の差について、差が最も小さくなるときの蛍光体ホイール５２１の角度を求め、以降は求めた角度差を有するように蛍光体ホイール５１１と蛍光体ホイール５２１を回転させる。
　この時、１回当たりのずらす角度が小さければ小さいほど精度は向上するが、計測に要する時間も増大するため、塗布の均一度に合わせてずらす角度を決定する。
　本計測についてはプロジェクタの生産時、または、初回起動時に実施すれば良いが、経年による光量低下や故障によって蛍光体ホイールを交換した際には再度計測を実施する必要がある。
　本実施形態においては、インデックス５１３と５２３を蛍光体ホイール５１１と５２１の裏面に取り付け、光センサ５１４と５２４で読み取る構成として説明したが、この構成に限定されるものではなく、蛍光体ホイールの基準となる位置を検出することが出来ればできればいずれの構成でも良い。インデックスは蛍光体ホイールと同じ回転を検出することが出来る位置に設ければよく、蛍光体ホイールの裏面に限定されるものではない。また、インデックスおよびセンサについても磁石とホール素子等他の手法でも良い。
　また、本実施形態では図２に示したように蛍光体ホイールとして輪状に蛍光体を塗布したものを使用しているが、蛍光体は、蛍光体ホイールを回転したときに励起用レーザーが照射される位置に存在していれば良く、たとえば多角形に設けてもよく、また、蛍光体ホイール全面に塗布することとしても良い。
　また、蛍光体についても塗布に限定するものではなく、たとえば輪状の蛍光体を円板に貼り付ける、または、輪状の断片を円板上で張り合わせた蛍光体ホイールについても本発明によりフリッカを低減する効果がある。
　本実施形態の効果について図８を参照して説明する。
　図８（ａ）は蛍光体ホイール５１１の光量変化を示し、図８（ｂ）は蛍光体ホイール５１２の光量変化を示し、図８（ｃ）は合成光の光量変化を示している。
　蛍光体ホイール５１１の最大値と最小値がＰ１ｍａｘとＰ１ｍｉｎ、蛍光体ホイール５１２の最大値と最小値がＰ２ｍａｘとＰ２ｍｉｎであり、蛍光体ホイール５１１と５１２の各インデックスの角度のずれをｂとしたときに合成光量の最大値Ｐ１２ｍａｘと最小値Ｐ１２ｍｉｎの差がもっとも小さくなることが示されている。図８の各図に示されるように、蛍光体ホイールが１つの場合と比較して１回転中の光量の変化が小さくなっている。
　このように２つの蛍光体ホイールが１回転する間の合成光の最大値、最小値の差がもっとも小さくなるよう、２つの蛍光体ホイールを適切な角度ずらして回転させることで、光量の変動が少なくなり、フリッカに対して改善する効果がある。
　以上までは２つの蛍光体ホイールのむらが同じ特性を持つ場合を例として説明した。２つの蛍光体ホイールのむらが異なる特性を持つ場合について図９を参照して説明する。
　図９は２つの蛍光体ホイール５１１および蛍光体ホイール５２１についてそれぞれの光量変化を示すグラフと、合成後の光量の変化が最も大きい場合と最も小さい時の２つの蛍光体ホイールの角度における光量変化を示したものである。
　図９の合成後の光量変化のグラフから異なる光量変化を持つ蛍光体ホイールの組み合わせにおいても改善効果があることがわかる。
　実施形態２
　次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態の構成自体は図５などに示した第１の実施形態と同様であり、計測方法のみが異なる。
　本実施形態においては、励起光源５１０を点灯し、励起光源５２０を消灯した状態で蛍光体ホイール５１１の１回転分の光量の変化を光センサ５０６で測定し、記憶部５０７２に保存しておく。次に、励起光源５１０を消灯し、励起光源５２０を点灯した状態で蛍光体ホイール５２１の１回転分の光量の変化を光センサ５０６で測定し、記憶部５０７２保存する。
　制御部５０７１は、保存しておいた蛍光体ホイール５１１の１回転分の光量に、蛍光体ホイール５１２の１回転分の光量を加算し、その最大値と最小値の差を求める。このことを蛍光体ホイール５１１と蛍光体ホイール５２１の角度差所定量（例えば角度ａ）変化させながら繰り返し行い、最大値と最小値の差が最も小さくなる角度を決定する。
　本実施形態の場合には実際の測定は２回転分であり、そのほかは計算のみで行われる。このため、実際の測定を繰り返し行う第１の実施形態と比較して短時間で最適な角度を求めることが出来る。
　実施形態３
　次に、本発明による第３の実施形態について説明する。
　図５に示した構成のうち、蛍光体ホイール５１１による蛍光を発生させるための、励起光源５１０、蛍光体ホイール５１１、モーター駆動回路５１２、モーター５１５、インデックス５１３、光センサ５１４、ダイクロイックミラー５１６の構成は、蛍光体ホイール５２１による蛍光を発生させるための、励起光源５２０、蛍光体ホイール５２１、モーター駆動回路５２２、モーター５２５、インデックス５２３、光センサ５２４、ダイクロイックミラー５２６の構成と同様である。本実施形態では、各蛍光を発生するための構成を２組の光源モジュールとし、プロジェクタ本体とは別に光源モジュールのみで光量の変化を測定し、光源モジュールをプロジェクタ本体に搭載した後に、第２の実施形態と同様に計算によって最適な蛍光体ホイールの角度差を求めて駆動するものである。
　図１０は本実施形態で用いられる光源モジュールの構成を示すブロック図、図１１は図１０に示した光源モジュールを２つ搭載したプロジェクタの構成を示すブロック図である。
　図１０に示す光源モジュールのうち、励起光源９０１、蛍光体ホイール９０３、モーター駆動回路９０５、モーター９０７、インデックス９０４、光センサ９０６、ダイクロイックミラー９０２の構成は、図５に示した励起光源５１０、蛍光体ホイール５１１、モーター駆動回路５１２、モーター５１５、インデックス５１３、光センサ５１４、ダイクロイックミラー５１６と同様である。
　本実施形態特有の構成としては、蛍光量を測定する光センサ９０８および蛍光体ホイール９０３の１回転分の光量の変化を記憶しておく不揮発メモリ９０９を有している。
　本実施形態では、図１０に示した光源モジュールをプロジェクタ本体に搭載しない状態で、蛍光量の変化を光センサ９０８で測定し、測定結果を不揮発メモリ９０９に格納する。
　次に、図１０に示した光源モジュール２台をプロジェクタに組み込んで図１１に示す状態とする。
　図１１中の第１の光源モジュール１００７および第２の光源モジュール１００８は図１０に示した構成を備えている。表示デバイス１００１、映像処理回路１００２、投写レンズ１００３、ミラー１００４，１００５、蛍光体回転制御部１００６は、図５に示した表示デバイス５０４、映像処理回路５０６、投写レンズ５０５、ミラー５０１，５０２、蛍光体回転制御部５０７と同様の構成であるが、本実施形態における蛍光体回転制御部１００６は、第１の光源モジュール１００７，第２の光源モジュール１００８に設けられた不揮発メモリ（図１０に示した不揮発メモリ９０９）の格納内容を読出し可能とされている。
　プロジェクタ本体に第１の光源モジュール１００７および第２の光源モジュール１００８を取り付けると、蛍光体回転制御部１００６はそれぞれの光源モジュールの不揮発メモリ９０９に記録されている蛍光量の変化の情報をもとに、実際に点灯することなく、第２の実施形態と同様に、一方の光量変化のデータをずらしながらもう一方の光量変化のデータを加算し、そのときの最大値、最小値の差を求め、その差が最も小さくなる角度を決定する。
　上記のように構成される本実施形態においては、例えば、経年による光量低下や故障によって光源モジュールを交換した際であっても、計測を行うことなくフリッカが軽減された状態で点灯を行うことができ、交換に要する時間を短縮することができる。
　なお、本実施形態においては、図１０に示した光源モジュール自体が光センサ９０８を備えて蛍光量を測定した例を示したが、測定に使用する光センサは光源モジュールの外部に設置して測定することとしても良い。
　また、実施形態において、前記第１の蛍光体ホイールにより得られる第１の蛍光と、前記第２の蛍光体ホイールにより得られる第２の蛍光の合成光の最大値と最小値のとの差が最も小さくなるように前記第１の蛍光体ホイールと前記第２の蛍光体ホイールを回転させるようにしたが、これに限定されない。例えば、前記第１の蛍光と、前記第２の蛍光の合成光の最大値と最小値のとの差をＤとし、Ｄの最大値をＤmaxとすると、ＤがＤmaxよりも小さくなるように前記第１の蛍光体ホイールと前記第２の蛍光体ホイールを回転させるようにしてもよい。ＤがＤmaxよりも小さくなるようにすることにより、複数の蛍光体ホイールを用いるプロジェクタにおけるフリッカをＤmaxのときよりも軽減させることができる。
　５００　　光源装置
　５０１，５０２　　ミラー
　５０３　　光センサ
　５０４　　表示デバイス
　５０５　　投写レンズ
　５０６　　映像処理回路
　５０７　　蛍光体回転制御部
　５１０，５２０　　励起光源
　５１１，５２１　　蛍光体ホイール
　５１２，５２２　　モーター駆動回路
　５１３，５２３　　インデックス
　５１４，５２４　　光センサ
　５１５，５２５　　モーター
　５１６，５２６　　ダイクロイックミラー
　５２７　　ライトトンネル

Claims (8)

  1. 蛍光体を備える第１の回転体および第２の回転体と、
    　前記第１の回転体により得られる第１の蛍光と、前記第２の回転体により得られる第２の蛍光の合成光の最大値と最小値のとの差が小さくなるように前記第１の回転体と前記第２の回転体を回転させる回転体制御部と、を有する光源装置。
  2. 請求項１記載の光源装置において、
    　前記第１の回転体および第２の回転体に設けられた第１のインデックスおよび第２のインデックスと、
    　前記第１のインデックスおよび第２のインデックスを検出する第１のインデックス検出部および第２のインデックス検出部と、
    　前記合成光の光量を検出するセンサと、を備え、
    　前記回転体制御部は、
    　記憶部と、
    　前記第１の回転体と前記第２の回転体を１回転させたときに前記センサにより得られた検出結果を前記記憶部に記憶させることを、前記第１のインデックス検出部および第２のインデックス検出部による前記第１のインデックスおよび第２のインデックスの検出タイミングがそれぞれ異なる状態で複数回行い、その後、前記記憶部に記憶されている検出結果の中で、合成光の最大値と最小値のとの差が小さくなる前記第１のインデックスおよび第２のインデックスの検出タイミングで前記第１の蛍光体ホイールと前記第２の蛍光体ホイールを回転させる制御部と、を有する、光源装置。
  3. 請求項１記載の光源装置において、
    　前記第１の回転体および第２の回転体の蛍光体を励起して前記第１の蛍光および第２の蛍光を発生させる第１の励起光源および第２の励起光源と、
    　前記第１の回転体および第２の回転体に設けられた第１のインデックスおよび第２のインデックスと、
    　前記第１のインデックスおよび第２のインデックスを検出する第１のインデックス検出部および第２のインデックス検出部と、
    　前記合成光の光量を検出するセンサと、を備え、
    　前記回転体制御部は、
    　記憶部と、
    　前記第１の励起光源により前記第１の回転体の蛍光体のみに蛍光を発生させたときの１回転分の前記センサによる検出結果、および、前記第２の励起光源により前記第２の回転体の蛍光体のみに蛍光を発生させたときの１回転分の前記センサによる検出結果、を前記記憶部に記憶させ、その後、前記記憶部に記憶されている検出結果の中で、合成光の最大値と最小値のとの差が小さくなる前記第１のインデックスおよび第２のインデックスの検出タイミングを決定し、該決定したタイミングで前記第１の回転体と前記第２の回転体を回転させる制御部と、を有する、光源装置。
  4. 請求項１記載の光源装置において、
    　前記第１の回転体または前記第２の回転体は、
    　前記第１の回転体または前記第２の回転体に設けられた第１のインデックスまたは第２のインデックスと、
    　前記第１のインデックスまたは第２のインデックスを検出する第１のインデックス検出部または第２のインデックス検出部と、
    　前記第１の回転体または前記第２の回転体により発生した蛍光量を検出する第１のセンサまたは第２のセンサと、
    　前記第１の回転体または前記第２の回転体を１回転させたときに前記第１のセンサまたは第２のセンサにより得られた検出結果を記憶する第１のメモリまたは第２のメモリと、ともにプロジェクタに組み込み可能な第１の光源モジュールまたは第２の光源モジュールを構成し、
    　前記回転体制御部は、
    　記憶部と、
    　前記第１のメモリおよび第２のメモリの記憶内容を読み出して前記記憶部に記憶させ、その後、前記記憶部に記憶されている検出結果の中で、合成光の最大値と最小値のとの差が小さくなる前記第１のインデックスおよび第２のインデックスの検出タイミングを決定し、該決定したタイミングで前記第１の回転体と前記第２の回転体を回転させる制御部と、を有する、光源装置。
  5. 　請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光源装置と、
    　前記光源装置から出射された光を映像信号に基づき変調する表示デバイスと、
    　前記表示デバイスを用いて変調された光を投写する投写レンズと、
    　を備える、プロジェクタ。
  6. 　蛍光体ホイールと、
    　前記蛍光体ホイールに設けられたインデックスと、
    　前記インデックスを検出するインデックス検出部と、
    　前記蛍光体ホイールにより発生した蛍光量を検出するセンサと、
    　前記蛍光体ホイールを１回転させたときに前記センサにより得られた検出結果を記憶するメモリと、を有する光源モジュール。
  7. 　請求項６に記載の光源モジュールと、
    　前記光源モジュールから出射された光を映像信号に基づき変調する表示デバイスと、
    　前記表示デバイスを用いて変調された光を投写する投写レンズと、
    　を備える、プロジェクタ。
  8. 蛍光体を備える第１の回転体および第２の回転体の回転制御方法であって、
    　前記第１の回転体により得られる第１の蛍光と、前記第２の回転体により得られる第２の蛍光の合成光の最大値と最小値のとの差が小さくなるように前記第１の回転体と前記第２の回転体を回転させる回転体の回転制御方法。
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