特許 6135037 投影装置、投影方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6135037

(24)【登録日】2017年5月12日

(45)【発行日】2017年5月31日

(54)【発明の名称】投影装置、投影方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G03B 21/14 20060101AFI20170522BHJP

   G03B 21/00 20060101ALI20170522BHJP

   G09G 3/20 20060101ALI20170522BHJP

   H04N 9/31 20060101ALI20170522BHJP

【ＦＩ】

   G03B21/14 Z

   G03B21/00 F

   G09G3/20 670L

   G09G3/20 642C

   G09G3/20 642Z

   H04N9/31 A

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2012-17058(P2012-17058)

(22)【出願日】2012年1月30日

(65)【公開番号】特開2013-156444(P2013-156444A)

(43)【公開日】2013年8月15日

【審査請求日】2015年1月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001443

【氏名又は名称】カシオ計算機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100159651

【弁理士】

【氏名又は名称】高倉 成男

(74)【代理人】

【識別番号】100091351

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 哲

(74)【代理人】

【識別番号】100088683

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 誠

(74)【代理人】

【識別番号】100109830

【弁理士】

【氏名又は名称】福原 淑弘

(74)【代理人】

【識別番号】100075672

【弁理士】

【氏名又は名称】峰 隆司

(74)【代理人】

【識別番号】100095441

【弁理士】

【氏名又は名称】白根 俊郎

(74)【代理人】

【識別番号】100084618

【弁理士】

【氏名又は名称】村松 貞男

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100119976

【弁理士】

【氏名又は名称】幸長 保次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100140176

【弁理士】

【氏名又は名称】砂川 克

(74)【代理人】

【識別番号】100158805

【弁理士】

【氏名又は名称】井関 守三

(74)【代理人】

【識別番号】100124394

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 立志

(74)【代理人】

【識別番号】100112807

【弁理士】

【氏名又は名称】岡田 貴志

(74)【代理人】

【識別番号】100111073

【弁理士】

【氏名又は名称】堀内 美保子

(74)【代理人】

【識別番号】100134290

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 将訓

(72)【発明者】

【氏名】深野 和靖

【審査官】 角田 光法

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００４−１８４８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３４７９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０８５０３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１２２６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１７１３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３２８０７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２０３８９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／０６６０４０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００８−１９３０５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３０９３２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−０７８７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１０／０４１５００（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ２１Ｓ２／００−１９／００

Ｆ２１Ｖ１／００−１５／０４

２３／００−３７／００

９９／００

Ｇ０３Ｂ２１／００−２１／１０

２１／１３４−２１／３０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数色の発光素子を各色毎に輝度を調整して発光可能な光源と、
上記色毎の発光素子の発光または消灯を制御する駆動手段と、
上記駆動手段により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記光源の複数色の階調変調値を調整する調整手段と、
を具備したことを特徴とする投影装置。

【請求項2】

画像信号を入力する入力手段と、
上記入力手段で入力する画像信号に基づいて上記光源からの光を上記調整手段で調整した階調変調値に応じ空間変調して光像を形成する光変調手段と、
上記光変調手段で形成した光像を出射して投影する投影手段と
をさらに具備したことを特徴とする請求項１記載の投影装置。

【請求項3】

上記複数色の発光素子の色毎の輝度時間特性を測定する輝度測定手段をさらに具備し、
上記調整手段は、上記輝度測定手段で測定した上記複数色の発光素子の色毎の輝度時間特性に基づき、上記複数色の階調変調値を調整する
ことを特徴とする請求項２記載の投影装置。

【請求項4】

上記輝度測定手段は、上記光変調手段で上記投影手段の方向とは異なる方向に出射された光を用いて輝度時間特性を測定することを特徴とする請求項３記載の投影装置。

【請求項5】

上記同時発光期間は、原色光を発する２色の発光素子を駆動することを特徴とする請求項１乃至４何れかに記載の投影装置。

【請求項6】

上記複数色の発光素子それぞれの輝度時間特性を記憶する記憶手段をさらに具備し、
上記調整手段は、上記記憶手段で記憶する上記複数色の発光素子それぞれの輝度時間特性に基づいて、上記複数色の階調変調値を調整する
ことを特徴とする請求項１乃至５何れかに記載の投影装置。

【請求項7】

上記複数色の発光素子それぞれの温度を検出する温度検出手段をさらに具備し、
上記記憶手段は、温度に対応する輝度時間特性を複数記憶し、
上記調整手段は、上記温度検出手段で検出した上記複数色の発光素子の色毎の温度に基づいて上記記憶手段で記憶する輝度時間特性を切換え、上記複数色の階調変調値を調整する
ことを特徴とする請求項６記載の投影装置。

【請求項8】

複数色の発光素子を色毎に輝度を調整して発光可能な光源、上記色毎の発光素子の発光または消灯を制御する駆動部を備えた装置での投影方法であって、
上記駆動部により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記光源の複数色の階調変調値を調整する調整工程を有することを特徴とする投影方法。

【請求項9】

複数色の発光素子を色毎に輝度を調整して発光可能な光源、上記色毎の発光素子の発光または消灯を制御する駆動部を備えた装置が内蔵する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、
上記駆動部により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記光源の複数色の階調変調値を調整する調整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】

従来、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）半導体発光素子を光源に用いた投影装置では、素子の発光開始直後とそれ以後とで発光効率が熱変動により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】

しかして、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２０１０−２１１１３４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上述した特許技術は、半導体発光素子の温度変動に基づく発光効率の低下を相殺するべく、供給電力をより上昇させて同一フィールド内での発光輝度を均一となるように制御する。したがって、発光直後のまだ温度が上昇していない状態で最適な発光輝度が得られるように供給電力により駆動すると、その後の温度が上昇した状態ではより高い電力による駆動を行なうこととなり、発光素子の熱的負荷が大きく、素子の劣化を招く虞がある。

【0006】

ところで複数の原色の半導体発光素子を同時に発光させることで、混色としての補色あるいは白色を用いた光像を投影するフィールドをフレーム中に設定して、総合的な画像の色再現性及び輝度を向上させるような駆動方式を採るものがある。

【0007】

このような補色あるいは白色の画像投影フィールドを設定した場合、各色の光源素子毎に発光効率の変化特性が異なる。

【0008】

加えて、補色フィールドの前に位置するフィールドから続けて発光している素子と、その補色フィールドで発光を開始した素子とでは、同じ補色フィールドで発光する場合でも、それぞれの温度特性及び発光時間が共に異なる。

【0009】

図５（Ａ）は、補色フィールドであるＹｅ（黄色）フィールドに続いてＧ（緑色）フィールドが位置する場合の、Ｇ用の半導体発光素子による光源とＲ（赤色）用の半導体発光素子による光源の各発光波形を示す。Ｇ用光源の発光波形が、図５（Ａ−１）に示すように高い波高値で２つのフィールド期間分に渡っているのに対し、図５（Ａ−２）に示すようにＲ用光源の発光波形は、当初のＹｅフィールド期間のみとなっており、且つＧ用光源に対して非常に低い波高値となっている。

【0010】

加えて、Ｇ用光源、Ｒ用光源共に発光期間の当初が、素子温度が低いために最も輝度が高く、素子の温度上昇によって輝度が急激に低下した後、徐々に吸熱量と放熱量が相殺される割合が増え、低下の割合がゆるやかになる。

【0011】

しかしながら、Ｇ用光源の発光輝度がまだ低下する過程時に、Ｒ用光源の発光輝度がゆるやかに安定しつつ、同時発光する期間を停止するものとなっており、発光輝度の時間特性が両光源素子で著しく異なることが見て取れる。

【0012】

次の図５（Ｂ）は、補色フィールドであるＹｅ（黄色）フィールドを挟んで、その前側にＧ（緑色）フィールド、後ろ側にＲ（赤色）フィールドが位置する場合の、Ｇ用の半導体発光素子による光源とＲ（赤色）用の半導体発光素子による光源の各発光波形を示す。

【0013】

Ｇ用光源、Ｒ用光源共に、発光期間の当初が、素子温度が低いために最も輝度が高く、素子の温度上昇によって輝度が低下した後、徐々に吸熱量と放熱量が相殺される割合が増え、低下の割合がゆるやかになる。

【0014】

しかしながら、両発光素子の発光タイミングのずれから、中央のＹｅフィールドでは、Ｇ用光源の発光波形が、図５（Ｂ−１）に示すように低下した状態で安定しているのに対し、図５（Ｂ−２）に示すようにＲ用光源の発光波形は発光当初の最も高い状態から急激に低下する過程となっており、この場合も発光輝度の時間特性が両光源素子で著しく異なることが見て取れる。

【0015】

これらのように同時発光する複数の光源素子の輝度時間特性が著しく異なるような場合、光源素子を駆動する電流を調整する方法を採用したとしても、同時発光するフィールド期間では正確な階調表現がしにくく、一部で階調が反転するなど、不自然な色の描写となる可能性がある。

【0016】

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、複数色の半導体発光素子の同時発光による輝度向上と正確な階調表現とを両立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】

【0017】

本発明の一態様は、複数色の発光素子を各色毎に輝度を調整して発光可能な光源と、上記色毎の発光素子の発光または消灯を制御する駆動手段と、上記駆動手段により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記光源の複数色の階調変調値を調整する調整手段と、を具備したことを特徴とする。

【発明の効果】

【0018】

本発明によれば、複数色の半導体発光素子の同時発光による輝度向上と正確な階調表現とを両立することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の一実施形態に係るデータプロジェクタ装置の電子回路と光学系統の構成を示す図。

【図2】同実施形態に係る光学系の具体的な構成例を示す図。

【図3】同実施形態に係る主として階調のキャリブレーション動作に関する処理内容を示すフローチャート。

【図4】同実施形態に係る画像フレームと各光源素子の発光期間を示すタイミングチャート。

【図5】複数色の半導体発光素子を同時発光する場合の輝度時間特性を例示する波形図。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下本発明をＤＬＰ（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。

【0021】

図１は、本実施形態に係るデータプロジェクタ装置１０の概略機能構成を示す図である。
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。

【0022】

画像変換部１２は、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。このとき画像変換部１２は、内部に備えられる階調変換部１２Ａにより、後述するように階調テーブルを参照した上でＰＷＭ信号情報として上記投影処理部１３へ送る。

【0023】

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。

【0024】

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６０［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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

光源部１５は、青色のレーザ光を発するＬＤ１８を有する。
ＬＤ１８が発する青色のレーザ光（Ｂ）は、ミラー１９で反射され、ダイクロイックミラー２０を透過した後に蛍光ホイール２１の周面に照射される。この蛍光ホイール２１は、ホイールモータ（Ｍ）２２により回転されるもので、上記青色のレーザ光が照射される周面全周に渡って蛍光体層２１ｇを形成している。

【0029】

より詳細には、蛍光ホイール２１の上記レーザ光が照射される円周上に蛍光体を塗布することで蛍光体層２１ｇが形成される。蛍光ホイール２１の蛍光体層２１ｇが形成されている面の裏面には図示しない反射板が蛍光体層２１ｇと重なるように設けられている。

【0030】

蛍光ホイール２１の蛍光体層２１ｇに青色のレーザ光が照射されることで、緑色光（Ｇ）が反射光として励起する。この緑色光は、上記ダイクロイックミラー２０で反射され、ダイクロイックミラー２３でも反射されて、インテグレータ２４で輝度分布が均一な光束とされた後に、ミラー２５で反射されて、上記ミラー１６に至る。

【0031】

さらに光源部１５は、赤色光を発するＬＥＤ２６、及び青色光を発するＬＥＤ２７を有する。
ＬＥＤ２６が発する赤色光（Ｒ）は、上記ダイクロイックミラー２０を透過し、上記ダイクロイックミラー２３で反射された後、上記インテグレータ２４で輝度分布が均一な光束とされ、それから上記ミラー２５で反射されて、上記ミラー１６に至る。

【0032】

ＬＥＤ２７が発する青色光（Ｂ）は、上記ダイクロイックミラー２３を透過し、上記インテグレータ２４で輝度分布が均一な光束とされた後に、上記ミラー２５で反射されて、上記ミラー１６に至る。

【0033】

以上の如く、ダイクロイックミラー２０は、青色光，赤色光を透過する一方で、緑色光を反射する。ダイクロイックミラー２３は、青色光を透過する一方で、緑色光及び赤色光を反射する。
本実施形態では、上記マイクロミラー素子１４による反射光の振り分け動作で、上記投影レンズ部１７方向に反射されなかった光、所謂「オフ光」が測定手段である輝度センサ２８に入射される。この輝度センサ２８は、入射された光の照度を測定し、後に詳述するが、輝度を示す信号を上記投影処理部１３に出力する。

【0034】

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、上記ＬＤ１８、ＬＥＤ２６，２７の各発光、上記ホイールモータ２２による蛍光ホイール２１の回転、及び上記輝度センサ２８による輝度の測定を、後述するＣＰＵ２９の制御の下に実行する。

【0035】

上記各回路の動作すべてをＣＰＵ２９が制御する。このＣＰＵ２９は、メインメモリ３０及びプログラムメモリ３１と直接接続される。メインメモリ３０は、例えばＳＲＡＭで構成され、ＣＰＵ２９のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ３１は、電気的に書換可能な不揮発性メモリで構成され、上記ＣＰＵ２９が実行する動作プログラムや各種定型データと、さらに階調テーブル３１Ａとして、後述する原色Ｒ，Ｇ，Ｂの期間及び混色のＹｅ，Ｗの期間に対応した複数の階調値毎のＰＷＭパターンの設定値などを記憶する。ＣＰＵ２９は、上記メインメモリ３０及びプログラムメモリ３１を用いて、このデータプロジェクタ装置１０内の制御動作を実行する。

【0036】

上記ＣＰＵ２９は、操作部３２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３２は、データプロジェクタ装置１０の本体に設けられるキー操作部と、このデータプロジェクタ装置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ＣＰＵ２９へ直接出力する。

【0037】

上記ＣＰＵ２９はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部３３とも接続される。音声処理部３３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３４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。

【0038】

続いて、上記光源部１５とマイクロミラー素子１４、及び投影レンズ部１７を含む光学系のより具体的な構成例について図２により説明する。

【0039】

図２において、ＬＤ１８は、複数、例えば８×４(紙面に垂直な方向)の計２４個のマトリックス状に配置されたＬＤアレイで構成され、それぞれの発光により出射された青色レーザ光は、これも同数のミラーを、段差を設けてマトリックス状に配置したミラーアレイで構成されるミラー１９で反射される。

【0040】

ミラー１９で反射された青色のレーザ光は、レンズ４１，４２、ダイクロイックミラー２０、レンズ４３，４４を介して蛍光ホイール２１に投射される。

【0041】

蛍光ホイール２１の蛍光体層２１ｇ（図１参照）で励起した緑色光は、蛍光ホイール２１の蛍光体層２１ｇが形成されている面の裏面に設けられている図示しない反射板で反射され、上記レンズ４３，４４を介してダイクロイックミラー２０で反射され、レンズ４５を介した後にダイクロイックミラー２３で反射される。

【0042】

このダイクロイックミラーホイール２３で反射された緑色光が、レンズ４６、インテグレータ２４、及びレンズ４７を介してミラー２５で反射され、さらにレンズ４８を介して上記ミラー１６に至る。

【0043】

ミラー１６で反射された緑色光は、レンズ４９を介してマイクロミラー素子１４に照射され、このマイクロミラー素子１４で対応する色の光像が形成される。形成された光像は、上記レンズ４９を介して投影レンズ部１７側に出射される。

【0044】

また、ＬＥＤ２６が発する赤色光は、レンズ５０，５１を介して上記ダイクロイックミラー２０を透過し、レンズ４５を介して上記ダイクロイックミラー２３で反射される。

【0045】

ＬＥＤ２７が発する青色光は、レンズ５２，５３を介して上記ダイクロイックミラー２３を透過する。

【0046】

次に上記実施形態の動作について説明する。
なお、上述した如く以下に示す動作は全て、ＣＰＵ２９がプログラムメモリ３１から読出した動作プログラムや固定データ等をメインメモリ３０に展開して記憶させた上で実行する。

【0047】

本実施形態では、カラー画像１フレームを投影する際、例えば、図４に示すように、当該フレームをＲ（赤），Ｙｅ（黄），Ｇ（緑），Ｂ（青），Ｗ（白）の５フィールドで構成して当該色の画像を投影するものとする。

【0048】

投影処理部１３では、赤色信号Ｒに対応する画像は、Ｒ（赤）フィールド，Ｙｅ（黄）フィールド，Ｗ（白）フィールドの期間、緑色信号Ｇに対応する画像は、Ｙｅ（黄）フィールド，Ｇ（緑）フィールド，Ｗ（白）フィールドの期間、青色信号Ｂに対応する画像は、Ｂ（青）フィールド，Ｗ（白）フィールドの期間、にそれぞれ割り振られて、その光源の輝度レベルの時間積分値の割り振られた複数フィールド分の和として、対応する階調に応じた表示が行われるように、赤色信号Ｒと緑色信号Ｇと青色信号Ｂの階調に対応するＰＷＭ信号（オン／オフ信号）が作られる。

【0049】

そして、次のフレーム期間を用いて、マイクロミラー素子１４により、そのＰＷＭ信号に基づく表示が行われる。

【0050】

また、投影処理部１３は、Ｙｅ（黄）フィールドにおいては、緑色光用のＬＤ１８、及び赤色光用のＬＥＤ２６を同時に発光させる。

【0051】

さらに投影制御部１３は、Ｗ（白）フィールドにおいては、緑色光用のＬＤ１８、赤色光用のＬＥＤ２６、及び青色光用のＬＥＤ２７のすべてを同時に発光させる。

【0052】

図３は、データプロジェクタ装置１０の電源がオンである間に実行する、主として階調のキャリブレーション動作に関する処理内容を抽出して示すフローチャートである。

【0053】

電源をオンした状態でＣＰＵ２９は、キャリブレーション動作を行なうタイミングであるか否かを判断する（ステップＳ１０１）。

【0054】

ここでキャリブレーション動作を行なうタイミングとは、例えば、電源投入当初、連続投影時間で一定時間（ｅｘ．３０分）毎などに相当するものとし、ＣＰＵ２９がメインメモリ３０内に設定する連続動作時間をカウントするレジスタの内容に基づいて判断するものとする。

【0055】

上記ステップＳ１０１でキャリブレーション動作を行なうタイミングではないと判断した場合、ＣＰＵ２９は通常の投影動作として、その時点で設定されているＲ，Ｇ，Ｂ各色の階調データに基づいて、入力部１１から入力される画像信号に対応した画像をマイクロミラー素子１４で表示して反射光により光像を形成させ、投影レンズ部１７より投影対象のスクリーン等に出射し（ステップＳ１０２）、その後に再び上記ステップＳ１０１からの処理に戻る。

【0056】

図４は、この通常投影時に主としてＣＰＵ２９により実行される投影動作の処理タイミングを示す。前述したように図４（Ａ）に示す如く、カラー画像１フレームがＲ（赤），Ｙｅ（黄），Ｇ（緑），Ｂ（青），Ｗ（白）の５フィールドで構成してＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）信号に対応する画像を投影する。

【0057】

Ｙｅフィールドは、赤色光と緑色光の混色による補色の画像投影期間として設定されるもので、赤色光を発するＬＥＤ２６と、緑色光を得るために青色の励起光を発するＬＤ１８とが同時に発光するよう投影処理部１３により駆動される。

【0058】

またＷフィールドでは、赤色光、緑色光、及び青色光の混色による輝度画像（モノクロ画像）の投影期間として設定されるもので、赤色光を発するＬＥＤ２６、緑色光を得るために青色の励起光を発するＬＤ１８、及び青色光を発する投影レンズ部１７の全てが同時に発光するよう投影処理部１３により駆動される。

【0059】

したがって、図４（Ｂ）に示すように赤色光を発する光源であるＬＥＤ２６の発光タイミングは、当該フレームの前のフレームのＷフィールドから当該フレームのＲフィールド及びＹｅフィールドに至る期間となる。

【0060】

また図４（Ｃ）に示すように緑色光を得るために青色の励起光を発するＬＤ１８の発光タイミングは、当該フレームのＹｅフィールド及びＧフィールドと、Ｗフィールドの２つの期間となる。

【0061】

さらに図４（Ｄ）に示すように青色光を発するＬＥＤ２７の発光タイミングは、当該フレームのＢフィールド及びＷフィールドとなる。

【0062】

図４（Ｅ）〜図４（Ｇ）に色毎の光源素子の輝度時間特性を例示する。図示する如く、色光源毎に輝度レベルが大きく異なる（Ｇ＞Ｒ＞Ｂ）と共に、発光期間の当初が最も輝度が高く、素子の温度上昇によって輝度が急激に低下した後、吸熱量と放熱量が相殺される割合が増え、低下の割合がゆるやかになる。

【0063】

一方、上記ステップＳ１０１でキャリブレーション動作を行なうタイミングであると判断した場合、ＣＰＵ２９はキャリブレーション動作の光源を指定する変数ｎを初期化して「０」とした後（ステップＳ１０３）、変数ｎの値、ここでは「０」により指定されるＬＥＤ２６の輝度時間特性を測定する（ステップＳ１０４）。

【0064】

この輝度時間特性の測定にあたっては、例えば２画像フレームに渡ってＬＥＤ２６のみを発光させるものとして、上記図４（Ｂ）に示したタイミング、すなわち１フレーム目のＷフィールドから２フレーム目のＹｅフィールドまで発光するように投影処理部１３により駆動させる。

【0065】

このとき投影処理部１３は、マイクロミラー素子１４で表示させる画像が投影画像全面が黒色となるようにして、光源部１５からの光を全て投影レンズ部１７側ではなく輝度センサ２８側に反射させる。なお、そのときの他の色の光源はオフに対応する動作とさせる。

【0066】

これにより上記図４（Ｅ）に示したように変化するＬＥＤ２６の輝度時間特性を、輝度センサ２８を用いて測定する。
この測定結果が、このフィールド構成に基づく、赤色光を発するＬＥＤ２６の発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性を表すデータとなる。

【0067】

その後、変数ｎの値を「＋１」更新設定し（ステップＳ１０５）、更新設定した変数ｎの値が、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度時間特性の測定を終えたことを示す値「３」ではないことを確認した上で（ステップＳ１０６）、再び上記ステップＳ１０４からの処理に戻る。

【0068】

こうしてステップＳ１０４，Ｓ１０５の処理を繰返し実行することで、ＣＰＵ２９は変数ｎの値を更新設定しながら、緑色光の輝度時間特性、青色光の輝度時間特性も同様にして実行する。

【0069】

つまり、緑色光の輝度時間特性の測定にあたっては、上記図４（Ｃ）に示したタイミング、すなわち１画像フレーム中のＹｅフィールド及びＧフィールドと、Ｗフィールド６とでＬＤ１８を発光させて、測定する。なお、その測定期間に他の色の光源はオフに対応する動作とさせる。

【0070】

また、青色光の輝度時間特性の測定にあたっては、上記図４（Ｄ）に示したタイミング、すなわち１画像フレーム中のＢフィールド及びＷフィールド６でＬＥＤ２７を発光させて、測定する。なお、その測定期間に他の色の光源はオフに対応する動作とさせる。

【0071】

そして、青色光の輝度時間特性の測定を終えた後、上記ステップＳ１０５で変数ｎの値を「＋１」更新設定して「３」とすると、続くステップＳ１０６でＣＰＵ２９はその変数ｎの値からＲ，Ｇ，Ｂの輝度時間特性の測定を終えたものと判断する。

【0072】

次いでＣＰＵ２９は、上記測定したＲ，Ｇ，Ｂの輝度時間特性に基づき、原色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）期間中に対応するＰＷＭタイミング情報である階調変調データ（階調変調値）を調整して、プログラムメモリ３１の階調テーブル３１Ａに設定する（ステップＳ１０７）。

【0073】

さらにＣＰＵ２９は、上記設定したＲ，Ｇ，Ｂの輝度時間特性に基づき、複数色の光源を同時発光しての混色フィールドであるＹｅフィールド及びＷフィールド期間中でのＰＷＭタイミング情報である階調変調データを、各発光開始時間のずれを考慮して算出し、算出した正確な階調を得るための階調変調データを調整してプログラムメモリ３１の階調テーブル３１Ａにそれぞれ設定する（ステップＳ１０８）。

【0074】

上記ステップＳ１０７及びＳ１０８では、ＰＷＭ信号のオンの期間が局所的に集中（連続）しないように考慮されるとともに、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光源の輝度の減衰カーブによる階調の逆転現象が起きないように、Ｒ，Ｇ，Ｂの輝度時間特性を考慮して、階調テーブル３１Ａが調整（設定）される。

【0075】

以上でキャリブレーション動作を終えたものとして、再び上記ステップＳ１０１からの処理に戻る。

【0076】

以上詳述した如く本実施形態によれば、同時発光期間での各発光開始時間のずれを考慮して、正確な階調を得るための各階調変調データを調整して、プログラムメモリ３１の階調テーブル３１Ａに設定するので、複数色の半導体発光素子の同時発光による輝度向上と正確な階調表現とを両立することが可能となる。

【0077】

また上記実施形態では、輝度センサ２８を用いて各色発光素子の実際の輝度時間特性を測定した上で適正な階調変調データを読出して設定するものとしているので、半導体発光素子の経年変化や個体差等を勘案し、より正確な階調表現が実現できる。

【0078】

特に上記実施形態では、輝度センサ２８の位置を、投影レンズ部１７に至る画像投影用の光軸方向から外れた、所謂オフ光が照射される位置に配するものとしたので、各色光源の輝度時間特性測定時には投影レンズ部１７から出射する画像をごく短時間だけ停止するだけで済み、測定用の不必要な画像を投影することを回避でき、通常の投影動作への影響を最小限に留めることができる。

【0079】

また上記実施形態では、Ｙｅフィールドのように原色光２色の混色による補色画像を投影する期間を設けるものとしており、このような補色期間では、Ｒ，Ｇ，Ｂ３色を同時に発光して輝度画像を投影するＷフィールド期間に比して、１色当たりの階調の誤差が与える影響が大きく、色ずれが認識されやすい。しかし、上記実施形態では、このような補色期間を設ける場合でも、使用する各光源の輝度時間特性を正確に把握して、同時発光期間もグレー階調としての利用だけでなく、補色の階調表現に利用できる精細な階調表現を実現することが可能となる。

【0080】

この点は、上記Ｙｅフィールドに限らず、Ｂ（青色）光源とＧ（緑色）光源とを同時に発光させるＣｙ（シアン）フィールド、及びＲ（赤色）光源とＢ（青色）光源とを同時に発光させるＭｇ（マゼンタ）フィールドを設ける場合にも同様の効果を奏し得る。

【0081】

なお上記実施形態では説明しなかったが、投影画像の輝度を輝度センサ２８で測定するのみならず、予想される複数色の発光素子それぞれの輝度時間特性をプログラムメモリ３１に予め記憶しておき、そのデータを参照することで、階調変調データを調整するようにしてもよい。

【0082】

このような構成とすることで、フィールド構成の変化やそのタイミングの変化に対応して、輝度時間特性に基づく正確な階調表現を容易に実現することが可能となる。

【0083】

また、光源素子であるＬＤ１８、ＬＥＤ２６、及びＬＥＤ２７それぞれの温度を検出するものとし、予め検出した温度（帯域）の変化に伴う複数の輝度時間特性をプログラムメモリ３１に記憶しておき、検出した光源素子毎の温度に基づいて記憶している輝度時間特性を切換え、光源素子毎の階調値を調整するものとしてもよい。

【0084】

このような構成とすることで、光源素子の周辺の温度変化に伴う輝度時間特性の変化に容易に対応することが可能となる。

【0085】

なお、上記実施形態は、緑色光を、蛍光体を用いて励起するための励起用光源に青色光を発するＬＤ１８を用い、赤色光を発するＬＥＤ２６、及び青色光を発するＬＥＤ２７を用いる場合の構成について説明したが、本発明はこのような構成に限ることなく、半導体発光素子を使用する各種投影装置に適用可能であることは勿論である。

【0086】

また、上記実施形態では、定期的にキャリブレーション動作を行わせるようにしたが、通常投影時に先だって一回行うものとしてもよい。

【0087】

また、上記実施形態では、補色の同時点灯期間として、Ｙｅ期間のみを持つフィールド構成の投影装置で説明したが、補色の同時点灯期間としてＣｙやＭｇの期間を有するフィールド構成の投影装置にも、本発明が適用可能であることは言うまでもない。

【0088】

また、上記実施形態では、発光素子としてＬＤやＬＥＤの半導体発光素子の例で説明したが、それに限定されず、輝度時間特性を有する発光素子に対して、本発明は適用可能である。

【0089】

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。

【0090】

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、複数色の発光素子を各色毎に輝度を調整して発光可能な光源と、上記色毎の発光素子の発光または消灯を制御する駆動手段と、上記駆動手段により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記複数色の階調変調値を調整する調整手段と、画像信号を入力する入力手段と、上記調整手段で調整した階調変調値に応じ、上記光源からの光を上記入力手段で入力する画像信号に基づいて空間変調して光像を形成する光変調手段と、上記光変調手段で形成した光像を出射して投影する投影手段とを具備したことを特徴とする。

【0091】

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、上記複数色の発光素子の色毎の輝度時間特性を測定する輝度測定手段をさらに具備し、上記調整手段は、上記輝度測定手段で測定した上記複数色の発光素子の色毎の輝度時間特性に基づき、上記複数色の階調変調値を調整することを特徴とする。

【0092】

請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記輝度測定手段は、上記光変調手段で上記投影手段の方向とは異なる方向に出射された光を用いて輝度時間特性を測定することを特徴とする。

【0093】

請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３何れかに記載の発明において、上記同時発光期間は、原色光を発する２色の発光素子を駆動することを特徴とする。

【0094】

請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４何れかに記載の発明において、上記複数色の発光素子それぞれの輝度時間特性を記憶する記憶手段をさらに具備し、上記調整手段は、上記記憶手段で記憶する上記複数色の発光素子それぞれの輝度時間特性に基づいて、上記複数色の階調変調値を調整することを特徴とする。

【0095】

請求項６記載の発明は、上記請求項５記載の発明において、上記複数色の発光素子それぞれの温度を検出する温度検出手段をさらに具備し、上記記憶手段は、温度に対応する輝度時間特性を複数記憶し、上記調整手段は、上記温度検出手段で検出した上記複数色の発光素子の色毎の温度に基づいて上記記憶手段で記憶する輝度時間特性を切換え、上記複数色の発光素子毎の階調変調値を調整することを特徴とする。

【0096】

請求項７記載の発明は、複数色の発光素子を色毎に輝度を調整して発光可能な光源、上記色毎の発光素子の発光または消灯を制御する駆動部、画像信号を入力する入力部、上記光源からの光を上記入力部で入力する画像信号に基づいて空間変調して光像を形成する光変調部、及び上記光変調部で形成した光像を出射して投影する投影部を備えた装置での投影方法であって、上記駆動部により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記複数色の階調変調値を調整する調整工程を有することを特徴とする。

【0097】

請求項８記載の発明は、複数色の発光素子を色毎に輝度を調整して発光可能な光源、上記色毎の発光素子の発光または消灯を制御する駆動部、画像信号を入力する入力部、上記光源からの光を上記入力部で入力する画像信号に基づいて空間変調して光像を形成する光変調部、及び上記光変調部で形成した光像を出射して投影する投影部を備えた装置が内蔵する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、上記駆動部により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記複数色の階調変調値を調整する調整手段として機能させることを特徴とする。

【符号の説明】

【0098】

１０…データプロジェクタ装置、１１…入力部、１２…画像変換部、１２Ａ…階調変換部、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…（青色発光用）ＬＤ、１９…ミラー、２０…ダイクロイックミラー、２１…蛍光ホイール、２１ｇ…蛍光体層、２２…ホイールモータ（Ｍ）、２３…ダイクロイックミラー、２４…インテグレータ、２５…ミラー、２６…（赤色発光用）ＬＥＤミラー、２７…（青色発光用）ＬＥＤ、２８…輝度センサ、２９…ＣＰＵ、３０…メインメモリ、３１…プログラムメモリ、３１Ａ…階調テーブル、３２…操作部、３３…音声処理部、３４…スピーカ部、４１〜５３…レンズ、ＳＢ…システムバス。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】