JP2006011081A - 画像表示装置のカラーホイール基準タイミング補正方法及びカラーホイール基準タイミング補正装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーン上の実際の映像を見る場合に比べてより正確に、且つ簡単に上記基準タイミングを補正することのできる画像表示装置のカラーホイール基準タイミング補正方法を提供する。
【解決手段】カラーホイール１２の回転軸には基準マーク２１が設けられ、この基準マーク２１をフォトセンサ２２で検出して補正部７に導く。補正部７では、上記基準タイミングに対し、補正キー４の操作に基づいてΔｔを加減算することで補正基準タイミングＴ０′を形成する。画像制御部３は、この補正基準タイミングＴ０′に基づいて光変調素子１７での色分離処理を行う。光変調素子１７とスクリーンの間にはフォトダイオード２３が配置され、この出力信号がオシロスコープ２４に表示される。ユーザはこのオーロスコープ２４の表示波形を観測しながらヒゲが生じないように補正器キー４を操作する。
【選択図】
図１

Description

本発明は、スクリーン上にカラー映像を投射するプロジェクタ装置等に適用される画像表示装置に関し、特に、画像表示装置のカラーホイール基準タイミング補正方法及びカラーホイール基準タイミング補正装置に関する。

プロジェクタ装置等に適用される画像表示装置としては、たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３に示されるものがある。

これらの画像表示装置は、白色光を投射する光源と、少なくとも青、緑、赤の色フィルタが設けられ、回転することにより前記光源から投射される白色光を時分割色分離する円板状のカラーホイールと、このカラーホイールを一定の回転周波数で回転駆動する回転駆動部と、カラーホイールを通過した各色光に対して画像データに応じた光変調を行う光変調素子とを備えている。すなわち、カラーホイールを通過した青色光に対して、光変調素子において、その青色光に対応した画像データに基づく光変調を行い、緑色光及び赤色光において同様の光変調を行う。

したがって、光変調素子の画像データを青、緑、赤に切り換えるタイミングとカラーホイールの回転のタイミングを合わせることが必要である。

そこで、参考文献４に示される装置では、カラーホイールを回転させるモータの内部にモータの回転を検出するセンサを設け、このセンサが少なくともモータ１回転につき１パルスを出力するようにして基準タイミングを形成し、この基準タイミングに基づいて光変調素子の同期をとっていた。
特開平９−１２７４３７号公報 特開平８−５１６３８号公報 特開２００３−１６２００１号公報 特開２００１−３３７３９０号公報

しかしながら、上記特許文献４に示される装置では、センサの取り付け位置の精度、カラーホイールの各色フィルタの境界位置の精度、電気的な回路の誤差等が要因となって、カラーホイールの各色フィルタの切り換えタイミングと光変調素子の各色に対応する画像データの切り換えタイミングとが正確に一致しない場合があった。そこで、このような場合にはセンサで検出した基準タイミングを入力キーによってユーザが補正するようにしているが、この場合、ユーザは実際のスクリーン上の映像（たとえば、青色１色の画像等）を肉眼で見ながらキー操作を行うために、正確さに欠ける不都合があった。

本発明の目的は、スクリーン上の実際の映像を見る場合に比べてより正確に、且つ簡単に上記基準タイミングを補正することのできる画像表示装置のカラーホイール基準タイミング補正方法を提供することにある。

本発明は、白色光を投射する光源と、少なくとも青、緑、赤の色フィルタが設けられ、回転することにより前記光源から投射される白色光を時分割色分離する円板状のカラーホイールと、前記カラーホイールを一定の回転周波数で回転駆動する回転駆動部と、前記カラーホイールの基準タイミングを検出する基準タイミング検出センサと、前記基準タイミング検出センサで検出される基準タイミングを電気的に補正して補正基準タイミングとする補正手段と、この補正基準タイミングに基づいて前記カラーホイールを通過した各色光に対して画像データに応じた光変調を行う光変調素子と、を備える画像表示装置において、
前記光変調素子のスクリーン側に該光変調素子を通過した特定色の光を検出する検出素子を配置し、この検出素子の前記特定色の光の検出信号波形のヒゲが出ないように前記基準タイミングを補正することを特徴とする。

カラーホイール基準タイミングを補正する時には、光変調素子のスクリーン側に該光変調素子を通過した特定色の光を検出する検出素子を配置する。検出素子は、たとえばフォトダイオードで構成する。特定色は、好ましくは青色光とする。すなわち、カラーホイールの基準タイミングを検出してその基準タイミングから青色光が通過する間の光を検出する。この時、基準タイミングが正確であれば、すなわち、カラーホイールの回転と、光変調素子の各色に対応する画像データの切り換えタイミングとが完全に一致していれば前記検出素子の特定色の光（上記の例では青色光）の信号波形にヒゲがでないが、両者のタイミングが一致していなければその程度に応じて上記信号波形にヒゲが観測される。ユーザは、このヒゲがでないように基準タイミング補正用の入力キー等を操作することによって同基準タイミングの補正を行う。これによれば、実際のスクリーン上の特定色の光を見ながら基準タイミングを補正するのに比較して、より正確な補正が可能となる。また、ヒゲが生じないように入力キー等を操作するだけであるために、補正操作もより簡単である。

特定色の光を青色光とするのが好ましい理由は、白色光を投射する光源の一般的特性から、青色光の分光強度が相対的に低いからである。すなわち、分光強度の大きい赤色光等を特定色の光として検出するようにすれば、上記タイミングがずれている場合にはヒゲが生じるのではなくパルスの立ち上がりや立ち下がりが鈍ってしまうことになるが、この鈍ってしまう波形よりもヒゲの有無を観測する方がユーザにとってはより分かりやすいからである。

本発明の他の実態態様は、
白色光を投射する光源と、少なくとも青、緑、赤の色フィルタが設けられ、回転することにより前記光源から投射される白色光を時分割色分離する円板状のカラーホイールと、前記カラーホイールを一定の回転周波数で回転駆動する回転駆動部と、前記カラーホイールの基準タイミングを検出する基準タイミング検出センサと、前記基準タイミング検出センサで検出される基準タイミングを電気的に補正して補正基準タイミングとする補正手段と、この補正基準タイミングに基づいて前記カラーホイールを通過した各色光に対して画像データに応じた光変調を行う光変調素子と、を備える画像表示装置において、
前記光変調素子のスクリーン側に配置され、該光変調素子を通過した特定色の光を検出する第１の検出素子と、
前記光変調素子と前記カラーホイールとの間に配置され、該カラーホイールを通過し光を検出する第２の検出素子と、
前記第２の検出素子の検出信号から前記特定色の光に対応する信号を検出する特定色信号検出部と、
前記特定色信号検出部の検出信号と前記第１の検出素子の検出信号との位相差が一定範囲内となるように前記補正手段に対して前記基準タイミングを補正する補正信号を出力する位相検出部と、
を備えてなることを特徴とする。

本発明の上記の構成では、基準タイミングの補正が自動的に行われる。すなわち、光変調素子の入力側と出力側の特定色の光を２つの検出素子で検出し、それらの検出信号パルスを比較すれば、上記基準タイミングが正確でない場合にそれらの検出信号のパルスに位相差が生じてくる。そこで、この位相差が一定の範囲内となるように上記基準タイミングを自動的に補正する。

本発明によれば、非常に簡単な方法によって、ユーザが正確に基準タイミングを補正することができる。また、同基準タイミングを簡単な構成で自動的に補正することもできる。

図１は、本発明の実施形態である画像表示装置が適用されるプロジェクタの要部構成図である。

コンボジット信号等からなるビデオ信号は信号分離部１において同期信号と画像信号とに分離される。同期信号の内ＶＳＹＮＣは制御部２に入力し、Ｒ（赤色）、Ｇ（緑色）、Ｂ（青色）の画像信号は画像制御部３に入力する。制御部２には、さらに図示していない操作パネルに設けられている基準タイミング補正用の補正キー４からの信号が入力している。

制御部２からの制御信号は、ランプ駆動部５、回転駆動部６、画像制御部３及び補正部７に入力される。

ランプ駆動部５は、ハロゲンランプ等からなる白色の光源１０を駆動し、その光は楕円ミラー１１によって集光され、カラーホイール１２を通過してロッドレンズ１３に入光する。ロッドレンズ１３では照度分布が均一な状態に変換され、リレーレンズ１４、１５と凹面反射鏡１６等を介して、ＤＭＤ（ディジタル・マイクロミラー・デバイス）等の光変調素子１７へと導かれる。光変調素子１７で、赤色、緑色、青色の各色の画像信号で光変調された光は投射レンズ１８を介して図外のスクリーン上に導かれる。

前記カラーホイール１２は、図２に示すように、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の色フィルタを有し、モータ１９によって一定の回転周波数で回転駆動される。モータ１９は、回転駆動部６によって駆動される。モータ１９の回転軸に同軸に設けられている回転部２０には、基準マーク２１が設けられている。また、その基準マーク２１を検出するため基準マーク検出センサ（基準タイミング検出センサ）２２が設けられ、この基準マーク検出センサ２２の検出信号は補正部７に入力する。補正部７は、上記基準マークの検出タイミングをカラーホイールの基準タイミングＴ０として、この基準タイミングＴ０に補正時間Δｔを加減算することで補正基準タイミングＴ０′を形成して制御部２に出力する。この補正時間Δｔは、補正キー４を操作することによって決められる。

前記光変調素子１７と投射レンズ１８との間にはフォトダイオード２３か配置されている。このフォトダイオード２３の検出信号はオシロスコープ２４の入力端子に接続されている。

以上の構成で、制御部２をカラーホイール基準タイミング補正モードに設定する。このモードに設定すると、制御部２は画像制御部３を介して、光変調素子１７を青色の画像変調光のみ投射するように制御する。そして、そのタイミングは、補正部７で補正により得られる補正基準タイミングＴ０′に基づいて設定される。すなわち、図３に示すように、補正基準タイミングＴ０′に基づいて青色の画像変調光を投射する期間ＴＢを設定し、この期間において光変調素子１７から青色変調光が投射されるように制御する。一方、カラーホイール１２は、上記の制御とは関係なく、光源１０から投射された白色光をＲ、Ｇ、Ｂの順に時分割色分離する。

なお、上記図１において、補正部７は、補正キー４が操作されると、それに応じて基準タイミングＴ０にΔｔを＋又は−する補正操作を行う。すなわち、補正キー４のうち＋キーが操作されると、基準タイミングＴ０にΔｔを＋する。＋キーがもう一度操作されると、Δｔをさらに＋する。反対に、−キーが操作されると、Δｔを−する。このようにして、補正基準タイミングＴ０′を形成して制御部２に出力する。制御部２は、この補正基準タイミングＴ０′に基づいて、画像制御部３を制御することになる。

ここで、光変調素子１７による上記の制御がない場合は、フォトダイオード２３の出力波形は図３（Ｃ）に示すようになるが、光変調素子１７を上記のように制御することによって、フォトダイオード２３の出力信号を増幅するアンプ２５の出力波形は図３（Ｄ）に示すようになる。すなわち、図示するようにカラーホイール２１のＢの期間と補正基準タイミングＴ０′のタイミングのズレに基づくＢの制御期間ＴＢがズレていれば、図３（Ｄ）に示すようにアンプ２５の出力にヒゲの部分ａが観測される。図示する例では、ヒゲａがＧ（緑色）の側に観測されるため、区間ＴＢがＧ側に擦れていることを示す。反対に、右側にヒゲが観測される場合には、区間ＴＢがＲ（赤色）側に擦れていると判断することができる。

ユーザは、図３（Ｄ）に示すような信号波形をオシロスコープ２４の画面上で観測しながら、ヒゲａが生じないように補正キー４を操作する。これにより、補正基準タイミングＴ０′負荷補正されていき、カラーホイールのＢの区間と上記ＴＢの期間が完全に一致させることができる。これらの期間が一致すると、アンプ２５の出力２はａで示すヒゲが観測されなくなる。

図４は、本発明の他の実施形態を示している。

この実施形態では、オシロスコープ２４を使用せずに、自動的に補正基準タイミングＴ０′が補正される。

図４においては、上記フォトダイオード２３に加えて、第２のフォトダイオード３０を配置する。この第２のフォトダイオード３０は、カラーホイール１２と光変調素子１７との間に設けられる。実施形態では、リレーレンズ１５の出力側にこの第２のフォトダイオード３０を配置している。この第２のフォトダイオード３０による検出信号は青色光検出部３１に導かれる。この青色光検出部３１は、リレーレンズ１５の出力光が、図３（Ｃ）に示すようにＲ、Ｇ、Ｂによってその強度が異なることを利用して、一定のしきい値と比較することによって青色光の信号のみを検出する。この青色光検出部３１で検出した信号Ｓ１と、上記フォトダイオード２３による検出信号Ｓ２との位相差αを位相差検出部３２で検出する。この検出信号は補正部７に導かれる。補正部７では、この位相差検出部３２から入力された信号に基づいて、上記位相差αが一定の値以下となるようにΔｔを調整して上記補正基準タイミングＴ０′を出力する。これにより、ユーザが補正キー４を操作しなくても、自動的に基準タイミングの補正が行われる。

なお、上記図１においては、フォトダイオード２３を光変調器１７と投射レンズ１８との間に配置したが、投射レンズ１８とスクリーンとの間に配置することも可能である。このようにすれば、フォトダイオード２３を予めプロジェクタ内に設定する必要はなく、後に、フォトダイオード２３を設けた治具を利用して上記基準タイミングの補正を行うことが可能である。

また、図４において第２のフォトダイオード３０は、カラーホイール１２と光変調器１７との間であればどこに配置しても構わない。

また、カラーホイールは、図６に示すように、Ｗ（白色）、Ｒ、Ｇ、Ｂの４色の色フィルタを設けたものであっても構わない。この場合は、白色光源は４色に時分割色分離される。

本発明の実施形態である画像表示装置が適用されるプロジェクタの概略構成図 カラーホイールの構成例を示す図 各信号のタイミングチャートを示す図 本発明の他の実施形態の画像表示装置を示す図 同他の実施形態の信号波形図 カラーホイールの他の例を示す図

Claims (4)

1. 白色光を投射する光源と、少なくとも青、緑、赤の色フィルタが設けられ、回転することにより前記光源から投射される白色光を時分割色分離する円板状のカラーホイールと、前記カラーホイールを一定の回転周波数で回転駆動する回転駆動部と、前記カラーホイールの基準タイミングを検出する基準タイミング検出センサと、前記基準タイミング検出センサで検出される基準タイミングを電気的に補正して補正基準タイミングとする補正手段と、この補正基準タイミングに基づいて前記カラーホイールを通過した各色光に対して画像データに応じた光変調を行う光変調素子と、を備える画像表示装置において、
   前記光変調素子のスクリーン側に該光変調素子を通過した青色光を検出する検出素子を配置し、この検出素子の前記青色光の検出信号波形のヒゲが出ないように前記基準タイミングを補正することを特徴とする画像表示装置のカラーホイール基準タイミング補正方法。
2. 白色光を投射する光源と、少なくとも青、緑、赤の色フィルタが設けられ、回転することにより前記光源から投射される白色光を時分割色分離する円板状のカラーホイールと、前記カラーホイールを一定の回転周波数で回転駆動する回転駆動部と、前記カラーホイールの基準タイミングを検出する基準タイミング検出センサと、前記基準タイミング検出センサで検出される基準タイミングを電気的に補正して補正基準タイミングとする補正手段と、この補正基準タイミングに基づいて前記カラーホイールを通過した各色光に対して画像データに応じた光変調を行う光変調素子と、を備える画像表示装置において、
   前記光変調素子のスクリーン側に該光変調素子を通過した特定色の光を検出する検出素子を配置し、この検出素子の前記特定色の光の検出信号波形のヒゲが出ないように前記基準タイミングを補正することを特徴とする画像表示装置のカラーホイール基準タイミング補正方法。
3. 前記特定色の光は、青色光である請求項２記載の画像表示装置のカラーホイール基準タイミング補正方法。
4. 白色光を投射する光源と、少なくとも青、緑、赤の色フィルタが設けられ、回転することにより前記光源から投射される白色光を時分割色分離する円板状のカラーホイールと、前記カラーホイールを一定の回転周波数で回転駆動する回転駆動部と、前記カラーホイールの基準タイミングを検出する基準タイミング検出センサと、前記基準タイミング検出センサで検出される基準タイミングを電気的に補正して補正基準タイミングとする補正手段と、この補正基準タイミングに基づいて前記カラーホイールを通過した各色光に対して画像データに応じた光変調を行う光変調素子と、を備える画像表示装置において、
   前記光変調素子のスクリーン側に配置され、該光変調素子を通過した特定色の光を検出する第１の検出素子と、
   前記光変調素子と前記カラーホイールとの間に配置され、該カラーホイールを通過し光を検出する第２の検出素子と、
   前記第２の検出素子の検出信号から前記特定色の光に対応する信号を検出する特定色信号検出部と、
   前記特定色信号検出部の検出信号と前記第１の検出素子の検出信号との位相差が一定範囲内となるように前記補正手段に対して前記基準タイミングを補正する補正信号を出力する位相検出部と、
   を備えてなる、画像表示装置のカラーホイール基準タイミング補正装置。

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