JP2007005615A - 光源装置及び投影型表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 各色毎や個体毎のLEDの特性のバラツキに応じて、LED駆動回路に与える電圧を最適に設定できるようにした光源装置及び投影型表示装置を提供する。
【解決手段】 低電圧値から徐々に増加させながら、LEDの駆動電流又はLEDの光量を観察し、所定照明光量を出射し始めたと検知したときの電圧値を求めて設定電圧値とする。そして、この設定電圧値の電圧を定電圧回路の出力電圧としてLEDの印加して、LEDを駆動する。これにより、各色毎や個体毎のLEDの特性のバラツキに応じて、LED駆動回路に与える電圧を最適に設定できる。
【選択図】 図2
【解決手段】 低電圧値から徐々に増加させながら、LEDの駆動電流又はLEDの光量を観察し、所定照明光量を出射し始めたと検知したときの電圧値を求めて設定電圧値とする。そして、この設定電圧値の電圧を定電圧回路の出力電圧としてLEDの印加して、LEDを駆動する。これにより、各色毎や個体毎のLEDの特性のバラツキに応じて、LED駆動回路に与える電圧を最適に設定できる。
【選択図】 図2
Description
本発明は、投射面に画像を表示するプロジェクタに用いられる光源装置に関するもので、特に、LED(発光ダイオード:Light Emitting Diode)を光源として用いた場合の電源電圧の設定に関する。
近年、小型のプロジェクタでは、画像データに応じてマトリクス状に配列された各画素の微小ミラーをPWM(Pulse Width Modulation)駆動によりオン状態とオフ状態の角度に高速に切り替えて照明光を変調するDMD(Digital Micromirror Device)素子のような空間光変調素子が使われ始めている。
空間光変調素子では、従来の液晶表示素子と異なり、高速動作が可能であるため、R(赤)、G(緑)、B(青)の画像を面順次方式で表示することができる。また、液晶表示素子を用いたプロジェクタでは、カラー画像を表示するのに3枚のLCD(Liquid Crystal Display)素子が必要であるのに対し、空間光変調素子を用いたプロジェクタでは、1つのDMD素子でカラー表示を行うことができる。
このような空間光変調素子を用いたプロジェクタでは、従来、光源として白色光のランプが用いられている。すなわち、従来の空間光変調素子を用いたプロジェクタでは、入力画像を面順次の画像信号に変換して空間光変調素子に供給し、RGBに塗り分けられたカラーホイールを入力画像の垂直同期信号に同期させて回転させ、ランプからの光をカラーホイールを介して空間光変調素子に照射するようにしている。しかしながら、プロジェクタの光源としてランプを用いると、消費電力が大きくなると共に、カラーホイールが必要となる。
これに対して、近年、このようなプロジェクタの光源として、LEDを用いることが検討されている。LEDは、ランプに比べて、小型、高耐性、長寿命、低消費電力などの利点がある。また、RGBの3色のLEDを用いれば、カラーホイールは不要となり、然も、優れた色特性が得られる。更に、空間光変調素子を用いた場合には、液晶表示素子のような偏光依存性が無いため、LEDなどの無偏光の光を発生する光源に対して、損失の少ない光学系が簡単に構成できる。
光源としてLEDを用いたプロジェクタに用いることができるLEDの駆動回路としては、例えば、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。
特許文献1に示されるものは、各色LEDの駆動電圧を印加電圧格納レジスタに記憶させ、各色LEDを独立の駆動電圧で駆動することで、消費電流を低減させるようにしたものである。
特許文献2に示されるものは、電圧及び電流を供給し負荷を駆動する負荷駆動回路と、負荷駆動回路が駆動する負荷条件を切り替えるLED切替スイッチと、LED切替スイッチが切り替えた後のLEDの特性情報を切り替え前に取得し、切り替えの切替タイミングに同期して、負荷駆動回路がLEDを駆動する電圧と電流を切り替え後のLEDの特性情報に応じた電圧と電流に設定するLED点灯コントローラとにより、時間的に駆動条件を切り替えながらLEDを駆動する駆動装置を構成するものである。
特許文献3に示されるものは、互いに異なる発光色の複数のLEDで構成された絵素を有するLED表示装置の駆動回路において、これらの複数のLEDに接続された共通のドライバーと、電源回路からの電圧を、これらの複数のLEDのうち各発光色のLEDに順次切り替えて供給する第1の切替手段と、第1の切替手段の切り替え動作と同期して、ドライバーに各発光色用の表示データを順次切り替えて供給する第2の切替手段とを備えたものである。
特開2004−311460号公報
特開2004−311635号公報
特開2002−244619号公報
LEDを定電流回路で駆動する場合、LEDに定電圧電源から電源を与え、この電源を定電流で駆動している。LEDには、固有の順方向電圧Vfがある。したがって、定電圧回路の出力電圧は、順方向電圧Vfより高く設定する必要がある。しかしながら、定電圧回路の出力電圧が高すぎると、順方向電圧Vfより高い電圧分は、無駄に消費されることになる。このため、定電圧回路の出力電圧をあまり高くすると、消費電力が大きくなり、発熱が大きくなるという問題が生じる。したがって、定電圧回路の出力電圧は、LEDの順方向電圧Vfよりも、僅かに高い電圧に設定することが望ましい。LEDの順方向電圧Vfは、各色毎のバラツキや、個体毎のバラツキがある。このため、定電圧回路の電圧を理想的に設定するためには、各色毎や個体毎のバラツキを考慮して、定電圧回路の出力電圧を設定する必要がある。
上記特許文献1〜3には、LEDを定電流で駆動することについては記載されているが、定電圧回路の電圧の最適化については、記載されていない。
本発明は、上述の課題を鑑み、各色毎や個体毎のLEDの特性のバラツキに応じて、LED駆動回路に与える電圧を最適に設定できるようにした光源装置及び投影型表示装置を提供することも目的とする。
上述の課題を解決するために、請求項1の発明は、照明光を出射する複数の光源手段と、複数の光源手段に印加する電圧値を制御する制御手段と、複数の光源手段が所定照明光量を出射しているかを検知し監視する光量監視手段とを有し、制御手段は、光源手段に印加する電圧値を低電圧値から徐々に増加させ、又は、光源手段に印加する電圧値を高電圧値から徐々に減少させ、光量監視手段は、所定照明光量を出射し始めたと検知したときの電圧値、又は、所定照明光量が得られなくなったと検知したときの電圧値を求め、これに基づいて設定電圧値を取得し、制御手段は、この設定電圧値の電圧を複数の光源手段に印加することを特徴とする光源装置である。
請求項2の発明は、請求項1の発明において、複数の光源手段は複数のLEDであること特徴とする。
請求項3の発明は、請求項1の発明において、光量監視手段は複数の光源手段それぞれに対して個別に設定電圧値を求め、制御手段は個別に求めた設定電圧値で複数の光源手段それぞれに印加する電圧値を制御すること特徴とする。
請求項4の発明は、請求項2の発明において、複数のLEDはそれぞれ異なった順方向電圧特性を有し、光量監視手段は順方向電圧特性が略同じLEDをグループとし、グループ毎に設定電圧値を求め、制御手段はグループ毎に求めた設定電圧値で複数のLEDに印加する電圧値を制御すること特徴とする。
請求項5の発明は、請求項1の発明において、複数の光源手段が出射するそれぞれの照明光は複数の色を有し、光量監視手段は出射する照明光色が同じ光源手段をグループとして設定電圧値を求め、制御手段はグループ毎に求めた設定電圧値で複数の光源手段に印加する電圧値を制御すること特徴とする。
請求項6の発明は、請求項1の発明において、設定電圧値を記憶する記憶手段を更に有し、動作時においてはその設定電圧値を光源手段に供給することを特徴とする。
請求項7の発明は、請求項1の発明において、光量監視手段は、複数の光源手段が出射する照明光の光量値を検出するセンサを有し、このセンサで検出した光量値に基づいて光源手段が所定照明光量を出射し始めたか否かを検知すること特徴とする。
請求項8の発明は、請求項7の発明において、センサは、その感度特性が人間の被視感度特性と同様であり、且つ、検出した光量値を電圧値に変換する電流−電圧変換回路を有し、電流−電圧変換回路の増幅率は、光源手段の発光色に応じて増幅率を変化させること特徴とする。
請求項9の発明は、請求項8の発明において、センサが検出した光量値を変換した電圧値により、光源手段の電圧を制御することを特徴とする。
請求項10の発明は、請求項1の発明において、光量監視手段は、光源手段に流れる電流値と光源手段が出射する照明光量との関係を記憶する第2の記憶手段を有し、検出した光源手段に流れる電流値に対応する照明光量を第2の記憶手段から推定すること特徴とする。
請求項11の発明は、複数の光源手段が出射した照明光を合成して1つの照明光とする合成光学手段を更に有し、光量監視手段は、合成した照明光の光量から所定照明光量を出射し始めたか否かを検知すること特徴とする。
請求項12の発明は、請求項1の光源装置を用いた投影型表示装置であって、更に、空間変調手段と、投影光学手段を有すること特徴とする。
本発明によれば、LEDに印加する定電圧回路の電圧値を、低電圧値から徐々に増加させながら、LEDの駆動電流又はLEDの光量を観察し、所定照明光量を出射し始めたと検知したときの電圧値を求めて設定電圧値としている。そして、この設定電圧値の電圧を定電圧回路の出力電圧としてLEDに印加して、LEDを駆動するようにしている。これにより、各色毎や個体毎のLEDの特性のバラツキに応じて、LED駆動回路に与える電圧を最適に設定できる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。本発明は、光源としてLEDを用いたプロジェクタにおける光源装置に用いられる。
1.回転光学系を用いたプロジェクタの構成
図1は、本発明が適用できる回転光学系を用いたプロジェクタの全体構成を示すものである。図1において、制御回路1はCPU(Central Processing Unit)等からなり、プロジェクタの全体の動作を制御している。制御回路1に対して、メモリ2、入力部3、表示部4が設けられる。
図1は、本発明が適用できる回転光学系を用いたプロジェクタの全体構成を示すものである。図1において、制御回路1はCPU(Central Processing Unit)等からなり、プロジェクタの全体の動作を制御している。制御回路1に対して、メモリ2、入力部3、表示部4が設けられる。
入力部3は、オペレータ操作情報等、外部からの入力情報を制御回路1に通知するもので、入力部3としては、各種設定を行うための操作パネルやリモコン等が含まれる。表示部4は、制御回路1の指示により装置内回路の状態をLEDインジケータなどを使用して、外部に通知するものである。
入力端子11に画像信号が供給される。入力端子11からの画像信号は、DMD駆動制御回路12に送られる。DMD駆動制御回路12は、種々の入力画像信号に対して、その入力画像信号の形態に応じて、同期分離、YC分離、IP変換、解像度変換、色変換、台形補正等の映像信号処理を行う。ここで、YC分離は、輝度信号とクロマ信号とを分離する処理である。IP変換は、インターレース走査からプログレシブ走査への変換である。そして、DMD駆動制御回路12は、色ずれ防止のために入力画像信号のフィールド周波数の変換処理を行い、更に、入力画像信号に基づくRGBの面順次の画像信号を形成する。この面順次の画像信号は、DMD駆動信号として、DMD素子15に供給される。
DMD素子15は、その表面に多数の微小なミラーを配置し、その角度を画素毎に変えられる空間光変調素子である。DMD駆動制御回路12からのDMD駆動信号がDMD素子15に与えられると、DMD素子15の表面の微小なミラーの角度が変えられ、これにより光の進路が変えられ、画素単位で光のオン/オフが行われる。
また、DMD駆動制御回路12で分離された垂直同期信号VSyncは、タイミング生成回路16に供給される。タイミング生成回路16で、LEDの駆動パルスが生成される。このLEDの駆動パルスがLED駆動回路17に供給される。LED駆動回路17により、回転光学系21に配置された複数のLED22r、22g、22bに順次駆動電流が流される。これにより、入力画像信号の垂直同期信号に基づいて、複数のLED22r、22g、22bが順次点灯される。
回転光学系21は、図2に示すように、複数のR色のLED22r、複数のG色のLED22g、複数のB色のLED22bが円周上に実装され配列されているLED基板26と、回転ロッド23と、モータ24とから構成されている。この回転ロッド23は、これら円周上に配置された複数のLED22r、22g、22rに対して設けられており、モータ24により回転される。
図1において、タイミング生成回路16で、モータ駆動信号が生成される。このモータ駆動信号がモータ駆動回路20に供給される。これにより、モータ24が回転し、回転ロッド23が回転される。
回転ロッド23の回転は、回転検出センサ25により検出される。この回転検出センサ25からの回転検出信号は、タイミング生成回路16に供給される。タイミング生成回路16で、回転検出センサ25からの回転検出信号と、入力画像信号の垂直同期信号とが比較され、この比較信号に基づいて、モータ駆動信号が生成される。これにより、入力画像信号の垂直同期信号に同期して、所望の回転数となるように、モータ24の回転が制御される。
モータ24が回転すると、回転ロッド23の入射端23aが円周上に配置された複数のLED22r、22g、22b上に沿って回転する。回転ロッド23の回転により、複数のLED22r、22g、22bのうち、回転ロッド23の入射端23aの位置と対応する位置にあるものの光が選択されて取り込まれ、その光が回転ロッド23の出射端23bから導出される。また、LED22r、22g、22bの合成光の光量がフォトセンサ71で検出され、この光量検出信号がタイミング生成回路16に供給される。
回転ロッド23からの光は、光束形状変換素子27に入射される。光束形状変換素子27の出射端から出射された光は、照明レンズ28a、28b、ミラー29、フィールドレンズ30よる照明光学系を経て、DMD素子15の微小ミラーが形成された面に照射される。
DMD素子15の表面の微小ミラーの角度は、DMD駆動信号により変えられ、光の進路が変えられる。このため、DMD素子15の反射光は、DMD駆動制御回路12からのDMD駆動信号により画素単位で変調される。このDMD駆動信号により変調を受けた光は、投射光として、投射レンズ31を介して拡大され、投射面32に投射される。これにより、投射面32には、画像が映し出される。
上述のように、回転光学系21では、RGBの複数のLED22r、22g、22bが円周上に配置され、この複数のLED22r、22g、22bに沿って回転する回転ロッド23が設けられる。複数のLED22r、22g、22bが順次パルス駆動され、複数のLED22r、22g、22bが順次パルス点灯される。そして、LED22r、22g、22bの点灯に合わせて回転ロッド23が回転され、点灯中のLED22r、22g、22bの光が集められて、空間光変調素子に向けて照射される。
LEDを直流駆動した場合には流せる電流に限界があるが、回転光学系21を用いた場合には、上述のように、LEDはパルス駆動となる。このため、LEDに大電流を流すことができ、強い発光が得られる。そして、このような回転光学系21を用いると、回転ロッド23により、点灯中のLEDの光が集められるので、LEDを連続点灯させたのと等価になる。
2.回転光学系を用いたプロジェクタの電源制御回路の第1の例
本発明は、上述のような回転光学系21を用いたプロジェクタにおいて、LED駆動回路17の電源制御に用いられる。図3は、本発明が適用されたLED駆動回路17の電源制御回路の構成の一例を示すものである。
本発明は、上述のような回転光学系21を用いたプロジェクタにおいて、LED駆動回路17の電源制御に用いられる。図3は、本発明が適用されたLED駆動回路17の電源制御回路の構成の一例を示すものである。
図3において、電源回路40は、DC−DC制御回路41からなる定電圧の電源回路である。入力端子44に直流電源が供給され、この入力端子44からの電源は、FET42及びFET43のスイッチング動作により、所望の電圧となるようにスイッチング制御され、電源ライン52に送られる。
なお、コンデンサ45、46、チョークコイル47はリップル除去用である。電源回路40の出力電圧は、抵抗48とディジタルポテンショメータ49との接続点から検出され、DC−DC制御回路41のフィードバック端子FBに供給される。DC−DC制御回路41は、このフィードバック端子FBに送られるフィードバック電圧に基づいて、FET42及びFET43をスイッチングし、出力電圧が所望の電圧となるように制御する。電源回路40の出力電圧は、ディジタルポテンショメータ49の設定値により可変することができる。
また、DC−DC制御回路41のイネーブル端子ENには、タイミング生成回路16からのイネーブル信号が供給される。このイネーブル信号がLレベルになると、DC−DC制御回路41が動作状態となる。
R色のLED22r(22r−1、22r−2、22r−3、…)、G色のLED22g(22g−1、22g−2、22g−3、…)、B色のLED22b(22b−1、22b−2、22b−3、…)は、図2に示したように、円周上に配列されている。
LED22r(22r−1、22r−2、22r−3、…)、LED22g(22g−1、22g−2、22g−3、…)、LED22b(22b−1、22b−2、22b−3、…)に対して、各LEDをスイッチングするためのFET51r(51r−1、51r−2、51r−3、…)、FET51g(51g−1、51g−2、51g−3、…)、FET51b(51b−1、51b−2、51b−3、…)が設けられる。
LED22r(22r−1、22r−2、22r−3、…)、LED22g(22g−1、22g−2、22g−3、…)、LED22b(22b−1、22b−2、22b−3、…)のアノードは、電源ライン52に接続される。LED22r(22r−1、22r−2、22r−3、…)、LED22g(22g−1、22g−2、22g−3、…)、LED22b(22b−1、22b−2、22b−3、…)のカソードは、FET51r(51r−1、51r−2、51r−3、…)、FET51g(51g−1、51g−2、51g−3、…)、FET51b(51b−1、51b−2、51b−3、…)のドレインにそれぞれ接続される。
FET51r(51r−1、51r−2、51r−3、…)、FET51g(51g−1、51g−2、51g−3、…)、FET51b(51b−1、51b−2、51b−3、…)のゲートには、タイミング生成回路16から、点灯パルスPr(Pr−1、Pr−2、Pr−3、…)、Pg(Pg−1、Pg−2、Pg−3、…)、Pb(Pb−1、Pb−2、Pb−3、…)がそれぞれ供給される。1つおきのFET51r(51r−1、51r−3、…)、FET51g(51g−1、51g−3、…)、FET51b(51b−1、51b−3)のソースがライン54に接続され、他の1つおきのFET51r(51r−2、…)、FET51g(51g−2、…)、FET51b(51b−2、…)のソースがライン55接続される。
ライン54には、FET56のドレインが接続される。FET56のソースが演算増幅器58の反転入力端子に接続されると共に、FET60のソースと接地間に、抵抗60が接続される。
ライン55には、FET57のドレインが接続される。FET57のソースが演算増幅器59の反転入力端子に接続されると共に、FET57のソースと接地間に、抵抗61が接続される。
PLL回路65には、回転検出センサ25からの回転検出信号が供給される。PLL回路65により、回転検出センサ25の回転検出信号から、基準クロックが形成される。この基準クロックがタイミング生成回路16に供給される。タイミング生成回路16で、この基準クロックを基に、点灯パルスPr(Pr−1、Pr−2、Pr−3、…)、Pg(Pg−1、Pg−2、Pg−3、…)、Pb(Pb−1、Pb−2、Pb−3、…)が生成される。
また、ROM66には、各LEDの電流値のデータが格納されている。各色のLEDの発光タイミングに合わせて、ROM66から、電流設定データが出力される。この電流設定データは、D/Aコンバータ67に供給され、D/Aコンバータ67で、電流設定電圧に変換される。この電流設定電圧は、演算増幅器58及び59の非反転入力端子に供給される。
また、フォトセンサ71により、LEDの光量がモニタされる。この光量検出信号が補正データ生成回路72に供給される。補正データ生成回路72で、補正データが形成され、この補正データがROM66に供給される。これにより、LEDの光量に応じて、設定データが補正される。
タイミング生成回路16から、各色の発光期間において、順次Hレベルになる点灯パルスPr(Pr−1、Pr−2、Pr−3、…)、Pg(Pg−1、Pg−2、Pg−3、…)、Pb(Pb−1、Pb−2、Pb−3、…)が出力される。例えば、点灯パルスPr−1がHレベルになると、FET51r−1がオンする。これにより、LED22r−1に電流が流れ、LED22r−1が点灯する。
このとき、LED22r−1に流れる電流は、FET56を流れる電流により決まる。演算増幅器58の非反転入力端子には、ROM66から読み出された電流設定データに基づく設定電圧が供給される。演算増幅器58の出力電圧はFET56のゲートに印加され、FET56のソース電圧は、演算増幅器58の反転入力端子にフィードバックされる。したがって、FET56のゲートには、ROM66からの電流設定データに基づく電圧が印加され、FET56には、所望の電流が流される。これにより、LED22r−1を所望の定電流で駆動することができる。
次に、点灯パルスPr−2がHレベルになると、FET51r−2がオンする。これにより、LED22r−2に電流が流れ、LED22r−2が点灯する。このとき、LED22r−2に流れる電流は、FET57を流れる電流により決まる。演算増幅器59の非反転入力端子には、ROM66から読み出された電流設定データに基づく設定電圧が供給される。演算増幅器59の出力電圧はFET57のゲートに印加され、FET57のソース電圧は、演算増幅器59の反転入力端子にフィードバックされる。したがって、FET57のゲートにはROM66からの電流設定データに基づく電圧が印加され、FET57には、所望の電流が流される。これにより、LED22r−2を所望の定電流で駆動することができる。
FET56及びFET57で設定される駆動電流は、抵抗60及び抵抗61の電圧により検出され、この検出値がA/Dコンバータ68及びA/Dコンバータ69でディジタル化され、タイミング生成回路16に送られる。
以下、点灯パルスPr(Pr−1、Pr−2、Pr−3、…)、Pg(Pg−1、Pg−2、Pg−3、…)、Pb(Pb−1、Pb−2、Pb−3、…)が順次Hレベルになると、FET51r(51r−1、51r−2、51r−3、…)、FET51g(51g−1、51g−2、51g−3、…)、FET51b(51b−1、51b−2、51b−3、…)がそれぞれオンし、LED22r(22r−1、22r−2、22r−3、…)、LED22g(22g−1、22g−2、22g−3、…)、LED22b(22b−1、22b−2、22b−3、…)が点灯する。
なお、この例では、1つおきのFET51r(51r−1、51r−3、…)、FET51g(51g−1、51g−3、…)、FET51b(51b−1、51b−3)のソースがライン54に接続され、他の1つおきのFET51r(51r−2、…)、FET51g(51g−2、…)、FET51b(51b−2、…)のソースがライン55に接続されているので、隣り合うLEDを同時に点灯する期間を設けることができる。
3.電源電圧の制御の第1の例
上述のように、図3に示したようなLED駆動回路17では、ROM66からの電流設定データに基づいて、各LED22r(22r−1、22r−2、22r−3、…)、22g(22g−1、22g−2、22g−3、…)、22b(22b−1、22b−2、22b−3、…)に定電流が流され、各LEDが駆動される。このとき、電源回路40の出力電圧が各LEDの順方向電圧Vfより低いと、各LEDに所望の定電流を流すことができない。また、電源回路40からの電源の電圧が高すぎると、消費電力が無駄になる。電源回路40の出力電圧としては、LEDの順方向電圧Vfより僅かに高い電圧とすることが望ましい。
上述のように、図3に示したようなLED駆動回路17では、ROM66からの電流設定データに基づいて、各LED22r(22r−1、22r−2、22r−3、…)、22g(22g−1、22g−2、22g−3、…)、22b(22b−1、22b−2、22b−3、…)に定電流が流され、各LEDが駆動される。このとき、電源回路40の出力電圧が各LEDの順方向電圧Vfより低いと、各LEDに所望の定電流を流すことができない。また、電源回路40からの電源の電圧が高すぎると、消費電力が無駄になる。電源回路40の出力電圧としては、LEDの順方向電圧Vfより僅かに高い電圧とすることが望ましい。
しかしながら、LEDの順方向電圧Vfには、発光色や個体によってばらつきがある。すなわち、図4は、各色毎のLEDの特性のばらつきを示すものである、図4に示すように、R色のLED(LED−R)の特性と、G色のLED(LED−G)の特性と、B色のLED(LED−B)の特性にはばらつきがあり、順方向電圧Vfは、各色毎に、異なっている。また、図5は、同一色内でのLED特性のばらつきを示すものである。図5に示すように、同一色内のLEDでも、各個体(LED−a、LED−b、LED−c)毎に、LEDの特性にばらつきがあり、順方向電圧Vfは異なっている。また、図6は、同一色内での光量特性のばらつきを示すものである。図6に示すように、同一色内のLEDでも、各個体(LED−a、LED−b、LED−c)毎に、順方向電流に対する相対光量には、ばらつきがある。
図7は、本発明が適用されたプロジェクタにおける電源電圧の設定の第1の例を示すフローチャートである。この例では、事前に光量変動をフォトセンサ71でモニタリングし、その逆特性から、所望の照明光量となるときの定電流値を求めている。そして、電源回路40からの電圧値を低電圧値から徐々に増加させながら、LEDの電流値を観察し、フォトセンサ71からの逆特性により求められた所望の照明光量となるときの定電流値に達したことにより、所定照明光量を出射し始めたことを検知している。そして、所定照明光量を出射し始めたと検知したときの電圧値を求めて設定電圧値とし、この設定電圧値の電圧を電源回路40の出力電圧に設定して、LED駆動回路に供給するようにしている。
また、この例では、順方向電圧特性が略等しいLEDをグループとして、電源回路の出力電圧を設定している。すなわち、同色のLEDの順方向電圧Vfは略等しいことから、同色のLEDをグループとし、各色のLED毎に、電源回路40の出力電圧を設定するようにしている。
なお、図4に示したように、G色のLEDの特性とB色のLEDの特性は類似しているので、G色のLEDとB色のLEDとを1つのグループとし、R色のLEDを1つのグループとし、2グループで出力電圧を設定するようにしても良い。
図7において、ステップS1で、電源回路40におけるG色のLEDの出力電圧を最大値に設定する。すなわち、電源回路40の出力電圧は、ディジタルポテンショメータ49により可変できる。このディジタルポテンショメータ49を操作して、G色の発光タイミングでの電源回路40の出力電圧を最大値に設定する。
ステップS2で、G色の電流値を一定値に設定する(ステップS2)。そして、ステップS3で、ステップS2で設定された電流値による定電流でG色のLEDを駆動して点灯させる。ステップS4で、G色のLEDの発光量をフォトセンサ71でモニタする。ステップS5で、モニタリングした結果の逆特性から、所望の光量特性値となるときの電流値を求める。
つまり、ステップS1で、電源回路40の出力電圧はG色のLEDの最大値に設定されているので、電源回路40の出力電圧は十分に確保される(G色のLEDのVfより十分に高い)ことになる。そして、ステップS2で、G色のLEDの電流値を一定値にし、ステップS3で、G色のLEDを点灯させている。このときのG色のLEDの発光量をフォトセンサ71で検出し、検出された光量の逆特性から、所望の光量特性値となるときの電流を求め、この電流値を設定電流値として用いる。LEDに流れる電流とLEDの光量との関係はROM66に記憶される。
以下のステップでは、LEDの電流を観察しながら、電源回路40の出力電圧を下限値から徐々に上昇させていき、LEDの電流が設定電流値を超えたことを検出して、電源回路40の出力電圧を設定している。
つまり、ステップS6で、電源回路40において、G色のLEDの出力電圧を下限値に設定する。ステップS7で、定電流回路におけるG色のLEDの電流値をROM66から読み出し設定電流値とする。ステップS8で、G色のLEDの点灯を開始させ、ステップS9で、G色の発光期間において、全てのG色のLEDに流れる電流の電流値が全て設定電流値以下かどうかを判断する。
このとき、ステップS7で定電流回路におけるG色の電流値を設定電流値にしているが、ステップS6で、電源回路40において、G色のLEDの出力電圧を下限値に設定しているため、電源回路40の出力電圧は順方向電圧Vf以下になり、G色のLEDに流れる電流の電流値は、設定電流値以下になる。よって、ステップS9では、LEDの電流値が設定値以下であると判断されることになる。
ステップS9で、LEDの電流値が設定電流値以下なら、ステップS10で、出力電圧が上限値以下かどうかを判断する。そして、出力電圧が上限値以下なら、ステップS11で、電源回路40のG色のLEDの出力電圧を1ステップ上昇させる。そして、ステップS9にリターンし、G色のLEDの電流値が設定値以下かどうかを判断する。なお、ステップS10で出力電圧が上限値以下でなければ、ステップS12で設定エラーとする。
ステップS9〜S11のループを繰り返していくと、やがて、電源回路40の電源電圧はG色のLEDの順方向電圧Vf以上まで上昇し、G色のLEDに流れる電流の電流値は設定電流値以上になる。
ステップS9で、G色のLEDに流れる電流の電流値が設定電流を越えたら、ステップS13で、熱平衡を加味して電源回路40の出力電圧を数ステップ増減し、ステップS14で、このときの電源回路40の出力電圧を、G色のLEDの出力電圧の設定値として、メモリ2に格納する。
G色の設定電圧が求まったら、ステップS15で、R色、B色について、同様にして、出力電圧値が設定される。
以上のように、この実施形態では、電源回路40の出力電圧を徐々に変化させながら、LEDの駆動電流を観察して、電源回路40の出力電圧を設定するようにしている。G色のLEDを点灯させるときの電源回路40の出力電圧は、このようにして求められた設定電圧に応じて設定される。
4.電源電圧の制御の第2の例
図8は、電源電圧の制御の第2の例を示している。前述の第1の例では、同色のLEDをグループとし、各色のLED毎に、LEDの出力電圧値の設定を行っているのに対して、この実施形態では、全てのLEDの出力電圧値についてリアルタイムに設定を行い、LED毎に、電源回路の出力電圧を設定するようにしている。
図8は、電源電圧の制御の第2の例を示している。前述の第1の例では、同色のLEDをグループとし、各色のLED毎に、LEDの出力電圧値の設定を行っているのに対して、この実施形態では、全てのLEDの出力電圧値についてリアルタイムに設定を行い、LED毎に、電源回路の出力電圧を設定するようにしている。
図8において、ステップS101で、電源回路40において、各LEDの出力電圧を最大値に設定する。ステップS102で、各LEDの電流値を一定値に設定する。そして、ステップS103で、各LEDを点灯を開始させる。
ステップS104で、各LEDの発光量を、各LED毎に、Nポイントでモニタする。ステップS105で、フォトセンサ71からのモニタリングした結果の逆特性から、設定光量値となるときの電流値が求められ、これが設定電流値とされる。
以下のステップでは、各ポイントで、各LEDの電流値を観察しながら、電源回路40の出力電圧を下限値から徐々に上昇させていき、各LEDの電流が設定電流値を超えたことを検出して、電源回路40の出力電圧を設定している。
ステップS106で、電源回路40において、各LEDの出力電圧を下限値に設定する。ステップS107で、定電流回路において、各LEDの電流値を設定電流値とする。ステップS108で、各LEDの点灯を開始させる。
ステップS109でNを「0」に初期化し、ステップS110でNを1ずつインクリメントし、ステップS111で、各色の発光期間のN個の設定ポイントにおいて、各LEDに流れる電流の電流値が設定電流値以下かどうかを判断する。
ステップS111で、各LEDに流れる電流の電流値が設定電流値以下なら、ステップS112で、出力電圧が上限値以下かどうかを判断する。そして、出力電圧が上限値以下なら、ステップS113で、N個の設定ポイントでの電源回路40の可変電源の各LEDの出力電圧を1ステップ上昇させる。そして、ステップS111にリターンし、各LEDに流れる電流の電流値が設定電流値以下かどうかを判断する。なお、ステップS112で出力電圧が上限位置以下でなければ、ステップS114で設定エラーとする。
ステップS111〜S113のループを繰り返していくと、やがて、電源回路40の電源電圧は各LEDの順方向電圧Vf以上まで上昇し、各LEDを流れる電流の電流値は、設定電流値以上になる。
ステップS111で、各LEDを流れる電流の電流値が設定電流値を越えたら、ステップS115で、熱平衡を加味して電源回路40の出力電圧を数ステップ増減し、ステップS116で、このときの電源回路40の出力電圧を、各色のLEDの出力電圧の設定値として、メモリ2に格納する。
そして、ステップS117で、設定ポイントは全て調整されたかどうかを判断し、設定ポイントが残っていれば、ステップS110にリターンし、設定ポイントが残っていなければ、ステップS117で、設定を終了する。
このように、図7で示した例では、同色のLEDをグループとし、各色のLED毎に、LEDの出力電圧値の設定を行っているのに対して、図8に示した例では、全てのLEDの出力電圧値についてリアルタイムに設定を行い、LED毎に、電源回路の出力電圧を設定するようにしている。
図9は、このような電源電圧制御を行った場合のタイミング図を示すものである。図9(A)に示すように、FET51r(51r−1、51r−2、51r−3、…)、FET51g(51g−1、51g−2、51g−3、…)、FET51b(51b−1、51b−2、51b−3、…)に点灯パルスPr(Pr−1、Pr−2、Pr−3、…)、Pg(Pg−1、Pg−2、Pg−3、…)、Pb(Pb−1、Pb−2、Pb−3、…)を与えると、点灯パルスPr(Pr−1、Pr−2、Pr−3、…)、Pg(Pg−1、Pg−2、Pg−3、…)、Pb(Pb−1、Pb−2、Pb−3、…)がHレベルとなときに、FET51r(51r−1、51r−2、51r−3、…)、FET51g(51g−1、51g−2、51g−3、…)、FET51b(51b−1、51b−2、51b−3、…)がそれぞれオンし、LED22r(22r−1、22r−2、22r−3、…)、LED22g(22g−1、22g−2、22g−3、…)、LED22b(22b−1、22b−2、22b−3、…)が点灯する。これにより、図9(B)に示すように、フォトセンサ71の検出出力が得られる。ここで、同一色のLEDの発光期間で光量の変動が起こるのは、円周上に配置されたLED上で回転ロッド23を回転させ、LEDを切り替えているためである。
このような光量値の逆特性から、図9(D)に示すように、所望の定光量となるための設定電流が得られる。そして、図9(E)に示すように、所望の設定電流を流すのに必要な順方向電圧Vfが得られる。
電源回路40の出力電圧は、上述したように、出力電圧の下限値から徐々に電圧を上昇し、図9(D)に示した設定電流が得られるようになったときの出力電圧に設定される。この設定電圧は、図7で示したように、各色のLED毎にLEDの出力電圧値の設定すると、図9(G)に示すような電圧となり、図8に示したように、全てのLEDの出力電圧値についてリアルタイムに設定した場合、図9(F)に示すような電圧となる。
5.回転光学系を用いたプロジェクタの電源制御回路の第2の例
図10は、上述の回転光学系を用いたプロジェクタにおけるLED駆動回路17の電源制御回路の第2の例を示すものである。この例では、LEDからの光量を検出し、これに応じて、LEDの発光量を制御するフィードバックループが設けられている。
図10は、上述の回転光学系を用いたプロジェクタにおけるLED駆動回路17の電源制御回路の第2の例を示すものである。この例では、LEDからの光量を検出し、これに応じて、LEDの発光量を制御するフィードバックループが設けられている。
つまり、図10に示すように、フォトセンサ71により、LEDの光量が検出される。このフォトセンサ71の検出出力は、IV(電流−電圧)変換回路80に供給される。IV変換回路80は、フォトセンサ71の検出電流を電圧値に変換するものである。つまり、IV変換回路80の抵抗82で電流値が電圧値として取り出される。この抵抗82の電圧値がバッファアンプ83を介して出力される。IV変換回路80のゲインは、バッファアンプ83のゲインをディジタルポテンショメータ81により制御することで設定することができる。IV変換回路80の出力は、演算増幅回路58及び59の非反転入力端子に供給されると共に、A/Dコンバータ88によりディジタルデータに変換され、タイミング生成回路16に供給される。
このような構成では、LEDの光量が低下すると、フォトセンサ71の検出出力が下がり、IV変換回路80の出力が下がる。IV変換回路80の出力が低下すると、演算増幅器58及び演算増幅器59の反転入力端子への入力が下がり、LEDの駆動電流が大きくなる。これにより、LEDの光量が増加する。このように、LEDの光量に対して、フィードバック制御が行われる。LEDの駆動電流は、抵抗60及び61で検出され、ダイオード85及び86、A/Dコンバータ68を介して、タイミング生成回路16に送られる。
IV変換回路80のゲインは、発光色毎に制御される。すなわち、タイミング生成回路16からIV変換回路80のディジタルポテンショメータ81に、LEDの発光期間毎に、ゲイン設定信号が供給される。このゲイン設定信号により、IV変換回路80のゲインは、発光色毎に制御される。
これは、図11に示すように、フォトセンサ71が単一の被視感度特性であり、各色のLEDの波長特性や所望のホワイトバランスにより、各色LEDの電流の平均値を大きく変化させる必要があるからである。例えば、IV変換回路80のゲインは、R色発光期間では3倍、G色発光期間では1倍、B色発光期間では、5倍に設定される(図9(C)参照)。
6.電源電圧の制御の第3の例
図12は、本発明が適用されたプロジェクタにおける電源電圧の設定の第3の例を示すフローチャートである。この例では、図10に示したフィードバック制御のLED駆動回路が用いられる。
図12は、本発明が適用されたプロジェクタにおける電源電圧の設定の第3の例を示すフローチャートである。この例では、図10に示したフィードバック制御のLED駆動回路が用いられる。
前述の第1及び第2の例では、事前に光量変動をフォトセンサ71でモニタリングし、その逆特性をLEDの駆動電流値とし、電源回路40の出力電圧を最小値から徐々に上昇させながら、LEDの駆動電流を観察して、電源回路40の電圧を設定するようにしている。これに対して、この例では、フォトセンサ71でLEDの発光量を検出し、電源回路40の出力電圧を徐々に変化させながら、LEDの光量を観察して、電源回路40の電圧を設定するようにしている。また、この例では、各色のLEDをグループとし、各色のLED毎に、最適な電源回路40の出力電圧を設定するようにしている。
図12において、ステップS201で、IV変換回路80の各色受光期間の最大ゲイン、最小ゲインを設定して、フォトセンサ71を校正する。ステップS202で、電源回路40において、G色のLEDのときの出力電圧の下限値に設定する。ステップS203で、IV変換回路80のゲインを、G色のLEDの受光期間での最小値に設定する。そして、ステップS204で、G色のLEDのみを点灯させる。
以下のステップでは、LEDの光量を観察しながら、電源回路40の出力電圧を下限値から徐々に上昇させていき、LEDの光量が設定光量を超えたことを検出して、電源回路40の出力電圧を設定している。
つまり、ステップS205で、A/Dコンバータ68の検出値から、LEDを流れる電流の電流値が上限値以下かどうかを判断する。電源回路40のG色のLEDのときの出力電圧は、ステップS202で下限値に設定したので、G色のLEDを流れる電流の電流値は上限値を越えていないことになる。ここで、G色のLEDを流れる電流の電流値が上限値を越えていれば、ステップS209で、設定エラーとして処理される。
ステップS205で、駆動電流が上限値を越えていなければ、ステップS206で、G色発光期間において、IV変換回路80からのLEDの光量の検出値が設定光量値以下かどうかを判断する。
ステップS206で、LEDの光量が設定光量値以下なら、ステップS207で、電源回路40の出力電圧が上限値以下かどうかを判断し、電源回路40の出力電圧が上限値以下なら、ステップS208で、電源回路40のG色のLEDのときの出力電圧を1ステップ増加して、ステップS205にリターンする。
電源回路40の出力電圧は、ステップS202で下限値に設定したので、ステップS206で、LEDの光量の検出値は光量設定値以下になることになる。この場合には、ステップS207で、電源回路40のG色のLEDのときの出力電圧が上限値に達していなかどうかを判断し、上限値に達していなければ、ステップS208で、電源回路40の出力電圧を1ステップずつ増加していく。
ステップS205〜S208のループを繰り返していくと、やがて、電源回路40の電源電圧はG色のLEDの順方向電圧Vf以上まで上昇し、LEDの発光量は、光量設定値以上になる。なお、LEDの発光量が光量設定値に達する前に、ステップS207で、電源回路40のG色のLEDのときの出力電圧が上限値に達したときには、ステップS209で、エラーとして処理する。
ステップS206で、G色発光期間において、IV変換回路80からのLEDの光量の検出値が光量設定値を越えたら、ステップS210で熱平衡を加味して電源回路40の出力電圧を数ステップ増減し、ステップS211で、このときの電源回路40の出力電圧を、G色のLEDの出力電圧の設定値として、メモリ2に格納する。
G色の設定電圧が求まったら、ステップS212で、R色、B色について、同様にして、出力電圧値が設定される。
以上のように、この例では、電源回路40の出力電圧を最小値から徐々に上昇させながら、LEDの光量を観察して、電源回路40の出力電圧を設定するようにしている。各色のLEDを点灯させるときの電源回路40の出力電圧は、このようにして求められた設定電圧に応じて設定される。
7.電源電圧の制御の第4の例
図13は、本発明が適用されたプロジェクタにおける電源電圧の設定の第4の例を示すフローチャートである。この例では、全ての各LEDの出力電圧値についてリアルタイムに設定を行い、各LED毎に、電源回路の出力電圧を設定するようにしている。この例では、図10に示したフィードバック制御のLED駆動回路が用いられる。
図13は、本発明が適用されたプロジェクタにおける電源電圧の設定の第4の例を示すフローチャートである。この例では、全ての各LEDの出力電圧値についてリアルタイムに設定を行い、各LED毎に、電源回路の出力電圧を設定するようにしている。この例では、図10に示したフィードバック制御のLED駆動回路が用いられる。
図13において、ステップS301で、フォトセンサ71を校正する。ステップS302で、電源回路40において、各LEDの出力電圧を下限値に設定する。ステップS303で、IV変換回路80のゲインを各LEDの受光期間での最小値に設定する。そして、ステップS304で、各LEDの点灯を開始させる、
ステップS305でNを「0」に初期化し、ステップS306でNを1ずつインクリメントし、ステップS307で、各色の発光期間のN個の設定ポイントにおいて、LEDの電流値が上限値以下かどうかを判断する。
以下のステップでは、Nポイントの各ポイントで、LEDの光量を観察しながら、電源回路40の出力電圧を下限値から徐々に上昇させていき、LEDの電流が設定電流値を超えたことを検出して、電源回路40の出力電圧を設定している。
つまり、ステップS307で、駆動電流が上限値以下なら、ステップS308で、設定ポイントにおいて、IV変換回路80からのLEDの光量の検出値が設定値以下かどうかを判断する。
ステップS308で、LEDの光量の検出値が設定光量値以下なら、ステップS309で、電源回路40の出力電圧が上限値以下かどうかを判断し、電源回路40の出力電圧が上限値以下なら、ステップS310で、電源回路40の各色のLEDのときの出力電圧を1ステップ増加して、ステップS307にリターンする。
電源回路40の出力電圧は、ステップS302で下限値に設定したので、ステップS308で、LEDの光量の検出値は設定光量値以下になることになる。この場合には、ステップS309で、電源回路40の各色のLEDのときの出力電圧が上限値に達していなかどうかを判断し、上限値に達していなければ、ステップS310で、電源回路40の出力電圧を1ステップずつ増加していく。
ステップS307〜S310のループを繰り返していくと、やがて、電源回路40の電源電圧はLEDの順方向電圧Vf以上まで上昇し、LEDの発光量は、設定値以上になる。なお、LEDの発光量が設定値に達する前に、ステップS309で、電源回路40の設定ポイントのときの出力電圧が上限値に達したときには、ステップS311で、エラーとして処理する。
ステップS308で、設定ポイントにおいて、IV変換回路80からのLEDの光量の検出値が設定値を越えたら、ステップS312で熱平衡を加味して電源回路40の出力電圧を数ステップ増減し、ステップS313で、設定ポイントでの電源回路40の出力電圧を、その設定ポイントでのLEDの出力電圧の設定光量値として、メモリ2に格納する。
そして、ステップS314で、設定ポイントは全て調整されたかどうかを判断し、設定ポイントが残っていれば、ステップS306にリターンし、設定ポイントが残っていなければ、ステップS315で、設定を終了する。
8.データによる抵抗値の設定
上述のように、本発明が適用された回転光学系を用いたプロジェクタのLED駆動回路では、出力電圧が可変の電源回路40が用いられている。図3及び図10の例では、ディジタルポテンショメータ49を用いて、電源回路40の出力電圧を可変としているが、図14に示すように、制御回路からデータとして入力されセレクト信号をデコードして、ラダー抵抗の抵抗値を変えて、出力電圧を可変するようにしても良い。
上述のように、本発明が適用された回転光学系を用いたプロジェクタのLED駆動回路では、出力電圧が可変の電源回路40が用いられている。図3及び図10の例では、ディジタルポテンショメータ49を用いて、電源回路40の出力電圧を可変としているが、図14に示すように、制御回路からデータとして入力されセレクト信号をデコードして、ラダー抵抗の抵抗値を変えて、出力電圧を可変するようにしても良い。
図14において、入力端子91及び92に、2ビットのセレクト信号SEL1及びSEL2が供給される。このセレクト信号SEL1及びSEL2は、NORゲート93に供給されると共に、デコーダ94に供給される。なお、抵抗110及び抵抗111は、プルダウン抵抗である。
NORゲート93は、セレクト信号SEL1及びSEL2に基づいて、DC−DC制御回路41に対するイネーブル信号を発生する。
図15に示すように、セレクト信号SEL1がHレベルのときには、セレクト信号SEL2には無関係に、イネーブル信号がLレベルとなり、DC−DC制御回路41がイネーブル状態となる。また、セレクト信号SEL2がHレベルのときには、セレクト信号SEL1には無関係に、イネーブル信号がLレベルとなり、DC−DC制御回路41がイネーブル状態となる。セレクト信号SEL1及びSEL2が共にLレベルになると、イネーブル信号がHレベルとなり、DC−DC制御回路41がディスイネーブル状態となる。
電源回路40の出力には、抵抗95〜抵抗99からなるラダー抵抗が接続される。抵抗95と抵抗96との接続点の出力がDC−DC制御回路41のフィードバック端子FBに送られる。
抵抗96〜抵抗99と並列に、FET106〜FET109がそれぞれ接続される。デコーダ94の各出力は、FET106、FET107、FET108、FET109のゲートにそれぞれ供給される。デコーダ94は、図16に示すように、セレクト信号SEL1及びSEL2の状態に応じて、出力が設定される。このデコーダ84の出力に応じて、図16に示すように、FET106〜FET109がオン/オフされる。
FET106〜FET109がオン/オフされることにより、抵抗96〜抵抗99からなる抵抗値が変化する。これにより、図4及び図10でのディジタルポテンショメータ49を動かしたのと等価になる。
また、図10におけるIV変換回路80のディジタルポテンショメータ81についても、図17に示すように、入力データが供給されるデコーダ121と、直列接続された抵抗131〜抵抗134と、抵抗131〜抵抗134に並列に接続されたFET141〜FET144とを有し、入力端子151及び152に2ビットのセレクト信号を供給し、デコーダ121でこのセレクト信号をデコードし、デコーダ121の出力をFET141〜FET144のゲートに供給し、デコーダ121の出力により、FET141〜FET144をオン/オフして、抵抗値を可変する構成としても良い。なお、抵抗153及び抵抗154はプルダウン抵抗である。
9.回転光学系を用いたプロジェクタの電源制御回路の第3の例
図18は、LED駆動回路17の電源制御回路の第3の例を示すものである。この例では、フォトセンサ71からの検出出力で、電源回路40の出力電圧を直接制御して、LEDの光量が一定となるように制御している。
図18は、LED駆動回路17の電源制御回路の第3の例を示すものである。この例では、フォトセンサ71からの検出出力で、電源回路40の出力電圧を直接制御して、LEDの光量が一定となるように制御している。
つまり、図18に示すように、フォトセンサ71からの検出電流は、IV変換回路80の抵抗82で電圧値として取り出され、バッファアンプ83a及び83bを介して、電圧値として出力される。バッファアンプ83a及び83bのゲインは、ディジタルポテンショメータ81a及び81bにより設定される。
バッファアンプ83aの出力電圧は、抵抗48a及び抵抗49aからなるブリーダ抵抗の接続点から取り出され、DC−DC制御回路41aのフィードバック端子FBに供給される。バッファアンプ83bの出力電圧は、抵抗48b及び抵抗49bからなるブリーダ抵抗の接続点から取り出され、DC−DC制御回路41bのフィードバック端子FBに供給される。
DC−DC制御回路41aにより設定された電圧により、1つおきのLED22r(22r−1、22r−3、…)、LED22g(22g−1、22g−3、…)、LED22b(22b−1、22b−3)に駆動電流が流され、DC−DC制御回路41bにより設定された電圧により、他の1つおきの1つおきのLED22r(22r−2、…)、LED22g(22g−2、…)、LED22b(22b−2、…)に駆動電流が流される。これにより、フォトセンサ71の検出出力に応じて、電源回路40の出力電圧が制御されて、所定の光量で各LEDが点灯される。
10.固定光学系を用いたプロジェクタの構成
上述までの説明では、回転光学系を用いたプロジェクタでの適用例であるが、本発明は、これに限らず、固定の光学系を用いた場合にも適用できる。
上述までの説明では、回転光学系を用いたプロジェクタでの適用例であるが、本発明は、これに限らず、固定の光学系を用いた場合にも適用できる。
図19は、固定の光学系を用いたプロジェクタの全体構成を示すものである。図19において、制御回路201はCPU(Central Processing Unit)等からなり、プロジェクタの全体の動作を制御している。制御回路201に対して、メモリ202、入力部203、表示部204が設けられる。
入力部203は、オペレータ操作情報等、外部からの入力情報を制御回路201に通知するもので、入力部203としては、各種設定を行うための操作パネルやリモコン等が含まれる。表示部204は、制御回路201の指示により装置内回路の状態をLEDインジケータなどを使用して、外部に通知するものである。
入力端子211に、画像信号が供給される。入力端子211からの画像信号は、DMD駆動制御回路212に送られる。DMD駆動制御回路212は、種々の入力画像信号に対して、その入力画像信号の形態に応じて、同期分離、YC分離、IP変換、解像度変換、色変換、台形補正等の映像信号処理を行う。ここで、YC分離は、輝度信号とクロマ信号とを分離する処理である。IP変換は、インターレース走査からプログレシブ走査への変換である。そして、DMD駆動制御回路212は、色ずれ防止のために入力画像信号のフィールド周波数の変換処理を行い、更に、入力画像信号に基づくRGBの面順次の画像信号を形成する。この面順次の画像信号は、DMD駆動信号として、DMD素子215に供給される。
DMD素子215は、その表面に多数の微小なミラーを配置し、その角度を画素毎に変えられる空間光変調素子である。DMD駆動制御回路212からのDMD駆動信号がDMD素子215に与えられると、DMD素子215の表面の微小なミラーの角度が変えられ、これにより光の進路が変えられ、画素単位で光のオン/オフが行われる。
また、DMD駆動制御回路212で分離された垂直同期信号VSyncは、タイミング生成回路216に供給される。タイミング生成回路216で、入力画像信号の垂直同期信号に基づいて、LEDの駆動パルスが生成される。このLEDの駆動パルスがLED駆動回路217に供給される。LED駆動回路217により、LED222r、222g、222bに順次駆動電流が流される。これにより、各色の発光期間に基づいて、LED222r、222g、222bが順次点灯される。
LED222r、222g、222bからの光は、ダイクロイックプリズム223を介され、集光レンズ226で集光され、ロッドインテグレータ227、照明レンズ228a、228b、ミラー229、フィールドレンズ230よる照明光学系を経て、DMD素子215の微小ミラーが形成された面に照射される。
DMD素子215の表面の微小ミラーの角度は、DMD駆動信号により変えられ、光の進路が変えられる。このため、DMD素子215の反射光は、DMD駆動制御回路212からのDMD駆動信号により画素単位で変調される。このDMD駆動信号により変調を受けた光は、投射光として、投射レンズ231を介して拡大され、投射面232に投射される。これにより、投射面232には、画像が映し出される。
11.固定照明方式のプロジェクタの電源制御回路の第1の例
図20は、このような固定照明方式を用いたプロジェクタにおけるLED駆動回路217の電源制御回路の第1の例を示すものである。
図20は、このような固定照明方式を用いたプロジェクタにおけるLED駆動回路217の電源制御回路の第1の例を示すものである。
図20において、電源回路240は、DC−DC制御回路241からなる定電圧の電源回路である。入力端子244に直流電源が供給され、この入力端子244からの電源は、FET242及びFET243のスイッチング動作により、所望の電圧となるように制御され、電源ライン252に送られる。
なお、コンデンサ245、246、チョークコイル247はリップル除去用である。電源回路240の出力電圧は、抵抗248とディジタルポテンショメータ249との接続点から検出され、DC−DC制御回路241のフィードバック端子FBに供給される。DC−DC制御回路241は、このフィードバック端子FBに送られるフィードバック電圧に基づいて、FET242及びFET243をスイッチングし、出力電圧が所望の電圧となるように制御する。
また、DC−DC制御回路241のイネーブル端子ENには、タイミング生成回路216からのイネーブル信号が供給される。このイネーブル信号がLレベルになると、DC−DC制御回路241が動作状態となる。
LED222r、LED222g、LED222bに対して、各LEDをスイッチングするためのFET251r、FET251g、FET251bが設けられる。LED222r、LED222g、LED222bのアノードは、電源ライン252に接続される。LED222r、LED222g、LED222bのカソードは、FET251r、FET251g、FET251bのドレインにそれぞれ接続される。
FET251r、FET251g、FET251bのゲートには、タイミング生成回路216から、点灯パルスPr、Pg、Pbがそれぞれ供給される。FET251r、FET251g、FET251bのソースがライン254に接続される。
ライン254には、FET256のドレインが接続される。FET256のソースが演算増幅器258の反転入力端子に接続されると共に、FET256のソースと接地間に、抵抗260が接続される。
タイミング生成回路216で、R色の発光期間、G色の発光期間、B色の発光期間毎に、点灯パルスPr、Pg、Pbが生成される。また、ROM266からは、各色の発光期間毎に、所望の駆動電流を設定するためのデータが出力される。この電流設定データがA/Dコンバータ267を介して、演算増幅器258の非反転入力端子に供給される。
R色の発光期間では、点灯パルスPrがHレベルになり、FET251rがオンする。これにより、LED222rに電流が流れ、LED222rが点灯する。G色の発光期間では、点灯パルスPgがHレベルになり、FET251gがオンする。これにより、LED222gに電流が流れ、LED222gが点灯する。B色の発光期間では、点灯パルスPbがHレベルになり、FET251bがオンする。これにより、LED222bに電流が流れ、LED222bが点灯する。
このとき、LED222r、222g、222bに流れる電流は、FET256を流れる電流により決まる。演算増幅器258の非反転入力端子には、ROM266から読み出された電流値の設定データに基づく設定電圧が供給される。演算増幅器258の出力電圧はFET255のゲートに印加され、FET255のソース電圧は、演算増幅器258の反転入力端子にフィードバックされる。したがって、FET256のゲートには電流値の設定データに基づく電圧が印加され、FET256には、所望の電流が流される。これにより、LED222r、222g、222bに所望の駆動電流を流すことができる。LEDの駆動電流は、抵抗260により検出され、A/Dコンバータ268を介して、タイミング生成回路216に送られる。
このような固定照明方式のプロジェクタの場合にも、電源回路240の出力電圧を最適に設定する必要がある。この場合には、図8又は図9に示した処理と同様な処理により、電源回路240の出力電圧を最適に設定することができる。
12.固定照明方式のプロジェクタの電源制御回路の第2の例
図21は、上述の回転光学系を用いたプロジェクタにおけるLED駆動回路217の電源制御回路の第2の例を示すものである。この例では、LEDからの光量を検出し、これに応じて、LEDの発光量を制御するフィードバックループが設けられている。
図21は、上述の回転光学系を用いたプロジェクタにおけるLED駆動回路217の電源制御回路の第2の例を示すものである。この例では、LEDからの光量を検出し、これに応じて、LEDの発光量を制御するフィードバックループが設けられている。
図21において、フォトセンサ271により、LEDの光量がモニタされる。この光量検出信号は、IV変換回路280に供給される。IV変換回路280により、IV変換回路280は、フォトセンサ271の出力電流を電圧値に変換するものである。つまり、IV変換回路280の抵抗282で電流値が電圧値として取り出され、この抵抗282の電圧値がバッファアンプ283を介して出力される。IV変換回路280のゲインは、バッファアンプ283のゲインをディジタルポテンショメータ281により制御することで設定することができる。このIV変換回路280の出力は、演算増幅器258の反転入力端子に供給されると共に、A/Dコンバータ269を介して、タイミング生成回路216に供給される。
LEDの光量が低下すると、フォトセンサ271からの光量信号が低下し、IV変換回路280の出力が低下する。このため、演算増幅器258の反転入力端子への信号レベルが低下し、演算増幅器258の出力が増加する。よって、FET256のゲート電圧が上昇し、LEDの電流が増加し、LEDの光量が増加する。これにより、LEDの光量が所定の光量となるように制御される。この場合には、図12又は図13に示した処理と同様な処理により、電源回路240の出力電圧を最適に設定することができる。
13.固定照明方式のプロジェクタの電源制御回路の第3の例
図22は、固定照明方式のプロジェクタのLED駆動回路217の電源制御回路の第3の例を示すものである。この例では、フォトセンサ271からの検出出力で、電源回路240の出力電圧を直接制御して、LEDの光量が所定光量となるように制御している。
図22は、固定照明方式のプロジェクタのLED駆動回路217の電源制御回路の第3の例を示すものである。この例では、フォトセンサ271からの検出出力で、電源回路240の出力電圧を直接制御して、LEDの光量が所定光量となるように制御している。
つまり、図21に示すように、フォトセンサ271からの検出電流は、IV変換回路280で電圧値として出力される。バッファアンプ283の出力電圧は、抵抗248及び抵抗249からなるブリーダ抵抗の接続点から取り出され、DC−DC制御回路241のフィードバック端子FBに供給される。
DC−DC制御回路241により設定された電圧により、LED222r、LED222g、LED222bに駆動電流が流される。これにより、フォトセンサ271の検出出力に応じて、電源回路240の出力電圧が制御されて、所定光量となるように、各LEDが点灯される。
以上説明したように、本発明の実施形態では、LED駆動回路に印加する電圧を、低電圧値から徐々に上昇させていき、所定の電流値又は所定の光量値になったときの電圧値に基づいて、設定している。これにより、LEDの駆動電圧を各LEDの順方向電圧Vfよりやや高い最適な電圧値に設定することができ、LEDの明るさを最適に保てると共に、無駄な電力が消費されることを防ぐことができる。
なお、上述の実施形態では、LED駆動回路に印加する電圧を、低電圧値から徐々に上昇させているが、LED駆動回路に印加する電圧を、高電圧値から徐々に下降させていき、所定の電流値又は所定の光量値が得られなくなったときの電圧値を検出し、所定の電流値又は所定の光量値が得られなくなったときの電圧値より僅かに高い電圧を接地電圧としても良い。
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
本発明は、LEDを光源とするプロジェクタの他、所望の光量や所望の電流でLEDを駆動するものに利用することができる。
1:制御回路、
2:メモリ、
3:入力部、
4:表示部、
12:DMD駆動制御回路、
15:DMD素子、
16:タイミング生成回路、
17:LED駆動回路、
20:モータ駆動回路、
21:回転光学系、
22r、22g、22b:LED、
23:回転ロッド、
24:モータ
26:LED基板
40:電源回路、
41:DC−DC制御、
51r、51g、51b:FET、
66:ROM
2:メモリ、
3:入力部、
4:表示部、
12:DMD駆動制御回路、
15:DMD素子、
16:タイミング生成回路、
17:LED駆動回路、
20:モータ駆動回路、
21:回転光学系、
22r、22g、22b:LED、
23:回転ロッド、
24:モータ
26:LED基板
40:電源回路、
41:DC−DC制御、
51r、51g、51b:FET、
66:ROM
Claims (12)
- 照明光を出射する複数の光源手段と、
前記複数の光源手段に印加する電圧値を制御する制御手段と、
前記複数の光源手段が所定照明光量を出射しているかを検知し監視する光量監視手段とを有し、
前記制御手段は、前記光源手段に印加する電圧値を低電圧値から徐々に増加させ、又は、前記光源手段に印加する電圧値を高電圧値から徐々に減少させ、
前記光量監視手段は、所定照明光量を出射し始めたと検知したときの電圧値、又は、所定照明光量が得られなくなったと検知したときの電圧値を求め、これに基づいて設定電圧値を取得し、
前記制御手段は、この設定電圧値の電圧を前記複数の光源手段に印加する
ことを特徴とする光源装置。 - 前記複数の光源手段は複数のLEDであること特徴とする請求項1に記載の光源装置。
- 前記光量監視手段は前記複数の光源手段それぞれに対して個別に前記設定電圧値を求め、
前記制御手段は前記個別に求めた設定電圧値で前記複数の光源手段にそれぞれ印加する電圧値を制御すること特徴とする請求項1に記載の光源装置。 - 前記複数のLEDはそれぞれ異なった順方向電圧特性を有し、
前記光量監視手段は前記順方向電圧特性が略同じLEDをグループとし、グループ毎に前記設定電圧値を求め、
前記制御手段は前記グループ毎に求めた設定電圧値で前記複数のLEDに印加する電圧値を制御すること特徴とする請求項2に記載の光源装置。 - 前記複数の光源手段が出射するそれぞれの照明光は複数の色を有し、
前記光量監視手段は前記出射する照明光色が同じ光源手段をグループとして前記設定電圧値を求め、
前記制御手段は前記グループ毎に求めた設定電圧値で前記複数の光源手段に印加する電圧値を制御すること特徴とする請求項1に記載の光源装置。 - 前記設定電圧値を記憶する記憶手段を更に有し、動作時においてはその設定電圧値を前記光源手段に供給することを特徴とする請求項1に記載の光源装置。
- 前記光量監視手段は、前記複数の光源手段が出射する照明光の光量値を検出するセンサを有し、
このセンサで検出した光量値に基づいて前記光源手段が所定照明光量を出射し始めたか否かを検知すること特徴とする請求項1に記載の光源装置。 - 前記センサは、その感度特性が人間の被視感度特性と同様であり、且つ、検出した光量値を電圧値に変換する電流−電圧変換回路を有し、
前記電流−電圧変換回路の増幅率は、前記光源手段の発光色に応じて増幅率を変化させること特徴とする請求項7に記載の光源装置。 - 前記センサが検出した光量値を変換した電圧値により、前記光源手段の電圧を制御することを特徴とする請求項8に記載の光源装置。
- 前記光量監視手段は、前記光源手段に流れる電流値と前記光源手段が出射する照明光量との関係を記憶する第2の記憶手段を有し、検出した前記光源手段に流れる電流値に対応する照明光量を第2の記憶手段から推定すること特徴とする請求項1に記載の光源装置。
- 前記複数の光源手段が出射した照明光を合成して1つの照明光とする合成光学手段を更に有し、前記光量監視手段は、合成した照明光の光量から所定照明光量を出射し始めたか否かを検知すること特徴とする請求項1に記載の光源装置。
- 請求項1記載の光源装置を用いた投影型表示装置であって、
更に、空間変調手段と、投影光学手段を有すること特徴とする投影型表示装置。
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