光源制御装置及び方法並びにプロジェクター
【課題】大幅なコストの上昇を伴わずに簡易な構成で高分解能の調光を実現することができる光源制御装置等を提供する。
【解決手段】光源制御装置１は、予め定められた調光制御周期を基準として固体光源アレイ１１を調光するための調光制御信号Ｓ２を生成する調光制御信号生成部２ａと、固体光源１１ａを制御するデューティー比を調光制御信号Ｓ２に応じて求め、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる場合には、変化が生ずる時点の前又は後における少なくとも１つの調光制御周期で、変化が生ずる時点の前後におけるデューティー比を混在させるデューティー比算出処理部２ｂと、デューティー比算出処理部２ｂで求められたデューティー比で固体光源１１ａを発光及び非発光とするＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４を生成して固体光源１１ａの駆動制御を行う駆動制御部（ＰＷＭ信号生成部３及び光源駆動部４ａ〜４ｄ）とを備える。
【解決手段】光源制御装置１は、予め定められた調光制御周期を基準として固体光源アレイ１１を調光するための調光制御信号Ｓ２を生成する調光制御信号生成部２ａと、固体光源１１ａを制御するデューティー比を調光制御信号Ｓ２に応じて求め、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる場合には、変化が生ずる時点の前又は後における少なくとも１つの調光制御周期で、変化が生ずる時点の前後におけるデューティー比を混在させるデューティー比算出処理部２ｂと、デューティー比算出処理部２ｂで求められたデューティー比で固体光源１１ａを発光及び非発光とするＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４を生成して固体光源１１ａの駆動制御を行う駆動制御部（ＰＷＭ信号生成部３及び光源駆動部４ａ〜４ｄ）とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源制御装置及び方法並びにプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高精細な画像を大画面に表示することが可能な薄型の画像表示装置の研究開発が盛んに行われている。このような画像表示装置の一種に、光源、光変調装置、及び投射光学系を備えており、光源から射出された光を光変調装置で変調し、変調した光（画像光）を投射光学系でスクリーンに投射することにより、スクリーン上に画像を表示するプロジェクターがある。
【０００３】
プロジェクターは、投射光学系等の光学系で生ずる光漏れや迷光が原因で十分なコントラストが得られず、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）を用いた画像表示装置に比べて表示可能な階調範囲（ダイナミックレンジ）が狭くなる傾向がある。また、プロジェクターは、スクリーンに画像光を投射することにより画像を表示するものであるため、周辺の照明環境に応じて、明部や暗部の階調つぶれやコントラストの低下等が引き起こされて表示画像の視認性が低下し、或いは、表示画像が明るすぎてしまうことがある。
【０００４】
このような不具合を改善すべく、光源から射出される光を表示すべき画像に応じて調光するプロジェクターが開発されている。ここで、光源から射出される光を調光している最中に急激な輝度変化が生ずると、ユーザーにちらつきが視認されて違和感を与えてしまう可能性がある。以下の特許文献１には、単位時間（例えば１／３０秒）当たりの輝度変化に制限を設けることでちらつきの発生を抑止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０７００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の特許文献１に開示された技術を用いてちらつきの発生を防止する場合において、全体的に暗い画像を表示するときには、全体的に明るい画像を表示するときよりも高分解能の制御が求められる。例えば、単位時間当たりの輝度変化が５％に制限されている場合を考える。かかる場合に、あるフレームにおける表示画像輝度が１００％であるとき（例えば、白色画像が表示されているとき）には、次のフレームで輝度を９５〜１００％にする調光が許容される。これに対し、あるフレームにおける表示画像輝度が１％であるとき（例えば、黒画像が表示されているとき）には、次のフレームで輝度を０．９５〜１％にする調光が許容される。
【０００７】
つまり、上記の特許文献１に開示された技術では、先のフレームにおける表示画像輝度を基準として次のフレームの輝度変化が５％以内に制限されるため、先のフレームにおける表示画像輝度が低ければ許容される輝度変化の絶対量が小さくなり高分解能の制御が求められることになる。ここで、調光に用いる制御用ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を表示画像輝度の高低に応じてそれぞれ用意すれば、表示画像輝度が高い場合の低分解能の制御と、表示画像輝度が低い場合に必要となる高分解能の制御との双方を実現することができるとも考えられる。しかしながら、制御用ルックアップテーブルが増大すると、制御が複雑化するとともに、それらの管理の手間も増えるため、コストの上昇を招いてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大幅なコストの上昇を伴わずに簡易な構成で高分解能の調光を実現することができる光源制御装置及び方法、並びに、当該装置を備えることで周辺の照明環境に応じた画像を表示することが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光源制御装置は、固体光源を有する光源装置の駆動制御を行う光源制御装置であって、予め定められた調光制御周期を基準として前記光源装置を調光するための調光制御信号を生成する生成部と、前記固体光源の発光量を制御する発光制御量を前記調光制御信号に応じて求め、前記調光制御信号の変化が生ずる場合には、変化が生ずる時点の前又は後における少なくとも１つの調光制御周期で、変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行う算出処理部と、前記算出処理部で求められた発光制御量で前記固体光源を発光させる制御信号を生成して前記固体光源の駆動制御を行う駆動制御部とを備えることを特徴としている。
この発明によると、生成部によって生成された調光制御信号に応じた発光制御量を求め、調光制御信号の変化が生ずる場合には、変化が生ずる時点の前又は後における少なくとも１つの調光制御周期で、変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させて固体光源を発光及び非発光としているため、大幅なコストの上昇を伴わずに簡易な構成で高分解能の調光を実現することができる。
また、本発明の光源制御装置は、前記算出処理部が、前記調光制御信号と前記発光制御量との関係を予め規定しているテーブルを用いて前記調光制御信号に応じた発光制御量を求めることを特徴としている。
この発明によると、調光制御信号に応じた発光制御量を求めるために１つのテーブルのみが用いられるため、テーブルの増加による制御の複雑化や管理の手間の増大を招くことはない。
また、本発明の光源制御装置は、前記算出処理部が、前記調光制御信号が予め定められた閾値以下である場合に、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行うことを特徴としている。
また、本発明の光源制御装置は、前記固体光源の駆動制御を行う駆動制御周期が、前記調光制御周期よりも短い周期に設定されており、前記算出処理部が、前記調光制御信号に応じた発光制御量を前記駆動制御周期毎に求め、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後で求めた発光制御量を有する駆動制御周期が所定の割合で前記調光制御周期に含まれるように、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行うことを特徴としている。
或いは、本発明の光源制御装置は、前記光源装置が、複数の固体光源を備えており、前記算出処理部が、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後で求められた発光制御量で駆動される固体光源の数の割合が所定の割合となるように、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行うことを特徴としている。
本発明の光源制御方法は、固体光源を有する光源装置の駆動制御を行う光源制御方法であって、予め定められた調光制御周期を基準として前記光源装置を調光するための調光制御信号を生成し、前記固体光源の発光量を制御する発光制御量を前記調光制御信号に応じて求め、前記調光制御信号の変化が生ずる場合には、変化が生ずる時点の前又は後における少なくとも１つの調光制御周期で、変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行い、求められた発光制御量で前記固体光源を発光させる制御信号を生成して前記固体光源の駆動制御を行うことを特徴としている。
本発明のプロジェクターは、光源装置と、表示すべき画像の画像信号に基づいて該光源装置からの光を変調する光変調装置と、該光変調装置で変調された光をスクリーンに投射する投射光学系とを備えるプロジェクターにおいて、前記光源装置を制御する上記の何れかに記載の光源制御装置を備えることを特徴としている。
この発明によると、大幅なコストの上昇を伴わずに簡易な構成で高分解能の調光を実現することができる光源制御装置を備えており、固体光源を高分解能で調光することができるため、先のフレームの輝度が低い場合であっても、先のフレームからの輝度変化が規定値（例えば、５％）内に収まるような調光を実現することができ、この結果として周辺の照明環境に応じたちらつきのない画像を表示することができる。
また、本発明のプロジェクターは、前記光源装置から射出されるべき光の光量である目標光量を示す信号を前記画像信号から求める目標光量算出部を備えており、前記光源制御装置に設けられた前記生成部は、前記目標光量を示す信号に基づいて前記調光制御信号を生成することを特徴としている。
また、本発明のプロジェクターは、前記目標光量算出部で求められた前記目標光量に応じて、前記光変調装置の変調に用いられる画像信号の伸張処理を行う伸張処理部を備えることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による光源制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態において用いられる制御用テーブルの一例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態において、目標光量信号と射出される光の明るさ及びその変化率との関係を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態による光源制御方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態で用いられる目標光量信号及び調光制御信号の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態において行われるデューティー比を混在させる処理を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態において行われるデューティー比を混在させる処理を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態によるプロジェクターの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による光源制御装置及び方法並びにプロジェクターについて詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
【００１２】
《光源制御装置》
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による光源制御装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光源制御装置１は、デューティー比決定部２、ＰＷＭ信号生成部３（駆動制御部）、及び光源駆動部４ａ〜４ｄ（駆動制御部）を備えており、外部から入力される目標光量信号Ｓ１に基づいて固体光源アレイ１１（光源装置）を駆動制御する。
【００１３】
ここで、上記の目標光量信号Ｓ１は、固体光源アレイ１１から射出されるべき光の光量である目標光量を示す信号であって、例えば「０」〜「２５５」の整数値をとり得る８ビットの信号である。尚、目標光量信号Ｓ１は、固体光源アレイ１１から射出されるべき光の明るさを示す信号であっても良い。また、目標光量信号Ｓ１のビット数は８ビットに限られる訳ではなく、任意のビット数に設定することが可能である。
【００１４】
固体光源アレイ１１は、図１に示す通り、略矩形形状の基板ＳＢ上に面状（マトリクス状）に配列された複数の固体光源１１ａを備えており、光源制御装置１によって駆動制御されることにより例えば青色光を射出する。基板ＳＢは、固体光源素子１１ａが搭載される略矩形形状の板状部材であり、固体光源素子１１ａは、例えば発光強度のピークが約４６０ｎｍである青色光を射出する半導体レーザーである。
【００１５】
図１に示す例では、２４個の固体光源１１ａが基板ＳＢ上に６行４列のマトリクス状に配列されており、同じ列に配置された固体光源１１ａが直列接続されている。つまり、符号Ｃ１が付された列に配置された６個の固体光源１１ａが直列接続され、符号Ｃ２が付された列に配置された６個の固体光源１１ａが直列接続されている。符号Ｃ２，Ｃ４が付された列に配列された固体光源１１ａについても同様である。
【００１６】
このように、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａは、列Ｃ１〜Ｃ４毎に設けられた６個を単位として４つのブロックに区分されており、このブロックを単位として（つまり、列Ｃ１〜Ｃ４毎に）発光及び非発光が制御可能である。尚、これら４つのブロックについて、発光及び非発光を同じように制御すれば、固体光源アレイ１１に設けられた固体光源１１ａの全てを同じように発光させ、非発光とさせることが可能である。また、固体光源アレイ１１に設けられる固体光源１１ａの数は、必要となる光量に応じて適宜増減することが可能である。
【００１７】
光源制御装置１に設けられるデューティー比決定部２は、調光制御信号生成部２ａ（生成部）及びデューティー比算出処理部２ｂ（算出処理部）を備えており、目標光量信号Ｓ１に基づいてデューティー比（発光制御量）を決定する。このデューティー比は、固体光源アレイ１１の駆動制御を行う駆動制御周期内における固体光源１１ａの発光時間と非発光時間との比を示すものである。尚、上記の駆動制御周期は、光源制御装置１による固体光源アレイ１１のＰＷＭ制御周期であって、ＰＷＭ制御周波数（数百Ｈｚ程度）の逆数で示される長さを有する期間である。
【００１８】
調光制御信号生成部２ａは、目標光量信号Ｓ１に基づいて、予め定められた調光制御周期を基準として固体光源アレイ１１を調光するための調光制御信号Ｓ２を生成する。この調光制御信号Ｓ２は、目標光量信号Ｓ１の急激な変化を制限することによりちらつきの発生を防止するための信号でもあり、例えば目標光量信号Ｓ１と同様に、「０」〜「２５５」の整数値をとり得る８ビットの信号である。ここで、上記の調光制御周期は、固体光源アレイ１１の調光を行う基準となる周期であって、例えば１／６０秒の長さを有する期間である。尚、調光制御周期は、上記の駆動制御周期よりも長い周期に設定されている（換言すると、駆動制御周期は、調光制御周期よりも短い期間に設定されている）。
【００１９】
具体的に、調光制御信号生成部２ａは、目標光量信号Ｓ１が予め設定された閾値よりも大である場合には、目標光量信号Ｓ１の最小単位「１」に応じた光量を調光制御周期毎に変化させる調光制御信号Ｓ２を生成する。これに対し、目標光量信号Ｓ１が上記の閾値以下である場合には、目標光量信号Ｓ１の最小単位「１」に応じた光量を複数の調光制御周期毎（例えば、４周期毎）に変化させる調光制御信号Ｓ２を生成する。
【００２０】
つまり、目標光量信号Ｓ１が急激に変化したとしても、調光制御信号生成部２ａによって緩やかに変化する調光制御信号Ｓ２が生成されることになる。しかも、目標光量信号Ｓ１が閾値以下の場合には、目標光量信号Ｓ１が閾値よりも大である場合よりも緩やかに変化する調光制御信号Ｓ２が生成されることになる。尚、目標光量信号Ｓ１が「０」〜「２５５」の整数値をとり得る８ビットの信号である場合には、上記の閾値は「１０９」に設定される。
【００２１】
デューティー比算出処理部２ｂは、固体光源アレイ１１の駆動制御を行う駆動制御周期内におけるデューティー比を、調光制御信号生成部２ａで生成された調光制御信号Ｓ２に応じて求める。このデューティー比算出処理部２ｂは、調光制御信号生成部２ａで生成される調光制御信号Ｓ２とデューティー比との関係を予め規定している制御用テーブル（ルックアップテーブル：ＬＵＴ）ＴＢを備えており、この制御用テーブルＴＢを用いて調光制御信号Ｓ２に応じたデューティー比を求める。
【００２２】
図２は、本発明の第１実施形態において用いられる制御用テーブルの一例を示す図であって、（ａ）は制御用テーブルの内容を示す図であり、（ｂ）は制御用テーブルで規定される調光制御信号及びデューティー比と明るさとの関係を説明するための図である。図２（ａ）に示す通り、制御用テーブルＴＢは、調光制御信号Ｓ２の各値毎にデューティー比を示す値が対応付けられたテーブルである。
【００２３】
図２（ａ）に示す調光制御信号Ｓ２は「０」〜「２５５」の整数値をとり得る８ビットの値で表されており、デューティー比は「０」〜「１０２３」の値をとり得る１０ビットの値で表されている。尚、デューティー比のビット数は、ＰＷＭ信号生成部３の制御分解能に応じて設定され、デューティー比のビット数を調光制御信号Ｓ２のビット数よりも大きくすることで量子化誤差の影響を低減することができる。
【００２４】
図２（ｂ）に示す通り、調光制御信号Ｓ２と固体光源アレイ１１から射出される光の明るさとの関係は、いわゆるガンマ曲線と同様の曲線の関係になる。このため、例えば調光制御信号の値が２倍になっても明るさが２倍になる訳ではなく、調光制御信号Ｓ２を用いて固体光源アレイ１１の調光を行おうとすると制御が複雑になる可能性がある。従って、図２（ｂ）に示す通り、制御用テーブルＴＢでは、明るさとの関係が直線の関係となるように、調光制御信号の各値毎のデューティー比が規定されている。
【００２５】
ここで、図２（ａ）に示す例では、調光制御信号Ｓ２の値が「４５」以上である場合には、調光制御信号Ｓ２の各々の値に対してそれぞれ異なる値のデューティー比が対応付けられている。これに対し、調光制御信号Ｓ２の値が「４４」以下の場合には、調光制御信号Ｓ２の各々の値に対して同じ値「２１」のデューティー比が対応付けられている。これは、固体光源アレイ１１から射出される光が必要以上に減光されるのを防止するためである。
【００２６】
また、デューティー比算出処理部２ｂは、調光制御信号生成部２ａで生成された調光制御信号Ｓ２が上述した閾値（例えば、「１０９」）以下である場合において、調光制御信号Ｓ２に変化が生ずるときには、その変化が生ずる時点の前における調光制御周期で、その変化が生ずる時点の前後におけるデューティー比を混在させる処理を行う。かかる処理は、調光制御信号Ｓ２の分解能よりも細かな分解能の調光を実現するために行われる処理である。例えば、調光制御信号Ｓ２の分解能が「２５６」である場合には、以上の処理が行われることによって「１０２４」の分解能の調光が可能になる。
【００２７】
具体的に、目標光量信号Ｓ１が上記の閾値以下である場合には、目標光量信号Ｓ１の最小単位「１」に応じた光量を複数の調光制御周期毎（例えば、４周期毎）に変化させる調光制御信号Ｓ２が調光制御信号生成部２ａで生成される。デューティー比算出処理部２ｂは、その複数の調光制御周期の各々において、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前後で求めたデューティー比を有する駆動制御周期が所定の割合で含まれるようにデューティー比を混在させる処理を行う。例えば、それら複数の調光制御周期において、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前で求めたデューティー比を有する駆動制御周期が徐々に減少する一方で、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の後で求めたデューティー比を有する駆動制御周期が徐々に増加するようにデューティー比を混在させる処理を行う。
【００２８】
以上の処理を行うのは、目標光量信号Ｓ１が上記の閾値以下であって、固体光源アレイ１１から射出されるべき光の光量が低い場合におけるちらつきの発生を防止するためである。図３は、本発明の第１実施形態において、目標光量信号と射出される光の明るさ及びその変化率との関係を説明するための図であって、（ａ）は目標光量信号と明るさとの関係を示す図であり、（ｂ）は目標光量信号と明るさ変化率との関係を示す図である。尚、図３（ｂ）に示す明るさ変化率は、目標光量信号Ｓ１の値が「１」だけ変化した場合に生ずる明るさの変化が、元の明るさに対してどれだけの割合を占めるかを示すものである。
【００２９】
図３（ａ）に示す通り、目標光量信号Ｓ１と固体光源アレイ１１から射出される光の明るさとの関係は、いわゆるガンマ曲線と同様の曲線の関係になる。尚、図２（ａ）を用いて説明した通り、制御テーブルＴＢにおいて、値が「４４」以下の調光制御信号Ｓ２（値が「４５」よりも小さな調光制御信号Ｓ２）の各々の値に対しては同じ値「２１」のデューティー比が対応付けられているため、目標光量信号Ｓ１の値が「４４」以下の場合には明るさの変化が生じない。
【００３０】
次に、図３（ｂ）を参照すると、図３（ａ）において明るさの変化が生じない部分（目標光量信号Ｓ１の値が「４４」以下の部分）の明るさ変化率は「０」であり、この部分以外の明るさ変化率は目標光量信号Ｓ２の値が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。尚、図３（ｂ）において、目標光量信号Ｓ２の値が前述した閾値「１０９」である場合には、明るさ変化率は２％程度である。
【００３１】
ここで、目標光量信号Ｓ２の値が閾値「１０９」以下の場合には、明るさ変化率が２〜３％程度になる。このように、目標光量信号Ｓ２の値が小さい部分については、明るさ変化率が大きくなりちらつきが発生する可能性が高い。このため、本実施形態では、目標光量信号Ｓ２に基づいて生成される調光制御信号Ｓ２の値が閾値「１０９」以下の場合に、デューティー比算出処理部２ｂでデューティー比を混在させる処理を行ってちらつきの発生を抑制することとしている。
【００３２】
ＰＷＭ信号生成部３は、デューティー比決定部２で決定されたデューティー比（デューティー比算出処理部２ｂで求められたデューティー比）に基づいて、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａを駆動するＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４を生成する。具体的には、周波数が上記のＰＷＭ制御周波数であってデューティー比決定部２で決定されたデューティー比を有するＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４を生成する。
【００３３】
光源駆動部４ａ〜４ｄは、ＰＷＭ信号生成部３で生成されるＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４に基づいて、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａを列Ｃ１〜Ｃ４毎に駆動する駆動信号Ｄ１〜Ｄ４をそれぞれ生成する。尚、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４は、ＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４に基づいて周波数、デューティー比、及び位相が規定され、ＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４の信号レベルが「Ｈ（ハイ）」レベルのときの電流が一定であるパルス状の信号である。
【００３４】
次に、上記構成における光源制御装置１の動作について説明する。図４は、本発明の第１実施形態による光源制御方法を示すフローチャートである。まず、外部からの目標光量信号Ｓ１が光源制御装置１に入力されると、デューティー比決定部２の調光制御信号生成部２ａにおいて調光制御信号Ｓ２が生成される（ステップＳＴ１１）。図５は、本発明の第１実施形態で用いられる目標光量信号及び調光制御信号の一例を示すタイミングチャートである。尚、図５中における期間Ｔ１は、固体光源アレイ１１の調光を行う基準となる調光制御周期を示しており、例えば１／６０秒である。また、図５中における値ＴＨは、デューティー比決定部２で用いられる閾値を示しており、例えば「１０９」である。
【００３５】
図５に示す通り、時刻ｔ１において値Ｖ３から値Ｖ１に変化し、時刻ｔ３において値Ｖ３から値Ｖ２に変化する目標光量信号Ｓ１が入力される場合を考える。このような目標光量信号Ｓ１が入力されると、ちらつきの発生を防止すべく、目標光量信号Ｓ１の急激な変化を制限するために、調光制御信号生成部２ａによって図５中に示す値が階段状に変化する調光制御信号Ｓ２が生成される。
【００３６】
ここで、時刻ｔ１〜ｔ２の間においては、調光制御信号Ｓ２の値が閾値ＴＨよりも大きいため、調光制御信号生成部２ａで生成される調光制御信号Ｓ２は、調光制御周期Ｔ１毎に目標光量信号Ｓ１の最小単位である値「１」だけ変化するものになる。これに対し、時刻ｔ２〜ｔ３の間においては、調光制御信号Ｓ２の値が閾値ＴＨよりも大きいため、調光制御信号生成部２ａで生成される調光制御信号Ｓ２は、調光制御周期Ｔ１の４周期毎（４・Ｔ１）毎に目標光量信号Ｓ１の最小単位である値「１」だけ変化するものになる。尚、調光制御信号Ｓ２の経時変化は、目標光量信号Ｓ１の変化の前後における値と閾値ＴＨとに応じて定まるため、調光制御信号Ｓ２の形状（図５（ａ）に示す階段状の形状）は時刻ｔ１で求められることになる。
【００３７】
調光制御信号生成部２ａで生成された調光制御信号Ｓ２はデューティー比算出処理部２ｂに出力され、制御テーブルＴＢを用いて調光制御信号Ｓ２に応じたデューティー比を算出する処理が行われる（ステップＳＴ１２）。前述した通り、デューティー比は、固体光源アレイ１１の駆動制御を行う駆動制御周期内における固体光源１１ａの発光時間と非発光時間との比を示すものであり、駆動制御周期は、調光制御周期Ｔ１よりも短い期間に設定されている。このため、デューティー比算出処理部２ｂでは、調光制御周期Ｔ１内における複数の駆動制御周期に亘って同じデューティー比が算出される。
【００３８】
次に、デューティー比算出処理部２ｂによって調光制御信号Ｓ２が閾値ＴＨ以下であるか否かが判断される（ステップＳＴ１３）。調光制御信号Ｓ２が閾値ＴＨよりも大であると判断した場合（ステップＳＴ１３の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、デューティー比算出処理部２ｂで算出されたデューティー比がＰＷＭ信号生成部３に出力され、このデューティー比に基づいて固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａを駆動するＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４が生成される（ステップＳＴ１４）。具体的には、周波数が上記のＰＷＭ制御周波数であり、デューティー比算出処理部２ｂで算出されたデューティー比を有するＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４が生成される。
【００３９】
ＰＷＭ信号生成部３で生成されたＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４は、光源駆動部４ａ〜４ｄにそれぞれ出力され、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａを列Ｃ１〜Ｃ４毎に駆動する駆動信号Ｄ１〜Ｄ４がそれぞれ生成される。これらの駆動信号Ｄ１〜Ｄ４は固体光源アレイ１１に供給され、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａの発光及び非発光が列Ｃ１〜Ｃ４を単位として行われる（ステップＳＴ１５）。
【００４０】
これに対し、ステップＳＴ１３において、調光制御信号Ｓ２が閾値ＴＨ以下であると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、デューティー比算出処理部２ｂは、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずるか否かを判断する（ステップＳＴ１６）。調光制御信号Ｓ２の変化が生じないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、デューティー比算出処理部２ｂで算出されたデューティー比がＰＷＭ信号生成部３に出力されてＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４が生成され（ステップＳＴ１４）、これらＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４に基づいて光源駆動部４ａ〜４ｄにより駆動信号Ｄ１〜Ｄ４が生成されて固体光源１１ａが駆動される（ステップＳＴ１５）。
【００４１】
他方、ステップＳＴ１６において、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、デューティー比算出処理部２ｂは、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点（変化時点）の前後におけるデューティー比を混在させる処理を行う（ステップＳＴ１７）。かかる処理が行われると、混在されたデューティー比がＰＷＭ信号生成部３に出力されてＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４が生成され（ステップＳＴ１４）、これらＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４に基づいて光源駆動部４ａ〜４ｄにより駆動信号Ｄ１〜Ｄ４が生成されて固体光源１１ａが駆動される（ステップＳＴ１５）。
【００４２】
図６は、本発明の第１実施形態において行われるデューティー比を混在させる処理を説明するための図である。図６中に示した駆動信号Ｄ１〜Ｄ４は、図５中の時刻ｔ２〜ｔ３の間において生成される信号であって、図６中の時刻ｔ１１〜ｔ１３は、図５（ａ）中の時刻ｔ２〜ｔ３内における時刻である。尚、図６中における期間Ｔ２は、固体光源アレイ１１の駆動制御を行う駆動制御周期を示しており、例えばＴ１／８（＝１／４８０秒）である。
【００４３】
いま、調光制御信号生成部２ａで生成された調光制御信号Ｓ２が「５３」，「５２」，「５１」と順に変化し、これに伴って図２（ａ）に示す制御テーブルＴＢを用いて得られるデューティー比ＤＲの値が、図６に示す通り、調光制御周期Ｔ１の４周期毎（４・Ｔ１）毎に「３２」，「３０」，「２９」と順に変化するとする。尚、制御テーブルＴＢを用いて得られるデューティー比の値が「３２」である場合の実際のデューティー比は３．１％であり、デューティー比の値が「３０」である場合の実際のデューティー比は２．９％であり、デューティー比の値が「２９」である場合の実際のデューティー比は２．８％であるとする。
【００４４】
ここで、前述した通り、調光制御信号Ｓ２の経時変化は、目標光量信号Ｓ１の変化の前後における値と閾値ＴＨとに応じて定まるため、調光制御信号Ｓ２の形状（図５（ａ）に示す階段状の形状）は目標光量信号Ｓ１の変化が生じた時点（図５（ａ）に示す時刻ｔ１）において調光制御信号生成部２ａで求められている。従って、図６に示す通り、時刻ｔ１２でデューティー比ＤＲの値が「３２」から「３０」に変化し、時刻ｔ１３でデューティー比ＤＲの値が「３０」から「２９」に変化することは、時刻ｔ１１において既知である。
【００４５】
このため、デューティー比算出処理部２ｂは、デューティー比ＤＲの変化が生ずる時刻ｔ１２の前におけるデューティー比ＤＲの値「３２」に対応する実際のデューティー比３．１％と、時刻ｔ１２の後におけるデューティー比ＤＲの値「３０」に対応する実際のデューティー比２．９とを、時刻ｔ１１〜ｔ１２の間における４つの調光制御周期Ｔ１の各々で混在させる処理を行う。このとき、デューティー比算出処理部２ｂは、固体光源アレイ１１から射出される光の明るさが徐々に変化するよう、時刻ｔ１１〜ｔ１２の間における４つの調光制御周期Ｔ１の各々でデューティー比を混在させる割合を徐々に変化させる。
【００４６】
例えば、デューティー比ＤＲの値「３２」に対応する実際のデューティー比３．１％と、デューティー比ＤＲの値「３０」に対応する実際デューティー比２．９とを、時刻ｔ１１〜ｔ１２の間における第１番目の調光制御周期Ｔ１では８対０の割合で混在させ（混在させない）、第２番目の調光制御期間Ｔ１では６：２の割合で混在させ、第３番目の調光制御期間Ｔ１では４：４の割合で混在させ、第４番目の調光制御期間Ｔ１では２対６の割合で混在させる。尚、デューティー比の混在のさせ方は、以上の例に限定される訳ではなく、任意の方法を用いることができる。
【００４７】
同様に、デューティー比算出処理部２ｂは、デューティー比の変化が生ずる時刻ｔ１３の前におけるデューティー比ＤＲの値「３０」に対応する実際のデューティー比２．９％と、時刻ｔ１３の後におけるデューティー比ＤＲの値「２９」に対応する実際のデューティー比２．８とを、時刻ｔ１２〜ｔ１３の間における４つの調光制御周期Ｔ１の各々で混在させる処理を行う。以降、同様の処理が行われる。かかる処理が行われることによって、図５（ｂ）に示す通り、調光制御信号Ｓ２よりも細かに値が変化する信号Ｓ２１を用いて固体光源アレイ１１を駆動した場合と同様の調光を行うことができる。
【００４８】
以上の通り、本実施形態では、調光制御信号Ｓ２に応じたデューティー比を駆動制御周期Ｔ２毎に求め、調光制御信号Ｓ２（デューティー比ＤＲ）の変化が生ずる時点の前後で求めたデューティー比を有する駆動制御周期Ｔ２が所定の割合で調光制御周期Ｔ１に含まれるように、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前後におけるデューティー比を混在させている。このため、制御テーブルの増大による大幅なコストの上昇を伴わずに簡易な構成で高分解能の調光を実現することができる。
【００４９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態による光源制御装置について説明する。以上説明した第１実施形態の光源制御装置１は、端的に言うと、調光制御信号Ｓ２に応じたデューティー比を駆動制御周期Ｔ２毎に求め、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前後における２種類のデューティー比を有する駆動制御周期Ｔ２を調光制御周期Ｔ１内で混在させるものであった。
【００５０】
これに対し、本実施形態の光源制御装置は、端的に言うと、調光制御信号Ｓ２に応じたデューティー比を調光制御周期Ｔ１毎に求め、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前におけるデューティー比で駆動される固体光源１１ａと、その時点の後におけるデューティー比で駆動される固体光源１１ａとを調光制御周期Ｔ１内で混在させるものである。本実施形態の光源制御装置は、デューティー比算出処理部２ｂ及びＰＷＭ信号生成部３を上記の動作が可能なものに代えたものであり、図１に示す光源制御装置１とほぼ同様の構成である。
【００５１】
本実施形態の光源制御装置は、図４に示すフローチャートに従って動作し、基本的な動作は第１実施形態の光源制御装置１と同様である。但し、図４に示すステップＳＴ１２において、制御テーブルＴＢを用いたデューティー比の算出が調光制御周期Ｔ１毎に行われる点が相違する。また、ステップＳＴ１７で行われるデューティー比を混在させる具体的な処理が相違する。
【００５２】
図７は、本発明の第２実施形態において行われるデューティー比を混在させる処理を説明するための図である。尚、図６と同様に、図７中に示した駆動信号Ｄ１〜Ｄ４は、図５中の時刻ｔ２〜ｔ３の間において生成される信号であって、図６中の時刻ｔ１１〜ｔ１３は、図５（ａ）中の時刻ｔ２〜ｔ３内における時刻である。また、ここでも、調光制御信号生成部２ａで生成された調光制御信号Ｓ２が「５３」，「５２」，「５１」と順に変化し、これに伴って図２（ａ）に示す制御テーブルＴＢを用いて得られるデューティー比ＤＲの値が、図７に示す通り、調光制御周期Ｔ１の４周期毎（４・Ｔ１）毎に「３２」，「３０」，「２９」と順に変化するとする。尚、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４はパルス状の信号であるが、図７においては、理解を容易にするために、調光制御信号Ｓ２と同様の方法で駆動信号Ｄ１〜Ｄ４を表現している。
【００５３】
図７に示す例では、図６に示す例と同様に、時刻ｔ１２でデューティー比ＤＲの値が「３２」から「３０」に変化し、時刻ｔ１３でデューティー比ＤＲの値が「３０」から「２９」に変化している。このため、本実施形態の光源制御装置が備えるデューティー比算出処理部２ｂは、デューティー比ＤＲの変化が生ずる時刻ｔ１２の前におけるデューティー比ＤＲの値「３２」に対応する実際のデューティー比で駆動される固体光源１１ａと、時刻ｔ１２の後におけるデューティー比ＤＲの値「３０」に対応する実際のデューティー比で駆動される固体光源１１ａとが混在するように、これらのデューティー比を混在させる。
【００５４】
例えば、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４のうち、デューティー比ＤＲの値「３２」に対応する実際のデューティー比を有するものと、デューティー比ＤＲの値「３０」に対応する実際のデューティー比を有するものとを、時刻ｔ１１〜ｔ１２の間における第１番目の調光制御周期Ｔ１では４対０の割合で混在させ（混在させない）、第２番目の調光制御期間Ｔ１では３：１の割合で混在させ、第３番目の調光制御期間Ｔ１では２：２の割合で混在させ、第４番目の調光制御期間Ｔ１では１対３の割合で混在させる。尚、デューティー比の混在のさせ方は、以上の例に限定される訳ではなく、任意の方法を用いることができる。
【００５５】
固体光源アレイ１１に設けられる複数の固体光源１１ａは、図１に示す列Ｃ１〜Ｃ４を単位として駆動信号Ｄ１〜Ｄ４によって駆動される。このため、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時刻ｔ１２の前における調光制御信号Ｓ２の値「３２」に対応するデューティー比で駆動される固体光源１１ａと、時刻ｔ１２の後における調光制御信号Ｓ２の値「３０」に対応するデューティー比で駆動される固体光源１１ａとが所定の割合となるように混在させることができる。
【００５６】
時刻ｔ１２以降においても、以上説明した時刻ｔ１１〜ｔ１２間に行われた処理と同様の処理が行われる。このような処理が行われることによって、本実施形態においても、図５（ｂ）に示す調光制御信号Ｓ２よりも細かに値が変化する信号Ｓ２１を用いて固体光源アレイ１１を駆動した場合と同様の調光を行うことができる。
【００５７】
以上の通り、本実施形態では、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前後で求められたデューティー比で駆動される固体光源１１ａの数の割合が所定の割合となるように、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前後におけるデューティー比を混在させている。このため、制御テーブルの増大による大幅なコストの上昇を伴わずに簡易な構成で高分解能の調光を実現することができる。
【００５８】
《プロジェクター》
次に、本発明の一実施形態によるプロジェクターについて説明する。図８は、本発明の一実施形態によるプロジェクターの構成を示す図である。図８に示す通り、プロジェクターＰＪは、照明装置１０、色分離導光光学系２０、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ（光変調装置）、クロスダイクロイックプリズム４０、投射光学系５０、及び信号処理部６０を備えており、外部から入力される画像信号Ｑ１に応じた画像光をスクリーンＳＣＲに向けて投射することによりスクリーンＳＣＲ上に画像を表示する。
【００５９】
照明装置１０は、図１に示す光源制御装置１及び固体光源アレイ１１と、コリメーターレンズアレイ１２、集光光学系１３、蛍光生成部１４、コリメーター光学系１５、第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、偏光変換素子１８、及び重畳レンズ１９とを備えており、赤色光、緑色光、及び青色光を含む白色光を射出する。コリメーターレンズアレイ１２は、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａの各々に対応する複数のコリメーターレンズを備えており、固体光源１１ａの各々から射出される青色光を略平行化する。
【００６０】
具体的に、コリメーターレンズアレイ１２は、２４個の平凸レンズであるコリメーターレンズを、６行４列のマトリクス状に配列してなるものである。このコリメーターレンズアレイ１２は、コリメーターレンズの凸面を固体光源アレイ１１に向け、且つ、各コリメーターレンズを各固体光源１１ａにそれぞれ対応させた状態で配置されている。集光光学系１３は、第１レンズ１３ａ及び第２レンズ１３ｂを備えており、コリメーターレンズアレイ１２で略平行化された青色光を蛍光生成部１４の近傍の位置に集光する。
【００６１】
蛍光生成部１４は、集光光学系１３の集光位置の近傍に配設され、集光光学系１３で集光された青色光のうちの一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成する蛍光層（図示省略）と、この蛍光層を担持する透明部材（図示省略）とを有する。具体的に、蛍光生成部１４は、集光光学系１３で集光された青色光がデフォーカス状態で蛍光層に入射する位置に配設される。蛍光生成部１４は、蛍光の生成に関わることなく蛍光層を通過する青色光を蛍光とともに含み、全体として白色光となる光を射出する。
【００６２】
上記の蛍光層は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅを含有する層からなる。蛍光層は、集光光学系１３で集光された青色光のうちの一部を、赤色光（発光強度のピーク：約６１０ｎｍ）及び緑色光（発光強度のピーク：約５５０ｎｍ）を含む蛍光に変換して射出する。尚、青色光のうち、蛍光の生成に関わることなく蛍光層を通過する一部の青色光は、蛍光とともに射出される。コリメーター光学系１５は、第１レンズ１５ａ及び第２レンズ１５ｂを備えており、蛍光生成部１４からの光を略平行化する。
【００６３】
第１レンズアレイ１６は、複数の小レンズ１６ａを有しており、固体光源アレイ１１からの光を複数の部分光束に分割する。具体的に、第１レンズアレイ１６が有する複数の小レンズ１６ａは、照明光軸ＡＸと直交する面内において、複数行及び複数列に亘ってマトリクス状に配列されている。尚、第１レンズアレイ１６が有する複数の小レンズ１６ａの外形形状は、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域の外形形状に関して略相似形である。
【００６４】
第２レンズアレイ１７は、第１レンズアレイ１６に設けられた複数の小レンズ１６ａに対応する複数の小レンズ１７ａを有する。つまり、第２レンズアレイ１７が有する複数の小レンズ１７ａは、第１レンズアレイ１６が有する複数の小レンズ１６ａと同様に、照明光軸ＡＸと直交する面内において、複数行及び複数列に亘ってマトリクス状に配列されている。この第２レンズアレイ１７は、重畳レンズ１９とともに、第１レンズアレイ１６が有する各小レンズ１６ａの像を液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域近傍に結像させる。
【００６５】
偏光変換素子１８は、偏光分離層、反射層、及び位相差板（何れも図示省略）を有しており、第１レンズアレイ１６により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する。ここで、偏光分離層は、固体光源アレイ１１からの光に含まれる偏光成分のうちの一方の直線偏光成分をそのまま透過させ、他方の直線偏光成分を照明光軸ＡＸに垂直な方向に反射する。また、反射層は、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸ＡＸに平行な方向に反射する。更に位相差板は、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する。
【００６６】
重畳レンズ１９は、その光軸が照明装置１０の光軸と一致するように配置されており、偏光変換素子１８からの各部分光束を集光して液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域近傍に重畳させる。上述した第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、及び重畳レンズ１９は、固体光源アレイ１１からの光を均一化するレンズインテグレーター光学系を構成している。
【００６７】
色分離導光光学系２０は、ダイクロイックミラー２１，２２、反射ミラー２３〜２５、リレーレンズ２６，２７、及び集光レンズ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂを備えており、照明装置１０からの光を赤色光、緑色光、及び青色光に分離して液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂにそれぞれ導光する。ダイクロイックミラー２１，２２は、所定の波長領域の光を反射して他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が透明基板上に形成されたミラーである。具体的に、ダイクロイックミラー２１は赤色光成分を反射して緑色光及び青色光成分を通過させ、ダイクロイックミラー２２は緑色光成分を反射して青色光成分を通過させる。
【００６８】
反射ミラー２３は赤色光成分を反射するミラーであり、反射ミラー２４，２５は青色光成分を反射するミラーである。リレーレンズ２６はダイクロイックミラー２２と反射ミラー２４との間に配設され、リレーレンズ２７は、反射ミラー２４と反射ミラー２５との間に配設される。これらリレーレンズ２６，２７は、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するために設けられる。集光レンズ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは、反射ミラー２３で反射された赤色光成分、ダイクロイックミラー２２で反射された緑色光成分、及び反射ミラー２５で反射された青色光成分を、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域にそれぞれ集光する。
【００６９】
ダイクロイックミラー２１で反射された赤色光は、反射ミラー２３で反射され、集光レンズ２８Ｒを介して赤色光用の液晶光変調装置３０Ｒの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１を通過した緑色光は、ダイクロイックミラー２２で反射され、集光レンズ２８Ｇを介して緑色光用の液晶光変調装置３０Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１，２２を通過した青色光は、リレーレンズ２６、反射ミラー２４、リレーレンズ２７、反射ミラー２５、及び集光レンズ２８Ｂを順に介して青色光用の液晶光変調装置３０Ｂの画像形成領域に入射する。
【００７０】
液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、入射された色光を信号処理部６０から出力される画像信号に応じて変調して、赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光をそれぞれ生成する。尚、図８では図示を省略しているが、集光レンズ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂと液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂとの間にはそれぞれ入射側偏光板が介在配置されており、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂとクロスダイクロイックプリズム４０との間にはそれぞれ射出側偏光板が介在配置されている。
【００７１】
液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、一対の透明なガラス基板の間に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスター）をスイッチング素子として備える。上述した不図示の入射側偏光板の各々を介した色光（直線偏光）の偏光方向が、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの各々に設けられたスイッチング素子のスイッチング動作によって変調されることにより、画像信号に応じた赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光がそれぞれ生成される。
【００７２】
クロスダイクロイックプリズム４０は、上述した不図示の射出側偏光板の各々から射出された画像光を合成してカラー画像を形成する。具体的に、クロスダイクロイックプリズム４０は、４つの直角プリズムを貼り合わせてなる略立方体形状の光学部材であり、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。投射光学系５０は、クロスダイクロイックプリズム４０で合成されたカラー画像をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。
【００７３】
信号処理部６０は、明るさパラメータ抽出部６１（目標光量算出部）、伸張処理部６２、及び液晶駆動部６３を備えており、外部から入力される画像信号Ｑ１の信号処理を行って光源制御装置１で用いられる目標光量信号Ｓ１及び液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂで用いられる画像信号を生成する。
【００７４】
明るさパラメータ抽出部６１は、画像信号Ｑ１に基づいて表示されるべき画像の明るさの代表値を示す情報である明るさパラメータを抽出する。具体的には、画像信号Ｑ１の階調値のヒストグラムを色毎（赤色、緑色、青色毎）に求め、ヒストグラムの頻度が最大となる階調値を色頃に求め、それらの階調値のうちの最も大きなものを明るさパラメータとして抽出する。この明るさパラメータは、照明装置１０に設けられた光源制御装置１に目標光量信号Ｓ１として出力される。
【００７５】
ここで、図８に示す通り、光源制御装置１（正確には、光源制御装置１が備えるデューティー比決定部２）には、明るさパラメータ抽出部６１からの目標光量信号Ｓ１以外に、ホワイトバランスを制御する制御信号Ａ１も入力されている。尚、光源制御装置１のデューティー比決定部２に設けられていた調光制御信号生成部２ａを明るさパラメータ抽出部６１に設け、明るさパラメータ抽出部６１から光源制御装置１に対して調光制御信号Ｓ２が出力されるようにしても良い。
【００７６】
伸張処理部６２は、明るさパラメータ抽出部６１で抽出された明るさパラメータに基づいて、外部から入力される画像信号Ｑ１に伸張処理を行う。例えば、画像信号Ｑ１に基づいて表示可能な画像の階調が２５５階調であり、抽出された明るさパラメータが２００階調目の明るさを示すものである場合には、画像信号Ｑ１に対して係数α＝（２５５／２００）を乗算する処理を行う。かかる伸張処理を行うことにより、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂのダイナミックレンジを最大活かした高コントラストの画像の表示が可能になる。液晶駆動部６３は、伸張処理部６２で伸張処理が行われた画像信号から、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの各々を駆動する駆動信号を生成する。
【００７７】
上記構成のプロジェクターＰＪに画像信号Ｑ１が入力されると、信号処理部６０の明るさパラメータ抽出部６１で明るさパラメータが抽出されて目標光量信号Ｓ１として光源制御装置１に出力される。光源制御装置１に目標光量信号Ｓ１が入力されると、前述した通り、デューティー比の算出処理（デューティー比を混在させる処理を含む）、ＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４の生成、及び駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の生成が行われて固体光源アレイ１１が駆動される。
【００７８】
他方、明るさパラメータ抽出部６１で抽出された明るさパラメータは、画像信号Ｑ１とともに伸張処理部６２に出力され、伸張処理部６２において画像信号Ｑ１の伸張処理が行われる。そして、液晶駆動部６３において、伸張処理が行われた画像信号に基づいて駆動信号が生成されて、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが駆動される。
【００７９】
ここで、本実施形態のプロジェクターＰＪは、目標光量信号Ｓ１（調光制御信号Ｓ２）の分解能が「２５６」であっても、「１０２４」の分解能の調光を実現可能な光源制御装置１を備えている。このため、固体光源アレイ１１を高分解能で調光することができ、先のフレームの輝度が低い場合であっても、先のフレームからの輝度変化が規定値（例えば、５％）内に収まるような調光を実現することができる。従って、周辺の照明環境に応じたちらつきのない画像を表示することができる。
【００８０】
以上、本発明の実施形態による光源制御装置及び方法並びにプロジェクターについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、以下に示す変形例が可能である。
【００８１】
（１）上記実施形態では、固体光源アレイ１１に配列形成された固体光源１１ａが半導体レーザーである場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固体光源が発光ダイオードである固体光源アレイにも本発明を適用することができる。
【００８２】
（２）上記実施形態では、固体光源が面状に配列されている例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固体光源が線状に配列されている場合にも本発明を適用することが可能である。加えて、上記実施形態では、基板ＳＢの縦方向及び横方向に一定の間隔で固体光源が配列されている例について説明したが、ハニカム状に配列されていても良い。ここで、ハニカム状とは、正六角形を平面上に隙間無く並べた場合の各交点に固体光源が位置する配列をいう。
【００８３】
（３）上記実施形態では、光源制御装置１が固体光源アレイ１１に対してＰＷＭ制御を行うものであって、ＰＷＭ制御のデューティー比を混在させて調光を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固体光源アレイ１１に供給する電流や固体光源アレイ１１に印加する電圧を混在させて（異なる電流や電圧を混在させて）調光を行っても良い。
【００８４】
（４）上記実施形態では、プロジェクターとして透過型のプロジェクターを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターにも本発明を適用することができる。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調装置が光を透過すものであることを意味し、「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調装置が光を反射するものであることを意味する。反射型のプロジェクターに本発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。
【００８５】
（５）上記実施形態では、光変調装置として液晶光変調装置を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調装置としては、一般に、画像信号に応じて入射光を変調するものであればよく、ライトバルブやマイクロミラー型光変調装置等を用いても良い。マイクロミラー型光変調装置としては、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。
【００８６】
（６）本発明は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクターに適用することも、投射画像を観察する側とは反対の側から投射するリア投射型プロジェクターに適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１…光源制御装置、２ａ…調光制御信号生成部、２ｂ…デューティー比算出処理部、３…ＰＷＭ信号生成部、４ａ〜４ｄ…光源駆動部、１１…固体光源アレイ、１１ａ…固体光源、３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ…液晶光変調装置、５０…投射光学系、６１…明るさパラメータ抽出部、６２…伸張処理部、Ｄ１〜Ｄ４…駆動信号、ＰＪ…プロジェクター、Ｑ１…画像信号、Ｓ１…目標光量信号、Ｓ２…調光制御信号、ＳＣＲ…スクリーン、Ｔ１…調光制御周期、Ｔ２…駆動制御周期、ＴＢ…制御テーブル、ＴＨ…閾値
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源制御装置及び方法並びにプロジェクターに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高精細な画像を大画面に表示することが可能な薄型の画像表示装置の研究開発が盛んに行われている。このような画像表示装置の一種に、光源、光変調装置、及び投射光学系を備えており、光源から射出された光を光変調装置で変調し、変調した光（画像光）を投射光学系でスクリーンに投射することにより、スクリーン上に画像を表示するプロジェクターがある。
【０００３】
プロジェクターは、投射光学系等の光学系で生ずる光漏れや迷光が原因で十分なコントラストが得られず、ＣＲＴ（Cathode Ray Tube）を用いた画像表示装置に比べて表示可能な階調範囲（ダイナミックレンジ）が狭くなる傾向がある。また、プロジェクターは、スクリーンに画像光を投射することにより画像を表示するものであるため、周辺の照明環境に応じて、明部や暗部の階調つぶれやコントラストの低下等が引き起こされて表示画像の視認性が低下し、或いは、表示画像が明るすぎてしまうことがある。
【０００４】
このような不具合を改善すべく、光源から射出される光を表示すべき画像に応じて調光するプロジェクターが開発されている。ここで、光源から射出される光を調光している最中に急激な輝度変化が生ずると、ユーザーにちらつきが視認されて違和感を与えてしまう可能性がある。以下の特許文献１には、単位時間（例えば１／３０秒）当たりの輝度変化に制限を設けることでちらつきの発生を抑止する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０７００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上記の特許文献１に開示された技術を用いてちらつきの発生を防止する場合において、全体的に暗い画像を表示するときには、全体的に明るい画像を表示するときよりも高分解能の制御が求められる。例えば、単位時間当たりの輝度変化が５％に制限されている場合を考える。かかる場合に、あるフレームにおける表示画像輝度が１００％であるとき（例えば、白色画像が表示されているとき）には、次のフレームで輝度を９５〜１００％にする調光が許容される。これに対し、あるフレームにおける表示画像輝度が１％であるとき（例えば、黒画像が表示されているとき）には、次のフレームで輝度を０．９５〜１％にする調光が許容される。
【０００７】
つまり、上記の特許文献１に開示された技術では、先のフレームにおける表示画像輝度を基準として次のフレームの輝度変化が５％以内に制限されるため、先のフレームにおける表示画像輝度が低ければ許容される輝度変化の絶対量が小さくなり高分解能の制御が求められることになる。ここで、調光に用いる制御用ルックアップテーブル（ＬＵＴ）を表示画像輝度の高低に応じてそれぞれ用意すれば、表示画像輝度が高い場合の低分解能の制御と、表示画像輝度が低い場合に必要となる高分解能の制御との双方を実現することができるとも考えられる。しかしながら、制御用ルックアップテーブルが増大すると、制御が複雑化するとともに、それらの管理の手間も増えるため、コストの上昇を招いてしまうという問題がある。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、大幅なコストの上昇を伴わずに簡易な構成で高分解能の調光を実現することができる光源制御装置及び方法、並びに、当該装置を備えることで周辺の照明環境に応じた画像を表示することが可能なプロジェクターを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の光源制御装置は、固体光源を有する光源装置の駆動制御を行う光源制御装置であって、予め定められた調光制御周期を基準として前記光源装置を調光するための調光制御信号を生成する生成部と、前記固体光源の発光量を制御する発光制御量を前記調光制御信号に応じて求め、前記調光制御信号の変化が生ずる場合には、変化が生ずる時点の前又は後における少なくとも１つの調光制御周期で、変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行う算出処理部と、前記算出処理部で求められた発光制御量で前記固体光源を発光させる制御信号を生成して前記固体光源の駆動制御を行う駆動制御部とを備えることを特徴としている。
この発明によると、生成部によって生成された調光制御信号に応じた発光制御量を求め、調光制御信号の変化が生ずる場合には、変化が生ずる時点の前又は後における少なくとも１つの調光制御周期で、変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させて固体光源を発光及び非発光としているため、大幅なコストの上昇を伴わずに簡易な構成で高分解能の調光を実現することができる。
また、本発明の光源制御装置は、前記算出処理部が、前記調光制御信号と前記発光制御量との関係を予め規定しているテーブルを用いて前記調光制御信号に応じた発光制御量を求めることを特徴としている。
この発明によると、調光制御信号に応じた発光制御量を求めるために１つのテーブルのみが用いられるため、テーブルの増加による制御の複雑化や管理の手間の増大を招くことはない。
また、本発明の光源制御装置は、前記算出処理部が、前記調光制御信号が予め定められた閾値以下である場合に、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行うことを特徴としている。
また、本発明の光源制御装置は、前記固体光源の駆動制御を行う駆動制御周期が、前記調光制御周期よりも短い周期に設定されており、前記算出処理部が、前記調光制御信号に応じた発光制御量を前記駆動制御周期毎に求め、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後で求めた発光制御量を有する駆動制御周期が所定の割合で前記調光制御周期に含まれるように、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行うことを特徴としている。
或いは、本発明の光源制御装置は、前記光源装置が、複数の固体光源を備えており、前記算出処理部が、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後で求められた発光制御量で駆動される固体光源の数の割合が所定の割合となるように、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行うことを特徴としている。
本発明の光源制御方法は、固体光源を有する光源装置の駆動制御を行う光源制御方法であって、予め定められた調光制御周期を基準として前記光源装置を調光するための調光制御信号を生成し、前記固体光源の発光量を制御する発光制御量を前記調光制御信号に応じて求め、前記調光制御信号の変化が生ずる場合には、変化が生ずる時点の前又は後における少なくとも１つの調光制御周期で、変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行い、求められた発光制御量で前記固体光源を発光させる制御信号を生成して前記固体光源の駆動制御を行うことを特徴としている。
本発明のプロジェクターは、光源装置と、表示すべき画像の画像信号に基づいて該光源装置からの光を変調する光変調装置と、該光変調装置で変調された光をスクリーンに投射する投射光学系とを備えるプロジェクターにおいて、前記光源装置を制御する上記の何れかに記載の光源制御装置を備えることを特徴としている。
この発明によると、大幅なコストの上昇を伴わずに簡易な構成で高分解能の調光を実現することができる光源制御装置を備えており、固体光源を高分解能で調光することができるため、先のフレームの輝度が低い場合であっても、先のフレームからの輝度変化が規定値（例えば、５％）内に収まるような調光を実現することができ、この結果として周辺の照明環境に応じたちらつきのない画像を表示することができる。
また、本発明のプロジェクターは、前記光源装置から射出されるべき光の光量である目標光量を示す信号を前記画像信号から求める目標光量算出部を備えており、前記光源制御装置に設けられた前記生成部は、前記目標光量を示す信号に基づいて前記調光制御信号を生成することを特徴としている。
また、本発明のプロジェクターは、前記目標光量算出部で求められた前記目標光量に応じて、前記光変調装置の変調に用いられる画像信号の伸張処理を行う伸張処理部を備えることを特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態による光源制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施形態において用いられる制御用テーブルの一例を示す図である。
【図３】本発明の第１実施形態において、目標光量信号と射出される光の明るさ及びその変化率との関係を説明するための図である。
【図４】本発明の第１実施形態による光源制御方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第１実施形態で用いられる目標光量信号及び調光制御信号の一例を示すタイミングチャートである。
【図６】本発明の第１実施形態において行われるデューティー比を混在させる処理を説明するための図である。
【図７】本発明の第２実施形態において行われるデューティー比を混在させる処理を説明するための図である。
【図８】本発明の一実施形態によるプロジェクターの構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態による光源制御装置及び方法並びにプロジェクターについて詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態は、本発明の一部の態様を示すものであり、本発明を限定するものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。
【００１２】
《光源制御装置》
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態による光源制御装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の光源制御装置１は、デューティー比決定部２、ＰＷＭ信号生成部３（駆動制御部）、及び光源駆動部４ａ〜４ｄ（駆動制御部）を備えており、外部から入力される目標光量信号Ｓ１に基づいて固体光源アレイ１１（光源装置）を駆動制御する。
【００１３】
ここで、上記の目標光量信号Ｓ１は、固体光源アレイ１１から射出されるべき光の光量である目標光量を示す信号であって、例えば「０」〜「２５５」の整数値をとり得る８ビットの信号である。尚、目標光量信号Ｓ１は、固体光源アレイ１１から射出されるべき光の明るさを示す信号であっても良い。また、目標光量信号Ｓ１のビット数は８ビットに限られる訳ではなく、任意のビット数に設定することが可能である。
【００１４】
固体光源アレイ１１は、図１に示す通り、略矩形形状の基板ＳＢ上に面状（マトリクス状）に配列された複数の固体光源１１ａを備えており、光源制御装置１によって駆動制御されることにより例えば青色光を射出する。基板ＳＢは、固体光源素子１１ａが搭載される略矩形形状の板状部材であり、固体光源素子１１ａは、例えば発光強度のピークが約４６０ｎｍである青色光を射出する半導体レーザーである。
【００１５】
図１に示す例では、２４個の固体光源１１ａが基板ＳＢ上に６行４列のマトリクス状に配列されており、同じ列に配置された固体光源１１ａが直列接続されている。つまり、符号Ｃ１が付された列に配置された６個の固体光源１１ａが直列接続され、符号Ｃ２が付された列に配置された６個の固体光源１１ａが直列接続されている。符号Ｃ２，Ｃ４が付された列に配列された固体光源１１ａについても同様である。
【００１６】
このように、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａは、列Ｃ１〜Ｃ４毎に設けられた６個を単位として４つのブロックに区分されており、このブロックを単位として（つまり、列Ｃ１〜Ｃ４毎に）発光及び非発光が制御可能である。尚、これら４つのブロックについて、発光及び非発光を同じように制御すれば、固体光源アレイ１１に設けられた固体光源１１ａの全てを同じように発光させ、非発光とさせることが可能である。また、固体光源アレイ１１に設けられる固体光源１１ａの数は、必要となる光量に応じて適宜増減することが可能である。
【００１７】
光源制御装置１に設けられるデューティー比決定部２は、調光制御信号生成部２ａ（生成部）及びデューティー比算出処理部２ｂ（算出処理部）を備えており、目標光量信号Ｓ１に基づいてデューティー比（発光制御量）を決定する。このデューティー比は、固体光源アレイ１１の駆動制御を行う駆動制御周期内における固体光源１１ａの発光時間と非発光時間との比を示すものである。尚、上記の駆動制御周期は、光源制御装置１による固体光源アレイ１１のＰＷＭ制御周期であって、ＰＷＭ制御周波数（数百Ｈｚ程度）の逆数で示される長さを有する期間である。
【００１８】
調光制御信号生成部２ａは、目標光量信号Ｓ１に基づいて、予め定められた調光制御周期を基準として固体光源アレイ１１を調光するための調光制御信号Ｓ２を生成する。この調光制御信号Ｓ２は、目標光量信号Ｓ１の急激な変化を制限することによりちらつきの発生を防止するための信号でもあり、例えば目標光量信号Ｓ１と同様に、「０」〜「２５５」の整数値をとり得る８ビットの信号である。ここで、上記の調光制御周期は、固体光源アレイ１１の調光を行う基準となる周期であって、例えば１／６０秒の長さを有する期間である。尚、調光制御周期は、上記の駆動制御周期よりも長い周期に設定されている（換言すると、駆動制御周期は、調光制御周期よりも短い期間に設定されている）。
【００１９】
具体的に、調光制御信号生成部２ａは、目標光量信号Ｓ１が予め設定された閾値よりも大である場合には、目標光量信号Ｓ１の最小単位「１」に応じた光量を調光制御周期毎に変化させる調光制御信号Ｓ２を生成する。これに対し、目標光量信号Ｓ１が上記の閾値以下である場合には、目標光量信号Ｓ１の最小単位「１」に応じた光量を複数の調光制御周期毎（例えば、４周期毎）に変化させる調光制御信号Ｓ２を生成する。
【００２０】
つまり、目標光量信号Ｓ１が急激に変化したとしても、調光制御信号生成部２ａによって緩やかに変化する調光制御信号Ｓ２が生成されることになる。しかも、目標光量信号Ｓ１が閾値以下の場合には、目標光量信号Ｓ１が閾値よりも大である場合よりも緩やかに変化する調光制御信号Ｓ２が生成されることになる。尚、目標光量信号Ｓ１が「０」〜「２５５」の整数値をとり得る８ビットの信号である場合には、上記の閾値は「１０９」に設定される。
【００２１】
デューティー比算出処理部２ｂは、固体光源アレイ１１の駆動制御を行う駆動制御周期内におけるデューティー比を、調光制御信号生成部２ａで生成された調光制御信号Ｓ２に応じて求める。このデューティー比算出処理部２ｂは、調光制御信号生成部２ａで生成される調光制御信号Ｓ２とデューティー比との関係を予め規定している制御用テーブル（ルックアップテーブル：ＬＵＴ）ＴＢを備えており、この制御用テーブルＴＢを用いて調光制御信号Ｓ２に応じたデューティー比を求める。
【００２２】
図２は、本発明の第１実施形態において用いられる制御用テーブルの一例を示す図であって、（ａ）は制御用テーブルの内容を示す図であり、（ｂ）は制御用テーブルで規定される調光制御信号及びデューティー比と明るさとの関係を説明するための図である。図２（ａ）に示す通り、制御用テーブルＴＢは、調光制御信号Ｓ２の各値毎にデューティー比を示す値が対応付けられたテーブルである。
【００２３】
図２（ａ）に示す調光制御信号Ｓ２は「０」〜「２５５」の整数値をとり得る８ビットの値で表されており、デューティー比は「０」〜「１０２３」の値をとり得る１０ビットの値で表されている。尚、デューティー比のビット数は、ＰＷＭ信号生成部３の制御分解能に応じて設定され、デューティー比のビット数を調光制御信号Ｓ２のビット数よりも大きくすることで量子化誤差の影響を低減することができる。
【００２４】
図２（ｂ）に示す通り、調光制御信号Ｓ２と固体光源アレイ１１から射出される光の明るさとの関係は、いわゆるガンマ曲線と同様の曲線の関係になる。このため、例えば調光制御信号の値が２倍になっても明るさが２倍になる訳ではなく、調光制御信号Ｓ２を用いて固体光源アレイ１１の調光を行おうとすると制御が複雑になる可能性がある。従って、図２（ｂ）に示す通り、制御用テーブルＴＢでは、明るさとの関係が直線の関係となるように、調光制御信号の各値毎のデューティー比が規定されている。
【００２５】
ここで、図２（ａ）に示す例では、調光制御信号Ｓ２の値が「４５」以上である場合には、調光制御信号Ｓ２の各々の値に対してそれぞれ異なる値のデューティー比が対応付けられている。これに対し、調光制御信号Ｓ２の値が「４４」以下の場合には、調光制御信号Ｓ２の各々の値に対して同じ値「２１」のデューティー比が対応付けられている。これは、固体光源アレイ１１から射出される光が必要以上に減光されるのを防止するためである。
【００２６】
また、デューティー比算出処理部２ｂは、調光制御信号生成部２ａで生成された調光制御信号Ｓ２が上述した閾値（例えば、「１０９」）以下である場合において、調光制御信号Ｓ２に変化が生ずるときには、その変化が生ずる時点の前における調光制御周期で、その変化が生ずる時点の前後におけるデューティー比を混在させる処理を行う。かかる処理は、調光制御信号Ｓ２の分解能よりも細かな分解能の調光を実現するために行われる処理である。例えば、調光制御信号Ｓ２の分解能が「２５６」である場合には、以上の処理が行われることによって「１０２４」の分解能の調光が可能になる。
【００２７】
具体的に、目標光量信号Ｓ１が上記の閾値以下である場合には、目標光量信号Ｓ１の最小単位「１」に応じた光量を複数の調光制御周期毎（例えば、４周期毎）に変化させる調光制御信号Ｓ２が調光制御信号生成部２ａで生成される。デューティー比算出処理部２ｂは、その複数の調光制御周期の各々において、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前後で求めたデューティー比を有する駆動制御周期が所定の割合で含まれるようにデューティー比を混在させる処理を行う。例えば、それら複数の調光制御周期において、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前で求めたデューティー比を有する駆動制御周期が徐々に減少する一方で、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の後で求めたデューティー比を有する駆動制御周期が徐々に増加するようにデューティー比を混在させる処理を行う。
【００２８】
以上の処理を行うのは、目標光量信号Ｓ１が上記の閾値以下であって、固体光源アレイ１１から射出されるべき光の光量が低い場合におけるちらつきの発生を防止するためである。図３は、本発明の第１実施形態において、目標光量信号と射出される光の明るさ及びその変化率との関係を説明するための図であって、（ａ）は目標光量信号と明るさとの関係を示す図であり、（ｂ）は目標光量信号と明るさ変化率との関係を示す図である。尚、図３（ｂ）に示す明るさ変化率は、目標光量信号Ｓ１の値が「１」だけ変化した場合に生ずる明るさの変化が、元の明るさに対してどれだけの割合を占めるかを示すものである。
【００２９】
図３（ａ）に示す通り、目標光量信号Ｓ１と固体光源アレイ１１から射出される光の明るさとの関係は、いわゆるガンマ曲線と同様の曲線の関係になる。尚、図２（ａ）を用いて説明した通り、制御テーブルＴＢにおいて、値が「４４」以下の調光制御信号Ｓ２（値が「４５」よりも小さな調光制御信号Ｓ２）の各々の値に対しては同じ値「２１」のデューティー比が対応付けられているため、目標光量信号Ｓ１の値が「４４」以下の場合には明るさの変化が生じない。
【００３０】
次に、図３（ｂ）を参照すると、図３（ａ）において明るさの変化が生じない部分（目標光量信号Ｓ１の値が「４４」以下の部分）の明るさ変化率は「０」であり、この部分以外の明るさ変化率は目標光量信号Ｓ２の値が大きくなるにつれて徐々に小さくなる。尚、図３（ｂ）において、目標光量信号Ｓ２の値が前述した閾値「１０９」である場合には、明るさ変化率は２％程度である。
【００３１】
ここで、目標光量信号Ｓ２の値が閾値「１０９」以下の場合には、明るさ変化率が２〜３％程度になる。このように、目標光量信号Ｓ２の値が小さい部分については、明るさ変化率が大きくなりちらつきが発生する可能性が高い。このため、本実施形態では、目標光量信号Ｓ２に基づいて生成される調光制御信号Ｓ２の値が閾値「１０９」以下の場合に、デューティー比算出処理部２ｂでデューティー比を混在させる処理を行ってちらつきの発生を抑制することとしている。
【００３２】
ＰＷＭ信号生成部３は、デューティー比決定部２で決定されたデューティー比（デューティー比算出処理部２ｂで求められたデューティー比）に基づいて、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａを駆動するＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４を生成する。具体的には、周波数が上記のＰＷＭ制御周波数であってデューティー比決定部２で決定されたデューティー比を有するＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４を生成する。
【００３３】
光源駆動部４ａ〜４ｄは、ＰＷＭ信号生成部３で生成されるＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４に基づいて、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａを列Ｃ１〜Ｃ４毎に駆動する駆動信号Ｄ１〜Ｄ４をそれぞれ生成する。尚、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４は、ＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４に基づいて周波数、デューティー比、及び位相が規定され、ＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４の信号レベルが「Ｈ（ハイ）」レベルのときの電流が一定であるパルス状の信号である。
【００３４】
次に、上記構成における光源制御装置１の動作について説明する。図４は、本発明の第１実施形態による光源制御方法を示すフローチャートである。まず、外部からの目標光量信号Ｓ１が光源制御装置１に入力されると、デューティー比決定部２の調光制御信号生成部２ａにおいて調光制御信号Ｓ２が生成される（ステップＳＴ１１）。図５は、本発明の第１実施形態で用いられる目標光量信号及び調光制御信号の一例を示すタイミングチャートである。尚、図５中における期間Ｔ１は、固体光源アレイ１１の調光を行う基準となる調光制御周期を示しており、例えば１／６０秒である。また、図５中における値ＴＨは、デューティー比決定部２で用いられる閾値を示しており、例えば「１０９」である。
【００３５】
図５に示す通り、時刻ｔ１において値Ｖ３から値Ｖ１に変化し、時刻ｔ３において値Ｖ３から値Ｖ２に変化する目標光量信号Ｓ１が入力される場合を考える。このような目標光量信号Ｓ１が入力されると、ちらつきの発生を防止すべく、目標光量信号Ｓ１の急激な変化を制限するために、調光制御信号生成部２ａによって図５中に示す値が階段状に変化する調光制御信号Ｓ２が生成される。
【００３６】
ここで、時刻ｔ１〜ｔ２の間においては、調光制御信号Ｓ２の値が閾値ＴＨよりも大きいため、調光制御信号生成部２ａで生成される調光制御信号Ｓ２は、調光制御周期Ｔ１毎に目標光量信号Ｓ１の最小単位である値「１」だけ変化するものになる。これに対し、時刻ｔ２〜ｔ３の間においては、調光制御信号Ｓ２の値が閾値ＴＨよりも大きいため、調光制御信号生成部２ａで生成される調光制御信号Ｓ２は、調光制御周期Ｔ１の４周期毎（４・Ｔ１）毎に目標光量信号Ｓ１の最小単位である値「１」だけ変化するものになる。尚、調光制御信号Ｓ２の経時変化は、目標光量信号Ｓ１の変化の前後における値と閾値ＴＨとに応じて定まるため、調光制御信号Ｓ２の形状（図５（ａ）に示す階段状の形状）は時刻ｔ１で求められることになる。
【００３７】
調光制御信号生成部２ａで生成された調光制御信号Ｓ２はデューティー比算出処理部２ｂに出力され、制御テーブルＴＢを用いて調光制御信号Ｓ２に応じたデューティー比を算出する処理が行われる（ステップＳＴ１２）。前述した通り、デューティー比は、固体光源アレイ１１の駆動制御を行う駆動制御周期内における固体光源１１ａの発光時間と非発光時間との比を示すものであり、駆動制御周期は、調光制御周期Ｔ１よりも短い期間に設定されている。このため、デューティー比算出処理部２ｂでは、調光制御周期Ｔ１内における複数の駆動制御周期に亘って同じデューティー比が算出される。
【００３８】
次に、デューティー比算出処理部２ｂによって調光制御信号Ｓ２が閾値ＴＨ以下であるか否かが判断される（ステップＳＴ１３）。調光制御信号Ｓ２が閾値ＴＨよりも大であると判断した場合（ステップＳＴ１３の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、デューティー比算出処理部２ｂで算出されたデューティー比がＰＷＭ信号生成部３に出力され、このデューティー比に基づいて固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａを駆動するＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４が生成される（ステップＳＴ１４）。具体的には、周波数が上記のＰＷＭ制御周波数であり、デューティー比算出処理部２ｂで算出されたデューティー比を有するＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４が生成される。
【００３９】
ＰＷＭ信号生成部３で生成されたＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４は、光源駆動部４ａ〜４ｄにそれぞれ出力され、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａを列Ｃ１〜Ｃ４毎に駆動する駆動信号Ｄ１〜Ｄ４がそれぞれ生成される。これらの駆動信号Ｄ１〜Ｄ４は固体光源アレイ１１に供給され、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａの発光及び非発光が列Ｃ１〜Ｃ４を単位として行われる（ステップＳＴ１５）。
【００４０】
これに対し、ステップＳＴ１３において、調光制御信号Ｓ２が閾値ＴＨ以下であると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、デューティー比算出処理部２ｂは、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずるか否かを判断する（ステップＳＴ１６）。調光制御信号Ｓ２の変化が生じないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、デューティー比算出処理部２ｂで算出されたデューティー比がＰＷＭ信号生成部３に出力されてＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４が生成され（ステップＳＴ１４）、これらＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４に基づいて光源駆動部４ａ〜４ｄにより駆動信号Ｄ１〜Ｄ４が生成されて固体光源１１ａが駆動される（ステップＳＴ１５）。
【００４１】
他方、ステップＳＴ１６において、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずると判断した場合（判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、デューティー比算出処理部２ｂは、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点（変化時点）の前後におけるデューティー比を混在させる処理を行う（ステップＳＴ１７）。かかる処理が行われると、混在されたデューティー比がＰＷＭ信号生成部３に出力されてＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４が生成され（ステップＳＴ１４）、これらＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４に基づいて光源駆動部４ａ〜４ｄにより駆動信号Ｄ１〜Ｄ４が生成されて固体光源１１ａが駆動される（ステップＳＴ１５）。
【００４２】
図６は、本発明の第１実施形態において行われるデューティー比を混在させる処理を説明するための図である。図６中に示した駆動信号Ｄ１〜Ｄ４は、図５中の時刻ｔ２〜ｔ３の間において生成される信号であって、図６中の時刻ｔ１１〜ｔ１３は、図５（ａ）中の時刻ｔ２〜ｔ３内における時刻である。尚、図６中における期間Ｔ２は、固体光源アレイ１１の駆動制御を行う駆動制御周期を示しており、例えばＴ１／８（＝１／４８０秒）である。
【００４３】
いま、調光制御信号生成部２ａで生成された調光制御信号Ｓ２が「５３」，「５２」，「５１」と順に変化し、これに伴って図２（ａ）に示す制御テーブルＴＢを用いて得られるデューティー比ＤＲの値が、図６に示す通り、調光制御周期Ｔ１の４周期毎（４・Ｔ１）毎に「３２」，「３０」，「２９」と順に変化するとする。尚、制御テーブルＴＢを用いて得られるデューティー比の値が「３２」である場合の実際のデューティー比は３．１％であり、デューティー比の値が「３０」である場合の実際のデューティー比は２．９％であり、デューティー比の値が「２９」である場合の実際のデューティー比は２．８％であるとする。
【００４４】
ここで、前述した通り、調光制御信号Ｓ２の経時変化は、目標光量信号Ｓ１の変化の前後における値と閾値ＴＨとに応じて定まるため、調光制御信号Ｓ２の形状（図５（ａ）に示す階段状の形状）は目標光量信号Ｓ１の変化が生じた時点（図５（ａ）に示す時刻ｔ１）において調光制御信号生成部２ａで求められている。従って、図６に示す通り、時刻ｔ１２でデューティー比ＤＲの値が「３２」から「３０」に変化し、時刻ｔ１３でデューティー比ＤＲの値が「３０」から「２９」に変化することは、時刻ｔ１１において既知である。
【００４５】
このため、デューティー比算出処理部２ｂは、デューティー比ＤＲの変化が生ずる時刻ｔ１２の前におけるデューティー比ＤＲの値「３２」に対応する実際のデューティー比３．１％と、時刻ｔ１２の後におけるデューティー比ＤＲの値「３０」に対応する実際のデューティー比２．９とを、時刻ｔ１１〜ｔ１２の間における４つの調光制御周期Ｔ１の各々で混在させる処理を行う。このとき、デューティー比算出処理部２ｂは、固体光源アレイ１１から射出される光の明るさが徐々に変化するよう、時刻ｔ１１〜ｔ１２の間における４つの調光制御周期Ｔ１の各々でデューティー比を混在させる割合を徐々に変化させる。
【００４６】
例えば、デューティー比ＤＲの値「３２」に対応する実際のデューティー比３．１％と、デューティー比ＤＲの値「３０」に対応する実際デューティー比２．９とを、時刻ｔ１１〜ｔ１２の間における第１番目の調光制御周期Ｔ１では８対０の割合で混在させ（混在させない）、第２番目の調光制御期間Ｔ１では６：２の割合で混在させ、第３番目の調光制御期間Ｔ１では４：４の割合で混在させ、第４番目の調光制御期間Ｔ１では２対６の割合で混在させる。尚、デューティー比の混在のさせ方は、以上の例に限定される訳ではなく、任意の方法を用いることができる。
【００４７】
同様に、デューティー比算出処理部２ｂは、デューティー比の変化が生ずる時刻ｔ１３の前におけるデューティー比ＤＲの値「３０」に対応する実際のデューティー比２．９％と、時刻ｔ１３の後におけるデューティー比ＤＲの値「２９」に対応する実際のデューティー比２．８とを、時刻ｔ１２〜ｔ１３の間における４つの調光制御周期Ｔ１の各々で混在させる処理を行う。以降、同様の処理が行われる。かかる処理が行われることによって、図５（ｂ）に示す通り、調光制御信号Ｓ２よりも細かに値が変化する信号Ｓ２１を用いて固体光源アレイ１１を駆動した場合と同様の調光を行うことができる。
【００４８】
以上の通り、本実施形態では、調光制御信号Ｓ２に応じたデューティー比を駆動制御周期Ｔ２毎に求め、調光制御信号Ｓ２（デューティー比ＤＲ）の変化が生ずる時点の前後で求めたデューティー比を有する駆動制御周期Ｔ２が所定の割合で調光制御周期Ｔ１に含まれるように、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前後におけるデューティー比を混在させている。このため、制御テーブルの増大による大幅なコストの上昇を伴わずに簡易な構成で高分解能の調光を実現することができる。
【００４９】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態による光源制御装置について説明する。以上説明した第１実施形態の光源制御装置１は、端的に言うと、調光制御信号Ｓ２に応じたデューティー比を駆動制御周期Ｔ２毎に求め、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前後における２種類のデューティー比を有する駆動制御周期Ｔ２を調光制御周期Ｔ１内で混在させるものであった。
【００５０】
これに対し、本実施形態の光源制御装置は、端的に言うと、調光制御信号Ｓ２に応じたデューティー比を調光制御周期Ｔ１毎に求め、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前におけるデューティー比で駆動される固体光源１１ａと、その時点の後におけるデューティー比で駆動される固体光源１１ａとを調光制御周期Ｔ１内で混在させるものである。本実施形態の光源制御装置は、デューティー比算出処理部２ｂ及びＰＷＭ信号生成部３を上記の動作が可能なものに代えたものであり、図１に示す光源制御装置１とほぼ同様の構成である。
【００５１】
本実施形態の光源制御装置は、図４に示すフローチャートに従って動作し、基本的な動作は第１実施形態の光源制御装置１と同様である。但し、図４に示すステップＳＴ１２において、制御テーブルＴＢを用いたデューティー比の算出が調光制御周期Ｔ１毎に行われる点が相違する。また、ステップＳＴ１７で行われるデューティー比を混在させる具体的な処理が相違する。
【００５２】
図７は、本発明の第２実施形態において行われるデューティー比を混在させる処理を説明するための図である。尚、図６と同様に、図７中に示した駆動信号Ｄ１〜Ｄ４は、図５中の時刻ｔ２〜ｔ３の間において生成される信号であって、図６中の時刻ｔ１１〜ｔ１３は、図５（ａ）中の時刻ｔ２〜ｔ３内における時刻である。また、ここでも、調光制御信号生成部２ａで生成された調光制御信号Ｓ２が「５３」，「５２」，「５１」と順に変化し、これに伴って図２（ａ）に示す制御テーブルＴＢを用いて得られるデューティー比ＤＲの値が、図７に示す通り、調光制御周期Ｔ１の４周期毎（４・Ｔ１）毎に「３２」，「３０」，「２９」と順に変化するとする。尚、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４はパルス状の信号であるが、図７においては、理解を容易にするために、調光制御信号Ｓ２と同様の方法で駆動信号Ｄ１〜Ｄ４を表現している。
【００５３】
図７に示す例では、図６に示す例と同様に、時刻ｔ１２でデューティー比ＤＲの値が「３２」から「３０」に変化し、時刻ｔ１３でデューティー比ＤＲの値が「３０」から「２９」に変化している。このため、本実施形態の光源制御装置が備えるデューティー比算出処理部２ｂは、デューティー比ＤＲの変化が生ずる時刻ｔ１２の前におけるデューティー比ＤＲの値「３２」に対応する実際のデューティー比で駆動される固体光源１１ａと、時刻ｔ１２の後におけるデューティー比ＤＲの値「３０」に対応する実際のデューティー比で駆動される固体光源１１ａとが混在するように、これらのデューティー比を混在させる。
【００５４】
例えば、駆動信号Ｄ１〜Ｄ４のうち、デューティー比ＤＲの値「３２」に対応する実際のデューティー比を有するものと、デューティー比ＤＲの値「３０」に対応する実際のデューティー比を有するものとを、時刻ｔ１１〜ｔ１２の間における第１番目の調光制御周期Ｔ１では４対０の割合で混在させ（混在させない）、第２番目の調光制御期間Ｔ１では３：１の割合で混在させ、第３番目の調光制御期間Ｔ１では２：２の割合で混在させ、第４番目の調光制御期間Ｔ１では１対３の割合で混在させる。尚、デューティー比の混在のさせ方は、以上の例に限定される訳ではなく、任意の方法を用いることができる。
【００５５】
固体光源アレイ１１に設けられる複数の固体光源１１ａは、図１に示す列Ｃ１〜Ｃ４を単位として駆動信号Ｄ１〜Ｄ４によって駆動される。このため、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時刻ｔ１２の前における調光制御信号Ｓ２の値「３２」に対応するデューティー比で駆動される固体光源１１ａと、時刻ｔ１２の後における調光制御信号Ｓ２の値「３０」に対応するデューティー比で駆動される固体光源１１ａとが所定の割合となるように混在させることができる。
【００５６】
時刻ｔ１２以降においても、以上説明した時刻ｔ１１〜ｔ１２間に行われた処理と同様の処理が行われる。このような処理が行われることによって、本実施形態においても、図５（ｂ）に示す調光制御信号Ｓ２よりも細かに値が変化する信号Ｓ２１を用いて固体光源アレイ１１を駆動した場合と同様の調光を行うことができる。
【００５７】
以上の通り、本実施形態では、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前後で求められたデューティー比で駆動される固体光源１１ａの数の割合が所定の割合となるように、調光制御信号Ｓ２の変化が生ずる時点の前後におけるデューティー比を混在させている。このため、制御テーブルの増大による大幅なコストの上昇を伴わずに簡易な構成で高分解能の調光を実現することができる。
【００５８】
《プロジェクター》
次に、本発明の一実施形態によるプロジェクターについて説明する。図８は、本発明の一実施形態によるプロジェクターの構成を示す図である。図８に示す通り、プロジェクターＰＪは、照明装置１０、色分離導光光学系２０、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ（光変調装置）、クロスダイクロイックプリズム４０、投射光学系５０、及び信号処理部６０を備えており、外部から入力される画像信号Ｑ１に応じた画像光をスクリーンＳＣＲに向けて投射することによりスクリーンＳＣＲ上に画像を表示する。
【００５９】
照明装置１０は、図１に示す光源制御装置１及び固体光源アレイ１１と、コリメーターレンズアレイ１２、集光光学系１３、蛍光生成部１４、コリメーター光学系１５、第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、偏光変換素子１８、及び重畳レンズ１９とを備えており、赤色光、緑色光、及び青色光を含む白色光を射出する。コリメーターレンズアレイ１２は、固体光源アレイ１１に設けられた複数の固体光源１１ａの各々に対応する複数のコリメーターレンズを備えており、固体光源１１ａの各々から射出される青色光を略平行化する。
【００６０】
具体的に、コリメーターレンズアレイ１２は、２４個の平凸レンズであるコリメーターレンズを、６行４列のマトリクス状に配列してなるものである。このコリメーターレンズアレイ１２は、コリメーターレンズの凸面を固体光源アレイ１１に向け、且つ、各コリメーターレンズを各固体光源１１ａにそれぞれ対応させた状態で配置されている。集光光学系１３は、第１レンズ１３ａ及び第２レンズ１３ｂを備えており、コリメーターレンズアレイ１２で略平行化された青色光を蛍光生成部１４の近傍の位置に集光する。
【００６１】
蛍光生成部１４は、集光光学系１３の集光位置の近傍に配設され、集光光学系１３で集光された青色光のうちの一部から赤色光及び緑色光を含む蛍光を生成する蛍光層（図示省略）と、この蛍光層を担持する透明部材（図示省略）とを有する。具体的に、蛍光生成部１４は、集光光学系１３で集光された青色光がデフォーカス状態で蛍光層に入射する位置に配設される。蛍光生成部１４は、蛍光の生成に関わることなく蛍光層を通過する青色光を蛍光とともに含み、全体として白色光となる光を射出する。
【００６２】
上記の蛍光層は、例えば、ＹＡＧ系蛍光体である（Ｙ，Ｇｄ）３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｃｅを含有する層からなる。蛍光層は、集光光学系１３で集光された青色光のうちの一部を、赤色光（発光強度のピーク：約６１０ｎｍ）及び緑色光（発光強度のピーク：約５５０ｎｍ）を含む蛍光に変換して射出する。尚、青色光のうち、蛍光の生成に関わることなく蛍光層を通過する一部の青色光は、蛍光とともに射出される。コリメーター光学系１５は、第１レンズ１５ａ及び第２レンズ１５ｂを備えており、蛍光生成部１４からの光を略平行化する。
【００６３】
第１レンズアレイ１６は、複数の小レンズ１６ａを有しており、固体光源アレイ１１からの光を複数の部分光束に分割する。具体的に、第１レンズアレイ１６が有する複数の小レンズ１６ａは、照明光軸ＡＸと直交する面内において、複数行及び複数列に亘ってマトリクス状に配列されている。尚、第１レンズアレイ１６が有する複数の小レンズ１６ａの外形形状は、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域の外形形状に関して略相似形である。
【００６４】
第２レンズアレイ１７は、第１レンズアレイ１６に設けられた複数の小レンズ１６ａに対応する複数の小レンズ１７ａを有する。つまり、第２レンズアレイ１７が有する複数の小レンズ１７ａは、第１レンズアレイ１６が有する複数の小レンズ１６ａと同様に、照明光軸ＡＸと直交する面内において、複数行及び複数列に亘ってマトリクス状に配列されている。この第２レンズアレイ１７は、重畳レンズ１９とともに、第１レンズアレイ１６が有する各小レンズ１６ａの像を液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域近傍に結像させる。
【００６５】
偏光変換素子１８は、偏光分離層、反射層、及び位相差板（何れも図示省略）を有しており、第１レンズアレイ１６により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略１種類の直線偏光光として射出する。ここで、偏光分離層は、固体光源アレイ１１からの光に含まれる偏光成分のうちの一方の直線偏光成分をそのまま透過させ、他方の直線偏光成分を照明光軸ＡＸに垂直な方向に反射する。また、反射層は、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸ＡＸに平行な方向に反射する。更に位相差板は、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する。
【００６６】
重畳レンズ１９は、その光軸が照明装置１０の光軸と一致するように配置されており、偏光変換素子１８からの各部分光束を集光して液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域近傍に重畳させる。上述した第１レンズアレイ１６、第２レンズアレイ１７、及び重畳レンズ１９は、固体光源アレイ１１からの光を均一化するレンズインテグレーター光学系を構成している。
【００６７】
色分離導光光学系２０は、ダイクロイックミラー２１，２２、反射ミラー２３〜２５、リレーレンズ２６，２７、及び集光レンズ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂを備えており、照明装置１０からの光を赤色光、緑色光、及び青色光に分離して液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂにそれぞれ導光する。ダイクロイックミラー２１，２２は、所定の波長領域の光を反射して他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が透明基板上に形成されたミラーである。具体的に、ダイクロイックミラー２１は赤色光成分を反射して緑色光及び青色光成分を通過させ、ダイクロイックミラー２２は緑色光成分を反射して青色光成分を通過させる。
【００６８】
反射ミラー２３は赤色光成分を反射するミラーであり、反射ミラー２４，２５は青色光成分を反射するミラーである。リレーレンズ２６はダイクロイックミラー２２と反射ミラー２４との間に配設され、リレーレンズ２７は、反射ミラー２４と反射ミラー２５との間に配設される。これらリレーレンズ２６，２７は、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するために設けられる。集光レンズ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂは、反射ミラー２３で反射された赤色光成分、ダイクロイックミラー２２で反射された緑色光成分、及び反射ミラー２５で反射された青色光成分を、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの画像形成領域にそれぞれ集光する。
【００６９】
ダイクロイックミラー２１で反射された赤色光は、反射ミラー２３で反射され、集光レンズ２８Ｒを介して赤色光用の液晶光変調装置３０Ｒの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１を通過した緑色光は、ダイクロイックミラー２２で反射され、集光レンズ２８Ｇを介して緑色光用の液晶光変調装置３０Ｇの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー２１，２２を通過した青色光は、リレーレンズ２６、反射ミラー２４、リレーレンズ２７、反射ミラー２５、及び集光レンズ２８Ｂを順に介して青色光用の液晶光変調装置３０Ｂの画像形成領域に入射する。
【００７０】
液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、入射された色光を信号処理部６０から出力される画像信号に応じて変調して、赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光をそれぞれ生成する。尚、図８では図示を省略しているが、集光レンズ２８Ｒ，２８Ｇ，２８Ｂと液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂとの間にはそれぞれ入射側偏光板が介在配置されており、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂとクロスダイクロイックプリズム４０との間にはそれぞれ射出側偏光板が介在配置されている。
【００７１】
液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂは、一対の透明なガラス基板の間に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンＴＦＴ（Thin Film Transistor：薄膜トランジスター）をスイッチング素子として備える。上述した不図示の入射側偏光板の各々を介した色光（直線偏光）の偏光方向が、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの各々に設けられたスイッチング素子のスイッチング動作によって変調されることにより、画像信号に応じた赤色の画像光、緑色の画像光、及び青色の画像光がそれぞれ生成される。
【００７２】
クロスダイクロイックプリズム４０は、上述した不図示の射出側偏光板の各々から射出された画像光を合成してカラー画像を形成する。具体的に、クロスダイクロイックプリズム４０は、４つの直角プリズムを貼り合わせてなる略立方体形状の光学部材であり、直角プリズム同士を貼り合わせた略Ｘ字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略Ｘ字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光及び青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、３つの色光が合成される。投射光学系５０は、クロスダイクロイックプリズム４０で合成されたカラー画像をスクリーンＳＣＲに向けて拡大投射する。
【００７３】
信号処理部６０は、明るさパラメータ抽出部６１（目標光量算出部）、伸張処理部６２、及び液晶駆動部６３を備えており、外部から入力される画像信号Ｑ１の信号処理を行って光源制御装置１で用いられる目標光量信号Ｓ１及び液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂで用いられる画像信号を生成する。
【００７４】
明るさパラメータ抽出部６１は、画像信号Ｑ１に基づいて表示されるべき画像の明るさの代表値を示す情報である明るさパラメータを抽出する。具体的には、画像信号Ｑ１の階調値のヒストグラムを色毎（赤色、緑色、青色毎）に求め、ヒストグラムの頻度が最大となる階調値を色頃に求め、それらの階調値のうちの最も大きなものを明るさパラメータとして抽出する。この明るさパラメータは、照明装置１０に設けられた光源制御装置１に目標光量信号Ｓ１として出力される。
【００７５】
ここで、図８に示す通り、光源制御装置１（正確には、光源制御装置１が備えるデューティー比決定部２）には、明るさパラメータ抽出部６１からの目標光量信号Ｓ１以外に、ホワイトバランスを制御する制御信号Ａ１も入力されている。尚、光源制御装置１のデューティー比決定部２に設けられていた調光制御信号生成部２ａを明るさパラメータ抽出部６１に設け、明るさパラメータ抽出部６１から光源制御装置１に対して調光制御信号Ｓ２が出力されるようにしても良い。
【００７６】
伸張処理部６２は、明るさパラメータ抽出部６１で抽出された明るさパラメータに基づいて、外部から入力される画像信号Ｑ１に伸張処理を行う。例えば、画像信号Ｑ１に基づいて表示可能な画像の階調が２５５階調であり、抽出された明るさパラメータが２００階調目の明るさを示すものである場合には、画像信号Ｑ１に対して係数α＝（２５５／２００）を乗算する処理を行う。かかる伸張処理を行うことにより、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂのダイナミックレンジを最大活かした高コントラストの画像の表示が可能になる。液晶駆動部６３は、伸張処理部６２で伸張処理が行われた画像信号から、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの各々を駆動する駆動信号を生成する。
【００７７】
上記構成のプロジェクターＰＪに画像信号Ｑ１が入力されると、信号処理部６０の明るさパラメータ抽出部６１で明るさパラメータが抽出されて目標光量信号Ｓ１として光源制御装置１に出力される。光源制御装置１に目標光量信号Ｓ１が入力されると、前述した通り、デューティー比の算出処理（デューティー比を混在させる処理を含む）、ＰＷＭ信号Ｓ１１〜Ｓ１４の生成、及び駆動信号Ｄ１〜Ｄ４の生成が行われて固体光源アレイ１１が駆動される。
【００７８】
他方、明るさパラメータ抽出部６１で抽出された明るさパラメータは、画像信号Ｑ１とともに伸張処理部６２に出力され、伸張処理部６２において画像信号Ｑ１の伸張処理が行われる。そして、液晶駆動部６３において、伸張処理が行われた画像信号に基づいて駆動信号が生成されて、液晶光変調装置３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂが駆動される。
【００７９】
ここで、本実施形態のプロジェクターＰＪは、目標光量信号Ｓ１（調光制御信号Ｓ２）の分解能が「２５６」であっても、「１０２４」の分解能の調光を実現可能な光源制御装置１を備えている。このため、固体光源アレイ１１を高分解能で調光することができ、先のフレームの輝度が低い場合であっても、先のフレームからの輝度変化が規定値（例えば、５％）内に収まるような調光を実現することができる。従って、周辺の照明環境に応じたちらつきのない画像を表示することができる。
【００８０】
以上、本発明の実施形態による光源制御装置及び方法並びにプロジェクターについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、以下に示す変形例が可能である。
【００８１】
（１）上記実施形態では、固体光源アレイ１１に配列形成された固体光源１１ａが半導体レーザーである場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固体光源が発光ダイオードである固体光源アレイにも本発明を適用することができる。
【００８２】
（２）上記実施形態では、固体光源が面状に配列されている例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固体光源が線状に配列されている場合にも本発明を適用することが可能である。加えて、上記実施形態では、基板ＳＢの縦方向及び横方向に一定の間隔で固体光源が配列されている例について説明したが、ハニカム状に配列されていても良い。ここで、ハニカム状とは、正六角形を平面上に隙間無く並べた場合の各交点に固体光源が位置する配列をいう。
【００８３】
（３）上記実施形態では、光源制御装置１が固体光源アレイ１１に対してＰＷＭ制御を行うものであって、ＰＷＭ制御のデューティー比を混在させて調光を行う例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、固体光源アレイ１１に供給する電流や固体光源アレイ１１に印加する電圧を混在させて（異なる電流や電圧を混在させて）調光を行っても良い。
【００８４】
（４）上記実施形態では、プロジェクターとして透過型のプロジェクターを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターにも本発明を適用することができる。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調装置が光を透過すものであることを意味し、「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調装置が光を反射するものであることを意味する。反射型のプロジェクターに本発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。
【００８５】
（５）上記実施形態では、光変調装置として液晶光変調装置を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調装置としては、一般に、画像信号に応じて入射光を変調するものであればよく、ライトバルブやマイクロミラー型光変調装置等を用いても良い。マイクロミラー型光変調装置としては、例えばＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）（ＴＩ社の商標）を用いることができる。
【００８６】
（６）本発明は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクターに適用することも、投射画像を観察する側とは反対の側から投射するリア投射型プロジェクターに適用することも可能である。
【符号の説明】
【００８７】
１…光源制御装置、２ａ…調光制御信号生成部、２ｂ…デューティー比算出処理部、３…ＰＷＭ信号生成部、４ａ〜４ｄ…光源駆動部、１１…固体光源アレイ、１１ａ…固体光源、３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂ…液晶光変調装置、５０…投射光学系、６１…明るさパラメータ抽出部、６２…伸張処理部、Ｄ１〜Ｄ４…駆動信号、ＰＪ…プロジェクター、Ｑ１…画像信号、Ｓ１…目標光量信号、Ｓ２…調光制御信号、ＳＣＲ…スクリーン、Ｔ１…調光制御周期、Ｔ２…駆動制御周期、ＴＢ…制御テーブル、ＴＨ…閾値
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体光源を有する光源装置の駆動制御を行う光源制御装置であって、
予め定められた調光制御周期を基準として前記光源装置を調光するための調光制御信号を生成する生成部と、
前記固体光源の発光量を制御する発光制御量を前記調光制御信号に応じて求め、前記調光制御信号の変化が生ずる場合には、変化が生ずる時点の前又は後における少なくとも１つの調光制御周期で、変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行う算出処理部と、
前記算出処理部で求められた発光制御量で前記固体光源を発光させる制御信号を生成して前記固体光源の駆動制御を行う駆動制御部と
を備えることを特徴とする光源制御装置。
【請求項２】
前記算出処理部は、前記調光制御信号と前記発光制御量との関係を予め規定しているテーブルを用いて前記調光制御信号に応じた発光制御量を求めることを特徴とする請求項１記載の光源制御装置。
【請求項３】
前記算出処理部は、前記調光制御信号が予め定められた閾値以下である場合に、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光源制御装置。
【請求項４】
前記固体光源の駆動制御を行う駆動制御周期は、前記調光制御周期よりも短い周期に設定されており、
前記算出処理部は、前記調光制御信号に応じた発光制御量を前記駆動制御周期毎に求め、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後で求めた発光制御量を有する駆動制御周期が所定の割合で前記調光制御周期に含まれるように、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光源制御装置。
【請求項５】
前記光源装置は、複数の固体光源を備えており、
前記算出処理部は、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後で求められた発光制御量で駆動される固体光源の数の割合が所定の割合となるように、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光源制御装置。
【請求項６】
固体光源を有する光源装置の駆動制御を行う光源制御方法であって、
予め定められた調光制御周期を基準として前記光源装置を調光するための調光制御信号を生成し、
前記固体光源の発光量を制御する発光制御量を前記調光制御信号に応じて求め、前記調光制御信号の変化が生ずる場合には、変化が生ずる時点の前又は後における少なくとも１つの調光制御周期で、変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行い、
求められた発光制御量で前記固体光源を発光させる制御信号を生成して前記固体光源の駆動制御を行う
ことを特徴とする光源制御方法。
【請求項７】
光源装置と、表示すべき画像の画像信号に基づいて該光源装置からの光を変調する光変調装置と、該光変調装置で変調された光をスクリーンに投射する投射光学系とを備えるプロジェクターにおいて、
前記光源装置を制御する請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光源制御装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項８】
前記光源装置から射出されるべき光の光量である目標光量を示す信号を前記画像信号から求める目標光量算出部を備えており、
前記光源制御装置に設けられた前記生成部は、前記目標光量を示す信号に基づいて前記調光制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項７記載のプロジェクター。
【請求項９】
前記目標光量算出部で求められた前記目標光量に応じて、前記光変調装置の変調に用いられる画像信号の伸張処理を行う伸張処理部を備えることを特徴とする請求項８記載のプロジェクター。
【請求項１】
固体光源を有する光源装置の駆動制御を行う光源制御装置であって、
予め定められた調光制御周期を基準として前記光源装置を調光するための調光制御信号を生成する生成部と、
前記固体光源の発光量を制御する発光制御量を前記調光制御信号に応じて求め、前記調光制御信号の変化が生ずる場合には、変化が生ずる時点の前又は後における少なくとも１つの調光制御周期で、変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行う算出処理部と、
前記算出処理部で求められた発光制御量で前記固体光源を発光させる制御信号を生成して前記固体光源の駆動制御を行う駆動制御部と
を備えることを特徴とする光源制御装置。
【請求項２】
前記算出処理部は、前記調光制御信号と前記発光制御量との関係を予め規定しているテーブルを用いて前記調光制御信号に応じた発光制御量を求めることを特徴とする請求項１記載の光源制御装置。
【請求項３】
前記算出処理部は、前記調光制御信号が予め定められた閾値以下である場合に、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行うことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光源制御装置。
【請求項４】
前記固体光源の駆動制御を行う駆動制御周期は、前記調光制御周期よりも短い周期に設定されており、
前記算出処理部は、前記調光制御信号に応じた発光制御量を前記駆動制御周期毎に求め、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後で求めた発光制御量を有する駆動制御周期が所定の割合で前記調光制御周期に含まれるように、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光源制御装置。
【請求項５】
前記光源装置は、複数の固体光源を備えており、
前記算出処理部は、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後で求められた発光制御量で駆動される固体光源の数の割合が所定の割合となるように、前記調光制御信号の変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行う
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の光源制御装置。
【請求項６】
固体光源を有する光源装置の駆動制御を行う光源制御方法であって、
予め定められた調光制御周期を基準として前記光源装置を調光するための調光制御信号を生成し、
前記固体光源の発光量を制御する発光制御量を前記調光制御信号に応じて求め、前記調光制御信号の変化が生ずる場合には、変化が生ずる時点の前又は後における少なくとも１つの調光制御周期で、変化が生ずる時点の前後における発光制御量を混在させる処理を行い、
求められた発光制御量で前記固体光源を発光させる制御信号を生成して前記固体光源の駆動制御を行う
ことを特徴とする光源制御方法。
【請求項７】
光源装置と、表示すべき画像の画像信号に基づいて該光源装置からの光を変調する光変調装置と、該光変調装置で変調された光をスクリーンに投射する投射光学系とを備えるプロジェクターにおいて、
前記光源装置を制御する請求項１から請求項５の何れか一項に記載の光源制御装置を備えることを特徴とするプロジェクター。
【請求項８】
前記光源装置から射出されるべき光の光量である目標光量を示す信号を前記画像信号から求める目標光量算出部を備えており、
前記光源制御装置に設けられた前記生成部は、前記目標光量を示す信号に基づいて前記調光制御信号を生成する
ことを特徴とする請求項７記載のプロジェクター。
【請求項９】
前記目標光量算出部で求められた前記目標光量に応じて、前記光変調装置の変調に用いられる画像信号の伸張処理を行う伸張処理部を備えることを特徴とする請求項８記載のプロジェクター。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−１９４４５０（Ｐ２０１２−１９４４５０Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５９４５５（Ｐ２０１１−５９４５５）
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１７日（２０１１．３．１７）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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