JP2018061149A - Image projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像表示素子からの光を投射する画像投射装置に関する。 The present invention relates to an image projection apparatus that projects light from an image display element.
従来から、蛍光体を備えた画像投射装置が知られている。このような画像投射装置において、蛍光体は、光源から射出された光の一部を、この光の波長よりも長い光に変換する波長変換素子として機能する。ところが、蛍光体の特性や劣化により色味が変化してしまうため、蛍光体の特性や劣化に応じた色補正を行う必要がある。 Conventionally, an image projection apparatus including a phosphor is known. In such an image projection apparatus, the phosphor functions as a wavelength conversion element that converts part of the light emitted from the light source into light longer than the wavelength of the light. However, since the color changes due to the characteristics and deterioration of the phosphor, it is necessary to perform color correction according to the characteristics and deterioration of the phosphor.
特許文献1には、色バランスを調整するため、光量モニターからの第1光量と第2光量に基づいて、第2光量を一定に制御するとともに、光変調装置による第1光量の変調量を制御する制御部を備えたプロジェクタが開示されている。特許文献2には、3つの光源を備えた表示装置に関し、3つのカラーセンサを用いて光強度を測定する表示装置が開示されている。 In Patent Document 1, in order to adjust the color balance, the second light amount is controlled to be constant based on the first light amount and the second light amount from the light amount monitor, and the modulation amount of the first light amount by the light modulation device is controlled. A projector including a control unit that performs the above-described control is disclosed. Patent Document 2 discloses a display device that measures light intensity using three color sensors, regarding a display device that includes three light sources.
しかしながら、特許文献1のプロジェクタでは、互いに異なる波長帯域の光に関する光強度を2回測定するか、または、2つ以上の光センサを用いて波長帯域ごとに個別に光強度を測定して色に換算する必要がある。また特許文献2の表示装置では、3つのカラーセンサが必要となる。このように、特許文献1または特許文献2の構成では、複数の測定回数を要するか、または、複数の光センサが必要となるため、構成が複雑になるか、または、コストが高くなる。 However, in the projector disclosed in Patent Document 1, the light intensity relating to light in different wavelength bands is measured twice, or the light intensity is individually measured for each wavelength band using two or more optical sensors to obtain a color. It is necessary to convert. Further, the display device of Patent Document 2 requires three color sensors. As described above, in the configuration of Patent Document 1 or Patent Document 2, a plurality of measurement times are required or a plurality of optical sensors are required, so that the configuration is complicated or the cost is increased.
そこで本発明は、低コストかつ簡易な構成で色補正を行うことが可能な画像投射装置を提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides an image projection apparatus capable of performing color correction with a low-cost and simple configuration.
本発明の他の側面としての画像投射装置は、第1波長帯域の励起光を射出する光源と、前記励起光を、前記第1波長帯域よりも長い第2波長帯域の変換光に変換する波長変換素子と、前記励起光および前記変換光を変調する光変調素子と、前記第1波長帯域または前記第2波長帯域の少なくとも一方の光強度を取得する光センサと、前記第1波長帯域または前記第2波長帯域の光を調整して色補正を行う制御部とを有し、前記制御部は、前記光強度の変化に応じた色の変化を低減するように前記色補正を行う。 An image projection apparatus according to another aspect of the present invention includes a light source that emits excitation light in a first wavelength band, and a wavelength that converts the excitation light into converted light in a second wavelength band that is longer than the first wavelength band. A conversion element; a light modulation element that modulates the excitation light and the converted light; an optical sensor that obtains light intensity of at least one of the first wavelength band or the second wavelength band; and the first wavelength band or the A control unit that adjusts light in the second wavelength band to perform color correction, and the control unit performs the color correction so as to reduce a change in color according to a change in the light intensity.
本発明の他の目的及び特徴は、以下の実施例において説明される。 Other objects and features of the present invention are illustrated in the following examples.
本発明によれば、低コストかつ簡易な構成で色補正を行うことが可能な画像投射装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the image projection apparatus which can perform color correction with a low-cost and simple structure can be provided.
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
まず、図1を参照して、本発明の実施例1における画像投射装置(プロジェクタ)の構成について説明する。図1は、画像投射装置100の構成図である。 First, the configuration of an image projection apparatus (projector) in Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a configuration diagram of the image projection apparatus 100.
画像投射装置100は、光源部50(光源装置)を有する。光源部50は、光源を収納することが可能なユニットであり、本実施例ではレーザ光源1、コリメータレンズ2、ダイクロイックミラー(またはハーフミラー)3、コンデンサレンズ4、5、および、蛍光体6を有する。 The image projection device 100 includes a light source unit 50 (light source device). The light source unit 50 is a unit that can store a light source. In this embodiment, the light source unit 50 includes a laser light source 1, a collimator lens 2, a dichroic mirror (or half mirror) 3, condenser lenses 4 and 5, and a phosphor 6. Have.
レーザ光源1(励起光源などの光源)は、第1波長帯域の励起光(青帯域光または紫外帯域光)を射出するレーザダイオードである。レーザ光源1から射出された光束(励起光)は、発散光束であり、レーザ光源1の直後に配置されたコリメータレンズ2により、平行光束に変換される。コリメータレンズ2から射出したレーザ光束は、ダイクロイックミラー3により反射され、コンデンサレンズ4、5に向かう。ダイクロイックミラー3は、コリメータレンズ2からの光束を反射する必要最小限の大きさになっている。ダイクロイックミラー3の表面には、レーザ光源1から射出した波長光(レーザ光源1の波長を有する光)は反射するが、蛍光光(変換光)波長は透過する特性を有する誘電体多層膜がコーティングされている。 The laser light source 1 (light source such as an excitation light source) is a laser diode that emits excitation light (blue band light or ultraviolet band light) in a first wavelength band. A light beam (excitation light) emitted from the laser light source 1 is a divergent light beam, and is converted into a parallel light beam by the collimator lens 2 disposed immediately after the laser light source 1. The laser beam emitted from the collimator lens 2 is reflected by the dichroic mirror 3 and travels toward the condenser lenses 4 and 5. The dichroic mirror 3 has a minimum necessary size for reflecting the light beam from the collimator lens 2. The surface of the dichroic mirror 3 is coated with a dielectric multilayer film that reflects the wavelength light emitted from the laser light source 1 (the light having the wavelength of the laser light source 1) but transmits the fluorescent light (converted light) wavelength. Has been.
ダイクロイックミラー3により反射した光束は、コンデンサレンズ4、5に入射する。図1において、コンデンサレンズユニットとして、正のパワーを有する2枚のレンズ(コンデンサレンズ4、5)により構成されているが、これに限定されるものではない。コンデンサレンズユニットは、1枚のレンズまたは3枚以上のレンズにより構成されていてもよい。コンデンサレンズ4、5は、分割光束を集光および重畳して蛍光体(蛍光体ユニット)6上に均一にレーザ光スポットを形成する。 The light beam reflected by the dichroic mirror 3 enters the condenser lenses 4 and 5. In FIG. 1, the condenser lens unit is composed of two lenses (condenser lenses 4 and 5) having positive power, but is not limited to this. The condenser lens unit may be composed of one lens or three or more lenses. The condenser lenses 4 and 5 collect and superimpose the divided light beams to form a laser beam spot uniformly on the phosphor (phosphor unit) 6.
蛍光体6は、レーザ光源1から射出した青帯域光(または紫外帯域光)を緑帯域光および赤帯域光に変換する(蛍光変換を行う)とともに、変換光(緑帯域光および赤帯域光)を戻り光(青帯域光)と重ねて反射することにより白色光を生成する。このように蛍光体6は、励起光を、第1波長帯域よりも長い第2波長帯域の変換光に変換する波長変換素子である。なお本実施例において、レーザ光源1からの光を蛍光体6で波長変換する光源部50を用いているが、これに限定されるものではなく、白色光源を備えた光源部などの他の光源部を用いてもよい。 The phosphor 6 converts blue band light (or ultraviolet band light) emitted from the laser light source 1 into green band light and red band light (performs fluorescence conversion) and also converts light (green band light and red band light). Is superimposed on the return light (blue band light) and reflected to generate white light. Thus, the phosphor 6 is a wavelength conversion element that converts the excitation light into converted light in the second wavelength band that is longer than the first wavelength band. In this embodiment, the light source unit 50 that converts the wavelength of light from the laser light source 1 with the phosphor 6 is used. However, the present invention is not limited to this, and other light sources such as a light source unit including a white light source are used. May be used.
画像投射装置100は、照明光学系60を有する。照明光学系60は、光源部50からの光束を用いて後述の反射型液晶表示素子28、29、30(光変調素子)を照明する。照明光学系60は、コリメータレンズ7、フライアイレンズ8、9、PS変換素子(偏光変換素子)10、コンデンサレンズ11、ミラー12、光センサ13、および、レンズ14を有する。 The image projection apparatus 100 has an illumination optical system 60. The illumination optical system 60 illuminates reflective liquid crystal display elements 28, 29, and 30 (light modulation elements), which will be described later, using the light flux from the light source unit 50. The illumination optical system 60 includes a collimator lens 7, fly-eye lenses 8 and 9, a PS conversion element (polarization conversion element) 10, a condenser lens 11, a mirror 12, an optical sensor 13, and a lens 14.
光源部50からの光束は、コリメータレンズ7を介して、フライアイレンズ8、9に導かれ、PS変換素子10に入射する。PS変換素子10は、入射した光束の偏光方向を所定の方向に揃える(P偏光に整える)ように構成されている。PS変換素子10からの光束は、コンデンサレンズ11を介して、ミラー12で反射する。光センサ13は、ミラー12の近傍(光変調素子の入射側)に配置されており、ミラー12における漏れ光を受光することにより、光源部50からの光束に関する光情報(光強度または明るさ)を取得する。ミラー12で反射した光束は、レンズ14を介して、色分離合成部70に導かれる。 The light beam from the light source unit 50 is guided to the fly-eye lenses 8 and 9 through the collimator lens 7 and enters the PS conversion element 10. The PS conversion element 10 is configured to align the polarization direction of the incident light beam in a predetermined direction (to adjust to P-polarized light). The light beam from the PS conversion element 10 is reflected by the mirror 12 via the condenser lens 11. The optical sensor 13 is disposed in the vicinity of the mirror 12 (on the incident side of the light modulation element), and receives optical information (light intensity or brightness) related to the light flux from the light source unit 50 by receiving leakage light from the mirror 12. To get. The light beam reflected by the mirror 12 is guided to the color separation / synthesis unit 70 via the lens 14.
色分離合成部70は、ダイクロイックミラー21、偏光ビームスプリッタ22、23、色選択性波長板24、位相板25、26、27、反射型液晶表示素子28、29、30、および、色合成プリズム31を有する。ダイクロイックミラー21は、緑帯域光を透過し、青帯域光および赤帯域光を反射する。ダイクロイックミラー21を透過した緑帯域光は、偏光ビームスプリッタ22に入射し、位相板27を透過して反射型液晶表示素子30(第3光変調素子)に入射する。一方、色選択性波長板24は、ダイクロイックミラー21を反射した青帯域光および赤帯域光のうち、青帯域光の偏光方向を90°変換してS偏光とし、赤帯域光はP偏光のままの状態で、偏光ビームスプリッタ23に入射させる。P偏光である赤帯域光は偏光ビームスプリッタ23を透過し、S偏光である青帯域光は偏光ビームスプリッタ23で反射する。これにより、偏光ビームスプリッタ23に入射した光は、互いに偏光方向が直交する青帯域光と赤帯域光とに分離される。偏光ビームスプリッタ23を反射した青帯域光は、位相板25を透過し、反射型液晶表示素子28(第1光変調素子)に入射する。偏光ビームスプリッタ23を透過した赤帯域光は、位相板26を透過し、反射型液晶表示素子29(第2光変調素子)に入射する。 The color separation / synthesis unit 70 includes a dichroic mirror 21, polarizing beam splitters 22 and 23, a color selective wavelength plate 24, phase plates 25, 26 and 27, reflective liquid crystal display elements 28, 29 and 30, and a color synthesis prism 31. Have The dichroic mirror 21 transmits green band light and reflects blue band light and red band light. The green band light that has passed through the dichroic mirror 21 enters the polarization beam splitter 22, passes through the phase plate 27, and enters the reflective liquid crystal display element 30 (third light modulation element). On the other hand, the color selective wave plate 24 converts the polarization direction of the blue band light of the blue band light and the red band light reflected by the dichroic mirror 21 by 90 ° into S polarization, and the red band light remains P polarization. In this state, the light is incident on the polarization beam splitter 23. The red band light that is P-polarized light is transmitted through the polarization beam splitter 23, and the blue band light that is S-polarized light is reflected by the polarization beam splitter 23. Thereby, the light incident on the polarization beam splitter 23 is separated into blue band light and red band light whose polarization directions are orthogonal to each other. The blue band light reflected from the polarization beam splitter 23 passes through the phase plate 25 and enters the reflective liquid crystal display element 28 (first light modulation element). The red band light that has passed through the polarization beam splitter 23 passes through the phase plate 26 and enters the reflective liquid crystal display element 29 (second light modulation element).
反射型液晶表示素子28、29、30はそれぞれ、入射光(光源部50からの光)を画像信号(駆動信号)に応じて変調して反射することにより画像光を形成する光変調素子(画像表示素子)である。反射型液晶表示素子30により180°位相差変調されて反射した緑帯域光は、位相板27を透過し、S偏光となって偏光ビームスプリッタ22を反射し、色合成プリズム31に入射する。反射型液晶表示素子29により180°位相差変調されて反射した赤帯域光は、位相板26を透過し、S偏光となって偏光ビームスプリッタ23を反射し、色合成プリズム31に入射する。反射型液晶表示素子28により180°位相差変調されて反射した青帯域光は、位相板25を透過し、P偏光となって偏光ビームスプリッタ23を透過し、色合成プリズム31に入射する。色合成プリズム31は、赤(R)、緑(G)、青(B)の全波長帯域の光を合成し、投射光学系(投射レンズ)80に出射する。投射光学系80は、色合成プリズム31からの合成光(投射光)を不図示のスクリーンなどの被投射面に投射する。なお本実施例において、色分離合成部70のうち反射型液晶表示素子28、29、30を除く部分を色分離合成系という。 Each of the reflective liquid crystal display elements 28, 29, and 30 modulates incident light (light from the light source unit 50) according to an image signal (driving signal) and reflects the light, thereby forming image light (image). Display element). The green band light reflected after being subjected to 180 ° phase difference modulation by the reflective liquid crystal display element 30 passes through the phase plate 27, becomes S-polarized light, reflects off the polarization beam splitter 22, and enters the color synthesis prism 31. The red band light reflected after being subjected to 180 ° phase difference modulation by the reflective liquid crystal display element 29 is transmitted through the phase plate 26, becomes S-polarized light, reflects off the polarization beam splitter 23, and enters the color synthesis prism 31. The blue band light reflected after being subjected to 180 ° phase difference modulation by the reflective liquid crystal display element 28 is transmitted through the phase plate 25, converted to P-polarized light, transmitted through the polarization beam splitter 23, and incident on the color combining prism 31. The color synthesizing prism 31 synthesizes light in all wavelength bands of red (R), green (G), and blue (B) and outputs the combined light to the projection optical system (projection lens) 80. The projection optical system 80 projects the combined light (projection light) from the color combining prism 31 onto a projection surface such as a screen (not shown). In this embodiment, the portion of the color separation / synthesis unit 70 excluding the reflective liquid crystal display elements 28, 29, and 30 is referred to as a color separation / synthesis system.
制御部40は、第1波長帯域または第2波長帯域の光を調整して色補正(色制御)を行う(すなわち、色補正を行うように反射型液晶表示素子28、29、30の少なくとも一つを制御する)。本実施例において、制御部40は、光センサ13により取得された光強度(光量)に応じて(すなわち、光強度の変化に応じた色の変化を低減するように)色補正を行う。記憶部42は、制御部40による制御の際に用いられる各種データを記憶するメモリである。 The controller 40 performs color correction (color control) by adjusting light in the first wavelength band or the second wavelength band (that is, at least one of the reflective liquid crystal display elements 28, 29, and 30 so as to perform color correction). Control one). In the present embodiment, the control unit 40 performs color correction according to the light intensity (light quantity) acquired by the optical sensor 13 (that is, so as to reduce the change in color according to the change in light intensity). The storage unit 42 is a memory that stores various data used in the control by the control unit 40.
次に、画像投射装置100(光源部50)からの出射光に関する色味の変化について説明する。蛍光体6は、一般的に輝度飽和という特性を有する。これは、蛍光体6へ入射する光強度が大きくなるほど変換効率が低下する特性である。例えば、青帯域光(青の励起光)に対して緑帯域光と赤帯域光を蛍光発光する場合において、青の励起光を増加させると、青の光強度に対して緑と赤の変換効率が低下し、より青味が強くなる。レーザ光源1の励起光を故意にディミングして光強度を変更する場合、蛍光体6への光強度が変化して光源部50の色味が変化する。また、励起光は長期間使用すると劣化し、励起光の光強度は低下する。励起光の光強度が低下すると、蛍光体6に照射される光強度は低下するが、蛍光体6は輝度飽和という特性を有し、蛍光体6に照射される光強度に応じて蛍光発光する効率や色味は変化する。従って、長期間の使用により励起光の光強度が低下すると、蛍光体6を含む光源部50の色味は変化する。また、励起光は長時間使用による励起光強度の変化のみならず、励起光を故意にディミングして光強度を変更する場合にも、蛍光体6への光強度が変化して輝度飽和により光源部50の色味は変化する。また蛍光体6は、温度変化に伴う温度消光という特性を有する。このような特性によっても、光源部50の色味は変化する。以上のような種々の要因により蛍光体6による色味の変化が生じるため、本実施例では、光センサ13を用いて、光源部50の色味を補正する(色補正を行う)。 Next, a change in color regarding light emitted from the image projection apparatus 100 (light source unit 50) will be described. The phosphor 6 generally has a characteristic of luminance saturation. This is a characteristic that the conversion efficiency decreases as the light intensity incident on the phosphor 6 increases. For example, when green band light and red band light are fluorescently emitted with respect to blue band light (blue excitation light), if the blue excitation light is increased, the conversion efficiency of green and red with respect to the blue light intensity is increased. Decreases and the bluishness becomes stronger. When the light intensity is changed by intentionally dimming the excitation light of the laser light source 1, the light intensity to the phosphor 6 changes and the color of the light source unit 50 changes. In addition, the excitation light deteriorates when used for a long time, and the light intensity of the excitation light decreases. When the light intensity of the excitation light decreases, the light intensity irradiated on the phosphor 6 decreases, but the phosphor 6 has a characteristic of luminance saturation, and emits fluorescence according to the light intensity irradiated on the phosphor 6. Efficiency and color change. Accordingly, when the light intensity of the excitation light is lowered due to long-term use, the color of the light source unit 50 including the phosphor 6 changes. Further, the excitation light is not only changed in excitation light intensity due to long-time use, but also when the light intensity is changed by intentionally dimming the excitation light, the light intensity to the phosphor 6 changes and the light source is saturated due to luminance saturation. The color of the part 50 changes. The phosphor 6 has a characteristic of temperature quenching accompanying a temperature change. The color of the light source unit 50 also changes depending on such characteristics. Since the color change due to the phosphor 6 occurs due to various factors as described above, in this embodiment, the color of the light source unit 50 is corrected (color correction is performed) using the optical sensor 13.
次に、図2乃至図5を参照して、本実施例における色味の補正(色補正)について説明する。図2は、レーザ光源1の電流値と光センサ13により取得された光量、すなわち明るさ(光情報)との関係図であり、横軸はレーザ光源1の電流値、縦軸は光センサ13により取得された明るさをそれぞれ示している。まず、レーザ光源1の電流値を変更して光センサ13により取得される明るさを変えると、図2に示されるようなグラフが得られる。 Next, color correction (color correction) in the present embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a relationship diagram between the current value of the laser light source 1 and the amount of light acquired by the optical sensor 13, that is, the brightness (light information). The horizontal axis represents the current value of the laser light source 1, and the vertical axis represents the optical sensor 13. The brightness acquired by each is shown. First, when the brightness acquired by the optical sensor 13 is changed by changing the current value of the laser light source 1, a graph as shown in FIG. 2 is obtained.
本実施例において、光センサ13は、第1波長帯域(青帯域光または紫外帯域光)または第2波長帯域(緑帯域光および赤帯域光)の少なくとも一方の光強度(光量、明るさ)を取得する。すなわち光センサ13は、励起光の光強度または変換光の光強度のいずれを取得するように構成してもよい。好ましくは、光センサ13は、緑帯域光の光強度のみを取得する。 In this embodiment, the optical sensor 13 has at least one light intensity (light quantity, brightness) of the first wavelength band (blue band light or ultraviolet band light) or the second wavelength band (green band light and red band light). get. That is, the optical sensor 13 may be configured to acquire either the light intensity of the excitation light or the light intensity of the converted light. Preferably, the optical sensor 13 acquires only the light intensity of the green band light.
続いて、画像投射装置100からの投射光の投射位置(画像投射装置100の外部)に照度計(不図示)を配置する。ここで、青、赤、緑の各光路の反射型液晶表示素子28、29、30を交互に最大階調の表示を行い、レーザ光源1の電流値を変更して段階的に明るさを変えて、照度計を用いて各光路における明るさ(Ev値)を取得する。青光路の反射型液晶表示素子28の最大階調の表示を行う際において、赤と緑の反射型液晶表示素子29、30の表示を黒表示とする。また、照度計から緑の最大階調の表示時の明るさを取得する際には、青と赤の反射型液晶表示素子28、29の表示を黒表示とする。また、照度計から赤の最大階調の表示時の明るさを取得する際には、青と緑の反射型液晶表示素子28、30の表示を黒表示とする。このように、照度計を用いてレーザ光源1の電流値に対する各光路の明るさを取得すると、図3に示されるようなグラフが得られる。図3は、レーザ光源1の電流値と照度計から取得された明るさとの関係図であり、横軸はレーザ光源1の電流値、縦軸は照度計から取得された明るさをそれぞれ示している。 Subsequently, an illuminometer (not shown) is disposed at the projection position of the projection light from the image projection apparatus 100 (outside of the image projection apparatus 100). Here, the reflective liquid crystal display elements 28, 29, and 30 in the blue, red, and green light paths are alternately displayed with the maximum gradation, and the current value of the laser light source 1 is changed to change the brightness step by step. Then, the brightness (Ev value) in each optical path is acquired using an illuminometer. When displaying the maximum gradation of the reflective liquid crystal display element 28 in the blue light path, the red and green reflective liquid crystal display elements 29 and 30 are displayed in black. In addition, when the brightness at the time of displaying the maximum gradation of green is obtained from the illuminance meter, the blue and red reflective liquid crystal display elements 28 and 29 are displayed in black. Further, when the brightness at the time of displaying the maximum gray level of red is obtained from the illuminance meter, the blue and green reflective liquid crystal display elements 28 and 30 are displayed in black. As described above, when the brightness of each optical path with respect to the current value of the laser light source 1 is obtained using the illuminometer, a graph as shown in FIG. 3 is obtained. FIG. 3 is a relationship diagram between the current value of the laser light source 1 and the brightness acquired from the illuminometer, where the horizontal axis indicates the current value of the laser light source 1 and the vertical axis indicates the brightness acquired from the illuminometer. Yes.
続いて、図4に示されるように、図3の数値を色味の程度が分かるように演算する。図4は、レーザ光源1の電流値と、照度計から取得された赤光路と青光路との明るさ比率(赤/青)、および、照度計から取得された緑光路と青光路との明るさ比率(緑/青)との関係図である。図4において、横軸はレーザ光源1の電流値、縦軸は明るさ比率(赤/青、緑/青)をそれぞれ示している。図4に示されるように、レーザ光源1の電流値が大きくなるほど、明るさ比率(赤/青、緑/青)が低下する。これは、蛍光体6の輝度飽和の特性により、蛍光体6に入射する光強度が強くなるほど、青帯域光を緑帯域光や赤帯域光に変換する比率が低下し、青がかった(青に近い)色味になることを示している。 Subsequently, as shown in FIG. 4, the numerical values of FIG. 3 are calculated so that the degree of color can be understood. FIG. 4 shows the current value of the laser light source 1, the brightness ratio (red / blue) between the red light path and the blue light path acquired from the illuminometer, and the brightness between the green light path and the blue light path acquired from the illuminometer. It is a relationship diagram with a ratio (green / blue). In FIG. 4, the horizontal axis represents the current value of the laser light source 1, and the vertical axis represents the brightness ratio (red / blue, green / blue). As shown in FIG. 4, the brightness ratio (red / blue, green / blue) decreases as the current value of the laser light source 1 increases. This is because, due to the luminance saturation characteristic of the phosphor 6, as the light intensity incident on the phosphor 6 increases, the ratio of converting the blue band light to the green band light and the red band light decreases, and the color becomes blue. It shows that the color will be close.
このような色味の変化を低減するため、制御部40は、光センサ13により取得された光強度(明るさ)に基づいて、反射型液晶表示素子からの第1波長帯域または第2波長帯域の光出力を制御することにより色補正を行う。好ましくは、制御部40は、光強度と投射光の色情報(照度計により取得された色情報)とに基づいて色補正を行う。また好ましくは、記憶部42は、光強度と色情報との関係を示すデータを記憶しており、制御部40は、そのデータに基づいて色補正を行う。 In order to reduce such a change in color, the control unit 40 uses the first wavelength band or the second wavelength band from the reflective liquid crystal display element based on the light intensity (brightness) acquired by the optical sensor 13. Color correction is performed by controlling the light output. Preferably, the control unit 40 performs color correction based on light intensity and color information of projection light (color information acquired by an illuminometer). Preferably, the storage unit 42 stores data indicating the relationship between the light intensity and the color information, and the control unit 40 performs color correction based on the data.
本実施例において、制御部40は、色補正として、反射型液晶表示素子28、29、30の少なくとも一つ(のガンマ特性)に対するゲイン補正(ガンマ補正)を行う。蛍光体6の色味が変化した場合、例えば、赤と緑の反射型液晶表示素子29、30のゲインを変更して色味を整える。すなわち本実施例において、光変調素子は、青帯域光、赤帯域光、および、緑帯域光をそれぞれ変調する反射型液晶表示素子28、29、30(第1光変調素子、第2光変調素子、および、第3光変調素子)を含む。このとき制御部40は、反射型液晶表示素子29、30(第2光変調素子および第3光変調素子)のゲインを低下させることによりゲイン補正を行う。または制御部40は、反射型液晶表示素子28(第1光変調素子)のゲインを増大させることによりゲイン補正を行う。または制御部40は、反射型液晶表示素子29、30のゲインを低下させ、かつ、反射型液晶表示素子28のゲインを増大させることによりゲイン補正を行ってもよい。 In this embodiment, the control unit 40 performs gain correction (gamma correction) on at least one (gamma characteristic) of the reflective liquid crystal display elements 28, 29, and 30 as color correction. When the color of the phosphor 6 changes, for example, the gain of the red and green reflective liquid crystal display elements 29 and 30 is changed to adjust the color. That is, in this embodiment, the light modulation elements are reflective liquid crystal display elements 28, 29, and 30 (first light modulation element and second light modulation element) that modulate blue band light, red band light, and green band light, respectively. , And a third light modulation element). At this time, the control unit 40 performs gain correction by reducing the gain of the reflective liquid crystal display elements 29 and 30 (second light modulation element and third light modulation element). Alternatively, the control unit 40 performs gain correction by increasing the gain of the reflective liquid crystal display element 28 (first light modulation element). Alternatively, the control unit 40 may perform gain correction by reducing the gain of the reflective liquid crystal display elements 29 and 30 and increasing the gain of the reflective liquid crystal display element 28.
図5は、赤と緑の反射型液晶表示素子29、30のゲインと、明るさ比率(赤/青、緑/青)との関係図である。図5において、横軸は赤と緑の反射型液晶表示素子29、30のゲイン、縦軸は明るさ比率をそれぞれ示している。例えば、図4に示されるようにレーザ光源1の電流値をAからBに変更すると、明るさ比率すなわち色味が変わる。ここで、変化した同じ量の明るさ比率(色味)を補正するように、図5に示されるように赤と緑の反射型液晶表示素子29、30のゲインをA’からB’に変更する。これにより、図4に示されるレーザ光源1の電流値Bの色味を電流値Aの色味に戻すことができる。この結果、レーザ光源1の電流値を変更した場合でも、緑と青および赤と青の明るさ比率(緑/青、赤/青)、すなわち色味を略一定に保つことが可能となる。 FIG. 5 is a relationship diagram between the gains of the red and green reflective liquid crystal display elements 29 and 30 and the brightness ratio (red / blue, green / blue). In FIG. 5, the horizontal axis represents the gains of the red and green reflective liquid crystal display elements 29 and 30, and the vertical axis represents the brightness ratio. For example, when the current value of the laser light source 1 is changed from A to B as shown in FIG. 4, the brightness ratio, that is, the color changes. Here, the gains of the red and green reflective liquid crystal display elements 29 and 30 are changed from A ′ to B ′ as shown in FIG. 5 so as to correct the changed brightness ratio (color tone) of the same amount. To do. Thereby, the color of the current value B of the laser light source 1 shown in FIG. 4 can be returned to the color of the current value A. As a result, even when the current value of the laser light source 1 is changed, the brightness ratio of green and blue and red and blue (green / blue, red / blue), that is, the color can be kept substantially constant.
また、レーザ光源1を長期使用した場合、レーザ光源1の明るさは低下する。例えば、図2のレーザ光源1の電流値Aに相当する明るさが、同じ電流値Aではあるが長期使用による劣化により電流値Bに相当する明るさに低下した場合を考える。このとき、蛍光体6の輝度飽和の特性により、緑と青および赤と青のそれぞれの明るさ比率も、図4のレーザ光源1の電流値Aおよび電流値Bに相当するそれぞれの明るさ比率になる。このとき、光センサ13を用いて取得した明るさ(光量)は、レーザ光源1の明るさが電流値Aから電流値Bに相当する明るさまで低下する。そこで本実施例では、図5の赤と緑の反射型液晶表示素子29、30のゲインを変更した場合における、赤と青の明るさ比率および緑と青の明るさ比率の関係から、劣化により変化した同じ量の色味を補正する(色補正を行う)。すなわち制御部40は、赤と緑の反射型液晶表示素子29、30のそれぞれのゲインをA’からB’に変更して(ゲイン補正を行い)、レーザ光源1の劣化した色味を初期の色味に戻す。これにより、レーザ光源1の明るさが劣化により変化した場合でも色味を一定に保つことができる。 Further, when the laser light source 1 is used for a long time, the brightness of the laser light source 1 is lowered. For example, let us consider a case where the brightness corresponding to the current value A of the laser light source 1 in FIG. 2 is the same current value A but decreases to the brightness corresponding to the current value B due to deterioration due to long-term use. At this time, due to the luminance saturation characteristic of the phosphor 6, the respective brightness ratios of green and blue and red and blue also correspond to the current values A and B of the laser light source 1 in FIG. 4. become. At this time, the brightness (light quantity) acquired using the optical sensor 13 decreases from the current value A to the brightness corresponding to the current value B. Therefore, in this embodiment, when the gains of the red and green reflective liquid crystal display elements 29 and 30 in FIG. 5 are changed, the red and blue brightness ratios and the green and blue brightness ratios cause the deterioration. Correct the changed amount of the same color (perform color correction). That is, the control unit 40 changes the gain of each of the red and green reflective liquid crystal display elements 29 and 30 from A ′ to B ′ (by performing gain correction), and changes the deteriorated color of the laser light source 1 to the initial value. Return to color. Thereby, even when the brightness of the laser light source 1 changes due to deterioration, the color can be kept constant.
本実施例では、工場出荷時などの初期の段階において、光センサ13を用いて光強度の変化に対する画像投射装置100(光源部50)の色変化を予め取得する。これにより、レーザ光源1(光源部50)の光量を故意に変化させた場合や、レーザ光源1が劣化して光源部50からの光量が変化した場合において、光センサ13により光強度を取得するだけで、色変化(すなわち、色の制御量)を推定することができる。また制御部40は、推定した色変化に応じて色補正を行うように反射型液晶表示素子を制御することにより、変化した色を元の色に戻すことが可能となる。 In the present embodiment, the color change of the image projection apparatus 100 (light source unit 50) with respect to the change in light intensity is acquired in advance using the optical sensor 13 at an initial stage such as at the time of factory shipment. Thereby, when the light quantity of the laser light source 1 (light source part 50) is changed intentionally or when the laser light source 1 deteriorates and the light quantity from the light source part 50 changes, the light intensity is acquired by the optical sensor 13. The color change (that is, the control amount of the color) can be estimated only by this. The control unit 40 can return the changed color to the original color by controlling the reflective liquid crystal display element so as to perform color correction according to the estimated color change.
次に、図6を参照して、本発明の実施例2における画像投射装置について説明する。図6は、画像投射装置100aの構成図である。画像投射装置100aは、光センサ13が色合成プリズム31の近傍(光変調素子の出射側)に配置されている点で、光センサ13がミラー12の近傍(光変調素子の入射側)に配置されている実施例1の画像投射装置100とは異なる。画像投射装置100aの他の構成は、画像投射装置100と同様であるため、それらの説明を省略する。 Next, with reference to FIG. 6, an image projection apparatus in Embodiment 2 of the present invention will be described. FIG. 6 is a configuration diagram of the image projection apparatus 100a. In the image projection apparatus 100a, the optical sensor 13 is arranged in the vicinity of the mirror 12 (incident side of the light modulation element) in that the optical sensor 13 is arranged in the vicinity of the color synthesizing prism 31 (exit side of the light modulation element). This is different from the image projection apparatus 100 of the first embodiment. Since the other structure of the image projection apparatus 100a is the same as that of the image projection apparatus 100, those description is abbreviate | omitted.
図6において、実線は反射型液晶表示素子28、29、30で表示される光線を示し、点線は色合成プリズム31からの漏れ光を示している。色合成プリズム31の近傍に配置された光センサ13は、点線で示される漏れ光を取得する。本実施例のように光センサ13を光変調素子の出射側に配置した構成でも、実施例1の構成と同様の効果を得ることができる。 In FIG. 6, the solid line indicates the light beam displayed by the reflective liquid crystal display elements 28, 29, and 30, and the dotted line indicates the leaked light from the color synthesis prism 31. The optical sensor 13 disposed in the vicinity of the color synthesis prism 31 acquires leakage light indicated by a dotted line. Even in the configuration in which the optical sensor 13 is disposed on the light emission side of the light modulation element as in the present embodiment, the same effects as in the configuration of the first embodiment can be obtained.
なお各実施例において、光変調素子は、反射型の液晶表示素子に限定されるものではなく、透過型の液晶表示素子や、DMDなどの他の光変調素子であってもよい。 In each embodiment, the light modulation element is not limited to the reflective liquid crystal display element, but may be a transmissive liquid crystal display element or another light modulation element such as a DMD.
このように各実施例では、光源部の劣化時などに色補正を実施する際には光センサを用いて明るさを取得するだけで色の制御量を推定することができ、実際に色を補正する際には反射型液晶表示素子を用いて適正な色制御(色補正)を行うことが可能となる。また本実施例において、画像投射装置には1つの光センサを設ければよく、1つの光センサを用いて光強度を測定するだけで色味を推定して色補正を行うことができる。このため各実施例によれば、低コストかつ簡易な構成で色補正を行うことが可能な画像投射装置を提供することができる。 As described above, in each embodiment, when color correction is performed when the light source unit is deteriorated, the color control amount can be estimated simply by obtaining the brightness using the optical sensor. When correcting, it is possible to perform appropriate color control (color correction) using a reflective liquid crystal display element. Further, in this embodiment, the image projection apparatus may be provided with one optical sensor, and color correction can be performed by estimating the color by simply measuring the light intensity using one optical sensor. Therefore, according to each embodiment, it is possible to provide an image projection apparatus capable of performing color correction with a low cost and simple configuration.
なお、前述の各実施例における色補正とは、画像投射装置(プロジェクタ)に入力された画像データ通りの画像をスクリーンに表示するための制御のことを言う。あるいは、制御を行ったとしても、プロジェクタに入力された画像データに含まれるRGBの階調あるいは明るさを入力された状態の50〜200%とする制御のことを色補正と言う。 The color correction in each of the above-described embodiments refers to control for displaying an image according to the image data input to the image projection apparatus (projector) on the screen. Alternatively, even if control is performed, the control for setting the RGB gradation or brightness included in the image data input to the projector to 50 to 200% of the input state is called color correction.
また、前述の各実施例における各色帯域は、例えば以下の波長帯域である。具体的には、青帯域は400〜510nm、緑帯域は490〜600nm、赤帯域は580〜700nm、紫外帯域は280〜400nmである。 In addition, each color band in each of the above-described embodiments is, for example, the following wavelength band. Specifically, the blue band is 400 to 510 nm, the green band is 490 to 600 nm, the red band is 580 to 700 nm, and the ultraviolet band is 280 to 400 nm.
以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although the preferable Example of this invention was described, this invention is not limited to these Examples, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
1 レーザ光源(光源)
6 蛍光体(波長変換素子)
13 光センサ
28、29、30 反射型液晶表示素子(光変調素子)
40 制御部
100、100a 画像投射装置
1 Laser light source
6 Phosphor (wavelength conversion element)
13 Optical sensor 28, 29, 30 Reflective liquid crystal display element (light modulation element)
40 Control unit 100, 100a Image projection device
Claims (14)
前記励起光を、前記第1波長帯域よりも長い第2波長帯域の変換光に変換する波長変換素子と、
前記励起光および前記変換光を変調する光変調素子と、
前記第1波長帯域または前記第2波長帯域の少なくとも一方の光強度を取得する光センサと、
前記第1波長帯域または前記第2波長帯域の光を調整して色補正を行う制御部と、を有し、
前記制御部は、前記光強度の変化に応じた色の変化を低減するように前記色補正を行うことを特徴とする画像投射装置。 A light source that emits excitation light in a first wavelength band;
A wavelength conversion element that converts the excitation light into converted light in a second wavelength band longer than the first wavelength band;
A light modulation element for modulating the excitation light and the converted light;
An optical sensor for acquiring the light intensity of at least one of the first wavelength band or the second wavelength band;
A controller that performs color correction by adjusting light in the first wavelength band or the second wavelength band;
The control unit performs the color correction so as to reduce a change in color according to a change in the light intensity.
前記第2波長帯域の前記変換光は、緑帯域光および赤帯域光であることを特徴とする請求項1に記載の画像投射装置。 The excitation light in the first wavelength band is blue band light or ultraviolet band light,
The image projection apparatus according to claim 1, wherein the converted light in the second wavelength band is green band light and red band light.
前記制御部は、前記データに基づいて前記光変調素子に関する前記色補正を行うことを特徴とする請求項5に記載の画像投射装置。 A storage unit that stores data indicating a relationship between the light intensity and the color information;
The image projection apparatus according to claim 5, wherein the control unit performs the color correction related to the light modulation element based on the data.
青帯域光を変調する第1光変調素子と、
赤帯域光を変調する第2光変調素子と、
緑帯域光を変調する第3光変調素子と、を含むことを特徴とする請求項8に記載の画像投射装置。 The light modulation element is
A first light modulation element for modulating blue band light;
A second light modulation element for modulating red band light;
The image projection apparatus according to claim 8, further comprising a third light modulation element that modulates green band light.
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