JP2006251140A - Projection device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の固体発光素子を映像表示の光源に利用する照明装置に関するものである。 The present invention relates to an illumination device that uses a plurality of solid state light emitting elements as light sources for video display.
蛍光管や放電管ランプに加えて映像表示機器のバックライト・光源として発光ダイオード、半導体レーザなどの固体発光素子が利用されるようになってきている。演色性の良さ、良好な白バランス色度点を得るため、複数の固体発光素子、すなわちRGBもしくは中間色の発光素子を利用して、白色を合成する方法が利用されている。 In addition to fluorescent tubes and discharge tube lamps, solid-state light emitting devices such as light emitting diodes and semiconductor lasers have come to be used as backlights and light sources for video display devices. In order to obtain good color rendering properties and a good white balance chromaticity point, a method of synthesizing white using a plurality of solid light emitting elements, that is, RGB or intermediate color light emitting elements, is used.
従来複数の固体発光素子を利用する照明装置に関しては特許文献1に記載されたものが知られている。図4にその構成を示す。図4の照明装置は少なくとも2つ以上の互いに波長帯域の異なる光を出射する発光ダイオード(LED102)を有するLEDドライバー回路101、前記発光部から出射された光を受光する少なくとも3波長成分の光エネルギーをそれぞれ測定する受光センサ103、およびその検出を行うセンサーデーターA/D変換回路104、前記受光センサからの信号に基づいて前記LED102の駆動電流値を、前記受光センサ103の測定値が予め設定されたホワイトバランスの設定値になるように調整する調整手段(演算装置105、スイッチなどの操作装置106、メモリ一107)から成り、表示の演色性を高めることに効果があるものである。
従来例の照明装置は演色性の向上に効果があり、LEDおよび半導体レーザ等の固体光源素子の課題である周囲温度による発光光量の時間変化、発光光量の経時変化など発光光量の変動要因を負帰還制御により予め設定した値に安定させている点についても有効である。 The illumination device of the conventional example is effective in improving the color rendering properties, and has a negative effect on the variation of the emitted light amount, such as the temporal change of the emitted light amount due to the ambient temperature and the temporal change of the emitted light amount, which are problems of solid state light source elements such as LEDs and semiconductor lasers. It is also effective that the value is stabilized at a preset value by feedback control.
しかし映像表示機器のバックライトとして利用する場合、白バランスのわずかな変化も許されない。例えば、構成する発光素子のいずれかが故障しての交換するようなケースにおいて、発光素子の発光色度に個体差が有る場合、従来の構成の場合白バランス色度点、および単色光の色度点は変化する。 However, when used as a backlight for video display equipment, a slight change in white balance is not allowed. For example, when there is an individual difference in the light emission chromaticity of the light emitting element in the case where one of the light emitting elements to be replaced is replaced, the white balance chromaticity point and the color of the monochromatic light in the case of the conventional structure The point changes.
本発明は上記従来の課題を解決するもので、発光素子の交換を行っても白バランス、単色色度点の調整を不要とする照明装置の提供を目的とする。 The present invention solves the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide an illuminating device that does not require adjustment of white balance and monochromatic chromaticity point even when a light emitting element is replaced.
本発明の請求項1に記載の照明装置は、
複数の単色発光素子およびそれぞれの駆動を行う駆動部と、
各単色発光素子の出力光をいずれも単独で受光可能な位置に配置する受光素子、調整目標値演算部、および駆動制御部からなる制御部と、
により構成し、
前記各単色発光素子には予め色度データを含む前記単色発光素子の特性データを記憶する記憶手段を内蔵し、
前記各単色発光素子の前記色度データを利用して白バランス目標色度に設定するための前記各単色発光素子の光量比を演算により求め、前記駆動部の制御により目標白バランスを調整することを特徴とする。
The lighting device according to claim 1 of the present invention is
A plurality of single-color light emitting elements and a driving unit for driving each of them,
A control unit comprising a light receiving element, an adjustment target value calculation unit, and a drive control unit arranged at a position where each output light of each single color light emitting element can be received independently,
Consisting of
Each monochromatic light emitting element has a built-in storage means for storing characteristic data of the monochromatic light emitting element including chromaticity data in advance.
Using the chromaticity data of each monochromatic light emitting element to obtain a light quantity ratio of each monochromatic light emitting element for setting to a white balance target chromaticity, and adjusting the target white balance by controlling the drive unit It is characterized by.
なお、請求項2に示すように単色発光素子は発光ダイオード、半導体レーザを含む光半導体素子であり、単色発光素子の色は赤、緑、および青である。 The monochromatic light emitting device is an optical semiconductor device including a light emitting diode and a semiconductor laser, and the colors of the monochromatic light emitting device are red, green, and blue.
また、請求項3に示すように各単色発光素子の出力光を受光する受光素子は照度を計測するものである。 Further, the light receiving element that receives the output light of each monochromatic light emitting element measures the illuminance.
本発明の請求項4に記載の照明装置は、
バックライト照明を利用する表示機器において、
複数の単色発光素子およびそれぞれの駆動を行う駆動部と、
表示画像光を受光可能な位置に配置する受光素子、調整目標値演算部、および駆動制御部からなる制御部と、
表示素子の駆動処理前段に配置するRGB信号のレベル変換を行うマトリクス回路、およびその演算制御部からなる映像信号処理部と、
により構成し、
前記各単色発光素子には予め色度データを含む前記単色発光素子の特性データを記憶する記憶手段を内蔵し、
前記各単色発光素子の前記色度データを利用して各単色を目標色度に設定するための光量比を演算により求め、前記映像信号処理部の制御により目標単色色度を調整することを特徴とする。
The lighting device according to
In display devices that use backlight illumination,
A plurality of single-color light emitting elements and a driving unit for driving each of them,
A light receiving element arranged at a position capable of receiving display image light, an adjustment target value calculation unit, and a control unit including a drive control unit;
A matrix circuit that performs level conversion of RGB signals arranged in a stage preceding the driving process of the display element, and a video signal processing unit including an arithmetic control unit thereof;
Consisting of
Each monochromatic light emitting element has a built-in storage means for storing characteristic data of the monochromatic light emitting element including chromaticity data in advance.
Using the chromaticity data of each monochromatic light emitting element, a light amount ratio for setting each monochromatic color to a target chromaticity is obtained by calculation, and the target monochromatic chromaticity is adjusted by controlling the video signal processing unit. And
なお、請求項5に示すように単色発光素子は発光ダイオード、半導体レーザを含む光半導体素子であり、単色発光素子の色は赤、緑、および青である。 The monochromatic light emitting element is an optical semiconductor element including a light emitting diode and a semiconductor laser, and the colors of the monochromatic light emitting element are red, green, and blue.
また、請求項6に示すように各単色発光素子の出力光を受光する受光素子は照度を計測するものである。 Further, the light receiving element that receives the output light of each monochromatic light emitting element measures the illuminance.
以上のように本発明は、白バランスの調整自動化するものであり、発光素子の交換時に発光素子の色度に個体差がある場合においても、白バランスおよび単色色度を自動的に調整することができるとともに、白バランスの安定化が可能となるという優れた効果が得られる。 As described above, the present invention automates white balance adjustment, and automatically adjusts white balance and monochromatic chromaticity even when there are individual differences in chromaticity of the light emitting elements when the light emitting elements are replaced. And an excellent effect that white balance can be stabilized.
以下、本発明の実施の形態1について図1から図3を用いて説明する
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における照明装置の構成図である。
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 3 (Embodiment 1).
FIG. 1 is a configuration diagram of a lighting apparatus according to Embodiment 1 of the present invention.
図1はRGB各発光素子6,7,8とRGB各駆動部3,4,5、駆動制御部2、調整目標値演算部1、受光素子13、色合成光学系12、表示素子14、からなり、RGB各発光素子6,7,8には記憶手段9,10,11が内蔵されており、予め発光素子の発光素子の特性データ、少なくとも色度データ(xr,yr)、(xg,yg)および(xb,yb)が内蔵されているものとする。RGB各発光素子6,7,8は発光ダイオード、半導体レーザ等の固体発光素子を想定している。また受光素子13は照度測定が可能な受光特性を有するものとし、RGB各発光素子6,7,8それぞれの出力光を受光可能な位置に配置するものとする。
FIG. 1 shows RGB light-
次に実施の形態1の動作を説明する。前期記憶手段9,10,11より発光色度データ(xr,yr)、(xg,yg)および(xb,yb)が読み出され、調整目標値演算部1へ送られる。調整目標値演算部1においては白バランス目標色度(x,y)と前期発光色度データよりRGB発光照度の調整目標比率を演算する。赤、緑、青の各発光素子照度をYr,Yg,Yb、3刺激値の和をSr、Sg、Sbとすると Next, the operation of the first embodiment will be described. Luminous chromaticity data (xr, yr), (xg, yg) and (xb, yb) are read from the previous storage means 9, 10, 11 and sent to the adjustment target value calculation unit 1. The adjustment target value calculation unit 1 calculates an adjustment target ratio of RGB light emission illuminance from the white balance target chromaticity (x, y) and the previous light emission chromaticity data. When the illuminance of each light emitting element of red, green, and blue is Yr, Yg, Yb, and the sum of the three stimulus values is Sr, Sg, Sb
駆動制御部2はRGB各駆動部3,4,5を制御してRGB各発光素子6,7,8の駆動を行うとともに、発光素子光量制御による白バランスの調整制御を以下の手順で行う。まずR駆動部3のみを駆動してR発光素子6のみを最大発光させ受光素子13により照度を測定し駆動制御部2へ入力する。同様にG駆動部4,およびB駆動部5をそれぞれ駆動し、G発光素子7、およびB発光素子8をそれぞれ最大発光させ受光素子13により照度を測定し駆動制御部2へ入力する。RGB光の照度測定値をBr、Bg、Bbとすると、「数6」および「数7」で求めたYr:Yg:Ybに対し、Br/Yr、Bg/Yg、Bb/Ybのうち最小となる色が最も光量が不足する。G光が最も不足した場合を例にとって説明すると、RGB光の目標照度が「数6」および「数7」で求めたYr:Yg:Ybと等しくなるようR発光素子6の目標照度を求めるとBg・Yr/Yg、G発光素子7の目標照度はBg、B発光素子7の目標照度はBg・Yb/Ygとなる。
The
R発光素子については駆動制御部2、R駆動部3、R発光素子6、および受光素子13によりフィードバックループを構成しており、負帰還制御により前期目標照度に一致するよう制御する。GB各発光素子7,8についても同様のフィードバックループを構成しており、負帰還制御により前期目標照度に一致するよう制御する。以上の処理により目標の白バランス色度(x,y)に調整することが可能である。
Regarding the R light emitting element, the
発光ダイオード、半導体レーザ等の固体発光素子には周囲温度による発光光量の時間変化、発光光量の経時変化など発光光量の変動要因が有るため、以上に述べた調整制御は定期的に(例えば1時間毎)繰り返しを行う。 Since solid-state light emitting devices such as light emitting diodes and semiconductor lasers have fluctuation factors of emitted light quantity such as temporal change of emitted light quantity due to ambient temperature and temporal change of emitted light quantity, the adjustment control described above is performed periodically (for example, for 1 hour). Repeat every).
なお半導体レーザにおいては発光素子内に受光素子を内蔵し発光光量制御を行うことが一般的であり、図2の構成で同様の変動要因を抑える目的に利用可能である。図2はR駆動部3、R発光素子6、データ記憶部22、比較回路23によりフィードバックループを構成するもので、図1内19の部分を置き換えることにより動作させることができる。R発光素子6は発光部20とその発光光を受光する受光素子21により構成される。なお記憶手段9は直接関係しないため省略している。前記の白バランス調整によりR発光素子6の光量はBg・Yr/Ygに収束する。その際の受光素子21の検出出力レベルをデータ記憶部22へサンプルホールドする。その後発光部20の発光強度が変化した場合、受光素子21の検出出力レベルとデータ記憶部22出力が比較回路23で比較され、光量が増減した場合は受光素子21の検出出力レベルは当初データ記憶部22に記憶されたレベルと等しくなるよう
負帰還制御する。GB発光素子7,8についても同様のフィードバックループを構成することにより、同様の効果が得られる。
In general, a semiconductor laser generally includes a light receiving element in a light emitting element to control the amount of emitted light, and the configuration shown in FIG. 2 can be used for the purpose of suppressing a similar variation factor. In FIG. 2, the
(実施の形態2)
図3は本発明の実施の形態2における照明装置の構成図である。図1はRGB各発光素子6,7,8とRGB各駆動部3,4,5、駆動制御部2、調整目標値演算部1、受光素子13、色合成光学系12、表示素子14、からなり、RGB各発光素子6,7,8には記憶手段9,10,11が内蔵されており、予め発光素子の発光素子の特性データ、少なくとも色度データ(xr,yr)、(xg,yg)および(xb,yb)が内蔵されているものとする。RGB各発光素子6,7,8は発光ダイオード、半導体レーザ等の固体発光素子を想定している。表示素子14への入力映像信号の処理として単色テストパターン出力部28、スイッチ回路27、RGBマトリクス演算部17、演算制御部16、映像信号駆動制御部15、を配置する。映像信号駆動制御部15は表示素子14の方式(PWM駆動方式、アナログ駆動方式など)に応じた駆動制御を行い、表示素子14へ入射した光源光を映像信号の内容に応じ光量変調して表示画像を形成し、投写レンズ25において拡大されスクリーン26へ投写される。受光素子13は照度測定が可能な受光特性を有するものとし、投写映像の表示光を受光可能な位置に配置するものとする。本実施形態においてはスクリーン26外側の映像オーバースキャン領域に配置している。
(Embodiment 2)
FIG. 3 is a configuration diagram of a lighting apparatus according to
次に実施の形態2において、単色色度の目標値を(x’,y’)とするために必要なRGB光量比をG光の場合を例にして説明する。RGB各発光素子6,7,8に内蔵した記憶手段9,10,11からRGB各発光素子6,7,8の色度データ(xr,yr)、(xg,yg)および(xb,yb)が出力され、調整目標値演算部1へ入力する。調整目標値演算部1はG光の単色色度の目標値を(x’,y’)を演算により求める。その方法は実施の形態1と同様でありRGB光量比は
Next, in the second embodiment, the RGB light amount ratio necessary for setting the target value of monochromatic chromaticity to (x ′, y ′) will be described by taking G light as an example. Chromaticity data (xr, yr), (xg, yg) and (xb, yb) of the RGB
単色テストパターン出力部28より階調gのG単色テストパターンを出力し、演算制御部16によりスイッチ回路27を切り換えてRGBマトリクス演算部17へ入力し、入力をスルー出力する。映像信号駆動制御部15の制御により表示素子14が駆動されスクリーン26上へG単色画像が投写され、オーバースキャン領域に配置された受光素子13へもG単色画像が入射するので、照度測定値を演算制御部16へ入力する。この際の受光照度を前記Lgとする。次にテストパターンを全黒としR単色成分をゼロから徐々に上げ、受光素子14の受光照度がLg・Yr’/Yg’となるR信号の階調r1を求める。B単色成分についても同様に受光素子14の受光照度がLg・Yb’/Yg’となる階調b1を求める。以上の検出結果を利用し、RGBマトリクス演算部17において
The G single color test pattern of gradation g is output from the single color test
なお、実施の形態2では投写型ディスプレイの場合について述べたが、表示光の照度を検出可能なディスプレイであれば本発明の方法を利用することができる。
Although the case of a projection display has been described in
本発明にかかる照明装置は、白バランスの調整自動化するものであり、発光素子の交換時に発光素子の色度に個体差がある場合においても、白バランスおよび単色色度を自動的に調整することができるとともに、白バランスの安定化が可能となるという優れた効果が、複数の固体発光素子を映像表示の光源に利用する照明装置等として有用である。 The lighting device according to the present invention automates white balance adjustment, and automatically adjusts white balance and monochromatic chromaticity even when there are individual differences in chromaticity of the light emitting elements when the light emitting elements are replaced. In addition, the excellent effect that the white balance can be stabilized is useful as an illumination device or the like that uses a plurality of solid-state light emitting elements as light sources for video display.
1 調整目標値演算部
2 駆動制御部
3 R駆動部
4 G駆動部
5 B駆動部
6 R発光素子
7 G発光素子
8 B発光素子
9、10、11 記憶手段
12 色合成光学系
13 受光素子
14 表示素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Adjustment target
Claims (6)
各単色発光素子の出力光をいずれも単独で受光可能な位置に配置する受光素子、調整目標値演算部、および駆動制御部からなる制御部と、
により構成し、
前記各単色発光素子には予め色度データを含む前記単色発光素子の特性データを記憶する記憶手段を内蔵し、
前記各単色発光素子の前記色度データを利用して白バランス目標色度に設定するための前記各単色発光素子の光量比を演算により求め、前記駆動部の制御により目標白バランスを調整することを特徴とする照明装置 A plurality of single-color light emitting elements and a driving unit for driving each of them,
A control unit comprising a light receiving element, an adjustment target value calculation unit, and a drive control unit arranged at a position where each output light of each single color light emitting element can be received independently,
Consisting of
Each monochromatic light emitting element has a built-in storage means for storing characteristic data of the monochromatic light emitting element including chromaticity data in advance.
Using the chromaticity data of each monochromatic light emitting element to obtain a light quantity ratio of each monochromatic light emitting element for setting to a white balance target chromaticity, and adjusting the target white balance by controlling the drive unit Lighting device characterized by
複数の単色発光素子およびそれぞれの駆動を行う駆動部と、
表示画像光を受光可能な位置に配置する受光素子、調整目標値演算部、および駆動制御部からなる制御部と、
表示素子の駆動処理前段に配置するRGB信号のレベル変換を行うマトリクス回路、およびその演算制御部からなる映像信号処理部と、
により構成し、
前記各単色発光素子には予め色度データを含む前記単色発光素子の特性データを記憶する記憶手段を内蔵し、
前記各単色発光素子の前記色度データを利用して各単色を目標色度に設定するための光量比を演算により求め、前記映像信号処理部の制御により目標単色色度を調整することを特徴とする照明装置 In display devices that use backlight illumination,
A plurality of single-color light emitting elements and a driving unit for driving each of them,
A light receiving element arranged at a position capable of receiving display image light, an adjustment target value calculation unit, and a control unit including a drive control unit;
A matrix circuit that performs level conversion of RGB signals arranged in a stage preceding the driving process of the display element, and a video signal processing unit including an arithmetic control unit thereof;
Consisting of
Each monochromatic light emitting element has a built-in storage means for storing characteristic data of the monochromatic light emitting element including chromaticity data in advance.
Using the chromaticity data of each monochromatic light emitting element, a light amount ratio for setting each monochromatic color to a target chromaticity is obtained by calculation, and the target monochromatic chromaticity is adjusted by controlling the video signal processing unit. Lighting device
5. The illumination device according to claim 4, wherein the light receiving element that receives the output light of each monochromatic light emitting element measures illuminance.
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