(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像生成装置から入力された複数の画像フレームデータを用いて映像を表示する映像表示装置に用いられるレーザ光源装置であって、
レーザ光を射出するレーザ光源と、
前記レーザ光源を駆動する駆動回路と、
前記画像フレームデータの表示に必要な光量である目標光量を取得する目標光量取得手段と、
前記レーザ光源装置の出力光量を検出する出力光量検出手段と、
前記出力光量が前記目標光量となるように、前記駆動回路を制御する制御手段と、
制御時の少なくとも異なる二つの目標光量に対する前記駆動回路の駆動条件を用いて、レーザ光源の劣化を判定する判定手段であって、前記目標光量の増加量／前記駆動条件の増加量により算出される、前記レーザ光源装置の通常動作時のスロープ効率を表す基準スロープ効率と、前記出力光量の増加量／前記出力光量における前記駆動条件の増加量により算出される前記レーザ光源のスロープ効率に基づいて、前記劣化を判定する判定手段と、
前記駆動条件を複数保存するための記憶部と、
前記記憶部に、予め規定された複数種類の光量のそれぞれに対する前記駆動条件が保存されているかを判断する判断手段と、
前記記憶部に、前記少なくとも２つの駆動条件が保存されている場合に、前期保存されている複数の駆動条件を用いて前記スロープ効率を算出する算出手段と、を備え、
前記判定手段は、前記算出したスロープ効率が、前記基準スロープ効率を基準とする所定の範囲である前記基準変換効率範囲内に含まれない場合に、劣化していると判定する、レーザ光源装置。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ光源装置であって、
前記駆動条件は、レーザ光の出力に必要とされる電圧値もしくは電流値を含む、レーザ光源装置。
【請求項３】
映像表示装置であって、
請求項１または請求項２記載のレーザ光源装置と、
前記画像生成装置から前記複数の画像フレームデータを取得する画像フレームデータ取得手段と、
前記画像フレームデータの表示に必要な光量である目標光量を算出する目標光量算出手段と、
前記目標光量を前記レーザ光源装置へ転送する転送手段と、
前記取得した画像フレームデータと、前記目標光量に応じて制御された前記レーザ光源からの出力光とを用いて前記映像を表示する映像表示手段と、を備える映像表示装置。
【請求項４】
請求項３記載の映像表示装置であって、更に、
前記レーザ光源の出力光量と、所定の光量の出力に必要とされる駆動条件が前記レーザ光源装置の劣化状態に応じて予め登録された特性テーブルと、を用いて、前記レーザ光源が出力可能な最大光量を取得する最大光量取得手段と、を備え、
前記目標光量算出手段は、前記取得した最大光量に基づき、前記レーザ光源に転送する目標光量を算出する、映像表示装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４記載の映像表示装置であって、
前記レーザ光源装置として、赤色光を出力するための赤色レーザ光源装置、緑色光を出力するための緑色レーザ光源装置および青色光を出力するための青色レーザ光源装置を備え、
前記目標光量算出手段は、各前記レーザ光源装置からの出力光のホワイトバランスが一定に維持されるように、前記目標光量を算出する、映像表示装置。
【請求項６】
請求項５記載の映像表示装置であって、
前記出力光量取得手段は、前記各色のレーザ光源の出力光量を取得し、
前記目標光量算出手段は、前記各色レーザ光源のうち、予め規定された所定の時点における出力光量に対して、前記取得した出力光量の低下比率が最大のレーザ光源の出力光量に応じて、前記各色のレーザ光源からの出力光のホワイトバランスが一定に維持されるように、前記各色のレーザ光源装置の目標光量を算出する、映像表示装置。
【請求項７】
請求項３ないし請求項６いずれか記載の映像表示装置であって、更に、
前記画像生成装置から送信された画像データフレームが、全画素データが黒となるように設定された黒フレームであるかを判断する黒フレーム判断手段を備え、
前記レーザ光源装置は、更に、前記黒フレームと判断された場合に、予め規定された前記レーザ光源装置の駆動条件である規定駆動条件を前記記憶部に保存する保存手段を備え、
前記算出手段は、前記規定駆動条件を用いて前記スロープ効率を算出する、映像表示装置。
【請求項８】
請求項７記載の映像表示装置であって、更に、
前記最大光量取得手段が取得した前記各画像データフレームの最大光量を記憶するための光量記憶部と、を備え、
前記黒フレーム判断手段は、前記光量記憶部に記憶されている前記各画像データフレームの最大光量を用いて、前記判断を行う、映像表示装置。
【請求項９】
画像生成装置から入力された複数の画像フレームデータを用いて映像を表示する映像表示装置に用いられるレーザ光源装置の劣化を判定する劣化判定方法であって、
前記画像フレームデータの表示に必要な光量である目標光量を取得、
前記レーザ光源装置の出力光量を取得し、
前記出力光量が前記目標光量となるように、前記レーザ光源装置を駆動させるための電力を供給する駆動回路を制御し、
予め規定された少なくとも異なる二つの目標光量のそれぞれに対する前記駆動回路の駆動条件が保存されているかを判断し、
前記少なくとも２つの駆動条件が保存されている場合に、前記保存されている駆動条件を用いて、前記出力光量の増加量／前記出力光量における前記駆動条件の増加量により算出される前記レーザ光源のスロープ効率を算出し、
前記算出したスロープ効率が、前記レーザ光源装置の通常動作時における前記目標光量の増加量／前記駆動条件の増加量により算出される基準スロープ効率を基準とする所定の範囲である前記基準変換効率範囲内に含まれない場合に、劣化していると判定する、劣化判定方法。
【請求項１０】
レーザ光源装置を用いて映像を表示する映像表示装置が実行する制御方法であって、
請求項９記載の劣化判定方法を用いて劣化を判定し、
前記レーザ光源装置の劣化状態に応じた前記レーザ光源装置が出力可能な最大光量を取得し、
画像生成装置から前記複数の画像フレームデータを取得し、
前記取得した最大光量を用いて前記画像フレームデータの表示に必要な光量である目標光量を算出し、
前記算出された目標光量を用いて、前記レーザ光源装置の出力を制御する、制御方法。
【請求項１１】
画像生成装置から入力された複数の画像フレームデータを用いて映像を表示する映像表示装置に用いられるレーザ光源装置であって、
レーザ光を射出するレーザ光源と、
前記レーザ光源を駆動する駆動回路と、
前記画像フレームデータの表示に必要な光量である目標光量を取得する目標光量取得手段と、
前記レーザ光源装置の出力光量を検出する出力光量検出手段と、
前記出力光量が前記目標光量となるように、前記駆動回路を制御する制御手段と、
制御時の少なくとも異なる二つの目標光量に対する前記駆動回路の駆動条件を用いて、レーザ光源の劣化を判定する判定手段であって、前記目標光量の増加量／前記駆動条件の増加量により算出される、前記レーザ光源装置の通常動作時のスロープ効率を表す基準スロープ効率と、前記出力光量の増加量／前記出力光量における前記駆動条件の増加量により算出される前記レーザ光源のスロープ効率に基づいて、前記劣化を判定する判定手段と、を備えるレーザ光源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ光源装置およびレーザ光源装置を備える映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ライトバルブやデジタルミラーデバイス（ＤＭＤ：Digital Mirror Device）等の空間光変調機器を、光源装置の照明光で照射して映像を表示する映像表示装置が利用されている。映像表示装置には、例えば、レーザ光を発するレーザ光源装置が用いられる。
【０００３】
レーザ光源装置には、レーザ光源装置の温度変化にかかわらず一定の光出力を保つように、温度や電圧などの駆動条件を制御する自動出力制御（Automatic Power Control:APC）回路が用いられているものがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−９５１４８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レーザ光源装置の劣化時に、劣化前と同じ駆動条件でレーザ光源装置を駆動させると、ＡＰＣにより設定された目標光量を出力するために、レーザ光源装置の駆動回路に対して許容電圧以上の電圧が印加されてしまう。この結果、レーザ光源装置の故障を招き、耐用年数が短くなるという問題が生じる。
【０００６】
本発明は上述の課題に鑑みてなされたものであり、レーザ光源装置の劣化判定および劣化時の出力制御を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
【０００８】
［適用例１］
画像生成装置から入力された複数の画像フレームデータを用いて映像を表示する映像表示装置に用いられるレーザ光源装置であって、レーザ光を射出するレーザ光源と、前記レーザ光源を駆動する駆動回路と、前記画像フレームデータの表示に必要な光量である目標光量を取得する目標光量取得手段と、前記レーザ光源装置の出力光量を検出する出力光量検出手段と、前記出力光量が前記目標光量となるように、前記駆動回路を制御する制御手段と、前記制御時の少なくとも異なる二つの目標光量に対する前記駆動回路の駆動条件を用いて、前記レーザ光源の劣化を判定する判定手段と、を備えるレーザ光源装置。
【０００９】
適用例１のレーザ光源装置によれば、駆動回路制御時の少なくとも異なる二つの駆動条件を用いて算出される制御時の駆動条件の変化特性、すなわち傾きを用いて劣化判定を行うことができるため、レーザ光源装置の劣化状態を精度良く把握できる。
【００１０】
適用例１のレーザ光源装置において、前記判定手段は、前記目標光量に対する前記駆動条件が、予め規定された基準変換効率範囲に含まれない場合に、劣化していると判定する。
【００１１】
適用例１のレーザ光源装置によれば、駆動条件が基準変換効率範囲に含まれるか否かに基づいてレーザ光源装置の劣化を判定できる。従って、簡易なシステム構成でレーザ光源装置の劣化状態を把握できる。
【００１２】
適用例１のレーザ光源装置は、更に、前記駆動条件を複数保存するための記憶部と、前記記憶部に保存されている複数の駆動条件を用いて前記レーザ光源の出力効率を表すスロープ効率を算出する算出手段と、を備え、前記基準変換効率範囲は、予め規定された基準スロープ効率を含む所定の範囲であり、前記判定手段は、前記算出したスロープ効率が、前記基準変換効率範囲内に含まれない場合に、劣化していると判定する。
【００１３】
適用例１のレーザ光源装置によれば、電力がレーザ光に変換される効率を表すスロープ効率を用いるため、ノイズ等の影響による劣化の誤判定を抑制でき、レーザ光源装置の劣化状態を精度良く把握できる。
【００１４】
適用例１のレーザ光源装置は、更に、前記記憶部に、予め規定された複数種類の光量のそれぞれに対する前記駆動条件が保存されているかを判断する判断手段を備え、前記算出手段は、前記少なくとも２つの駆動条件が保存されている場合に、前記スロープ効率の算出を行う。
【００１５】
適用例１のレーザ光源装置によれば、予め規定された複数種類の光量に対する駆動条件が保存されている場合にスロープ効率の算出を行う。従って、簡易な構成で精度良くスロープ効率を算出できる。
【００１６】
適用例１のレーザ光源装置において、前記駆動条件は、前記目標光量および前記目標光量の出力に必要とされる電圧値もしくは電流値を含む。
【００１７】
適用例１のレーザ光源装置によれば、簡易に駆動条件を取得でき、レーザ光源装置の処理負荷を軽減できる。
【００１８】
［適用例２］
映像表示装置であって、適用例１のレーザ光源装置と、前記画像生成装置から前記複数の画像フレームデータを取得する画像フレームデータ取得手段と、前記画像フレームデータの表示に必要な光量である目標光量を算出する目標光量算出手段と、前記目標光量を前記レーザ光源装置へ転送する転送手段と、前記取得した画像フレームデータと、前記目標光量に応じて制御された前記レーザ光源からの出力光とを用いて前記映像を表示する映像表示手段と、を備える映像表示装置。
【００１９】
適用例２の映像表示装置によれば、高い精度で劣化状態を把握可能なレーザ光源装置を備えた映像表示装置を構成できる。
【００２０】
適用例２の映像表示装置は、更に、前記レーザ光源の出力光量と、所定の光量の出力に必要とされる駆動条件が前記レーザ光源装置の劣化状態に応じて予め登録された特性テーブルと、を用いて、前記レーザ光源が出力可能な最大光量を取得する最大光量取得手段と、を備え、前記目標光量算出手段は、前記取得した最大光量に基づき、前記レーザ光源に転送する目標光量を算出する。
【００２１】
適用例２の映像表示装置によれば、レーザ光源装置の劣化状態に応じて変化する最大光量に基づき目標光量を算出できる。従って、レーザ光源装置への過度の電圧印加を抑制できるため、レーザ光源装置の故障を抑制できるとともに、耐用年数を伸ばすことができる。
【００２２】
適用例２の映像表示装置は、前記レーザ光源装置として、赤色光を出力するための赤色レーザ光源装置、緑色光を出力するための緑色レーザ光源装置および青色光を出力するための青色レーザ光源装置を備え、前記目標光量算出手段は、各前記レーザ光源装置からの出力光のホワイトバランスが一定に維持されるように、前記目標光量を算出する。
【００２３】
適用例２記載の映像表示装置によれば、出力光のホワイトバランスを一定に維持しながら、レーザ光源装置の出力を制御できる。よって、レーザ光源装置の故障を抑制できるとともに、映像の質の低下を抑制できる。
【００２４】
適用例２の映像表示装置において、前記出力光量取得手段は、前記各色のレーザ光源の出力光量を取得し、前記目標光量算出手段は、前記各色レーザ光源のうち、予め規定された所定の時点における出力光量に対して、前記取得した出力光量の低下比率が最大のレーザ光源の出力光量に応じて、前記各色のレーザ光源からの出力光のホワイトバランスが一定に維持されるように、前記各色のレーザ光源装置の目標光量を算出する。
【００２５】
適用例２の映像表示装置によれば、出力光量の低下比率が最大のレーザ光源装置の出力光量の変化に連動させて、全色のレーザ光源装置の目標光量を算出できる。従って、１つのレーザ光源装置の劣化状態による出力変化を他のレーザ光源装置に反映することができる。よって、映像の質の低下を抑制できる。
【００２６】
適用例２の映像表示装置は、更に、前記画像生成装置から送信された画像データフレームが、全画素データが黒となるように設定された黒フレームであるかを判断する黒フレーム判断手段を備え、前記レーザ光源装置は、更に、前記黒フレームと判断された場合に、予め規定された前記レーザ光源装置の駆動条件である規定駆動条件を前記記憶部に保存する保存手段を備え、前記算出手段は、前記規定駆動条件を用いて前記スロープ効率を算出する。
【００２７】
適用例２の映像表示装置によれば、受信した画像データフレームが黒フレームの場合には、予め規定された所定の光量に対する駆動条件を保存できる。従って、画像データフレーム間で輝度変化の少ない静止画等を表示する場合においても、簡易な構成でスロープ効率を計算できるため、レーザ光源装置の劣化状態を把握でき、出力光量を制御できる。
【００２８】
適用例２の映像表示装置は、更に、前記最大光量取得手段が取得した前記各画像データフレームの最大光量を記憶するための光量記憶部と、を備え、前記黒フレーム判断手段は、前記光量記憶部に記憶されている前記各画像データフレームの最大光量を用いて、前記判断を行う。
【００２９】
適用例２の映像表示装置によれば、簡易な構成で、黒フレームの判断を行うことができる。
【００３０】
本発明は、上述のレーザ光源装置、映像表示装置としての構成の他、レーザ光源装置の劣化判定方法、映像表示装置の駆動制御方法の発明として構成することもできる。また、上述の劣化判定、駆動制御を実現するコンピュータプログラム、およびそのプログラムを記録した記録媒体、そのプログラムを含み、搬送波内に具現化されたデータ信号など種々の態様で実現することが可能である。各態様において先に示した種々の付加的要素を適用することが可能である。本発明をコンピュータプログラムまたはそのプログラムを記録した記録媒体等として構成する場合には、レーザ光源装置、映像表示装置を制御するプログラム全体として構成するものとしてもよいし、本発明の機能を果たす部分のみを構成するものとしてもよい。また、記録媒体としては、フレキシブルディスクやＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、パンチカード、バーコードなどの符号が印刷された印刷物、コンピュータの内部記憶装置（ＲＯＭやＲＯＭ等のメモリ）および外部記憶装置などコンピュータが読み取り可能な種々の媒体を利用できる。本発明において、上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりして適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
Ａ．第１実施例：
Ａ１．システム概要：
第１実施例における映像表示装置としてのプロジェクタについて、図１を参照して説明する。図１は、第１実施例におけるプロジェクタの概略構成について例示する説明図である。
【００３２】
図１に示すように、プロジェクタ１０００は、光源装置１０，２０，３０、均一化光学素子５０、空間光変調素子６０、ダイクロイックプリズム７０および投射レンズ８０を備える。
【００３３】
光源装置１０〜３０は、プロジェクタ１０００の光源として用いられる。光源装置１０は、レーザ光源２１０と、第２高調波発生素子１１０と、共振器１２０とを備え、約６５０ｎｍの波長を有する赤色レーザ光を出力する。光源装置２０は、レーザ光源２２０と、第２高調波発生素子１１０と、共振器１２０とを備え、約５４０ｎｍの波長を有する緑色レーザ光を出力する。光源装置３０は、レーザ光源２３０と、第２高調波発生素子１１０と、共振器１２０とを備え、約４３０ｎｍの波長を有する青色レーザ光を出力する。なお、レーザ光は光源装置内の種々の機器に吸収されるため、レーザ光源装置から出力された光の光量と画像の投影に用いられる光の光量は若干異なる。光源装置１０〜３０の詳細な構成について、後に詳述する。
【００３４】
均一化光学素子５０は、入射する照射光を重畳して輝度ムラを平均化し、スクリーンの端部と中央部との光量差を低減する。均一化光学素子５０を配置することにより、スクリーン全体に明るい画像を投射できる。例えば、均一化光学素子５０としては、回折光学素子である計算機合成ホログラム（Computer Generated Hologram:CGH）を用いることができる。
【００３５】
空間光変調素子６０（ライトバルブ）は、高温ポリシリコン（ＨＴＰＳ：Ｈｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｐｏｌｙ−Ｓｉｌｉｃｏｎ）を用いて形成された、アクティブマトリクス駆動方式の透過型液晶パネルと、偏光板を有する。空間光変調素子６０は、入射光を制御して画像を描画する。
【００３６】
ダイクロイックプリズム７０は、三角プリズムを４つ組み合わせて直方体とした構成を有しており、空間光変調素子６０を通過した赤色レーザ光、緑色レーザ光、および青色レーザ光を合成して画像を形成し、投射レンズ８０に投射する。
【００３７】
投射レンズ８０は、ダイクロイックプリズム７０から投射された画像を、スクリーン９０に投影する。
【００３８】
以上説明したように、プロジェクタ１０００は、光源装置１０〜３０からの射出光をそれぞれに対応する空間光変調素子６０に入射させて画像を形成後、射出光を合成しスクリーン９０に投影する。鑑賞者は、スクリーン９０に投影された画像を視認する。
【００３９】
Ａ２．ブロック構成：
図２は、第１実施例におけるプロジェクタ１０００のブロック構成を例示する説明図である。プロジェクタ１０００は、映像信号を処理する映像処理回路１００と、映像信号に基づいて空間光変調素子を駆動させる表示部１５０と、レーザ駆動回路２１１，２２１，２３１，レーザ光源２１０，２２０，２３０と、レーザ光源を制御する制御部２００と、ＡＣ／ＤＣ電源２５０と、Ｉ／Ｖ変換部２６１，２６２，２６３とを備える。
【００４０】
映像処理回路１００は、色変換回路１０１と、光量検出回路１０２と、フレームバッファ１０３と、透過率演算回路１０４とを備える。
【００４１】
色変換回路１０１は、プロジェクタ１０００に接続された画像生成装置から画像を表すフレーム単位で入力された輝度信号（以降、第１実施例では、画像を表すフレーム単位で入力された輝度信号を単に「フレーム」と呼ぶ）を受信し、１フレームの輝度分布Ｙ（ｘ，ｙ，ｔ）の算出、ホワイトバランスやガンマ特性（γ特性）の演算を行う。なお、輝度分布Ｙ（ｘ，ｙ，ｔ）において、（ｘ，ｙ）はフレームの画素の座標を表し、ｙは、フレームの順番を示すフレーム番号を表す。また、色変換回路１０１は、フレームバッファ１０３に、入力されたフレームの画素データを蓄積する。
【００４２】
光量検出回路１０２は、各レーザ光源２１０，２２０および２３０の最大制御光量を、各レーザ光源２１０，２２０，２３０の出力可能な最大の光量として記憶している。最大制御光量とは、各レーザ光源装置の出力可能な最大光量（ロールオーバーポイントにおける光量）の約７０％の光量を表す。光量検出回路１０２は、記憶されている最大制御光量を用いて、１フレームの輝度分布Ｙ（ｘ，ｙ，ｔ）に基づき、そのフレームの表示に必要な光量を表す目標光量Ｐ（ｔ）を算出する。フレームの表示に必要な光量を表す目標光量は、例えば、フレームを構成する複数の画素データの最大輝度値の出力に必要な光量に基づき設定してもよい。第１実施例では、フレームを構成する複数の画素データ最大輝度値の出力に必要な光量を目標光量Ｐ（ｔ）として設定する。以降、実施例では、目標光量Ｐ（ｔ）を、「フレームの最大光量」とも呼ぶ。
【００４３】
透過率演算回路１０４は、１フレームの画素データと目標光量Ｐ（ｔ）とに基づいて、空間光変調素子６０の透過率Ｔ（ｘ，ｙ，ｔ）を算出する。透過率Ｔ（ｘ，ｙ，ｔ）は、以下の式１により算出される。
【００４４】
Ｔ（ｘ，ｙ，ｔ）＝Ｙ（ｘ，ｙ，ｔ）／Ｐ（ｔ）  …式１
【００４５】
表示部１５０は、表示素子ドライバ１５１と、変調素子駆動回路１５２と、空間光変調素子６０とを備える。表示素子ドライバ１５１は、透過率演算回路１０４により決定された透過率に基づいて、変調素子駆動回路１５２を制御する。変調素子駆動回路１５２は、空間光変調素子６０を駆動して透過率を調整する。
【００４６】
光源装置１０のレーザ光源２１０は、半導体レーザであり、赤色レーザ光のピーク波長である約６５０ｎｍの倍の約１３００ｎｍのピーク波長のレーザ光を出力する。なお、光源装置２０のレーザ光源２２０は、緑色レーザ光のピーク波長である約５４０ｎｍの倍の約１０８０ｎｍのピーク波長のレーザ光を出力し、光源装置３０のレーザ光源２３０は、青色レーザ光のピーク波長である約４３０ｎｍの倍の約８６０ｎｍのピーク波長のレーザ光を出力する。各レーザ光源２１０，２２０，２３０から出力されたレーザ光は、第２高調波発生素子１１０（図１）と共振器１２０（図１）とにより、それぞれ、約６５０ｎｍ，５４０ｎｍ、約４３０ｎｍのピーク波長のレーザ光とされて射出される。
【００４７】
Ｉ／Ｖ変換部２６１は、図示しないフォトダイオード（ＰＤ）と、Ｉ／Ｖ変換回路から構成される。フォトダイオードは、レーザ光源２１０からの出力光を分光させるダイクロイックミラー２７０により分岐された分岐光の光量を検出し、Ｉ／Ｖ変換回路は、フォトダイオードによる検出光量に応じて、回路を流れる電流値を電圧値に変換する。Ｉ／Ｖ変換部２６２、２６３は、それぞれ、レーザ光源２２０，２３０に対応付けられており、Ｉ／Ｖ変換部２６１と同一の機能・構成を備える。
【００４８】
制御部２００は、駆動条件バッファ２０１と、基準変換効率範囲記憶部２０２を備える。また、制御部２００は、各レーザ光源の温度を調整するため温調機能を備える（図示省略）駆動条件バッファ２０１には、所定の目標光量出力時におけるレーザ光源２１０，２２０，２３０の駆動条件が格納されている。基準変換効率範囲記憶部２０２には、通常動作時（非劣化時）の所定の光量における駆動条件が予め登録された基準変換効率範囲が記憶されている。制御部２００は、フレームの目標光量とレーザ光源装置の出力光量とに応じて、目標光量を満足するようにＡＰＣを行うとともに、レーザ光源装置の劣化を判断し、映像処理回路に対して、レーザ光源装置が発振可能な最大光量を通知する。なお、第１実施例では、駆動条件とは、所定の目標光量出力時にレーザ光源２１０、２２０，２３０のレーザ駆動回路２１１、２２１，２３１に印加される電圧値を表す。
【００４９】
レーザ駆動回路２１１は、ＤＣ／ＤＣコントローラ２１１ａ，レーザ駆動ドライバ２１１ｂから構成される。レーザ駆動回路２１１は、制御部２００からのＡＰＣ指示に従って、レーザ光源装置の出力を制御する。レーザ駆動回路２２１，２３１は、レーザ駆動回路２１１と同様の機能・構成を備える。
【００５０】
以上説明したとおり、プロジェクタ１０００は、レーザ光源２１０，２２０，２３０の駆動と、空間光変調素子６０の駆動とを並列に制御することにより、視聴者が視認可能な映像を表示できる。
【００５１】
Ａ３．最大制御光量再設定処理：
図３〜図６を参照して、劣化判定および最大制御光量再設定処理について説明する。図３および図４は、第１実施例における最大制御光量再設定処理を説明するフローチャートである。図５は、第１実施例における駆動条件の保存について例示する説明図である。図６は、第１実施例における劣化判定を説明する説明図である。
【００５２】
映像処理回路１００は、１フレームに含まれる画素の輝度値の輝度分布を表すヒストグラムから、フレームの最大輝度値を出力するために必要な光量である目標光量を算出し（ステップＳ１００）、駆動条件バッファに駆動条件が複数個保存されているかを判断する（ステップＳ１０２）。映像処理回路１００は、バッファに複数個の駆動条件が保存されている場合には（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ホワイトバランスおよびγ補正の演算を行い（ステップＳ１０４）、ステップＳ１００において算出した目標光量を制御部２００へ転送する（ステップＳ１０６）。
【００５３】
制御部２００は、目標光量を取得すると（ステップＳ２００）、目標光量とレーザ光源の出力光量とを用いてＡＰＣを行う（ステップＳ２０２）。制御部２００は、目標光量が予め規定された規定光量である場合に、ＡＰＣにより出力光量が目標光量となったときのレーザ光源の駆動条件を駆動条件バッファ２０１に保存する（ステップＳ２０４）。
【００５４】
図５（ａ）は、駆動条件バッファ２０１に保存する駆動条件について説明する説明図である。図５（ａ）のグラフ５００において、縦軸は光量を表し、横軸は駆動電圧を表す。制御部２００は、目標光量が予め決められた規定光量である場合に、ＡＰＣ後の駆動電圧をバッファに保存すべき駆動条件と判断する。例えば、制御部２００は、グラフ５００に示すように、目標光量が規定光量Ｐ0である場合のレーザ光源の駆動電圧Ｖ0，目標光量が規定光量Ｐ1である場合の駆動電圧Ｖ1，目標光量が規定光量Ｐ2である場合の駆動電圧Ｖ2，目標光量が規定光量Ｐ3である場合の駆動電圧Ｖ3、目標光量が規定光量Ｐ4時である場合の駆動電圧Ｖ4を、駆動条件バッファ２０１に保存すべき駆動条件と判断する。
【００５５】
図５（ｂ）は、駆動条件バッファ２０１に保存されたレーザ光源２１０の駆動条件について例示する説明図である。図５（ｂ）に示すように、駆動条件バッファ２０１には、予め決められた規定光量Ｐ0〜Ｐ4について、図５（ａ）において説明したように、各規定光量出力時における駆動電圧Ｖ0〜Ｖ4が駆動条件として格納されている。制御部２００は、駆動条件バッファ２０１に保存されている駆動条件を用いて、レーザ光源装置のスロープ効率を算出する。スロープ効率は、図５（ａ）に示すように、出力光量の増加量ΔＰ／駆動電圧の増加量ΔＶにより算出される。
【００５６】
図３に戻り、処理の説明を続ける。制御部２００は、駆動条件バッファに格納されている出力光量および駆動条件を用いてスロープ効率を算出し（ステップＳ２０６）、算出したスロープ効率と、予め規定された基準範囲とを用いて、レーザ光源装置の劣化を判断する（ステップＳ２０８）。
【００５７】
図６は、第１実施例におけるレーザ光源装置の劣化判断について説明する説明図である。図６のグラフ６００において、縦軸は光量を表し、横軸は駆動電圧を表す。基準スロープ効率６１０は、レーザ光源装置の通常動作時のスロープ効率を表す。第１実施例では、基準スロープ効率を基準とする所定の範囲（以降、第１実施例では、基準変換効率範囲と呼ぶ）に含まれない場合、レーザ光源装置は劣化していると判断する。基準変換効率範囲は、例えば、基準スロープ効率の約±１０％の範囲内としてもよい。
【００５８】
スロープ効率６２０は、所定のタイミングにおいて保存されている駆動条件に基づいて算出したスロープ効率を表す。スロープ効率６２０では、例えば、規定光量Ｐ1の出力に駆動電圧Ｖ1’、規定光量Ｐ2の出力に駆動電圧Ｖ2’を必要としている。駆動電圧の増加量Ｖ2’−Ｖ1’は、基準スロープ効率６１０の目標光量Ｐ1，Ｐ2に対する駆動電圧の増加量Ｖ2−Ｖ1よりも多い。このときのスロープ効率６２０は、基準スロープ効率６１０よりも低くなり、基準変換効率範囲に含まれない。制御部２００は、このように、異なる５種類の目標光量（Ｐ0〜Ｐ4）に対する駆動条件を用いて算出したスロープ効率が基準変換効率範囲に含まれない場合に、レーザ光源装置は劣化していると判断する。
【００５９】
なお、駆動条件バッファ２０１に保存されている駆動条件は、予め規定された規定光量Ｐ0〜Ｐ4に対する最新の駆動条件が保存されている。すなわち、駆動条件バッファ２０１の保存内容は、適宜更新される。スロープ効率の算出は、駆動条件バッファ２０１に規定されている全規定光量の全てに対する駆動条件が揃ったときに行っても良いし、駆動条件が少なくとも２つ保存されている場合に行っても良い。スロープ効率の算出タイミングは、利用者が任意に設定する事項である。駆動条件が多いほど、精度の高いスロープ効率を算出できる。
【００６０】
制御部２００は、レーザ光源装置が劣化していると判断した場合（ステップＳ２０８：ＹＥＳ）、劣化している状態において、レーザ光源装置が出力可能な最大光量（図６に示す光量Ｐmax0）を算出し、映像処理回路１００に転送する（ステップＳ２１０）。
【００６１】
映像処理回路１００は、制御部２００から最大光量を取得したかを判断し（ステップＳ１０８）、最大光量を取得した場合には（ステップＳ１０８：ＹＥＳ）、最大光量の約７０％の光量を最大制御光量として算出し、最大制御光量に変化があるかを判断する（ステップＳ１１０）。映像処理回路１００は、最大制御光量に変化があると判断した場合（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、最大制御光量を更新する（ステップＳ１１２）。なお、この場合、各色レーザ光の少なくとも一つについて、最大制御光量に変化がある場合、予め規定された所定の動作時（例えば、起動時や定常運転時など）に対する最大制御光量の変化率（低下比率）の最大のレーザ光源（以降、実施例では、基準レーザ光源と呼ぶ）の最大制御光量に連動させて、各色レーザ光源からの出力光のホワイトバランスが一定に維持されるように、基準レーザ光源以外のレーザ光源の最大制御光量を変更する。
【００６２】
映像処理回路１００は、更新された最大制御光量に従って、入力されたフレームの目標光量を設定する。
【００６３】
レーザ光源装置の劣化時に、劣化前の最大制御光量に基づいて算出された目標光量でＡＰＣを行うと、目標光量を満足するようにレーザ光源装置に過電圧が印可される。例えば、図６に示すように、劣化時に劣化前の最大制御光量に基づいて算出された目標光量Ｐ1でＡＰＣを行うと、通常動作時に目標光量Ｐ1を出力するための駆動電圧Ｖ1よりも高い駆動電圧Ｖ1’が印可される。このように過電圧が印可されることにより、レーザ光源装置が破損するおそれがある。これを回避するために、本実施例では、レーザ光源装置の劣化が検出されると、劣化したレーザ光源装置の出力可能な最大光量に基づいて映像処理回路の最大制御光量を更新することにより、レーザ光源装置への過電圧の印加を抑制している。
【００６４】
なお、図４に示すように、映像処理回路１００は、駆動条件バッファに複数個の駆動条件が保存されていない場合（ステップＳ１５０（ステップＳ１０２：ＮＯ））、ホワイトバランスおよびγ補正の演算を含む色変換処理を行い（ステップＳ１５２）、ステップＳ１００において算出した目標光量を制御部２００へ転送する（ステップＳ１５４）。
【００６５】
制御部２００は、目標光量を取得すると（ステップＳ２５０）、目標光量とＩ／Ｖ変換部２６１から取得した出力光量とを用いてＡＰＣを行う（ステップＳ２５２）。制御部２００は、ＡＰＣ後のレーザ光源装置の駆動条件をバッファに保存する（ステップＳ２５４）。
【００６６】
第１実施例のプロジェクタによれば、少なくとも二つの目標光量に対する駆動回路の駆動条件を用いて、レーザ光源装置の劣化状態を把握することができる。単に１つの駆動条件を劣化の判断材料とした場合には、ノイズによって、所定の目標光量に対して異なるタイミングで異なる駆動条件となることがあるため、判定結果の精度は高くないが、第１実施例のプロジェクタによれば、異なる目標光量のそれぞれに対する駆動条件を用いて、駆動条件の変化特性（スロープ効率）に基づき劣化判定をしているため、高い精度で劣化判定を行うことができる。また、第１実施例のプロジェクタによれば、レーザ光源装置の劣化状態に応じて、ＡＰＣ可能なレーザ光源装置の最大制御光量を更新できる。従って、レーザ光源装置の駆動回路への許容以上の電圧印加を抑制でき、レーザ光源装置の故障を抑制できる。従って、レーザ光源装置の耐用年数を長期化できる。第１実施例のプロジェクタは、映画やテレビなど各フレーム間の最大光量が適宜変化する映像を表示する場合に好適である。
【００６７】
また、第１実施例のプロジェクタによれば、３色のレーザ光源装置からの出力光のホワイトバランスを一定に維持するように、全色のレーザ光源装置の出力を制御することができる。従って、映像の画質低下を抑制でき、観察者への視認性低下を抑制できる。
【００６８】
また、第１実施例のプロジェクタによれば、目標光量が予め規定された規定光量である場合にのみ、ＡＰＣ後のレーザ光源の駆動条件を駆動条件バッファに保存できる。従って、全ての目標光量に対する駆動条件を保存する場合に比して、メモリの節約や処理負荷の軽減を図ることができる。所定種類以上の光量に対する駆動条件を用いてスロープ効率を算出することにより、全ての駆動条件を保存する場合とそれほど遜色ない精度でスロープ効率を算出できる。
【００６９】
また、第１実施例のプロジェクタによれば、レーザダイオードを光源として用いているため、広い色域で画像を表示できる。また、フレームの画素情報（輝度信号）が、レーザ光源装置と空間光変調素子との双方に入力されるため、コントラスト比を大きくでき、鮮明な映像を表示できる。
【００７０】
Ｂ．第２実施例：
第２実施例では、予め通常動作時におけるスロープ効率と、劣化時におけるスロープ効率と各スロープ効率における最大光量が関連づけて保存された特性テーブルを用いて、最大制御光量を更新する。なお、第２実施例におけるプロジェクタの構成は、第１実施例とほぼ同一である。ただし、第２実施例の制御部２００には、基準変換効率範囲に代えて特性テーブルが保存されている。
【００７１】
Ｂ１．特性テーブル：
図７は、第２実施例における特性テーブルを例示する説明図である。特性テーブル７００には、通常動作時におけるスロープ効率７１０、劣化時におけるスロープ効率７２０、通常動作時における最大光量Ｐmax1および劣化時の最大光量Ｐmax2が保存されている。特性テーブル７００において、縦軸は光量を表し、横軸は駆動電圧を表す。プロジェクタの映像処理回路１００は、最大光量Ｐmax1，Ｐmax2の約７０％の最大制御光量Ｐc1．Ｐc2で目標光量を算出する。
【００７２】
制御部２００は、レーザ光源装置の劣化時には、特性テーブル７００から、劣化時のレーザ光源装置が発振可能な最大光量を取得し、映像処理回路に転送する。例えば、制御部２００は、レーザ光源装置の劣化を検出すると、特性テーブル７００を参照し、劣化時のレーザ光源装置の最大光量Ｐmax2を映像処理回路１００に転送する。第２実施例では、例えば、過電圧の印可検出時にレーザ光源装置が劣化していると判断してもよい。なお、複数のレーザ光源装置において劣化が検出された場合には、最大光量の低下率が最大のレーザ光源装置の最大光量を転送する。
【００７３】
映像処理回路１００は、制御部２００から受け取った最大光量に基づき、光量検出回路に設定されている最大制御光量を更新する。このとき、他のレーザ光源装置の最大制御光量についても、ホワイトバランスを一定に維持するように、更新した最大制御光量に連動させて更新する。
【００７４】
以上説明した第２実施例のプロジェクタによれば、予め規定された特性テーブルを用いて、劣化したレーザ光源装置の発振可能な最大光量を取得できる。従って、劣化状態に応じて、動的かつ迅速に最大制御光量を更新できるため、レーザ光源装置の故障を抑制でき、耐用年数を長期化できる。
【００７５】
Ｃ．第３実施例：
第３実施例では、静止画の表示やプレゼンテーション資料など、各フレーム間の最大光量の変化量が小さいときのスロープ効率の求め方および映像処理回路における最大制御光量再設定処理について説明する。
【００７６】
Ｃ１．機能ブロック：
図８は、第３実施例におけるプロジェクタ及び機能ブロックを例示するブロック図である。第３実施例のプロジェクタの構成は、第１実施例とほぼ同様である。ただし、第３実施例のプロジェクタの映像処理回路１００は、直前のフレームの最大光量を一時的に保存する最大光量バッファ１０６と、黒フレームの目標光量として予め規定された規定光量が設定された規定光量テーブル１０７を備える。
【００７７】
Ｃ２．黒フレームの挿入について：
図９は、第３実施例におけるフレームの一部について例示する説明図である。時間ｔは、経過時間を表す。第１実施例と同様に、画像生成装置からプロジェクタに対して、フレーム単位で映像信号が入力される。例えば、フレーム３００の次にフレーム３０１が入力され、フレーム３０１の次にフレーム３０２が入力される。第３実施例では、画像を表示するフレーム３００，３０２，３０４の各フレーム間に全画素が黒となるように画素値が設定されたフレーム３０１，３０３が挿入される。以降、画像表示用のフレームを通常フレーム、全画素が黒となるように設定されたフレームを黒フレームと呼ぶ。
【００７８】
Ｃ３．最大制御光量再設定処理：
図１０は、第３実施例における最大制御光量再設定処理を説明するフローチャートである。映像処理回路１００は、１フレームに含まれる画素データの輝度値の輝度分布を表すヒストグラムに基づいてフレームの目標光量を算出し、各フレームの目標光量を目標光量バッファに保存する（ステップＳ３００）。映像処理回路１００は、目標光量バッファに保存されている目標光量を用いて、入力された複数のフレームに黒フレームが含まれているかを判断する（ステップＳ３０２）。具体的には、以下の式２に示すとおり、直前フレームの最大光量Ｐmax(t-1)と、今回フレームの最大光量Ｐmax(t)との差分Ｈが、所定の範囲内に含まれる場合に、黒フレームが挿入されていると判断する。なお、黒フレームが挿入されている場合を黒フレームモードと呼び、黒フレームが挿入されていない場合を通常モードと呼ぶ。
【００７９】
−α＜Ｈ＝Ｐmax(t-1)−Ｐmax(t)＜α  …式２
【００８０】
映像処理回路１００は、黒フレームモードの場合（ステップＳ３０２：ＹＥＳ）、ホワイトバランスおよびγ補正の演算を含む色変換処理を行い（ステップＳ３０４）、目標光量を制御部２００へ転送する（ステップＳ３０６）。映像処理回路１００は、通常モードの場合（ステップＳ３０２：ＮＯ）、第１実施例において説明したステップＳ１０２以降の処理を行う。
【００８１】
図１１を参照して、黒フレーム入力時にレーザ光源装置の制御部２００に転送すべき目標光量について説明する。図１１は、第３実施例における黒フレーム挿入時の規定光量を例示する説明図である。図１１に示すように、規定光量テーブル１０７には、黒フレームの挿入順番と規定光量とが保存されている。例えば、最初に挿入される黒フレームＢＦ1には、規定光量Ｐ11が関連付けられている。
【００８２】
映像処理回路１００は、入力されたフレームが黒フレームである場合には、予め規定された規定光量を、かかる黒フレームの目標光量として制御部２００に転送する。例えば、映像処理回路１００は、黒フレーム３０１が最初に挿入された黒フレームである場合、制御部２００に対して規定光量Ｐ11を目標光量として転送する。
【００８３】
図１０に戻り説明を続ける。目標光量の転送以降の処理は、第１実施例の処理と同様である。すなわち、制御部２００の処理は第１実施例において説明した処理と同様である。制御部２００は、目標光量を取得すると（ステップＳ２００）、目標光量とレーザ光源の出力光量とを用いてＡＰＣを行う（ステップＳ２０２）。制御部２００は、目標光量が予め規定された規定光量である場合に、ＡＰＣにより出力光量が目標光量となったときのレーザ光源の駆動条件を駆動条件バッファ２０１に保存し（ステップＳ２０４）、駆動条件バッファ２０１に保存されている駆動条件を用いてスロープ効率を算出する（ステップＳ２０６）。ステップＳ２０６のスロープ効率算出以降の処理（映像処理回路１００のステップＳ１０８以降の処理を含む）については説明を省略する。
【００８４】
なお、入力されたフレームが黒フレームの場合には、表示素子ドライバは、ライトバルブが黒表示されるように制御する。こうすることにより、黒フレーム入力時に、表示される画像は全画素が黒とされた黒画像となるが、プロジェクタ内部では、所定の目標光量に対するＡＰＣが行われ、複数種類の光量に対する駆動条件を取得できる。
【００８５】
以上説明した第３実施例のプロジェクタによれば、フレーム間に黒フレームを意図的に挿入し、黒フレームの挿入時に規定光量を出力するための駆動条件を取得することで、スロープ効率を算出できる。従って、フレーム間での輝度変化量の比較的少ない映像の表示時、例えば、静止画像の表示時やプレゼンテーション資料の表示時においても、レーザ光源装置の劣化を判定でき、利便性の向上を図ることができる。
【００８６】
Ｄ．変形例：
（１）第１実施例では、異なる５種類の目標光量に対する駆動条件を用いて算出したスロープ効率が基準変換効率範囲に含まれない場合にレーザ光源装置が劣化していると判断しているが、例えば、少なくとも異なる二つの目標光量に対する駆動回路の駆動条件からこの傾きを算出し、劣化判定を行っても良い。こうすれば、所定時間の駆動条件あるいは所定時間の駆動条件の傾きと比較して劣化判定を行うことができる。なお、少なくとも二つの目標光量に対する駆動回路の駆動条件から求められる傾きと、所定時間の駆動条件との比較により劣化判定を行っても良いし、少なくとも二つの目標光量に対する駆動回路の駆動条件から求められる傾きと、所定時間駆動条件により算出される傾きとの比較により劣化判定を行っても良い。
【００８７】
（２）第１実施例〜第３実施例では、赤色レーザ光源装置、青色レーザ光源装置、緑色レーザ光源装置のうち、通常時の低下比率が最大である光源光量に連動して全色のレーザ光源装置の最大制御光量を更新しているが、予め決められたいずれか１色のレーザ光源装置の低下比率に連動させて、全色のレーザ光源装置の最大制御光量を更新してもよい。例えば、温度依存性の高いレーザ光源装置に連動させて他の光源装置の最大制御光量を調整してもよい。赤色レーザ光源が温度依存性が高いため、赤色レーザ光源装置に他色光源を連動させてもよい。こうすれば、簡易な構成で効率的にホワイトバランスを一定に維持できる。
【００８８】
（３）上述した種々のレーザ光源装置を備える映像表示装置としてのプロジェクタの構成の他、画像表示装置、モニタ装置、照明装置としても構成できる。上述した種々の態様は、適宜、組み合わせたり、一部を省略したりできる。
【００８９】
（４）第１実施例〜第３実施例では、ホワイトバランスをレーザ光源の光量で調整しているが、例えば、ライトバルブを用いて調整してもよい。また、レーザ光源とライトバルブの双方を制御してホワイトバランスを調整してもよい。
【００９０】
以上、本発明の種々の実施例について説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の構成をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】第１実施例におけるプロジェクタの概略構成について例示する説明図。
【図２】第１実施例におけるプロジェクタのブロック構成を例示する説明図。
【図３】第１実施例における最大制御光量再設定処理を説明するフローチャート。
【図４】第１実施例における最大制御光量再設定処理を説明するフローチャート。
【図５】第１実施例における駆動条件の保存について例示する説明図。
【図６】第１実施例における劣化判定を説明する説明図。
【図７】第２実施例における特性テーブルを例示する説明図。
【図８】第３実施例におけるプロジェクタおよび機能ブロックを例示するブロック図。
【図９】第３実施例におけるフレームの一部について例示する説明図。
【図１０】第３実施例における最大制御光量再設定処理を説明するフローチャート。
【図１１】第３実施例における黒フレーム挿入時の規定光量を例示する説明図。
【符号の説明】
【００９２】
１０、２０、３０…光源装置
５０…均一化光学素子
６０…空間光変調素子
７０…ダイクロイックプリズム
８０…投射レンズ
９０…スクリーン
１００…映像処理回路
１０１…色変換回路
１０２…光量検出回路
１０３…フレームバッファ
１０４…透過率演算回路
１０６…最大光量バッファ
１０７…規定光量テーブル
１１０…第２高調波発生素子
１２０…共振器
１５０…表示部
１５１…表示素子ドライバ
１５２…変調素子駆動回路
２００…制御部
２０１…駆動条件バッファ
２０２…基準変換効率範囲記憶部
２１０、２２０、２３０…レーザ光源
２１１、２２１，２３１…レーザ駆動回路
２１１ａ，２２１ａ，２３１ａ…ＤＣ／ＤＣコントローラ
２１１ｂ，２２１ｂ，２３１ｂ…レーザ駆動ドライバ
２７０…ダイクロイックミラー
３００、３０２，３０４…フレーム
３０１、３０３…黒フレーム
５００…グラフ
６００…グラフ
６１０…基準スロープ効率
６２０…スロープ効率
６５０…基準変換効率範囲
７００…特性テーブル
７１０…スロープ効率
７２０…スロープ効率
１０００…プロジェクタ
【図１】
0005326271.tif 000002
【図２】
0005326271.tif 000003
【図３】
0005326271.tif 000004
【図４】
0005326271.tif 000005
【図５】
0005326271.tif 000006
【図６】
0005326271.tif 000007
【図７】
0005326271.tif 000008
【図８】
0005326271.tif 000009
【図９】
0005326271.tif 000010
【図１０】
0005326271.tif 000011
【図１１】
0005326271.tif 000012