WO2019150523A1 - プロジェクタ及びビット割り付け方法 - Google Patents

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WO2019150523A1
WO2019150523A1 PCT/JP2018/003387 JP2018003387W WO2019150523A1 WO 2019150523 A1 WO2019150523 A1 WO 2019150523A1 JP 2018003387 W JP2018003387 W JP 2018003387W WO 2019150523 A1 WO2019150523 A1 WO 2019150523A1
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light
bit
image
color
phosphor wheel
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PCT/JP2018/003387
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English (en)
French (fr)
Inventor
修司 村山
Original Assignee
Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21—LIGHTING
    • F21V—FUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/40—Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters with provision for controlling spectral properties, e.g. colour, or intensity
    • 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
    • G03B21/00—Projectors or projection-type viewers; Accessories therefor
    • G03B21/14—Details

Definitions

  • the present invention relates to a projector having a light source using a phosphor and a bit allocation method.
  • a projector including a light source using a phosphor is known (see Patent Documents 1 and 2).
  • the projector includes a light source unit, an image forming unit that forms an image by modulating illumination light from the light source unit based on an input video signal, and a projection optical system that projects an image formed by the image forming unit.
  • the light source unit includes a blue laser diode, a phosphor wheel, a color wheel, and an optical system.
  • the phosphor wheel is made of a rotatable substrate. The substrate is partitioned into first and second segments in the circumferential direction. A phosphor that emits yellow fluorescence when excited with blue laser light is formed in the first segment.
  • the second segment is provided with a reflecting member that reflects blue laser light.
  • blue laser light is irradiated to the phosphor wheel.
  • the phosphor excited by the blue laser light emits yellow fluorescence.
  • the blue laser light is reflected by the reflecting member.
  • the optical system irradiates the phosphor wheel with the blue laser light from the blue laser diode, and the yellow fluorescence emitted from the first segment and the blue laser light (reflected light) emitted from the second segment are in the same optical path. Irradiate the color wheel.
  • This optical system includes, for example, a lens, a dichroic mirror, a polarization conversion element, and the like.
  • the color wheel is composed of a rotatable substrate.
  • This substrate has a red filter region that transmits only red light, a green filter region that transmits only green light, and a blue filter region that transmits only blue light.
  • the red filter region, the green filter region, and the blue filter region are sequentially arranged in the circumferential direction.
  • the color wheel rotates at a predetermined cycle in synchronization with the rotation operation of the phosphor wheel.
  • the yellow fluorescence emitted from the first segment of the phosphor wheel is sequentially irradiated to the red filter region and the green filter region.
  • Blue laser light (reflected light) emitted from the second segment of the phosphor wheel is applied to the blue filter region. From the color wheel, red light transmitted through the red filter region, green light transmitted through the green filter region, and blue light transmitted through the blue filter region are emitted in order. These red light, green light and blue light are output light of the light source unit.
  • the red light, green light, and blue light output from the light source unit are sequentially applied to the image forming unit.
  • the image forming unit includes an image forming element such as a DMD (digital micromirror device).
  • the image forming element sequentially modulates red light, green light, and blue light output from the light source unit based on the input video signal to form a red image, a green image, and a blue image, respectively.
  • the projection optical system projects a red image, a green image, and a blue image formed by the image forming element onto the projection surface.
  • Some color wheels include a yellow filter region that transmits only yellow light in addition to a red filter region, a green filter region, and a blue filter region.
  • the yellow fluorescence emitted from the first segment of the phosphor wheel is sequentially irradiated to the red filter region, the green filter region, and the yellow filter region.
  • Blue laser light (reflected light) emitted from the second segment of the phosphor wheel is applied to the blue filter region. From the color wheel, red light transmitted through the red filter region, green light transmitted through the green filter region, yellow light transmitted through the yellow filter region, and blue light transmitted through the blue filter region are emitted in this order. These red light, green light, yellow light and blue light are output light of the light source unit.
  • the image forming element sequentially modulates red light, green light, yellow light, and blue light output from the light source unit based on the input video signal to convert the red image, the green image, the yellow image, and the blue image. Form each one.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing the correspondence between each segment of the phosphor wheel and each filter region of the color wheel.
  • the phosphor wheel 100 and the color wheel 200 are substantially the same size.
  • the synchronous control can be performed so that the light emitted from the phosphor wheel 100 (blue light, yellow fluorescence, etc.) irradiates a predetermined region of the color wheel 200, the phosphor wheel 100.
  • the size of the color wheel 200 may be different.
  • the diameter of the phosphor wheel 100 may be larger than the diameter of the color wheel 200 for the purpose of increasing the cooling efficiency.
  • the phosphor wheel 100 includes a segment 101 that is a first segment and a segment 102 that is a second segment.
  • the color wheel 200 includes a red filter region 201R, a green filter region 201G, a blue filter region 201B, and a yellow filter region 201Y.
  • the circumferential width of the segment 101 of the phosphor wheel 100 is substantially the same as the circumferential width of the portion of the color wheel 200 including the red filter region 201R, the green filter region 201G, and the yellow filter region 201Y.
  • the circumferential width of the segment 102 of the phosphor wheel 100 is substantially the same as the circumferential width of the blue filter region 201 ⁇ / b> B of the color wheel 200.
  • a phosphor emitting yellow fluorescence is formed.
  • the segment 101 includes a phosphor region 101R corresponding to the red filter region 201R, a phosphor region 101G corresponding to the green filter region 201G, and a phosphor region 101Y corresponding to the yellow filter region 201Y.
  • the phosphor wheel 100 and the color wheel 200 rotate synchronously with a predetermined period.
  • the phosphor region 101R, the phosphor region 101G, and the phosphor region 101Y of the segment 101 emit yellow fluorescence, and the segment 102 is blue. Emits light (reflected light of blue laser light).
  • the yellow fluorescence emitted from the phosphor region 101R enters the red filter region 201R.
  • the yellow fluorescence emitted from the phosphor region 101G enters the green filter region 201G.
  • the yellow fluorescence emitted from the phosphor region 101Y enters the yellow filter region 201Y.
  • the blue light emitted from the segment 102 enters the blue filter region 201B.
  • the blue filter region 201B may be composed of a diffusion plate, for example.
  • an image forming element such as a DMD expresses a gradation of an image by performing pulse width modulation (PWM) driving.
  • PWM pulse width modulation
  • bits are assigned to the phosphor wheel 100 and the color wheel 200 for each color image formed by the image forming element.
  • FIG. 2A schematically shows the correspondence between the locus of the spot of the blue laser light irradiated on the phosphor wheel 100 and the irradiation periods t1 to t4 of the filter regions of the color wheel 200.
  • FIG. FIG. 2B shows the bit assignment of each filter area when the gradation of an image is expressed by 8 bits by PWM driving.
  • the triangular mark indicates the rotation reference position.
  • a period t1 indicates a period in which yellow fluorescent light is applied to the green filter region 201G.
  • a period t2 indicates a period in which yellow fluorescent light is applied to the red filter region 201R.
  • a period t3 indicates a period in which yellow fluorescence is applied to the yellow filter region 201Y.
  • a period t4 indicates a period in which the blue laser light is irradiated on the blue filter region 201B. The total period of these periods t1 to t4 corresponds to the time required for one rotation of the phosphor wheel 100 and the color wheel 200.
  • the most significant bit is bit 0 and the least significant bit (LSB) is bit 7.
  • (0) to (7) indicate bits 0 to 7, respectively.
  • the image data consists of time slots “1” to “255”.
  • Bit 0 (MSB), bits 1,. . . , Bit 6 and bit 7 (LSB) are assigned time ratios “2 to the 7th power”, “2 to the 6th power”,. . . , “2 to the 1st power” and “2 to the 0th power”. If the time allocated to bit 7 is T, bit 0, bit 1,. . . , Bits 5 and 6 correspond to times 128T, 64T,. . . , 4T, 2T.
  • time slots are set for the display period (periods t1, t2, t3, and t4 shown in FIG. 2A), and each bit is assigned according to the time ratio.
  • a 255 time slot is set for the period t1
  • the time Bits 0-7 are assigned according to the ratio.
  • bits 0 to 7 are assigned to the phosphor region 101R, the phosphor region 101Y and the segment 102 of the segment 101 according to the above time ratio.
  • the information indicating the period (t1, t2, t3, t4) and the bit allocation is the bit allocation information.
  • a bit allocation information table is prepared in advance, and on / off control of the image forming element is performed according to this table. For example, in a DMD, when a certain pixel is expressed at a gradation level 130, light is only emitted between the time domain (128T) of bit 0 and the time domain (2T) of bit 6 in the mirror corresponding to the pixel of the DMD. Control is performed so that light does not reach the screen with respect to the time domain of the other bits 1 to 5 and 7 that reach the screen.
  • Patent Document 1 when a deteriorated part occurs in the phosphor wheel, the position of the deteriorated part on the phosphor wheel is specified, and the light output of the excitation light source is set so that the excitation light is not irradiated to the deteriorated part. It is described to control. As a result, it is possible to suppress wasteful power consumption and improve light utilization efficiency.
  • Patent Document 2 describes that the emission timing of excitation light is controlled so that the excitation light is not irradiated onto the defect region of the phosphor wheel.
  • the projector that performs the bit allocation described above has the following problems.
  • a deteriorated part occurs on the locus 103 of the phosphor wheel 100 shown in FIG. 2A
  • the amount of emitted light decreases at the deteriorated part.
  • the light output control of the excitation light source or the control of the emission timing of the excitation light
  • An object of the present invention is to provide a projector and a bit allocation method that can solve the above-described problem of gradation expression.
  • a first projector includes an excitation light source that emits excitation light, and a phosphor wheel that is formed with a phosphor that emits fluorescence when excited by the excitation light.
  • a light source unit that irradiates the excitation light in a state where the phosphor wheel is rotated at a predetermined cycle and emits color light generated from the emission light of the phosphor wheel, and a video signal that expresses gradation with a plurality of bits
  • An image forming unit that modulates the color light emitted from the light source unit to form an image, and a light detection unit that detects the color light emitted from the light source unit or the image light that is emitted from the image forming unit, Based on the rotation detection unit that detects a reference position that is a reference position in the rotation direction of the phosphor wheel, the detection timing of the reference position detected by the rotation detection unit, and the predetermined period,
  • a control unit that controls the modulation operation of the forming unit.
  • the control unit determines whether or not there is a deteriorated portion in which the light amount of the color light changes in the segmented region based on the detection result of the color light or image light detected by the light detection unit, and the deterioration If there is a part, the bits are reassigned to the area excluding the deteriorated part of the segmented area at the predetermined time ratio.
  • the first bit allocation method of the present invention irradiates the excitation light in a state in which a phosphor wheel formed with a phosphor that emits fluorescence when excited by excitation light is rotated at a predetermined cycle, Based on the video signal expressing the gradation, color light generated from the emitted light of the phosphor wheel is modulated to form image light, and a reference position that is a reference position in the rotation direction of the phosphor wheel is detected. Then, based on the detection timing of the reference position and the predetermined cycle, the segmented region used for forming the image light on the phosphor wheel is changed from the least significant bit to the most significant bit.
  • a modulation operation for forming the image light is controlled according to the allocation of each bit.
  • Image light is detected, and based on the detection result of the color light or image light, it is determined whether or not there is a deteriorated portion where the amount of the color light changes in the segmented region. Reassigning each of the bits at the predetermined time ratio to an area of the divided area excluding the degraded portion.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a projector that is a first embodiment of the present invention.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the correspondence of the phosphor wheel in which the degradation site
  • FIG. 4B is a schematic diagram showing a correspondence relationship between bit assignments of green, red, yellow, and blue colors and the degraded portion shown in FIG. 4A.
  • FIG. 4B is a schematic diagram illustrating an example of a display image when pulse width modulation is performed according to the bit allocation illustrated in FIG. 4B using the phosphor wheel and the color wheel having the degraded portion illustrated in FIG. 4A. It is a figure for demonstrating the table which allocated each bit again with respect to the area
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the projector according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows only a part related to bit allocation, and omits well-known components such as a projection optical system and a video processing circuit.
  • the projector includes a control unit 11, a light source unit 12, an image forming unit 13, a light detection unit 14, and a rotation detection unit 15.
  • the light source unit 12 includes at least an excitation light source 12 a that emits excitation light, and a phosphor wheel 12 b that is formed with a phosphor that emits fluorescence when excited by the excitation light and rotates at a predetermined period.
  • the light source unit 12 is configured such that the excitation light source 12a emits excitation light to the phosphor wheel 12b and emits color light obtained from the emission light of the phosphor wheel 12b.
  • the phosphor wheel 12b includes a rotatable substrate having a characteristic of transmitting excitation light, the substrate is divided into a plurality of segments in the circumferential direction, and a phosphor is formed on at least one segment. There may be. In this case, a reflecting member for reflecting the excitation light may be formed in the segment where the phosphor is not formed. Further, the phosphor wheel 12b may be one in which phosphors that emit fluorescence of different colors are formed in each segment. The phosphor wheel 12b may be formed with a phosphor that emits fluorescence of a predetermined color over the entire circumference of the substrate.
  • the colored light obtained from the light emitted from the phosphor wheel 12b may be the light emitted from the phosphor wheel 12b (fluorescence, or both fluorescence and excitation light) itself, and the emitted light is color-separated. It may be obtained.
  • the light source unit 12 may further include an optical element for color separation, for example, a color wheel.
  • the light source 2 may have the phosphor wheel 100 and the color wheel 200 as shown in FIG.
  • the image forming unit 13 modulates the color light emitted from the light source unit 12 based on the video signal S1 in which gradation is expressed by a plurality of bits, and forms image light.
  • the image forming unit 13 expresses gradation using pulse width modulation, and includes an image forming element such as DMD, for example.
  • the video signal S1 is, for example, an 8-bit video signal, but is not limited thereto.
  • the light detection unit 14 detects the color light emitted from the light source unit 12 or the image light formed by the image forming unit 13.
  • a luminance sensor, a color sensor, an imaging camera, or the like can be used.
  • the rotation detection unit 15 detects a reference position which is a reference position in the rotation direction of the phosphor wheel 12b. For example, the rotation detection unit 15 irradiates light toward a marker member provided at a predetermined portion of the phosphor wheel 12b and a position where the marker member passes, and detects light absorption or reflection by the marker member. And a monitor unit. In this case, the timing at which the optical monitor detects the light absorption or reflection by the marker member is the reference position detection timing. The rotation detection unit 15 supplies a signal (index signal) indicating the detection timing of the reference position to the control unit 11.
  • a member that absorbs infrared rays may be used as the marker member, and the light monitoring unit may irradiate infrared rays and detect reflected infrared rays from the phosphor wheel 12b provided with the marker members.
  • the control unit 11 controls the operations of the light source unit 12, the image forming unit 13, the light detection unit 14, and the rotation detection unit 15.
  • the control unit 11 may be configured by an information processing device (computer) including a CPU (Central Processing Unit), a memory, various logic circuits, and the like.
  • the control unit 11 is used to form image light on the phosphor wheel 12b based on the detection timing of the reference position detected by the rotation detection unit 15 and the rotation cycle (predetermined cycle) of the phosphor wheel 12b.
  • Each bit from the least significant bit to the most significant bit of the plurality of bits is assigned to the partition area at a predetermined time ratio.
  • the control unit 11 controls the modulation operation of the image forming unit 13 according to the allocation of each bit.
  • control unit 11 determines whether or not there is a deteriorated portion in which the light amount of the color light changes in the segmented region based on the detection result of the color light or the image light detected by the light detection unit 14. If there is a deteriorated part, the control unit 11 reassigns each bit to the area excluding the deteriorated part of the segmented area at a predetermined time ratio.
  • each bit is reassigned to the area excluding the deteriorated part of the divided area at a predetermined time ratio.
  • the gradation of the display image can be accurately expressed.
  • the light source 2 has the phosphor wheel 100 and the color wheel 200 having the relationship shown in FIG. 2A, and the control unit 11 performs the bit assignment shown in FIG.
  • the control unit 11 performs the bit assignment shown in FIG.
  • the bit assigned to the area where the degraded part is generated is used as it is, the gradation of the bit is expressed by a luminance value different from the original luminance value (expected value). Cannot be expressed accurately.
  • FIG. 4A schematically shows a correspondence relationship between the phosphor wheel in which the deteriorated portion is generated and the color wheel.
  • FIG. 4B shows a correspondence relationship between the bit assignment of each color of green, red, yellow, and blue and the degraded portion shown in FIG. 4A.
  • the degraded portion 104 is generated in a portion corresponding to the green filter region 201 ⁇ / b> G of the segment 101 of the phosphor wheel 100.
  • bit 4 out of bits 0 to 7 assigned to the segment area corresponding to the green filter area 201G of segment 101 corresponds to the area of degraded portion 104. For this reason, when a green image is formed by the image forming unit 13, the gradation of bit 4 cannot be expressed accurately.
  • FIG. 5 shows an example of a display image when the pulse width modulation is performed according to the bit allocation shown in FIG. 4B using the phosphor wheel 100 having the degraded portion 104 and the color wheel 200 shown in FIG. 4A.
  • the luminance level at the left end of the image is 255
  • the luminance level at the right end is 0,
  • the image 5 is displayed based on a video signal configured so that the luminance level continuously changes from the left end toward the right end. ing. Since the luminance level using bit 4 is lower than the original luminance level, a vertical line is generated in the display image 5, and the gradation cannot be expressed accurately.
  • control unit 11 assigns each bit to a region excluding the degraded portion 104 of the segmented region for the segmented region corresponding to the green filter region 201G of the segment 101. Reassign at the time ratio.
  • FIG. 6 shows a table in which each bit is reassigned to the area corresponding to the green filter area 201G of the segment 101.
  • the area corresponding to bit 4 of the green table shown in FIG. 5 is an unusable area.
  • Bits 0 to 7 are allocated to areas other than the unusable area at a predetermined time ratio.
  • the control unit 11 controls a modulation operation when the image forming unit 13 forms green image light according to the table shown in FIG. As a result, the gradation of the green image light can be accurately displayed.
  • the control unit 11 may perform output control of the excitation light source 12a so that the light amount of the green image light and the light amount of the image light of the other color have a predetermined ratio. From the amount of light reduced due to the unusable area and the predetermined ratio, the amount of image light of other colors can be calculated.
  • the deteriorated portion 104 may occur in a segment area corresponding to the red filter area 201R or the yellow filter area 201Y of the segment 101.
  • control unit 11 reassigns each bit at a predetermined time ratio to the area excluding the deteriorated portion 104 with respect to the divided areas corresponding to the red filter area 201R and the yellow filter area 201Y of the segment 101. Also in this case, the control unit 11 may perform output control of the excitation light source 12a so that the amount of image light of each color becomes a predetermined ratio. From the amount of light reduced due to the unusable area and the predetermined ratio, the amount of image light of other colors can be calculated. In addition, the deteriorated part 104 may also occur in the segment 102.
  • control unit 11 reassigns each bit to the segment 102 in a region excluding the degraded portion 104 at a predetermined time ratio. Also in this case, the control unit 11 may perform output control of the excitation light source 12a so that the amount of image light of each color becomes a predetermined ratio. From the amount of light reduced due to the unusable area and the predetermined ratio, the amount of image light of other colors can be calculated.
  • the control unit 11 causes the image forming unit 13 to form an image showing a gradation pattern corresponding to the gradation of each bit, and the light detection unit 14 outputs the floor on which the image forming unit 13 has emitted.
  • the image light of the tone pattern is detected.
  • the control unit 11 acquires the amount of change in luminance before and after each gradation, and the bit whose amount of change exceeds the threshold is obtained. It is determined that there is a degraded part in the allocated area.
  • control unit 11 controls the phosphor wheel 12b on the basis of the detection timing of the reference position detected by the rotation detection unit 15 and the change timing of the amount of color light detected by the light detection unit 14. The position of the deteriorated part is acquired.
  • the projector includes a plurality of tables in which each bit is allocated to a region excluding a region corresponding to the bit in the segmented region at a predetermined time ratio.
  • the control unit 11 selects a table corresponding to a bit allocated to an area determined to have a deteriorated part from a plurality of tables, and reallocates each bit according to the selected table.
  • the light source unit 12 sequentially emits a plurality of color lights having different colors
  • the image forming unit 13 sequentially modulates the plurality of color lights to form a plurality of color image lights.
  • the divided area is set for each color of image light.
  • the control unit 11 assigns and reassigns each bit for each divided area.
  • FIG. 7 is a block diagram showing a configuration of a projector according to the second embodiment of the present invention.
  • the projector includes a control unit 21, a light source unit 22, a DMD 23, an imaging camera 24, a rotation detection unit 25, a projection optical system 26, and a storage unit 27.
  • the imaging camera 24 can be called a light detection unit.
  • the DMD 23 can be called an image forming unit.
  • the light source unit 22 includes an excitation light source 22a, a phosphor wheel 22b, and a color wheel 22c.
  • the excitation light source 22a is made of, for example, a blue laser diode.
  • the phosphor wheel 22b and the color wheel 22c are the same as the phosphor wheel 100 and the color wheel 200 shown in FIG. 2A.
  • the phosphor wheel 22b rotates at a predetermined cycle.
  • the color wheel 22c rotates in a predetermined cycle in synchronization with the rotation operation of the phosphor wheel 22b.
  • the color wheel 22c emits green light, red light, yellow light, and blue light in order. These emitted lights are the output lights of the light source unit 22.
  • Output light (green light, red light, yellow light, and blue light) of the light source unit 22 is irradiated to the DMD 23 through an optical system (not shown).
  • the DMD 23 modulates green light, red light, yellow light, and blue light, respectively, to form green image light, red image light, yellow image light, and blue image light.
  • the projection optical system 26 projects green image light, red image light, yellow image light, and blue image light sequentially formed by the DMD 23 onto the projection surface.
  • the imaging camera 24 captures an image projected by the projection optical system 26.
  • the imaging camera 24 detects the chromaticity and the luminance level of the projection image and supplies the detection result to the control unit 21.
  • the rotation detection unit 25 detects a reference position that is a reference position in the rotation direction of the phosphor wheel 22b.
  • the rotation detection unit 25 is the same as the rotation detection unit 15 described in the first embodiment.
  • the rotation detection unit 25 supplies an index signal indicating the detection timing of the reference position to the control unit 21.
  • the storage unit 27 stores a test pattern 24a and a bit allocation table 24b.
  • the test pattern 24a includes test image data indicating gradation corresponding to a predetermined time ratio for each of a plurality of bits representing gradation for each color of an image formed by the DMD 23.
  • FIG. 8 shows an example of the test pattern 24a when the gradation is expressed by 8 bits.
  • the test pattern 24a is a green image test pattern, which is an image having a luminance level of bit “0”, a gradation “128”, an image having a luminance level of bit “1”, “64”, and a bit 2 level.
  • FIG. 8 shows a gray pattern, but actually a green pattern is used.
  • test patterns similar to those in FIG. 8 are created for the red image, the yellow image, and the blue image.
  • the bit allocation table 24b includes a normal bit allocation table that is used when no degradation site has occurred in the phosphor wheel 22b and an abnormal bit allocation table that is used when a degradation site has occurred in the phosphor wheel 22b.
  • the normal bit allocation table includes a table indicating the bit allocation of each color of green, red, yellow, and blue. For example, the table shown in FIG. 4B can be used as the normal bit allocation table.
  • the abnormal bit allocation table is a table showing the re-allocation of each bit when a degraded portion occurs in the bit for each of a plurality of bits expressing gradation.
  • the abnormal bit allocation table has a reallocation table for each of green, red, yellow, and blue colors.
  • the green reallocation table includes a reallocation table corresponding to each bit. For example, when an 8-bit video signal is used, the green reallocation table includes a reallocation table corresponding to each of bits 0 to 7.
  • the bit 0 reallocation table is used when a degraded part occurs in bit 0 of the normal bit allocation table.
  • the bit 0 reallocation table is obtained by reassigning each bit to the remaining area at a predetermined time ratio by disabling the area to which bit 0 in which a degraded part has occurred is assigned.
  • FIG. 9 shows an example of the bit 0 reallocation table in the case where gradation is expressed by 8 bits.
  • the area 22d to which the bit 0 in which the deteriorated part has occurred is disabled.
  • Bits 0 to 7 are assigned to a region excluding the region 22d at a predetermined time ratio.
  • the bit 1 reallocation table is used when a degraded part occurs in bit 1 of the normal bit allocation table.
  • the bit 1 reallocation table is obtained by reallocating each bit to the remaining area while disabling the area to which bit 1 where the degraded portion has occurred is unusable.
  • the reallocation table for each of the remaining bits 2 to 7 is also created in the same manner as bits 0 and 1 described above.
  • the table shown in FIG. 4 can be used as the bit 4 reallocation table.
  • a reallocation table for each bit of bits 0 to 7 is created in the same manner as the above green reallocation table.
  • the control unit 21 controls each operation of the light source unit 22, DMD 23, imaging camera 24, and rotation detection unit 25, and performs bit allocation processing.
  • the bit allocation process includes a process for determining the presence / absence of a degraded part, a bit allocation process performed when there is no degraded part (normal), and a bit reallocation process performed when there is a degraded part (abnormal). First, the process for determining the presence or absence of a deteriorated part will be described.
  • the control unit 21 reads the test pattern 27a from the storage unit 27, and causes the DMD 23 to form an image indicating a gradation pattern corresponding to each of a plurality of bits expressing the gradation based on the test pattern 27a.
  • the control unit 21 causes the DMD 23 to form an image based on the test pattern 27a illustrated in FIG.
  • the control unit 21 may cause the DMD 23 to sequentially form the images of the respective luminance levels of the bits 0 to 7, or form one image including the image of the respective luminance levels of the bits 0 to 7 to the DMD 23. May be.
  • the former display method is used.
  • control unit 21 acquires the amount of change in luminance before and after each gradation based on the detection result of the image light of the gradation pattern detected by the imaging camera 24, and the amount of change exceeds a threshold value (expected value). It is determined whether or not. When the amount of change does not exceed the threshold value, the control unit 21 determines that no deteriorated part has occurred. When the amount of change exceeds the threshold value, the control unit 21 determines that there is a degraded portion in the area to which the bit whose amount of change exceeds the threshold value is assigned. Similarly to the above, the control unit 21 determines a deteriorated part for the red image, the yellow image, and the blue image.
  • the control unit 21 determines the image on the phosphor wheel 22b based on the detection timing of the reference position detected by the rotation detection unit 25 and the rotation cycle (predetermined cycle) of the phosphor wheel 22b. Each bit from the least significant bit to the most significant bit of the plurality of bits is assigned to a partitioned area used for forming light at a predetermined time ratio.
  • the control unit 21 controls the modulation operation of the DMD 23 according to the allocation of each bit.
  • the segmented area includes a first segmented area used for forming a green image, a second segmented area used for forming a red image, and a third segment used for forming a yellow image. There is a segmented region and a fourth segmented region used to form a blue image. Bits are assigned to each of the first to fourth divided regions.
  • the control unit 21 selects a reallocation table corresponding to a bit allocated to an area determined to have a deteriorated part from the bit allocation table stored in the storage unit 27, and the selected Reassign each bit according to the table. For example, when there is a deteriorated part in the bit 0 area among the bits 0 to 7 allocated to the first segment area (green), the control unit 21 stores the reallocation table shown in FIG. Acquire and reassign bits 0 to 7 according to this reallocation table. For the second to fourth segmented areas, if there is a deteriorated part, the same processing as that for the first segmented area is performed. The control unit 21 stores the currently used bit allocation table in the storage unit 27 as the current bit allocation table when the projector is turned off. This current bit allocation table is used at the next startup.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a procedure of bit allocation processing executed by the control unit 21.
  • the control unit 21 executes activation processing in response to the activation instruction (step S10). For example, when the power button of an operation unit (not shown) is pressed, the operation unit supplies an activation instruction to the control unit 21. In the activation process, the control unit 21 turns on the excitation light source 22a, acquires the current bit allocation table from the storage unit 27, and performs bit allocation according to the current bit allocation table. In the operation up to the previous time, when no deteriorated part has occurred, the current bit allocation table is a normal bit allocation table.
  • control unit 21 reads the test pattern 27a from the storage unit 27, and based on the test pattern 27a, the DMD 23 displays an image indicating a gradation pattern corresponding to each gradation of a plurality of bits expressing the gradation. Form (step S11). Then, the control unit 21 causes the imaging camera 24 to capture each gradation image formed by the DMD 23 (step S12). Next, the control part 21 acquires the luminance value of the image of each gradation from the imaging result of the imaging camera 24 (step S13). And the control part 21 acquires the variation
  • control unit 21 determines whether or not the luminance change amount acquired in step S13 exceeds a threshold value (step S15). If it is determined in step S15 that the amount of change does not exceed the threshold value, the control unit 21 determines that no deteriorated part has occurred. Then, the control unit 21 uses the current bit allocation table as a table for bit allocation (step S16). If it is determined in step S15 that the amount of change has exceeded the threshold, the control unit 21 determines that there is a degraded portion in the area to which the bit whose amount of change has exceeded the threshold is assigned (step S17).
  • control unit 21 selects, from the bit allocation table stored in the storage unit 27, a re-allocation table corresponding to the bit allocated to the area determined to have a degraded portion, and allocates the selected table to the bit allocation. (Step S18).
  • FIG. 11 shows an example of a display image of each gradation in the case where a deteriorated part is generated in the area where bit 4 of the test pattern 24a shown in FIG. 8 is assigned.
  • FIG. 12A shows a change in luminance value of the image of each gradation shown in FIG.
  • FIG. 12B shows a change in luminance value of the image of each gradation shown in FIG.
  • the luminance values of the images corresponding to the gradations of bits 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 are 128, 64, 32, 16, 8, and 4, respectively. 2,1.
  • FIG. 12A when normal, the luminance values of the images corresponding to the gradations of bits 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 are 128, 64, 32, 16, 8, and 4, respectively. 2,1.
  • FIG. 12A when normal, the luminance values of the images corresponding to the gradations of bits 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, and 7 are 128, 64, 32, 16, 8, and 4, respectively. 2,1.
  • FIG. 12A when normal, the luminance values
  • the control unit 21 can determine which bit has a degraded portion. Also for other color images, it is possible to determine which bit has a deteriorated portion on the same principle as described above.
  • each bit is again set at a predetermined time ratio in the area excluding the deteriorated part of the divided area. Since it is assigned, the gradation of the display image can be expressed accurately.
  • the rotation detector 25 may detect a reference position in the rotation direction of the color wheel 22c instead of the phosphor wheel 22b. In this case, since the phosphor wheel 22b and the color wheel 22c are rotated in a predetermined cycle synchronously, the control unit 21 performs the phosphor wheel 22b based on the detection timing of the reference position of the color wheel 22c. Can be specified.
  • control unit 21 may control the output of the excitation light source 22a so that the amount of image light of each color becomes a predetermined ratio. From the amount of light reduced due to the unusable area and the predetermined ratio, the amount of image light of other colors can be calculated.
  • FIG. 13 is a block diagram showing a configuration of a projector according to the third embodiment of the present invention.
  • the projector includes a control unit 31, a light source unit 22, a DMD 23, a luminance sensor 34, a rotation detection unit 25, and a projection optical system 26. Since the light source unit 22, DMD 23, rotation detection unit 25, and projection optical system 26 have been described in the second embodiment, description thereof is omitted here.
  • the luminance sensor 34 can be referred to as a light detection unit.
  • the luminance sensor 34 detects the color light emitted from the phosphor wheel 22b.
  • the luminance sensor 34 supplies a signal indicating the detection result of the color light to the control unit 31.
  • the control unit 31 controls each operation of the light source unit 22, DMD 23, luminance sensor 34, and rotation detection unit 25 and performs bit allocation processing.
  • the bit allocation process includes a process for determining the presence / absence of a degraded part, a bit allocation process performed when there is no degraded part (normal), and a bit reallocation process performed when there is a degraded part (abnormal).
  • control unit 31 turns on the excitation light source 22a and determines the presence / absence of the deteriorated part based on the change in the amount of color light detected by the luminance sensor 34.
  • the control unit 31 determines the image on the phosphor wheel 22b based on the detection timing of the reference position detected by the rotation detection unit 25 and the rotation cycle (predetermined cycle) of the phosphor wheel 22b. Each bit from the least significant bit to the most significant bit of the plurality of bits is assigned to a partitioned area used for forming light at a predetermined time ratio.
  • the control unit 31 controls the modulation operation of the DMD 23 according to the allocation of each bit.
  • the control unit 31 deteriorates on the phosphor wheel 22b based on the detection timing of the reference position detected by the rotation detection unit 25 and the change timing of the amount of color light detected by the luminance sensor 34. Get the position of the part. And the control part 31 allocates each bit again to the area
  • each bit is set in the area excluding the deteriorated part of the divided area for a predetermined time. Since the assignment is performed again by the ratio, the gradation of the display image can be accurately expressed.
  • the control unit 21 may perform output control of the excitation light source 22a so that the amount of image light of each color becomes a predetermined ratio. From the amount of light reduced due to the unusable area and the predetermined ratio, the amount of image light of other colors can be calculated.
  • FIG. 14 shows a configuration of the entire optical system of a one-chip DLP projector which is another embodiment of the present invention. This one-chip DLP projector is an application of the projector of the third embodiment.
  • the DLP projector includes a light source unit 1, an illumination optical system 2, a projection optical system 3, and a DMD 4.
  • the light source unit 1 corresponds to the light source unit 22 of the third embodiment.
  • the light source unit 1 includes a light source 1a, a collimator lens 1b, lenses 1c to 1e, 1i, 1k, 1m, a polarization separating element 1f, a diffusion plate 1g, a dichroic mirror 1h, a quarter wavelength plate 1j, a phosphor unit 1l, a color filter.
  • a unit 1n and a color sensor 24 are included.
  • a blue laser diode (LD) that outputs blue light having a peak wavelength in the blue wavelength region is used as the light source 1a.
  • a blue LD arranged in a 6 ⁇ 4 matrix is used as the light source 1a.
  • the number of blue LDs is not limited to 24. The number of blue LDs may be increased or decreased as necessary.
  • the collimator lens 1b is provided for each blue LD, and converts the blue light output from the blue LD into a parallel light beam.
  • the lenses 1c to 1e convert each blue light (incident light beam) incident from the light source 1a via the collimator lens 1b into a parallel light beam with a reduced light beam diameter. By making the diameter of the emitted light beam smaller than that of the incident light beam, the size of the members disposed after the lenses 1c to 1e can be reduced.
  • three lenses 1c to 1e are used, but the number of lenses is not limited to three. The number of lenses may be increased or decreased as necessary.
  • the blue light emitted from the lenses 1c to 1e enters the dichroic mirror 1h via the polarization separation element 1f.
  • a diffusion plate 1g is disposed on the optical path between the polarization separation element 1f and the dichroic mirror 1h.
  • the diffusion plate 1g diffuses the blue light from the polarization separation element 1f.
  • the diffusion angle is about 3 °, for example.
  • the diffusion angle is an angle formed by a light beam passing through the center of the light beam (center light beam) and a light beam passing through the outermost side of the light beam.
  • the polarization separation element 1f has a characteristic of separating S-polarized light and P-polarized light.
  • the polarization separation element 1f has characteristics of reflecting S-polarized light and transmitting P-polarized light.
  • the light source 1a is arranged so that the output light (blue light) is incident on the separation element 1f as S-polarized light.
  • a polarizing plate or a dichroic mirror can be used as the polarization separation element 1f. Blue light (S-polarized light) reflected by the polarization separation element 1f enters the dichroic mirror 1h.
  • the dichroic mirror 1h transmits light having a first wavelength longer than the wavelength of the light source 1a (the wavelength of blue light) and reflects light having a wavelength less than the first wavelength with respect to light incident as S-polarized light.
  • the dichroic mirror 1h transmits light having a second wavelength shorter than the wavelength of the light source 1a (blue light wavelength) and reflects light having a wavelength less than the second wavelength with respect to light incident as P-polarized light. It has the characteristic to do.
  • the dichroic mirror 1h can be realized using a dielectric multilayer film.
  • the dichroic mirror 1h guides blue light (S-polarized light) from the polarization separation element 1f to the phosphor unit 1l.
  • a quarter-wave plate 1j and lenses 1i and 1k are arranged on the optical path between the dichroic mirror 1h and the phosphor unit 11.
  • the phosphor unit 11 includes the phosphor wheel 22b illustrated in FIG. 13 and a drive unit (motor) that rotates the phosphor wheel 22b.
  • the phosphor wheel 22b includes a wheel substrate that transmits light in a predetermined wavelength band including the wavelength of the light source 1a.
  • the wheel substrate is provided with a yellow phosphor member and a reflecting member along the circumferential direction.
  • the reflecting member reflects blue light from the light source 1a.
  • the reflected blue light is illumination light.
  • the yellow phosphor member includes a phosphor that emits yellow fluorescence when excited by excitation light.
  • the yellow phosphor can be excited with blue light from the light source 1a.
  • the yellow fluorescence includes light in the wavelength range from green to red. Yellow fluorescence is illumination light.
  • the phosphor unit 1l is arranged so that the illumination light is irradiated to the phosphor wheel 22b on the surface side where the yellow phosphor member and the reflecting member are provided.
  • the ratio of the area of the yellow phosphor member and the reflection member in the circumferential direction depends on the luminance balance of the red light, green light, and blue light included in the output light of the light source unit 1. It is set appropriately.
  • the lenses 1i and 1k are a condensing lens group that condenses the blue light from the dichroic mirror 1h on the phosphor wheel 22b of the phosphor unit 1l.
  • the condensing lens group is constituted by the two lenses 1i and 1k, it is not limited to this.
  • the condensing lens group may be composed of three or more lenses.
  • the quarter wave plate 1j gives a phase difference to the incident light.
  • the quarter wavelength plate 1j is disposed between the lens 1i and the dichroic mirror 1h. Blue light (S-polarized light) from the dichroic mirror 1h passes through the quarter-wave plate 1j and becomes circularly polarized light. Blue light (circularly polarized light) that has passed through the quarter-wave plate 1j is irradiated onto the phosphor wheel 22b via the lenses 1i and 1k.
  • blue light (circularly polarized light) from the lens 1k is sequentially irradiated onto the yellow phosphor member and the reflecting member.
  • the yellow phosphor member the yellow phosphor excited by blue light emits yellow fluorescence.
  • the reflecting member reflects the blue light from the lens 1k in the direction of the lens 1k.
  • Yellow fluorescent light (unpolarized light) from the yellow phosphor member and blue light (circularly polarized light) that is reflected light from the reflecting member sequentially pass through the lenses 1k, 1i, and the quarter-wave plate 1j, respectively, to the dichroic mirror 1h.
  • the blue light (circularly polarized light) from the reflecting member passes through the quarter-wave plate 1j and becomes P-polarized light. This blue light (P-polarized light) enters the dichroic mirror 1h.
  • Yellow fluorescent light (non-polarized light) and blue light (P-polarized light) are transmitted through the dichroic mirror 1h.
  • the yellow fluorescent light and the blue light transmitted through the dichroic mirror 1h are condensed on the incident surface of the light uniformizing element 2a (for example, a light tunnel or a rod integrator) of the illumination optical system 2 using the lens 1m.
  • the color filter unit 1n is disposed between the lens 1m and the light uniformizing element 2a.
  • the color filter unit 1n includes the color wheel 22c shown in FIG. 13, a drive unit (motor) that rotates the color wheel 22c, and a detection unit that detects the rotation timing of the color wheel 22c.
  • the detection unit is the rotation detection unit 25 shown in FIG.
  • the color wheel 22c is disposed closer to the lens 1m than the focal position of the lens 1m.
  • the color wheel 22c includes a red transmission filter, a green transmission filter, and a diffusion plate.
  • the red transmission filter, the green transmission filter, and the diffusion plate are formed so as to be arranged in the circumferential direction.
  • the filter area composed of the red transmission filter and the green transmission filter corresponds to the area of the yellow phosphor member of the phosphor wheel 22b.
  • the area of the diffuser plate corresponds to the area of the reflecting member of the phosphor wheel 22b.
  • the ratio of the area of the filter area (red and green) and the area of the diffusion plate in the circumferential direction is the same as the ratio of the area of the yellow phosphor member and the reflecting member in the circumferential direction.
  • the color wheel 22c and the phosphor wheel 22b are configured to rotate in synchronization with each other.
  • the yellow fluorescence from the yellow phosphor member includes light in the green to red wavelength band, the red light is transmitted through the red transmission filter, and the green light is transmitted through the green transmission filter.
  • Blue light from the reflecting member passes through the diffusion plate. Blue diffused light is emitted from the diffuser plate.
  • the diffusion angle is, for example, about 10 °, but can be changed as necessary.
  • Red light, green light, and blue light that have passed through the color wheel 22 c are output light (illumination light) of the light source unit 1.
  • the luminance sensor 34 is arranged so as to detect light emitted from the phosphor wheel 22b (fluorescence and blue light).
  • the illumination optical system 2 guides output light from the light source unit 1 to the DMD 4 and supplies rectangular and uniform light to the DMD 4.
  • the illumination optical system 2 includes a light uniformizing element 2a, lenses 2b, 2c, 2e and a mirror 2d.
  • the light uniformizing element 2a has a rectangular parallelepiped shape, and the output light of the light source unit 1 enters the inside from one end, and the incident light propagates inside and is emitted from the other end.
  • the surface (incident surface) at one end of the light uniformizing element 2 a is disposed at the focal position of the lens 1 m of the light source unit 1.
  • the irradiation surface of the phosphor wheel 22b and the incident surface of the light uniformizing element 2a are in an imaging relationship.
  • the light emitted from the other end of the light uniformizing element 2a is applied to the DMD 4 through the lenses 2b, 2c, the mirror 2d, and the lens 2e.
  • the lenses 2b, 2c, and 2e are condensing lenses.
  • the DMD 4 has a plurality of micromirrors. Each micromirror is configured such that the angle changes according to the driving voltage, and the reflection angle differs between when the driving voltage indicating the on state is supplied and when the driving voltage indicating the off state is supplied. . By controlling on / off of each micromirror according to a video signal, an incident light beam is spatially modulated to form an image.
  • the projection optical system 3 enlarges and projects the image formed on the image forming unit 4 on the projection surface.
  • the projection surface may be anything that can project an image, such as a screen or a wall.
  • the imaging camera 24 is used instead of the luminance sensor 34. In this case, the imaging camera 24 is arranged so that an image projected on the projection surface can be detected.
  • FIG. 15 shows the configuration of the entire optical system of a three-chip DLP projector which is another embodiment of the present invention.
  • This 3-chip DLP projector is an application of the projector of the first embodiment.
  • the DLP projector includes a light source unit 1, lenses 80, 82, 86, a mirror 84, a TIR (Total Internal Reflection) prism 90, a color prism 92, a DMD 96, and a projection lens 98.
  • the light source unit 1 corresponds to the light source unit 12 of the first embodiment.
  • the light source unit 1 includes light sources 40a and 40b, lenses 41a, 41b, 42a, 42b, 44, 46, and 47, dichroic mirrors 43 and 45, and a phosphor wheel 12b.
  • the phosphor wheel 12b will be described in the first embodiment.
  • the phosphor wheel 12b is formed of a phosphor that emits yellow fluorescence over the entire circumferential direction.
  • the light source 40a is an excitation light source.
  • a blue laser diode (LD) that outputs blue light having a peak wavelength in a blue wavelength region is used.
  • the light source 40a is composed of a plurality of blue LDs arranged in a matrix, but the number of blue LDs can be set as appropriate.
  • a collimator lens is provided for each blue LD, and converts the blue light output from the blue LD into a parallel light beam.
  • the light source 40b is a blue light source and has the same structure as the light source 40a. Also in the light source 40b, the number of blue LDs can be set as appropriate.
  • Light emitted from the light source 40a enters the dichroic mirror 45 via the lenses 41a and 42a.
  • the incident angle of the blue excitation light to the dichroic mirror 45 is approximately 45 °.
  • the lenses 41a and 42a act to reduce the luminous flux diameter of the blue excitation light from the light source 40a.
  • the dichroic mirror 45 has a characteristic of reflecting light in the blue wavelength region in the wavelength range of visible light and transmitting light in other wavelength regions.
  • the dichroic mirror 45 reflects the blue excitation light from the lens 42a toward the phosphor wheel 22b.
  • Blue excitation light which is reflected light from the dichroic mirror 45, is applied to the phosphor wheel 22b through the lens 46.
  • the lens 42a and the lens 46 function as a condensing lens group that condenses the blue excitation light on the phosphor wheel 22b.
  • Light emitted from the phosphor wheel 22b (yellow fluorescence) is incident on one surface of the dichroic mirror 43 via the lens 46, the dichroic mirror 45, and the lens 44.
  • the incident angle of yellow fluorescence to one surface of the dichroic mirror 43 is approximately 45 °.
  • Light emitted from the light source 40b (blue light) is incident on the other surface of the dichroic mirror 43 via the lenses 41b and 42b.
  • the incident angle of the blue light on the other surface of the dichroic mirror 43 is approximately 45 °.
  • the lenses 41b and 42b act so as to reduce the luminous flux diameter of the blue light from the light source 40b.
  • the dichroic mirror 43 has a characteristic of transmitting light in the blue wavelength region in the wavelength range of visible light and reflecting light in other wavelength regions.
  • the dichroic mirror 43 transmits blue light from the lens 42b and reflects yellow fluorescence from the lens 44 in the same direction as the transmitted light. Yellow fluorescence includes a red wavelength component and a green wavelength component.
  • the light emitted from the dichroic mirror 43 is white light obtained by combining blue light and yellow fluorescence.
  • Light emitted from the dichroic mirror 43 (white light) is incident on the incident surface of the light uniformizing element 54 via the lens 47.
  • the lens 47 condenses the light emitted from the dichroic mirror 43 (white light) on the incident surface of the light uniformizing element 54.
  • the light uniformizing element 54 is the same as the light uniformizing element 2a shown in FIG.
  • the irradiation surface of the phosphor wheel 12b and the incident surface of the light uniformizing element 54 are in an imaging relationship.
  • Light emitted from the light uniformizing element 54 (white light) is incident on the TIR prism 90 via the lenses 80 and 82, the mirror 84, and the lens 86.
  • the light incident on the TIR prism 90 is totally reflected in the prism and enters the color prism 92.
  • the color prism 92 splits white light into green light, red light, and blue light. In FIG. 15, for the sake of convenience, only the optical path of green light dispersed by the color prism 92 is shown.
  • the green light split by the color prism 92 enters the DMD 96 for green light.
  • red light enters a DMD (not shown) for red light
  • blue light enters a DMD (not shown) for blue light.
  • the DMD 96 has a plurality of micromirrors arranged in a matrix. Each micromirror corresponds to a pixel of the projected image. The angle of each micromirror can be adjusted. Light incident on a minute mirror (ON state) having a certain angle is reflected in the direction of the projection lens 98 and projected onto the projection surface.
  • the projection surface may be anything that can project an image, such as a screen or a wall.
  • the green light, the red light, and the blue light incident on the minute mirror in the ON state are incident on the color prism 92 and are combined by the color prism 92.
  • the combined light combined by the color prism 92 passes through the TIR prism 90 and the projection lens 98 and is projected onto the projection surface.
  • Light incident on a micro mirror (OFF state) having a different angle is reflected in a direction different from that of the projection lens 98 and is not projected on the projection surface.
  • the rotation detector 15 is arranged to detect the reference position of the phosphor wheel 22b.
  • the light detection unit 14 is arranged to detect the emission light (yellow fluorescence) of the phosphor wheel 22b.
  • the arrangement of bits (for example, the arrangement of bits 0 to 7) in bit allocation and re-bit allocation can be changed as appropriate.
  • the phosphor wheel (12b, 22b) may be rotated in synchronization with the frame period (vertical synchronization) of the video signal S1 (synchronization method), and the phosphor wheel (12b, 22b) is controlled by synchronization control using an internal clock. ) May be rotated (asynchronous method).
  • a synchronous method is used for a one-chip DLP projector, and an asynchronous method is used for a three-chip DLP projector.

Landscapes

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Abstract

画像の階調を正確に表現することができるプロジェクタを提供する。プロジェクタは、蛍光体ホイール（１２ｂ）の射出光から生成した色光を射出する光源部（１２）と、複数のビットで階調を表現した映像信号に基づいて、光源部（１２）から射出した色光を変調して画像を形成する画像形成部（１３）と、色光又は画像光を検出する光検出部（１４）と、蛍光体ホイール（１２ｂ）の基準位置を検出する回転検出部（１５）と、基準位置の検出タイミングと所定の周期とに基づいて、蛍光体ホイール（１２ｂ）上の画像光を形成するために使用する区分領域に、最下位ビットから最上位ビットまでの各ビットを所定の時間比率で割り付ける制御部（１１）と、を有する。制御部（１１）は、色光又は画像光の検出結果に基づいて、区分領域内に劣化部位が有るか否かを判定し、劣化部位が有る場合は、区分領域の該劣化部位を除く領域に、各ビットを所定の時間比率で再度割り付ける。

Description

プロジェクタ及びビット割り付け方法
　本発明は、蛍光体を用いた光源を備えたプロジェクタ及びビット割り付け方法に関する。
　蛍光体を用いた光源を備えたプロジェクタが知られている（特許文献１、２参照）。このプロジェクタは、光源部と、入力映像信号に基づいて光源部からの照明光を変調して画像を形成する画像形成部と、画像形成部で形成した画像を投射する投射光学系と、を有する。
　光源部は、青色レーザーダイオード、蛍光体ホイール、カラーホイール及び光学系を有する。蛍光体ホイールは、回転可能な基板からなる。この基板は、円周方向に第１及び第２のセグメントに区画されている。第１のセグメントには、青色レーザー光で励起されて黄色蛍光を発する蛍光体が形成されている。第２のセグメントには、青色レーザー光を反射する反射部材が設けられている。
　蛍光体ホイールを所定の周期で回転させた状態で、青色レーザー光を蛍光体ホイールに照射する。第１のセグメントでは、青色レーザー光で励起された蛍光体が黄色蛍光を発する。第２のセグメントでは、青色レーザー光が反射部材で反射される。
　光学系は、青色レーザーダイオードからの青色レーザー光を蛍光体ホイールに照射し、第１のセグメントから射出した黄色蛍光と第２のセグメントから射出した青色レーザー光（反射光）とを同一の光路でカラーホイールに照射する。この光学系は、例えば、レンズ、ダイクロイックミラー、偏光変換素子などを含む。
　カラーホイールは、回転可能な基板からなる。この基板は、赤色光のみを透過させる赤色フィルタ領域と、緑色光のみを透過させる緑色フィルタ領域と、青色光のみを透過させる青色フィルタ領域とを有する。赤色フィルタ領域、緑色フィルタ領域及び青色フィルタ領域は、円周方向に順に配置されている。
　カラーホイールは、蛍光体ホイールの回転動作と同期して所定の周期で回転する。蛍光体ホイールの第１のセグメントから射出した黄色蛍光は、赤色フィルタ領域及び緑色フィルタ領域に順に照射される。蛍光体ホイールの第２のセグメントから射出した青色レーザー光（反射光）は、青色フィルタ領域に照射される。カラーホイールからは、赤色フィルタ領域を透過した赤色光、緑色フィルタ領域を透過した緑色光、青色フィルタ領域を透過した青色光が順に射出される。これら赤色光、緑色光及び青色光が光源部の出力光である。
　光源部から出力された赤色光、緑色光及び青色光は順に画像形成部に照射される。画像形成部は、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）等の画像形成素子からなる。画像形成素子は、入力映像信号に基づいて光源部から出力された赤色光、緑色光及び青色光を順に変調して赤色画像、緑色画像及び青色画像をそれぞれ形成する。
　投射光学系は、画像形成素子が形成した赤色画像、緑色画像及び青色画像を投射面上に投射する。
　なお、カラーホイールには、赤色フィルタ領域、緑色フィルタ領域及び青色フィルタ領域に加えて、黄色光のみを透過させる黄色フィルタ領域を備えたものもある。このカラーホイールを用いた場合は、蛍光体ホイールの第１のセグメントから射出した黄色蛍光は、赤色フィルタ領域、緑色フィルタ領域及び黄色フィルタ領域に順に照射される。蛍光体ホイールの第２のセグメントから射出した青色レーザー光（反射光）は、青色フィルタ領域に照射される。カラーホイールからは、赤色フィルタ領域を透過した赤色光、緑色フィルタ領域を透過した緑色光、黄色フィルタ領域を透過した黄色光、青色フィルタ領域を透過した青色光が順に射出される。これら赤色光、緑色光、黄色光及び青色光が光源部の出力光である。
　画像形成部では、画像形成素子が、入力映像信号に基づいて光源部から出力された赤色光、緑色光、黄色光及び青色光を順に変調して赤色画像、緑色画像、黄色画像及び青色画像をそれぞれ形成する。
　図１は、蛍光体ホイールの各セグメントとカラーホイールの各フィルタ領域との対応関係を模式的に示す図である。
　図１に示すように、蛍光体ホイール１００とカラーホイール２００は、略同じ大きさである。なお、後述すように、蛍光体ホイール１００の射出光（青色光や黄色蛍光など）がカラーホイール２００の所定の領域を照射するように同期制御を行うことができるのであれば、蛍光体ホイール１００とカラーホイール２００の大きさは異なっていても良い。例えば、冷却効率を高める目的で、蛍光体ホイール１００の径をカラーホイール２００の径よりも大きくしても良い。
　蛍光体ホイール１００は、第１のセグメントであるセグメント１０１と、第２のセグメントであるセグメント１０２とを有する。カラーホイール２００は、赤色フィルタ領域２０１Ｒ、緑色フィルタ領域２０１Ｇ、青色フィルタ領域２０１Ｂ及び黄色フィルタ領域２０１Ｙを有する。
　蛍光体ホイール１００のセグメント１０１の円周方向の幅は、カラーホイール２００の赤色フィルタ領域２０１Ｒ、緑色フィルタ領域２０１Ｇ及び黄色フィルタ領域２０１Ｙからなる部分の円周方向の幅とほぼ同じである。蛍光体ホイール１００のセグメント１０２の円周方向の幅は、カラーホイール２００の青色フィルタ領域２０１Ｂの円周方向の幅とほぼ同じである。
　セグメント１０１には、黄色蛍光を発する蛍光体が形成されている。セグメント１０１は、赤色フィルタ領域２０１Ｒに対応する蛍光体領域１０１Ｒ、緑色フィルタ領域２０１Ｇに対応する蛍光体領域１０１Ｇ及び黄色フィルタ領域２０１Ｙに対応する蛍光体領域１０１Ｙを含む。
　蛍光体ホイール１００とカラーホイール２００は、所定の周期で同期して回転する。蛍光体ホイール１００を回転させた状態で青色レーザー光を蛍光体ホイール１００に照射すると、セグメント１０１の蛍光体領域１０１Ｒ、蛍光体領域１０１Ｇ及び蛍光体領域１０１Ｙが黄色蛍光を射出し、セグメント１０２が青色光（青色レーザー光の反射光）を射出する。
　蛍光体領域１０１Ｒが射出した黄色蛍光は、赤色フィルタ領域２０１Ｒに入射する。蛍光体領域１０１Ｇが射出した黄色蛍光は、緑色フィルタ領域２０１Ｇに入射する。蛍光体領域１０１Ｙが射出した黄色蛍光は、黄色フィルタ領域２０１Ｙに入射する。セグメント１０２が射出した青色光は、青色フィルタ領域２０１Ｂに入射する。青色フィルタ領域２０１Ｂは、例えば、拡散板から構成されてもよい。
　一般に、ＤＭＤ等の画像形成素子は、パルス幅変調（ＰＷＭ）駆動を行うことで画像の階調を表現する。この場合、蛍光体ホイール１００及びカラーホイール２００に対して、画像形成素子で形成する各色の画像毎にビット割り付けを行う。
　図２Ａに、蛍光体ホイール１００に照射された青色レーザー光のスポットの軌跡と、カラーホイール２００の各フィルタ領域の照射期間ｔ１～ｔ４との対応関係を模式的に示す。また、図２Ｂに、ＰＷＭ駆動で画像の階調を８ビットで表現する場合の各フィルタ領域のビット割り付けを示す。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、三角マークは回転基準位置を示す。
　図２Ａにおいて、期間ｔ１は、黄色蛍光が緑色フィルタ領域２０１Ｇに照射されている期間を示す。期間ｔ２は、黄色蛍光が赤色フィルタ領域２０１Ｒに照射されている期間を示す。期間ｔ３は、黄色蛍光が黄色フィルタ領域２０１Ｙに照射されている期間を示す。期間ｔ４は、青色レーザー光が青色フィルタ領域２０１Ｂに照射されている期間を示す。これら期間ｔ１～ｔ４を合計した期間は、蛍光体ホイール１００及びカラーホイール２００が１回転するのに要した時間に相当する。
　図２Ｂの例では、最上位ビット（ＭＳＢ）をビット０とし、最下位ビット（ＬＳＢ）をビット７とする。図２Ｂ中、（０）～（７）はそれぞれビット０～７を示す。
　画像データは、「１」～「２５５」のタイムスロットからなる。ビット０（ＭＳＢ），ビット１，．．．，ビット６，ビット７（ＬＳＢ）のそれぞれに割り当てる時間比率を「２の７乗」，「２の６乗」，．．．，「２の１乗」，「２の０乗」と規定する。ビット７に割り当てる時間をＴとすると、ビット０，ビット１，．．．，ビット５，ビット６に対応する時間はそれぞれ１２８Ｔ，６４Ｔ，．．．，４Ｔ，２Ｔとなる。
　各色の画像毎に、表示期間（図２Ａに示した期間ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４）に対して２５５タイムスロットを設定し、上記時間比率に従って各ビットを割り付ける。例えば、図２Ｂに示すように、蛍光体ホイール１００のセグメント１０１の蛍光体領域１０１Ｒ（緑色フィルタ領域２０１Ｇに対応する領域）に対しては、期間ｔ１に対して２５５タイムスロットを設定し、上記時間比率に従ってビット０～７を割り当てる。同様に、セグメント１０１の蛍光体領域１０１Ｒや蛍光体領域１０１Ｙ及びセグメント１０２に対しても、上記時間比率に従ってビット０～７を割り付ける。
　上記の期間（ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４）とビットの割り付けを示す情報がビット割り付け情報である。通常は、ビット割り付け情報テーブルが予め用意されており、このテーブルにしたがって、画像形成素子のオン・オフ制御を行う。例えば、ＤＭＤにおいて、ある画素を階調レベル１３０で表現する場合は、ＤＭＤのその画素に対応するミラーにおいて、ビット０の時間領域（１２８Ｔ）とビット６の時間領域（２Ｔ）の間だけ光がスクリーン上に到達し、他のビット１～５、７の時間領域については、光がスクリーン上に到達しないように制御がなされる。
　ところで、経年劣化等のために、蛍光体ホイールの一部に傷、欠け、焦げなどの劣化部位が生じる場合がある。
　特許文献１には、蛍光体ホイールに劣化部位が生じた場合は、蛍光体ホイール上の劣化部位の位置を特定し、劣化部位に対して励起光が照射されないように、励起光源の光出力を制御することが記載されている。これにより、無駄な電力消費を抑制し、かつ、光利用効率を向上することが可能となる。
　特許文献２には、励起光が蛍光体ホイールの欠陥領域に照射されないように、励起光の発光タイミングを制御することが記載されている。
国際公開第２０１６／０５１５３７号 特開２０１３－１１８１７２号公報
　上述したビット割り付けを行うプロジェクタにおいては、以下のような問題がある。
　図２Ａに示した蛍光体ホイール１００の軌跡１０３上に劣化部位が生じた場合は、劣化部位では、射出光（黄色蛍光又は青色光）の光量が低下する。このため、劣化部位が生じた領域に割り付けたビットを使用することができず、画像の階調を正確に表現することが困難になる。
　特許文献１や特許文献２に記載の方法のように、劣化部位に対して励起光が照射されないように励起光源の光出力制御（又は励起光の発光タイミングの制御）を行うだけでは、上記階調表現の問題を解決することはできない。
　本発明の目的は、上記階調表現の問題を解決することができるプロジェクタ及びビット割り付け方法を提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の第１のプロジェクタは、励起光を射出する励起光源と、前記励起光で励起されて蛍光を発する蛍光体が形成された蛍光体ホイールと、を備え、前記蛍光体ホイールを所定の周期で回転させた状態で前記励起光を照射し、前記蛍光体ホイールの射出光から生成した色光を射出する光源部と、複数のビットで階調を表現した映像信号に基づいて、前記光源部から射出した色光を変調して画像を形成する画像形成部と、前記光源部から射出した色光又は前記画像形成部の射出光である画像光を検出する光検出部と、前記蛍光体ホイールの回転方向における基準となる位置である基準位置を検出する回転検出部と、前記回転検出部で検出した前記基準位置の検出タイミングと前記所定の周期とに基づいて、前記蛍光体ホイール上の前記画像光を形成するために使用する区分領域に、前記複数のビットの最下位ビットから最上位ビットまでの各ビットを所定の時間比率で割り付け、該各ビットの割り付けに従って前記画像形成部の変調動作を制御する制御部と、を有する。前記制御部は、前記光検出部で検出された前記色光又は画像光の検出結果に基づいて、前記区分領域内に前記色光の光量が変化する劣化部位が有るか否かを判定し、該劣化部位が有る場合は、前記区分領域の該劣化部位を除く領域に、前記各ビットを前記所定の時間比率で再度割り付ける。
　本発明の第１のビット割り付け方法は、励起光で励起されて蛍光を発する蛍光体が形成された蛍光体ホイールを所定の周期で回転させた状態で前記励起光を照射し、複数のビットで階調を表現した映像信号に基づいて、前記蛍光体ホイールの射出光から生成した色光を変調して画像光を形成し、前記蛍光体ホイールの回転方向における基準となる位置である基準位置を検出し、前記基準位置の検出タイミングと前記所定の周期とに基づいて、前記蛍光体ホイール上の前記画像光を形成するために使用する区分領域に、前記複数のビットの最下位ビットから最上位ビットまでの各ビットを所定の時間比率で割り付け、該各ビットの割り付けに従って前記画像光を形成するための変調動作を制御する、ビット割り付け方法であって、前記色光又は画像光を検出し、前記色光又は画像光の検出結果に基づいて、前記区分領域内に前記色光の光量が変化する劣化部位が有るか否かを判定し、該劣化部位が有る場合は、前記区分領域の該劣化部位を除く領域に、前記各ビットを前記所定の時間比率で再度割り付けることを含む。
蛍光体ホイールの各セグメントとカラーホイールの各フィルタ領域との対応関係を示す模式図である。 蛍光体ホイールに照射された青色レーザー光のスポットの軌跡と、カラーホイールの各フィルタ領域の照射期間との対応関係を示す模式図である。 ＰＷＭ駆動で画像の階調を８ビットで表現する場合のビット割り付けを説明するための図である。 本発明の第１の実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図である。 劣化部位が生じた蛍光体ホイールとカラーホイールとの対応関係を示す模式図である。 緑、赤、黄、青の各色のビット割り付けと図４Ａに示した劣化部位との対応関係を示す模式図である。 図４Ａに示した劣化部位を有する蛍光体ホイールとカラーホイールとを用いて図４Ｂに示したビット割り付けに従ってパルス幅変調を行った場合の表示画像の一例を示す模式図である。 緑色フィルタ領域に対応する領域に対して、各ビットを再度割り付けたテーブルを説明するための図である。 本発明の第２の実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図である。 ８ビットで階調を表現した場合のテストパターンの一例を示す模式図である。 ８ビットで階調を表現した場合のビット０再割り付けテーブルの一例を示す図である。 ビット割り付け処理の一手順を示すフローチャートである。 図８に示したテストパターンのビット４が割り付けられた領域に劣化部位が生じた場合の各階調の表示画像の一例を示す模式図である。 図８に示した各階調の画像の輝度値の変化を説明するための図である。 図１１に示した各階調の画像の輝度値の変化を説明するための図である。 本発明の第３の実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図である。 本発明の他の実施形態である１チップＤＬＰプロジェクタの光学系全体の構成を示す模式図である。 本発明の他の実施形態である３チップＤＬＰプロジェクタの光学系全体の構成を示す模式図である。
　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。
　（第１の実施形態）
　図３は、本発明の第１の実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図である。図３には、ビット割り付けに関わる部分のみが示されており、投射光学系や映像処理回路などの良く知られている構成については省略している。
　図３を参照すると、プロジェクタは、制御部１１、光源部１２、画像形成部１３、光検出部１４及び回転検出部１５を有する。
　光源部１２は、励起光を射出する励起光源１２ａと、励起光で励起されることで蛍光を発する蛍光体が形成された、所定の周期で回転する蛍光体ホイール１２ｂと、を少なくとも備える。光源部１２は、励起光源１２ａが励起光を蛍光体ホイール１２ｂに照射し、蛍光体ホイール１２ｂの射出光から得られた色光を射出するように構成されている。
　蛍光体ホイール１２ｂは、励起光を透過する特性を備えた回転可能な基板を備え、該基板が、円周方向に複数のセグメントに区画され、少なくとも一つのセグメントに蛍光体が形成されたものであっても良い。この場合、蛍光体が形成されていないセグメントに、励起光を反射させるための反射部材が形成されても良い。また、蛍光体ホイール１２ｂは、各セグメントに、異なる色の蛍光を発する蛍光体が形成されたものであっても良い。また、蛍光体ホイール１２ｂは、基板の全周に亘って所定の色の蛍光を発する蛍光体が形成されたものであっても良い。
　蛍光体ホイール１２ｂの射出光から得られた色光とは、蛍光体ホイール１２ｂの射出光（蛍光、又は、蛍光及び励起光の両方）そのものであっても良く、また、射出光を色分離して得られたものであっても良い。
　光源部１２は、色分離のための光学要素、例えば、カラーホイールをさらに有していても良い。例えば、光源２は、図１に示したような蛍光体ホイール１００及びカラーホイール２００を有していても良い。
　画像形成部１３は、複数のビットで階調を表現した映像信号Ｓ１に基づいて、光源部１２から射出された色光を変調して画像光を形成する。画像形成部１３は、パルス幅変調を用いて階調を表現するものであって、例えば、ＤＭＤ等の画像形成素子からなる。映像信号Ｓ１は、例えば、８ビットの映像信号であるが、これに限定されない。
　光検出部１４は、光源部１２から射出された色光又は画像形成部１３で形成された画像光を検出する。光検出部１４として、例えば、輝度センサ、カラーセンサ、撮像カメラなど用いることができる。
　回転検出部１５は、蛍光体ホイール１２ｂの回転方向における基準となる位置である基準位置を検出する。例えば、回転検出部１５は、蛍光体ホイール１２ｂの所定の部位に設けられたマーカー部材と、マーカー部材が通過する位置に向けて光を照射し、マーカー部材による光の吸収又は反射を検出する光モニタ部と、を有していてもよい。この場合、光モニタ部が、マーカー部材による光の吸収又は反射を検出したタイミングが、基準位置の検出タイミングである。回転検出部１５は、基準位置の検出タイミングを示す信号（インデックス信号）を制御部１１に供給する。例えば、マーカー部材として、赤外線を吸収する部材を用い、光モニタ部が、赤外線を照射し、マーカー部材を設けた蛍光体ホイール１２ｂからの赤外線の反射光を検出しても良い。
　制御部１１は、光源部１２、画像形成部１３、光検出部１４及び回転検出部１５の各動作を制御する。制御部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、各種論理回路等を含む情報処理装置（コンピュータ）で構成されても良い。
　制御部１１は、回転検出部１５で検出した基準位置の検出タイミングと蛍光体ホイール１２ｂの回転周期（所定の周期）とに基づいて、蛍光体ホイール１２ｂ上の画像光を形成するために使用する区分領域に、複数のビットの最下位ビットから最上位ビットまでの各ビットを所定の時間比率で割り付ける。制御部１１は、各ビットの割り付けに従って画像形成部１３の変調動作を制御する。
　また、制御部１１は、光検出部１４で検出された色光又は画像光の検出結果に基づいて、区分領域内に色光の光量が変化する劣化部位が有るか否かを判定する。劣化部位が有る場合は、制御部１１は、区分領域の劣化部位を除く領域に、各ビットを所定の時間比率で再度割り付ける。
　本実施形態のプロジェクタによれば、画像光を形成するために使用される区分領域内に劣化部位が有る場合は、区分領域の劣化部位を除く領域に各ビットを所定の時間比率で再度割り付けるので、表示画像の階調を正確に表現することができる。
　以下に、具体例を挙げて、課題、作用及び効果を説明する。ここでは、光源２が図２Ａに示した関係を有する蛍光体ホイール１００及びカラーホイール２００を有し、制御部１１が、図２に示したビット割り付けを行っているものと仮定する。
　図２Ａに示した蛍光体ホイール１００の軌跡１０３上に劣化部位が生じると、劣化部位では、黄色蛍光又は青色光の光量が低下する。この場合、劣化部位が生じた領域に割り付けたビットをそのまま使用すると、当該ビットの階調が本来の輝度値（期待値）とは異なる輝度値で表現されることになり、その結果、階調を正確に表現することができなくなる。
　図４Ａに、劣化部位が生じた蛍光体ホイールとカラーホイールとの対応関係を模式的に示す。図４Ｂに、緑、赤、黄、青の各色のビット割り付けと図４Ａに示した劣化部位との対応関係を示す。
　図４Ａの例では、蛍光体ホイール１００のセグメント１０１の緑色フィルタ領域２０１Ｇに対応する部分に劣化部位１０４が生じている。この場合、図４Ｂに示すように、セグメント１０１の緑色フィルタ領域２０１Ｇに対応する区分領域に対して割り付けたビット０～７のうちの、ビット４が劣化部位１０４の領域に対応する。このため、画像形成部１３で緑色画像を形成する場合、ビット４の階調を正確に表現することができない。
　図５に、図４Ａに示した劣化部位１０４を有する蛍光体ホイール１００とカラーホイール２００とを用いて図４Ｂに示したビット割り付けに従ってパルス幅変調を行った場合の表示画像の一例を示す。この例では、画像の左端の輝度レベルを２５５、右端の輝度レベルを０として、左端から右端に向かって輝度レベルが連続的に変化するように構成された映像信号に基づいて画像５を表示している。ビット４を用いた輝度レベルが本来の輝度レベルよりも低いために、表示画像５に縦線が生じ、階調を正確に表現できない。
　これに対して、本実施形態のプロジェクタによれば、制御部１１は、セグメント１０１の緑色フィルタ領域２０１Ｇに対応する区分領域に対して、該区分領域の劣化部位１０４を除く領域に各ビットを所定の時間比率で再度割り付ける。
　図６に、セグメント１０１の緑色フィルタ領域２０１Ｇに対応する領域に対して、各ビットを再度割り付けたテーブルを示す。図６のテーブルでは、図５に示した緑のテーブルのビット４に対応する領域が使用不可領域となっている。使用不可領域を除く領域に、ビット０～７が所定の時間比率で割り付けられている。
　制御部１１は、図６に示すテーブルに従って、画像形成部１３の緑色画像光を形成する際の変調動作を制御する。これにより、緑色画像光の階調を正確に表示することが可能となる。
　なお、図６のテーブルに従って形成した緑色画像光の光量は、使用不可領域の分だけ低くなる。このため、緑色画像光の光量と他の色の画像光の光量との比率が変化し、その結果、色再現性が低下する場合がある。この問題を解消するために、制御部１１は、緑色画像光の光量と他の色の画像光の光量とが所定の比率になるように、励起光源１２ａの出力制御を行っても良い。使用不可領域のために低下した光量と所定の比率とから、他の色の画像光の光量を算出することができる。
　また、劣化部位１０４は、セグメント１０１の赤色フィルタ領域２０１Ｒや黄色フィルタ領域２０１Ｙに対応する区分領域に生じる場合がある。この場合は、制御部１１は、セグメント１０１の赤色フィルタ領域２０１Ｒや黄色フィルタ領域２０１Ｙに対応する区分領域に対して、劣化部位１０４を除く領域に、各ビットを所定の時間比率で再度割り付ける。この場合も、制御部１１は、各色の画像光の光量が所定の比率になるように、励起光源１２ａの出力制御を行っても良い。使用不可領域のために低下した光量と所定の比率とから、他の色の画像光の光量を算出することができる。
　また、劣化部位１０４は、セグメント１０２にも生じる場合がある。この場合は、制御部１１は、セグメント１０２に対して、劣化部位１０４を除く領域に、各ビットを所定の時間比率で再度割り付ける。この場合も、制御部１１は、各色の画像光の光量が所定の比率になるように、励起光源１２ａの出力制御を行っても良い。使用不可領域のために低下した光量と所定の比率とから、他の色の画像光の光量を算出することができる。
　以上説明した本実施形態のプロジェクタの構成は、一例であって、適宜に変更することができる。
　以下、変形例について説明する。
　第１の変形例において、制御部１１は、各ビットそれぞれの階調に対応する階調パターンを示す画像を画像形成部１３で形成させ、光検出部１４が、画像形成部１３が射出した階調パターンの画像光を検出する。そして、制御部１１が、光検出部１４で検出した階調パターンの画像光の検出結果に基づいて、各階調の前後の輝度の変化量を取得し、該変化量が閾値を超えたビットが割り付けられた領域に劣化部位が有ると判定する。
　第２の変形例において、制御部１１は、回転検出部１５で検出した基準位置の検出タイミングと、光検出部１４で検出した色光の光量の変化のタイミングとに基づいて、蛍光体ホイール１２ｂ上の劣化部位の位置を取得する。
　第３の変形例において、プロジェクタは、複数のビットのそれぞれについて、区分領域の当該ビットに対応する領域を除く領域に各ビットを所定の時間比率で割り付けた複数のテーブルを有する。制御部１１は、複数のテーブルのうちから、劣化部位が有ると判断した領域に割り付けられたビットに対応するテーブルを選択し、該選択したテーブルに従って各ビットを再度割り付ける。
　第４の変形例において、光源部１２は、互いに色が異なる複数の色光を順に射出し、画像形成部１３が、複数の色光を順に変調して複数の色の画像光を形成する。区分領域は、画像光の色毎に設定される。制御部１１は、各区分領域について、各ビットの割り付け及び再割り付けを行う。
　（第２の実施形態）
　図７は、本発明の第２の実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図である。
　図７を参照すると、プロジェクタは、制御部２１、光源部２２、ＤＭＤ２３、撮像カメラ２４、回転検出部２５、投射光学系２６及び記憶部２７を有する。撮像カメラ２４は、光検出部と呼ぶことができる。ＤＭＤ２３は、画像形成部と呼ぶことができる。
　光源部２２は、励起光源２２ａ、蛍光体ホイール２２ｂ及びカラーホイール２２ｃを有する。励起光源２２ａは、例えば、青色レーザーダイオードからなる。蛍光体ホイール２２ｂ及びカラーホイール２２ｃは、図２Ａに示した蛍光体ホイール１００及びカラーホイール２００と同様のものである。蛍光体ホイール２２ｂは、所定の周期で回転する。カラーホイール２２ｃは、蛍光体ホイール２２ｂの回転動作と同期して所定の周期で回転する。カラーホイール２２ｃは、緑色光、赤色光、黄色光及び青色光を順に射出する。これら射出光が光源部２２の出力光である。
　光源部２２の出力光（緑色光、赤色光、黄色光及び青色光）は、不図示の光学系を介してＤＭＤ２３に照射される。ＤＭＤ２３は、緑色光、赤色光、黄色光及び青色光をそれぞれ変調して緑色画像光、赤色画像光、黄色画像光及び青色画像光を形成する。
　投射光学系２６は、ＤＭＤ２３で順に形成された緑色画像光、赤色画像光、黄色画像光及び青色画像光を投射面上に投射する。撮像カメラ２４は、投射光学系２６が投射した画像を撮像する。撮像カメラ２４は、投射画像の色度及び輝度レベルを検出し、検出結果を制御部２１に供給する。
　回転検出部２５は、蛍光体ホイール２２ｂの回転方向における基準となる位置である基準位置を検出する。回転検出部２５は、第１の実施形態で説明した回転検出部１５と同様のものである。回転検出部２５は、基準位置の検出タイミングを示すインデックス信号を制御部２１に供給する。
　記憶部２７は、テストパターン２４ａ及びビット割り付けテーブル２４ｂを格納する。テストパターン２４ａは、ＤＭＤ２３で形成される画像の色毎に、階調を表現する複数のビットのそれぞれについて、所定の時間比率に応じた階調を示すテスト画像データを含む。
　図８に、８ビットで階調を表現した場合のテストパターン２４ａの一例を示す。この例では、テストパターン２４ａは、緑色画像のテストパターンであって、ビット０の階調「１２８」の輝度レベルの画像、ビット１の階調「６４」の輝度レベルの画像、ビット２の階調「３２」の輝度レベルの画像、ビット３の階調「１６」の輝度レベルの画像、ビット４の階調「８」の輝度レベルの画像、ビット５の階調「４」の輝度レベルの画像、ビット６の階調「２」の輝度レベルの画像、ビット７の階調「１」の輝度レベルの画像を含む。なお、便宜上、図８では、グレーのパターンを示しているが、実際は緑色のパターンが用いられる。また、赤色画像、黄色画像及び青色画像についても、図８と同様のテストパターンが作成される。
　再び、図７を参照する。ビット割り付けテーブル２４ｂは、蛍光体ホイール２２ｂに劣化部位が生じていない場合に用いる正常時ビット割り付けテーブルと、蛍光体ホイール２２ｂに劣化部位が生じている場合に用いる異常時ビット割り付けテーブルとを含む。
　正常時ビット割り付けテーブルは、緑、赤、黄、青の各色のビット割り付けを示すテーブルからなる。例えば、正常時ビット割り付けテーブルとして、図４Ｂに示したテーブルを用いることができる。
　異常時ビット割り付けテーブルは、階調を表現する複数のビットのそれぞれについて、当該ビットに劣化部位が生じた場合の各ビットの再割り付けを示すテーブルからなる。異常時ビット割り付けテーブルは、緑、赤、黄、青の各色それぞれについて、再割り付けテーブルを有する。
　緑色再割り付けテーブルは、各ビットそれぞれに対応する再割り付けテーブルを含む。例えば、８ビットの映像信号を用いる場合、緑色再割り付けテーブルは、ビット０～７の各ビットそれぞれに対応する再割り付けテーブルを含む。
　以下、例えば、図４Ｂに示した緑のテーブルを正常時に用いている場合の各ビットの再割り付けテーブルを説明する。
　ビット０再割り付けテーブルは、正常時ビット割り付けテーブルのビット０に劣化部位が生じた場合に用いる。ビット０再割り付けテーブルは、劣化部位が生じたビット０を割り付けた領域を使用不可として、残りの領域に各ビットを所定の時間比率で再度割り付けたものである。
　図９に、８ビットで階調を表現した場合のビット０再割り付けテーブルの一例を示す。図９に示すように、劣化部位が生じたビット０を割り付けた領域２２ｄが使用不可とされる。領域２２ｄを除く領域に、ビット０～７が所定の時間比率で割り付けられている。
　ビット１再割り付けテーブルは、正常時ビット割り付けテーブルのビット１に劣化部位が生じた場合に用いるものである。ビット１再割り付けテーブルは、劣化部位が生じたビット１を割り付けた領域を使用不可として、残りの領域に各ビットを再割り付けしたものである。
　残りのビット２～７の各ビットの再割り付けテーブルも、上記のビット０、１と同様の方法で作成される。例えば、ビット４再割り付けテーブルとして、図４に示したテーブルを用いることができる。
　また、赤色再割り付けテーブル、黄色再割り付けテーブル及び青色再割り付けテーブルについても、上記の緑色再割り付けテーブルと同様の方法で、ビット０～７の各ビットの再割り付けテーブルが作成される。
　再び、図７を参照する。制御部２１は、光源部２２、ＤＭＤ２３、撮像カメラ２４及び回転検出部２５の各動作を制御するとともに、ビット割り付け処理を行う。ビット割り付け処理は、劣化部位の有無の判定処理と、劣化部位がない場合（正常時）に行うビット割り付け処理と、劣化部位が有る場合（異常時）に行うビット再割り付け処理とを含む。
　まず、劣化部位の有無の判定処理について説明する。
　制御部２１は、記憶部２７からテストパターン２７ａを読み出し、テストパターン２７ａに基づいて、階調を表現する複数のビットのそれぞれに対応する階調パターンを示す画像をＤＭＤ２３で形成させる。
　例えば、制御部２１は、緑色画像について、図８に示したテストパターン２７ａに基づく画像をＤＭＤ２３で形成させる。この場合、制御部２１は、ビット０～７の各輝度レベルの画像を順にＤＭＤ２３で形成させても良く、また、ビット０～７の各輝度レベルの画像を含む一つの画像をＤＭＤ２３で形成させても良い。ここでは、前者の表示手法が用いられるものとする。
　また、制御部２１は、撮像カメラ２４で検出した階調パターンの画像光の検出結果に基づいて、各階調の前後の輝度の変化量を取得し、該変化量が閾値（期待値）を超えたか否かを判定する。変化量が閾値を超えていない場合は、制御部２１は、劣化部位は生じていないと判定する。変化量が閾値を超えた場合は、制御部２１は、変化量が閾値を超えたビットが割り付けられた領域に劣化部位が有ると判定する。
　上記と同様に、制御部２１は、赤色画像、黄色画像及び青色画像についても、劣化部位の判定を行う。
　次に、正常時のビット割り付け処理について説明する。
　正常時のビット割り付け処理において、制御部２１は、回転検出部２５で検出した基準位置の検出タイミングと蛍光体ホイール２２ｂの回転周期（所定の周期）とに基づいて、蛍光体ホイール２２ｂ上の画像光を形成するために使用する区分領域に、複数のビットの最下位ビットから最上位ビットまでの各ビットを所定の時間比率で割り付ける。制御部２１は、各ビットの割り付けに従ってＤＭＤ２３の変調動作を制御する。
　区分領域には、緑色画像を形成するために使用される第１の区分領域、赤色画像を形成するために使用される第２の区分領域、黄色画像を形成するために使用される第３の区分領域、及び、青色画像を形成するために使用される第４の区分領域がある。第１乃至第４の区分領域のそれぞれについて、ビットの割り付けが行われる。
　次に、異常時のビット再割り付け処理について説明する。
　ビット再割り付け処理において、制御部２１は、記憶部２７に格納されているビット割り付けテーブルから、劣化部位が有ると判断した領域に割り付けられたビットに対応する再割り付けテーブルを選択し、該選択したテーブルに従って、各ビットを再度割り付ける。例えば、第１の区分領域（緑色）に割り付けたビット０～７のうちのビット０の領域に劣化部位が有る場合は、制御部２１は、図９に示した再割り付けテーブルを記憶部２７から取得し、この再割り付けテーブルに従って、ビット０～７を再度割り付ける。第２乃至第４の区分領域についても、劣化部位が有る場合は、第１の区分領域と同様の処理が行われる。
　なお、制御部２１は、プロジェクタの電源オフ時に、現在使用しているビット割り付けテーブルを現状ビット割り付けテーブルとして記憶部２７に格納する。この現状ビット割り付けテーブルは、次回の起動時に使用される。
　次に、本実施形態のプロジェクタのビット割り付け動作について具体的に説明する。
　図１０は、制御部２１が実行するビット割り付け処理の一手順を示すフローチャートを示す。
　まず、制御部２１は、起動指示に応じて、起動処理を実行する（ステップＳ１０）。例えば、不図示の操作部の電源ボタンを押すことで、操作部が起動指示を制御部２１に供給する。起動処理において、制御部２１は、励起光源２２ａを点灯させるとともに、記憶部２７から現状ビット割り付けテーブルを取得し、該現状ビット割り付けテーブルに従ってビット割り付けを行う。なお、前回までの動作において、劣化部位が生じていない場合は、現状ビット割り付けテーブルは、正常時のビット割り付けテーブルである。
　次に、制御部２１は、記憶部２７からテストパターン２７ａを読み出し、このテストパターン２７ａに基づいて、階調を表現する複数のビットそれぞれの階調に対応する階調パターンを示す画像をＤＭＤ２３で形成させる（ステップＳ１１）。そして、制御部２１は、ＤＭＤ２３で形成させた各階調の画像を撮像カメラ２４で撮像させる（ステップＳ１２）。
　次に、制御部２１は、撮像カメラ２４の撮像結果から各階調の画像の輝度値を取得する（ステップＳ１３）。そして、制御部２１は、各階調の前後の輝度の変化量を取得する（ステップＳ１４）。
　次に、制御部２１は、ステップＳ１３で取得した輝度の変化量が閾値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１５）。
　ステップＳ１５で、変化量が閾値を超えていないと判定した場合は、制御部２１は、劣化部位は生じていないと判定する。そして、制御部２１は、現状ビット割り付けテーブルをビット割り付けのためのテーブルとして使用する（ステップＳ１６）。
　ステップＳ１５で、変化量が閾値を超えたと判定した場合は、制御部２１は、変化量が閾値を超えたビットが割り付けられた領域に劣化部位が有ると判定する（ステップＳ１７）。そして、制御部２１は、記憶部２７に格納されているビット割り付けテーブルから、劣化部位が有ると判断した領域に割り付けられたビットに対応する再割り付けテーブルを選択し、該選択したテーブルをビット割り付けのためのテーブルとして使用する（ステップＳ１８）。
　図１１に、図８に示したテストパターン２４ａのビット４が割り付けられた領域に劣化部位が生じた場合の各階調の表示画像の一例を示す。図１２Ａに、図８に示した各階調の画像の輝度値の変化を示す。図１２Ｂに、図１１に示した各階調の画像の輝度値の変化を示す。
　図１２Ａに示すように、正常時は、ビット０、１、２、３、４、５、６、７それぞれの階調に対応する画像の輝度値は１２８、６４、３２、１６、８、４、２、１である。一方、図１２Ｂに示すように、ビット４が割り付けられた領域に劣化部位が生じた場合、ビット０、１、２、３、４、５、６、７それぞれの階調に対応する画像の輝度値は１２８、６４、３２、１６、０、４、２、１である。図１２Ａの正常時の「１６」から「８」への期待値変化に比較して、図１２Ｂの異常時では、「１６」から「０」といった各段に大きな変化を生じる。この変化の違いに基づき、制御部２１は、どのビットに劣化部位が生じているかを判別することができる。
　他の色の画像についても、上記と同様の原理で、どのビットに劣化部位が生じているかを判別することができる。
　本実施形態のプロジェクタにおいても、第１の実施形態と同様、画像光を形成する区分領域内に劣化部位が有る場合は、区分領域の劣化部位を除く領域に各ビットを所定の時間比率で再度割り付けるので、表示画像の階調を正確に表現することができる。
　なお、本実施形態において、回転検出部２５は、蛍光体ホイール２２ｂではなく、カラーホイール２２ｃの回転方向における基準となる位置を検出しても良い。この場合は、蛍光体ホイール２２ｂとカラーホイール２２ｃとが同期して所定の周期で回転していることから、制御部２１は、カラーホイール２２ｃの基準位置の検出タイミングに基づいて、蛍光体ホイール２２ｂの区分領域を特定することができる。
　本実施形態のプロジェクタにおいても、第１の実施形態と同様、制御部２１は、各色の画像光の光量が所定の比率になるように、励起光源２２ａの出力制御を行っても良い。使用不可領域のために低下した光量と所定の比率とから、他の色の画像光の光量を算出することができる。
　（第３の実施形態）
　図１３は、本発明の第３の実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図である。
　図１３を参照すると、プロジェクタは、制御部３１、光源部２２、ＤＭＤ２３、輝度センサ３４、回転検出部２５及び投射光学系２６を有する。光源部２２、ＤＭＤ２３、回転検出部２５及び投射光学系２６は、第２の実施形態で説明したものであるので、ここでは、その説明を省略する。輝度センサ３４は、光検出部と呼ぶことができる。
　輝度センサ３４は、蛍光体ホイール２２ｂが射出した色光を検出する。輝度センサ３４は、色光の検出結果を示す信号を制御部３１に供給する。
　制御部３１は、光源部２２、ＤＭＤ２３、輝度センサ３４及び回転検出部２５の各動作を制御するとともに、ビット割り付け処理を行う。ビット割り付け処理は、劣化部位の有無の判定処理と、劣化部位がない場合（正常時）に行うビット割り付け処理と、劣化部位が有る場合（異常時）に行うビット再割り付け処理とを含む。
　劣化部位の有無の判定処理において、制御部３１は、励起光源２２ａを点灯させ、輝度センサ３４で検出した色光の光量の変化に基づいて、劣化部位の有無を判定する。
　正常時のビット割り付け処理において、制御部３１は、回転検出部２５で検出した基準位置の検出タイミングと蛍光体ホイール２２ｂの回転周期（所定の周期）とに基づいて、蛍光体ホイール２２ｂ上の画像光を形成するために使用する区分領域に、複数のビットの最下位ビットから最上位ビットまでの各ビットを所定の時間比率で割り付ける。制御部３１は、各ビットの割り付けに従ってＤＭＤ２３の変調動作を制御する。
　ビット再割り付け処理において、制御部３１は、回転検出部２５で検出した基準位置の検出タイミングと、輝度センサ３４で検出した色光の光量の変化のタイミングとに基づいて、蛍光体ホイール２２ｂ上の劣化部位の位置を取得する。そして、制御部３１は、区分領域の劣化部位を除く領域に、各ビットを所定の時間比率で再度割り付ける。
　本実施形態のプロジェクタにおいても、第１及び第２の実施形態と同様、画像光を形成する区分領域内に劣化部位が有る場合は、区分領域の劣化部位を除く領域に各ビットを所定の時間比率で再度割り付けるので、表示画像の階調を正確に表現することができる。
　なお、第１又は第２の実施形態と同様、制御部２１は、各色の画像光の光量が所定の比率になるように、励起光源２２ａの出力制御を行っても良い。使用不可領域のために低下した光量と所定の比率とから、他の色の画像光の光量を算出することができる。
　以上説明した第１乃至第３の実施形態のプロジェクタの構成は、１チップＤＬＰ（Digital Light Processing）プロジェクタ及び３チップＤＬＰプロジェクタに適用することができる。「ＤＬＰ」は登録商標である。
　（１チップＤＬＰプロジェクタ）
　図１４に、本発明の他の実施形態である１チップＤＬＰプロジェクタの光学系全体の構成を示す。この１チップＤＬＰプロジェクタは、第３の実施形態のプロジェクタを適用したものである。
　図１４を参照すると、ＤＬＰプロジェクタは、光源部１、照明光学系２、投射光学系３及びＤＭＤ４を有する。光源部１は、第３の実施形態の光源部２２に相当する。
　光源部１は、光源１ａ、コリメータレンズ１ｂ、レンズ１ｃ～１ｅ、１ｉ、１ｋ、１ｍ、偏光分離素子１ｆ、拡散板１ｇ、ダイクロイックミラー１ｈ、１／４波長板１ｊ、蛍光体ユニット１ｌ、カラーフィルターユニット１ｎ及びカラーセンサ２４を有する。
　光源１ａとして、青色の波長域にピーク波長を有する青色光を出力する青色レーザーダイオード（ＬＤ）が用いられる。例えば、光源１ａとして、６×４の行列状に配置された青色ＬＤが用いられる。ただし、青色ＬＤの数は２４個に限定されない。青色ＬＤの数は、必要に応じて増減してもよい。
　コリメータレンズ１ｂは、青色ＬＤ毎に設けられ、青色ＬＤから出力された青色光を平行光束に変換する。
　レンズ１ｃ～１ｅは、光源１ａからコリメータレンズ１ｂを介して入射する各青色光（入射光束）を、光束径を縮小した平行光束に変換する。出射光束の径を入射光束よりも小さくすることで、レンズ１ｃ～１ｅ以降に配置される部材のサイズを小さくすることができる。ここでは、３つのレンズ１ｃ～１ｅが用いられているが、レンズの数は３つに限定されない。レンズの数は、必要に応じて増減してもよい。
　レンズ１ｃ～１ｅから出射した青色光は、偏光分離素子１ｆを介してダイクロイックミラー１ｈに入射する。偏光分離素子１ｆとダイクロイックミラー１ｈの間の光路上には、拡散板１ｇが配置されている。拡散板１ｇは、偏光分離素子１ｆからの青色光を拡散する。拡散角は、例えば３°程度である。ここで、拡散角は、光束の中心を通る光線（中心光線）と光束の最も外側を通る光線とのなす角度である。
　偏光分離素子１ｆは、Ｓ偏光とＰ偏光を分離する特性を有する。ここでは、偏光分離素子１ｆは、Ｓ偏光を反射し、Ｐ偏光を透過する特性を有する。光源１ａは、その出力光（青色光）がＳ偏光で分離素子１ｆに入射するように配置されている。偏光分離素子１ｆとして、偏光板やダイクロイックミラーを用いることができる。
　偏光分離素子１ｆで反射された青色光（Ｓ偏光）は、ダイクロイックミラー１ｈに入射する。ダイクロイックミラー１ｈは、Ｓ偏光で入射する光に対して、光源１ａの波長（青色光の波長）よりも長い第１の波長以上の光を透過し、第１の波長未満の光を反射する特性を有する。また、ダイクロイックミラー１ｈは、Ｐ偏光で入射する光に対して、光源１ａの波長（青色光の波長）よりも短い第２の波長以上の光を透過し、第２の波長未満の光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー１ｈは、誘電体多層膜を用いて実現できる。
　ダイクロイックミラー１ｈは、偏光分離素子１ｆからの青色光（Ｓ偏光）を蛍光体ユニット１ｌに導く。ダイクロイックミラー１ｈと蛍光体ユニット１ｌの間の光路上に、１／４波長板１ｊ及びレンズ１ｉ、１ｋが配置されている。
　蛍光体ユニット１ｌは、図１３に示した蛍光体ホイール２２ｂと、蛍光体ホイール２２ｂを回転する駆動部（モーター）とを有する。蛍光体ホイール２２ｂは、光源１ａの波長を含む所定の波長帯域の光を透過するホイール基板を備える。ホイール基板には、黄色蛍光体部材と反射部材が円周方向に沿って設けられている。
　反射部材は、光源１ａからの青色光を反射する。反射された青色光は照明光である。黄色蛍光体部材は、励起光により励起されることで黄色の蛍光を放出する蛍光体を含む。黄色蛍光体は、光源１ａからの青色光で励起することができる。なお、黄色蛍光は、緑色から赤色の波長範囲の光を含む。黄色蛍光は照明光である。
　蛍光体ユニット１ｌは、蛍光体ホイール２２ｂに対し、黄色蛍光体部材と反射部材が設けられている面側に照明光が照射されるように配置されている。黄色蛍光体部材及び反射部材の円周方向における面積の割合（円周方向の分割比）は、光源部１の出力光に含まれる赤色光、緑色光及び青色光それぞれの輝度のバランスに応じて適宜に設定される。
　レンズ１ｉ、１ｋは、ダイクロイックミラー１ｈからの青色光を蛍光体ユニット１ｌの蛍光体ホイール２２ｂ上に集光する集光レンズ群である。ここでは、２枚のレンズ１ｉ、１ｋにより集光レンズ群を構成しているが、これに限定されない。集光レンズ群は３枚以上のレンズで構成されてもよい。
　１／４波長板１ｊは、入射光に対して位相差を与える。１／４波長板１ｊは、レンズ１ｉとダイクロイックミラー１ｈの間に配置されている。ダイクロイックミラー１ｈからの青色光（Ｓ偏光）は、１／４波長板１ｊを通過して円偏光となる。１／４波長板１ｊを通過した青色光（円偏光）は、レンズ１ｉ、１ｋを介して蛍光体ホイール２２ｂ上に照射される。
　蛍光体ホイール２２ｂを回転することで、レンズ１ｋからの青色光（円偏光）が、黄色蛍光体部材及び反射部材に順に照射される。黄色蛍光体部材では、青色光により励起された黄色蛍光体が黄色蛍光を発する。反射部材は、レンズ１ｋからの青色光をレンズ１ｋの方向に反射する。
　黄色蛍光体部材からの黄色蛍光（非偏光）及び反射部材からの反射光である青色光（円偏光）はそれぞれ、レンズ１ｋ、１ｉ、１／４波長板１ｊを順次通過してダイクロイックミラー１ｈに入射する。ここで、反射部材からの青色光（円偏光）は、１／４波長板１ｊを通過してＰ偏光になる。この青色光（Ｐ偏光）が、ダイクロイックミラー１ｈに入射する。
　黄色蛍光（非偏光）及び青色光（Ｐ偏光）は、ダイクロイックミラー１ｈを透過する。ダイクロイックミラー１ｈを透過した黄色蛍光及び青色光は、レンズ１ｍを用いて照明光学系２の光均一化素子２ａ（例えば、ライトトンネルやロッドインテグレータなど）の入射面に集光される。
　カラーフィルターユニット１ｎは、レンズ１ｍと光均一化素子２ａとの間に配置されている。カラーフィルターユニット１ｎは、図１３に示したカラーホイール２２ｃと、カラーホイール２２ｃを回転する駆動部（モーター）と、カラーホイール２２ｃの回転タイミングを検出する検出部とを備える。検出部は、図１３に示した回転検出部２５である。カラーホイール２２ｃは、レンズ１ｍの焦点位置よりもレンズ１ｍ側に配置されている。
　カラーホイール２２ｃは、赤色透過フィルター、緑色透過フィルター及び拡散板を有する。赤色透過フィルター、緑色透過フィルター及び拡散板は、円周方向に並ぶように形成されている。
　赤色透過フィルターと緑色透過フィルターとからなるフィルタ領域は、蛍光体ホイール２２ｂの黄色蛍光体部材の領域に対応する。拡散板の領域は、蛍光体ホイール２２ｂの反射部材の領域に対応する。フィルター領域（赤色及び緑色）と拡散板の領域の円周方向における面積の割合は、黄色蛍光体部材と反射部材の円周方向における面積の割合と同じである。
　カラーホイール２２ｃと蛍光体ホイール２２ｂは、互いに同期して回転するように構成されている。黄色蛍光体部材からの黄色蛍光は緑色から赤色の波長帯域の光を含み、赤色の光は赤色透過フィルターを透過し、緑色の光は緑色透過フィルターを透過する。反射部材からの青色光は、拡散板を通過する。拡散板からは青色光の拡散光が出射される。拡散角は、例えば１０°程度であるが、必要に応じて適宜に変更することができる。
　カラーホイール２２ｃを通過した赤色光、緑色光及び青色光が、光源部１の出力光（照明光）である。
　輝度センサ３４は、蛍光体ホイール２２ｂの射出光（蛍光及び青色光）を検出するように配置されている。
　照明光学系２は、光源部１の出力光をＤＭＤ４に導くとともに、矩形かつ均一な光をＤＭＤ４に供給する。照明光学系２は、光均一化素子２ａ、レンズ２ｂ、２ｃ、２ｅ及びミラー２ｄを有する。
　光均一化素子２ａは、直方体形状のものであって、光源部１の出力光が一方の端部から内部に入射し、入射した光が内部を伝搬して他方の端部から出射される。光均一化素子２ａの一方の端部の面（入射面）は、光源部１のレンズ１ｍの焦点位置に配置されている。蛍光体ホイール２２ｂの照射面と光均一化素子２ａの入射面とは結像関係にある。
　光均一化素子２ａの他方の端部から出射した光は、レンズ２ｂ、２ｃ、ミラー２ｄ及びレンズ２ｅを介してＤＭＤ４に照射される。レンズ２ｂ、２ｃ、２ｅは集光レンズである。
　ＤＭＤ４は、複数の微小ミラーを有する。各微小ミラーは、駆動電圧に応じて角度が変化するように構成されており、オン状態を示す駆動電圧が供給された場合とオフ状態を示す駆動電圧が供給された場合とで反射角度が異なる。映像信号に応じて各微小ミラーをオンオフ制御することで、入射光束を空間的に変調して画像を形成する。
　投射光学系３は、画像形成部４に形成された画像を投射面上に拡大投射する。投射面は、スクリーンや壁など、画像を投射できるものであればよい。
　なお、第２の実施形態のプロジェクタを上記の１チップＤＬＰプロジェクタに適用する場合は、輝度センサ３４に代えて、撮像カメラ２４を用いる。この場合、撮像カメラ２４は、投射面に投射された画像を検出できるように配置する。
　（３チップＤＬＰプロジェクタ）
　図１５に、本発明の他の実施形態である３チップＤＬＰプロジェクタの光学系全体の構成を示す。この３チップＤＬＰプロジェクタは、第１の実施形態のプロジェクタを適用したものである。
　図１５を参照すると、ＤＬＰプロジェクタは、光源部１、レンズ８０、８２、８６、ミラー８４、ＴＩＲ（Total Internal Reflection）プリズム９０、カラープリズム９２、ＤＭＤ９６及び投射レンズ９８を有する。光源部１は、第１の実施形態の光源部１２に相当する。
　光源部１は、光源４０ａ、４０ｂ、レンズ４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、４４、４６、４７、ダイクロイックミラー４３、４５及び蛍光体ホイール１２ｂを有する。蛍光体ホイール１２ｂは、第１の実施形態で説明してものである。ここでは、蛍光体ホイール１２ｂは、円周方向の全域に亘って黄色の蛍光を発する蛍光体が形成されたものが用いられている。
　光源４０ａは、励起光源である。光源４０ａとして、青色の波長域にピーク波長を有する青色光を出力する青色レーザーダイオード（ＬＤ）が用いられる。光源４０ａは、マトリクス状に配置された複数の青色ＬＤから構成されるが、青色ＬＤの数は適宜に設定可能である。コリメータレンズが、青色ＬＤ毎に設けられており、青色ＬＤから出力された青色光を平行光束に変換する。
　光源４０ｂは、青色光源であって、光源４０ａと同様の構造である。光源４０ｂにおいても、青色ＬＤの数は適宜に設定可能である。
　光源４０ａの射出光（青色励起光）は、レンズ４１ａ、４２ａを介してダイクロイックミラー４５に入射する。ダイクロイックミラー４５への青色励起光の入射角度は、略４５°である。レンズ４１ａ、４２ａは、光源４０ａからの青色励起光の光束径を縮小するように作用する。
　ダイクロイックミラー４５は、可視光の波長範囲のうち、青色波長域の光を反射し、それ以外の波長域の光を透過する特性を有する。ダイクロイックミラー４５は、レンズ４２ａからの青色励起光を蛍光体ホイール２２ｂに向けて反射する。
　ダイクロイックミラー４５からの反射光である青色励起光は、レンズ４６を介して蛍光体ホイール２２ｂに照射される。レンズ４２ａ及びレンズ４６は、青色励起光を蛍光体ホイール２２ｂ上に集光する集光レンズ群として作用する。
　蛍光体ホイール２２ｂの射出光（黄色蛍光）は、レンズ４６、ダイクロイックミラー４５及びレンズ４４を介して、ダイクロイックミラー４３の一方の面に入射する。ダイクロイックミラー４３の一方の面への黄色蛍光の入射角度は、略４５°である。
　光源４０ｂの射出光（青色光）は、レンズ４１ｂ、４２ｂを介してダイクロイックミラー４３の他方の面に入射する。ダイクロイックミラー４３の他方の面への青色光の入射角度は、略４５°である。レンズ４１ｂ、４２ｂは、光源４０ｂからの青色光の光束径を縮小するように作用する。
　ダイクロイックミラー４３は、可視光の波長範囲のうち、青色波長域の光を透過し、それ以外の波長域の光を反射する特性を有する。ダイクロイックミラー４３は、レンズ４２ｂからの青色光を透過し、レンズ４４からの黄色蛍光を透過光と同じ方向に向けて反射する。黄色蛍光は、赤色波長成分と緑色波長成分を含む。
　ダイクロイックミラー４３の射出光は、青色光と黄色蛍光とを合成した白色光である。ダイクロイックミラー４３の射出光（白色光）は、レンズ４７を介して光均一化素子５４の入射面に入射する。レンズ４７は、ダイクロイックミラー４３の射出光（白色光）を光均一化素子５４の入射面上に集光する。
　光均一化素子５４は、図１４に示した光均一化素子２ａと同様のものである。蛍光体ホイール１２ｂの照射面と光均一化素子５４の入射面とは結像関係にある。光均一化素子５４の射出光（白色光）は、レンズ８０、８２、ミラー８４、レンズ８６を介してＴＩＲプリズム９０に入射する。ＴＩＲプリズム９０に入射した光は、プリズム内で全反射し、カラープリズム９２に入射する。
　カラープリズム９２は、白色光を緑色光と赤色光と青色光に分光する。なお、図１５では、便宜上、カラープリズム９２で分光された緑色光の光路のみが示されている。カラープリズム９２で分光された緑色光は、緑色光用のＤＭＤ９６へ入射する。同様に、赤色光は赤色光用のＤＭＤ（不図示）へ入射し、青色光は青色光用のＤＭＤ（不図示）へ入射する。
　ＤＭＤ９６は、マトリックス状に配列された複数の微小ミラーを有する。各微小ミラーが、投射される画像の画素に対応する。各微小ミラーの角度は調整可能となっている。ある角度を持った微小ミラー（ＯＮ状態）に入射した光は、投射レンズ９８の方向に反射され、投射面上に投射される。投射面は、スクリーンや壁など、画像を投射できるものであればよい。
　具体的には、ＯＮ状態の微小ミラーに入射した緑色光、赤色光及び青色光は、カラープリズム９２へ入射し、カラープリズム９２で合成される。カラープリズム９２で合成された合成光は、ＴＩＲプリズム９０および投射レンズ９８を通って、投写面上に投射される。
　別の角度を持った微小ミラー（ＯＦＦ状態）に入射した光は、投射レンズ９８とは異なる方向に反射され、投写面上には投射されない。
　回転検出部１５は、蛍光体ホイール２２ｂの基準位置を検出するように配置されている。光検出部１４は、蛍光体ホイール２２ｂの射出光（黄色蛍光）を検出するように配置されている。
　上述した第１乃至第３の実施形態において、ビット割り付け及び再ビット割り付けにおける各ビットの並び（例えば、ビット０～７の並び）は適宜に変更することができる。
　また、映像信号Ｓ１のフレーム周期（垂直同期）に同期させて蛍光体ホイール（１２ｂ、２２ｂ）を回転させても良く（同期方式）、内部クロックを用いた同期制御で蛍光体ホイール（１２ｂ、２２ｂ）を回転させても良い（非同期方式）。一般に、１チップＤＬＰプロジェクタでは、同期方式が用いられ、３チップＤＬＰプロジェクタでは、非同期方式が用いられる。
　以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されものではない。本発明の構成や詳細については、本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。
　１１　制御部
　１２　光源部
　１２ａ　励起光原
　１２ｂ　蛍光体ホイール
　１３　画像形成部
　１４　光検出部
　１５　回転検出部

Claims (7)

  1. 　励起光を射出する励起光源と、前記励起光で励起されて蛍光を発する蛍光体が形成された蛍光体ホイールと、を備え、前記蛍光体ホイールを所定の周期で回転させた状態で前記励起光を照射し、前記蛍光体ホイールの射出光から生成した色光を射出する光源部と、
    　複数のビットで階調を表現した映像信号に基づいて、前記光源部から射出した色光を変調して画像を形成する画像形成部と、
    　前記光源部から射出した色光又は前記画像形成部の射出光である画像光を検出する光検出部と、
    　前記蛍光体ホイールの回転方向における基準となる位置である基準位置を検出する回転検出部と、
    　前記回転検出部で検出した前記基準位置の検出タイミングと前記所定の周期とに基づいて、前記蛍光体ホイール上の前記画像光を形成するために使用する区分領域に、前記複数のビットの最下位ビットから最上位ビットまでの各ビットを所定の時間比率で割り付け、該各ビットの割り付けに従って前記画像形成部の変調動作を制御する制御部と、を有し、
    　前記制御部は、前記光検出部で検出された前記色光又は画像光の検出結果に基づいて、前記区分領域内に前記色光の光量が変化する劣化部位が有るか否かを判定し、該劣化部位が有る場合は、前記区分領域の該劣化部位を除く領域に、前記各ビットを前記所定の時間比率で再度割り付ける、プロジェクタ。
  2. 　前記制御部は、前記各ビットそれぞれの階調に対応する階調パターンを示す画像を前記画像形成部で形成させ、
    　前記光検出部は、前記画像形成部が射出した前記階調パターンの画像光を検出し、
    　前記制御部は、前記光検出部で検出した前記階調パターンの画像光の検出結果に基づいて、各階調の前後の輝度の変化量を取得し、該変化量が閾値を超えたビットが割り付けられた領域に前記劣化部位が有ると判定する、請求項１に記載のプロジェクタ。
  3. 　前記制御部は、前記回転検出部で検出した前記基準位置の検出タイミングと、前記光検出部で検出した前記色光の光量の変化のタイミングとに基づいて、前記蛍光体ホイール上の前記劣化部位の位置を取得する、請求項１に記載のプロジェクタ。
  4. 　前記複数のビットのそれぞれについて、前記区分領域の当該ビットに対応する領域を除く領域に各ビットを前記所定の時間比率で割り付けた複数のテーブルを有し、
    　前記制御部は、前記複数のテーブルのうちから、前記劣化部位が有ると判断した領域に割り付けられたビットに対応するテーブルを選択し、該選択したテーブルに従って前記各ビットを再度割り付ける、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
  5. 　前記光源部は、互いに色が異なる複数の色光を順に射出し、
    　前記画像形成部は、前記複数の色光を順に変調して複数の色の画像光を形成し、
    　前記区分領域は、前記画像光の色毎に設定される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプロジェクタ。
  6. 　前記制御部は、各色の画像光の光量が所定の比率になるように、前記励起光源の出力制御を行う、請求項５に記載のプロジェクタ。
  7. 　励起光で励起されて蛍光を発する蛍光体が形成された蛍光体ホイールを所定の周期で回転させた状態で前記励起光を照射し、
    　複数のビットで階調を表現した映像信号に基づいて、前記蛍光体ホイールの射出光から生成した色光を変調して画像光を形成し、
    　前記蛍光体ホイールの回転方向における基準となる位置である基準位置を検出し、
    　前記基準位置の検出タイミングと前記所定の周期とに基づいて、前記蛍光体ホイール上の前記画像光を形成するために使用する区分領域に、前記複数のビットの最下位ビットから最上位ビットまでの各ビットを所定の時間比率で割り付け、該各ビットの割り付けに従って前記画像光を形成するための変調動作を制御する、ビット割り付け方法であって、
    　前記色光又は画像光を検出し、
    　前記色光又は画像光の検出結果に基づいて、前記区分領域内に前記色光の光量が変化する劣化部位が有るか否かを判定し、該劣化部位が有る場合は、前記区分領域の該劣化部位を除く領域に、前記各ビットを前記所定の時間比率で再度割り付ける、ビット割り付け方法。
     
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