(57)【要約】【課題】発光素子の発光状態の変化を考慮し、色の階調の連続性を維持して、常に正確で高い画質で投影する。【解決手段】複数種類の発光素子により複数色の光を時分割で循環的に出射する光源部15と、光源部15からの光を用い、その色成分に対応した画像を表示してその反射光で光像を形成するマイクロミラー素子14と、形成した光像を投影対象に向けて出射する投影レンズ部17と、複数色の光の切換えタイミング及びそのタイミングを中心としたスポーク期間を設定し、設定した切換えタイミング及びスポーク期間に基づいて光源部15を駆動し、スポーク期間中に投影レンズ部17から出射される各色光毎の光量を示す情報を検出し、得た各色光毎の光量に基づいてスポーク期間中の光源部15での発光タイミングの遅延時間を設定するデジタル電源18とを備える。【選択図】図１
2014048542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数種類の発光素子の発光により複数色の光を時分割で循環的に出射する光源部と、
上記光源部からの光を用い、該光の色成分に対応した画像を表示してその反射光または透過光により光像を形成する表示素子と、
上記表示素子で形成した光像を投影対象に向けて出射する投影部と、
上記複数色の光の切換えタイミング、及びこの切換えタイミングを中心としたスポーク期間を設定するタイミング設定手段と、
上記タイミング設定手段で設定した上記切換えタイミング及びスポーク期間に基づいて上記光源部を駆動する光源駆動手段と、
上記スポーク期間中に上記投影部から出射される各色光毎の光量を示す情報を検出する検出手段と、
上記検出手段で得た上記各色光毎の光量を示す情報に基づいて、上記光源駆動手段による上記スポーク期間中の上記光源部での発光タイミングの遅延時間を設定する光源制御手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
【請求項２】
上記光源制御手段は、上記投影部から出射される各色光が所望の発光量になるように、上記遅延時間を設定することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
【請求項３】
上記タイミング設定手段は、カラー画像１フレーム中に複数のスポーク期間を設定し、
上記光源制御手段は、カラー画像１フレームが有する複数のスポーク期間中に上記投影部から投影される上記各色光の発光量の合計が、所望の発光量となるように上記遅延時間を設定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。
【請求項４】
上記検出手段は、上記光源駆動手段による各発光素子の駆動電流波形、駆動電圧波形、または駆動電力波形をサンプリングし、
上記光源制御手段は、上記検出手段でサンプリングした各発光素子の駆動電流波形、駆動電圧波形、又は駆動電力波形から上記スポーク期間中の上記光源部での発光タイミングの遅延時間を算出して設定する
ことを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の投影装置。
【請求項５】
予め各発光素子の駆動電力とスポーク期間中の発光タイミングの遅延時間とを対応付けて記憶した記憶手段をさらに具備し、
上記光源制御手段は、上記検出手段での検出結果に基づいて上記記憶手段から発光タイミングの遅延時間を読出して設定する
ことを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の投影装置。
【請求項６】
上記検出手段は、上記光源部から出射される各色光毎の照度値を測定し、
上記光源制御手段は、上記検出手段で得た上記照度値から上記スポーク期間中の上記光源部での発光タイミングの遅延時間を算出して設定することを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の投影装置。
【請求項７】
上記光源制御手段は、上記光源駆動手段によるスポーク期間中の上記光源部での発光開始時の遅延時間を設定することを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の投影装置。
【請求項８】
上記光源制御手段は、上記光源駆動手段によるスポーク期間中の上記光源部での発光終了時の遅延時間を設定することを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の投影装置。
【請求項９】
上記光源部の発光素子は、半導体レーザ及び発光ダイオードの少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項１乃至８いずれか記載の投影装置。
【請求項１０】
上記光源制御手段は、上記検出手段で得たスポーク期間での検出結果に基づき、カラー画像１フレーム後の同一スポーク期間で上記光源部での発光タイミングの遅延時間を設定することを特徴とする請求項１乃至９いずれか記載の投影装置。
【請求項１１】
複数種類の発光素子の発光により複数色の光を時分割で循環的に出射する光源部、上記光源部からの光を用い、該光の色成分に対応した画像を表示してその反射光または透過光により光像を形成する表示素子、及び上記表示素子で形成した光像を投影対象に向けて出射する投影部を備えた装置での投影方法であって、
上記複数色の光の切換えタイミング、及びこの切換えタイミングを中心としたスポーク期間を設定するタイミング設定工程と、
上記タイミング設定工程で設定した上記切換えタイミング及びスポーク期間に基づいて上記光源部を駆動する光源駆動工程と、
上記スポーク期間中に上記投影部から出射される各色光毎の光量を示す情報を検出する検出手段と、
上記検出手段で得た上記各色光毎の光量を示す情報に基づいて、上記光源駆動工程での上記スポーク期間中の上記光源部での発光タイミングの遅延時間を設定する光源制御工程と
を有したことを特徴とする投影方法。
【請求項１２】
複数種類の発光素子の発光により複数色の光を時分割で循環的に出射する光源部、上記光源部からの光を用い、該光の色成分に対応した画像を表示してその反射光または透過光により光像を形成する表示素子、及び上記表示素子で形成した光像を投影対象に向けて出射する投影部を備えた装置が内蔵した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、
上記複数色の光の切換えタイミング、及びこの切換えタイミングを中心としたスポーク期間を設定するタイミング設定手段、
上記タイミング設定手段で設定した上記切換えタイミング及びスポーク期間に基づいて上記光源部を駆動する光源駆動手段、
上記スポーク期間中に上記投影部から出射される各色光毎の光量を示す情報を検出する検出手段、及び
上記検出手段で得た上記各色光毎の光量を示す情報に基づいて、上記光源駆動手段による上記スポーク期間中の上記光源部での発光タイミングの遅延時間を設定する光源制御手段
として機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特にＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｌｉｇｈｔ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のプロジェクタ等に好適な投影装置、投影方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）などの半導体発光素子を光源に用いたＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置では、素子の発光開始直後とそれ以後とで熱変動により発光効率が大きく変動するため、その発光効率の変動を考慮することが、投影画像の質を高める上で必須となる。
【０００３】
この点で、例えばＬＥＤアレイに対する色成分毎の各フィールド期間内の輝度変動を相殺する供給電力波形情報に基づいてＬＥＤアレイの各色の発光素子の明るさを調整することで、光源の熱変動による影響を抑制し、投影画像の質を高い状態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）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０９４１０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した種類のプロジェクタ装置にあって、各色の切換えを特定のタイミングで瞬間的に行なうことは難しく、一時的に複数の発光色が混在する期間を設ける仕様としたものが一般的である。この複数色が混在する切換期間は、カラーホイールの使用を前提として開発された単板型のＤＬＰ方式に因んで「スポーク期間」と呼称される。ＤＬＰ方式ではこのスポーク期間を想定して、予め測定しておいた混色光として有効に使用するものとしている。
【０００６】
しかるに、半導体発光素子は、例えばＰＩＤ制御などの電流制御技術を利用して目標値とされる電流値を実現する。しかしながら、半導体発光素子は印加する電圧や温度、素子の個体差等によって発光駆動の立上り、立下りの各特性が変化する。加えて、半導体発光素子を含む回路内のコンデンサ容量やローパスフィルタなどの素子などの個体差や駆動状態によっても上記発光駆動の立上り、立下りの各特性が変化する。
【０００７】
半導体発光素子の立上り、立下りの各特性が変化すると、混色光としての色味もその時々によって変化する。このような半導体発光素子の立上り、立下りの各特性の変化に関して、上記特許文献に記載された技術では対処することができない。スポーク期間での実際の発光量が予め測定しておいた発光量とは異なった場合、投影される色の階調の連続性が崩れ、画質が劣化するという不具合を生じる。
【０００８】
お  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、光源に使用する半導体発光素子の発光状態の変化を考慮し、色の階調の連続性を維持して、常に正確で高い画質で投影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。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、複数種類の発光素子の発光により複数色の光を時分割で循環的に出射する光源部と、上記光源部からの光を用い、該光の色成分に対応した画像を表示してその反射光または透過光により光像を形成する表示素子と、上記表示素子で形成した光像を投影対象に向けて出射する投影部と、上記複数色の光の切換えタイミング、及びこの切換えタイミングを中心としたスポーク期間を設定するタイミング設定手段と、上記タイミング設定手段で設定した上記切換えタイミング及びスポーク期間に基づいて上記光源部を駆動する光源駆動手段と、上記スポーク期間中に上記投影部から出射される各色光毎の光量を示す情報を検出する検出手段と、上記検出手段で得た上記各色光毎の光量を示す情報に基づいて、上記光源駆動手段による上記スポーク期間中の上記光源部での発光タイミングの遅延時間を設定する光源制御手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、光源に使用する発光素子の発光状態の変化を考慮し、色の階調の連続性を維持して、常に正確で高い画質で投影することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプロジェクタ装置の機能回路構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態に係る図１のデジタル電源の内部回路構成を示すブロック図。
【図３】同実施形態に係るセグメント切換パルスと各発光素子の駆動状態及び表示画像を示すタイミングチャート。
【図４】同実施形態に係るスポーク期間の電流値測定タイミングを示す図。
【図５】同実施形態に係る個体によって異なるスポーク期間の立上り特性を示す図。
【図６】同実施形態に係るスポーク期間の遅延時間Ｔdlの設定例を示す図。
【図７】同実施形態に係るスポーク期間での各種駆動条件の切換状態を示す図。
【図８】同実施形態に係る赤色（Ｒ）光を発するＬＥＤに対するデジタル電源の駆動条件とその制御内容を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（第１の実施形態）  
以下本発明をＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置に適用した場合の第１の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係るプロジェクタ装置１０の概略機能構成を示す図である。同図で入力部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アナログまたはデジタルの画像信号は、入力部１１で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。
【００１４】
画像変換部１２は、一般にスケーラあるいはフォーマッタとも称され、入力されるデジタル値の画像データを、投影に適した所定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。
【００１５】
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。
【００１６】
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、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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
光源部１５は、赤色光を発するＬＥＤ（発光ダイオード）、蛍光体に照射して緑色光を励起させるための青色のレーザ光を発するＬＤ（半導体レーザ）、及び青色光を発するＬＥＤを有するものとする。
【００２１】
上記投影処理部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と、上記光源部１５内の発光素子としてのＬＥＤ，ＬＤの各発光とを、後述するＣＰＵ１９の制御の下に実行する一方で、デジタル電源１８に対してセグメント切換タイミングパルスを送出し、またこのデジタル電源１８と電源制御用のコマンド信号の送受を行なう。
【００２２】
上記デジタル電源１８は、このプロジェクタ装置１０用に与えられるＡＣ電源から各回路に必要な多数の直流電圧値を生成して供給すると共に、光源部１５に対してＬＥＤ及びＬＤを駆動するべく必要な電力を供給する。
【００２３】
図２は、上記デジタル電源１８内の光源部１５を駆動する部分の構成を示す。すなわちデジタル電源１８内では、光源部１５に印加する電圧を電圧調整部３１により調整する。電圧が調整された電力が光源部１５内のＬＥＤ，ＬＤ等の負荷に供給される過程で、その電流値（光源電流値）を電流測定部３２が測定する。電流測定部３２での測定結果はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）３３にフィードバックされる。ＤＳＰ３３では、上記投影処理部１３から与えられるセグメント切換タイミングパルスと電源制御コマンドによりその時点で駆動する発光素子に流れる電流値に対するフィードバック制御を行ない、上記電圧調整部３１での電圧値を調整する。
【００２４】
上記各回路の動作すべてをＣＰＵ１９が制御する。このＣＰＵ１９は、メインメモリ２０及びプログラムメモリ２１と直接接続される。メインメモリ２０は、例えばＳＲＡＭで構成され、上記ＣＰＵ１９のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ２１は、電気的に書換可能な不揮発性メモリで構成され、上記ＣＰＵ１９が実行する動作プログラムや各種定型データなどを記憶する。換言すれば、ＣＰＵ１９は上記メインメモリ２０及びプログラムメモリ２１を用いて、このプロジェクタ装置１０内の制御動作を実行する。
【００２５】
上記ＣＰＵ１９は、操作部２２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２２は、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ＣＰＵ１９へ直接出力する。
【００２６】
上記ＣＰＵ１９はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部２３とも接続される。音声処理部２３は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時にシステムバスＳＢを介して与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部２４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。
【００２７】
次に上記実施形態の動作について説明する。  
なお、以下に示す動作は全て、ＣＰＵ１９の制御の下にデジタル電源１８内のＤＳＰ３３が実行する処理を示す。
【００２８】
図３は、投影処理部１３からデジタル電源１８に入力されるセグメント切換パルスとそれに同期して動作する光源部１５、及びマイクロミラー素子１４で表示される画像のタイミングを示す。
【００２９】
図３（Ａ）に示すようにセグメント切換タイミングパルスが投影処理部１３からデジタル電源１８に入力されるのに伴い、当該パルスの立上りタイミングｔupに同期してＲ，Ｇ，Ｂの各セグメントを切換えるものとする。
【００３０】
より詳細には、セグメント切換タイミングパルスの立上りタイミングｔupから一定時間Ｔspをスポーク期間として設定し、スポーク期間Ｔspの終了タイミングから次の立上りタイミングｔupまでの間をそれぞれ原色Ｒ，Ｇ，Ｂの光像を投影する各セグメントの期間として設定している。
【００３１】
図３（Ｂ）〜図３（Ｄ）は赤色光用のＬＥＤ、蛍光体による緑色励起用の青色光を発するＬＤ、及び青色光を発するＬＥＤの各駆動電流の波形を例示するものである。
【００３２】
ここでデジタル電源１８は、スポーク期間Ｔsp当初のタイミングｔupに同期してその前のセグメントで駆動していた発光素子を消灯すると同時に、次のセグメントで使用する発光素子の発光を開始する。
【００３３】
発光素子の消灯に際しては、微小な待機時間を経た後に駆動を停止することで、各発光素子の駆動電流が急峻に低下する。
【００３４】
一方で発光素子の発光開始に際しては、上記タイミングｔupから電流の立上り期間分だけタイムラグを生じた後に、上記消灯時に電流値が低下した傾きより緩やかな傾きで電流が上昇する。
【００３５】
したがって、スポーク期間Ｔspには光源部１５としてその前のセグメントの色から徐々に次のセグメントの色に変化する光が出射されることとなる。
【００３６】
すなわち、ＲセグメントとＧセグメントの間のスポーク期間では、光源部１５の出射する光は赤色から徐々に緑色に変化する。このスポーク期間内に投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４により赤色と緑色の混色である黄色（Ｙｅ）に対応した光像を表示させる。
【００３７】
次のＧセグメントとＢセグメントの間のスポーク期間では、光源部１５の出射する光は緑色から徐々に青色に変化する。このスポーク期間内に投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４により緑色と青色の混色であるシアン色（Ｃｙ）に対応した光像を表示させる。
【００３８】
さらにＢセグメントとＲセグメントの間のスポーク期間では、光源部１５の出射する光は青色から徐々に赤色に変化する。このスポーク期間内に投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４により青色と赤色の混色であるマゼンタ色（Ｍｇ）に対応した光像を表示させる。
【００３９】
一方で上記Ｒ，Ｇ，Ｂの各セグメントでは、上述した如く原色の各色に対応した光像を投影処理部１３がマイクロミラー素子１４に表示させる。
【００４０】
図４は、スポーク期間Ｔsp中のデジタル電源１８による光源部１５内の半導体発光素子の駆動電流の制御を、緑色（Ｇ）光を蛍光体により励起させるために青色光を発するＬＤを対象とした場合を例にとって示す。同図中に示す黒丸は、デジタル電源１８により測定されるＬＤの電流値のサンプリングタイミングを示す。このようにデジタル電源１８は、セグメント期間と同様にスポーク期間においても、制御対象となる発光素子に流れる電流値をきめ細かく測定し、その測定結果に基づいて印加する電圧値にフィードバックする制御を実行している。
【００４１】
スポーク期間においてデジタル電源１８はＬＤに対し、開始時のタイミングｔupから電圧の印加を開始すると共に、流れる電流値の測定を実行している。順方向降下電圧等の関係でタイミングｔupから電流立上り時間が経過した後に、ＬＤに流れる電流値が徐々に上昇するもので、デジタル電源１８はその最大値が図中の目標電流ｉT  を維持するようにフィードバック制御を実行した状態で、続くセグメント期間、ここではＧセグメントに移行する。  
上記タイミングｔupから電流値が上昇しない電流立上り時間は、半導体発光素子の個体差や各種駆動条件等の要因を含んで変化するもので、それ以上に短縮することはできない。
【００４２】
図５は、それら様々な要因による立上り時間の差を、緑色（Ｇ）光を蛍光体により励起させるために青色光を発する２つのＬＤの個体の特性で示す。  
図５（Ａ）に示すスポーク期間でのＬＤの電流の立上り特性では、立上り時間Δｔ１が短く、その後の立上りの傾斜も急峻で電流値が目標電流ｉT  に達するまでの時間も短いのに比較して、図５（Ｂ）に示すＬＤの電流の立上り特性では、立上り時間Δｔ２が長く、その後の立上りの傾斜が緩やかで電流値が目標電流ｉT  に達するまでの時間も長くなっている。
【００４３】
図中に示すハッチング部分の面積が発光量に比例するものとした場合、図５（Ａ）に示したＬＤの個体と図５（Ｂ）に示したＬＤの個体とでは、図５（Ａ）に示したＬＤの個体の方がスポーク期間での発光量が明らかに大きい。したがって、立上り特性のより優れたＬＤの個体に対しては立上り時間を意図的に遅延させることで、立上り特性の劣るＬＤの個体と同等の発光量に揃えることができるので、立下り特性、立上り特性を考慮した各色成分の表示階調を補正し、当該各色成分の階調の連続性を維持した状態で画像を投影することが可能となる。
【００４４】
スポーク期間Ｔspと目標電流ｉT  とで形成される長方形に対する、ハッチング部分の面積の割合の測定値をα、同ハッチング部分の面積の割合の目標値をβとして、遅延時間Ｔdlを  
Ｔdl＝Ｔsp×(α−β)                    …(1)   
で表すことができる。上記（１）式中の「(α−β)」が負の値とならないように、ハッチング部分の面積の割合の目標値βを想定される最小の面積となるよう予め実験により設定される。
【００４５】
この遅延時間Ｔdlをデジタル電源１８内のＤＳＰ３３が算出することにより、スポーク期間Ｔspにおけるハッチング部分の面積を一定にすることができ、半導体発光素子の個体差を考慮して発光量を一定に保つことができる。
【００４６】
図６は、そのような遅延時間Ｔdlの設定例を示す。ここでは、上記図５で示した立上り特性を有する２つのＬＤについて遅延時間Ｔdlを設定した場合を示す。
【００４７】
すなわち、上記図５（Ａ）で示した立上り特性においてより高い応答性を有していたＬＤに対して、上記（１）式で算出した遅延時間Ｔdlを設定することで、図６（Ａ）に示すようにハッチング部分の面積を図６（Ｂ）に示す立上り特性のＬＤのハッチング部分の面積と同等にすることができ、スポーク期間Ｔspでの発光量を均等に設定できる。
【００４８】
上記（１）式における割合の目標値βや時間Ｔspは、想定される立上り時間の最大値、最小値から適切に設定する。  
この点はスポーク期間に発光素子での発光を開始する立上り特性に限らず、スポーク期間にその前のセグメント期間からの発光を停止する立下り特性や、発光素子の駆動電流値を変更（増加または減少）する場合にも同様の制御を実行可能となる。
【００４９】
図７は、そのようなスポーク期間での各種駆動条件の切換状態を示すものである。図７（Ａ）は、上記図４乃至図６でも説明した如く、スポーク期間に発光を開始して次のセグメント期間中、目標電流ｉT  を維持する場合の電流値の立上り特性を例示する。このように消灯状態から発光を開始して流れる電流を立ち上げる場合が最も発光素子毎の変化の度合いが大きい。これは、スタート時から目標電流値となるまで、負荷に流れる電流値を上昇させる幅が最も大きく、時間を有するからであり、その変化の大きさ故に階調表現に与える影響も大きい。
【００５０】
図７（Ｂ）は、スポーク期間中に発光を停止する場合の電流値の立下り特性を例示する。このように発光を停止する場合は、目標電流値からごく短時間で電流値が消灯状態まで低下するため、上記図４乃至図６、図７（Ａ）に示したような消灯状態からの立上り特性と比べて、発光素子の個体差等による影響は比較的小さいが、この場合でも発光素子の個体差等により階調表現に影響を受ける。
【００５１】
図７（Ｃ）は、例えば同一の光源を複数色のセグメントに渡って連続して使用する場合など、スポーク期間中に第１の目標電流ｉＴ１から第２の目標電流ｉＴ２（ｉＴ１＜ｉＴ２）まで電流値を増加させる際の電流値の立上り特性を例示する。このように発光を維持しながら電流を増加させる場合は、上記図４乃至図６、図７（Ａ）に示したような消灯状態からの立上り特性ほどではないが、発光素子の個体差等により階調表現に影響を受け易い。
【００５２】
図７（Ｄ）は、スポーク期間中に第１の目標電流ｉＴ１から第２の目標電流ｉＴ２（ｉＴ１＞ｉＴ２）まで電流値を減少させる場合の電流値の立下がり特性を例示する。このように発光を維持しながら電流を減少させる場合は、上記図７（Ｂ）に示したような消灯状態への立下り特性よりも、発光素子の個体差等による階調表現への影響を受け易い。
【００５３】
上述したようなスポーク期間中の様々な駆動状態に鑑みて上記（１）式をさらに一般化した場合を考える。  
切換前の電流目標値である第１の電流目標値をＡ、  
切換後の電流目標値である第２の電流目標値をＢ、  
スポーク期間の平均電流測定値をＣ、  
スポーク期間の平均電流目標値をＤ、
スポーク期間の時間をＴspとした場合、遅延時間Ｔdlは、  
Ｔdl＝Ｔsp×（Ｃ−Ｄ）／（Ｂ−Ａ）      …(2)   
として表すことができる。
【００５４】
上記（２）式中の平均電流目標値Ｄと時間Ｔspは、想定される平均電流測定値Ｃの最大値及び最小値に応じて予め適切に設定する。
【００５５】
発光量と電流値との連続性からのズレによって上記（１）式、（２）式においても階調表現が問題となる場合には、電流値から適切な換算式で発光量（照度値）を推測してからその発光量に基づいて電流値に所定の補正を加えた上で上記（１）式または（２）式を用いるようにしても良い。
【００５６】
また、上記のように発光素子への電流値から発光量を推定するのではなく、例えば照度センサーをさらに備え、各発光素子の発光量（照度値）を測定することができる場合には、電流値を測定するのに代えて、直接各発光素子の発光量を測定しても良い。
【００５７】
その場合、  
切換前の発光量をＡ、  
切換後の発光量をＢ、  
スポーク期間の発光量測定値をＣ、  
スポーク期間の発光量目標値をＤ  
として上記（２）式を使用できる。なお上記スポーク期間の発光量目標値Ｄに関しては、切換前の発光量Ａと、切換後の発光量Ｂに予め用意する演算式を使って一定の係数を乗算することで求めるものとする。こうすることで、各発光素子の発光状態をより正確に把握して緻密な階調表現を実現できる。なお、スポーク期間の発光量目標値Ｄは実際に実験することで求めてもよいことは勿論である。
【００５８】
次に上述した制御を実行するタイミングについて説明する。  
図８を用い、光源部１５内の赤色（Ｒ）光を発するＬＥＤに対するデジタル電源１８の駆動条件とその制御内容を例にとって説明する。
【００５９】
Ｒセグメント直前のスポーク期間ＴspにおいてＤＳＰ３３がＬＥＤを発光駆動する際に平均電流値を電流測定部３２により測定し（ステップＳ０１）、上記（１）式または（２）式を用いて遅延時間Ｔdlを算出する（ステップＳ０２）。
【００６０】
ＤＳＰ３３は、算出した遅延時間Ｔdlを設定した上で（ステップＳ０３）、次の画像フレームのＲセグメント直前のスポーク期間Ｔspにおいて、あらたに設定した遅延時間ＴdlでＬＥＤを発光駆動すると共に、再び平均電流値を電流測定部３２により測定する、という処理を繰返し実行する。、
このようにスポーク期間での測定結果を次の画像フレームの同一スポーク期間で反映させることにより、発光素子の駆動状態の変動に即時対処して投影画像の階調表現を良好なまま維持できる。
【００６１】
なお、上述した制御は、例えば、電源投入時、所定連続運転時間（ｅｘ．１０分、３０分、６０分など）経過時、投影モード（ｅｘ．プレゼンテーションモード、シアターモードなど）切換時等に開始され、予め決められた回数だけ繰り返し行なわれた後に、一旦停止し、次いで、上述した制御を行なうタイミングまで待機するものであってもよい。また、例えば、画像の投影が開始されてから、画像の投影が終了するまで常に連続的に行なうものであってもよい。
【００６２】
また上記実施形態では、説明を簡易化するために例えば緑色（Ｇ）光を蛍光体により励起させるために青色光を発するＬＤや赤色（Ｒ）光を発するＬＥＤを例にとって説明したが、実際のプロジェクタ装置１０で光源部１５の駆動状態を制御するデジタル電源１８内のＤＳＰ３３は、スポーク期間に発光駆動する計２色、または必要により３色を発光する個々の発光素子の駆動状態を測定することで、色毎のバランスを考慮した上で各色毎の発光量を調整する。したがって、原色光Ｒ，Ｇ，Ｂの各セグメント期間では、スポーク期間に調整した混色（補色）の程度に応じて、画像フレーム全体での色バランスが崩れないような階調制御を実行することで、スポーク期間の制御を活かした正しい階調表現が実現できる。
【００６３】
このように本実施形態では、投影レンズ部から出射される各色光が所望の発光量になるように、上記遅延時間を設定するので、光源に使用する発光素子の発光状態の変化を考慮し、色の階調の連続性を維持した画像投影が可能となる。
【００６４】
以上詳述した如く本実施形態によれば、光源に使用する発光素子の発光状態の変化を考慮し、色の階調の連続性を維持して、常に正確で高い画質で投影することが可能となる。
【００６５】
さらに上記実施形態では、デジタル電源１８の光源部１５に対する制御により、スポーク期間中に発光を開始する色の発光素子の開始タイミングを遅延するものとしたが、これにより階調表現の上で影響を受け易い発光素子の立上り特性を考慮して確実に色の階調の連続性を維持できる。
【００６６】
またこれとは反対に、スポーク期間中に発光を開始する色の発光素子の終了タイミングを遅延するような制御を行なうことにより、スポーク期間での発光量を低下させることなく色の階調の連続性を維持するようにも制御できる。
【００６７】
なお上記実施形態では、光源部１５内の発光素子がＬＤやＬＥＤ等の半導体発光素子で構成されるものとした。このような半導体発光素子を用いることで、デジタル電源１８の高速応答性を活かして緻密な制御を容易に実現できる。
【００６８】
また上記実施形態においては、デジタル電源１８が光源部１５の各発光素子の駆動電流をサンプリングし、サンプリングした各発光素子の駆動電流波形からスポーク期間中の発光タイミングの遅延時間を算出して設定するものとしたので、デジタル電源１８としての高速応答性を活かして緻密な制御を容易に実現できる。
【００６９】
（第２の実施形態）  
以下本発明をＤＬＰ方式のプロジェクタ装置に適用した場合の第２の実施形態について図面を参照して説明する。
【００７０】
なお、本実施形態に係るプロジェクタ装置１０′の概略機能構成については上記図１に示した内容と、またプロジェクタ装置１０′中のデジタル電源１８内の光源部１５を駆動する部分の構成については上記図２に示した内容と、それぞれ基本的に同様であるものとして、同一部分には同一符号を用いるものとして、その図示と説明とを省略する。
【００７１】
次に上記実施形態の動作について説明する。  
なお、以下に示す動作は全て、ＣＰＵ１９の制御の下にデジタル電源１８内のＤＳＰ３３が実行する処理を示す。
【００７２】
デジタル電源１８内の電圧調整部３１で調整する電圧値が一定の条件の下では、階調表現に大きく影響を与えるのは、目標電流値が大きく異なる場合である。ＬＤやＬＥＤ等の半導体発光素子を用いる場合には発光量の制御量が比較的大きいので、プロジェクタ装置１０′として明るさを切換えるためには供給する電流値を大きく変化させる必要がある。
【００７３】
この電流値の変化に伴うスポーク期間での色や発光量の変化のみを防げばよい場合には、上記第１の実施形態で説明した方法に比して大幅に簡略化した制御を実現できる。
【００７４】
すなわち、各発光素子毎に想定されるいくつかの駆動電流値と対応させて適切な遅延時間を調べておき、ＤＳＰ３３内にルックアップテーブル化して記憶するか、あるいは演算式を記憶させておく。  
こうしてＤＳＰ３３に記憶させる記憶内容は、各発光素子の個体差の大小により代表値を記憶させても良いし、個別に記憶させても良い。この記憶させた内容と実際に発光素子に流す電流値の測定結果とから、適切な遅延時間Ｔdlを取得して設定する。この遅延時間Ｔdlを設定するための具体的な予想方法として以下に２つの方法を説明する。
【００７５】
＜第１の予想方法：リニア補間＞  
第１の方法は、電流値と上記電流測定部３２による電流値の測定結果とから、リニア補間などの補間を行なって遅延時間Ｔdlを設定する。すなわち、  
電流Ａでの適切な遅延時間をＢ、  
電流Ｃでの適切な遅延時間をＤ、  
設定する光源の電流値をＥとして、遅延時間Ｔdlを  
Ｔdl＝Ｂ＋(Ｄ−Ｂ)×(Ｅ−Ａ)/(Ｃ−Ａ)  …(3)   
とする。このように（３）式により演算で遅延時間Ｔdlを算出することにより、スポーク期間Ｔspの色や発光量を一定に保って、階調表現を正しく維持することが可能となる。
【００７６】
＜第２の予想方法：ステップ補間＞  
第２の方法は、いくつかの電流値の範囲と段階的な遅延時間とを関連付けてルックアップテーブルあるいは演算式の形でＤＳＰ３３内に記憶しておき、実際の電流値が属する範囲と関連付けて記憶されていた遅延時間を取得して設定する。
【００７７】
このように段階的な遅延時間を設定することにより、例えば各発光素子での発光量の増減を伴う動作モードの切換えなどによって駆動電流値が大きく変動する場合などに有効となる。
【００７８】
上記２つの方法いずれを採用する場合においても、光源に使用する発光素子の発光状態の変化を考慮し、色の階調の連続性を維持して、常に正確で高い画質で投影することが可能となることに加え、上記第１の実施形態に比してデジタル電源１８内のＤＳＰ３３にかかる制御負荷を大幅に軽減してデジタル電源１８の構成をさらに簡素化できる。
【００７９】
なお上記第１及び第２の実施形態では、プロジェクタ装置１０（１０′）の光源部１５が、赤色（Ｒ）光及び青色（Ｂ）光をＬＥＤにより直接出射させると共に、緑色（Ｇ）光をＬＤの発した青色光で蛍光体を励起させて得るものとした場合について説明したが、本発明は光源となる発光素子の種類や数などを限定するものではない。
【００８０】
また、上記実施形態の他にも、例えばカラー画像１フレームが有する全スポーク期間のＲ，Ｇ，Ｂ各色光の発光量を測定した後に、例えば、３つのスポーク期間Ｔspにおけるトータルでの発光量を表す定数を演算により算出し、この定数に基づいて各スポーク期間中の光源部での発光タイミングの遅延時間を一括して設定するようにしてもよい。この設定は、カラー画像１フレーム中の複数のスポーク期間中に投影される色光の発光量の合計が所望する発光量となるようにしているものである。
【００８１】
このようにすれば、各スポーク期間における立下り特性、立上り特性を考慮した当該色成分の表示階調を補正し、カラー画像１フレームを通して３つのスポーク期間Ｔspにおけるトータルでの色バランスが適正となるような制御が実行される。さらに発光タイミングの遅延設定をカラー画像１フレーム毎に行うので、上記実施形態に比べてＣＰＵ１９に掛かる負荷を低減することができる。
【００８２】
また、上記実施形態では、サンプリングした各発光素子の駆動電流波形からスポーク期間中の発光タイミングの遅延時間を算出しているが、それに限らず、各発光素子の駆動電力波形、或いは駆動電圧波形からスポーク期間中の発光タイミングの遅延時間を算出するようにしてもよい。
【００８３】
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。
【００８４】
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、複数種類の発光素子の発光により複数色の光を時分割で循環的に出射する光源部と、上記光源部からの光を用い、該光の色成分に対応した画像を表示してその反射光または透過光により光像を形成する表示素子と、上記表示素子で形成した光像を投影対象に向けて出射する投影部と、上記複数色の光の切換えタイミング、及びこの切換えタイミングを中心としたスポーク期間を設定するタイミング設定手段と、上記タイミング設定手段で設定した上記切換えタイミング及びスポーク期間に基づいて上記光源部を駆動する光源駆動手段と、上記スポーク期間中に上記投影部から出射される各色光毎の光量を示す情報を検出する検出手段と、上記検出手段で得た上記各色光毎の光量を示す情報に基づいて、上記光源駆動手段による上記スポーク期間中の上記光源部での発光タイミングの遅延時間を設定する光源制御手段とを具備したことを特徴とする。
【００８５】
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、上記光源制御手段は、上記投影部から出射される各色光が所望の発光量になるように、上記遅延時間を設定することを特徴とする。
【００８６】
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、上記タイミング設定手段は、カラー画像１フレーム中に複数のスポーク期間を設定し、上記光源制御手段は、カラー画像１フレームが有する複数のスポーク期間中に上記投影部から投影される上記各色光の発光量の合計が、所望の発光量となるように上記遅延時間を設定することを特徴とする。
【００８７】
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、上記検出手段は、上記光源駆動手段による各発光素子の駆動電流波形、駆動電圧波形、または駆動電力波形をサンプリングし、上記光源制御手段は、上記検出手段でサンプリングした各発光素子の駆動電流波形、駆動電圧波形、又は駆動電力波形から上記スポーク期間中の上記光源部での発光タイミングの遅延時間を算出して設定することを特徴とする。
【００８８】
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、予め各発光素子の駆動電力とスポーク期間中の発光タイミングの遅延時間とを対応付けて記憶した記憶手段をさらに具備し、上記光源制御手段は、上記検出手段での検出結果に基づいて上記記憶手段から発光タイミングの遅延時間を読出して設定することを特徴とする。
【００８９】
請求項６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、上記検出手段は、上記光源部から出射される各色光毎の照度値を測定し、上記光源制御手段は、上記検出手段で得た上記照度値から上記スポーク期間中の上記光源部での発光タイミングの遅延時間を算出して設定することを特徴とする。
【００９０】
請求項７記載の発明は、上記請求項１乃至６いずれか記載の発明において、上記光源制御手段は、上記光源駆動手段によるスポーク期間中の上記光源部での発光開始時の遅延時間を設定することを特徴とする。
【００９１】
請求項８記載の発明は、上記請求項１乃至６いずれか記載の発明において、上記光源制御手段は、上記光源駆動手段によるスポーク期間中の上記光源部での発光終了時の遅延時間を設定することを特徴とする。
【００９２】
請求項９記載の発明は、上記請求項１乃至８いずれか記載の発明において、上記光源部の発光素子は、半導体レーザ及び発光ダイオードの少なくとも一方を用いることを特徴とする。
【００９３】
請求項１０記載の発明は、上記請求項１乃至９いずれか記載の発明において、上記光源制御手段は、上記検出手段で得たスポーク期間での検出結果に基づき、カラー画像１フレーム後の同一スポーク期間で上記光源部での発光タイミングの遅延時間を設定することを特徴とする。
【００９４】
請求項１１記載の発明は、複数種類の発光素子の発光により複数色の光を時分割で循環的に出射する光源部、上記光源部からの光を用い、該光の色成分に対応した画像を表示してその反射光または透過光により光像を形成する表示素子、及び上記表示素子で形成した光像を投影対象に向けて出射する投影部を備えた装置での投影方法であって、上記複数色の光の切換えタイミング、及びこの切換えタイミングを中心としたスポーク期間を設定するタイミング設定工程と、上記タイミング設定工程で設定した上記切換えタイミング及びスポーク期間に基づいて上記光源部を駆動する光源駆動工程と、上記スポーク期間中に上記投影部から出射される各色光毎の光量を示す情報を検出する検出手段と、上記検出手段で得た上記各色光毎の光量を示す情報に基づいて、上記光源駆動工程での上記スポーク期間中の上記光源部での発光タイミングの遅延時間を設定する光源制御工程とを有したことを特徴とする。
【００９５】
請求項１２記載の発明は、複数種類の発光素子の発光により複数色の光を時分割で循環的に出射する光源部、上記光源部からの光を用い、該光の色成分に対応した画像を表示してその反射光または透過光により光像を形成する表示素子、及び上記表示素子で形成した光像を投影対象に向けて出射する投影部を備えた装置が内蔵した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、上記複数色の光の切換えタイミング、及びこの切換えタイミングを中心としたスポーク期間を設定するタイミング設定手段、上記タイミング設定手段で設定した上記切換えタイミング及びスポーク期間に基づいて上記光源部を駆動する光源駆動手段、上記スポーク期間中に上記投影部から出射される各色光毎の光量を示す情報を検出する検出手段、及び上記検出手段で得た上記各色光毎の光量を示す情報に基づいて、上記光源駆動手段による上記スポーク期間中の上記光源部での発光タイミングの遅延時間を設定する光源制御手段として機能させることを特徴とする。
【符号の説明】
【００９６】
１０，１０′…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…デジタル電源、１９…ＣＰＵ、２０…メインメモリ、２１…プログラムメモリ、２２…操作部、２３…音声処理部、２４…スピーカ部、３１…電圧調整部、３２…電流測定部、３３…ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）、ＳＢ…システムバス。
【図１】
2014048542.tif 000003
【図２】
2014048542.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014048542.tif 000007
【図６】
2014048542.tif 000008
【図７】
2014048542.tif 000009
【図８】
2014048542.tif 000010