JP2013195797A - Light source device, projector and light source control method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特にカラーホイールを用いるDLP(Digital Light Processing)(登録商標)方式のプロジェクタに好適な光源装置、投影装置及び光源制御方法に関する。 The present invention relates to a light source device, a projection device, and a light source control method particularly suitable for a DLP (Digital Light Processing) (registered trademark) projector using a color wheel.
近時、マイクロミラー素子を用いたDLP(登録商標)方式のプロジェクタ装置が液晶方式のプロジェクタ装置に代わって広く普及しつつある。 In recent years, DLP (registered trademark) projector devices using micromirror elements have been widely used in place of liquid crystal projector devices.
この種のDLP(登録商標)方式のプロジェクタ装置において、1枚のマイクロミラー素子を空間光変調素子として用いる、所謂「単板」式の装置では、光源素子からの光をカラーホイールと称する、複数の色フィルタが回転円盤の周上に分割して配置された機構を介在させることで、時分割された複数色の光を生成する構成を採るものが多い。 In this type of DLP (registered trademark) projector device, in a so-called “single plate” type device in which one micromirror element is used as a spatial light modulation element, light from the light source element is called a color wheel. In many cases, the color filter is configured to generate light of a plurality of colors that are time-divided by interposing a mechanism that is divided and arranged on the circumference of the rotating disk.
図5は、カラーホイールを用いる光源部の一部の構成例とその動作例とについて示すものである。同図(A)において、1は青色のレーザ光を発する半導体発光素子であるLD(レーザダイオード)を複数、例えば8個×3列(図面鉛直方向)の計24個をアレイ状に配列したLDアレイである。
FIG. 5 shows a configuration example of a part of a light source unit using a color wheel and an operation example thereof. In FIG. 1A,
このLDアレイ1が発する個々の青色のレーザ光は、LDアレイ1と対向するべく階段状に配列されたミラーアレイ2でそれぞれ90°の角度で反射され、レンズL1,L2で集光されて平行な光束とされた後、ダイクロイックミラー3を透過し、さらにレンズL3,L4を介して光源の一部としての蛍光ホイール4の周面に照射される。
The individual blue laser beams emitted from the
蛍光ホイール4は、モータ(M)5の駆動により回転するもので、図5(C)に示すように周面に透過用の拡散板4bと蛍光体層4gとを領域を分割して配置している。蛍光ホイール4の蛍光体層4gがある周面位置には、LDアレイ1からのレーザ光が照射される面に蛍光体が塗布されて蛍光層を形成すると共に、蛍光体層が形成されている面の裏面には反射板が蛍光体層と重なるように設けられている。
The
LDアレイ1からのレーザ光の光路上に上記蛍光ホイール4の蛍光体層4gがある場合、当該蛍光体層4gは青色のレーザ光の照射により励起され、緑色の光を発する。蛍光ホイール4から発した緑色光は、蛍光ホイール4の裏面側に形成された上記反射板により一様に上記レンズL3,L4側に導かれ、上記ダイクロイックミラー3で反射される。
When there is a phosphor layer 4g of the
一方、上述した如く蛍光ホイール4の透過用の拡散板4bが、LDアレイ1からのレーザ光の光路上にある場合、透過用の拡散板4bを透過して拡散した青色のレーザ光は、レンズL5を介して平行な光束とされ、ミラー6により90°の角度で反射される。
On the other hand, when the diffusing plate 4b for transmission of the
なお、上述したように上記図5(A)は光源部の一部の構成を示したものであり、発光素子として上記LDアレイ1の他に、例えば赤色光を発する図示しないLEDを備える。これら赤色光を発するLEDと上記LDアレイ1とを時分割で発光駆動し、併せて上記蛍光ホイール4の回転位相をLDアレイ1の発光に同期させることで、光源部からR,G,Bの原色光を時分割で図示しないマイクロミラー素子に対して出射させることができる。
As described above, FIG. 5A shows a partial configuration of the light source unit, and includes, for example, an LED (not shown) that emits red light in addition to the
上記図5(B)は、上述した例えば8個×3列の計24個のLDからなるLDアレイ1の配列構成例を示すものである。LEDやLD等の半導体発光素子は、それぞれ順方向降下電圧が個体によって大きく異なり、複数の素子を並列接続すると素子の破壊を招くため、直列接続することが原則となっている。同図(B)で「列1」〜「列3」と示すようにLDアレイ1は、8個ずつ直列接続したLDを3列に分けて各列毎に駆動する。
FIG. 5B shows an example of the arrangement of the
図5(C)は、矢印Aの方向で回転する蛍光ホイール4上の蛍光体層4gまたは透過用の拡散板4bに対し、上記LDアレイ1からのレーザ光が照射される集光点位置での光源形状を示す。LDアレイ1を構成するLDの列の位置によって、実際の蛍光ホイール4上での集光位置が異なることが理解できる。
FIG. 5C shows a condensing point position where the laser light from the
この場合、LDアレイ1の「列1」〜「列3」全体として配列している方向である配列方向を、蛍光ホイール4の蛍光体層4gと透過用の拡散板4bの境目部分が集光点位置を移動する方向と一致するように配置している。
In this case, the boundary between the phosphor layer 4g of the
したがって、LDアレイ1の各列を同時に発光駆動した場合、蛍光ホイール4の蛍光体層4gと透過用の拡散板4bの境目部分は、「列3」の集光点、「列2」の集光点、「列1」の集光点の順序で位置を移動することになる。
Accordingly, when each column of the
図6は、投影画像の1フレームがR,G,Bのフィールドの順序で構成される場合(図6(A))の、LDアレイ1の各列毎の発光により得られる光源色と、LDアレイ1全体で得られる光源色を示すタイミングチャートである。
FIG. 6 shows the light source color obtained by the light emission for each column of the
図6(B)〜図6(D)に示すように、蛍光ホイール4の回転に伴う蛍光体層4gと透過用拡散板4bの境目位置は、LDアレイ1の「列3」からの集光点に先に到達し、その後に「列2」からの集光点位置、「列1」からの集光点位置に至るため、図示する如く各集光点位置から発する緑色光と青色光の出射タイミングが異なる。
As shown in FIGS. 6B to 6D, the boundary position between the phosphor layer 4 g and the transmissive diffusion plate 4 b that accompanies the rotation of the
したがって、図6(E)に示すようにこれらG,Bフィールド間のスポーク期間SPにおいてこの光源部が出射する光は緑色(G)と青色(B)の混色で、赤色(R)の補色となるシアン(Cy)色となる。 Accordingly, as shown in FIG. 6 (E), the light emitted from the light source unit in the spoke period SP between the G and B fields is a mixed color of green (G) and blue (B), and a complementary color of red (R). Becomes cyan (Cy).
そのため上記のような構成の光源部を用いるプロジェクタでは、上記G,Bフィールド間に位置するスポーク期間SPで、シアン色に応じた画像をマイクロミラー素子で表示させることにより、投影画像の輝度を向上できる。 Therefore, in the projector using the light source unit configured as described above, the brightness of the projected image is improved by displaying an image corresponding to the cyan color with the micromirror element in the spoke period SP located between the G and B fields. it can.
その反面、各原色フィールド間に位置するスポーク期間SPは、補色の画像を投影する期間とせざるを得ないので、特に画像の明るさよりも彩度が要求される投影モードでの表現力が低下する。 On the other hand, since the spoke period SP positioned between the primary color fields must be a period for projecting a complementary color image, the expressive power in the projection mode in which saturation is required rather than the brightness of the image is reduced. .
この種の不具合を克服して鮮明な画像を投影可能とするべく、光源側の原色光の色が切り替わるスポーク期間のタイミングで意図的に発光を極短時間停止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) In order to overcome this type of problem and enable a clear image to be projected, a technique is conceived in which light emission is intentionally stopped for a very short time at the timing of the spoke period when the color of the primary color light on the light source side is switched. Yes. (For example, Patent Document 1)
上記特許文献の記載された技術は、混色により補色の画像を投影せざるを得ないスポーク期間の発光を意図的に停止して彩度の表現力が低下するのを回避するようにしたものであり、スポークの発光を停止する分だけ、投影する画像の輝度が低下する。 The technique described in the above-mentioned patent document is designed to avoid a reduction in saturation expression power by intentionally stopping the light emission in the spoke period when a complementary color image must be projected by color mixing. Yes, the brightness of the projected image is reduced by the amount of light emission of the spokes.
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、光源の色が切り替わる期間を有効に活用し、輝度の低下を防ぐとともに彩度の表現力を向上することが可能な光源装置、投影装置及び光源制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the object of the present invention is to effectively utilize the period during which the color of the light source is switched, to prevent a decrease in luminance and to improve the ability to express saturation. It is an object of the present invention to provide a light source device, a projection device, and a light source control method capable of performing the above.
本発明の一態様は、同一色光を発する複数の発光素子が、第1の区分及び第2の区分に分けられた状態で配列した発光部と、複数の色フィルタから形成され、上記発光部の発する光が照射されることで複数色の光を時分割で出射するカラーホイールと、上記第1の区分及び第2の区分の発光素子のそれぞれが上記複数の色フィルタの境界位置を通過するタイミングに従って、上記第1の区分及び第2の区分の発光素子をそれぞれ異なる発光タイミングで駆動するように上記発光部を制御する光源駆動部とを具備したことを特徴とする。 According to one embodiment of the present invention, a plurality of light emitting elements that emit light of the same color are formed of a light emitting unit arranged in a state of being divided into a first section and a second section, and a plurality of color filters. Timing when each of the color wheel that emits light of a plurality of colors in a time-division manner when irradiated with light emitted and the light-emitting elements of the first section and the second section pass through the boundary positions of the plurality of color filters And a light source driving unit for controlling the light emitting unit so as to drive the light emitting elements of the first and second sections at different light emission timings.
本発明によれば、光源の色が切り替わる期間を有効に活用し、輝度の低下を防ぐとともに彩度の表現力を向上することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to effectively use the period during which the color of the light source is switched, to prevent a decrease in luminance, and to improve the ability to express saturation.
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。 An embodiment in which the present invention is applied to a DLP (registered trademark) data projector apparatus will be described below with reference to the drawings.
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画像信号は、入力部11で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。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic functional configuration of a data projector apparatus 10 according to the present embodiment. The
画像変換部12は、スケーラとも称され、入力される画像データを投影に適した所定の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。
The
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マイクロミラー素子14を表示するべく駆動する。
The
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。
This
一方で、光源部15から時分割でR,G,Bの原色光を含む複数色の光が循環的に時分割で順次出射される。この光源部15からの光が、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。
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。
On the other hand, light of a plurality of colors including primary color lights of R, G, and B is sequentially emitted in a time division manner from the
Then, an optical image is formed by the reflected light from the
なお、後述する光源部15内の発光素子の駆動タイミング等の制御は、CPU18の制御の下に上記投影処理部13が直接実行する。
Note that the
上記各回路の動作すべてをCPU18が制御する。このCPU18は、メインメモリ19及びプログラムメモリ20と直接接続される。メインメモリ19は、例えばSRAMで構成され、CPU18のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ20は、電気的に書換可能な不揮発性メモリで構成され、CPU18が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。CPU18は、上記メインメモリ19及びプログラムメモリ20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。
The
上記CPU18は、操作部21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21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CPU18へ直接出力する。
The
The
上記CPU18はさらに、上記システムバスSBを介して音声処理部22とも接続される。音声処理部22は、PCM音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部23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。
The
図2により上記光源部15を2種類の半導体発光素子を用いて構成した場合の光学系の構成について説明する。
光源部15は、青色のレーザ光を発する半導体発光素子であるLD(レーザダイオード、半導体レーザ)アレイ31を光源として有する。
このLDアレイ31は、例えば8×3(図面鉛直方向)の計24個のLDがアレイ状に配列され、各8個ずつ3列のLDが列単位で直列接続されて発光駆動される。すなわちLDが3つの区分に分けられた状態でそれぞれ区分単位に発光駆動される。
The configuration of the optical system when the
The
In this LD array 31, for example, a total of 24 LDs of 8 × 3 (in the vertical direction in the drawing) are arranged in an array, and three LDs are connected in series in units of eight, and light emission is driven. That is, the light emission is driven in units of sections in a state where the LD is divided into three sections.
このLDアレイ31が発する青色のレーザ光は、LDアレイ31と対向するべく階段状に配列されたミラーアレイ32で90°の角度で反射され、レンズ33,34で集光されて平行な光束とされた後、ダイクロイックミラー35を透過し、レンズ36,37を介して光源の一部としてのカラーホイール38の周面に照射される。
The blue laser light emitted from the LD array 31 is reflected at an angle of 90 ° by the
カラーホイール38は、回転駆動部であるモータ(M)39の駆動により回転するもので、周面に透過用拡散板(色フィルタ)38bと蛍光体層(色フィルタ)38gとを領域を分割して配置している。このカラーホイール38の構成については、上記図5(C)で示した蛍光ホイール4の透過用拡散板4b及び蛍光体層4gと基本的に同様であるものとし、図示を省略する。
The color wheel 38 is rotated by driving a motor (M) 39 which is a rotation driving unit, and a transmission diffusion plate (color filter) 38b and a phosphor layer (color filter) 38g are divided into regions on the peripheral surface. Arranged. The configuration of the color wheel 38 is basically the same as that of the transmissive diffusion plate 4b and the phosphor layer 4g of the
このカラーホイール38の回転同期は、図示しない周面に形成したマーカの回転を上記投影処理部13が検出して制御する。
The rotation synchronization of the color wheel 38 is controlled by the
カラーホイール38の蛍光体層38gがある周面位置には、LDアレイ31からのレーザ光が照射される面に蛍光体が塗布されて蛍光層を形成すると共に、蛍光体層38gが形成されている面の裏面には反射板が蛍光体層と重なるように設けられている。
At the peripheral surface position where the
LDアレイ31からのレーザ光の光路上に上記カラーホイール38の蛍光体層38gがある場合、当該蛍光体層38gは青色のレーザ光の照射により励起され、緑色の光を発する。
When the
カラーホイール38から発した緑色光は、蛍光体層38gの裏面側に形成された上記反射板により一様に上記レンズ36,37側に導かれ、上記ダイクロイックミラー35で反射される。
The green light emitted from the color wheel 38 is uniformly guided to the lenses 36 and 37 side by the reflecting plate formed on the back side of the
ダイクロイックミラー35で反射された緑色光は、レンズ41を介してダイクロイックミラー42で反射された後、レンズ43を介し、インテグレータ44を通って輝度分布が均一な光束とされる。インテグレータ44を出射した緑色光は、さらにレンズ45を介してミラー46で反射され、レンズ47を介して上記ミラー16で反射された後にレンズ48を介して上記マイクロミラー素子14に照射される。
The green light reflected by the dichroic mirror 35 is reflected by the dichroic mirror 42 through the lens 41, and then passes through the lens 43 through the integrator 44 to become a light flux having a uniform luminance distribution. The green light emitted from the integrator 44 is further reflected by the mirror 46 via the lens 45, reflected by the
そして、このマイクロミラー素子14からの上記投影レンズ部17方向への反射光で光像が形成されるもので、当該光像は上記レンズ48を介して上記投影レンズ部17により投影対象の図示しないスクリーン等に照射される。
An optical image is formed by the reflected light from the
また、上記LDアレイ31からのレーザ光の光路上に上記カラーホイール38の透過用拡散板38bがある場合、当該拡散板38bを介して拡散しつつ透過した青色光は、レンズ50を介してミラー51で反射され、レンズ52を介してさらにミラー53で反射された後に、上記ダイクロイックミラー42を透過し、レンズ43を介してインテグレータ44を通って輝度分布が均一な光束とされる。インテグレータ44を出射した青色光は、さらにレンズ45を介してミラー46で反射され、レンズ47を介して上記ミラー16に至る。
Further, when the
さらに光源部15は、赤色光を発する半導体発光素子であるLED(発光ダイオード)55を光源として有する。
LED55が発する赤色光は、レンズ56,57を介して、上記ダイクロイックミラー35を透過し、上記レンズ41を介して上記ダイクロイックミラー42で反射された後、レンズ43を介してインテグレータ44を通って輝度分布が均一な光束とされる。インテグレータ44を出射した赤色光は、さらにレンズ45を介してミラー46で反射され、レンズ47を介して上記ミラー16に至る。
Further, the
The red light emitted from the LED 55 passes through the dichroic mirror 35 through the
次に上記実施形態の動作について説明する。
なお説明を簡易にするために、光源部15を構成するLDアレイ31の配列構成と点灯順序、カラーホイール38の構成と集光点の列位置等に関しては、上記図5で説明した内容とほぼ同様であるものとする。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
In order to simplify the description, the arrangement and lighting sequence of the LD array 31 constituting the
すなわち光源部15は、8×3(図面鉛直方向)の計24個のLDがアレイ状に配列され、各8個ずつ3列にLDを区分してそれぞれ「列1」〜「列3」を発光駆動されるLDアレイ31を有する。
That is, the
カラーホイール38に向けて照射されるLDアレイ31の光の集光点位置において、「列1」〜「列3」の集光位置が配列している方向である配列方向と、カラーホイール38の蛍光体層38gと透過用拡散板38bの境目部分が上記「列1」〜「列3」の集光位置を移動する方向とが一致するようにカラーホイール38と光源部15が形成されている。
At the condensing point position of the light of the LD array 31 irradiated toward the color wheel 38, the arrangement direction in which the condensing positions of “
図3は、投影画像の1フレームが原色R,G,Bの3フィールドで構成される場合(図3(A))の、LDアレイ31の各列毎の発光により得られる光源色と、LDアレイ31全体で得られる光源色の関係を示すタイミングチャートである。
FIG. 3 shows the light source color obtained by light emission for each column of the LD array 31 when one frame of the projection image is composed of three fields of primary colors R, G, and B (FIG. 3A), and
図3(B)に示すように、LDアレイ31の「列1」(第1の区分)に属する各LDは、GフィールドからBフィールドに至るスポーク期間SPにおいて、「列1」〜「列3」の中で最もカラーホイール38の蛍光体層38gと透過用拡散板38bとの境目BD1が遅く通過するため、その前のタイミングt1から継続してGフィールド期間のタイミングt2,t3までオン(点灯)した後、Bフィールドとなったタイミングt4でオフ(消灯)し、その後のスポーク期間SP終了時以後のタイミングt5であらためてオンする。
As shown in FIG. 3B, each LD belonging to “
また図3(C)に示すように、LDアレイ31の「列2」(第2の区分)に属する各LDは、GフィールドからBフィールドに至るスポーク期間SPにおいて、その前のタイミングt1から継続してGフィールド期間の中程までのタイミングt2までオン(点灯)し、残るGフィールド中のタイミングt3でオフ(消灯)した後、Bフィールドとなったタイミングt4でオンする。
As shown in FIG. 3C, each LD belonging to “
さらに図3(D)に示すように、LDアレイ31の「列3」(第3の区分)に属する各LDは、GフィールドからBフィールドに至るスポーク期間SPにおいて、「列1」〜「列3」の中で最もカラーホイール38の蛍光体層38gと透過用拡散板38bとの境目BD1が早く通過するため、その前のタイミングt1でオンした後、スポーク期間SPに入った残るGフィールド期間のタイミングt2,t3でオフ(消灯)した後、Bフィールドとなったタイミングt4でオンする。
Further, as shown in FIG. 3D, each LD belonging to “column 3” (third section) of the LD array 31 has “
図4は、上記スポーク期間SPを挟んだ前後のタイミングt1〜t5における、LDアレイ31の「列1」〜「列3」の集光位置とカラーホイール38の蛍光体層38gと透過用拡散板38bとの境目BD1の通過位置状態、各列の点灯/消灯状態、及び結果として光源部15から出射される投影色の対応関係を、上記図6で示した従来の投影色を参照して示す図である。
FIG. 4 shows the condensing positions of “
カラーホイール38の蛍光体層38gと透過用拡散板38bとの境目BD1がまだ集光点位置に到達していない、スポーク期間SP前のタイミングt1では、「列1」〜「列3」の各LDがいずれもオン(点灯)しており、光源部15として出射する光源光は緑色となる。
At the timing t1 before the spoke period SP where the boundary BD1 between the
続いてスポーク期間SPに入り、まず境目BD1が「列3」位置を通過するタイミングt2では、この「列3」に属する各LDをオフ(消灯)し、まだ境目BD1が到達していない「列1」及び「列2」に属する各LDをオン(点灯)することで、光源部15として出射する光源光は依然、緑色となる。
Subsequently, the spoke period SP is entered, and at the timing t2 when the boundary BD1 passes through the “row 3” position, the LDs belonging to the “row 3” are turned off (turned off), and the “row” where the boundary BD1 has not yet reached. By turning on (lighting) each LD belonging to “1” and “
さらに境目BD1が中央の「列2」位置を通過するタイミングt3では、「列2」及び「列3」にそれぞれ属する各LDをオフ(消灯)し、まだ境目BD1が到達していない「列1」に属する各LDのみをオン(点灯)することで、光源部15として出射する光源光が緑色となるように維持する。
Further, at the timing t3 when the boundary BD1 passes through the central “
その後、カラーホイール38の境目BD1が「列1」位置を通過するタイミングt4では、一転して既に境目BD1が通過した「列2」及び「列3」にそれぞれ属する各LDをオン(点灯)する一方で、「列1」に属する各LDのみをオフ(消灯)することで、光源部15として出射する光源光が切り替わって青色となる。
Thereafter, at the timing t4 when the border BD1 of the color wheel 38 passes through the "
さらにスポーク期間SPを終え、カラーホイール38の境目BD1が「列1」位置を通過し終えたタイミングt5では、「列1」〜「列3」に属する全LDをオン(点灯)することで、光源部15として出射する光源光は青色となる。
Further, at the timing t5 when the spoke period SP is finished and the boundary BD1 of the color wheel 38 has finished passing through the “
因みに、「列1」〜「列3」に属する各LDを続けて全てオンし続ける従来の光源制御では、上記タイミングt2〜t4の期間、蛍光体層38gからの緑色光と透過用拡散板38bからの青色光が共に存在するため、混色により光源部15として出射する光源光はシアン色となる。
Incidentally, in the conventional light source control in which all the LDs belonging to “
このように蛍光体層38gと透過用拡散板38bとの境目BD1の位置が照射位置を通過するタイミングに従ってLDアレイ31を構成するLDを列位置毎に区分し、区分した列位置毎に異なる発光タイミングで駆動することにより、図3(E)に示す如く本来のG,B各フィールドに正確に同期した色の光を出射させることができる。
In this way, the LDs constituting the LD array 31 are divided for each column position according to the timing at which the position of the boundary BD1 between the
なおスポーク期間SPでは、「列1」〜「列3」に属する各LD毎に点灯または消灯する構成であり、例えば、ある期間では列1と列2が点灯して列3は消灯する。または、ある期間では列1が点灯し、列2と列3が消灯する等といった構成であるので、光源部15全体で見た場合、全ての光源が点灯している期間と比較して、光源部15の光の照射面に照度ムラが生じてしまうが、光源部15から照射する光はインテグレータ44を通って輝度分布が均一な光束とされた後にマイクロミラー素子14に入射するので、投影画像への画像ムラ等への影響はない。
In the spoke period SP, each LD belonging to “
また、本実施形態では、8×3(図面鉛直方向)の計24個のLDがアレイ状に配列され、各8個ずつ3列にLDを区分してそれぞれ「列1」〜「列3」を発光駆動されるLDアレイを光源部として用いて説明した。
Further, in this embodiment, a total of 24 LDs of 8 × 3 (vertical direction in the drawing) are arranged in an array, and each 8 is divided into 3 rows, and each of “
しかし、「列」に限らず、光源部は、設置された複数の発光素子を複数の区分に分け、その区分の配列方向を、カラーホイールの蛍光体層38gと透過用拡散板38bの境目部分が集光点位置を移動する方向と一致するように配置していればよい。
However, the light source unit is not limited to the “row”, and the light source unit divides a plurality of installed light emitting elements into a plurality of sections, and the arrangement direction of the sections is a boundary portion between the
また、光源部は少なくとも2つの発光素子からなり、それら発光素子が互いに独立して駆動できるような構成になっていれば良い。すなわち光源部は、複数の発光素子が、第1の区分及び第2の区分に分けられた状態で配列されてなり、その第1の区分及び第2の区分の発光素子のそれぞれが複数の色フィルタの境界位置を通過するタイミングに従って、当該第1の区分及び第2の区分の発光素子をそれぞれ異なる発光タイミングで駆動するような構成になっていればよい。 Moreover, the light source part should just consist of at least 2 light emitting elements, and these light emitting elements should be the structures which can be driven mutually independently. In other words, the light source section includes a plurality of light emitting elements arranged in a state of being divided into a first section and a second section, and each of the light emitting elements in the first section and the second section has a plurality of colors. It is sufficient that the light emitting elements of the first section and the second section are driven at different light emission timings according to the timing of passing through the filter boundary position.
以上詳述した如く本実施形態によれば、光源の色が切り替わる期間を適切に管理し、輝度の低下を防ぐとともに彩度の表現力を向上することが可能となる。 As described above in detail, according to the present embodiment, it is possible to appropriately manage the period during which the color of the light source is switched, to prevent a decrease in luminance, and to improve the ability to express saturation.
さらに上記実施形態によれば、LDアレイ31は、集光位置に応じて列単位で直列接続して投影処理部13が発光駆動するため、投影処理部13による駆動を簡易化できる。
Furthermore, according to the above embodiment, the LD array 31 is connected in series in units of columns according to the condensing position, and the
なお上記実施形態は、投影するカラー画像1フレームがR,G,Bの3フィールドからなり、且つカラーホイール38がGフィールドで青色光の照射により緑色光を励起するための蛍光体層38gとBフィールドで青色光を透過するための透過用拡散板38bとを有する場合について説明したが、本発明はこれに限ることなく、異なる色フィルタを切り替えて使用するカラーホイールと、カラーホイール上の照射位置毎に発光タイミングを可変制御できるような発光素子を使用するようなプロジェクタ装置であれば、いずれにも適用可能である。
In the above embodiment, one frame of a color image to be projected is composed of three fields of R, G, and B, and the
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。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the functions executed in the above-described embodiments may be combined as appropriate as possible. The above-described embodiment includes various stages, and various inventions can be extracted by an appropriate combination of a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, if the effect is obtained, a configuration from which the constituent requirements are deleted can be extracted as an invention.
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、同一色光を発する複数の発光素子が、第1の区分及び第2の区分に分けられた状態で配列した発光部と、複数の色フィルタから形成され、上記発光部の発する光が照射されることで複数色の光を時分割で出射するカラーホイールと、上記第1の区分及び第2の区分の発光素子のそれぞれが発する光が上記複数の色フィルタの境界位置を通過するタイミングに従って、上記第1の区分及び第2の区分の発光素子をそれぞれ異なる発光タイミングで駆動するように上記発光部を制御する光源駆動部とを具備したことを特徴とする。
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
According to a first aspect of the present invention, a plurality of light emitting elements emitting the same color light are formed of a light emitting section arranged in a state of being divided into a first section and a second section, and a plurality of color filters, and the light emitting section A color wheel that emits light of a plurality of colors in a time-sharing manner when irradiated with light emitted from the light source, and light emitted from each of the light emitting elements of the first section and the second section is a boundary position of the plurality of color filters. And a light source driving unit that controls the light emitting unit so as to drive the light emitting elements of the first section and the second section at different light emission timings according to the timing of passing through the light source.
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、上記発光部から上記カラーホイールに照射される光の上記第1の区分の集光位置及び上記第2の区分の集光位置が配列している方向と、上記カラーホイールの上記複数の色フィルタの境界位置が上記第1の区分の集光位置及び上記第2の区分の集光位置を移動する方向とが一致するように、上記発光部及び上記カラーホイールは形成されていることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the condensing position of the first section and the condensing position of the second section of the light emitted from the light emitting unit to the color wheel are The arrangement direction and the direction in which the boundary positions of the plurality of color filters of the color wheel match the condensing position of the first section and the condensing position of the second section are the same. The light emitting portion and the color wheel are formed.
請求項3記載の発明は、上記請求項1または2記載の発明において、上記発光部の上記第1の区分と上記第2の区分のそれぞれは、複数の発光素子が夫々直列接続されることで形成されていることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the present invention, each of the first section and the second section of the light-emitting portion includes a plurality of light-emitting elements connected in series. It is formed.
請求項4記載の発明は、上記請求項1乃至3の何れか記載の発明において、上記発光素子は、青色のレーザ光を発する半導体発光素子であり、上記カラーホイールは、上記発光部からの照射光を透過させ且つ拡散させる光拡散板と、上記発光部からの照射光によって励起して緑色の光を照射する蛍光体層とを有することを特徴とする。
The invention according to
請求項5記載の発明は、同一色光を発する複数の発光素子が、第1の区分及び第2の区分に分けられた状態で配列した発光部、複数の色フィルタから形成され、上記発光部の発する光が照射されることで複数色の光を時分割で出射するカラーホイール、及び上記第1の区分及び第2の区分の発光素子のそれぞれが発する光が上記複数の色フィルタの境界位置を通過するタイミングに従って、上記第1の区分及び第2の区分の発光素子をそれぞれ異なる発光タイミングで駆動するように上記発光部を制御する光源駆動部を有する光源と、画像信号を入力する入力手段と、上記入力手段で入力した画像信号に基づき、上記光源からの光を用いて光像を形成する光像形成手段と、上記光像形成手段で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影手段とを具備したことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, a plurality of light emitting elements that emit light of the same color are formed of a light emitting section and a plurality of color filters arranged in a state of being divided into a first section and a second section. A color wheel that emits light of a plurality of colors in a time-division manner when irradiated with light emitted, and light emitted by each of the light emitting elements of the first section and the second section defines a boundary position of the plurality of color filters. A light source having a light source driving unit for controlling the light emitting unit to drive the light emitting elements of the first section and the second section at different light emission timings according to the passing timing, and an input means for inputting an image signal A light image forming means for forming a light image using light from the light source based on an image signal input by the input means; and a projection for projecting the light image formed by the light image forming means toward a projection target. hand Characterized by comprising and.
請求項6記載の発明は、同一色光を発する複数の発光素子が、第1の区分及び第2の区分に分けられた状態で配列した発光部と、複数の色フィルタから形成され、上記発光部の発する光が照射されることで複数色の光を時分割で出射するカラーホイールとを備えた装置での光源制御方法であって、上記第1の区分及び第2の区分の発光素子のそれぞれが発する光が上記複数の色フィルタの境界位置を通過するタイミングに従って、上記第1の区分及び第2の区分の発光素子をそれぞれ異なる発光タイミングで駆動するように上記発光部を制御する光源駆動工程を有したことを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, a plurality of light emitting elements that emit light of the same color are formed of a light emitting section arranged in a state of being divided into a first section and a second section, and a plurality of color filters, and the light emitting section A light source control method in a device including a color wheel that emits light of a plurality of colors in a time-sharing manner by being irradiated with light emitted from each of the light-emitting elements of the first section and the second section. A light source driving step of controlling the light emitting unit so as to drive the light emitting elements of the first section and the second section at different light emission timings according to the timing at which the light emitted by the light passes through the boundary positions of the plurality of color filters. It is characterized by having.
1…LDアレイ、2…ミラーアレイ、3…ダイクロイックミラー、4…蛍光ホイール、5…モータ(M)、6…ミラー、10…データプロジェクタ装置、11…入力部、12…画像変換部、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…CPU、19…メインメモリ、20…プログラムメモリ、21…操作部、22…音声処理部、23…スピーカ部、31…LDアレイ、32…ミラーアレイ、33,34…レンズ、35…ダイクロイックミラー、36,37…レンズ、38…カラーホイール、38b…透過用拡散板、38g…蛍光体層、39…モータ(M)、41…レンズ、42…ダイクロイックミラー、43…レンズ、44…インテグレータ、45…レンズ、46…ミラー、47,48…レンズ、50…レンズ、51…ミラー、52…レンズ、53…ミラー、54…レンズ、L1〜L4…レンズ、SB…システムバス、SP…スポーク期間。
DESCRIPTION OF
Claims (6)
複数の色フィルタから形成され、上記発光部の発する光が照射されることで複数色の光を時分割で出射するカラーホイールと、
上記第1の区分及び第2の区分の発光素子のそれぞれが発する光が上記複数の色フィルタの境界位置を通過するタイミングに従って、上記第1の区分及び第2の区分の発光素子をそれぞれ異なる発光タイミングで駆動するように上記発光部を制御する光源駆動部と
を具備したことを特徴とする光源装置。 A plurality of light emitting elements emitting the same color light arranged in a state divided into a first section and a second section;
A color wheel that is formed from a plurality of color filters and emits light of a plurality of colors in a time-division manner by being irradiated with light emitted from the light emitting unit,
The light emitting elements of the first section and the second section emit different light according to the timing at which the light emitted from the light emitting elements of the first section and the second section passes through the boundary positions of the plurality of color filters. A light source device comprising: a light source driving unit that controls the light emitting unit so as to be driven at timing.
上記カラーホイールは、上記発光部からの照射光を透過させ且つ拡散させる光拡散板と、上記発光部からの照射光によって励起して緑色の光を照射する蛍光体層とを有する
ことを特徴とする請求項1乃至3の何れか記載の光源装置。 The light-emitting element is a semiconductor light-emitting element that emits blue laser light,
The color wheel includes a light diffusing plate that transmits and diffuses irradiation light from the light emitting unit, and a phosphor layer that is excited by irradiation light from the light emitting unit and emits green light. The light source device according to claim 1.
画像信号を入力する入力手段と、
上記入力手段で入力した画像信号に基づき、上記光源からの光を用いて光像を形成する光像形成手段と、
上記光像形成手段で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。 A plurality of light emitting elements that emit the same color light are formed from a light emitting unit and a plurality of color filters arranged in a state of being divided into a first section and a second section, and light emitted from the light emitting section is irradiated. The color wheel that emits light of a plurality of colors in a time-sharing manner, and the light emitted from each of the light emitting elements of the first section and the second section, according to the timing at which the light passes through the boundary positions of the plurality of color filters. A light source having a light source driving unit that controls the light emitting unit so as to drive the light emitting elements of the section and the second section at different light emission timings,
An input means for inputting an image signal;
An optical image forming unit that forms an optical image using light from the light source based on an image signal input by the input unit;
A projection apparatus comprising: projection means for projecting the optical image formed by the optical image forming means toward a projection target.
上記第1の区分及び第2の区分の発光素子のそれぞれが発する光が上記複数の色フィルタの境界位置を通過するタイミングに従って、上記第1の区分及び第2の区分の発光素子をそれぞれ異なる発光タイミングで駆動するように上記発光部を制御する光源駆動工程を有したことを特徴とする光源制御方法。 A plurality of light emitting elements emitting the same color light are formed from a light emitting unit arranged in a state divided into a first section and a second section, and a plurality of color filters, and the light emitted from the light emitting section is irradiated. And a light source control method in a device having a color wheel that emits light of a plurality of colors in a time-sharing manner,
The light emitting elements of the first section and the second section emit different light according to the timing at which the light emitted from the light emitting elements of the first section and the second section passes through the boundary positions of the plurality of color filters. A light source control method comprising a light source driving step of controlling the light emitting unit so as to be driven at a timing.
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