(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起光を発光する励起光源と、
カラーホイールとを備え、
前記カラーホイールは、前記励起光源からの励起光により励起されて複数の色光をそれぞれ発光する複数の蛍光体を含み、
１フレーム期間内に前記複数の蛍光体を発光させるように、前記カラーホイールを駆動するモータと、
映像信号をフレーム単位の画像データごとに解析する画像解析部と、
前記画像解析部の解析結果に応じて、１フレーム期間内に各前記複数の蛍光体に照射する励起光の光量を設定する蛍光体励起光量算出部とを備え、
前記複数の蛍光体は、第１の波長の色光を発光する第１の蛍光体と、前記第１の波長の色光と比較して、視感度が高くなる一方で画像に対して色再現範囲を狭める効果を与えるように選択された第２の波長の色光を発光する第２の蛍光体とを含み、
前記蛍光体励起光量算出部は、前記画像解析部の解析結果に応じて、前記第１の蛍光体に照射する励起光の第１の光量と、前記第２の蛍光体に照射する励起光の第２の光量とを設定する、投写型映像表示装置。
【請求項２】
前記蛍光体励起光量算出部は、前記画像データの色再現範囲に応じて前記第２の光量を設定するとともに、前記第１の光量および前記第２の光量の合計量が許容光量を超えないように、前記設定された第２の光量に応じて前記第１の光量を設定する、請求項１に記載の投写型映像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、投写型映像表示装置に関し、より特定的には、赤成分光、緑成分光および青成分光に加えて、第４色成分光を利用する投写型映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高輝度化を目的とした投写型映像表示装置（以下、プロジェクタという）として、たとえば特開２０１０−２７６７５７号公報（特許文献１）には、３組の液晶パネルをそれぞれ照明するための３組の照明光学系に、赤成分光、緑成分光、青成分光をそれぞれ出射する３組のＬＥＤ光源を用いた構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２７６７５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の特許文献１に記載されるプロジェクタにおいては、各ＬＥＤ光源が狭い波長帯域の光を出射することが可能であるため、各色成分光の色純度が高く、鮮やかな色再現が可能となる。
【０００５】
一方で、画像の輝度向上という観点からは、色純度の高い緑成分光よりも、この緑成分光の波長域に隣接し、より比視感度の高い波長域を有する黄成分光を利用することが好ましい。しかしながら、緑成分光に代えて黄成分光を用いると、色純度が低下し、色再現範囲が制限されてしまうという問題があった。
【０００６】
それゆえ、この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、その目的は、高色再現性と高輝度化とを実現可能な投写型映像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明のある局面に従えば、投写型映像表示装置は、励起光を発光する励起光源と、蛍光体とを備える。蛍光体は、励起光源からの励起光により励起されて複数の色光をそれぞれ発光する複数の蛍光部を含む。投写型映像表示装置は、１フレーム期間内に複数の蛍光部を発光させるように、蛍光体を駆動する蛍光体駆動部と、映像信号をフレーム単位の画像データごとに解析する映像信号解析部と、映像信号解析部の解析結果に応じて、１フレーム期間内に各複数の蛍光部に照射する励起光の光量を設定する励起光源駆動部とをさらに備える。
【０００８】
好ましくは、複数の蛍光部は、第１の波長の色光を発光する第１の蛍光部と、第１の波長の色光と比較して、視感度が高くなる一方で画像に対して色再現範囲を狭める効果を与えるように選択された第２の波長の色光を発光する第２の蛍光部とを含む。励起光源駆動部は、映像信号解析部の解析結果に応じて、第１の蛍光部に照射する励起光の第１の光量と、第２の蛍光部に照射する励起光の第２の光量とを設定する。
【０００９】
好ましくは、励起光源駆動部は、画像データの色再現範囲に応じて第２の光量を設定するとともに、第１の光量および第２の光量の合計量が許容光量を超えないように、設定された第２の光量に応じて第１の光量を設定する。
【００１０】
好ましくは、励起光源駆動部は、画像データに基づいて、蛍光体を励起するのに必要な励起光の光量を算出する必要光量算出部と、必要光量算出部により算出された必要光量が許容光量を下回る場合には、第１の光量を減少させることにより、必要光量を下限として励起光の光量を減少させる光量補正部とを含む。
【００１１】
好ましくは、励起光源駆動部は、画像データに基づいて、蛍光体を励起するのに必要な励起光の光量を算出する必要光量算出部と、必要光量算出部により算出された必要光量が許容光量を下回る場合には、第２の光量を増加させることにより、許容光量を上限として励起光の光量を増加させる光量補正部とを含む。
【００１２】
好ましくは、映像信号解析部は、画像データによって再現される１フレーム画像の画素ごとの彩度および輝度を算出する。励起光源駆動部は、映像信号解析部により算出された画素ごとの彩度および輝度に応じて、１フレーム期間内に各複数の蛍光部に照射する励起光の光量を設定する。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、高色再現性と高輝度化との両立を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施の形態に係るプロジェクタの主要部の構成を模式的に示す図である。
【図２】本発明の実施の形態によるプロジェクタの制御構造を説明する機能ブロック図である。
【図３】図２に示した光源駆動部の構成をさらに説明する機能ブロック図である。
【図４】画像の色再現範囲に対する蛍光体励起光量の設定を説明する概念図である。
【図５】彩度および輝度とＹｅ蛍光体励起係数との関係を示す図である（その１）。
【図６】彩度および輝度とＹｅ蛍光体励起係数との関係を示す図である（その２）。
【図７】この発明の実施の形態による光源駆動部の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図８】実施の形態の変更例によるプロジェクタにおける光源駆動部の構成を説明する機能ブロック図である。
【図９】この発明の実施の形態の変更例１による光源駆動の制御処理手順を示したフローチャートである。
【図１０】この発明の実施の形態の変更例２による光源駆動部の制御処理手順を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当する部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。
【００１６】
図１は、この発明の実施の形態に係るプロジェクタの主要部の構成を模式的に示す図である。
【００１７】
図１を参照して、プロジェクタは、液晶デバイスを利用して映像を投影する液晶プロジェクタであって、光学エンジン１００と、投写レンズ４０とを備える。なお、プロジェクタは、スピーカ等の音声を出力するための構成要素や、光学エンジン１００の構成要素および音声出力手段を電気的に接続するための回路基板なども搭載されているが、図１では、これを含む一部の構成要素の図示は省略されている。
【００１８】
光学エンジン１００は、赤色波長域の光（以下、「Ｒ光」という）を発光する赤色ＬＥＤ（Light Emitting Diode）３６と、青色波長域の光（以下、「Ｂ光」という）を発光する青色ＬＥＤ３８と、緑色波長域の光（以下、「Ｇ光」という）を発光する光源装置１０とを備える。
【００１９】
赤色ＬＥＤ３６は、たとえばＧａＰ系、ＡｌＧａＡｓ混色系等の材料を用いて構成され、Ｒ光を発光する。赤色ＬＥＤ３６からのＲ光は、図示しない集光レンズおよび入射側偏光板を介して液晶パネル３０に入射される。液晶パネル３０は、赤色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＲ光を変調する。液晶パネル３０によって変調されたＲ光は、図示しない出射側偏光板を介して、ダイクロイックプリズム３４に入射される。
【００２０】
青色ＬＥＤ３８は、たとえばＩｎＧａＮ系、ＧａＮ系または酸化亜鉛系等の材料を用いて構成され、Ｂ光を発光する。青色ＬＥＤ３８からのＢ光は、図示しない集光レンズおよび入射側偏光板を介して液晶パネル３２に入射される。液晶パネル３２は、青色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＢ光を変調する。液晶パネル３２によって変調されたＢ光は、図示しない出射側偏光板を介して、ダイクロイックプリズム３４に入射される。
【００２１】
光源装置１０は、蛍光体の励起光を発光する励起光源としてのレーザ光源１１と、集光レンズ１２，１５と、ダイクロイックミラー１４と、回転体１６とを含む。
【００２２】
レーザ光源１１は、励起光としてのＢ光を含むレーザ光を出射する。レーザ光源１１から出射された励起光は、集光レンズ１２により集光される。集光レンズ１２により集光された励起光は、ダイクロイックミラー１４を透過して回転体１６に入射される。
【００２３】
回転体１６は、レーザ光源（励起光源）１１の光軸に平行な回転軸１８と、回転軸１８を中心に回転可能なカラーホイール２０とを含む。
【００２４】
回転軸１８は、図示しないモータに接続される。当該モータを回転駆動することにより、カラーホイール２０が回転軸１８を中心として回転する。なお、本実施の形態では、簡単のため、回転体１６の回転周期（１サイクルに要する時間）および励起光源１１の制御周期（オンオフ周期）はいずれも、フレーム周期（１フレームあたりの時間）に等しいものとする。
【００２５】
カラーホイール２０は、回転軸１８を中心とする中心とする円周方向に並べて配置されて複数の蛍光体を含む。本実施の形態では、カラーホイール２０は、励起光源１１が出射した励起光を受けてＧ光を発光する緑色蛍光体（以下、「Ｇ蛍光体」とも記す）２０Ｇと、励起光を受けてＹｅ光を発光する黄色蛍光体（以下、「Ｙｅ蛍光体」とも記す）２０Ｙｅとから構成されている。図１では、Ｇ蛍光体２０ＧおよびＹｅ蛍光体２０Ｙｅの角度範囲を１８０°ずつとしているが、この角度範囲の比率は１：１に限定されるものではない。
【００２６】
上記構成において、回転体１６が回転軸１８を中心として回転することにより、カラーホイール２０に入射する励起光の照射位置は、１フレーム期間内で、Ｇ蛍光体２０ＧおよびＹｅ蛍光体２０Ｙｅの順に変化する。これにより、カラーホイール２０は、Ｇ光およびＹｅ光をその順に１／２フレーム期間ずつ発光・放射する。なお、本実施の形態によるプロジェクタにおいては、Ｇ蛍光体２０Ｇを発光させる期間とＹｅ蛍光体２０Ｙｅを発光させる期間とで励起光源１１が発光する励起光の光量を異ならせることにより、カラーホイール２０が時分割で発光するＧ光の光量とＹｅ光の光量とを異ならせることができる。
【００２７】
カラーホイール２０が発光したＧ光およびＹｅ光は、集光レンズ１５を介して、ダイクロイックミラー１４に入射される。ダイクロイックミラー１４は、励起光源１１から出射される励起光を透過させる一方、当該励起光から波長変換されたＧ光およびＹｅ光を反射させる。ダイクロイックミラー１４によって反射されたＧ光およびＹｅ光は、集光レンズ２２によって集光された後、ロッドインテグレータ２４の一方の端部に入射する。Ｇ光およびＹｅ光は、ロッドインテグレータ２４の内部を伝搬してロッドインテグレータ２４の他方の端部から出射される。ロッドインテグレータ２４は、不均一な強度分布を有する光束を略均一な強度分布を有する光束に変換するインテグレータ光学系の機能を有している。
【００２８】
リレー光学系２６は、入射側レンズと、リレーレンズと、出射側レンズとを含む。ロッドインテグレータ２４から出射された光束は、リレー光学系２６および図示しない入射側偏光板を介して、液晶パネル２８に導かれる。液晶パネル２８は、緑色用の映像信号に応じて駆動され、その駆動状態に応じてＧ光を変調する。液晶パネル２８によって変調されたＧ光は、図示しない出射側偏光板を介して、ダイクロイックプリズム３４に入射される。
【００２９】
ダイクロイックプリズム３４は、液晶パネル３０，２８，３２によって変調されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光およびＹｅ光を色合成し、投写レンズ４０へと入射させる。投写レンズ４０は、投写光を投写面（スクリーン）ＳＣ上に結像させるためのレンズ群と、これらレンズ群の一部を光軸方向に変位させて投写画像のズーム状態およびフォーカス状態を調整するためのアクチュエータとを備えている。ダイクロイックプリズム３４によって色合成された光は、投写レンズ４０によってスクリーンＳＣに拡大投写される。
【００３０】
以上に説明したように、本発明の実施の形態によるプロジェクタは、Ｒ光、Ｇ光およびＢ光に加えて、Ｙｅ光を利用して画像を投写する。本実施の形態では、Ｙｅ光は、Ｇ光に重畳されて液晶パネル２８に入射する。
【００３１】
ここで、比視感度は、５５０ｎｍ付近の波長域をピークとして、短波長（青色）側および長波長（赤色）側となるほど低下する傾向を有する。したがって、この５５０ｎｍ付近に波長域（５５０ｎｍ〜５８０ｎｍ）を有するＹｅ光を利用することによって、投写される画像の輝度を効率良く上げることができる。なお、この波長域は、明順応と暗順応とでピーク輝度となる波長域が異なることに起因した幅を有している。
【００３２】
その一方で、Ｇ光に代えてＹｅ光を利用すると、Ｙｅ光はＧ光と比較して色純度が低いために、色再現範囲を狭めてしまうこととなる。そこで、本実施の形態によるプロジェクタでは、優れた色再現性および高い輝度を考慮して、Ｙｅ光をＲ光、Ｇ光、Ｂ光以外の第４色成分光として利用する。
【００３３】
次に、図２を参照して、本発明の実施の形態によるプロジェクタの制御構造を説明する。
【００３４】
図２を参照して、プロジェクタは、画像供給部２００と、画像処理部２１０と、表示制御部２２０と、光源駆動部２３０と、制御部３００と、操作受付部３１０とを備える。
【００３５】
画像供給部２００は、画像データを画像処理部２１０に供給する。具体的には、画像処理部２１０の入力端子（図示せず）には、映像再生装置等の画像供給装置からのケーブルが接続されている。画像供給部２００は、入力端子から入力された映像信号を、画像処理部２１０で処理可能な形式の画像データに変換し、画像処理部２１０に出力する。
【００３６】
画像処理部２１０は、制御部３００からの指示に基づいて、画像供給部２００から供給された画像データに対し、解像度を液晶パネル２８，３０，３２の解像度（画素数）に合わせる解像度変換や、輝度調整、コントラスト調整、シャープネス調整などの各種画質調整処理を施し、画像信号（ＲＧＢ信号）を表示制御部２２０および光源駆動部２３０に出力する。なお、画像処理部２１０から出力される画像信号は、液晶パネル２８，３０，３２のすべての画素に対応する複数の画素値によって構成されている。画素値とは、対応する画素の光透過率を定めるものである。
【００３７】
画像処理部２１０は、同期信号生成部２１２を含む。同期信号生成部２１２は、各単色光源（赤色ＬＥＤ３６、青色ＬＥＤ３８、光源装置１０）の駆動と、液晶パネル２８，３０，３２の駆動とを同期させるための同期信号を生成する。生成された同期信号は、光源駆動部２３０に出力される。
【００３８】
表示制御部２２０は、画像処理部２１０から出力されたＲＧＢ信号に従い、光学エンジン１００による画像の表示動作を制御するための駆動信号を生成して光学エンジン１００に出力する。具体的には、表示制御部２２０は、液晶パネル２８，３０，３２のそれぞれに駆動信号を出力する。液晶パネル２８，３０，３２の各々は、液晶の画素が行列状に配列されてなるパネルと、与えられる駆動信号に基づく当該パネルの液晶素子を水平および垂直の各方向に従い駆動するためのパネルドライバとを含む。
【００３９】
光源駆動部２３０は、画像処理部２１０から出力されたＲＧＢ信号に基づいて、赤色ＬＥＤ３６、青色ＬＥＤ３８および励起光源１１を駆動する。具体的には、光源駆動部２３０は、ＲＧＢ信号に含まれるＲ信号に基づいてパルス幅変調（ＰＷＭ）方式により駆動信号を生成し、その生成した駆動信号（駆動電流）を赤色ＬＥＤ３６に出力する。また、光源駆動部２３０は、ＲＧＢ信号に含まれるＢ信号に基づいて駆動信号を生成し、その生成した駆動信号を青色ＬＥＤ３８に出力する。
【００４０】
さらに光源駆動部２３０は、画像処理部２１０から出力されたＲＧＢ信号に基づいて、励起光源１１が発光する励起光の光量を制御する。具体的には、光源駆動部２３０は、１フレーム単位で、ＲＧＢ信号に応じて、カラーホイール２０（図１）のＧ蛍光体２０Ｇに照射する励起光の光量と、Ｙｅ蛍光体２０Ｙｅに照射する励起光の光量とを設定する。各蛍光体２０Ｇ，２０Ｙｅに照射する励起光の光量の設定方法については後述する。
【００４１】
制御部３００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）と、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）やＲＡＭ（Random  Access  Memory）などの記憶部と、入出力インターフェイスとを含むマイクロコンピュータを主体として構成される。制御部３００は、予めＲＯＭなどに格納されたプログラムをＣＰＵがＲＡＭに読出して実行することによって、プロジェクタの動作を統括制御する。
【００４２】
操作受付部３１０は、外部から与えられる情報を受付けて制御部３００に対して出力する。外部から与えられる情報には、ユーザがプロジェクタに対して各種指示を行なうための操作パネルもしくは遠隔操作が可能なリモコンから送信される、ユーザの操作内容に応じた操作信号などが含まれる。
【００４３】
図３には、光源駆動部２３０（図２）のさらに詳細な構成が示される。
図３を参照して、光源駆動部２３０は、制御部３００からの指示に基づいて、赤色ＬＥＤ３６、青色ＬＥＤ３８および光源装置１０（励起光源１１）を駆動制御する。具体的には、光源駆動部２３０は、画像解析部２４０と、蛍光体励起光量算出部２４２とを含む。
【００４４】
画像解析部２４０は、画像処理部２１０（図２）により生成された画像信号（ＲＧＢ信号）を受けると、このＲＧＢ信号をフレーム単位の画像データごとに解析することにより、当該画像データの色再現範囲を算出する。
【００４５】
具体的には、画像解析部２４０は、１フレームを構成するＲＧＢ信号を、色相（Ｈ：Hue）、彩度（Ｓ：Saturation）、明度（Ｖ：Value）の３つの成分からなるＨＳＶ信号に変換する。色相（０以上３６０未満の実数）が色の種類、彩度（０以上１以下の実数）は色の鮮やかさ、明度（０以上１以下の実数）は色の明るさを表わす。
【００４６】
また、画像解析部２４０は、１フレームを構成するＲＧＢ信号を、輝度成分（Ｙ）、輝度成分と青成分との青色差成分（Ｕ）および輝度成分と赤成分との赤色差成分（Ｖ）からなるＹＵＶ信号に変換する。画像解析部２４０は、ＲＧＢ信号をＨＳＶ信号およびＹＵＶ信号に変換すると、ＨＳＶ信号およびＹＵＶ信号に基づいて、ＲＧＢ信号によって再現される１フレーム画像の彩度および輝度を、画素ごとに算出する。
【００４７】
蛍光体励起光量算出部２４２は、画像解析部２４０によって算出された彩度および輝度に基づいて、１フレーム期間内にＹｅ蛍光体２０Ｙｅに照射する励起光の光量を算出する。さらに、蛍光体励起光量算出部２４２は、算出されたＹｅ蛍光体２０Ｙｅに照射する励起光の光量に基づいて、Ｇ蛍光体２０Ｇに照射する励起光の光量を算出する。以下の説明では、Ｙｅ蛍光体２０Ｙｅに照射する励起光の光量を「Ｙｅ蛍光体励起光量」とも記すとともに、Ｇ蛍光体２０Ｇに照射する励起光の光量を「Ｇ蛍光体励起光量」とも記す。
【００４８】
励起光源１１は、蛍光体励起光量算出部２４２によって算出されたＹｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量に従って、１フレーム期間ごとにその発光量が制御される。
【００４９】
（蛍光体励起光量の設定）
以下では、本発明の実施の形態に従う蛍光体励起光量の設定方法について、図４を参照しながら説明する。
【００５０】
図４は、画像の色再現範囲に対する蛍光体励起光量の設定を説明する概念図である。
図４（ａ）は、各画素の色を２軸（ｘ軸およびｙ軸）で表現する色度図である。図４（ｂ）には、図４（ａ）の色度図に示された色再現範囲に対応付けて設定されたＧ蛍光体励起光量およびＹｅ蛍光体励起光量を示す。
【００５１】
図４（ａ）において、実線で囲まれた範囲は、高い色再現性が要求される画像が入力された場合の色再現範囲である。破線で囲まれた範囲は、高輝度性が要求される画像が入力された場合の色再現範囲である。高色再現性が要求されるときの色再現範囲は、高輝度性が要求されるときの色再現範囲よりも狭い。すなわち、高輝度性が要求されるに伴なって、色再現範囲は縮小する。
【００５２】
本実施の形態では、画像の色再現範囲が最大となる場合にはＹｅ光の重畳量を最小値に設定するとともに、画像の色再現範囲が最小となる場合にはＹｅ光の重畳量を最大値に設定する。すなわち、画像の色再現範囲に応じて、Ｙｅ光の重畳量を変更する。このような構成とすることにより、Ｙｅ光の重畳量が最大のときの色再現範囲は、Ｙｅ光の重畳量が最小のときの色再現範囲よりも狭くなる。すなわち、色再現範囲の縮小に伴なって、Ｙｅ光の重畳量は増加する。本実施の形態では、Ｙｅ光がＧ光に重畳されるため、緑（Ｇ）の色相において色再現範囲が縮小する。
【００５３】
具体的には、蛍光体励起光量算出部２４２は、図４（ｂ）に示すように、画像（フレーム）の色再現範囲に応じてＹｅ蛍光体励起光量を変更することによって、Ｙｅ光の重畳量を変更する。図４（ｂ）では、Ｙｅ蛍光体励起光量の増加に伴なって、Ｙｅ光の重畳量が増加する。すなわち、Ｙｅ蛍光体励起光量が最大のときにＹｅ光の重畳量が最大となり、Ｙｅ蛍光体励起光量が最小のときにＹｅ光の重畳量が最小となる。
【００５４】
さらに、蛍光体励起光量算出部２４２は、Ｙｅ蛍光体励起光量の増加に伴なって、Ｇ蛍光体励起光量を減少する。具体的には、蛍光体励起光量算出部２４２は、Ｙｅ蛍光体励起光量が最小のときにＧ蛍光体励起光量を最大とする一方で、Ｙｅ蛍光体励起光量が最大のときにＧ蛍光体励起光量を最小とする。
【００５５】
このとき、蛍光体励起光量算出部２４２は、Ｇ蛍光体励起光量とＹｅ蛍光体励起光量との合計量が、励起光源１１に発光が許容される励起光の光量（以下、「許容光量」ともいう）を超えないように、Ｇ蛍光体励起光量およびＹｅ蛍光体励起光量を設定する。なお、「許容光量」とは、これ以上の光量の励起光を励起光源１１が発光すると、励起光源１１の冷却性能を維持することができず励起光源１１の劣化が急速に進行する虞があるような、スペック上の光量の限界値に相当する。したがって、蛍光体励起光量算出部２４２は、Ｇ蛍光体励起光量およびＹｅ蛍光体励起光量を、その合計量が許容光量を超えないように設定することによって、励起光源１１の劣化を抑制することができる。
【００５６】
このように、画像の色再現範囲に応じて、Ｙｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量を変更することにより、画像の色再現範囲が狭い場合には、Ｙｅ蛍光体励起光量を大きくする（すなわち、Ｙｅ光の重畳量を大きくする）ことによって、投写される画像の輝度を高めることができる。その一方で、画像の色再現範囲が広い場合には、Ｇ蛍光体励起光量を大きくする（すなわち、Ｙｅ蛍光体励起光量（Ｙｅ光の重畳量）を小さくする）ことによって、投写される画像の色再現性を確保することができる。この結果、画像に適応した高輝度化と高色再現性との両立が実現される。
【００５７】
以下において、蛍光体励起光量算出部２４２におけるＹｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量の設定方法について、詳細に説明する。
【００５８】
図３に示したように、蛍光体励起光量算出部２４２は、画像解析部２４０によって算出された彩度および輝度に基づいて、１フレーム期間ごとにＹｅ蛍光体励起光量を算出する。具体的には、蛍光体励起光量算出部２４２は、算出された彩度に対するＹｅ蛍光体励起係数と、算出された輝度に対するＹｅ蛍光体励起係数とを、画素ごとに特定する。「Ｙｅ蛍光体励起係数」とは、Ｙｅ蛍光体励起光量とＧ蛍光体励起光量との合計量が、励起光源１１の許容光量を超えないように、Ｙｅ蛍光体励起光量を制御するための係数である。Ｙｅ蛍光体励起係数は、０〜１の範囲で設定される。Ｙｅ蛍光体励起係数は、画素において表現される色相ごとに異なる方法によって特定される。
【００５９】
画素において表現される色相がＧ（１２０）である場合について、図５を参照して説明する。図５（ａ）は、彩度とＹｅ蛍光体励起係数との関係を示す図である。図５（ａ）に示すように、彩度が小さい場合にはＹｅ蛍光体励起係数は大きく設定され、彩度が大きい場合にはＹｅ蛍光体励起係数は小さく設定される。特に、彩度が所定値（０．５）以上である場合には、彩度が大きいほどＹｅ蛍光体励起係数が小さく設定される。このように彩度に応じてＹｅ蛍光体励起係数を設定することにより、彩度が小さい場合にはＹｅ蛍光体励起光量を増やすこと、すなわち、Ｙｅ光の重畳量を増やすことによる高輝度化を図ることができる。
【００６０】
図５（ｂ）は、輝度とＹｅ蛍光体励起係数との関係を示す図である。図５（ｂ）に示すように、輝度が小さい場合にはＹｅ蛍光体励起係数が小さく設定され、輝度が大きい場合にはＹｅ蛍光体励起係数が大きく設定される。特に、輝度が所定値（０．７）以下である場合には、Ｙｅ蛍光体励起係数が零に設定される。このように輝度に応じてＹｅ蛍光体励起係数を設定することにより、輝度が小さい場合にはＹｅ蛍光体励起光量を減らすこと、すなわち、Ｇ蛍光体励起光量を増やすことによる高色再現性を図ることができる。
【００６１】
さらに、画素において表現される色相がＣｙ（シアン；１８０）である場合には、図６を参照して説明する。図６（ａ）は、彩度とＹｅ蛍光体励起係数との関係を示す図である。図６（ａ）に示すように、彩度が小さい場合にはＹｅ蛍光体励起係数は大きく設定され、彩度が大きい場合にはＹｅ蛍光体励起係数は小さく設定される。特に、彩度が所定値（０．７）以上である場合には、彩度が大きいほどＹｅ蛍光体励起係数が小さく設定される。
【００６２】
図６（ｂ）は、輝度とＹｅ蛍光体励起係数との関係を示す図である。図６（ｂ）に示すように、輝度が小さい場合にはＹｅ蛍光体励起係数が小さく設定され、輝度が大きい場合にはＹｅ蛍光体励起係数が大きく設定される。特に、輝度が所定値（０．５）以下である場合には、Ｙｅ蛍光体励起係数が零に設定される。
【００６３】
なお、図５と図６とを比較して、Ｙｅ蛍光体励起係数が低下し始めるときの彩度は、色相がＣｙの場合の方が、色相がＧの場合と比べて大きい。また、Ｙｅ蛍光体励起係数が増加し始めるときの輝度は、色相がＣｙの場合の方が、色相がＧの場合と比べて小さい。これは、色相がＣｙの場合には、色相がＧの場合と比較して、Ｙｅ光の重畳が色再現範囲に与える影響が小さいことによる。言い換えると、色相がＣｙの場合には、色再現範囲への影響が小さいために、色相がＧの場合と比較して、より大きい彩度になるまでＹｅ蛍光体励起係数を高い値に維持するとともに、より低い輝度からＹｅ蛍光体励起係数を増加させることによって、輝度の向上を図っている。
【００６４】
蛍光体励起光量算出部２４２は、画素において表現される色相ごとに、図５および図６に示すような、彩度とＹｅ蛍光体励起係数との関係および輝度とＹｅ蛍光体励起係数との関係を予め有している。そして、蛍光体励起光量算出部２４２は、色相ごとに定められたこれらの関係を参照することにより、画素ごとに、算出された彩度に対応するＹｅ蛍光体励起係数および輝度に対応するＹｅ蛍光体励起係数をそれぞれ特定する。
【００６５】
次に、蛍光体励起光量算出部２４２は、彩度に対応するＹｅ蛍光体励起係数と輝度に対応するＹｅ蛍光体励起係数とを乗算することにより、当該画素における最終的なＹｅ蛍光体励起係数を算出する。そして、蛍光体励起光量算出部２４２は、画素ごとに算出されたＹｅ蛍光体励起係数の最小値を、画像（フレーム）に対応するＹｅ蛍光体励起係数として特定する。そして、蛍光体励起光量算出部２４２は、Ｙｅ蛍光体励起光量の取り得る最大値である許容光量に、上記の画像に対応するＹｅ蛍光体励起係数を乗算することにより、当該画像に対応するＹｅ蛍光体励起光量を算出する。
【００６６】
なお、本実施の形態では、画素ごとに特定されたＹｅ蛍光体励起係数の最小値を、画像のＹｅ蛍光体励起係数として特定する構成としたが、画素ごとに特定されたＹｅ蛍光体励起係数の平均値を、画像のＹｅ蛍光体励起係数として特定してもよい。
【００６７】
Ｙｅ蛍光体励起光量が算出されると、蛍光体励起光量算出部２４２は、許容光量からＹｅ蛍光体励起光量を減算することにより、Ｇ蛍光体励起光量を算出する。Ｙｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量は、フレーム単位で算出される。
【００６８】
蛍光体励起光量算出部２４２は、上述した方法によって、Ｙｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量を設定すると、その設定したＹｅ蛍光体励起光量の励起光が１／２フレーム期間内にＹｅ蛍光体２０Ｙｅに照射され、かつ、設定したＧ蛍光体励起光量の励起光が１／２フレーム期間内にＧ蛍光体２０Ｇに照射されるように、励起光源１１を駆動制御する。
【００６９】
図７は、この発明の実施の形態による光源駆動部の制御処理手順を示したフローチャートである。図７に示す各ステップの処理は、光源駆動部２３０が図３に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。
【００７０】
図７を参照して、光源駆動部２３０は、ステップＳ０１において１フレームを構成するＲＧＢ信号が入力されると、ステップＳ０２により、このＲＧＢ信号をＨＳＶ信号に変換する。また、光源駆動部２３０は、ＲＧＢ信号をＹＵＶ信号に変換する。光源駆動部２３０は、ステップＳ０３により、変換されたＨＳＶ信号およびＹＵＶ信号に基づいて、ＲＧＢ信号によって再現される１フレーム画像の彩度および輝度を、画素ごとに算出する。すなわち、ステップＳ０２，Ｓ０３の処理は、図３に示した画像解析部２４０の機能に対応する。
【００７１】
ステップＳ０４では、光源駆動部２３０は、ステップＳ０３により算出された彩度および輝度に基づいて、色相ごとに予め定められた彩度および輝度とＹｅ蛍光体励起係数との関係（たとえば、図５および図６）を参照することにより、Ｙｅ蛍光体励起係数を画素ごとに算出する。
【００７２】
そして、光源駆動部２３０は、ステップＳ０５により、画素ごとに算出されたＹｅ蛍光体励起係数の最小値（または平均値）を、画像に対応するＹｅ蛍光体励起係数として特定すると、許容光量にこの特定したＹｅ蛍光体励起係数を乗算することにより、Ｙｅ蛍光体励起光量を算出する。さらに、光源駆動部２３０は、ステップＳ０６において、許容光量からステップＳ０５により算出されたＹｅ蛍光体励起光量を減算することにより、Ｇ蛍光体励起光量を算出する。
【００７３】
光源駆動部２３０は、ステップＳ０７により、ステップＳ０５およびＳ０６によって算出されたＹｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量の励起光が、Ｙｅ蛍光体２０ＹｅおよびＧ蛍光体２０Ｇにそれぞれ照射されるように、励起光源１１を駆動制御する。すなわち、ステップＳ０４〜Ｓ０７の処理は、図３に示した蛍光体励起光量算出部２４２の機能に対応する。
【００７４】
このように、本発明の実施の形態によるプロジェクタによれば、Ｇ蛍光体２０ＧおよびＹｅ蛍光体２０Ｙｅに時分割で励起光を照射することによりＧ光およびＹｅ光を時分割で出射させる構成において、画像の色再現範囲に応じて、Ｙｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量を変更することにより、投写される画像に適応した高輝度化と高色再現性との両立を実現することができる。
【００７５】
［変更例１］
上述した実施の形態では、その合計量が励起光源１１の許容光量を超えないように、Ｙｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量を設定する構成について説明したが、入力される映像信号の明るさに応じて各単色光源の発光量を調整可能に構成されたプロジェクタにおいても、本発明を適用することが可能である。
【００７６】
図８は、この発明の実施の形態の変更例１によるプロジェクタにおける光源駆動部２３０の構成を示す機能ブロック図である。
【００７７】
図８を参照して、本変更例による光源駆動部２３０は、図３に示した光源駆動部２３０と比較して、必要光量算出部２４４をさらに備える。
【００７８】
必要光量算出部２４４は、画像解析部２４０から入力されるＲＧＢ信号に基づいて、画像（フレーム）を投写するのに必要な各単色光源（赤色ＬＥＤ３６、青色ＬＥＤ３８および光源装置１０）の発光量（以下、「必要光量」という）を算出する。たとえば、ＲＧＢ信号を、１画素当たり８ビットの画像データとすると、ＲＧＢ信号は２５６階調を示すものであり、その最小値は「０」、最大値は「２５５」となる。必要光量算出部２４４は、Ｒ信号の画素ごとの信号値、Ｇ信号の画素ごとの信号値、およびＢ信号の画素ごとの信号値のうちの最大値（以下、「最大信号値」という）に基づいて、各単色光源の必要光量を算出する。たとえば、最大信号値が最大値である「２５５」である場合には、各単色光源の必要光量は最大に設定される。
【００７９】
なお、本変更例１では、ＲＧＢ信号の最大信号値に基づいて各単色光源の必要光量を算出する構成とするが、ＲＧＢ信号の画素ごとの信号値の平均値に基づいて各単色光源の必要光量を算出する構成としてもよい。
【００８０】
蛍光体励起光量算出部２４２は、このＲＧＢ信号に基づく画像（フレーム）の色再現範囲に応じて、Ｙｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量を設定する。蛍光体励起光量算出部２４２は、先の実施の形態で説明した方法によって、画像を構成する画素ごとの彩度および輝度に応じて、画像に対応するＹｅ蛍光体励起係数を特定すると、励起光源１１の許容光量に、画像に対応するＹｅ蛍光体励起係数を乗算することにより、当該画像に対応するＹｅ蛍光体励起光量を算出する。さらに、蛍光体励起光量算出部２４２は、許容光量からＹｅ蛍光体励起光量を減算することにより、Ｇ蛍光体励起光量を算出する。
【００８１】
本変更例１によるプロジェクタでは、蛍光体励起光量算出部２４２はさらに、励起光源１１が蛍光体２０Ｙｅ，２０Ｇを励起するのに必要な光量（必要光量）と、励起光源１１に発光が許容される許容光量との比較結果に応じて、Ｇ蛍光体励起光量を補正する。
【００８２】
具体的には、蛍光体励起光量算出部２４２は、必要光量が許容光量を下回る場合には、Ｇ蛍光体励起光量を減少させることにより、必要光量を下限として励起光源１１が発光する励起光の光量を減少させる。すなわち、必要光量と許容光量との差分に相当する光量だけ、Ｇ蛍光体励起光量を減少させる。
【００８３】
このように本変更例１によるプロジェクタにおいては、必要光量が許容光量を下回る場合には、Ｇ蛍光体励起光量を減少させる補正を行なう。これにより、Ｙｅ光の重畳によって実現される輝度を保ちながら、光源装置１０全体における消費電力を低減することができる。
【００８４】
図９は、この発明の実施の形態の変更例１による光源駆動部２３０の制御処理手順を示したフローチャートである。図９に示す各ステップの処理は、光源駆動部２３０が図８に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。
【００８５】
図９を参照して、光源駆動部２３０は、図７と同様のステップＳ０１〜Ｓ０６により、画像の色再現範囲に応じて、Ｙｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量を設定する。そして、光源駆動部２３０は、ステップＳ０６１により、ＲＧＢ信号に基づいて各単色光源の必要光量を算出する。光源駆動部２３０は、ステップＳ０６２では、算出された励起光源１１の必要光量と、許容光量とを比較する。必要光量が許容光量を下回る場合（ステップＳ０６２においてＹＥＳ）には、光源駆動部２３０は、ステップＳ０６３により、必要光量と許容光量との差分に相当する光量をＧ蛍光体励起光量から減算することによって、Ｇ蛍光体励起光量を減少させる。
【００８６】
一方、必要光量が許容光量を下回らない場合（ステップＳ０６２においてＮＯ）には、光源駆動部２３０は、上記のようなＧ蛍光体励起光量の補正を行なわない。
【００８７】
光源駆動部２３０は、ステップＳ０７により、ステップＳ０５、Ｓ０６およびＳ０６３によって算出されたＹｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量の励起光が、Ｙｅ蛍光体２０ＹｅおよびＧ蛍光体２０Ｇにそれぞれ照射されるように、励起光源１１を駆動制御する。
【００８８】
［変更例２］
上述した変更例１によるプロジェクタでは、ＲＧＢ信号に基づいて算出された励起光源１１の必要光量が、励起光源１１の許容光量を下回る場合には、Ｇ蛍光体励起光量を減少させることによって、画像の輝度を保ちつつ、光源装置１０の省電力化を図っている。変更例２によるプロジェクタでは、さらなる高輝度化を実現できるような構成を説明する。
【００８９】
本変更例２では、蛍光体励起光量算出部２４２（図８）は、励起光源１１の必要光量が許容光量を下回る場合には、Ｙｅ蛍光体励起光量を増加させることにより、許容光量を上限として励起光源１１が発光する励起光の光量を増加させる。すなわち、必要光量と許容光量との差分に相当する光量だけ、Ｙｅ蛍光体励起光量を増加させる。
【００９０】
このように本変更例２によるプロジェクタにおいては、必要光量が許容光量を下回る場合には、Ｙｅ蛍光体励起光量を減少させる補正を行なう。これにより、励起光源１１の劣化を抑制しながら、輝度をさらに向上することができる。
【００９１】
図１０は、この発明の実施の形態の変更例２による光源駆動部２３０の制御処理手順を示したフローチャートである。図１０に示す各ステップの処理は、光源駆動部２３０が図８に示す各制御ブロックとして機能することで実現される。
【００９２】
図１０を参照して、光源駆動部２３０は、図７と同様のステップＳ０１〜Ｓ０６により、画像の色再現範囲に応じて、Ｙｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量を設定する。そして、光源駆動部２３０は、ステップＳ０７１により、ＲＧＢ信号に基づいて各単色光源の必要光量を算出する。光源駆動部２３０は、ステップＳ０７２では、算出された励起光源１１の必要光量と許容光量とを比較する。必要光量が許容光量を下回る場合（ステップＳ０７２においてＹＥＳ）には、光源駆動部２３０は、ステップＳ０７３により、必要光量と許容光量との差分に相当する光量をＹｅ蛍光体励起光量に加算することによって、Ｙｅ蛍光体励起光量を増加させる。
【００９３】
一方、必要光量が許容光量を下回らない場合（ステップＳ０７２においてＮＯ）には、光源駆動部２３０は、上記のようなＹｅ蛍光体励起光量の補正を行なわない。
【００９４】
光源駆動部２３０は、ステップＳ０７により、ステップＳ０５、Ｓ０６およびＳ０７３によって算出されたＹｅ蛍光体励起光量およびＧ蛍光体励起光量の励起光が、Ｙｅ蛍光体２０ＹｅおよびＧ蛍光体２０Ｇにそれぞれ照射されるように、励起光源１１を駆動制御する。
【００９５】
なお、本変更例１および２で説明した蛍光体励起光量の制御のうち、本変更例１のように、Ｇ蛍光体励起光量を減少させることで消費電力の低減を重視した制御モードを「省電力モード」と称する一方で、本変更例２のように、Ｙｅ蛍光体励起光量を増加させることでさらなる高輝度化を重視した制御モードを「高輝度モード」と称する。本変更例によるプロジェクタにおいては、「省電力モード」と「エコモード」とのいずれかを選択して実行可能に構成してもよい。たとえば、ユーザは、所定の操作を行なうことにより、これらのモードのいずれかを選択することができる。
【００９６】
また、上述した実施の形態およびその変更例では、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光以外の第４色成分光としてのＹｅ光を、Ｇ光に重畳させる構成を例示したが、これに限定されるものではない。Ｙｅ光をＲ光に重畳させてもよい。
【００９７】
さらに、上述した実施の形態およびその変更例では、第４色成分光としてＹｅ光を利用するケースについて説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、第４色成分光はマゼンタ成分光やシアン成分光であってもよい。なお、マゼンタ成分光に重畳される色光は、Ｇ光またはＢ光であることが好ましい。また、シアン成分光に重畳される色光は、Ｒ光またはＢ光であることが好ましい。
【００９８】
今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９９】
１０  光源装置、１１  励起光源（レーザ光源）、１２，１５  集光レンズ、１４  ダイクロイックミラー、１６  回転体、１８  回転軸、２０  カラーホイール、２０Ｇ  Ｇ蛍光体、２０Ｙｅ  Ｙｅ蛍光体、２２  集光レンズ、２４  ロッドインテグレータ、２６  リレー光学系、２８，３０，３２  液晶パネル、３４  ダイクロイックプリズム、４０  投写レンズ、１００  光学エンジン、２００  画像供給部、２１０  画像処理部、２１２  同期信号生成部、２２０  表示制御部、２３０  光源駆動部、２４０  画像解析部、２４２  蛍光体励起光量算出部、２４４  必要光量算出部、３００  制御部、３１０  操作受付部、３６  赤色ＬＥＤ、３８  青色ＬＥＤ。
【図１】
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【図２】
0005820983.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005820983.tif 000008
【図８】
0005820983.tif 000009
【図９】
0005820983.tif 000010
【図１０】
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