JP5408278B2 - 投影装置、投影方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、例えばＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のプロジェクタ装置等に好適な投影装置、投影方法及びプログラムに関する

従来より、光源からの白色光を、周面に複数色のカラーフィルタを配置したカラーホイールを透過させることで時分割の着色光として出射させ、当該光を用いて各色用の画像を投影することで、フィールドシーケンシャルにカラー画像を投影させるプロジェクタが各種企画、製品化されている。

この種のプロジェクタの光源素子として、従来多く使用されていた高圧水銀灯などの放電灯に代えて、消費電力量やサイズ、発熱量などの点で優れた、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザダイオード）などの半導体発光素子を用いることが考えられている。

これら半導体発光素子をプロジェクタ用の光源として使用する場合、基本的に半導体発光素子事態は単一の波長で発光するため、発光波長が異なる複数種類の半導体発光素子を組み合わせて使用する必要がある。

そして、発光波長が異なる複数種類の半導体発光素子を使用する場合には、それぞれの種類の半導体発光素子間で輝度のバランスをとる必要がある。そのために、色順次方式による光源光の色度を、設定した内容に正確に維持するようにした技術が考えられている。（例えば、特許文献１）

特開２０１０−１５２３２６号公報

上記特許文献に記載された技術では、各色毎の明るさを照度センサにより測定し、その測定結果に基づいて積算色度が目標色度となるように各色の明るさを調整している。

しかしながら、半導体光源素子は温度によって発光波長が変化する一方で、照度センサは入射される波長により感度が変化する。したがって、光源である半導体発光素子の温度が変化すると、その出力が同じレベルであっても、照度センサ側での検出値が変化することになる。その結果、投影する画像の色のバランスが崩れる。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、光源を構成する半導体発光素子の温度が変化しても色バランスを崩すことなく正しい色調を維持することが可能な投影装置、投影方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、所定波長の励起光を射出する第一の光源と、上記励起光に励起され上記所定波長と異なる波長の蛍光光を射出する蛍光部材と、上記励起光及び蛍光光と異なる波長の光を射出する第二の光源と、上記第一の光源、蛍光光及び第二の光源からの各射出光が集合する位置に配置され、上記第二の光源からの射出光を減衰させることなく通過させる通過部と、上記第一の光源からの励起光を透過させ、上記蛍光部材からの蛍光光を反射させるダイクロイックミラー部とを周面に形成したダイクロイックホイールと、当該ダイクロイックホイールを上記第一の光源及び第二の光源の時分割発光駆動に同期するように回転させる回転駆動手段と、画像信号を入力する入力手段と、上記ダイクロイックホイールから通過或いは反射された光を用いて、上記入力手段で入力した画像信号に応じた光像を形成する光像形成手段と、上記光像形成手段で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影手段と、上記第一の光源及び第二の光源に対し、種別に発光時の温度を検出する温度検出手段と、上記第一の光源及び第二の光源に対し、種別に発光時の光の強度を測定する測定手段と、上記温度検出手段での検出結果を用いて上記測定手段での測定結果を補正し、補正された上記測定結果に基づいて上記第一の光源及び第二の光源の発光強度を制御する発光制御手段とを具備したことを特徴とする。

本発明によれば、光源を構成する半導体発光素子の温度が変化しても色バランスを崩すことなく正しい色調を維持することが可能となる。

本発明の一実施形態に係るデータプロジェクタ装置の電子回路と光学系統の構成を示す図。 同実施形態に係る光学系の具体的な構成例を示す図。 同実施形態に係る電源オン時に投影動作と共に実行する、光源の色バランス補正の処理内容を示すフローチャート。 同実施形態に係る色バランス補正時の各部の動作内容を示すタイミングチャート。 同実施形態に係るＬＤ及びＬＥＤの発光出力とその発光を受信する照度センサの受光値の関係を示す図。 同実施形態に係る色バランスの補正の概念を示す図。 同実施形態に係る光源照度の実測値と温度とから補正値を決定するのに利用する補正係数を求めるルックアップテーブルの概略構成を示す図。 同実施形態に係る図７で求めた補正係数から赤色の光源ＬＥＤの駆動電流値を決定するルックアップテーブルの概略構成を示す図。

以下本発明をＤＬＰ（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、本実施形態に係るデータプロジェクタ装置１０の概略機能構成を示す図である。
入力部１１は、例えばピンジャック（ＲＣＡ）タイプのビデオ入力端子、Ｄ−ｓｕｂ１５タイプのＲＧＢ入力端子などにより構成される。入力部１１に入力された各種規格のアナログ画像信号は、入力部１１でデジタル化された後に、システムバスＳＢを介して画像変換部１２に送られる。

画像変換部１２は、スケーラとも称され、入力される画像データを投影に適した所定のフォーマットの画像データに統一して投影処理部１３へ送る。

この際、ＯＳＤ（Ｏｎ Ｓｃｒｅｅｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）用の各種動作状態を示すシンボル等のデータも必要に応じて画像変換部１２により画像データに重畳加工され、加工後の画像データを投影処理部１３へ送る。

投影処理部１３は、送られてきた画像データに応じて、所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば６０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子であるマイクロミラー素子１４を表示するべく駆動する。

このマイクロミラー素子１４は、アレイ状に配列された複数、例えばＷＸＧＡ（Ｗｉｄｅ ｅＸｔｅｎｄｅｄ Ｇｒａｐｈｉｃ Ａｒｒａｙ）（横１２８０画素×縦８００画素）分の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作して画像を表示することで、その反射光により光像を形成する。

一方で、光源部１５から時分割でＲ，Ｇ，Ｂの原色光が循環的に出射される。この光源部１５からの原色光が、ミラー１６で全反射して上記マイクロミラー素子１４に照射される。

そして、マイクロミラー素子１４での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズ部１７を介して、投影対象となる図示しないスクリーンに投影表示される。

光源部１５は、青色のレーザ光を発するＬＤ１８を有する。
ＬＤ１８が発する青色のレーザ光（Ｂ）は、ミラー１９で反射され、ダイクロイックミラーホイール２０を透過した後に蛍光ホイール２１の周面に照射される。この蛍光ホイール２１は、ホイールモータ（Ｍ）２２により回転されるもので、上記青色のレーザ光が照射される周面全周に渡って蛍光体層２１ｇを形成している。

より詳細には、蛍光ホイール２１の上記レーザ光が照射される円周上に蛍光体を塗布することで蛍光体層２１ｇが形成される。蛍光ホイール２１の蛍光体層２１ｇが形成されている面の裏面には反射板が蛍光体層２１ｇと重なるように設けられている。

蛍光ホイール２１の蛍光体層２１ｇに青色のレーザ光が照射されることで、緑色光（Ｇ）が反射光として励起する。この緑色光は、上記ダイクロイックミラーホイール２０で反射され、ダイクロイックミラーホイール２３でも反射されて、インテグレータ２４で輝度分布が均一な光束とされた後に、ミラー２５で反射されて、上記ミラー１６に至る。

さらに光源部１５は、赤色光を発するＬＥＤ２６、及び青色光を発するＬＥＤ２７を有する。
ＬＥＤ２６が発する赤色光（Ｒ）は、上記ダイクロイックミラーホイール２０を透過し、上記ダイクロイックミラーホイール２３で反射された後、上記インテグレータ２４で輝度分布が均一な光束とされ、それから上記ミラー２５で反射されて、上記ミラー１６に至る。

ＬＥＤ２７が発する青色光（Ｂ）は、上記ダイクロイックミラーホイール２３を透過し、上記インテグレータ２４で輝度分布が均一な光束とされた後に、上記ミラー２５で反射されて、上記ミラー１６に至る。

以上の如く、ダイクロイックミラーホイール２０は、青色光，赤色光を透過する一方で、緑色光を反射する。ダイクロイックミラーホイール２３は、青色光を透過する一方で、緑色光及び赤色光を反射する。
本実施形態では、上記マイクロミラー素子１４による反射光の振り分け動作で、上記投影レンズ部１７方向に反射されなかった光、所謂「オフ光」が測定手段である照度センサ２８に入射される。この照度センサ２８は、入射された光の照度を測定し、後に詳述するが、Ｒフィールド期間中の光の照度の測定結果を示す信号Ｉｌｍ、Ｇフィールド期間中の光の照度の測定結果を示す信号IIｌｍ、Ｂフィールド期間中の光の照度の測定結果を示す信号IIIｌｍ、を上記投影処理部１３に出力する。

さらに、上記ＬＤ１８に対し、その発光方向を避けて温度検出手段である温度センサ２９が付設される。同様に、ＬＥＤ２６に対し、その発光方向を避けて温度センサ３０が付設される。ＬＥＤ２７に対し、その発光方向を避けて温度センサ３１が付設される。

投影処理部１３は、上記マイクロミラー素子１４での画像の表示による光像の形成、上記ＬＤ１８、ＬＥＤ２６，２７の各発光、上記ホイールモータ２２による蛍光ホイール２１の回転、ダイクロイックミラーホイール２０を回転するモータ（Ｍ）３２の駆動、上記ダイクロイックミラーホイール２３を回転するモータ（Ｍ）３３の駆動、及び上記照度センサ２８による照度の測定と、上記温度センサ２９〜３１による各光源の温度の検出を、後述するＣＰＵ３４の制御の下に実行する。

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ３４が制御する。このＣＰＵ３４は、メインメモリ３５及びプログラムメモリ３６と直接接続される。メインメモリ３５は、例えばＳＲＡＭで構成され、ＣＰＵ３４のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ３６は、電気的に書換可能な不揮発性メモリで構成され、ＣＰＵ３４が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。ＣＰＵ３４は、上記メインメモリ３５及びプログラムメモリ３６を用いて、このデータプロジェクタ装置１０内の制御動作を実行する。

上記ＣＰＵ３４は、操作部３７からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。
この操作部３７は、データプロジェクタ装置１０の本体に設けられるキー操作部と、このデータプロジェクタ装置１０専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光する赤外線受光部とを含み、ユーザが本体のキー操作部またはリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ３１へ直接出力する。

上記ＣＰＵ３４はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部３８とも接続される。音声処理部３８は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部３９を駆動して拡声放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。

続いて、上記光源部１５とマイクロミラー素子１４、及び投影レンズ部１７を含む光学系の具体的な構成例について図２により説明する。

図２において、ＬＤ１８は、複数、例えば８×４(紙面方向)の計２４個のマトリックス状に配置されたＬＤアレイで構成され、それぞれの発光により出射された青色レーザ光は、これも同数のミラーを段差を設けてマトリックス状に配置したミラーアレイで構成されるミラー１９で反射される。

ミラー１９で反射された青色のレーザ光は、レンズ４１，４２、ダイクロイックミラーホイール２０、レンズ４３，４４を介して蛍光ホイール２１に投射される。

蛍光ホイール２１の蛍光体層２１ｇで励起した緑色光は、蛍光ホイール２１の蛍光体層２１ｇが形成されている面の裏面に設けられている反射板で反射され、上記レンズ４３，４４を介してダイクロイックミラーホイール２０で反射され、レンズ４５を介した後にダイクロイックミラーホイール２３で反射される。

このダイクロイックミラーホイール２３で反射された緑色光が、レンズ４６、インテグレータ２４、及びレンズ４７を介してミラー２５で反射され、さらにレンズ４８を介して上記ミラー１６に至る。

ミラー１６で反射された緑色光は、レンズ４９を介してマイクロミラー素子１４に照射され、このマイクロミラー素子１４で対応する色の光像が形成される。形成された光像は、上記レンズ４９を介して投影レンズ部１７側に出射される。

また、ＬＥＤ２６が発する赤色光は、レンズ５０，５１を介して上記ダイクロイックミラーホイール２０を透過し、レンズ４５を介して上記ダイクロイックミラーホイール２３で反射される。

ＬＥＤ２７が発する青色光は、レンズ５２，５３を介して上記ダイクロイックミラーホイール２３を透過する。

次に上記実施形態の動作について説明する。
なお、上述した如く以下に示す動作は全て、ＣＰＵ３４がプログラムメモリ３６から読出した動作プログラムや固定データ等をメインメモリ３５に展開して記憶させた上で実行する。

また説明を簡易化するため、カラー画像１フレームを投影する際、例えば、当該フレームをＲ（赤），Ｇ（緑），Ｗ（白），Ｂ（青）の４フィールドで構成して当該色の画像を投影するものとする。Ｗ（白）フィールドでは、緑色光用のＬＤ１８、赤色光用のＬＥＤ２６、及び青色光用のＬＥＤ２７のすべてを同時に発光させた上で、マイクロミラー素子１４では輝度信号Ｙ（Ｙ＝０．２９９Ｒ＋０．５８７Ｇ＋０．１１４Ｂ）に応じた画像を表示する。

図３は、データプロジェクタ装置１０の電源がオンである間に実行する、主として光源の色バランス補正に関する処理内容を抽出して示すフローチャートである。

電源をオンした状態でＣＰＵ３４は、入力部１１で入力される画像信号に応じた光像をマイクロミラー素子１４で形成し、光源部１５からの光を用いて投影レンズ部１７で投影する、通常の投影動作の処理を実行した上で（ステップＳ１０１）、次のフレームタイミングが光源の色バランス補正を行なうためのものであるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。

この光源の色バランス補正を行なうためのフレームタイミングは、例えば１時間に１回として、フレームレートが６０［フレーム／秒］であれば、２１万６千フレームに１回の頻度で実行される。

次のフレームタイミングが光源の色バランス補正を行なうためのものではないと判断した場合、ＣＰＵ３４はステップＳ１０２でそれを判断して再び上記ステップＳ１０１からの処理に戻る。

こうしてステップＳ１０１，Ｓ１０２の処理を繰返し実行することで、ＣＰＵ３４は通常の投影動作に関する処理を実行しながら、光源の色バランス補正を行なうためのフレームタイミングとなるのを待機する。

しかして、次のフレームタイミングが光源の色バランス補正を行なうためのものとなると、ＣＰＵ３４は上記ステップＳ１０２でそれを判断し、続く１フレームの先頭に位置するＲフィールドで、当該フィールド期間中ずっと全面が黒となる画像をマイクロミラー素子１４で表示させて投影を実行する（ステップＳ１０３）。

図４は、光源の色バランス補正を行なうための画像投影期間１フレーム間の動作タイミングを示す。同図（Ａ）で示すように当該１フレームは、Ｒフィールド、Ｇフィールド、Ｗフィールド、及びＢフィールドの計４フィールドで構成される。説明を容易にするために各フィールド期間の長さは等しいものとして図示している。

図４（Ｂ）に示すように赤色発光用のＬＥＤ２６は、ＲフィールドとＷフィールドの各期間で発光するように投影処理部１３により駆動される。
図４（Ｃ）に示すように緑色光を得るために青色を発光するＬＤ１８は、ＧフィールドとＷフィールドの各期間で発光するように投影処理部１３により駆動される。
図４（Ｄ）に示すように青色発光用のＬＥＤ２７は、ＷフィールドとＢフィールドの連続した２フィールド期間で発光するように投影処理部１３により駆動される。

なお、Ｒフィールドにおいて、図４（Ｅ）に示すようにダイクロイックミラーホイール２０の上記ＬＥＤ２６からの赤色光が照射される扇形の周面位置は、素通しのガラスまたはアクリル樹脂などの透明部材あるいは切欠きとなって、ほぼ１００［％］の効率で損失なくＬＥＤ２６からの赤色光を透過する。

一方、図４（Ｆ）に示すようにダイクロイックミラーホイール２３の上記ＬＥＤ２６からの赤色光が照射される周面位置にはミラーが形成され、ほぼ１００［％］の効率で損失なくダイクロイックミラーホイール２０を透過してきたＬＥＤ２６からの赤色光を全反射する。

上記ステップＳ１０３で全面が黒となるような画像を表示する結果、マイクロミラー素子１４では全面の反射光がオフ光として、投影レンズ部１７ではなく、照度センサ２８が配置されている非投影用の図示しない光吸収部分に投射される。この部分には、オフ光を反射せずに吸収して熱に変換するための、黒色の耐熱塗料が塗布される。

ＣＰＵ３４は、このＲフィールド期間の略中央に位置するタイミングで上記照度センサ２８により照度Ｉｌｍを投影処理部１３に測定させると同時に、温度センサ３０によりその時点で発光しているＬＥＤ２６の温度ＴｈＲをやはり投影処理部１３に検出させる（ステップＳ１０４）。

ＣＰＵ３４は、投影処理部１３を介して取得した照度センサ２８での照度Ｉｌｍを、同じく投影処理部１３を介して取得した、温度センサ３０で検出したＬＥＤ２６の温度ＴｈＲに基づいて補正することで、ＬＥＤ２６における正確な照度を得、得た照度とその時点で駆動している電流値とに基づいて、ＬＥＤ２６の出力調整値、具体的には駆動電流値を算出する（ステップＳ１０５）。

図５は、ＬＤ及びＬＥＤの発光出力とその発光を受信する照度センサの受光値の関係を示すものである。同図中、実線で示すＬＤ及びＬＥＤの温度Ｔｈに対し、より温度が高い（Ｔｈ＋）場合の同特性を点線で、より温度が低い（Ｔｈ−）場合の同特性を破線で示す。一般に半導体発光素子は、温度が高いほど発光波長が長い（周波数が低い）方向にシフトし、且つ照度センサは照射される光源の発光出力が同じでも、その波長が長いほど感度が上がり、より照度が高い測定結果を生じる。

すなわち、半導体発光素子の温度が高くなり、発光波長が長い方向にシフトすればするほど、図５におけるＬＤ及びＬＥＤの発光出力とその発光を受信する照度センサの受光値との関係を示す直線の傾き、つまり上記直線の微分係数が大きくなる。

このような特性を考慮して、ＣＰＵ３４は温度センサ３０での検出結果ＴｈＲに基づいて照度センサ２８の測定結果を補正することで、ＬＥＤ２６における正確な発光出力を知ることができ、その調整値である正しい駆動電流値を算出できる。

例えば、照度センサ２８による測定結果と温度センサ３０による測定結果とを利用して半導体発光素子の照度の補正値を得る演算式（数式１）を予め作成しておき、この演算式をプログラムメモリに記憶させておく。すなわち、
Ｙ′＝ｆ（Ｙ，ＴｈＲ） …（数式１）
（Ｙ′：半導体発光素子の補正後の照度の値、
Ｙ：照度センサ２８の測定結果、
ＴｈＲ：温度センサ３０での検出結果。）
そして、ＣＰＵ３４は実際の温度センサ３０での検出結果ＴｈＲに基づいて、記憶しておいた上記補正式を読出し、照度センサ２８の測定結果を補正する。

さらに、プログラムメモリは算出された半導体発光素子の照度の補正後の値、及び半導体発光素子の駆動電流値から、半導体発光素子を補正後の照度値で発光させるために必要な駆動電流値を算出するための演算式を記憶しておく。すなわち、
ｉ′＝ｆ（Ｙ′，ｉ） …（数式２）
（ｉ：半導体発光素子に印加されている駆動電流値、
ｉ′：半導体発光素子を補正後の照度値で発光させるために必要な駆動電流値。）
そして、ＣＰＵ３４は実際の温度センサ３０での検出結果ＴｈＲに基づいて、測定タイミングにおける半導体発光素子の駆動電流値を測定し、記憶しておいた上記数式２を読出して、駆動電流値を補正する。

また例えば、照度センサ２８による測定結果と温度センサ３０による測定結果と半導体発光素子に印加されている駆動電流値とを利用して照度の補正に用いるための係数Ａを得る演算式（数式３）を予め作成しておき、この演算式をプログラムメモリに記憶させておいてもよい。すなわち、
Ａ＝ｆ（Ｙ，ＴｈＲ，ｉ） …（数式３）
（Ａ：照度の補正に用いるための係数）
そして、ＣＰＵ３４は上記数式３で得た係数Ａと半導体発光素子の駆動電流値とから半導体発光素子を補正後の照度値で発光させるために必要な駆動電流値を算出するための演算式を記憶しておく。すなわち、
ｉ′＝ｆ（Ａ，ｉ） …（数式４）
そして、ＣＰＵ３４は補正の際に記憶しておいた上記数式４を読み出して駆動電流値を補正する。

その後ＣＰＵ３４は、上記Ｒフィールドに続くＧフィールドでも、当該フィールド期間中ずっと全面が黒となる画像をマイクロミラー素子１４で表示させて投影を実行する（ステップＳ１０６）。

このＧフィールドでは、図４（Ｅ）に示すようにダイクロイックミラーホイール２０の上記ＬＤ１８からの青色光がミラー１９を介して照射される周面位置は、ＧＲＭ、すなわち、赤色（Ｒ）光及び青色（Ｂ）光を透過、緑色（Ｇ）光を反射するダイクロイックミラーで構成され、ＬＤ１８からの青色光を透過して蛍光ホイール２１の蛍光体層２１ｇに照射させ、この蛍光体層２１ｇで励起された緑色光を反射してダイクロイックミラーホイール２３方向へ出射させる。

一方、図４（Ｆ）に示すようにダイクロイックミラーホイール２３の上記緑色光が照射される周面位置にはミラーが形成され、ほぼ１００［％］の効率で損失なくダイクロイックミラーホイール２０で反射された緑色光を全反射する。

上記ステップＳ１０６で全面が黒となるような画像を表示する結果、マイクロミラー素子１４では全面の反射光がオフ光として、投影レンズ部１７ではなく、照度センサ２８が配置されている非投影用の図示しない光吸収部分に投射される。この部分には、オフ光を反射せずに吸収して熱に変換するための、黒色の耐熱塗料が塗布される。

ＣＰＵ３４は、このＧフィールド期間の略中央に位置するタイミングで上記照度センサ２８により照度IIｌｍを投影処理部１３に測定させると同時に、温度センサ２９によりその時点で発光しているＬＤ１８の温度ＴｈＧをやはり投影処理部１３に検出させる（ステップＳ１０７）。

ＣＰＵ３４は、投影処理部１３を介して取得した照度センサ２８での照度IIｌｍを、同じく投影処理部１３を介して取得した、温度センサ２９で検出したＬＤ１８の温度ＴｈＧに基づいて補正することで、ＬＤ１８における正確な照度を得、得た照度とその時点で駆動している電流値とに基づいて、ＬＤ１８の出力調整値、具体的には駆動電流値を算出する（ステップＳ１０８）。

その後ＣＰＵ３４は、上記Ｇフィールドに続くＷフィールドにおいて、ＬＤ１８、ＬＥＤ２６、及びＬＥＤ２７をいずれも発光させて、マイクロミラー素子１４で輝度画像を表示させる、通常の投影を実行する（ステップＳ１０９）。

このＷフィールドでは、図４（Ｅ）に示すようにダイクロイックミラーホイール２０の上記ＬＤ１８からの青色光がミラー１９を介して照射される周面位置は、その前のＧフィールド同様、ＧＲＭ、すなわち、赤色（Ｒ）光及び青色（Ｂ）光を透過、緑色（Ｇ）光を反射するダイクロイックミラーで構成される。

したがって、ＬＤ１８からの青色光を透過して蛍光ホイール２１の蛍光体層２１ｇに照射させ、この蛍光体層２１ｇで励起された緑色光を反射してダイクロイックミラーホイール２３方向へ出射させる。

また同時に上記ＬＥＤ２６からの赤色光は、ダイクロイックミラーホイール２０を透過して上記ダイクロイックミラーホイール２３に至る。

一方、図４（Ｆ）に示すようにダイクロイックミラーホイール２３の上記赤色光及び緑色光が照射される周面位置は、ＢＴＭ、すなわち、赤色（Ｒ）光及び緑色（Ｇ）光を反射、青色（Ｂ）光を透過するダイクロイックミラーで構成され、ＬＥＤ２６からの赤色光、及び蛍光体層２１ｇからの緑色光を反射すると同時に、ＬＥＤ２７からの青色光を透過する。

したがって、赤色光、緑色光、及び青色光の混色による白色光がマイクロミラー素子１４に照射され、マイクロミラー素子１４で表示される輝度画像に応じて輝度の光像が形成されて、投影レンズ部１７により投影対象に向けて放射される。

その後ＣＰＵ３４は、上記Ｗフィールドに続くＢフィールドにおいて再び、当該フィールド期間中ずっと全面が黒となる画像をマイクロミラー素子１４で表示させて投影を実行する（ステップＳ１１０）。

このＢフィールドでは、ＬＥＤ２７のみが発光するよう駆動され、図４（Ｆ）に示すようにダイクロイックミラーホイール２３の上記青色光が照射される周面位置は、素通しのガラスまたはアクリル樹脂などの透明部材あるいは切欠きとなって、ほぼ１００［％］の効率で損失なくＬＥＤ２７からの青色光を透過する。

上記ステップＳ１１０で全面が黒となるような画像を表示する結果、マイクロミラー素子１４では全面の反射光がオフ光として、投影レンズ部１７ではなく、照度センサ２８が配置されている非投影用の図示しない光吸収部分に投射される。この部分には、オフ光を反射せずに吸収して熱に変換するための、黒色の耐熱塗料が塗布される。

ＣＰＵ３４は、このＢフィールド期間の略中央に位置するタイミングで上記照度センサ２８により照度IIIｌｍを投影処理部１３に測定させると同時に、温度センサ３１によりその時点で発光しているＬＥＤ２７の温度ＴｈＢをやはり投影処理部１３に検出させる（ステップＳ１１１）。

ＣＰＵ３４は、投影処理部１３を介して取得した照度センサ２８での照度IIIｌｍを、同じく投影処理部１３を介して取得した、温度センサ３１で検出したＬＥＤ２７の温度ＴｈＢに基づいて補正することで、ＬＥＤ２７における正確な照度を得、得た照度とその時点で駆動している電流値とに基づいて、ＬＥＤ２７の出力調整値、具体的には駆動電流値を算出する（ステップＳ１１２）。

以上、３色の光源それぞれの新たな駆動電流値を算出したことに基づいてＣＰＵ３４は、赤色光用のＬＥＤ２６、緑色光を励起させるための青色光を発するＬＤ１８、及び青色光用のＬＥＤ２７の各駆動電流値を投影処理部１３に設定し（ステップＳ１１３）、以上で光源の色バランス補正に関する一連の処理を終了したものとして、また次の色バランス補正の処理に備えるべく上記ステップＳ１０１からの処理に戻る。

図６は、上記図３の処理に基づく色バランスの補正の概念を示すものである。

図６（Ａ）は、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色を同時に発光した場合に正確な白が得られる場合の各色の出力を示している。同図（Ａ）に示すようにＲ，Ｇ，Ｂの各出力バランスが揃うことで、結果としてそれらの混色である白色を得ることができ、正しい色バランスでの画像投影が可能となる。

続く図６（Ｂ）は、照度センサ２８で測定されるＲ，Ｇ，Ｂ各色毎の測定結果を例示する。図示する如くこの図６（Ｂ）においても、見かけ上はＲ，Ｇ，Ｂの各測定結果のバランスが揃っているため、結果としてそれらの混色である白色も設定通り正しい色温度のものが得られるように見える。

しかるに、上記図６（Ｂ）での測定結果に対して各光源で検出した温度による補正を施した結果、正しい照度の大きさを図６（Ｃ）に示す。このように各光源を構成する半導体発光素子の温度を元に補正することで、温度による波長シフトと、それに伴う照度センサ２８での感度の変化を補正した、各色毎の正しい照度のバランスを得ることができる。

したがって、上記補正した結果から各光源を調整するための駆動電流値を算出して設定することにより、図６（Ｄ）に示すように、見かけ上ではなく実質的に正確に色バランスがとれた発光強度で、各色の光源を発光させることが可能となる。

以上詳述した如く本実施形態によれば、光源を構成するＬＤ１８、ＬＥＤ２６，２７などの半導体発光素子の温度が変化しても、色バランスを崩すことなく正しい色調を維持することが可能となる。

また上記実施形態では、照度センサ２８を上記オフ光の照射位置に配置することにより、マイクロミラー素子１４で形成されて投影レンズ部１７により投影に使用される光像に影響することなく、マイクロミラー素子１４に照射される光源の照度を検出できる。

さらに上記実施形態では、光源の色バランス補正に関する一連の処理中、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色フィールドで全面黒となる画像をマイクロミラー素子１４で表示させることにより、１カラーフレームのみであるので人間のメニューはほとんど視覚的に認識されることはないものの、微小であっても投影画像が途切れるのを避けるため、フレーム途中に設けたＷフィールドでは測定、検出等を行なわずに輝度画像をマイクロミラー素子１４で表示して投影レンズ部１７より投影させるものとしたので、投影画像の微小な途切れを解雇して違和感のない投影動作を継続できる。

この点で、フレーム途中に通常の画像投影を行なうフィールドは、Ｗフィールドに限らず、比較的画像が明るいＹ（イエロー）フィールドで行なうものとし、赤色（Ｒ）光を発する半導体発光素子と緑色（Ｇ）光を発光する半導体発光素子とを同時に発光させるものとしても良い。

また上記実施形態では、Ｒ，Ｇ，Ｂの各フィールドの中心となるタイミングで照度の測定及び各色光源素子の温度の検出を行なうものとしたので、各色フィールドの平均的な照度の測定、平均的な光源温度の検出を行なうことができ、より正確な補正が可能となる。

なお本実施形態のデータプロジェクタ装置１０は、回転するダイクロイックミラーホイールを用いて各光をインテグレータ２４に導いていたが、固定された、回転しないダイクロイックミラーを用いて構築してももちろん構わない。

また上記実施形態では、赤色の光をＬＥＤ２６で発生させ、緑色の光をＬＤ１８からの光を用いて蛍光ホイール２１に照射することで発生させ、青色の光をＬＥＤ２７で発生させるものとしたが、これに限るものではなく、例えば、全ての色の光をＬＥＤまたはＬＤを利用して発生させてもよいし、蛍光ホイール２１に照射する光を例えば、緑色及び青色の光の発生に利用するものであってもよいことは勿論である。

また、上記実施形態とは異なり、予め光源照度を補正するためのルックアップテーブルをプログラムメモリに記憶させておくものでもよい。例えば、図７及び図８に示すようなルックアップテーブルを用いる。

図７は、光源照度の実測値と温度とから補正値を決定する際に利用する補正係数を求めるルックアップテーブルの概略図である。図８は、上記図７で求めた補正係数から赤色の光源ＬＥＤ２６の駆動電流値を決定するルックアップテーブル（Ｒ補正後電流ｉｒ′テーブル）の概略図である。なお、上記図７及び図８のルックアップテーブルは説明のために簡略化して記載してある。

具体的には、まず温度センサ３０で赤色の光源であるＬＥＤ２６の温度を測定し、照度センサ２８でその測定時点での照度を測定する。そして図７（Ａ）で示すＲ補正値Ａｒテーブルを参照し、得た温度と照度とを用いて赤色補正係数Ａｒを決定する。

同様に、温度センサ２９でＬＤ１８の温度を測定し、照度センサ２８でその測定時点での照度を測定する。そして図７（Ｂ）で示すＧ補正値Ａｇテーブルを参照し、得た温度と照度とを用いて緑色補正係数Ａｇを決定する。

同様に、温度センサ３１でＬＥＤ２７の温度を測定し、照度センサ２８でその測定時点での照度を測定する。そして図７（Ｃ）で示すＢ補正値Ａｂテーブルを参照し、得た温度と照度とを用いて青色補正係数Ａｂを決定する。

そして、図８で示す光源ＬＥＤ２６の補正後の駆動電流値を決定するルックアップテーブルを参照して駆動電流値を決定する。具体的には、図７（Ａ）のルックアップテーブルで得た赤色補正係数Ａｒと図７（Ｂ）の緑色補正係数Ａｇとの差であるＡｒ−Ａｇを算出し、且つ赤色補正係数Ａｒと図７（Ｃ）の青色補正係数Ａｂとの差Ａｒ−Ａｂを算出する。

そして、得たＡｒ−ＡｇとＡｒ−Ａｂとの値に基づいてＬＥＤ２６の駆動電流値ｉｒ′を設定する。なお、ＬＤ１８、ＬＥＤ２７についても同様のルックアップテーブルを記憶しておき、駆動電流値ｉｇ′，ｉｂ′についても設定する。

このようなルックアップテーブルを用いて光源の駆動電流値を補正することで、光源を構成するＬＤ１８、ＬＥＤ２６，２７などの半導体発光素子の温度が変化しても、色バランスを崩すことなく正しい色調を維持することが可能となる。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

以下に、本願出願の当所の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項１記載の発明は、発光波長が異なる複数種の半導体発光素子と、画像信号を入力する入力手段と、上記半導体発光素子を発光して得られる光源光を用いて上記入力手段で入力した画像信号に応じた光像を形成する光像形成手段と、上記光像形成手段で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影手段と、上記半導体発光素子に対し、種別に発光時の温度を検出する温度検出手段と、上記半導体発光素子に対し、種別に発光時の光の強度を測定する測定手段と、上記温度検出手段での検出結果を用いて上記測定手段での測定結果を補正し、補正された上記測定結果に基づいて上記半導体発光素子の発光強度を制御する発光制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記測定手段は、上記光像形成手段で上記投影手段の方向に反射されなかった反射光を用いて上記光の強度を測定することを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記光像形成手段は、上記半導体発光素子を単一の種類で発光する期間と複数種の種類を同時に発光する期間とを設け、上記測定手段による測定時に、上記単一の種類で発光する期間にはそれぞれ全面が黒となる光像を形成し、複数種の種類を同時に発光する期間では上記入力手段で入力した画像信号に応じた光像を形成することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３何れか記載の発明において、上記温度検出手段及び上記測定手段は、上記半導体発光素子に対し、種別に各発光期間の略中心となるタイミングで発光時の温度検出、及び光強度の測定を行なうことを特徴とする。

請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４何れか記載の発明において、上記発光制御手段は、上記温度検出手段での検出結果に基づき、予め用意した演算式を実行し、上記演算式の演算結果に応じて上記測定手段での測定結果を補正した上で上記半導体発光素子の発光強度を制御することを特徴とする。

請求項６記載の発明は、上記請求項１乃至４何れか記載の発明において、上記発光制御手段は、上記温度検出手段での検出結果に基づき、予め用意したルックアップテーブルを参照して上記測定手段での測定結果を補正した上で上記半導体発光素子の発光強度を制御することを特徴とする。

請求項７記載の発明は、発光波長が異なる複数種の半導体発光素子、画像信号を入力する入力部、上記複数種の半導体発光素子を発光して得られる光源光を用いて上記入力部で入力した画像信号に応じた光像を形成する光像形成部、及び上記光像形成部で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影部を備えた装置での投影方法であって、上記半導体発光素子に対し、種別に発光時の温度を検出する温度検出工程と、上記半導体発光素子に対し、種別に発光時の光の強度を測定する測定工程と、上記温度検出工程での検出結果を用いて、上記測定工程での測定結果を補正し、補正された上記測定結果に基づいて上記半導体発光素子の発光強度を制御する発光制御工程とを有したことを特徴とする。

請求項８記載の発明は、発光波長が異なる複数種の半導体発光素子、画像信号を入力する入力部、上記半導体発光素子を発光して得られる光源光を用いて上記入力部で入力した画像信号に応じた光像を形成する光像形成部、及び上記光像形成部で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影部を備えた装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、上記半導体発光素子に対し、種別に発光時の温度を検出する温度検出手段、上記半導体発光素子に対し、種別に発光時の光の強度を測定する測定手段、及び上記温度検出手段での検出結果を用いて、上記測定手段での測定結果を補正し、補正された上記測定結果に基づいて上記半導体発光素子の発光強度を制御する発光制御手段として機能させることを特徴とする。

１０…データプロジェクタ装置、１１…入力部、１２…画像変換部（スケーラ）、１３…投影処理部、１４…マイクロミラー素子、１５…光源部、１６…ミラー、１７…投影レンズ部、１８…（青色発光用）ＬＤ、１９…ミラー、２０…ダイクロイックミラーホイール、２１…蛍光ホイール、２１ｇ…蛍光体層、２２…ホイールモータ（Ｍ）、２３…ダイクロイックミラーホイール、２４…インテグレータ、２５…ミラー、２６…（赤色発光用）ＬＥＤミラー、２７…（青色発光用）ＬＥＤ、２８…照度センサ、２９〜３１…温度センサ、３２，３３…モータ（Ｍ）、３４…ＣＰＵ、３５…メインメモリ、３６…プログラムメモリ、３７…操作部、３８…音声処理部、３９…スピーカ部、４１〜５３…レンズ。

Claims (11)

1. 所定波長の励起光を射出する第一の光源と、
   上記励起光に励起され上記所定波長と異なる波長の蛍光光を射出する蛍光部材と、
   上記励起光及び蛍光光と異なる波長の光を射出する第二の光源と、
   上記第一の光源、蛍光光及び第二の光源からの各射出光が集合する位置に配置され、上記第二の光源からの射出光を減衰させることなく通過させる通過部と、上記第一の光源からの励起光を透過させ、上記蛍光部材からの蛍光光を反射させるダイクロイックミラー部とを周面に形成したダイクロイックホイールと、
   当該ダイクロイックホイールを上記第一の光源及び第二の光源の時分割発光駆動に同期するように回転させる回転駆動手段と、
   画像信号を入力する入力手段と、
   上記ダイクロイックホイールから通過或いは反射された光を用いて、上記入力手段で入力した画像信号に応じた光像を形成する光像形成手段と、
   上記光像形成手段で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影手段と、
   上記第一の光源及び第二の光源に対し、種別に発光時の温度を検出する温度検出手段と、
   上記第一の光源及び第二の光源に対し、種別に発光時の光の強度を測定する測定手段と、
   上記温度検出手段での検出結果を用いて上記測定手段での測定結果を補正し、補正された上記測定結果に基づいて上記第一の光源及び第二の光源の発光強度を制御する発光制御手段とを具備したことを特徴とする投影装置。
2. 上記ダイクロイックホイールの通過部は、
   当該ダイクロイックホイールの周面の一部に設けられた切欠きと、当該切欠きの外周に
   配置された円弧状の外枠とからなり、
   上記通過部は、上記第二の光源から入射される光を素通しで通過させることを特徴とする請求項１記載の投影装置。
3. 青色波長帯域の光を射出する第三の光源をさらに備え、
   上記第一の光源は青色波長帯域の励起光を射出し、
   上記蛍光部材は上記励起光に励起されて緑色波長帯域の蛍光光を射出し、
   上記第二の光源は赤色波長帯域の光を射出し、
   上記光像形成手段は、上記ダイクロイックホイールから通過或いは反射された光と上記第三の光源からの射出光を用いて画像信号に応じた光像を形成し、
   上記温度検出手段は上記第一の光源、第二の光源及び第三の光源に対して種別に発光時の温度を検出し、
   上記測定手段は上記第一の光源、第二の光源及び第三の光源に対して種別に発光時の光の強度を測定し、
   上記発光制御手段は、上記温度検出手段での検出結果を用いて上記測定手段での測定結果を補正し、補正された上記測定結果に基づいて上記第一の光源、第二の光源及び第三の光源の発光強度をそれぞれ制御することを特徴とする請求項１または２記載の投影装置。
4. 上記ダイクロイックホイールから反射或いは通過された上記蛍光光及び第二の光源からの射出光を全反射させるミラー部と、上記第三の光源からの射出光を減衰させることなく通過させる通過部とを周面に形成したミラーホイールをさらに備えたことを特徴とする請求項３記載の投影装置。
5. 上記測定手段は、上記光像形成手段で上記投影手段の方向に反射されなかった反射光を用いて上記光の強度を測定することを特徴とする請求項１乃至４何れか記載の投影装置。
6. 上記光像形成手段は、上記各光源を単一の種類で発光する期間と複数種の種類を同時に発光する期間とを設け、上記測定手段による測定時に、上記単一の種類で発光する期間にはそれぞれ全面が黒となる光像を形成し、複数種の種類を同時に発光する期間では上記入力手段で入力した画像信号に応じた光像を形成することを特徴とする請求項１乃至５何れか記載の投影装置。
7. 上記温度検出手段及び上記測定手段は、上記各光源に対し、種別に各発光期間の略中心となるタイミングで発光時の温度検出、及び光強度の測定を行なうことを特徴とする請求項１乃至６何れか記載の投影装置。
8. 上記発光制御手段は、上記温度検出手段での検出結果に基づき、予め用意した演算式を実行し、上記演算式の演算結果に応じて上記測定手段での測定結果を補正した上で上記各光源の発光強度を制御することを特徴とする請求項１乃至７何れか記載の投影装置。
9. 上記発光制御手段は、上記温度検出手段での検出結果に基づき、予め用意したルックアップテーブルを参照して上記測定手段での測定結果を補正した上で上記各光源の発光強度を制御することを特徴とする請求項１乃至８何れか記載の投影装置。
10. 所定波長の励起光を射出する第一の光源、上記励起光に励起され上記所定波長と異なる波長の蛍光光を射出する蛍光部材、上記励起光及び蛍光光と異なる波長の光を射出する第二の光源、上記第一の光源、蛍光光及び第二の光源からの各射出光が集合する位置に配置され、入射される光を波長に関係なく全て通過させる通過部と、上記第一の光源からの励起光を透過させ、上記蛍光部材からの蛍光光を反射させるダイクロイックミラー部とを周面に形成したダイクロイックホイール、当該ダイクロイックホイールを上記第一の光源及び第二の光源の時分割発光駆動に同期するように回転させる回転駆動部、画像信号を入力する入力部、上記ダイクロイックホイールから通過或いは反射された光を用いて、上記入力部で入力した画像信号に応じた光像を形成する光像形成部、及び上記光像形成部で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影部を備えた装置での投影方法であって、
    上記第一の光源及び第二の光源に対し、種別に発光時の温度を検出する温度検出工程と、
    上記第一の光源及び第二の光源に対し、種別に発光時の光の強度を測定する測定工程と、
    上記温度検出工程での検出結果を用いて上記測定工程での測定結果を補正し、補正された上記測定結果に基づいて上記第一の光源及び第二の光源の発光強度を制御する発光制御工程とを有したことを特徴とする投影方法。
11. 所定波長の励起光を射出する第一の光源、上記励起光に励起され上記所定波長と異なる波長の蛍光光を射出する蛍光部材、上記励起光及び蛍光光と異なる波長の光を射出する第二の光源、上記第一の光源、蛍光光及び第二の光源からの各射出光が集合する位置に配置され、入射される光を波長に関係なく全て通過させる通過部と、上記第一の光源からの励起光を透過させ、上記蛍光部材からの蛍光光を反射させるダイクロイックミラー部とを周面に形成したダイクロイックホイール、当該ダイクロイックホイールを上記第一の光源及び第二の光源の時分割発光駆動に同期するように回転させる回転駆動部、画像信号を入力する入力部、上記ダイクロイックホイールから通過或いは反射された光を用いて、上記入力部で入力した画像信号に応じた光像を形成する光像形成部、及び上記光像形成部で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影部を備えた装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、
    上記コンピュータを、
    上記第一の光源及び第二の光源に対し、種別に発光時の温度を検出する温度検出手段、
    上記第一の光源及び第二の光源に対し、種別に発光時の光の強度を測定する測定手段、及び
    上記温度検出手段での検出結果を用いて上記測定手段での測定結果を補正し、補正された上記測定結果に基づいて上記第一の光源及び第二の光源の発光強度を制御する発光制御手段
    として機能させることを特徴とするプログラム。

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