JP6064455B2 - 投影装置、投影方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、特に半導体発光素子を光源に用いるプロジェクタ装置に好適な投影装置、投影方法及びプログラムに関する。

単色光及び合成光を自由に射出して輝度向上を図ることのできる光源ユニットを備えたプロジェクタが考えられている。（例えば、特許文献１）

特開２０１１−０９５３８８号公報

この種のプロジェクタでは、複数色の光源素子を同時に発光することで合成色を得て、より輝度の高い画像を投影可能としている。その反面、複数色の光源素子が同時に発光されることで、複数色の光源素子をそれぞれ単色のみで発光させる場合に比べ、単位時間当たりの電力消費量が増大するという不具合がある。
またプロジェクタで、例えば「省エネルギ・モード」などと称される動作モードを設け、当該動作モード設定時には光源部への供給電力、具体的には発光素子がＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）等の半導体発光素子であれば供給電流値を低く抑えることで電力消費を抑えるようにしたものがある。このような動作モードでは、発光素子の駆動電力を抑えるために画像の輝度が低く暗いものとなり、投影画像を鑑賞している者にも容易に知覚し得る。

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、できる限り電力の消費を最小限に抑えながら、投影に必要な明るさを確保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、複数色の半導体発光素子を用いた光源と、上記光源の複数色の半導体発光素子を単色及び複数混色で順次発光駆動する駆動手段と、画像信号を入力する入力手段と、上記光源からの光を用い、上記入力手段で入力した画像信号に対応する光像を形成して出射する投影手段と、上記入力手段で入力した画像信号中の白色画素の割合が閾値未満、且つ上記入力手段で入力した画像信号中の上記複数混色に対応する色画素の最大階調値が最大値未満の場合、上記駆動手段により複数混色の発光期間を短縮し、上記複数混色の短縮した発光期間で上記複数混色を構成する該当半導体発光素子を消灯する制御手段と、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、できる限り電力の消費を最小限に抑えながら、投影に必要な明るさを確保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概略的な機能構成を示すブロック図。 同実施形態に係る主として光源部の構成例を示す図。 同実施形態に係る基本的なフレーム構成と各発光素子の発光タイミングとを示すタイミングチャート。 同実施形態に係る電源投入時の投影動作の処理内容を示すフローチャート。 同実施形態に係るＹｅフィールドにおける駆動電流値の変更設定の概念を示す図。 同実施形態に係るＲ，Ｇ，Ｙｅ，Ｂ各フィールド期間の設定例を示す図。 同実施形態に係るＷ（白）画素数の割合とＹｅフィールドの最大階調とに対応したＹｅフィールドでの駆動電力の制御内容を示すテーブルを例示する図。 同実施形態に係る基本概念を簡略化して示す図。 同実施形態に係る基本概念を簡略化して示す図。

以下本発明をＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（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、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）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画像信号は、必要に応じて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。

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１２０［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Ｒ，Ｇ，Ｂの原色光を含む複数色の光が循環的に時分割で順次出射される。この光源部１５からの光が、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。

なお、後述する光源部１５内の発光素子の駆動タイミング等の制御は、ＣＰＵ１８の制御の下に上記投影処理部１３が直接実行する。

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ１８が制御する。このＣＰＵ１８は、メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０と直接接続される。メインメモリ１９は、例えばＳＲＡＭで構成され、ＣＰＵ１８のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ２０は、電気的に書換可能な不揮発性メモリで構成され、ＣＰＵ１８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。ＣＰＵ１８は、上記メインメモリ１９及びプログラムメモリ２０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ＣＰＵ１８は、操作部２１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２１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ＣＰＵ１８へ直接出力する。

上記ＣＰＵ１８はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部２２とも接続される。音声処理部２２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２３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。

図２により上記光源部１５を２種類の半導体発光素子を用いて構成した場合の光学系の構成について説明する。
光源部１５は、青色のレーザ光を発する半導体発光素子であるＬＤ（レーザダイオード、半導体レーザ）アレイ３１を光源として有する。
このＬＤアレイ３１は、例えば８×３（図面鉛直方向）の計２４個のＬＤがアレイ状に配列され、各８個ずつ３列のＬＤが列単位で直列接続されて発光駆動される。このＬＤアレイ３１が発する青色のレーザ光は、ＬＤアレイ３１と対向するべく階段状に配列されたミラーアレイ３２で９０°の角度で反射され、レンズ３３，３４で集光されて平行な光束とされた後、ダイクロイックミラー３５を透過し、レンズ３６，３７を介して光源の一部としてのカラーホイール３８の周面に照射される。

カラーホイール３８は、回転駆動部であるモータ（Ｍ）３９の駆動により回転するもので、周面に透過用拡散板３８ｂと蛍光体層３８ｇとをリング状の領域を分割して配置している。上記ＬＤアレイ３１からのレーザ光は、カラーホイール３８の回転に伴って透過用拡散板３８ｂまたは蛍光体層３８ｇに選択的に照射される。

このカラーホイール３８の回転同期は、図示しない周面に形成したマーカの回転を上記投影処理部１３が検出して制御する。

カラーホイール３８の蛍光体層３８ｇがある周面位置には、ＬＤアレイ３１からのレーザ光が照射される面に蛍光体が塗布されて蛍光層を形成すると共に、蛍光体層３８ｇが形成されている面の裏面には反射板が蛍光体層と重なるように設けられている。

ＬＤアレイ３１からのレーザ光の光路上に上記カラーホイール３８の蛍光体層３８ｇがある場合、当該蛍光体層３８ｇは青色のレーザ光の照射により励起され、緑色の光を発する。

カラーホイール３８から発した緑色光は、蛍光体層３８ｇの裏面側に形成された上記反射板により一様に上記レンズ３６，３７側に導かれ、上記ダイクロイックミラー３５で反射される。

ダイクロイックミラー３５で反射された緑色光は、レンズ４１を介してダイクロイックミラー４２で反射された後、レンズ４３を介し、インテグレータ４４を通って輝度分布が均一な光束とされる。インテグレータ４４を出射した緑色光は、さらにレンズ４５を介してミラー４６で反射され、レンズ４７を介して上記ミラー１６で反射された後にレンズ４８を介して上記マイクロミラー素子１４に照射される。

そして、このマイクロミラー素子１４からの上記投影レンズ部１７方向への反射光で光像が形成されるもので、当該光像は上記レンズ４８を介して上記投影レンズ部１７により投影対象の図示しないスクリーン等に照射される。

また、上記ＬＤアレイ３１からのレーザ光の光路上に上記カラーホイール３８の透過用拡散板３８ｂがある場合、当該拡散板３８ｂを介して拡散しつつ透過した青色光は、レンズ５０を介してミラー５１で反射され、レンズ５２を介してさらにミラー５３で反射された後に、上記ダイクロイックミラー４２を透過し、レンズ４３を介してインテグレータ４４を通って輝度分布が均一な光束とされる。インテグレータ４４を出射した青色光は、さらにレンズ４５を介してミラー４６で反射され、レンズ４７を介して上記ミラー１６に至る。

さらに光源部１５は、赤色光を発する半導体発光素子であるＬＥＤ（発光ダイオード）５５を光源として有する。
ＬＥＤ５５が発する赤色光は、レンズ５６，５７を介して、上記ダイクロイックミラー３５を透過し、上記レンズ４１を介して上記ダイクロイックミラー４２で反射された後、レンズ４３を介してインテグレータ４４を通って輝度分布が均一な光束とされる。インテグレータ４４を出射した赤色光は、さらにレンズ４５を介してミラー４６で反射され、レンズ４７を介して上記ミラー１６に至る。

以上、上記ダイクロイックミラー３５は、青色光及び赤色光を透過させる一方で、緑色光を反射する。また上記ダイクロイックミラー４２は、青色光を透過させる一方で、赤色光及び緑色光を反射させる。

次に上記実施形態の動作について説明する。
なお本動作では説明を簡易にするために、投影するカラー画像１フレームがＲ（赤色）フィールド、Ｇ（緑色）フィールド、Ｙｅ（黄色）フィールド、及びＢ（青色）フィールドの計４フィールドから構成されるものとする。

図３は、基本的な投影動作モードにおけるフレーム構成と各発光素子の発光タイミングとを示すタイミングチャートである。図３（Ａ）に示すような順序のＲ，Ｇ，Ｙｅ，Ｂの順序で該当色の画像を投影する。

したがって、緑色光の励起も含めて青色光を発するＬＤアレイ（Ｂ−ＬＤ）３１と、赤色光を発するＬＥＤ（Ｒ−ＬＥＤ）５５の２種類の発光素子の各駆動タイミングは図３（Ｂ）、図３（Ｃ）に示すようになる。また、ＬＤアレイ３１からの青色光が照射されるカラーホイール３８の周面位置での透過用拡散板３８ｂと蛍光体層３８ｇの回転位相は図３（Ｄ）に示すようになる。

図示する如くＹｅフィールドでは、ＬＥＤ５５の発する赤色光と、ＬＤアレイ３１が発した青色光によってカラーホイール３８の蛍光体層３８ｇで励起される緑色光との混色により、補色である黄色光が得られ、Ｒ，Ｇ，Ｂよりも輝度が高く明るい画像を投影可能とする。

図４は、本実施形態に係る電源投入時の特にＲ，Ｇ，Ｙｅ，Ｂの各フィールドの発光期間の設定処理の内容を示すフローチャートである。この図４に示す処理はすべて、ＣＰＵ１８がプログラムメモリ２０にインストールされている動作プログラムをメインメモリ１９に読出して実行するもので、光源部１５の発光素子の駆動タイミングやカラーホイール３８の回転、マイクロミラー素子１４で表示する画像の階調制御等は、ＣＰＵ１８の制御の下に投影処理部１３が実行し、設定したフィールド期間に応じた投影動作を実行する。

同図において、処理当初にＣＰＵ１８は、その時点で省電力モードが設定されているか否かを判断する（ステップＳ１０１）。ここで省電力モードが設定されていないと判断した場合、ＣＰＵ１８は上記図３で示した如く、通常設定されている基本的な投影モードに従い、カラー画像の１フレーム期間を有効に使用して光源部１５よりＲ，Ｇ，Ｙｅ，Ｂの各色の発光の設定を行ない（ステップＳ１０２）、再び上記ステップＳ１０１からの処理に戻る。

また上記ステップＳ１０１で省電力モードが設定されていると判断した場合、次にＣＰＵ１８は、その時点で入力部１１から入力されている、次に投影すべき画像信号の内容をチェックする（ステップＳ１０３）。

ここで画像信号のチェックとは、具体的には全画素中でのＷ（白）画素数の割合と、Ｙｅフィールドで駆動する全画素中の最大階調とを取得する。
例えば各色フィールドで画素毎に割り当てられた階調ビット数が「８」である場合、階調値は「０（ゼロ）」からフル階調「２５５」までの全２５６段階となる。その場合、全画素中で、各色フィールドでの階調が「Ｒ≒Ｇ≒Ｙｅ≒Ｂ≒２５５」となる、すなわち「Ｗ」（白）を投影する画素がどの程度あるのか、その割合（％）を算出する。
また合わせて、Ｙｅフィールドで全画素中、最大階調となる画素の階調値を算出する。

次いでＣＰＵ１８は、上記したステップ１０３で取得した画像信号の１フレームと、ステップ１０３で取得した画像の直前に投影した画像信号の１フレーム、即ち過去に取得した画像信号の１フレームとの画素毎の比較を行ない（ステップＳ１０４）、所定の割合、例えば全画素のうち２０［％］以上の画素に相違があるか否かを判断して、投影している画像に動きが生じたか否かを判断する（ステップＳ１０５）。なお本実施例では、全画素のうち２０［％］以上の画素に相違がある場合を例示しているが、それに限定するものではなく、ユーザ等によって最適な値が設定されてもよい。

ここで画像に大きな変化はないと判断した場合、あらたに動作内容を設定する必要がないものとして、ＣＰＵ１８はその時点で設定されている光源部１５での発光駆動状態と投影処理部１３でのマイクロミラー素子１４に対する階調駆動状態とを維持するよう、各設定内容の変更は行わないものとして（ステップＳ１０６）、再び上記ステップＳ１０１からの処理に戻る。

また上記ステップＳ１０５で所定の割合の画素に相違があり、画像に動きが生じたと判断した場合、ＣＰＵ１８は直前のステップＳ１０３でチェックしたＷ（白）画素数の割合が５０［％］未満であるか否かを判断する（ステップＳ１０７）。

ここでＷ（白）画素数の割合が５０［％］以上であると判断した場合、画像の半分以上の画素が白であり、例えばプレゼンテーションによる投影動作時などでドキュメント画像を投影する場合など、省電力モードでの投影により画像全体が暗くなる虞が考えられる。

そのためＣＰＵ１８は、設定されている省電力モードを一時的に解除し、通常設定される基本的な投影モードに復帰して、カラー画像の１フレーム期間を有効に使用して光源部１５よりＲ，Ｇ，Ｙｅ，Ｂの各色の発光を行なうと共に、この光源部１５からの光を用いてマイクロミラー素子１４で光像を形成し、投影レンズ部１７より投射させた上で（ステップＳ１０８）、再び上記ステップＳ１０１からの処理に戻る。

また上記ステップＳ１０７でＷ（白）画素数の割合が５０［％］未満であると判断した場合、ＣＰＵ１８は直前のステップＳ１０３でチェックしたＷ（白）画素数の割合、及びＹｅフィールドでの最大階調となる画素の階調値に応じてＹｅフィールドにおける各発光素子の発光期間を変更設定する。（ステップ１０９）以下に、Ｙｅフィールドにおける各発光素子の発光期間の設定について詳述する。

図５に、このＹｅフィールドにおける駆動電流値の変更設定の概念を示す。図５（Ａ）は、省電力モードでの期間短縮を行なわない、通常の投影動作時の各色フィールド期間を示す。投影処理部１３がマイクロミラー素子１４を駆動する際、Ｙｅフィールドを含む各色フィールドでの最大階調が２５６であり、ある画像信号でのＹｅフィールドでの全画素中で最大階調となる画素の階調値が例えば「２２９（／２５５）」であったものとする。

その場合、例えば本来のＹｅフィールドで表現すべき「２５５」階調中の半分「１２８」階調分までを、Ｙｅ成分を構成するＲ成分とＧ成分とに分離してＲフィールド及びＧフィールドでその分強調することで補償することができ、「２５５−１２８」で残る１２７階調分をＹｅフィールド期間で半分の輝度に落とした低電力消費状態で表現できれば良いものとすると、Ｙｅフィールド期間中の「１０１（＝２２９−１２８）／１２７」の時間が経過した、図中に波線で示すタイミングｔ１１以降は、ＬＤアレイ３１とＬＥＤ５５による発光は不要となる。

したがって図５（Ｂ）に示すように、ＣＰＵ１８は上記タイミングｔ１１以降、次のＢフィールドが始まるまでの時間Ｔ１１に対し、低電力消費状態で発光しているＲ−ＬＥＤ５５と緑色光励起のためのＢ−ＬＤアレイ３１を消灯させることで、必要な色表現を実行しながら、無駄な電力消費を下げることができる。

図７は、このときＣＰＵ１８がプログラムメモリ２０から読出して参照する、Ｗ（白）画素数の割合とＹｅフィールドの最大階調とに対応したＹｅフィールドでの駆動電力の制御内容（短縮可能な最大時間幅の率）を示すテーブルを例示する図である。

同図に示すように、Ｗ（白）画素数の割合に関し、０[％]、０［％］以上２５［％］未満、２５［％］以上５０［％］未満、及び５０［％］以上の４通りに分ける一方で、Ｙｅフィールドでの全画素中の最大階調に関し、１２８階調以下、１２９階調以上１５８階調以下、１５９階調以上１９０階調以下、１９１階調以上２５４階調以下、及び２５５階調の５通りに分けて、ＹｅフィールドでＲ−ＬＥＤ５５とＢ−ＬＤアレイ３１とを同時に発光する場合の、短縮可能な最大時間幅の率を定義する。なお、図７において、短縮可能な最大時間幅の率が高い数値になればなるほど、ＹｅフィールドでＲ−ＬＥＤ５５とＢ−ＬＤアレイ３１とを同時に発光する時間を短くできることを示す。図７に示すように、Ｙｅフィールドの階調が低くなればなるほど、ＹｅフィールドでＲ−ＬＥＤ５５とＢ−ＬＤアレイ３１とを同時に発光する最大時間幅は小さくなる。

ところで、白画像は、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｙeのフィールドを全て利用して形成されるので、Ｙｅフィールドの投影時間長が短縮すると白画像の明るさは暗くなる。しかしながら、Ｗ（白）画素数の割合が低い画像に関しては画像全体の輝度がもとから低いため、Ｙｅフィールドの投影時間長を短縮したとしても、観察者は投影画像の明るさの変化を認知できない。

よって、Ｗ（白）画素数の割合が低い画像となればなるほどＹｅフィールドで短縮可能な最大時間幅を長くすることができる。なお、本実施形態ではＷ（白）画素数の割合を、０[％]、０［％］以上２５［％］未満、２５［％］以上５０［％］未満、及び５０［％］以上で場合分けしてあるが、この設定を光源スペックや使用環境に応じて変更するようにしてもよいことは勿論である。

また本実施形態では、Ｙｅフィールドでの全画素中の最大階調に関し、１２８階調以下、１２９階調以上１５８階調以下、１５９階調以上１９０階調以下、１９１階調以上２５４階調以下、及び２５５階調で場合分けしてあるが、この設定を光源スペックや使用環境に応じて変更するようにしてもよいことは勿論である。

そしてＣＰＵ１８は、このステップＳ１０９にて、Ｙｅフィールドにおける各発光素子の発光期間を、図７に示すテーブルを参照して変更設定することとなる。

なお、上記ステップＳ１０９でＷ（白）画素数の割合がほぼ０［％］に近く、Ｙｅフィールドでの全画素中の最大階調値が１２８未満であった場合、ＣＰＵ１８は当該Ｙｅフィールドにおける全画素共、Ｙｅ成分を構成するＲ成分とＧ成分とに分離してＲフィールド及びＧフィールドでその分強調することでＲフィールド及びＧフィールドで代替して表現し得るものとして、Ｙｅフィールドを全体に渡って消灯するものとして設定する。

上記ステップＳ１０９の処理後にＣＰＵ１８は、Ｒフィールド及びＧフィールドでＹｅフィールドから代替された分の各画素値の強調設定を行なうと共に、Ｙｅフィールドを短縮した幅に対応し、Ｙｅフィールドと補色の関係になるＢフィールドの期間を必要に応じて短縮設定し（ステップＳ１１０）、以上で一連の処理を終了したものとして、再び上記ステップＳ１０１からの処理に戻り、同様の制御を続行する。

上記ステップＳ１１０での処理は、Ｙｅフィールドを短縮することで、Ｒフィールド＋Ｇフィールド＋Ｙｅフィールドと、その補色の関係にあるＢフィールドとの色バランスが崩れることを回避するべく実行するものである。

図６は、そのような各フィールド期間設定時の例を示す。図６（Ａ）は設定前のＲ，Ｇ，Ｙｅ，Ｂの各フィールドを短縮する設定前のフィールド毎の発光タイミングを例示する。

これに対して図６（Ｂ）は、本来Ｙｅフィールドで表現すべき内容の大半をＲフィールド及びＧフィールドで代替して強調して表現すると共に、Ｙｅフィールドでは後半の期間Ｔ２１分だけ短縮して一時的にＲ−ＬＥＤ５５及びＧ光例起用のＢ−ＬＤアレイ３１を消灯し、またこれに合わせてさらに続くＢフィールドでも末尾の時間Ｔ２２分を短縮するような設定例を示している。

このように本実施形態においては、本来Ｙｅフィールドで表現すべき内容を、Ｙｅ成分をＲ成分とＧ成分とに分離してＲフィールド及びＧフィールドで代替して強調して表現することにより、２種類の発光素子５５，３１を同時発光するＹｅフィールドの期間でできるだけ短縮して、無駄な電力消費を避けるようにしたものである。

図８は、そのような本実施形態の基本概念を示す。例えば、図８（Ａ）に示すようなＲ，Ｇ，Ｙｅ，Ｂの各色構成比率となる画像があった場合、Ｙｅフィールドで表現すべき内容を、Ｒ成分とＧ成分とに分離して、図８（Ｂ）に示すようにＲフィールド及びＧフィールドでそれぞれそれらの成分に応じた強調を行なうことで、Ｙｅフィールドでの表示を当該フレーム内で停止し、ＬＥＤ５５とＬＤアレイ３１の同時発光を停止しても、データプロジェクタ装置１０から投射される画像の質はほとんど変化しない。

したがって、入力画像の内容をチェックし、例えば上述したように全画素数に対するＷ（白）画素数の割合と、混色による補色期間であるＹｅフィールド期間中で投影すべき最大階調とにより、補色期間の採用の可否あるいは短縮の度合いを決定することで、画像全体の明るさや画質を損なうことなく、無駄な電力消費を回避できる。

図９は、そのような各フィールド期間の設定例３態について示す。
図９（Ａ）は、Ｙｅ成分の比率が小さく、且つ最大階調も低い場合に、Ｙｅ成分をＲ成分とＧ成分に完全に分離してＲフィールドとＧフィールドで代替してそれぞれ強調した画像投影を行なうことで、Ｙｅフィールドを消灯してそのフィールドではＲ−ＬＥＤ５５と緑色励起用のＢ−ＬＤアレイ３１の発光を停止するようにした場合を示す。

図９（Ｂ）は、例えば画像を構成する全画素中、Ｗ（白）画素数の割合が高く、Ｒ，Ｇ，Ｙｅ，Ｂ各フィールドでの階調が全体に高いため、Ｙｅフィールドでの階調成分をＲフィールド及びＧフィールドに分離して代替させる余裕がなく、結果として通常の発光設定通り各フィールド期間全域を使っても通常の投影動作を実行する場合を示す。

図９（Ｃ）は、Ｙｅ成分の比率が比較的大きいが、Ｙｅ成分の大部分をＲ成分とＧ成分に分離してそれらをＲフィールドとＧフィールドで代替してそれぞれ強調した画像投影を行なうことで、Ｙｅフィールドでの発光期間を大幅に短縮してそのフィールドではＲ−ＬＥＤ５５と緑色励起用のＢ−ＬＤアレイ３１の各発光時間を非常に短くした場合を示す。

以上詳述した如く本実施形態によれば、できる限り電力の消費を最小限に抑えながら、投影に必要な明るさを確保し、画質の劣化を回避することが可能となる。

また上記実施形態では、入力した画像信号の内容に応じて、複数混色のＹｅフィールドでの発光を停止するものとしたので、同時発光による電力消費を大幅に削減できる。

さらに上記実施形態は、入力した画像信号あるいはその時点で設定されている投影モードに応じて、あえて上記混色の発光期間の短縮あるいは消灯を行なわないようにしたので、電力消費を下げる必要がない状態では制御系の回路であるＣＰＵ１８及びこのＣＰＵ１８の制御の下に光源部１５を駆動する投影処理部１３の負担を軽減できる。

さらに上記実施形態で、図６に示したように、Ｙｅフィールドの期間短縮と合わせて、Ｙｅフィールドと投影する画像が補色関係にあるＢフィールドでの期間も相応分だけ短縮するものとしたので、混色期間の投影画像成分を分離して単色期間で強調して表現させる場合に、色バランスが崩れると懸念される際には意図的に該混色と補色関係にある単色期間の期間を調整して、不自然な色バランスの崩れを打ち消して、劣化が目立たない無彩色での表現に変えることにより、表立った画質の劣化を回避できる。

また上記実施形態では、入力した画像信号中のＷ（白色）画素の割合、及び複数混色に対応する色画素の最大階調値に応じて、複数混色の発光期間の短縮と、単色の発光期間の光像の階調強調とを実行するものとした。

このような判断手法を採ることで、一般的にヒストグラムを作成する処理の一部を流用して入力される画像信号に対する判断を簡易に実施できるため、制御系の回路であるＣＰＵ１８及びこのＣＰＵ１８の制御の下に光源部１５を駆動する投影処理部１３の負担を軽減できる。

なお上記実施形態では、光源部１５が緑色光と赤色光の混色による黄色光を発生し、この混色を含めたＲ，Ｇ，Ｙｅ，Ｂの各色フィールドでカラー画像１フレームを構成するものとして説明したが、本発明はこれに限ることなく、例えば赤色光Ｒと青色光Ｂとによる混色でマゼンタ色光Ｍｇに対応したフィールド、緑色光Ｇと青色光Ｂとによる混色でシアン色光Ｃｙに対応したフィールドを設定させても良いし、赤色光Ｒ、緑色光Ｇと青色光Ｂ３色による混色で白色光Ｗに対応したフィールドを設定させてもするものとしても良い。

また、上記実施形態では他の単色フィールドで代替できる混色成分を分離してそれぞれその分だけ対応する単色フィールドでの表現を強調すると共に、代替できなかった残る混色成分に関しては発光期間を短縮した上で投影動作を実行するものとして説明したが、その際、発光期間を縮小するのみならず、発光電力を低下、例えば多くの半導体発光素子では発光輝度を電流値で制御するために駆動電流値を制御することで、同時発光時の電力消費を下げるようにする手法を併用して実施してもよい。

なお上記実施形態では、Ｙｅフィールドの短縮可能な最大時間幅の率は図７に示すように規定されているが、Ｙｅフィールドのデューティ比に基づいてこの比率を変化させてもよい。例えば、通常投影モードでは、Ｙｅフィールドのデューティ比が（１フレーム＝３６０度中の）８０度に設定され、高輝度投影モードでは、Ｙｅフィールドが１２０度に設定するようなモード切替手段が設けられている場合を考える。

高輝度投影モードでは、通常投影モードと比べて、Ｙｅフィールドのデューティ比が大きい、つまりＹｅの投影時間が長くなるので、Ｙｅフィールドが短縮されることで生じる白画像の明るさ低減の影響は高輝度投影モードの時の方が大きくなる。したがって、高輝度投影モードの場合、短縮可能なＹｅフィールドの最大時間幅の率を通常投影モードの場合よりも小さくなるように制御しても良い。

つまり、Ｙｅフィールドのデューティ比が大きくなればなるほど、短縮可能なＹｅフィールドの最大時間幅の率を小さくなるように制御する。このようにすれば、種々の色フィールドのデューティ比が変化するように制御する投影装置であっても、できる限り電力の消費を最小限に抑えながら、投影に必要な明るさを確保し、画質の劣化を回避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、本願出願の当初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、複数色の半導体発光素子を用いた光源と、上記光源の複数色の半導体発光素子を単色及び複数混色で順次発光駆動する駆動手段と、画像信号を入力する入力手段と、上記光源からの光を用い、上記入力手段で入力した画像信号に対応する光像を形成して出射する投影手段と、上記入力手段で入力した画像信号に応じ、上記駆動手段により複数混色の発光期間を短縮し、上記複数混色の短縮した発光期間で上記複数混色を構成する該当半導体発光素子を消灯する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、上記制御手段は、上記投影手段で形成する上記複数混色の光像の階調を補うように、単色の発光期間に上記複数混色の光像の階調を強調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１または２記載の発明において、上記制御手段は、上記入力手段で入力した画像信号中の白色画素の割合に応じて、上記複数混色の発光期間を短縮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いずれか記載の発明において、上記制御手段は、上記入力手段で入力した画像信号中の上記複数混色に対応する色画素の最大階調値に応じて、上記複数混色の発光期間を短縮することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４いずれか記載の発明において、上記制御手段は、上記複数混色の発光期間のデューティ比に基づいて上記複数混色の発光期間を短縮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５いずれか記載の発明において、上記制御手段は、上記複数混色と補色関係となる単色の発光期間に上記駆動手段で発光駆動する半導体発光素子の発光期間を短縮することを特徴とする。

記載の発明は、上記請求項１乃至４いずれか記載の発明において、上記制御手段は、上記入力手段で入力した画像信号に応じて、上記複数混色の発光期間の短縮を解除することを特徴とする。

請求項８記載の発明は、複数色の半導体発光素子を用いた光源、上記光源の複数色の半導体発光素子を単色及び複数混色で順次発光駆動する駆動部、画像信号を入力する入力部、上記光源からの光を用い、上記入力部で入力した画像信号に対応する光像を形成して出射する投影部を備えた装置での投影方法であって、上記入力部で入力した画像信号に応じ、上記駆動部により複数混色の発光期間を短縮し、上記複数混色の短縮した発光期間で上記複数混色を構成する該当半導体発光素子を消灯する制御工程を有したことを特徴とする。

請求項９記載の発明は、複数色の半導体発光素子を用いた光源、上記光源の複数色の半導体発光素子を単色及び複数混色で順次発光駆動する駆動部、画像信号を入力する入力部、上記光源からの光を用い、上記入力部で入力した画像信号に対応する光像を形成して出射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、上記入力部で入力した画像信号に応じ、上記駆動部により複数混色の発光期間の短縮し、上記複数混色の短縮した発光期間で上記複数混色を構成する該当半導体発光素子を消灯する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、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…ＣＰＵ、１９…メインメモリ、２０…プログラムメモリ、２１…操作部、２２…音声処理部、２３…スピーカ部、３１…ＬＤアレイ、３２…ミラーアレイ、３３，３４…レンズ、３５…ダイクロイックミラー、３６，３７…レンズ、３８…カラーホイール、３８ｂ…透過用拡散板、３８ｇ…蛍光体層、３９…モータ（Ｍ）、４１…レンズ、４２…ダイクロイックミラー、４３…レンズ、４４…インテグレータ、４５…レンズ、４６…ミラー、４７，４８…レンズ、５０…レンズ、５１…ミラー、５２…レンズ、５３…ミラー、５４…レンズ、ＳＢ…システムバス。

Claims (6)

1. 複数色の半導体発光素子を用いた光源と、
   上記光源の複数色の半導体発光素子を単色及び複数混色で順次発光駆動する駆動手段と、
   画像信号を入力する入力手段と、
   上記光源からの光を用い、上記入力手段で入力した画像信号に対応する光像を形成して出射する投影手段と、
   上記入力手段で入力した画像信号中の白色画素の割合が閾値未満、且つ上記入力手段で入力した画像信号中の上記複数混色に対応する色画素の最大階調値が最大値未満の場合、上記駆動手段により複数混色の発光期間を短縮し、上記複数混色の短縮した発光期間で上記複数混色を構成する該当半導体発光素子を消灯する制御手段と、
   を具備することを特徴とする投影装置。
2. 上記制御手段は、上記入力手段で入力した画像信号中の上記複数混色に対応する色画素の最大階調値が最大値未満でない場合、上記複数混色の発光期間を短縮しないことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
3. 上記制御手段は、上記複数混色の発光期間を短縮した場合に、上記複数混色と補色関係となる単色の発光期間に上記駆動手段で発光駆動する半導体発光素子の発光期間を短縮し、
   上記複数混色により白色を得ていた場合における上記補色関係となる単色は、上記複数混色と補色関係となる単色であ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. 上記制御手段は、上記入力手段で入力した画像信号中の上記複数混色に対応する色画素の最大階調値の大小に関わらず、上記入力手段で入力した画像信号中の白色画素の割合が閾値以上の場合、上記複数混色の発光期間の短縮を解除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。
5. 複数色の半導体発光素子を用いた光源、上記光源の複数色の半導体発光素子を単色及び複数混色で順次発光駆動する駆動部、画像信号を入力する入力部、上記光源からの光を用い、上記入力部で入力した画像信号に対応する光像を形成して出射する投影部を備えた装置での投影方法であって、
   上記入力部で入力した画像信号中の白色画素の割合が閾値未満、且つ上記入力部で入力した画像信号中の上記複数混色に対応する色画素の最大階調値が最大値未満の場合、上記駆動部により複数混色の発光期間を短縮し、上記複数混色の短縮した発光期間で上記複数混色を構成する該当半導体発光素子を消灯する制御工程を有することを特徴とする投影方法。
6. 複数色の半導体発光素子を用いた光源、上記光源の複数色の半導体発光素子を単色及び複数混色で順次発光駆動する駆動部、画像信号を入力する入力部、上記光源からの光を用い、上記入力部で入力した画像信号に対応する光像を形成して出射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、上記入力部で入力した画像信号中の白色画素の割合が閾値未満、且つ上記入力部で入力した画像信号中の上記複数混色に対応する色画素の最大階調値が最大値未満の場合、上記駆動部により複数混色の発光期間を短縮し、上記複数混色の短縮した発光期間で上記複数混色を構成する該当半導体発光素子を消灯する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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