CN103576433A - 投影仪以及投影仪的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供投影仪以及投影仪的控制方法，可通过简单的电路结构同时实现作为显示装置的功能和作为照明装置的功能，并且实现不易让使用者感到不舒适的良好照明。该投影仪具有：作为固体光源的第1光源；第2光源，其是固体光源，射出与第1光源不同颜色的光；光调制单元，其对从第1光源和第2光源射出的光进行调制；以及控制单元，其控制第1运转状态和第2运转状态，所述第1运转状态是对第1光源和第2光源进行分时驱动而进行图像显示，所述第2运转状态是对第1光源和第2光源进行分时驱动而进行照明，在第2运转状态下，分时驱动中的第1光源和第2光源的切换频率高于第1运转状态下的第1光源和第2光源的切换频率。

Description

投影仪以及投影仪的控制方法

技术领域

本发明涉及投影仪以及投影仪的控制方法。

背景技术

以往，公知有这样投影仪：其具有作为显示装置的功能，并且构成为还可以用作照明装置（例如参照专利文献1、2）。专利文献2的投影仪以分时地按颜色依次驱动的方式（场序方式）进行驱动，进行图像显示和照明。

【专利文献1】日本特开2011-249976号公报

【专利文献2】日本特开2006-162823号公报

在以场序（field sequence）方式显示图像的投影仪中追加作为照明装置的功能的情况下，投影仪的电路结构可能会变得复杂。此外，在使用者将投影仪用作照明时，可能会成为感觉不舒适的照明。但是，在上述专利文献中，没有认识到这样的问题。

发明内容

本发明就是鉴于这种情况而完成的，其目的在于，提供可通过简单的电路结构同时实现作为显示装置的功能和作为照明装置的功能，并且能够实现不易让使用者感到不舒适的良好照明的投影仪以及投影仪的控制方法。

为了解决上述问题，本发明的一个方式的投影仪具有：作为固体光源的第1光源；第2光源，其是固体光源，射出与所述第1光源不同颜色的光；光调制单元，其对从所述第1光源和所述第2光源射出的光进行调制；以及控制单元，其控制第1运转状态和第2运转状态，所述第1运转状态是对所述第1光源和所述第2光源进行分时驱动而进行图像显示，所述第2运转状态是对所述第1光源和所述第2光源进行分时驱动而进行照明，在所述第2运转状态下，分时驱动中的所述第1光源和所述第2光源的切换频率高于所述第1运转状态下的所述第1光源和所述第2光源的切换频率。

首先，本发明的一个方式的投影仪的图像显示和照明都是通过分时驱动来进行，由此，在进行图像显示的电路和进行照明的电路中，电路结构通用，因此电路结构变得简单。

此外，本发明的一个方式的投影仪设为：在进行照明的情况（第2运转状态）下，第1光源和第2光源的切换频率高于进行图像显示的情况（第1运转状态）下的第1光源和第2光源的切换频率。因此，在照明时能够抑制色乱的产生。

因此，根据该结构，能够提供可通过简单的电路结构同时实现作为显示装置的功能和作为照明装置的功能，并且实现不易让使用者感到不舒适的良好照明的投影仪。

在本发明的一个方式中，优选的是，所述控制单元具有共同控制所述第1光源和所述第2光源的驱动电路。

根据该结构，电路结构得到简化，因此是优选的。

在本发明的一个方式中，优选的是，在所述第2运转状态下，所述光调制单元被固定为白显示。

根据该结构，从光源部射出的光的光量成为照明光的光量，因此容易控制光量。

在本发明的一个方式中，优选的是，所述光调制单元为常白方式的液晶光阀。

根据该结构，不需要为了使从光源部射出的光透过而向液晶光阀供电，能够抑制投影仪的消耗电力。

在本发明的一个方式中，优选的是，所述第2运转状态下的所述第1光源和所述第2光源的切换频率被设定为所述第1运转状态下的所述第1光源和所述第2光源的切换频率的整数倍。

根据该结构，能够基于进行图像显示时的光源部的驱动条件容易地进行切换频率的设定，因此电路结构得到简化，是优选的。

此外，在本发明的一个方式的投影仪的控制方法中，该投影仪具有：作为固体光源的第1光源；第2光源，其是固体光源，射出与所述第1光源不同颜色的光；光调制单元，其对从所述第1光源和所述第2光源射出的光进行调制；以及控制单元，其控制第1运转状态和第2运转状态，所述第1运转状态是对所述第1光源和所述第2光源进行分时驱动而进行图像显示，所述第2运转状态是对所述第1光源和所述第2光源进行分时驱动而进行照明，其中，在所述第2运转状态下，分时驱动中的所述第1光源和所述第2光源的切换频率高于所述第1运转状态下的所述第1光源和所述第2光源的切换频率。

根据该方法，能够提供可同时实现图像显示和不易让使用者感到不舒适的良好照明的投影仪的控制方法。

附图说明

图1是示出本实施方式的投影仪的示意图。

图2是示出光源部和液晶光阀的驱动的时序图。

图3是说明控制部的结构的说明图。

标号说明

1：光源部；1R：第1光源；1G：第2光源；1B：第3光源；2：照明光学系统；3：液晶光阀（光调制单元）；4：投影光学系统；5：控制部（控制单元）；21：光路合成元件；22、23：透镜阵列；22a、23a：透镜部；24：偏振变换元件；25：中继透镜；26：场镜（field lens）；51～54：驱动电路；100：投影仪。

具体实施方式

以下，参照图1～图3来说明本实施方式的投影仪。另外，在以下的所有附图中，为了容易观察附图，适当改变了各结构要素的尺寸和比率等。

图1是示出本实施方式的投影仪的示意图。如图所示，本实施方式的投影仪100具有：光源部1；入射从光源部1射出的光的照明光学系统2；入射透过照明光学系统2而射出的光、并对该光（入射光）进行调制的液晶光阀（光调制单元）3；对由液晶光阀3调制后的光进行投影的投影光学系统4；以及控制光源部1和液晶光阀3的驱动的控制部（控制单元）5。

光源部1具有射出红色光的第1光源1R、射出绿色光的第2光源1G和射出蓝色光的第3光源1B。红色光、绿色光和蓝色光是用于显示全色（full color）图像的典型要素颜色的组合例。作为第1光源1R、第2光源1G和第3光源1B，使用了固体光源，例如可使用LED、有机或无机的半导体激光器、或有机EL（电致发光）。此外，还可以使用具有LED或激光器、以及吸收从这些光源射出的光而发出荧光的荧光体的光源装置。

另外，虽然本实施方式的光源部1具有与3个不同的要素颜色对应的3个光源，但光源部1也可以构成为具有与4个以上不同的要素颜色对应的光源，还可以构成为具有与2个不同的要素颜色对应的光源。

照明光学系统2的结构如下：从光源部1侧朝向光的射出方向，依次配置有光路合成元件21、透镜阵列22、透镜阵列23、偏振变换元件24、中继透镜25和场镜26。

光路合成元件21由分色棱镜（dichroic prism）等构成。分色棱镜是由4个三棱柱棱镜相互贴合而成的结构。三棱柱棱镜中被贴合的面成为分色棱镜的内表面。在分色棱镜的内表面上，相互垂直地形成有对红色光进行反射且使绿色光和蓝色光透过的镜面、以及对蓝色光进行反射且使绿色光和红色光透过的镜面。入射到分色棱镜的绿色光通过镜面而直接射出。入射到分色棱镜的红色光、蓝色光在镜面处选择性地反射或透过，朝向与绿色光的射出方向相同的方向射出。

透镜阵列22和透镜阵列23是所谓的蝇眼积分器，使得从光路合成元件21射出的光的亮度分布均匀。透镜阵列22包含多个透镜部22a，透镜阵列23包含多个透镜部23a。透镜部22a与透镜部23a一一对应。从光路合成元件21射出的光在空间上分开地入射到多个透镜部22a。透镜部22a使得入射的光成像到对应的透镜部23a上。由此，在多个透镜部23a的各个上形成二次光源像。

偏振变换元件24使得从透镜阵列23射出的光的偏振状态一致。偏振变换元件24包含有与透镜部23a一一对应的多个偏振变换单元（cell）。入射到偏振变换元件24的入射光透过偏振变换单元，从而与P偏振光或S偏振光中的任意一方的偏振状态一致（被变换为P偏振光或S偏振光中的任意一方的偏振光状态）而射出。

从偏振变换元件24射出的光经由中继透镜25和场镜26入射到液晶光阀3。

液晶光阀3可以采用例如透射型的液晶光阀。液晶光阀3包含有一对偏振板和位于它们之间的液晶面板。液晶光阀3根据从控制部5提供的图像信号，按照每个像素对从光源部1射出并入射到自身的入射光进行调制而形成图像。由液晶光阀3调制（形成）的光（图像）经由投影光学系统4被放大投影到被投影面上。

控制部5以分时地按颜色依次驱动的方式（场序方式）对光源部1和液晶光阀3进行驱动控制。即，控制部5针对光源部1所具有的各个光源（例如第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B）进行分时驱动。分时驱动是指对光源部1所具有的各个光源依次进行切换并且在时间上连续地进行驱动。另一方面，控制部5根据所驱动的光源射出的彩色光的种类，基于图像信号对液晶光阀3进行驱动，形成与各色光对应的图像（有时称作场图像）。投影仪100通过以使用者无法识别的速度进行各场图像的切换，从而能够显示全色的图像。

在本实施方式的投影仪100中，可以进行“图像显示”和“照明”。在本实施方式中，“图像显示”是指投影仪100投影了任何图像的状态。此外，在本实施方式中，“照明”是指如下状态：固定液晶光阀3的动作，并持续投影一定的光（包含图像光），将投影仪100作为照明设备而在室内或室外提供“光亮”。在以下的说明中，有时将使用投影仪100进行图像显示的情况称作“显示模式”（第1运转状态），将进行照明的情况称作“照明模式”（第2运转状态）。控制部5可以适当地设定显示模式和照明模式中的任意一个模式。

另外，投影仪100可以在投影光学系统4所投影的光的光路上，具有使照明模式下的照明光扩散的光扩散单元。

本实施方式的投影仪100为以上那样的结构。

本实施方式的投影仪100在显示模式和照明模式下均采用场序方式。这有以下优点。

例如，通过同时点亮第1光源1R、第2光源1G和第3光源1B，也能够进行照明。但是在该情况下，需要与用于实现显示模式下的场序方式的电路独立地，设置用于使第1光源1R、第2光源1G和第3光源1B（光源部1）同时发光的电路。并且，在考虑到装置驱动所需的电源容量和冷却时，还需要使得用于使光源部1同时发光的电路成为可进行模拟调光的结构。这种能够实现脉冲驱动（显示模式）和模拟色调（照明模式）的电路结构复杂，会导致装置的成本上升。

相对于此，在照明模式下也采用场序方式时，照明模式的驱动也与显示模式同样地成为由脉冲驱动实现的驱动。于是，在显示模式和照明模式下电路结构是通用的，因此结构简单，能够抑制由于具有照明模式而引起的装置成本上升。

图2是示出本实施方式的投影仪的控制方法的说明图，是示出投影仪100中的光源部和液晶光阀的驱动的时序图。图2（a）是示出显示模式下的各部分的驱动的图，图2（b）是示出照明模式下的各部分的驱动的图。在各时序图中，横轴表示时间，纵轴表示接通、断开的二值。此处，用二值表示时序图的纵轴比较方便，当然也可以进行更细致的电压控制。

如图2（a）所示，在使用本实施方式的投影仪100执行显示模式的情况下，第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B在全色的1帧（图中用标号F表示）中，在时间上被连续地依次反复地驱动。此外，与这些光源的驱动同步地驱动液晶光阀3，显示与从各光源射出的彩色光对应的3个场图像（红色图像、绿色图像、蓝色图像）。由此，表现出1个全色图像，能够让使用者识别到全色图像。

例如，如果1帧的切换频率是60Hz，则由于1帧由3个场图像构成，因此以180Hz的切换频率显示各个场图像。

另一方面，如图2（b）所示，在使用本实施方式的投影仪100执行显示模式的情况下，第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B以比显示模式的场图像的RGB切换频率高的切换频率被驱动。在图中，设为以显示模式的3倍的切换频率对各个光源进行驱动。例如，在与图2（a）所示的显示模式下的1帧相应的期间内，以540Hz的切换频率对第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B进行切换，射出彩色光。

此外，液晶光阀3被固定为将黑显示排除在外的单一色调。在图中，作为液晶光阀3，使用常白（normally white）方式的液晶光阀，并且使得液晶光阀3的驱动关断（白显示）。当使用常白方式的液晶光阀时，不需要为了使从光源部1射出的光透过而向液晶光阀3供电，能够抑制投影仪100的消耗电力。由此，从投影仪100射出所设定的光量的光，能够进行照明。

另外，在液晶光阀3被固定为将黑显示排除在外的单一色调的情况下，不需要如上述那样为白显示。例如，在液晶光阀3被固定为中间色调（灰色）显示的情况下，以使从投影仪100射出的光的光量恒定的方式提高光源部1的输出，由此能够进行目标光量的照明。此外，在将液晶光阀3固定为单一色调的状态下，可以根据需要定期或不定期地刷新显示内容。该情况下，为了抑制消耗电力，优选刷新频率低。

此外，在照明模式下，液晶光阀3可以被设定为始终为相同的色调，而在不连续执行照明模式的情况下，在各照明模式的执行中液晶光阀3的色调也可以不同。

此外，在照明模式的执行中对射出的照明光进行调光的情况下，可以变更光源部1的输出，也可以变更液晶光阀3的色调。此外，还可以通过分别调整第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B的点亮期间（脉宽）来变更照明光的色调。

本实施方式的投影仪100通过如上述那样进行驱动，能够实现抑制了作为场序方式特有的问题的色乱（Color Breakup）的照明。

“色乱”是也被称作“光分裂”的现象，是由于画面的运动和使用者（观察者）的眼睛活动的相互作用，使观察者分离地感觉到构成全色图像的场图像的现象。有时，色乱例如是由于显示运动快的动态图像、或者观察者左右快速移动视线而产生的。

虽然是否识别到色乱因人而异，但定性地讲，通过加快场图像的切换速度（提高切换频率）能够减少色乱。但是通常，像液晶光阀3那样的光调制单元的响应速度比作为固体光源的第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B的响应速度慢。因此，场图像的切换频率取决于液晶光阀3的响应速度而决定。即，第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B的驱动条件是按照液晶光阀3的响应速度而设定的。

相对于此，在使用投影仪100进行照明的情况下，如上所述将液晶光阀3规定为单一的色调，因此不需要按照液晶光阀3的响应速度控制第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B的驱动条件。因此，能够以比显示模式高的切换频率来驱动第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B。在本实施方式的投影仪100中，如图2（b）所示，设为以图像显示时的3倍的切换频率来驱动第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B。由此，使用者在投影仪100的照明模式中，不容易在射出的照明光中观察到色乱。

在照明模式下，只要以显示模式的第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B的切换频率为基准，采用基准切换频率的常数倍来设定照明模式的第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B的切换频率即可。因为基于作为已知条件的显示模式的光源部的驱动条件将切换频率设为整数倍（例如，如图2（b）所示为3倍），能够实现这种设定，因此电路结构得到简化，是优选的。

图3是说明控制部5的结构的说明图。控制部5可以如图3（a）所示，具有分别独立地控制第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B的驱动电路51、52、53，也可以如图3（b）所示，具有共同控制第1光源1R、第2光源1G、第3光源1B的驱动电路54。通过像图3（b）那样使得驱动电路在光源部1中通用化，能够简化电路结构，是优选的。

根据以上结构的投影仪100，可同时实现作为显示装置的功能和作为照明装置的功能，并且能够实现不易让使用者感到不舒适的良好照明。

此外，根据以上的投影仪的控制方法，能够同时实现图像显示和不易让使用者感到不舒适的良好照明。

另外，在本实施方式的投影仪100中，虽然是具有透射型的液晶光阀3作为光调制单元，但是不限于此。除了上述例子以外，也可以使用反射型液晶光阀，还可以使用数字微镜器件（DMD）。

以上，参照附图对本发明的优选实施方式例进行了说明，但本发明显然不限于上述例子。上述例子中示出的各结构部材的各形状和组合等只是一例，可以在不脱离本发明主旨的范围内根据设计要求等进行各种变更。

Claims (6)

1.一种投影仪，该投影仪具有：

作为固体光源的第1光源；

第2光源，其是固体光源，射出与所述第1光源不同颜色的光；

光调制单元，其对从所述第1光源和所述第2光源射出的光进行调制；以及

控制单元，其控制第1运转状态和第2运转状态，所述第1运转状态是对所述第1光源和所述第2光源进行分时驱动而进行图像显示，所述第2运转状态是对所述第1光源和所述第2光源进行分时驱动而进行照明，

在所述第2运转状态下，分时驱动中的所述第1光源和所述第2光源的切换频率高于所述第1运转状态下的所述第1光源和所述第2光源的切换频率。

2.根据权利要求1所述的投影仪，其中，

所述控制单元具有共同控制所述第1光源和所述第2光源的驱动电路。

3.根据权利要求1或2所述的投影仪，其中，

在所述第2运转状态下，所述光调制单元被固定为白显示。

4.根据权利要求3所述的投影仪，其中，

所述光调制单元是常白方式的液晶光阀。

5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的投影仪，其中，

所述第2运转状态下的所述第1光源和所述第2光源的切换频率被设定为所述第1运转状态下的所述第1光源和所述第2光源的切换频率的整数倍。

6.一种投影仪的控制方法，该投影仪具有：

作为固体光源的第1光源；

第2光源，其是固体光源，射出与所述第1光源不同颜色的光；

光调制单元，其对从所述第1光源和所述第2光源射出的光进行调制；以及

控制单元，其控制第1运转状态和第2运转状态，所述第1运转状态是对所述第1光源和所述第2光源进行分时驱动而进行图像显示，所述第2运转状态是对所述第1光源和所述第2光源进行分时驱动而进行照明，

在该投影仪的控制方法中，

在所述第2运转状态下，分时驱动中的所述第1光源和所述第2光源的切换频率高于所述第1运转状态下的所述第1光源和所述第2光源的切换频率。

Images