(57)【要約】【課題】  環境変化や経時変化等が発生した画像投射装置に対しても、一定の輝度及び色度で画像投射することを可能にした画像投射装置を提供すること。【解決手段】  励起光を含む光源と、前記光源からの励起光の波長を変換する波長変換体の層が敷設された波長変換体保持部と、前記光源の出力制御を行う光源制御部と、映像信号入力部からの入力信号に対して階調変換を行う階調変換部と、前記光源からの光を前記階調変換部に基づき変調する光変調部と、前記光源の輝度及び色度を計測する光計測部と、前記光計測部の計測結果に基づいて前記光源光量と前記階調変換部の階調変換パラメータを更新する補正量更新部と、を備えることを特徴とする構成とした。【選択図】  図１
2019184893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を含む光源と、
前記光源からの励起光の波長を変換する波長変換体の層が敷設された波長変換体保持部と、
前記光源の出力制御を行う光源制御部と、
映像信号入力部からの入力信号に対して階調変換を行う階調変換部と、
前記光源からの光を前記階調変換部に基づき変調する光変調部と、
前記光源の輝度及び色度を計測する光計測部と、
前記光計測部の計測結果に基づいて前記光源光量と前記階調変換部の階調変換パラメータを更新する補正量更新部と、
を備えることを特徴とする画像投射装置。
【請求項２】
前記補正量は、投射画像が任意に設定可能な目標輝度及び目標色度となるように前記光源の出力と前記光変調部の階調変換パラメータを補正することを特徴とする請求項１に記載の画像投射装置。
【請求項３】
前記目標輝度の設定値は初期状態の前記光源を最大とした際に得られる輝度より低い輝度に設定することを特徴とする請求項１または２に記載の画像投射装置。
【請求項４】
前記補正量は前記補正量の適用可否状態に応じて補正の適用の切替を行うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項５】
前記補正量更新部は前記光計測部の計測値と、前記分光特性及び前記波長変換体の光変換特性の相関を記憶していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項６】
記補正量更新部は、前記励起光の波長成分を含む帯域の計測結果から光源の分光特性を導出し、前記波長変換体が励起光を変換した波長成分を含む帯域の計測結果から前記波長変換体の光変換特性を導出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項７】
前記光源の初期出力を最大光量より低い光量に設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項８】
前記補正量更新は消灯直前に行うことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【請求項９】
前記補正量更新は起動直後に行うことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像投射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像投射装置に関し、特に光源制御可能な画像投射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源からの光を光変調素子により変調し、任意の画像を投射面に投射する画像投射装置が知られている。画像投射装置の光源にはランプやＬＥＤ、ＬＤが用いられ、光源光量が制御可能な画像投射装置がある。中にはＬＤの光を励起光として蛍光体に照射し、蛍光に変換して使用する光源を有する画像投射装置がある。これらの光源は経時変化により光源光量の低下や分光特性の変化、蛍光体の光変換効率の変化が発生する。
【０００３】
これらに対して、経時変化に関わらず一定の輝度及び色度を一定に保つ技術が提案されている。
【０００４】
例えば、特許文献１では光センサの計測値から現在の光源特性データを算出し、算出した光源特性データに基づいて輝度、色度の補正係数を設定し、輝度及び色度を一定に制御する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献2では点灯直後及び消灯直前に光センサで光量を測定して、計測結果に基づいて階調変換テーブルを更新し、環境変化及び経時変化が発生した場合でも適切な階調表現を可能とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−２２５９７８号公報
【特許文献２】特開２０１２−５３２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術１及び２では、光源の経時変化に伴う輝度、色度変化を映像信号の階調補正により行っているため、光源輝度の低下に対応できず、輝度を一定に保つことが出来ない。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、環境変化や経時変化等が発生した画像投射装置に対しても、一定の輝度及び色度で画像投射することを可能にした画像投射装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、励起光を含む光源と、前記光源からの励起光の波長を変換する波長変換体の層が敷設された波長変換体保持部と、前記光源の出力制御を行う光源制御部と、映像信号入力部からの入力信号に対して階調変換を行う階調変換部と、前記光源からの光を前記階調変換部に基づき変調する光変調部と、前記光源の輝度及び色度を計測する光計測部と、前記光計測部の計測結果に基づいて前記光源光量と前記階調変換部の階調変換パラメータを更新する補正量更新部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば環境変化や経時変化等が発生した画像投射装置に対しても、一定の輝度及び色度で画像投射することを可能にした画像投射装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態１にかかわる画像投射装置の概略を示す図
【図２】本発明の実施形態１にかかわる輝度及び色度を一定に保つ補正量更新動作の流れを示すフローチャート
【図３】本発明の実施形態１にかかわる分光分布の取得結果の例を示した図
【図４】本発明の実施形態２にかかわる輝度及び色度を一定に保つ補正量更新動作の流れを示したフローチャート
【図５】本発明の実施形態２にかかわる初期の分光分布とカラーセンサの取得結果から予測される現在の分光分布を示した図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００１３】
［実施例１］
以下、図１〜３を使用して、本発明の実施形態１による、青色の励起光を黄色（緑色＋赤色）の蛍光に変換する光源構成で輝度及び色度を一定に保つ画像投射装置を例に説明するが、使用する励起光と蛍光の光源構成は一例であり、これらに限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の実施形態１にかかわる画像投射装置の概略を示す図である。図１において光源ユニット１０は、青色光を生成するＬＤユニット１１と光源制御部８２からの制御によりＬＤユニットを駆動するＬＤ駆動回路１２から構成され、投射光を生成する。光源ユニット１０から出力された光の一部は、色分離光学系３１により波長変換装置２０へ導かれる。波長変換装置２０は、波長変換体である蛍光体２１と蛍光体２１が塗装された蛍光体ホイール２２と、蛍光体ホイール２２を回転駆動する波長変換体駆動部である蛍光体ホイール２３により構成される。
【００１５】
ＬＤユニット１１から発せられた青色励起光が蛍光体２１に照射されると黄色の蛍光が発せられる。ＬＤユニット１１から発せられた青色光と蛍光体２１から発せられた黄色光は、色分離光学系を経て赤色光、緑色光、青色光に分離され、光変調装置である各色の液晶パネル４０に導かれる。液晶パネル４０は、映像信号入力部５１から入力された映像信号に応じて画像処理エンジン６０が保有する階調変換テーブル６１に基づいて階調変換し、各色光を変調するよう駆動される。液晶パネル４０により変調された光は投写レンズ７０から投射され、投射面へ画像を投射する。
【００１６】
画像投射装置１は輝度及び色度を一定に保つ動作体系を有しており、この動作体系が適用されている場合はユーザが設定した輝度及び色度に応じて、ＬＤユニット１１が発する光量や液晶パネルの光変調率を後述のように制御する。ここで、環境変化や経時変化等の影響によりＬＤと蛍光体の分光特性が変化した際にも輝度及び色度を一定に保つために、ユーザが設定可能な輝度の上限はＬＤユニット１１の最大光量出力時の輝度よりも低い輝度とする。また、ここで述べている輝度とは下記の式（２）、（４）で導出されるＹと定義し、色度とは式（５）、（６）で導出されるu',v'と定義する。
【００１７】
【数１】
2019184893.tif 000003
【００１８】
図２は、本発明の実施形態１にかかわる輝度及び色度を一定に保つ補正量更新動作の流れを示すフローチャートである。補正量更新動作の開始条件は、操作部５２によりユーザから補正量更新命令を受け付けた場合とする。
【００１９】
補正量更新が開始されるとまず、Ｓ１０１で光源制御部８２がＬＤ駆動回路１２へＬＤユニット１１の光量が最大となるように出力設定する。
【００２０】
次に、Ｓ１０２では現在のＬＤと蛍光体の分光特性を取得する。光量計測部８１はセンサ９０を使用してＳ１０１で出力した光に対する分光分布を取得する。本発明の実施形態１で使用するセンサ９０は分光センサであり、波長毎のエネルギーを計測可能なセンサである。センサ９０は色分離光学系３１により導かれるＬＤユニット１１から発せられた青色光と蛍光体２１から発せられる赤色光と緑光の混色であると黄色光の一部の光を計測する。図３は本発明の実施形態１にかかわる分光分布の取得結果の例を示した図である。図３は横軸に波長［ｎｍ］,縦軸に各波長でのエネルギー相対値を表す。
【００２１】
波長毎のエネルギーからは下記のことが分かる。本発明の実施形態１では波長域４４０〜４６０［ｎｍ］にエネルギーが集中しているＬＤを使用している。また、蛍光体は４６０〜６６０［ｎｍ］にエネルギーが集中している蛍光体２１を使用している。よって取得した分光分布のうち波長域４４０〜４６０［ｎｍ］のエネルギー分布はＬＤの分光特性を表し、４６０〜６６０［ｎｍ］のエネルギー分布は蛍光体の分光特性を表している。
【００２２】
Ｓ１０３では、Ｓ１０２で取得した現在のＬＤと蛍光体の分光特性に基づいてＬＤの出力設定を行う。補正量更新部８３は、光量計測部８１がＳ１０２で取得した現在のＬＤと蛍光体の分光特性であるＳP（λ）を使用して、式（８）で導出されるＹPを導出する。
【００２３】
【数２】
2019184893.tif 000004
【００２４】
そして、補正量更新部８３は、式（８）で導出したYpが式（２）で導出したYと等しくなるように光源制御部８２へＬＤユニット１１の出力を設定する。
【００２５】
Ｓ１０４では、Ｓ１０２で取得した現在のＬＤと蛍光体の分光特性の結果と、Ｓ１０３で設定したＬＤユニット１１の光量に基づいて液晶パネル４０の階調変換テーブルを更新する。補正量更新部８３は、階調変換テーブル更新部６２へ階調変換テーブルを更新する信号を出力する。階調変換テーブル更新部６２は、式（７）〜（９）で導出されたXp,Yp,Zpと式（５）、（６）からu'p,v'pを導出する。そして、導出したu'p,v'pと式（５）、（６）で導出したu',v'と等しくなるように各階調における液晶パネル４０の透過率Tx(λ),Ty(λ),Tz(λ)を更新する。
【００２６】
以上のように、センサ９０を使用してＬＤと蛍光体の分光特性を計測し、ＬＤユニット１１から出力される光量と液晶パネル４０の光変調率を調整することで、一定の輝度及び色度で画像投射することを可能にした画像投射装置を提供することができる。
【００２７】
また、本発明の実施形態１では、青色の励起光を黄色（緑色＋赤色）の蛍光に変換する光源構成を例に説明した。しかし、分光センサ９０を使用してＬＤと蛍光体の分光特性を導出して輝度及び色度を一定にする補正を行っているため、使用する励起光と蛍光体の関係に依存することなく他の励起光と蛍光体の組み合わせでも同様の効果を得ることが出来る。また、本発明の実施形態１では蛍光体の温度による光変換率の変化について記載していないが、温度センサを使用して蛍光体の温度と光変換効率の変化の相関から輝度及び色度の補正を行ってもよい。
【００２８】
さらに、本発明の実施形態１では、ユーザにより任意の輝度及び色度の設定が可能であるため、マルチ投射等のように複数台併用して使用する場合においても、それぞれの投射画像の輝度及び色度を合わせて使用することが可能である。
【００２９】
［実施例２］
以下、図４、図５を参照して、本発明の実施形態２による、カラーセンサを使用して消灯時に補正量を更新し、投射画像の輝度及び色度を一定に保つ画像投射装置について説明する。本発明の実施形態２では、実施形態１で説明した画像投射装置１が有するセンサ９０を赤色、緑色、青色の輝度を計測するカラーセンサに置き換えた以外同じ構成をとるものとする。以下においては本発明の第一の実施形態に対する相違点を主として説明する。
【００３０】
図４は本発明の実施形態２にかかわる輝度及び色度を一定に保つ補正量更新動作の流れを示したフローチャートである。本発明の実施形態２における補正量更新動作の開始条件は、画像投射装置２の消灯が行われた場合とする。
【００３１】
消灯シーケンスが開始されると、Ｓ２０１では黒画面を表示するように液晶パネル４０を駆動して、黒の画像を投射する。これは、ユーザに補正量更新動作に伴う投射画像の変化を隠すために行う。
【００３２】
Ｓ２０２では、光源制御部８２がＬＤ駆動回路１２へＬＤユニット１１の光量が最大となるように出力設定する。Ｓ２０３では、Ｓ２０２で設定した光量に対して光量計測部８１がカラーセンサ９０の計測結果を取得する。カラーセンサは色分離光学系３１により導かれるＬＤユニット１１から発せられた青色光と蛍光体２１から発せられる赤色光と緑光の混色であると黄色光の一部の光の赤色光、緑色光、青色光の各色成分の輝度を計測する。
【００３３】
Ｓ２０４では、Ｓ２０３で計測したカラーセンサ９０の値からＬＤの現在の分光特性を予測する。図５は、本発明の実施形態２にかかわる初期の分光分布とカラーセンサの取得結果から予測される現在の分光分布を示した図である。図５は横軸に波長［ｎｍ］,縦軸に各波長でのエネルギー相対値を表している。また、実線は初期状態のＬＤユニット１１と蛍光体２１から発せられる光の分光分布を示しており、点線は現在のＬＤユニット１１と蛍光体２１から発せられる光の分光分布を示している。
【００３４】
まず、Ｓ２０３で計測した青色光の輝度のカラーセンサ９０の出力値と、あらかじめ記憶されている画像投射装置２の初期状態の青色光の輝度を計測したカラーセンサ９０の出力値を比較する。次に、比較結果に基づき、あらかじめ補正量更新部８３に記憶されているカラーセンサ９０の青色光の輝度の変化量とＬＤの分光特性の相関データに基づき現在のＬＤの分光特性を導出する。例えば本発明の実施形態２で使用しているＬＤが波長域４４０〜４６０［ｎｍ］にエネルギーが集中しているとする。
【００３５】
そして、初期状態の青色光の輝度を計測したカラーセンサ９０の出力値が１００であり、現在の青色光の輝度を計測したカラーセンサ９０の出力値が９０であったとすると、カラーセンサ９０の出力は初期から１０％低下していることがわかる。補正量更新部８３は初期からのカラーセンサ９０の出力値低下量に対する波長域４４０〜４６０［ｎｍ］の分光分布の変化データをあらかじめ保有しており、ここで算出した初期からの光量低下量１０％に対する分光分布の変化データを取得する。このようにすることで、図５に点線で示す現在のＬＤの分光特性である波長域４４０〜４６０［ｎｍ］の分光分布を取得可能とする。
【００３６】
なお、本発明の実施形態２で使用しているＬＤの波長域は４４０〜４６０［ｎｍ］をしたが、使用するＬＤの波長域に応じてあらかじめ保有する分光分布の変化データを変更可能であり、これらに限定されるものではない。
【００３７】
Ｓ２０５では、Ｓ２０３で計測したカラーセンサ９０の値から蛍光体から発せられる光の現在の分光特性を予測する。Ｓ２０３で計測した赤色光、緑色光の輝度のカラーセンサ９０の出力値と、あらかじめ記憶されている画像投射装置２の初期状態の赤色光、緑色光の輝度を計測したカラーセンサ９０の出力値を比較する。次に、比較結果に基づき、あらかじめ補正量更新部８３に記憶されているカラーセンサ９０の赤色光、緑色光の輝度の変化量と蛍光体から発せられる光の分光特性の相関データに基づき現在の蛍光体から発せられる光の分光特性を導出する。例えば本発明の実施形態２で使用している蛍光体から発せられる光が波長域４６０〜６６０［ｎｍ］にエネルギーが集中しているとする。
【００３８】
そして、初期状態の赤色光、緑色光の輝度を計測したカラーセンサ９０の出力値がそれぞれ１１０、１３０であり、現在の赤色光、緑色光の輝度を計測したカラーセンサ９０の出力値がそれぞれ９４、１１０であったとする。すると、カラーセンサ９０の出力はそれぞれ初期から１４．５％、１５，４％低下していることがわかる。補正量更新部８３は初期からのカラーセンサ９０の出力値低下量に対する波長域４６０〜６６０［ｎｍ］の分光分布の変化データをあらかじめ保有している。補正量更新部８３は、算出した赤色光、緑色光の初期からのカラーセンサ９０の出力値低下量１４．５％、１５，４％に対する分光分布の変化データを取得する。
【００３９】
このようにすることで、図５に点線で示す現在の蛍光体から発せられる光である波長域４６０〜６６０［ｎｍ］の分光分布を取得可能とする。
【００４０】
Ｓ２０６では、Ｓ２０４、Ｓ２０５で取得した現在のＬＤと蛍光体の分光特性に基づいてＬＤの出力設定を行う。補正量更新部８３は、Ｓ２０４、Ｓ２０５で取得した現在のＬＤと蛍光体の分光特性であるＳP（λ）を使用して、式（８）で導出したYpがユーザが設定したYの値と等しくなるように光源制御部８２へＬＤユニット１１の出力を設定する。
【００４１】
Ｓ２０７では、Ｓ２０４、Ｓ２０５で取得した現在のＬＤと蛍光体の分光特性の結果と、Ｓ２０６で設定したＬＤユニット１１の光量に基づいて液晶パネル４０の階調変換テーブルを更新する。補正量更新部８３は、階調変換テーブル更新部６２へ階調変換テーブルを更新する信号を出力する。階調変換テーブル更新部６２は、式（７）〜（９）で導出されたXp,Yp,Zpと式（５）、（６）からu'p,v'pを導出する。そして、導出したu'p,v'pと式（５）、（６）で導出したu',v'と等しくなるように各階調における液晶パネル４０の透過率Tx(λ),Ty(λ),Tz(λ)を更新する。Ｓ２０７では、その他の消灯シーケンスを実行し、消灯シーケンスを終了させる。
【００４２】
以上のように、センサ９０を使用してＬＤと蛍光体の分光特性を計測し、ＬＤユニット１１から出力される光量と液晶パネル４０の光変調率を調整することで、一定の輝度及び色度で画像投射することを可能にした画像投射装置を提供することができる。
【００４３】
なお、本実施例では補正量更新動作は消灯シーケンス中に行うものとして記述したが、点灯シーケンス中や、ユーザの操作により行うなど適宜変更可能であり、これらに限定されるものではない。
【００４４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１，２  プロジェクタ
１０  光源ユニット
１１  ＬＤユニット
１２  ＬＤ駆動回路
２０  波長変換装置
２１  蛍光体
２２  蛍光体ホイール
２３  蛍光体モータ
５０  入力部
５１  映像信号入力部
５２  操作部
６０  画像処理エンジン
６１  階調変換部
６２  階調変換量更新部
７０  投射レンズ
８０  制御マイコン
８１  光量計測部
８２  光源制御部
８３  補正量更新部
９０  センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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