JP6905673B2 - 光源装置、投影装置及び光源制御方法 - Google Patents
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Description
本発明の他の光源装置は、第一波長帯域光を出射する第一発光素子と、前記第一波長帯域光により励起された蛍光を第二波長帯域光として出射する蛍光発光領域を有する蛍光ホイールと、前記第二波長帯域光よりも長波長側に分布する第三波長帯域光を出射する第二発光素子と、前記第一波長帯域光乃至前記第三波長帯域光を合成する合成手段と、前記合成手段により合成された前記第三波長帯域光と前記第二波長帯域光の長波長側の一部の光とを第四波長帯域光として選択する領域と、可視光を透過する領域と、を含むカラーホイールと、前記第一発光素子、前記第二発光素子、前記蛍光ホイール及び前記カラーホイールを制御し、前記第一波長帯域光と、前記第四波長帯域光と、を時分割で出射するように制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記蛍光ホイールと前記カラーホイールとを同期制御し、出力モードによって、前記蛍光ホイールに対する前記カラーホイールの同期位置をずらして制御し、前記第二波長帯域光と前記第三波長帯域光との合成色は黄色波長帯域光である、ことを特徴とする。
本発明の他の光源制御方法は、光源装置の光源制御方法であって、前記光源装置は、第一波長帯域光を出射する第一発光素子と、前記第一波長帯域光により励起された蛍光を第二波長帯域光として出射する蛍光発光領域を有する蛍光ホイールと、前記第二波長帯域光よりも長波長側に分布する第三波長帯域光を出射する第二発光素子と、前記第一波長帯域光乃至前記第三波長帯域光を合成する合成手段と、前記合成手段により合成された前記第三波長帯域光と前記第二波長帯域光の長波長側の一部の光とを第四波長帯域光として選択する領域と、可視光を透過する領域と、を含むカラーホイールと、制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一発光素子、前記第二発光素子、前記蛍光ホイール及び前記カラーホイールを制御し、前記第一波長帯域光と、前記第四波長帯域光と、を時分割で出射するように制御し、且つ前記蛍光ホイールと前記カラーホイールとを同期制御し、出力モードによって、前記蛍光ホイールに対する前記カラーホイールの同期位置をずらして制御し、前記第二波長帯域光と前記第三波長帯域光との合成色は黄色波長帯域光である、ことを特徴とする。
図5は、光源装置60の色重視モード(第二出力モード)における動作のタイミングチャート図である。図5に示すように、第一出力期間T50aにおいて、赤色波長帯域光L3を消灯させるとともに、蛍光ホイール101から出射させた緑色波長帯域光L2をカラーホイール201Aに設けた全色透過領域410Aに照射させる。第二出力期間T50bでは赤色波長帯域光L3を消灯させるとともに、蛍光ホイール101から出射させた青色波長帯域光L1をカラーホイール201Aに設けた全色透過領域410Aに照射させる。第三出力期間T50c及び第四出力期間T50dでは赤色波長帯域光L3及び緑色波長帯域光L2を、カラーホイール201Aに設けた青赤透過領域420Aに照射させる。
次に光源装置60の輝度重視モード(第一出力モード)と色重視モード(第二出力モード)の各動作について図7及び図8を参照しながら説明する。光源装置60は、カラーホイール201Bの蛍光ホイール101に対する位相差を変更することで出力モードを切り替えることができる。本変形例のカラーホイール201Bは、図3(b)に示したカラーホイール201Aの全色透過領域410A及び青赤透過領域420Aの代わりに、全色透過領域410B、赤透過領域420B及び青緑透過領域430Bを周方向に並設している。全色透過領域410Bは、赤透過領域420B及び青緑透過領域430Bの間に2箇所に形成される。全色透過領域410Bは青色波長帯域光L1、緑色波長帯域光L2及び赤色波長帯域光L3を含む可視光を透過することができる。赤透過領域420Bは、図4に示した青赤透過領域420Aのカットオン波長A11と略同じカットオン波長を有し、赤色波長帯域光L3を透過することができる。青緑透過領域430Bは、青色波長帯域光L1と、緑色波長帯域光L2の短波長側の大部分の光とを透過することができる。
[1] 第一波長帯域光を出射する第一発光素子と、
前記第一波長帯域光により励起された蛍光を第二波長帯域光として出射する蛍光発光領域を有する蛍光ホイールと、
前記第二波長帯域光よりも長波長側に分布する第三波長帯域光を出射する第二発光素子と、
前記第一波長帯域光乃至前記第三波長帯域光を合成する合成手段と、
前記合成手段により合成された前記第三波長帯域光と前記第二波長帯域光の長波長側の一部の光とを第四波長帯域光として選択する領域と、可視光を透過する領域と、を含むカラーホイールと、
前記第一発光素子、前記第二発光素子、前記蛍光ホイール及び前記カラーホイールを制御し、前記第一波長帯域光と、前記第四波長帯域光と、を時分割で出射するように制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記蛍光ホイールと前記カラーホイールとを同期制御し、出力モードによって、前記蛍光ホイールに対する前記カラーホイールの同期位置をずらして制御することを特徴とする光源装置。
[2] 前記可視光を透過する領域は第二透過領域であり、
前記第四波長帯域光として選択して透過する領域は、前記第一波長帯域光も透過する第三透過領域である、
ことを特徴とする前記[1]に記載の光源装置。
[3] 前記制御部は、
前記第二波長帯域光を前記カラーホイールの前記第二透過領域に照射する第一出力期間と、
前記第一波長帯域光を前記カラーホイールの前記第二透過領域又は前記第三透過領域に照射する第二出力期間と、
前記第二波長帯域光と前記第三波長帯域光とを前記カラーホイールの前記第三透過領域に照射する第三出力期間と、
前記第二波長帯域光と前記第三波長帯域光とを前記カラーホイールの前記第二透過領域又は前記第三透過領域に照射する第四出力期間と、
を時分割で制御することを特徴とする前記[2]に記載の光源装置。
[4] 前記第二出力期間の長さは、前記第四出力期間の長さ以上であることを特徴とする前記[3]に記載の光源装置。
[5] 前記第二出力期間の長さと前記第四出力期間の長さとは、略同一時間であることを特徴とする前記[3]に記載の光源装置。
[6] 前記合成手段は、前記第二波長帯域光の第1の長波長側を除いた光を反射するとともに前記第三波長帯域光を透過、又は前記第二波長帯域光の第1の長波長側を除いた光を透過するとともに前記第三波長帯域光を反射して、前記第二波長帯域光の第1の長波長側を除いた光及び前記第三波長帯域光を前記カラーホイール側へ導光する第一ダイクロイックミラーを含む、ことを特徴とする前記[2]乃至前記[5]の何れかに記載の光源装置。
[7] 前記カラーホイールの前記第三透過領域は、前記第一ダイクロイックミラーで合成された前記第三波長帯域光と、前記第二波長帯域光の第1の長波長側を除いた光と、のうち、前記第三波長帯域光と、前記第二波長帯域光の第1の長波長側より短波長側の第2の長波長側の光と、を透過する、ことを特徴とする前記[6]に記載の光源装置。
[8]
前記制御部は、前記蛍光ホイールに対する前記カラーホイールの相対的な位相を、複数の分割移動角毎に目標移動角まで段階的に変化させ、異なる光源光を出射させる複数の出力モードに切り替えることを特徴とする前記[1]乃至前記[7]の何れかに記載の光源装置。
[9] 前記制御部は、前記カラーホイールの前記位相を移動させる際、前記分割移動角毎に移動の完了を確認して、前記目標移動角まで変化させることを特徴とする前記[8]に記載の光源装置。
[10] 前記第一発光素子は、青色レーザダイオードであり、
前記第二発光素子は、赤色発光ダイオードであり、
前記第一波長帯域光は、青色波長帯域光であり、
前記第二波長帯域光は、緑色波長帯域光であり、
前記第三波長帯域光は、赤色波長帯域光である、
ことを特徴とする前記[1]乃至前記[9]の何れかに記載の光源装置。
[11] 前記[1]乃至前記[10]の何れかに記載の光源装置と、
画像光を生成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影光学系と、
を備え、
前記制御部は、前記光源装置と前記表示素子とを制御することを特徴とする投影装置。
[12] 光源装置の光源制御方法であって、
前記光源装置は、
第一波長帯域光を出射する第一発光素子と、
前記第一波長帯域光により励起された蛍光を第二波長帯域光として出射する蛍光発光領域を有する蛍光ホイールと、
前記第二波長帯域光よりも長波長側に分布する第三波長帯域光を出射する第二発光素子と、
前記第一波長帯域光乃至前記第三波長帯域光を合成する合成手段と、
前記合成手段により合成された前記第三波長帯域光と前記第二波長帯域光の長波長側の一部の光とを第四波長帯域光として選択する領域と、可視光を透過する領域と、を含むカラーホイールと、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第一発光素子、前記第二発光素子、前記蛍光ホイール及び前記カラーホイールを制御し、前記第一波長帯域光と、前記第四波長帯域光と、を時分割で出射するように制御し、且つ前記蛍光ホイールと前記カラーホイールとを同期制御し、出力モードによって、前記蛍光ホイールに対する前記カラーホイールの同期位置をずらして制御する、
ことを特徴とする光源制御方法。
[13] 前記制御部は、前記蛍光ホイールに対する前記カラーホイールの相対的な位相を、複数の分割移動角毎に目標移動角まで段階的に変化させ、異なる光源光を出射させる複数の出力モードに切り替えることを特徴とする前記[12]に記載の光源制御方法。
13 背面パネル 14 右側パネル
15 左側パネル 21 入出力コネクタ部
22 入出力インターフェース 23 画像変換部
24 表示エンコーダ 25 ビデオRAM
26 表示駆動部 31 画像圧縮/伸長部
32 メモリカード 35 Ir受信部
36 Ir処理部 37 キー/インジケータ部
38 制御部 41 光源制御回路
43 冷却ファン駆動制御回路 45 レンズモータ
47 音声処理部 48 スピーカ
51 表示素子 60 光源装置
70 励起光照射装置 71 青色レーザダイオード(第一発光素子)
73 コリメータレンズ 75 反射ミラー群
78 集光レンズ 80 緑色光源装置
81 ヒートシンク 90a1〜90a4 緑色波長帯域光
90b1〜90b4 青色波長帯域光 90c1〜90c4 赤色波長帯域光
90d1,90d4 赤色波長帯域光 90d2,90d3 黄色波長帯域光
91a1〜91d4 緑色波長帯域光
100 蛍光ホイール装置 101 蛍光ホイール
110 モータ 111 集光レンズ群
112 取付孔部 113 取付孔部
115 集光レンズ 120 赤色光源装置
121 赤色発光ダイオード(第二発光素子)
125 集光レンズ群
130 ヒートシンク 150 導光光学系
151 第一ダイクロイックミラー(合成手段)
152 第二ダイクロイックミラー(合成手段)
153 反射ミラー 154 反射ミラー
155〜157 集光レンズ 170 光源光学系
173 集光レンズ 175 ライトトンネル
178 集光レンズ 181 光軸変換ミラー
183 集光レンズ 185 照射ミラー
190 ヒートシンク 195 コンデンサレンズ
200 カラーホイール装置 201A カラーホイール
201B カラーホイール 210 モータ
220 投影光学系 225 固定レンズ群
235 可動レンズ群 241 制御回路基板
261 冷却ファン 310 蛍光発光領域
320 透過領域(第一透過領域) 410A 全色透過領域(第二透過領域)
410B 全色透過領域(第二透過領域) 420A 青赤透過領域(第三透過領域)
420B 赤透過領域 430B 青緑透過領域(第四透過領域)
500,510 フレーム
900 合成光
A11 カットオン波長
A1a 第一ダイクロイックミラー151の透過特性
A22 カットオン波長
A2a カラーホイール201Aの青赤透過領域420Aの透過特性
A21 カットオフ波長
B1〜B4 境界
L1 青色波長帯域光(第一波長帯域光)
L2 緑色波長帯域光(第二波長帯域光)
L3 赤色波長帯域光(第三波長帯域光)
P1 ピーク波長
P2 ピーク波長 P3 ピーク波長
S 照射領域 SB システムバス
T1〜T5T2 タイミング T50a,T51a 第一出力期間
T50b 第二出力期間 T50c 第三出力期間
T50d 第四出力期間 T81 移動期間
T82 待機期間 W1a 透過帯域
W1b 透過帯域W1aのカットオン波長A11よりも短波長側の反射帯域
W2a 赤色を含む所定波長帯域の光を透過する長波長側の透過帯域
W3 重複帯域[緑色波長帯域光L2(第二波長帯域光)の長波長側の一部の光]
Claims (16)
- 第一波長帯域光を出射する第一発光素子と、
前記第一波長帯域光により励起された蛍光を第二波長帯域光として出射する蛍光発光領域を有する蛍光ホイールと、
前記第二波長帯域光よりも長波長側に分布する第三波長帯域光を出射する第二発光素子と、
前記第一波長帯域光乃至前記第三波長帯域光を合成する合成手段と、
前記合成手段により合成された前記第三波長帯域光と前記第二波長帯域光の長波長側の一部の光とを第四波長帯域光として選択する領域と、可視光を透過する領域と、を含むカラーホイールと、
前記第一発光素子、前記第二発光素子、前記蛍光ホイール及び前記カラーホイールを制御し、前記第一波長帯域光と、前記第四波長帯域光と、を時分割で出射するように制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記蛍光ホイールと前記カラーホイールとを同期制御し、出力モードによって、前記蛍光ホイールに対する前記カラーホイールの同期位置をずらして制御し、
前記第一発光素子は青色発光素子であり、
前記第二発光素子は赤色発光素子であり、
前記第一波長帯域光は青色波長帯域光であり、
前記第二波長帯域光は緑色波長帯域光であり、
前記第三波長帯域光は赤色波長帯域光である、
ことを特徴とする光源装置。 - 第一波長帯域光を出射する第一発光素子と、
前記第一波長帯域光により励起された蛍光を第二波長帯域光として出射する蛍光発光領域を有する蛍光ホイールと、
前記第二波長帯域光よりも長波長側に分布する第三波長帯域光を出射する第二発光素子と、
前記第一波長帯域光乃至前記第三波長帯域光を合成する合成手段と、
前記合成手段により合成された前記第三波長帯域光と前記第二波長帯域光の長波長側の一部の光とを第四波長帯域光として選択する領域と、可視光を透過する領域と、を含むカラーホイールと、
前記第一発光素子、前記第二発光素子、前記蛍光ホイール及び前記カラーホイールを制御し、前記第一波長帯域光と、前記第四波長帯域光と、を時分割で出射するように制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記蛍光ホイールと前記カラーホイールとを同期制御し、出力モードによって、前記蛍光ホイールに対する前記カラーホイールの同期位置をずらして制御し、
前記第二波長帯域光と前記第三波長帯域光との合成色は黄色波長帯域光である、
ことを特徴とする光源装置。 - 前記第一発光素子は青色発光素子であり、
前記第二発光素子は赤色発光素子であり、
前記第一波長帯域光は青色波長帯域光であり、
前記第二波長帯域光は緑色波長帯域光であり、
前記第三波長帯域光は赤色波長帯域光である、
ことを特徴とする請求項2に記載の光源装置。 - 前記可視光を透過する領域は第二透過領域であり、
前記第四波長帯域光として選択して透過する領域は、前記第一波長帯域光も透過する第三透過領域である、
ことを特徴とする請求項1乃至請求項3の何れかに記載の光源装置。 - 前記制御部は、
前記第二波長帯域光を前記カラーホイールの前記第二透過領域に照射する第一出力期間と、
前記第一波長帯域光を前記カラーホイールの前記第二透過領域又は前記第三透過領域に照射する第二出力期間と、
前記第二波長帯域光と前記第三波長帯域光とを前記カラーホイールの前記第三透過領域に照射する第三出力期間と、
前記第二波長帯域光と前記第三波長帯域光とを前記カラーホイールの前記第二透過領域又は前記第三透過領域に照射する第四出力期間と、
を時分割で制御することを特徴とする請求項4に記載の光源装置。 - 前記第二出力期間の長さは、前記第四出力期間の長さ以上であることを特徴とする請求項5に記載の光源装置。
- 前記第二出力期間の長さと前記第四出力期間の長さとは、略同一時間であることを特徴
とする請求項5に記載の光源装置。 - 前記合成手段は、前記第二波長帯域光の第1の長波長側を除いた光を反射するとともに前記第三波長帯域光を透過、又は前記第二波長帯域光の第1の長波長側を除いた光を透過するとともに前記第三波長帯域光を反射して、前記第二波長帯域光の第1の長波長側を除いた光及び前記第三波長帯域光を前記カラーホイール側へ導光する第一ダイクロイックミラーを含む、ことを特徴とする請求項4乃至請求項7の何れかに記載の光源装置。
- 前記カラーホイールの前記第三透過領域は、前記第一ダイクロイックミラーで合成された前記第三波長帯域光と、前記第二波長帯域光の第1の長波長側を除いた光と、のうち、前記第三波長帯域光と、前記第二波長帯域光の第1の長波長側より短波長側の第2の長波長側の光と、を透過する、ことを特徴とする請求項8に記載の光源装置。
- 前記制御部は、前記蛍光ホイールに対する前記カラーホイールの相対的な位相を、複数の分割移動角毎に目標移動角まで段階的に変化させ、異なる光源光を出射させる複数の出力モードに切り替えることを特徴とする請求項1乃至請求項9の何れかに記載の光源装置。
- 前記制御部は、前記カラーホイールの前記位相を移動させる際、前記分割移動角毎に移動の完了を確認して、前記目標移動角まで変化させることを特徴とする請求項10に記載の光源装置。
- 前記青色発光素子は、青色レーザダイオードであり、
前記赤色発光素子は、赤色発光ダイオードである、
ことを特徴とする請求項1、請求項3乃至請求項11の何れかに記載の光源装置。 - 請求項1乃至請求項12の何れかに記載の光源装置と、
画像光を生成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光をスクリーンに投影する投影光学系と、
を備え、
前記制御部は、前記光源装置と前記表示素子とを制御することを特徴とする投影装置。 - 光源装置の光源制御方法であって、
前記光源装置は、
第一波長帯域光を出射する第一発光素子と、
前記第一波長帯域光により励起された蛍光を第二波長帯域光として出射する蛍光発光領域を有する蛍光ホイールと、
前記第二波長帯域光よりも長波長側に分布する第三波長帯域光を出射する第二発光素子と、
前記第一波長帯域光乃至前記第三波長帯域光を合成する合成手段と、
前記合成手段により合成された前記第三波長帯域光と前記第二波長帯域光の長波長側の一部の光とを第四波長帯域光として選択する領域と、可視光を透過する領域と、を含むカラーホイールと、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第一発光素子、前記第二発光素子、前記蛍光ホイール及び前記カラーホイールを制御し、前記第一波長帯域光と、前記第四波長帯域光と、を時分割で出射するように制御し、且つ前記蛍光ホイールと前記カラーホイールとを同期制御し、出力モードによって、前記蛍光ホイールに対する前記カラーホイールの同期位置をずらして制御し、
前記第一発光素子は青色発光素子であり、
前記第二発光素子は赤色発光素子であり、
前記第一波長帯域光は青色波長帯域光であり、
前記第二波長帯域光は緑色波長帯域光であり、
前記第三波長帯域光は赤色波長帯域光である、
ことを特徴とする光源制御方法。 - 光源装置の光源制御方法であって、
前記光源装置は、
第一波長帯域光を出射する第一発光素子と、
前記第一波長帯域光により励起された蛍光を第二波長帯域光として出射する蛍光発光領域を有する蛍光ホイールと、
前記第二波長帯域光よりも長波長側に分布する第三波長帯域光を出射する第二発光素子と、
前記第一波長帯域光乃至前記第三波長帯域光を合成する合成手段と、
前記合成手段により合成された前記第三波長帯域光と前記第二波長帯域光の長波長側の一部の光とを第四波長帯域光として選択する領域と、可視光を透過する領域と、を含むカラーホイールと、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記第一発光素子、前記第二発光素子、前記蛍光ホイール及び前記カラーホイールを制御し、前記第一波長帯域光と、前記第四波長帯域光と、を時分割で出射するように制御し、且つ前記蛍光ホイールと前記カラーホイールとを同期制御し、出力モードによって、前記蛍光ホイールに対する前記カラーホイールの同期位置をずらして制御し、
前記第二波長帯域光と前記第三波長帯域光との合成色は黄色波長帯域光である、
ことを特徴とする光源制御方法。 - 前記制御部は、前記蛍光ホイールに対する前記カラーホイールの相対的な位相を、複数の分割移動角毎に目標移動角まで段階的に変化させ、異なる光源光を出射させる複数の出力モードに切り替えることを特徴とする請求項14又は請求項15に記載の光源制御方法。
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