JP6960093B2 - 投影装置、投影制御装置及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、投影装置、投影制御装置及びプログラムに関する。

従来から、各色光を出射する発光素子を備える光源部を時分割駆動する投影装置が開示されている。例えば、特許文献１に開示される投影装置は、励起光照射装置から出射される青色波長帯域光を拡散透過する透過部や蛍光発光領域を有する蛍光ホイール装置とカラーホイール装置を備えて、夫々同期して回転駆動され、所定の波長帯域の光がカラーホイール装置のカラーフィルタを透過する。

特開２０１８−４５１９９号公報

投影装置では、例えば明るい部屋でも鮮明な画像が投影できるよう、投影光の明るさを重視するモードや、投影画像の発色を重視するモード等、種々のカラーモードが要望されることがある。このような場合には、光源装置が出射する光のセグメントの切り替え期間であるスポーク期間を混色光として利用することがある。そして、種々のカラーモードを実現するため、スポーク期間の割り当て角度を変更したい場合がある。しかしながら、例えば蛍光ホイール装置とカラーホイール装置を備えて両者が同期されるような場合には、スポーク期間の割り当て角度の設定の自由度が制限される場合がある。

本発明は以上の点に鑑み、スポーク期間の割り当て角度の設定の自由度が制限される場合であっても、明るさを変更することができる投影装置、投影制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。

本発明に係る投影装置は、第一波長帯域光を出射する第一光源と、第二波長帯域光を出射する第二光源と、を含む光源部と、前記光源部からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、前記表示素子から出射された前記画像光を投影対象に投影する投影光学系と、前記第一波長帯域光と前記第二波長帯域光の何れか一方が照射されるプレーン期間と、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が共に照射される混色期間と、を有するスポーク期間の、前記第一波長帯域光が照射される期間と、前記第二波長帯域光が照射される期間と、の比率を第１のカラーモードと第２のカラーモードとによって変更するタイミング設定部と、前記タイミング設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、を有し、前記第１のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第二波長帯域光が照射される期間が、前記第一波長帯域光が照射される期間より長く、前記第２のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第一波長帯域光が照射される期間が、前記第二波長帯域光が照射される期間より長いことを特徴とする。

本発明に係る投影制御装置は、第一波長帯域光を出射する第一光源と、第二波長帯域光を出射する第二光源と、を含む光源部から出射される、前記第一波長帯域光と前記第二波長帯域光の何れか一方が照射されるプレーン期間と、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が共に照射される混色期間と、を有するスポーク期間の、前記第一波長帯域光が照射される期間と、前記第二波長帯域光が照射される期間と、の比率を第１のカラーモードと第２のカラーモードとによって変更するタイミング設定部と、前記タイミング設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、を有し、前記第１のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第二波長帯域光が照射される期間が、前記第一波長帯域光が照射される期間より長く、前記第２のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第一波長帯域光が照射される期間が、前記第二波長帯域光が照射される期間より長いことを特徴とする。

本発明に係るプログラムは、コンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータを、第一波長帯域光を出射する第一光源と、第二波長帯域光を出射する第二光源と、を含む光源部から出射される、前記第一波長帯域光と前記第二波長帯域光の何れか一方が照射されるプレーン期間と、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が共に照射される混色期間と、を有するスポーク期間の、前記第一波長帯域光が照射される期間と、前記第二波長帯域光が照射される期間と、の比率を第１のカラーモードと第２のカラーモードとによって変更するタイミング設定部と、前記タイミング設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、として機能させ、前記第１のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第二波長帯域光が照射される期間が、前記第一波長帯域光が照射される期間より長く、前記第２のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第一波長帯域光が照射される期間が、前記第二波長帯域光が照射される期間より長いことを特徴とする。

本発明によれば、各色の割り当て角度の自由度を向上して種々のカラーモードを実現することができる投影装置、投影制御装置及びプログラムを提供することができる。

本発明の実施形態に係る投影装置の機能回路ブロック図である。 本発明の実施形態に係る投影装置の制御部及び光源制御回路の詳細を示す機能回路ブロック図である。 本発明の実施形態に係る投影装置における光源装置の内部構造の平面模式図である。 本発明の実施形態に係る投影装置の光源装置における、（ａ）は蛍光ホイールの正面模式図であり、（ｂ）はカラーホイールの正面模式図である。 本発明の実施形態に係る投影装置のタイミングチャート図である。 本発明の実施形態に係る投影装置の所定のスポーク期間の拡大タイミングチャート図であり、（ａ）は明るさ重視のカラーモードにおけるスポーク期間を示し、（ｂ）は色重視のカラーモードにおけるスポーク期間を示す。 本発明の実施形態に係る投影装置における各色の割り当て範囲を示す模式図であり、（ａ）は定常時における割り当て範囲を示し、（ｂ）は明るさ重視のカラーモードにおける割り当て範囲を示し、（ｃ）は色重視のカラーモードにおける割り当て範囲を示す。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図１は、投影装置１０（投影制御装置）の機能ブロック図である。投影装置１０は、制御部３８、入出力インターフェース２２、画像変換部２３、表示エンコーダ２４、表示駆動部２６等から構成される。入出力コネクタ部２１から入力された各種規格の画像信号は、投影制御装置により、入出力インターフェース２２及びシステムバス（ＳＢ）を介して画像変換部２３で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換され、表示エンコーダ２４に出力される。

制御部３８は、投影装置１０内の各回路の動作制御を司るものであって、演算装置としてのＣＰＵや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したＲＯＭ及びワークメモリとして使用されるＲＡＭ等により構成されている。

表示エンコーダ２４は、入力された画像信号をビデオＲＡＭ２５に展開記憶させた上で、ビデオＲＡＭ２５の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部２６に出力する。

表示駆動部２６は、表示エンコーダ２４から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子（ＳＯＭ）である表示素子５１を駆動する。

投影装置１０は、青色波長帯域光（第一波長帯域光）、緑色波長帯域光（第二波長帯域光）及び赤色波長帯域光（第三波長帯域光）を出射する光源装置６０を備える。緑色波長帯域光の所定波長帯域光は、赤色波長帯域光に含まれる。光源装置６０から出射された出射光は表示素子５１に照射されることにより表示素子５１で反射されて画像光を形成する。反射された画像光は後述する投影光学系２２０を介してスクリーン等に投影される。

投影光学系２２０は可動レンズ群を有する。可動レンズ群は、レンズモータ４５によりズーム調節やフォーカス調節のための駆動を行う。

画像圧縮／伸長部３１は、再生時にメモリカード３２に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを１フレーム単位で伸長する。また、画像圧縮／伸長部３１は、伸長した画像データを、画像変換部２３を介して表示エンコーダ２４に出力し、メモリカード３２に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行わせる。

キー／インジケータ部３７は、投影装置１０の筐体に設けられる。キー／インジケータ部３７からの操作信号は制御部３８に直接送出される。リモートコントローラからのキー操作信号は、Ｉｒ受信部３５で受信され、Ｉｒ処理部３６で復調されて制御部３８に出力される。

制御部３８にはシステムバス（ＳＢ）を介して音声処理部４７が接続されている。音声処理部４７は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ４８を駆動して拡声放音させる。

制御部３８は、光源制御回路４１を制御している。この光源制御回路４１は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光源光が光源装置６０から出射されるように制御する。

また、制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３に光源装置６０等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させることができる。制御部３８は、冷却ファン駆動制御回路４３にタイマー等によって投影装置１０本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によっては投影装置１０本体の電源をオフにする等の制御も行なわせることができる。

また、図２に示すように、本実施形態における投影装置１０である投影制御装置の制御部３８は、タイミング設定部５３、遅延時間設定部５４、光源駆動部５５を備える。また、光源制御回路４１は、投影光学系２２０から出射される各色光の光量を示す情報を検出する検出部５６を備える。これらについては、詳細を後述する。

次に、図３に基づいて、この投影装置１０における光源装置６０の内部構造について述べる。なお、以下の説明においては、投影装置１０における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とは投影装置１０のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。

光源装置６０は、青色波長帯域光の光源であって励起光源でもある励起光照射装置７０と、緑色波長帯域光の光源である緑色光源装置８０と、赤色波長帯域光の光源である赤色光源装置１２０と、カラーホイール装置２００とを備える。緑色光源装置８０は、励起光照射装置７０と蛍光ホイール装置１００とにより構成される。

光源装置６０には、各色波長帯域光を導光する導光光学系１４０が配置されている。導光光学系１４０は、励起光照射装置７０、緑色光源装置８０及び赤色光源装置１２０から出射される光を光源光学系１７０に導光する。励起光照射装置７０は、複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード７１（第一光源）、集光レンズ７７，７８及び拡散板７９を備える。

各青色レーザダイオード７１の光軸上には、青色レーザダイオード７１からの出射光の指向性を高めるように、各々平行光に変換するコリメータレンズ７３が配置される。集光レンズ７７及び集光レンズ７８は、青色レーザダイオード７１から出射される光線束を一方向に縮小して拡散板７９に出射する。拡散板７９は、入射した青色波長帯域光を、蛍光ホイール１０１側に配置された第一ダイクロイックミラー１４１へ拡散透過する。

蛍光ホイール装置１００は、励起光照射装置７０から出射される励起光の光路上に配置される。蛍光ホイール装置１００は、蛍光ホイール１０１、モータ１１０、集光レンズ群１１１及び集光レンズ１１５を備える。蛍光ホイール１０１は、蛍光ホイール１０１の上位置が照射位置Ｓ（図３（ａ）参照）とされるように励起光照射装置７０からの出射光の光軸と直交するように配置される。集光レンズ群１１１及び集光レンズ１１５の下方に配置されるモータ１１０は、蛍光ホイール１０１を回転駆動する。

蛍光ホイール１０１は、図４（ａ）に示すように円板状に形成され、中心部の軸受１１２がモータ１１０の軸部に固定されてモータ１１０の駆動により回転される。蛍光ホイール１０１は、蛍光発光領域３１０（第二光源）と透過領域３２０を、周方向に並設している。蛍光ホイール１０１の基材は銅やアルミニウム等の金属基材により形成することができる。この基材の励起光照射装置７０側の表面は銀蒸着等によってミラー加工されている。蛍光発光領域３１０には、このミラー加工された表面に形成された緑色蛍光体層が形成される。蛍光発光領域３１０は、励起光照射装置７０から青色波長帯域光を励起光として受けて、全方位に緑色波長帯域の蛍光を出射する。その蛍光の一部は直接集光レンズ１１１へ出射され、他の一部は蛍光ホイール１０１の反射面で反射した後に集光レンズ１１１へ出射される。

また、蛍光ホイール１０１の透過領域３２０は、蛍光ホイール１０１の基材に形成された切抜部に、透光性を有する透明基材を嵌入して形成することができる。透明基材は、ガラスや樹脂等の透明な材料で形成される。また、透明基材には、青色波長帯域光が照射される側又はその反対側の表面に拡散層を設けてもよい。拡散層は、例えば、その透明基材の表面に、サンドブラスト等による微細凹凸を形成して設けることができる。透過領域３２０に入射された励起光照射装置７０からの青色波長帯域光は、透過領域３２０を透過又は拡散透過し、集光レンズ１１５に入射する。

図３に戻り、集光レンズ群１１１は、励起光照射装置７０から出射された青色波長帯域光の光線束を蛍光ホイール１０１に集光するとともに蛍光ホイール１０１から出射された蛍光を集光する。集光レンズ１１５は、蛍光ホイール１０１から出射された光線束を集光する。

赤色光源装置１２０は、青色レーザダイオード７１と出射光の光軸が平行となるように配置された半導体発光素子である赤色発光ダイオード１２１（第三光源）と、赤色発光ダイオード１２１から出射された赤色波長帯域光を集光する集光レンズ群１２５と、を備える。赤色光源装置１２０は、赤色発光ダイオード１２１が出射する赤色波長帯域光の光軸と、蛍光ホイール１０１から出射されて第一ダイクロイックミラー１４１で反射された緑色波長帯域光の光軸とが交差するように配置される。

導光光学系１４０は、第一ダイクロイックミラー１４１，第二ダイクロイックミラー１４２，第三ダイクロイックミラー１４３、光線束を集光させる集光レンズ１４５，１４６，１４７、各光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー１４４等からなる。以下、各部材について説明する。

第一ダイクロイックミラー１４１は、拡散板７９と集光レンズ群１１１との間の位置に配置される。第一ダイクロイックミラー１４１は、青色波長帯域光を集光レンズ群１１１側へ透過するとともに、緑色波長帯域光を集光レンズ１４５方向に反射してその光軸を９０度変換する。

第二ダイクロイックミラー１４２は、緑色波長帯域光と赤色波長帯域光とを同一光軸に合成する合成手段であり、緑色波長帯域光を反射し、赤色波長帯域光を透過する。第一ダイクロイックミラー１４１で反射された緑色波長帯域光は、集光レンズ１４５で集光されて、第二ダイクロイックミラー１４２に入射する。

第二ダイクロイックミラー１４２で反射された緑色波長帯域光は、集光レンズ１４６で集光され、集光レンズ１４６の出射側に配置された第三ダイクロイックミラー１４３に入射する。第三ダイクロイックミラー１４３は、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射して、青色波長帯域光を透過する。従って、第三ダイクロイックミラー１４３は、集光レンズ１４６で集光された赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を集光レンズ１７３へ反射して、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を導光する。

また、蛍光ホイール１０１における青色波長帯域光の照射位置Ｓが透過領域３２０（図４（ａ）参照）であるとき、青色レーザダイオード７１から出射された青色波長帯域光は蛍光ホイール１０１を透過又は拡散透過し、集光レンズ１１５で集光された後に反射ミラー１４４に導光される。反射ミラー１４４は、蛍光ホイール１０１を透過又は拡散透過する青色波長帯域光の光軸上に配置される。反射ミラー１４４は、青色波長帯域光を反射してその光軸を９０度変換して集光レンズ１４７に導光する。第三ダイクロイックミラー１４３は、集光レンズ１４７により集光された青色波長帯域光を透過して、集光レンズ１７３に向けて導光する。

光源光学系１７０は、集光レンズ１７３、ライトトンネル１７５、集光レンズ１７８、光軸変換ミラー１８１、集光レンズ１８３、照射ミラー１８５、コンデンサレンズ１９５を備える。なお、コンデンサレンズ１９５は、コンデンサレンズ１９５の後側に配置される表示素子５１から出射された画像光を投影光学系２２０に向けて出射するので、投影光学系２２０の一部でもある。

集光レンズ１７３は、ライトトンネル１７５の第三ダイクロイックミラー１４３側に配置される。集光レンズ１７３は、第三ダイクロイックミラー１４３から導光された緑色波長帯域光、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光を集光する。集光レンズ１７３により集光された各色波長帯域光は、カラーホイール装置２００のカラーホイール２０１に照射される。

カラーホイール装置２００は、カラーホイール２０１と、そのカラーホイール２０１を回転駆動するモータ２１０とを備える。カラーホイール装置２００は、集光レンズ１７３から出射された光線束の光軸とカラーホイール２０１上の照射面が直交するように、集光レンズ１７３とライトトンネル１７５との間に配置される。

カラーホイール２０１は、図４（ｂ）に示すように、円板状に形成され、中心部の軸受１１３がモータ２１０の軸部に固定されてモータ２１０により回転駆動される。カラーホイール２０１は、全色透過領域４１０と、青赤透過領域４２０とを周方向に並設している。全色透過領域４１０は、透明ガラスや樹脂板により形成され、青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光を含む全ての波長帯域の光を透過させることができる。また、青赤透過領域４２０は、カラーフィルタにより形成されて、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光を透過させることができる。カラーホイール２０１に入射した青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光は、全色透過領域４１０又は青赤透過領域４２０を透過して調光された後、図３のライトトンネル１７５に向かって導光される。ライトトンネル１７５に入射した光線束は、ライトトンネル１７５内で均一な強度分布の光線束となる。

ライトトンネル１７５の後側の光軸上には、集光レンズ１７８が配置される。集光レンズ１７８のさらに後側には、光軸変換ミラー１８１が配置される。ライトトンネル１７５の出射口から出射した光線束は、集光レンズ１７８で集光された後、光軸変換ミラー１８１により、左側パネル１５側に反射される。

光軸変換ミラー１８１で反射した光線束は、集光レンズ１８３により集光された後、照射ミラー１８５により、コンデンサレンズ１９５を介してＤＭＤである表示素子５１に所定の角度で照射される。

光源光学系１７０により表示素子５１の画像形成面に照射された光源光は、表示素子５１の画像形成面で反射され、投影光として投影光学系２２０を介してスクリーンに投影される。ここで、投影光学系２２０は、コンデンサレンズ１９５と、レンズ鏡筒２３０内に設けられた可動レンズ群及び固定レンズ群により構成される。レンズ鏡筒２３０は、可変焦点型レンズとされ、ズーム調節やフォーカス調節が可能に形成される。可動レンズ群は、レンズモータ４５により自動で又は投影画像調整部１５ａにより手動で移動可能に形成される。

このように投影装置１０を構成することで、蛍光ホイール１０１及びカラーホイール２０１を同期回転させるとともに励起光照射装置７０及び赤色光源装置１２０から適宜のタイミングで光を出射すると、緑色、青色及び赤色の各波長帯域光が導光光学系１４０を介して集光レンズ１７３に入射され、光源光学系１７０を介して表示素子５１に入射される。そのため、表示素子５１がデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。

図５は、単位画像フレームＴ（Ｔ_０，Ｔ_１，Ｔ_２・・・）期間において、制御部３８からのセグメント切替タイミングパルスＴＰの立上りタイミングｔｕｐ（ｔｕｐ１，ｔｕｐ２，ｔｕｐ３）に同期して赤色波長帯域光（Ｒ）、緑色波長帯域光（Ｇ）、青色波長帯域光（Ｂ）の各セグメントを切り替えて、光源装置６０が合成色の光源光を出射するタイムチャートの一例である。図５において、赤色光源装置１２０（赤色発光ダイオード１２１）はＲ−ＬＥＤ、励起光照射装置７０（青色レーザダイオード７１）はＢ−ＬＤ、蛍光ホイール装置１００（蛍光ホイール１０１）の蛍光発光領域３１０はＧ−ＦＷ、透過領域３２０はＢ−ＦＷ、カラーホイール装置２００（カラーホイール２０１）の青赤透過領域４２０はＢ・Ｒ−ＣＷ、全色透過領域４１０はＡＬＬ−ＣＷで示される。ここで、赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）、励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）、蛍光発光領域３１０（Ｇ−ＦＷ）、透過領域３２０（Ｂ−ＦＷ）、青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）、全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）における高さは、夫々が出射する光量を模式的に示している。

また、セグメント切替タイミングパルスＴＰの立上りタイミングｔｕｐ（ｔｕｐ１，ｔｕｐ２，ｔｕｐ３）から一定時間はスポーク期間Ｔｓｐとして設定される。タイミングｔｕｐ及びスポーク期間Ｔｓｐは、タイミング設定部５３により設定される。本実施形態においては、スポーク期間Ｔｓｐにおいて混色光を出射するよう設定される。

例えば、期間Ｔ_１１では、セグメント切替タイミングパルスＴＰの立上りタイミングｔｕｐ１のタイミングで、前期間Ｔ_０で発光していた赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）が消灯し始める。一方、カラーホイール装置２００は青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）から全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）に切り替わる。励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）の出射光は蛍光発光領域３１０（Ｇ−ＦＷ）を照射して緑色波長帯域光の蛍光が出射される。従って、赤色波長帯域光（赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）からの赤色波長帯域光及び蛍光発光領域３１０（Ｇ−ＦＷ）からの緑色波長帯域光が青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）を透過して取り出される赤色成分（所定波長帯域）の光）の光量が減り、全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）を透過する緑色波長帯域光の光量が増える。よって、期間Ｔ_１１のスポーク期間Ｔｓｐでは、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光が混色して黄色波長帯域光（Ｙ）が出射される。黄色波長帯域光（Ｙ）のスポーク期間が６度の場合、３度の時点での赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）の光量は、点灯時の半値であることが望ましい。そして、期間Ｔ_１１のスポーク期間Ｔｓｐの経過後、赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）は完全に消灯し、カラーホイール２０１は青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）から全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）に完全に切り替わる。すると、光源装置６０からは緑色波長帯域光（Ｇ）が出射される。

期間Ｔ_１２では、立上りタイミングｔｕｐ２のタイミングで、励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）の駆動電流値が上げられて、励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）から出射される青色波長帯域光の光量が増加される。一方、蛍光ホイール１０１では蛍光発光領域３１０（Ｇ−ＦＷ）から透過領域３２０（Ｂ−ＦＷ）に切り替わる。従って、期間Ｔ_１２のスポーク期間Ｔｓｐでは、青色波長帯域光と緑色波長帯域光が混色してシアン色波長帯域光（ＣＹ）が出射される。期間Ｔ_１２のスポーク期間Ｔｓｐ経過後は、青色波長帯域光（Ｂ）が出射される。なお、カラーホイール２０１は、青色波長帯域光（Ｂ）が出射される期間中（すなわち期間Ｔ_１２中）に、全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）から青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）に切り替わる。

期間Ｔ_１３では、立上りタイミングｔｕｐ３のタイミングで赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）が点灯し始める。一方、励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）の駆動電流値は下げられて、励起光照射装置７０（Ｂ−ＬＤ）から出射される青色波長帯域光の光量は減る。蛍光ホイール１０１では透過領域３２０（Ｂ−ＦＷ）から蛍光発光領域３１０（Ｇ−ＦＷ）に切り替わり、緑色波長帯域の蛍光が出射される。緑色波長帯域の蛍光は、青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）を透過して赤色波長成分が取り出される。従って、期間Ｔ_１３のスポーク期間Ｔｓｐでは、赤色波長帯域光（赤色光源装置１２０（Ｒ−ＬＥＤ）からの赤色波長帯域光及び青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）を透過した緑色波長帯域の赤色成分（所定波長帯域）の光）と、透過領域３２０（Ｂ−ＦＷ）の青色波長帯域光が混色してマゼンダ色波長帯域光（ＭＧ）が出射される。期間Ｔ_１３のスポーク期間Ｔｓｐの経過後は、赤色波長帯域光（Ｒ）が出射される。

なお、図５のタイムチャートでは、励起光照射装置７０が蛍光発光領域３１０を照射している間の電流値を下げているが、蛍光発光領域３１０を照射している間の電流値を上げて透過領域３２０を透過している間の電流値を下げるように設定することもある。

投影装置１０は、例えば期間Ｔ_１１におけるスポーク期間Ｔｓｐの黄色波長帯域光（Ｙ）を利用して、投影光を明るくする「明るさ重視」のカラーモードとすることができる。また例えば、期間Ｔ_１２の全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）から青赤透過領域４２０（Ｂ・Ｒ−ＣＷ）に切り替わるタイミングをタイミングｔｕｐ３に合わせれば、青色波長帯域光を全色透過領域４１０（ＡＬＬ−ＣＷ）のみ透過させて赤色波長帯域光の発光期間を多く取る「色重視モード」とすることもできる。このほか、青色レーザダイオード７１や赤色発光ダイオード１２１の駆動電流値の調整により光量を調整して、種々のカラーモードを設定することができる。

本実施形態においては、さらにスポーク期間Ｔｓｐの色バランスを変更することで、種々のカラーモード（明るさ調整）を実現することができる。なお、ここでは、単位画像フレームＴ（Ｔ_０，Ｔ_１，Ｔ_２・・・）の全角度３６０度において、表示素子５１で管理される所定の角度単位を６度として、スポーク期間Ｔｓｐが１２度で設定されている例で説明する。

図６（ａ），（ｂ）には、シアン色波長帯域光（ＣＹ）が出射される図５の期間Ｔ_１２におけるスポーク期間Ｔｓｐについて、高さ方向に光量を表した一部拡大タイミングチャート図を示す。図６（ａ），（ｂ）に示すように、スポーク期間Ｔｓｐは、第一角度範囲Ｔｓｐ１と第二角度範囲Ｔｓｐ２により形成される。本実施形態においては、第一角度範囲Ｔｓｐ１、第二角度範囲Ｔｓｐ２共に６度で設定される。

図６（ａ）では、第一角度範囲Ｔｓｐ１は緑色波長帯域光（Ｇ）のみ照射されるよう設定されるプレーン期間とされる。そして、第二角度範囲Ｔｓｐ２は、緑色波長帯域光（Ｇ）と青色波長帯域光（Ｂ）とで設定される混色期間とされる。換言すれば、スポーク期間Ｔｓｐにおいて、緑色波長帯域光が照射される期間が、青色波長帯域光が照射される期間より長い。このようにして、タイミング設定部５３により、光源装置６０が出射する光の切り替えタイミング及びスポーク期間Ｔｓｐ（青色波長帯域光が照射される期間と、緑色波長帯域光が照射される期間と、の比率）が設定される。

すると、例えば、図７（ａ）で示すように、緑色光領域（Ｇ）：青色光領域（Ｂ）：赤色光領域（Ｒ）＝１２０：１２０：１２０の角度範囲が割り当てられて、スポーク期間Ｔｓｐが１２度で設定されるシステムでは、図７（ｂ）に示すように、緑色光領域（Ｇ）の角度範囲を１２３度とし、緑色光領域（Ｇ）の角度範囲を増やすことができる。なお、ここでいう「緑色光領域（Ｇ）の角度範囲が増える」とは、実際の緑色波長帯域光が出射される角度範囲が増えるのではなく、スポーク期間Ｔｓｐの利用（例えば、白色光や混色光を利用するセカンダリカラーブースト）を含めた角度範囲をいう。本実施形態においては、緑色光領域（Ｇ）の角度範囲が１２３度となった結果、投影光の明るさを重視したカラーモードを実現することができる。

また、混色期間とされる第二角度範囲Ｔｓｐ２では、半導体発光素子の発光タイミングの遅延時間が設定（ディレイ調整）される。ここで、ディレイ調整とは、以下の通りである。半導体発光素子である青色レーザダイオード７１の光量は、電流値と時間とで算出される。また、青色レーザダイオード７１は、その立上り（立下り）で種々の電流値波形を示す。この立上り（立下り）における電流値波形は、カラーモード（すなわち駆動電流）によっても変化する。そして、各画像フレームのスポーク期間Ｔｓｐ毎に光量が異なると、投影画像の階調に不連続な点が表れてしまうことがある。従って、各画像フレームの青色レーザダイオード７１の立上り（立下り）における光量を均一化するために、青色レーザダイオード７１の発光タイミングの遅延時間を設定する。

具体的には、青色レーザダイオード７１の光量は、検出部５６が青色レーザダイオード７１の電流値を検出して算出する。そして、遅延時間設定部５４により、検出部５６で得た光量を示す情報に基づいて、混色期間（第二角度範囲Ｔｓｐ２）中の青色レーザダイオード７１の発光タイミングの遅延時間が設定される。光源駆動部５５は、タイミング設定部５３及び遅延時間設定部５４の設定に基づいて、光源制御回路４１を介して光源装置６０（光源部）を駆動する。

また、図６（ａ）においては、プレーン期間（第一角度範囲Ｔｓｐ１）内で青色レーザダイオード７１の電流値変更が行われる（符号ＣＨ）。これにより、階調表現に影響する混色期間（第二角度範囲Ｔｓｐ２）での光量（電流値）変動を避けることができる。

図６（ｂ）では、第一角度範囲Ｔｓｐ１は、緑色波長帯域光（Ｇ）と青色波長帯域光（Ｂ）とが照射されるよう設定される混色期間とされる。そして、第二角度範囲Ｔｓｐ２は、青色波長帯域光（Ｂ）のみで設定されるプレーン期間とされる。換言すれば、スポーク期間Ｔｓｐにおいて、青色波長帯域光が照射される期間が、緑色波長帯域光が照射される期間より長い。このようにして、タイミング設定部５３により、光源装置６０が出射する光の切り替えタイミング及びスポーク期間Ｔｓｐ（青色波長帯域光が照射される期間と、緑色波長帯域光が照射される期間と、の比率）が設定される。

すると、例えば、図７（ｃ）に示すように、青色光領域（Ｂ）の角度範囲を１２３度とすることができる。このようにして、スポーク期間Ｔｓｐを利用した青色光領域（Ｂ）が増えることで、投影光の色温度を高めた色重視のカラーモードを実現することができる。

また、混色期間とされる第一角度範囲Ｔｓｐ１では、上記と同様のディレイ調整が実施され、タイミング設定部５３により設定される。同様に光源駆動部５５は、タイミング設定部５３及び遅延時間設定部５４の設定に基づいて、光源制御回路４１を介して光源装置６０（光源部）を駆動する。また、図６（ｂ）においては、プレーン期間（第二角度範囲Ｔｓｐ２）内で青色レーザダイオード７１の電流値変更が行われる（符号ＣＨ）。

このように、タイミング設定部５３は、青色波長帯域光（第一波長帯域光）と緑色波長帯域光（第二波長帯域光）の何れか一方が照射されるプレーン期間と、第一波長帯域光及び第二波長帯域光が共に照射される混色期間と、を有するスポーク期間の、第一波長帯域光が照射される期間と、第二波長帯域光が照射される期間と、の比率を複数のカラーモードの各々によって変更する。よって、第一波長帯域光が照射される期間と、第二波長帯域光が照射される期間と、の比率が変わるので、第一波長帯域光と第二波長帯域光の光量の比率を変えることができる。

本実施形態においては、検出部５６が青色レーザダイオード７１の電流値を測定することにより、スポーク期間Ｔｓｐ中に投影光学系２２０から出射される青色光の光量を示す情報を検出したが、これに限定されることはなく、例えば照度センサを備えて投影画像の照度を測定して各色光の光量を示す情報を検出する検出部としてもよい。また、本実施形態においては、青色レーザダイオード７１についてのディレイ調整を説明したが、赤色発光ダイオード１２１についてディレイ調整をすることもできる。

また、本実施形態においてはスポーク期間Ｔｓｐの角度設定は１２度としたが、これに限定されるものではなく、例えば１７度に設定される場合もある。この場合には、第一角度範囲Ｔｓｐ１を６度、第二角度範囲Ｔｓｐ２を６度、第三角度範囲Ｔｓｐ３を５度とすることができる。この場合でも、混色期間は第一角度範囲Ｔｓｐ１又は第三角度範囲Ｔｓｐ３に設定して、他の角度範囲はプレーン期間と設定することができる。

以上、本発明の実施形態によれば、光源装置６０（光源部）は、青色波長帯域光（第一波長帯域光）を出射する励起光照射装置７０（第一光源）と、緑色波長帯域光（第二波長帯域光）を出射する緑色光源装置８０（蛍光ホイール装置１００）（第二光源）とを備える。タイミング設定部５３は、青色波長帯域光と緑色波長帯域光の何れか一方が照射されるプレーン期間と、青色波長帯域光及び緑色波長帯域光が友に照射される混色期間と、を有するスポーク期間Ｔｓｐと、の比率を複数のカラーモードの各々によって変更する。

これにより、投影装置１０は、スポーク期間Ｔｓｐの角度の変更はできないが、状態を変化させてスポーク期間Ｔｓｐの配分（バランス）を変えることで、スポーク期間Ｔｓｐの角度を変えなくても明るさを変更して、各色の割り当て角度の自由度を向上させることができる。

また、蛍光ホイール装置１００の蛍光ホイール１０１は、励起光照射装置７０からの励起光（青色波長帯域光）により励起される蛍光光を出射する蛍光発光領域３１０及び透過領域３２０が形成される。カラーホイール装置２００のカラーホイール２０１は、緑色波長帯域光に含まれる赤色波長帯域光と青色波長帯域光を透過する青赤透過領域４２０と、全色透過領域４１０が形成される。ここで、蛍光ホイール１０１とカラーホイール２０１は、制御部３８（光源駆動部５５）により、同期して回転される。これにより、各色の割り当て角度が制限される２つのホイールを備える投影装置１０であっても、割り当て角度の自由度を向上させることができる。

また、複数のカラーモードは、明るさ重視のカラーモードと、色重視のカラーモードと、を含み、明るさ重視のカラーモードにおけるスポーク期間Ｔｓｐでは、緑色波長帯域光が照射される期間が、青色波長帯域光が照射される期間より長く、色重視のカラーモードにおけるスポーク期間Ｔｓｐでは、青色波長帯域光が照射される期間が、緑色波長帯域光が照射される期間より長い。これにより、投影光が明るい明るさ重視のカラーモードと、色調が鮮やかな色重視のカラーモードを備える投影装置１０を提供することができる。

また、光源装置６０は、蛍光の緑色波長帯域光の一部の波長帯域を含む赤色波長帯域光を出射する赤色光源装置１２０（第三光源）を備える。これにより、蛍光の一部の波長帯域を利用して赤色波長帯域の投影光を明るくすることができる投影装置１０においても、各色の割り当て角度の自由度を向上させることができる。

また、タイミング設定部５３は、プレーン期間内で青色レーザダイオード７１の電流値変更を行うよう設定される。これにより、電流値変更による光量の変更が混色期間内で行われることを避けることができる。

また、投影制御装置とされる投影装置１０の制御部３８は、タイミング設定部５３、光源駆動部５５を備える。そして、制御部３８は、制御部３８と接続されるＳ−ＲＡＭ等の記憶部に記憶されたプログラムによって、タイミング設定部５３、光源駆動部５５として機能される。これにより、各色の割り当て角度の自由度を向上して種々のカラーモードを実現することができる投影制御装置及びプログラムを提供することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］第一波長帯域光を出射する第一光源と、第二波長帯域光を出射する第二光源と、を含む光源部と、
前記光源部からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光を投影対象に投影する投影光学系と、
前記第一波長帯域光と前記第二波長帯域光の何れか一方が照射されるプレーン期間と、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が共に照射される混色期間と、を有するスポーク期間の、前記第一波長帯域光が照射される期間と、前記第二波長帯域光が照射される期間と、の比率を複数のカラーモードの各々によって変更するタイミング設定部と、
前記タイミング設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
を有することを特徴とする投影装置。
［２］前記第二光源は、前記第一波長帯域光により励起されて蛍光光である前記第二波長帯域光を出射する蛍光発光領域と、前記第一波長帯域光を透過する透過領域と、が形成される蛍光ホイールを備える蛍光ホイール装置を含み、
前記光源部は、前記第二波長帯域光に含まれる所定波長帯域光と前記第一波長帯域光とを透過する所定波長透過領域、及び全色透過領域が設けられるカラーホイールを備えるカラーホイール装置と、
を有することを特徴とする前記［１］に記載の投影装置。
［３］前記複数のカラーモードは、明るさ重視のカラーモードと、色重視のカラーモードと、を含み、
前記明るさ重視のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第二波長帯域光が照射される期間が、前記第一波長帯域光が照射される期間より長く、
前記色重視のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第一波長帯域光が照射される期間が、前記第二波長帯域光が照射される期間より長いことを特徴とする前記［２］に記載の投影装置。
［４］前記光源部は、前記所定波長帯域光の波長帯域を含む第三波長帯域光を出射する第三光源を有し、
前記所定波長透過領域は、前記第三波長帯域光を透過可能に形成されることを特徴とする前記［２］又は前記［３］に記載の投影装置。
［５］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ることを特徴とする前記［１］乃至前記［４］の何れか記載の投影装置。
［６］前記第一光源は、レーザダイオードであり、
前記タイミング設定部は、前記プレーン期間内で前記レーザダイオードの電流値変更を行うよう設定されることを特徴とする前記［１］乃至前記［５］の何れか記載の投影装置。
［７］第一波長帯域光を出射する第一光源と、第二波長帯域光を出射する第二光源と、を含む光源部から出射される、前記第一波長帯域光と前記第二波長帯域光の何れか一方が照射されるプレーン期間と、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が共に照射される混色期間と、を有するスポーク期間の、前記第一波長帯域光が照射される期間と、前記第二波長帯域光が照射される期間と、の比率を複数のカラーモードの各々によって変更するタイミング設定部と、
前記タイミング設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
を有することを特徴とする投影制御装置。
［８］コンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータを、
第一波長帯域光を出射する第一光源と、第二波長帯域光を出射する第二光源と、を含む光源部から出射される、前記第一波長帯域光と前記第二波長帯域光の何れか一方が照射されるプレーン期間と、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が共に照射される混色期間と、を有するスポーク期間の、前記第一波長帯域光が照射される期間と、前記第二波長帯域光が照射される期間と、の比率を複数のカラーモードの各々によって変更するタイミング設定部と、
前記タイミング設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
として機能させることを特徴とするプログラム。

１０ 投影装置 １５ 左側パネル
１５ａ 投影画像調整部 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 ５３ タイミング設定部
５４ 遅延時間設定部 ５５ 光源駆動部
５６ 検出部 ６０ 光源装置
７０ 励起光照射装置 ７１ 青色レーザダイオード
７３ コリメータレンズ ７７ 集光レンズ
７８ 集光レンズ ７９ 拡散板
８０ 緑色光源装置 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 １１１ 集光レンズ群
１１２ 軸受 １１３ 軸受
１１５ 集光レンズ １２０ 赤色光源装置
１２１ 赤色発光ダイオード １２５ 集光レンズ群
１４０ 導光光学系 １４１ 第一ダイクロイックミラー
１４２ 第二ダイクロイックミラー １４３ 第三ダイクロイックミラー
１４４ 反射ミラー １４５ 集光レンズ
１４６ 集光レンズ １４７ 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 １９５ コンデンサレンズ
２００ カラーホイール装置
２０１ カラーホイール ２１０ モータ
２２０ 投影光学系 ２３０ レンズ鏡筒
３１０ 蛍光発光領域 ３２０ 透過領域
４１０ 全色透過領域 ４２０ 青赤透過領域

Claims (8)

1. 第一波長帯域光を出射する第一光源と、第二波長帯域光を出射する第二光源と、を含む光源部と、
   前記光源部からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
   前記表示素子から出射された前記画像光を投影対象に投影する投影光学系と、
   前記第一波長帯域光と前記第二波長帯域光の何れか一方が照射されるプレーン期間と、
   前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が共に照射される混色期間と、を有するスポーク期間の、前記第一波長帯域光が照射される期間と、前記第二波長帯域光が照射される期間と、の比率を第１のカラーモードと第２のカラーモードとによって変更するタイミング設定部と、
   前記タイミング設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
   を有し、
   前記第１のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第二波長帯域光が照射される期間が、前記第一波長帯域光が照射される期間より長く、
   前記第２のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第一波長帯域光が照射される期間が、前記第二波長帯域光が照射される期間より長いことを特徴とする投影装置。
2. 前記第二光源は、前記第一波長帯域光により励起されて蛍光光である前記第二波長帯域光を出射する蛍光発光領域と、前記第一波長帯域光を透過する透過領域と、が形成される蛍光ホイールを備える蛍光ホイール装置を含み、
   前記光源部は、前記第二波長帯域光に含まれる所定波長帯域光と前記第一波長帯域光とを透過する所定波長透過領域、及び全色透過領域が設けられるカラーホイールを備えるカラーホイール装置と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の投影装置。
3. 前記第１のカラーモードは明るさ重視のカラーモードであり、
   前記第２のカラーモードは色重視のカラーモードであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の投影装置。
4. 前記光源部は、前記所定波長帯域光の波長帯域を含む第三波長帯域光を出射する第三光源を有し、
   前記所定波長透過領域は、前記第三波長帯域光を透過可能に形成されることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の投影装置。
5. 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ることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか記載の投影装置。
6. 前記第一光源は、レーザダイオードであり、
   前記タイミング設定部は、前記プレーン期間内で前記レーザダイオードの電流値変更を行うよう設定されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか記載の投影装置。
7. 第一波長帯域光を出射する第一光源と、第二波長帯域光を出射する第二光源と、を含む光源部から出射される、前記第一波長帯域光と前記第二波長帯域光の何れか一方が照射されるプレーン期間と、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が共に照射される混色期間と、を有するスポーク期間の、前記第一波長帯域光が照射される期間と、前記第二波長帯域光が照射される期間と、の比率を第１のカラーモードと第２のカラーモードとによって変更するタイミング設定部と、
   前記タイミング設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
   を有し、
   前記第１のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第二波長帯域光が照射される期間が、前記第一波長帯域光が照射される期間より長く、
   前記第２のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第一波長帯域光が照射される期間が、前記第二波長帯域光が照射される期間より長いことを特徴とする投影制御装置。
8. コンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータを、
   第一波長帯域光を出射する第一光源と、第二波長帯域光を出射する第二光源と、を含む光源部から出射される、前記第一波長帯域光と前記第二波長帯域光の何れか一方が照射されるプレーン期間と、前記第一波長帯域光及び前記第二波長帯域光が共に照射される混色期間と、を有するスポーク期間の、前記第一波長帯域光が照射される期間と、前記第二波長帯域光が照射される期間と、の比率を第１のカラーモードと第２のカラーモードとによって変更するタイミング設定部と、
   前記タイミング設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
   として機能させ、
   前記第１のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第二波長帯域光が照射される期間が、前記第一波長帯域光が照射される期間より長く、
   前記第２のカラーモードにおけるスポーク期間では、前記第一波長帯域光が照射される期間が、前記第二波長帯域光が照射される期間より長いことを特徴とするプログラム。
   

Images