JP2006184567A - プロジェクション映像表示装置とその明るさ調整方法 - Google Patents

プロジェクション映像表示装置とその明るさ調整方法 Download PDF

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Abstract

【課題】二次元配列によるＬＥＤ光源を用いた場合でも、投影像に生じる陰りを抑え、明暗の制御を要求に合わせて的確に実行可能とする。
【解決手段】複数個のＬＥＤを二次元配列してなる光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂからの光をＤＭＤ１８で映像信号によって変調し、この映像光を投射光学レンズ１９を介してスクリーン２０に投影するプロジェクション映像表示装置に適用され、光源の各ＬＥＤをオン・オフ駆動するドライブ装置１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに対し、光源の明るさ調整で暗くする方向に指定されるとき二次元配列された外側のＬＥＤから内側に向けて順にオフし、明るくする方向に指定されるとき二次元配列された内側の発光素子から外側に向けて順にオンする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）等の光空間変調素子を用いたプロジェクション映像表示装置に関する。
空間変調素子としてデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いたプロジェクション映像表示装置がある。この種の映像表示装置には、従来から光源としてランプが用いられているが、最近では複数個のＬＥＤ（発光ダイオード）を二次元配列することで一つの光源として利用されつつある（例えば特許文献１参照）。
ところで、二次元配列のＬＥＤ光源では、ＬＥＤの点灯個数で明暗の制御を行うことになる。しかしながら、明るさの増減に応じてＬＥＤを適当にオフしてしまうと、投影像の光量が均一にならず、周辺部に陰りができてしまうため、その調整には煩雑な判断処理が必要となる。
特開平１０−２６９８０２号公報
本発明は、二次元配列によるＬＥＤ光源を用いた場合でも、投影像に生じる陰りを抑えることができ、明暗の制御を要求に合わせて的確に実行することのできるプロジェクション映像表示装置とその明るさ調整方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明に係るプロジェクション映像表示装置は、複数個の発光素子を二次元配列してなる光源装置と、前記光源装置からの光が照射され、映像信号によって変調された映像光を出射する光空間変調素子と、前記光空間変調素子からの映像光を投射光学レンズを介してスクリーンに投影する投射装置と、前記光源装置の各発光素子をオン・オフ駆動する発光素子駆動装置と、前記光源装置の明るさレベルを指定する指定手段と、前記指定手段によって指定された明るさレベルに応じて前記発光素子駆動装置を制御し、前記光源装置の明るさレベルが暗くなる方向に指定されたときには、前記二次元配列された発光素子を外側から内側に向けて順にオフし、前記光源装置の明るさレベルが明るくなる方向に指定されたときには、内側から外側に向けて順にオンする明るさ調整手段と、を具備するように構成される。
また、本発明に係るプロジェクション映像表示装置の明るさ調整方法は、複数個の発光素子を二次元配列してなる光源からの光を光空間変調素子で映像信号によって変調し、この映像光を投射光学レンズを介してスクリーンに投影するプロジェクション映像表示装置に適用され、前記光源の明るさレベルを指定するステップと、前記指定ステップによって指定された明るさレベルに応じて前記発光素子駆動装置を制御し、前記光源の明るさレベルが暗くなる方向に指定されたときには、前記二次元配列された発光素子を外側から内側に向けて順にオフし、前記光源の明るさレベルが明るくなる方向に指定されたときには、内側から外側に向けて順にオンする明るさ調整ステップを具備するように構成される。
本発明によれば、上記のように構成することにより、二次元配列によるＬＥＤ光源を用いた場合でも、投影像に生じる陰りを抑えることができ、明暗の制御を要求に合わせて的確に実行することのできるプロジェクション映像表示装置とその明るさ調整方法を提供することができる。
以下、図面を参照して本発明に係る実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係るプロジェクション映像表示装置の構成例を示している。１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂはそれぞれ規定個数のＬＥＤが二次元配列されたＬＥＤ光源であり、その発光面にはそれぞれＲＧＢの色フィルタ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが装着されている。
各ＬＥＤ光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、それぞれ対応して設けられるＬＥＤドライバ回路１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに接続され、ＬＥＤドライバ回路１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂからの駆動信号によって所定の時間間隔で順に発光状態となる。また、各光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１ＢのＬＥＤはＬＥＤドライバ回路１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂによって個別にオン・オフ駆動される。
上記ＬＥＤ光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂから発光させる光は、色フィルタ１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを介してプリズム１４の各隣接面に入射されて一照射面から放射され、光学レンズ１５を介してライトトンネル１６に入射されて均一化させる。ライトトンネル１６を通過した光は光学レンズ１７を介して、デジタルマイクロミラーデバイス（以下、ＤＭＤと記す）１８の映像形成面に照射される。
上記ＤＭＤ１８の映像形成面には、多数のマイクロミラーがマトリックス状に配列されている。マイクロミラーは、個々の傾きを制御されることで、光源からの光を反射して、投射レンズ系１９に入力したり、または、投射レンズ系１９から離れた方向へ放出したりすることができる。したがって、マトリックス状に配列された多数のマイクロミラーのそれぞれが、映像信号に応じて反射方向を決めたとき、投射レンズ系１９には、映像信号に応じた映像光が入力される。投射レンズ系１９から出射された映像光は、スクリーン２０に投射される。
上記ＤＭＤ１８には、信号処理回路２１から、Ｒ，Ｇ，Ｂに対応する映像信号が時分割で供給される。この時分割処理は制御回路２２によって制御される。また、上記制御回路２２は、信号処理回路２１のＲ，Ｇ，Ｂに対応する映像信号の時分割出力に同期して、Ｒ，Ｇ，ＢそれぞれのＬＥＤ光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂが時分割で同期点灯するように、ＬＥＤドライバ回路１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを制御する。これにより、ＤＭＤ１８の多数のマイクロミラーは、Ｒ用映像光、Ｇ用映像光、Ｂ用映像光を時分割で出力することになる。
また、ＬＥＤドライバ回路１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂは、光源制御回路２２からの指令によって、各ＬＥＤ光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂの時分割点灯制御と共に明るさに応じたＬＥＤオン・オフ制御が実行される。この明るさに関する調整は、周囲環境の照度を検出する光センサ２３の検出結果に応じて自動的に調整する自動調整モードと、リモコン２４等を通じてユーザの指定入力操作に基づき調整する手動調整モードと、さらに色温度調整に連動して各色毎の明るさを制御する色温度連動調整モードを備える。
上記構成において、以下、本発明の特徴とする明るさ調整について説明する。
まず、ＬＥＤ光源１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂは、いずれもＬＥＤの個数に応じて明るさが決定されるが、適当にＬＥＤの点灯を間引いてしまうと、投影像の周辺に陰りができてしまい、画面全体で均一な明るさが得られない。そこで、ＬＥＤ光源の点灯箇所を模索した結果、画面を暗くするためには、二次元配列されたＬＥＤのうち、外側のＬＥＤから順にオフにし、逆に画面を明るくするためには内側から外側に順にオンすると効果的であることがわかった。
すなわち、周辺のＬＥＤは照明効率が悪く、逆に中央部は照明効率が高いため、中央部のＬＥＤをオフしてしまうと全体の光量が急激に低下してしまうことになる。そこで、上記のように周辺（外側）から順にＬＥＤをオフすることで、明るさを比較的均一にかつ徐々に調整することが可能となる。また、同じ明るさを得るのに少ないＬＥＤをオンするだけで済むため、比較的消費電力を抑えることができる。
図２は、周囲環境の照度を検出する光センサ（例えば照度計）２３の検出結果に応じて自動的に調整する明るさ自動調整モードの制御手順を示すフローチャートである。まず、定期的に光センサ２３によって周囲環境の明るさを検出し（ステップＳ１１）、その検出値を予め設定された閾値と比較して画面を暗くするか否かを判断する（ステップＳ１２）。ここで、周囲の明るさが閾値より高く、画面を明るくする必要がある場合には、光源の内側から外側へＬＥＤをオンしていく（ステップＳ１３）。逆に、周囲の明るさが閾値より低く、画面を暗くする必要がある場合には、光源の外側から内側へＬＥＤをオフしていく（ステップＳ１４）。このように、周囲の明るさに応じて画面の明暗を制御する際に、ＬＥＤのオン・オフを外側から内側に、内側から外側に行うことで、比較的滑らかに画面の明るさを調整することができ、しかも画面周辺に出る陰りも最小限に抑えることができる。
ここで、さらに映像レベルに応じて明るさを動的に変化させると、階調表現の幅が広がり、表現の優れたコントラストが得られるようになる。この場合、映像信号のピーク値を検出し、このピーク値を「１」として、信号レベルをピーク値で除算して明るさに乗じる。これにより、映像信号のピーク値に比例して明るさを調整することができる。
ところで、画面の明るさが適正範囲である場合でも、ユーザが映像の内容に応じて、あるいは省電力を望んで画面を暗くしたい場合がある。図３は、ユーザが手動で画面すなわち光源の明るさを調整する明るさ手動調整モードの制御手順を示すフローチャートである。まず、リモコン２４に装備されている明るさ調整ボタンのオン操作を検知すると（ステップＳ２１）、明るさ調整のスタンバイ状態となり、予め内部メモリ（図示せず）に用意されるｎ（ｎは２以上の自然数）段階の明るさとＬＥＤオン・オフパターンとの関係を示す明るさ調整テーブルを読み出す（ステップＳ２２）。続いて、ユーザの明るさ選択操作を判断し（ステップＳ２３）、選択された段階に相当するパターンを上記テーブル情報から読み出して（ステップＳ２５）、そのパターンでＬＥＤドライブ回路１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを通じてＬＥＤをオン・オフ制御する（ステップＳ２５）。
上記のＬＥＤオン・オフパターンの例を図４に示す。図４において、（ａ）は明るさを最大にした場合であり、ＬＥＤを全てオン状態とする。（ｂ）は明るさを１段暗くした場合であり、ＲＧＢそれぞれの外側のＬＥＤだけをオフ状態としている。さらに１段暗くする場合には、その内側のＬＥＤもオフ状態とする。
尚、上記の例では、明るさを１段ごとに外側１列をオフとする場合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く、任意の列数単位で、あるいは１列中の任意の個数単位でオン・オフ数を増減するようにしてもよい。
ところで、カラー表示では、色再現を自然なイメージ以外に、より鮮やかな表現が要求されることに応え、色温度調整モードを用意しておくことが望ましい。図５は色温度調整モードの制御手順を示すフローチャートである。まず、リモコン２４に装備されている色温度調整ボタンのオン操作を検知すると（ステップＳ３１）、色温度調整のスタンバイ状態となり、予め内部メモリ（図示せず）に用意されるｍ（ｍは２以上の自然数）段階の色温度とＲＧＢそれぞれのＬＥＤオン・オフパターンとの関係を示す色温度調整テーブルを読み出す（ステップＳ３２）。続いて、ユーザの色温度選択操作を判断し（ステップＳ３３）、選択された段階に相当するパターンを上記テーブル情報から読み出して（ステップＳ３４）、そのパターンでＬＥＤドライブ回路１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂを通じてＬＥＤをオン・オフ制御する（ステップＳ３５）。
上記色温度調整テーブルの一例を図６に示す。この例では、色温度として暖色系、寒色系それぞれ１段階用意した場合を示している。暖色系はＲＧＢの順に明るさの比率を高くしているのに対し、寒色系はＢＧＲの順に明るさの比率を高くしている。勿論、暖色系、寒色系でさらに段数を増やせば、色温度の微調整も可能となる。
但し、ＲＧＢそれぞれのＬＥＤオン・オフの順序は、前述の通り、内側から外側へ、外側から内側へとする。色温度調整におけるＬＥＤオン・オフパターンの一例を図７に示す。この例では、色温度を低く設定する場合に、バランスを考慮して、ＧとＢの周辺に配置されるＬＥＤをオフとしている。
このように本発明の装置は、二次元配列によるＬＥＤ光源を用いた場合でも、投影像に生じる陰りを抑えることができ、明暗の制御を要求に合わせて的確に実行することができる。
なお、本発明は、上記実施形態そのまま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構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
本発明の一実施の形態に係るプロジェクション映像表示装置の構成を示すブロック図。 図１に示す装置の明るさ自動調整モードの制御手順を示すフローチャート。 図１に示す装置の明るさ手動調整モードの制御手順を示すフローチャート。 図３に示す明るさ手動調整モードにおけるＬＥＤオン・オフパターンの例を示す図。 図１に示す装置の色温度調整モードの制御手順を示すフローチャート。 図５に示す色温度調整モードで使用する色温度調整テーブルの一例を示す図。 図５に示す色温度調整モードでのＬＥＤオン・オフパターンの一例を示す図。
符号の説明
１１Ｒ，１１Ｇ，１１Ｂ…ＬＥＤ光源、１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…色フィルタ、１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ…ＬＥＤドライバ回路、１４…プリズム、１５…光学レンズ、１６…ライトトンネル、１７…光学レンズ、１８…デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）、１９…投射レンズ系、２０…スクリーン、２１…信号処理回路、２２…光源制御回路、２３…光センサ、２４…リモコン。

Claims (6)

  1. 複数個の発光素子を二次元配列してなる光源装置と、
    前記光源装置からの光が照射され、映像信号によって変調された映像光を出射する光空間変調素子と、
    前記光空間変調素子からの映像光を投射光学レンズを介してスクリーンに投影する投射装置と、
    前記光源装置の各発光素子をオン・オフ駆動する発光素子駆動装置と、
    前記光源装置の明るさレベルを指定する指定手段と、
    前記指定手段によって指定された明るさレベルに応じて前記発光素子駆動装置を制御し、前記光源装置の明るさレベルが暗くなる方向に指定されたときには、前記二次元配列された発光素子を外側から内側に向けて順にオフし、前記光源装置の明るさレベルが明るくなる方向に指定されたときには、内側から外側に向けて順にオンする明るさ調整手段と、を具備することを特徴とするプロジェクション映像表示装置。
  2. 前記指定手段は、ユーザの操作入力に応じて明るさレベルを指定することを特徴とする請求項１記載のプロジェクション映像表示装置。
  3. 前記指定手段は、前記スクリーンの周囲照度を計測する光センサを含み、前記光センサで得られた周囲温度に基づいて明るさレベルを指定することを特徴とする請求項１記載のプロジェクション映像表示装置。
  4. 複数個の発光素子を二次元配列し、それぞれＲ，Ｇ，Ｂ用の三原色光を発光する複数の光源装置と、
    前記複数の光源装置からの光が時分割的に順次照射され、映像信号によって変調された映像光を出射する光空間変調素子と、
    前記光空間変調素子からの映像光を投射光学レンズを介してスクリーンに投影する投射装置と、
    前記複数の光源装置の各発光素子をオン・オフ駆動する発光素子駆動装置と、
    前記光源装置の明るさレベルを指定する指定手段と、
    前記指定手段によって指定された明るさレベルに応じて前記発光素子駆動装置を制御し、前記光源装置の明るさレベルが暗くなる方向に指定されたときには、前記各光源装置の二次元配列された発光素子を外側から内側に向けて順にオフし、前記光源装置の明るさレベルが明るくなる方向に指定されたときには、内側から外側に向けて順にオンする明るさ調整手段と、を具備することを特徴とするプロジェクション映像表示装置。
  5. 前記明るさ調整手段は、指定された色温度に基づいて前記ＲＧＢそれぞれの光源装置の明るさを互いに連動して調整することを特徴とする請求項１記載のプロジェクション映像表示装置。
  6. 複数個の発光素子を二次元配列してなる光源からの光を光空間変調素子で映像信号によって変調し、この映像光を投射光学レンズを介してスクリーンに投影するプロジェクション映像表示装置に適用され、
    前記光源の明るさレベルを指定するステップと、
    前記指定ステップによって指定された明るさレベルに応じて前記発光素子駆動装置を制御し、前記光源の明るさレベルが暗くなる方向に指定されたときには、前記二次元配列された発光素子を外側から内側に向けて順にオフし、前記光源の明るさレベルが明るくなる方向に指定されたときには、内側から外側に向けて順にオンする明るさ調整ステップを具備することを特徴とするプロジェクション映像表示装置の明るさ調整方法。
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