CN102135718A

CN102135718A - 光源装置、投影装置及投影方法

Info

Publication number: CN102135718A
Application number: CN2010105707805A
Authority: CN
Inventors: 铃木英男; 柴崎卫
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2009-11-30
Filing date: 2010-11-30
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2030-11-30
Also published as: CN102135718B; JP2011119037A; KR101228005B1; US8465158B2; KR20110060852A; JP4983897B2; US20110128507A1

Abstract

一种光源装置，具备：多个半导体发光元件；基准信号输出部，输出与半导体发光元件发出的光的多个颜色成分对应的基准信号；选择部，对应于多个半导体发光元件的各发光定时，选择基准信号输出部输出的基准信号的1个并输出；运算控制部，设置在多个半导体发光元件的每个上，保持与对应的半导体发光元件的发光特性匹配的运算值，将由选择部选择出的基准信号通过运算进行变换；以及光源驱动部，设置在多个半导体发光元件的每个上，基于由运算控制部变换后的信号驱动半导体发光元件。

Description

光源装置、投影装置及投影方法

技术领域

本发明涉及使用多个半导体光源元件的光源装置、投影装置及投影方法。

背景技术

为了将由多个半导体元件构成的光源高效率而安全地驱动，希望采用按照每个元件单独地使驱动功率最适当化、修正元件的偏差的方法。

例如，在作为半导体发光元件而采用激光二极管(以下称作“LD”)的情况下，LD相对于驱动电流的变化的光输出功率的变化率非常大。因此，在使用多个LD的光源装置中，如果考虑各LD的发光特性的偏差，则在将全部的LD用相同的电流驱动的情况下，各个LD的输出功率的差容易显著地呈现，还有通过被施加较大的驱动电流而达到破坏的个体出现的情况。

此外，在使用多个作为半导体发光元件的LED(发光二极管)的液晶显示面板用的背光源装置中，为了抑制各元件的偏差带来的亮度不均匀，需要按照元件单独地进行电流值控制。

除此以外，在采用场序制方式的LED背光源装置中，对于R、G、B的各色场，将以对应于该场的颜色发光的各LED组以分时驱动。

此时，在R、G、B的各色场间对驱动电流值设置电平的差而使发光亮度可变、或者将发光范围分割为多个块而按照各块匹配于影像使亮度变化的情况下，将LED组高速地在多电平的控制状态下切换。

为了实现上述控制，对于构成的所有的半导体发光元件，单独准备一一对应的控制部。还需要按照控制部使用控制用的变换表，实时地高速执行存储在该表中的数据的管理及运算那样的结构。

作为同样的技术，例如如日本特开平11-185975号公报所述，考虑了具备多个调光机构、测量上述多个调光机构各自的调光带来的照度的测量机构、保持对上述多个调光机构分别分配的基本照度的基本照度保持机构、根据来自外部的规定的信号分别变更上述多个基本照度的变更机构、和按照上述调光机构依次根据对该调光机构分配的基本照度、或在该基本照度被上述变更机构变更的情况下，根据变更后的基本照度、和由上述测量机构测量照度，求出调光控制值并向该调光机构发送的调光控制机构的调光控制装置。

为了实现对多个光源元件分别进行控制的结构，需要硬件结构及软件处理都复杂且大规模的装置。因而，造成部件件数的增加带来的安装面积的增大、及装置的大型化、控制部的负荷增加，使成本增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够使多个半导体发光元件的每个驱动以使其分别以适当的光量发光的光源装置、投影装置及投影方法。

根据本发明的一个技术方案，提供一种光源装置，具备：多个半导体发光元件，分别发出多个颜色的光；基准信号输出部，输出上述多个颜色各自的基准信号；选择部，对应于上述多个半导体发光元件的各发光定时，选择上述基准信号输出部输出的上述多个颜色各自的基准信号；运算控制部，设置在上述多个半导体发光元件的每个上，保持与对应的半导体发光元件的发光特性匹配的运算值，将由上述选择部选择出的基准信号通过运算进行变换；以及驱动部，基于由上述运算控制部变换后的信号，驱动上述多个半导体发光元件。

此外，根据本发明的另一技术方案，提供一种投影装置，具备：多个半导体发光元件，分别发出多个颜色的光；基准信号输出部，输出上述多个颜色各自的基准信号；选择部，对应于上述多个半导体发光元件的各发光定时，选择上述基准信号输出部输出的上述多个颜色各自的基准信号；运算控制部，设置在上述多个半导体发光元件的每个上，保持与对应的半导体发光元件的发光特性匹配的运算值，将由上述选择部选择出的基准信号通过运算进行变换；驱动部，基于由上述运算控制部变换后的信号，驱动上述多个半导体发光元件；输入部，输入图像信号；以及投影部，使用来自由上述驱动部驱动的上述多个半导体发光元件的光源光，形成与由上述输入部输入的图像信号对应的彩色光像并投影。

此外，根据本发明的另一技术方案，提供一种投影装置的投影方法，该投影装置具备：多个半导体发光元件，分别发出多个颜色的光；输入部，输入图像信号；以及投影部，使用来自上述多个半导体发光元件的光源光，形成与由上述输入部输入的图像信号对应的彩色光像并投影；该投影方法具备：基准信号输出工序，输出上述多个颜色各自的基准信号；选择工序，对应于上述多个半导体发光元件的各发光定时，选择在上述基准信号输出工序中输出的上述多个颜色各自的基准信号；运算控制工序，对上述多个半导体发光元件的每个，保持与对应的半导体发光元件的发光特性匹配的运算值，将在上述选择工序中选择出的基准信号通过运算进行变换；以及驱动工序，基于在上述运算控制工序中变换后的信号，驱动上述多个半导体发光元件。

附图说明

图1是表示有关本发明的一实施方式的数据投影器装置的概略功能结构的框图。

图2是表示有关该实施方式的图1的投影光处理部的一部分详细的功能结构的框图。

图3是表示有关该实施方式的图2的基准信号部、选择部及运算控制部的具体结构的图。

图4是表示有关该实施方式的动作时的各种信号波形的时间图。

图5是表示有关该实施方式的变形例的投影光处理部的一部分详细的功能结构的框图。

图6是表示有关该实施方式的变形例的图5的运算控制部、光源驱动部及温度修正部的具体结构的图。

具体实施方式

以下，参照附图对将本发明应用在DLP(Digital Light Processing)(注册商标)方式的数据投影器装置中的情况的一实施方式进行说明。

图1是表示有关本实施方式的数据投影器装置10的概略功能结构的框图。

输入输出连接器部11例如包括管脚插孔(RCA)型的视频输入端子、D-sub15型的RGB输入端子、以及USB(Universal Serial Bus)连接器等各种输入输出端子。

被从输入输出连接器部11输入的各种规格的图像信号被经由输入输出接口(I/F)12、系统总线SB输入到一般称作换算器的图像变换部13中。

图像变换部13将输入的图像信号变换为适合于投影的规定的格式的图像信号，写入到作为显示用的缓冲存储器的视频RAM14中。然后，图像变换部13将图像信号读出，向投影图像处理部15发送。

此时，将表示OSD(On Screen Display)用的各种动作状态的符号等的数据也根据需要而在视频RAM14中叠加加工到图像信号中。将加工后的图像信号读出并向投影图像处理部15发送。

投影图像处理部15以将规定的帧速率例如60[帧/秒]、颜色成分的分割数、和显示灰阶数相乘后的分时数，根据发送来的图像信号，显示驱动作为空间光调制元件(SLM，spatial light modulator)的微反射镜元件16。

该微反射镜元件16通过将以阵列状排列的多个、例如XGA(横1024像素×纵768像素)量的微小反射镜的各倾斜角度分别以高速进行开启/关闭动作，而通过其反射光形成光像。

另一方面，作为构成光源的半导体发光元件，通过一组LD17、17、……的振荡，产生紫外域、例如波长340[nm]附近的激光，经由灯塔18及积分器19，照射在作为旋转体的荧光体轮20的圆周上的一点上。

灯塔18将在内面上铺设有反射镜的角锥台形状的下底侧作为入射口，将上底侧作为射出口，将LD17、17、……的振荡的激光聚光并射出。

积分器19对于灯塔18射出的激光的光束在内部使其漫反射，以使亮度分布变得均匀。

荧光体轮20将例如通过紫外光的照射而发出R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)的荧光的3片扇形状荧光体以周状分割排列而构成。通过从积分器19射出的激光的照射而从荧光体轮20发出的R、G、B的某种荧光被反射镜21全反射而照射在微反射镜元件16上。

并且，由微反射镜元件16的反射光形成光像。将所形成的光像经由投影透镜单元22放大，投影显示在作为投影对象的未图示的屏幕上。

LD17、17、……受投影光处理部23激振而振荡出紫外域的激光。该投影光处理部23还进行使荧光体轮20旋转的马达(M)24及标志传感器25的控制。

标志传感器25对置于荧光体轮20的旋转周端而配置。标志传感器25以与配置在荧光体轮20的周端的一点上的未图示的标志对置的定时，输出作为检测信号的脉冲。投影光处理部23根据该标志传感器25输出的脉冲检测荧光体轮20的旋转相位和周期。

投影光处理部23在后述的CPU26的集中控制之下，执行包括LD17、17、……的发光定时及发光强度、马达24带来的荧光体轮20的旋转、以及来自标志传感器25的荧光体轮20的旋转相位及周期的检测的控制。

CPU26集中控制上述各块的动作。该CPU26与主存储器27及程序存储器28直接连接。主存储器27由DRAM构成，作为CPU26的控制动作的工作存储器发挥功能。程序存储器28由存储有动作程序及各种定型数据等的可电改写的非易失性存储器构成。

CPU26根据来自操作部29的键操作信号执行各种投影动作。

该操作部29包括设在数据投影器装置10的主体上的键操作部、和在与该数据投影器装置10专用的未图示的遥控器之间接受红外光的激光受光部。操作部29将基于用户用主体的键操作部或遥控器操作的键的键操作信号向CPU26直接输出。

在程序存储器28中，除了上述动作程序及各种定型数据等以外，还存储有工厂出厂时的LD17、17、……的每个个体的发光驱动电流值，具体而言存储有对应于最大电流值及最小电流值的运算值。

CPU26还经由系统总线SB与音声处理部30连接。音声处理部30具备PCM声源等的声源，将在投影动作时给出的音声数据模拟化，驱动扬声器部31而使其扩音放音、或者根据需要而产生蜂鸣音等。

接着，通过图2，对作为半导体发光元件的LD17、17、……、和进行其驱动的投影光处理部23的一部分的详细的功能结构进行说明。

在投影光处理部23中，在R、G、B的各场之前将各场的基准值写入到基准信号输出部41中。基准信号输出部41基于该写入的基准值、和另外施加的基准电压，将R、G、B各场的基准最大电流作为R基准信号、G基准信号、以及B基准信号向选择部42输出。

选择部42基于被施加的选择定时信号循环地选择上述各基准信号中的1个，向匹配于LD17、17、……的个体数而准备的运算控制部43、43、……输出。

此外，在运算控制部43、43、……中，写入有对应于LD17、17、……的各个体的运算值。各运算控制部43、43、……基于被写入的运算值，通过被从选择部42给出的基准信号实施运算。各运算控制部43、43、……作为运算结果而输出与LD17、17、……各个体的最大电流及最小电流相符的调光控制信号。

如果将运算控制部43、43、……的输出向光源驱动部44、44、……送出，则光源驱动部44、44、……通过基于调光控制信号的电流值驱动作为半导体发光元件的LD17、17、……。各LD17、17、……匹配于各个体的特性而以统一的希望的亮度发光。

图3是表示图2所示的基准信号输出部41、选择部42及运算控制部43、43、……的具体的结构的例子的图。

在基准信号输出部41中，将R、G、B的各基准值写入到D/A(数字/模拟)变换器51r、51g、51b中。

D/A变换器51r经由电阻R11被施加基准电压，并经由电阻R12接地，在电阻R11、R12间连接着电阻R13。D/A变换器51r的输出被作为表示R场中的最大电流值的R基准信号向选择部42输出。

同样，D/A变换器51g经由电阻R21被施加基准电压，并经由电阻R22接地，在两电阻R21、R22间连接着电阻R23。D/A变换器51g的输出被作为表示G场中的最大电流值的G基准信号向选择部42输出。

同样，D/A变换器51b经由电阻R31被施加基准电压，并经由电阻R32接地，在两电阻R31、R32间连接着电阻R33。D/A变换器51b的输出被作为表示B场中的最大电流值的B基准信号向选择部42输出。

在选择部42中，将同步于R、G、B的各场的选择定时信号输入到逻辑电路52中。通过该逻辑电路52的逻辑输出来操作多路调制器(MPX)53。多路调制器53循环地选择来自基准信号输出部41的R基准信号、G基准信号、B基准信号中的1个而输出。

将选择部42的多路调制器53输出的R、G、B任一个的基准信号用运算放大器54缓冲后，作为选择基准信号施加给运算控制部43、43、……。

运算控制部43、43、……如上述那样对于控制对象的LD17、17、……单独地设置。如果LD17、17、……的总数是N(N是2以上的自然数)，则在N个运算控制部43、43、……中，都将上述选择基准信号经由电阻R41传递给D/A(数字/模拟)变换器55。

在该D/A变换器55中，作为运算值而写入与对应的LD17的个体特性相应的最大电流值及最小电流值。此外，D/A变换器55经由电阻R42接地，在电阻R41、R42间连接着电阻R43。

并且，D/A变换器55的输出被作为为了LD17调节电流值的调光信号向这里没有图示的下一级的光源驱动部44传送。

另外，在图3中，对将基准信号输出部41和运算控制部43、43、……都用D/A变换器构成的情况进行了说明。也可以代替该D/A变换器，而使用输出对应于被写入的值的电流值的信号那样的其他元件、例如可变电阻器等。

接着，对上述实施方式的动作进行说明。

图4是例示图像投影中的每1帧的各信号波形的图。

在1帧的图像以R场，G场及B场的顺序构成的情况下，对选择部42施加的选择定时信号R、G、B以图4(A)～图4(C)所示那样的顺序从非选择状态的“L”电平成为选择状态的“H”电平。

在从基准信号输出部41产生的R、G、B各场中的基准信号的电平如图4(D)～图4(F)中用虚线表示那样为G＞B＞R的情况下，从选择部42输出如图4(D)～图4(F)中用粗实线表示那样的选择基准信号。并且，将所输出的选择基准信号传递给运算控制部43、43、……。该选择基准信号成为对于各LD17、17、……的最大调光电平。

这里，根据作为驱动对象的N个LD17、17、……的发光特性，假设第1个LD17相对于上述最大调光电平以90％、第2个LD17以75％、……、第N个LD17以80％的电流值驱动。

在此情况下，在运算控制部43、43、……中，预先写入、保持有上述90％、75％、……、80％的比率那样的、规定最大电流值及最小电流值的运算值的信息。

因而，各运算控制部43、43、……基于被写入的运算值，通过从选择部42给出的上述选择基准信号实施运算，作为运算结果而输出图中所示那样的调光控制信号Ich1、Ich2、……、Ichn。

调光控制信号Ich1、Ich2、……、Ichn被作为对应于上述最大调光电平的选择基准信号的变化的信号传递给光源驱动部44、44、……。光源驱动部44、44、……通过用基于这些调光控制信号Ich1、Ich2、……、Ichn的电流值驱动作为半导体发光元件的LD17、17、……，LD17、17、……以匹配于各个体的特性的统一的希望的亮度发光。

这样，根据本实施方式，通过将对应于各LD17、17、……的发光特性的运算值预先写入到运算控制部43、43、……中，能够使光源驱动系统的结构及控制尽量简单化。此外，能够以较少的处理量且迅速地控制多个LD17、17、……，以使其分别以适当的光量发光。

(变形例)

另外，在上述实施方式中，设为由运算控制部43、43、……计算对应于考虑到作为驱动对象的LD17、17、……各个体的特性、具体而言为最大电流值及最小电流值的运算值和基准信号的电流值，通过该计算值驱动LD17、17、……的结构进行了说明。

但是，作为半导体发光元件的LD17、17、……同时会通过伴随着发光的温度的上升而使发光特性大幅变化。

以下，对同时进行基于LD17、17、……的温度的修正的本实施方式的变形例也参照附图进行说明。

图5是为了使说明简单化而仅将相当于图2的运算控制部43的运算控制部43′以后的一个结构系列提取表示的框图。

运算控制部43′输出的调光信号被传送给光源驱动部44。光源驱动部44根据被输入的调光信号，将作为驱动对象的半导体发光元件的LD17发光驱动。

在该LD17的附近，配设有作为检测LD17、17、……的温度的温度检测机构的热敏电阻(TH)61。热敏电阻61的检测信号被传送给投影光处理部23′内的温度修正部62。

温度修正部62将对应于由热敏电阻61检测到的温度的电压信号输出给运算控制部43′，通过使运算控制部43′输出的调光信号的温度梯度变化来执行温度修正。

接着，通过图6对图5的具体的结构例进行说明。

在运算控制部43′中，两个可变电阻R51、R52和夹在其之间的D/A变换器55串联连接，并且在D/A变换器55上并联连接着电阻R53。在可变电阻R51的不是D/A变换器55侧的另一端，施加来自温度修正部62的定电压。此外，将可变电阻R52的不是D/A变换器55侧的另一端接地。

D/A变换器55输出的调光信号在光源驱动部44内经由电阻R54被输入到运算放大器71中。该运算放大器71的输出与NPN型的晶体管Tr11的基极连接。该晶体管Tr11的发射极经由电阻R55接地，另一方面反馈输入连接在运算放大器71上。该晶体管Tr11的集电极与LD17的阴极连接。在LD17、17、……的阳极上，被施加没有分别图示的来自基准信号输出部41侧的选择基准信号。

在温度修正部62中，串联连接的电阻R56、R57的一端在电阻R56侧被施加来自定电压源72的定电压，另一方面，电阻R57侧的一端被接地。配设在LD17、17、……的附近的热敏电阻61与电阻R57并联连接。此外，两个电阻R56、R57的中点被反馈连接在定电压源72上。

在上述那样的结构中，在运算控制部43′中，通过以可变电阻R51、R52与D/A变换器55的电阻分割比将从温度修正部62施加的定电压分割，决定调光信号的电压电平。

即，可变电阻R51设定LD17的驱动电流调整范围的上限值，可变电阻R52设定LD17的上述范围的下限值。通过这两个可变电阻R51、R52，将对对应的LD17施加最适当的动作电流的最大值和最小值的调光信号的电压电平设定为图6的a点及b点。

通过做成这样的结构，使D/A变换器55输出的0％至100％的全跨度的变动与动作电流范围的全跨度同步。因而，只要通过写入在D/A变换器55中的运算值仅控制亮度的比率就可以。在投影光处理部23′中，能够与各个LD17、17、……的发光特性无关而实现简单的调光控制。

此外，将温度修正部62用具有反馈调节功能的定电压源构成，将配置在LD17的附近的作为温度检测机构的热敏电阻61与反馈系统的电阻R57并联连接。

由此，通过热敏电阻61的电阻值的变化，向运算控制部43′的输出电压也以温度梯度变化。因此，通过使向该运算控制部43′的输出电压的温度梯度匹配于LD17的特性而变化，能够使运算控制部43′向光源驱动部44输出的调光信号也具有最适当的温度梯度。

因而，能够通过投影光处理部23′和LD17的封闭的系统实现温度控制，能够减轻进行数据投影器装置10整体的集中控制的CPU26的负担。

这里，设光源驱动部44与LD17的动作自身是已知而省略其内容，但可以根据输入的调光信号的电压电平的大小而使LD17的动作电流变化。

除此以外，由于在LD17的阳极上被施加选择部42输出的选择基准信号，所以结果对应于该时刻的场的最大调光电平、和调光信号的电压电平两者进行发光驱动。

如以上所述，在本实施方式的变形例中，通过单独进行对应于半导体发光元件的温度的修正，能够完全不对集中控制整体的控制系统施加负担，虽然是简单的结构，但也以对应于温度变化的准确的亮度能够使各半导体发光元件发光。

另外，在上述实施方式中，也包括变形例，对作为半导体发光元件而使用LD(激光二极管)的情况进行了说明。但是，本发明并不限定于此，在使用LED(发光二极管)或有机EL元件等其他半导体发光元件的情况下当然也同样是有效的。

Claims

1.一种光源装置，其特征在于，具备：

多个半导体发光元件，分别发出多个颜色的光；

基准信号输出部，输出上述多个颜色各自的基准信号；

选择部，对应于上述多个半导体发光元件的各发光定时，选择上述基准信号输出部输出的上述多个颜色各自的基准信号；

运算控制部，设置在上述多个半导体发光元件的每个上，保持与对应的半导体发光元件的发光特性匹配的运算值，将由上述选择部选择出的基准信号通过运算进行变换；以及

驱动部，基于由上述运算控制部变换后的信号，驱动上述多个半导体发光元件。

2.一种投影装置，其特征在于，具备：

多个半导体发光元件，分别发出多个颜色的光；

基准信号输出部，输出上述多个颜色各自的基准信号；

运算控制部，设置在上述多个半导体发光元件的每个上，保持与对应的半导体发光元件的发光特性匹配的运算值，将由上述选择部选择出的基准信号通过运算进行变换；

驱动部，基于由上述运算控制部变换后的信号，驱动上述多个半导体发光元件；

输入部，输入图像信号；以及

投影部，使用来自由上述驱动部驱动的上述多个半导体发光元件的光源光，形成与由上述输入部输入的图像信号对应的彩色光像并投影。

3.如权利要求2所述的投影装置，其特征在于，

还具备保持多个投影模式的投影模式保持部；

上述基准信号输出部对应于上述多个投影模式而具有多组上述多个颜色各自的基准信号。

4.如权利要求2所述的投影装置，其特征在于，

上述运算控制部变换上述基准信号，以使通过上述驱动部发光的上述多个半导体发光元件的亮度变得相互均匀。

5.如权利要求2所述的投影装置，其特征在于，还具备：

温度检测部，设置在上述多个半导体发光元件的每个上，检测该半导体发光元件的温度；以及

温度修正部，根据由上述温度检测部检测到的各半导体发光元件的温度，将上述运算控制部保持的运算值改写。

6.一种投影装置的投影方法，该投影装置具备：多个半导体发光元件，分别发出多个颜色的光；输入部，输入图像信号；以及投影部，使用来自上述多个半导体发光元件的光源光，形成与由上述输入部输入的图像信号对应的彩色光像并投影；该投影方法的特征在于，具备：

基准信号输出工序，输出上述多个颜色各自的基准信号；

选择工序，对应于上述多个半导体发光元件的各发光定时，选择在上述基准信号输出工序中输出的上述多个颜色各自的基准信号；

运算控制工序，对上述多个半导体发光元件的每个，保持与对应的半导体发光元件的发光特性匹配的运算值，将在上述选择工序中选择出的基准信号通过运算进行变换；以及

驱动工序，基于在上述运算控制工序中变换后的信号，驱动上述多个半导体发光元件。