JP2007171364A - Visible light led light source apparatus, image projection system using the same, and method of driving visible light led - Google Patents

Visible light led light source apparatus, image projection system using the same, and method of driving visible light led Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the reliability by reducing the brightness reduction of a visible light LED due to heat-generation in the case of successively lighting a plurality of visible light LEDs, projecting the light on a display medium and displaying an image, in a visible light LED light source apparatus, an image projection system using the light source and a method of driving the visible light LED. <P>SOLUTION: Regarding the illumination unit 2 for projecting the light on a reflection type screen 6 and displaying the image, the unit 2 includes: the LED 22 composed of LED chips 22R, 22G and 22B; and a lighting control means 70 for successively lighting the LED chips while dividing the lighting time domain of the LED chips in a periodical fixed time slot. The lighting control means 70 includes a waveform pattern arithmetic formation part for forming a modulation signal of lighting at least one of the LEDs chips 22R, 22G and 22B with a lighting duty smaller than the lighting time range thereof. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、可視光LED光源装置、それを用いた画像投影システムおよび可視光LEDの駆動方法に関する。例えば、反射型、透過型スクリーンなどの表示媒体に光を投射して画像表示を行うものに関する。   The present invention relates to a visible light LED light source device, an image projection system using the same, and a visible light LED driving method. For example, the present invention relates to an apparatus that displays an image by projecting light onto a display medium such as a reflective screen or a transmissive screen.

従来、例えば、プロジェクタ、リアプロジェクションテレビ、投光装置などの画像投影システムに光源として用いられるLEDはパルス点灯方式により駆動されているものが多い。
例えば、光の3原色である赤(R)、緑(G)、青(B)の発光波長にするLEDを用いてフルカラー画像を投影する場合、R、G、Bを順次時分割点灯して、それぞれの色に対応する画像信号により空間変調するものが知られている。
特許文献1には、対象物を撮像して画像処理する画像処理装置およびこのような画像処理装置を備えた電子部品実装装置において、光源として複数のLEDを備え、それらをパルス幅変調することにより出射光の輝度調整を行うLED駆動回路を含むものが記載されている。
また、LED駆動回路に関連する技術として、特許文献2には、車両の照明や信号灯に用いられるLEDを駆動するLED駆動回路において、オフセットを持った三角波状の負荷電流を生成し、電流検出手段およびスイッチ制御手段により人間の目の応答性より速い発振周波数で、スイッチ手段をオンオフすることによりLEDを略定電流駆動するLED駆動回路が記載されている。
特開2005−149132号公報(図2、4) 特開2005−5112号公報(図1、2、3)
Conventionally, for example, LEDs used as light sources in image projection systems such as projectors, rear projection televisions, and projectors are often driven by a pulse lighting system.
For example, when a full-color image is projected using LEDs that emit light of the three primary colors red (R), green (G), and blue (B), R, G, and B are sequentially time-divisionally lit. In addition, there is known one that spatially modulates with an image signal corresponding to each color.
In Patent Document 1, an image processing apparatus that captures an image of an object and performs image processing and an electronic component mounting apparatus including such an image processing apparatus include a plurality of LEDs as light sources, and performs pulse width modulation on them. A device including an LED drive circuit for adjusting the luminance of emitted light is described.
Further, as a technology related to the LED drive circuit, Patent Document 2 discloses a current detection unit that generates a triangular wave load current having an offset in an LED drive circuit that drives an LED used for vehicle illumination or a signal lamp. In addition, an LED drive circuit is described in which the LED is driven at a substantially constant current by turning on and off the switch means at an oscillation frequency faster than the response of human eyes by the switch control means.
Japanese Patent Laying-Open No. 2005-149132 (FIGS. 2 and 4) Japanese Patent Laying-Open No. 2005-5112 (FIGS. 1, 2, and 3)

しかしながら、上記のような従来の可視光LED光源装置、それを用いた画像投影システムおよび可視光LEDの駆動方法には、以下のような問題があった。
LEDは、自己発熱により出力低下を起こすため、高輝度を得ようとして点灯時間を長くすると、発光効率が低下し、ひいては寿命にも影響する。
例えば、R、G、Bの波長のLEDを集合配置して白色光を得るLED光源装置では、LED相互の自己発熱が影響しやすいため一層輝度低下が起こりやすいという問題がある。また、各色によって温度特性が異なり、それに応じて輝度低下率、寿命特性が異なるため、駆動時の輝度や経時の信頼性のバランスを保つことが難しいという問題がある。
特許文献1に記載の技術を用いて輝度調整することも考えられるが、この技術は、LEDをパルス幅変調する一般的な構成が記載されているものの、撮像用の光源として用いるため、対象物の明るさを測定して、所定の明るさに対応する露光エネルギーが得られるようにパルス幅変調の条件を設定するものである。
R、G、Bの光を順次点灯して反射型、透過型のスクリーンなどの表示媒体に画像表示を行う可視光LED光源装置に適用する場合、必要な露光エネルギーをパルス幅変調して照射するため、順次点灯する周期をオフデューティの分だけ延長しなければならない。その結果、色切替の周波数が低くなって、例えばちらつき感などが増大し、画質が低下するおそれがあるという問題がある。
また、LED駆動回路に関連する技術として、特許文献2に記載の技術では、車両の照明や信号灯に用いられるLEDのLED駆動回路において、人間の目の応答性より速い発振周波数の変調を行うことにより、矩形波に駆動電流にリップルが重畳されていても略定電流駆動するのと等価になることが示唆されているが、LEDの輝度低下を低減するためのLED駆動回路、方法が、記載もしくは示唆されているものではない。
However, the above-described conventional visible light LED light source device, the image projection system using the same, and the visible light LED driving method have the following problems.
Since the LED causes a decrease in output due to self-heating, if the lighting time is increased in order to obtain high brightness, the light emission efficiency is lowered, and the life is also affected.
For example, an LED light source device that collects and arranges LEDs having R, G, and B wavelengths to obtain white light has a problem in that the luminance is more likely to be lowered because the self-heating of the LEDs is easily affected. In addition, there is a problem that it is difficult to maintain a balance between luminance at the time of driving and reliability over time because the temperature characteristics are different for each color and the luminance reduction rate and life characteristics are different accordingly.
Although it is conceivable to adjust the brightness using the technique described in Patent Document 1, this technique describes a general configuration for modulating the pulse width of an LED, but is used as a light source for imaging. Is measured, and conditions for pulse width modulation are set so that exposure energy corresponding to a predetermined brightness can be obtained.
When applied to a visible light LED light source device that sequentially displays R, G, and B light and displays an image on a display medium such as a reflective or transmissive screen, the necessary exposure energy is pulse-width modulated and irradiated. For this reason, it is necessary to extend the sequential lighting cycle by the off duty. As a result, there is a problem that the color switching frequency is lowered, and flickering feeling is increased, for example, and the image quality may be lowered.
In addition, as a technique related to the LED drive circuit, the technique described in Patent Document 2 performs modulation of an oscillation frequency faster than the response of the human eye in the LED drive circuit of the LED used for vehicle lighting or signal lights. Thus, it is suggested that even if a ripple is superimposed on the driving current in the rectangular wave, it is equivalent to driving at a substantially constant current, but an LED driving circuit and method for reducing LED luminance reduction are described. Or it is not suggested.

本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、複数の可視光LEDを順次点灯して表示媒体に光を投射して画像表示を行う場合に、可視光LEDの発熱による輝度低下を低減し、信頼性を向上することができる可視光LED光源装置、それを用いた画像投影システムおよび可視光LEDの駆動方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in the case where an image is displayed by sequentially lighting a plurality of visible light LEDs and projecting light onto a display medium, the luminance due to the heat generated by the visible light LEDs. It is an object of the present invention to provide a visible light LED light source device capable of reducing deterioration and improving reliability, an image projection system using the same, and a driving method of the visible light LED.

上記の課題を解決するために、本発明の可視光LED光源装置は、表示媒体に光を投射して画像表示を行うために、複数の可視光LEDからなる光源部と、前記複数の可視光LEDを、周期的な一定時間帯内においてそれぞれの点灯時間領域を分割して順次点灯する点灯制御手段とを有する可視光LED光源装置であって、前記点灯制御手段が、前記可視光LEDの少なくとも1つをその点灯時間領域幅より小さい点灯デューティで点灯させる変調信号を生成する駆動信号変調部を備える構成とする。
この発明によれば、駆動信号変調部が生成する変調信号により、少なくとも1つの可視光LEDが、点灯時間領域幅より小さい点灯デューティで点灯されるので、少なくとも1つの可視光LEDでは、100%デューティで点灯される場合に比べて自己発熱の持続時間が低減され、点灯時間領域内で消灯されるオフデューティ時に放熱される。そのため光源部の温度を低減することができる。
この場合、オフデューティでは消灯されるが、人間の視覚は光の輝度レベルに応じて光刺激がある程度の時間持続し、いわゆる残像を保持するので、輝度レベルとオフデューティの時間幅を適宜設定することで、この間の暗転を感知できないようにすることができる。そのため、人間の目には可視光LEDが連続点灯されたのと変わりない画像が観察される。
例えば、R、G、Bに対応した光を順次点灯し、フルカラー画像を表示する画像投影システムのLED光源装置の場合、RGBを切り替える一定周期は、人間の視覚により各色が混合して感知される時間幅に設定されるので、それより短時間のオフデューティを設けても適宜の輝度レベルを設定する限り、暗転が感知されることはないものである。
また、オフデューティの間隔が十分小さければ、物理的な輝度の積分値と人間の目に感じる明るさとの乖離が大きくなり、人間の目には、実際の物理的な輝度の積分値の以上に明るく感じられる。
ここで、点灯デューティとは、前記点灯時間領域の時間幅に対する点灯時間の比を意味し、変調信号の波形は矩形波に限定されるものではない。
また、変調信号の点灯時間領域での積分値は、100%デューティの変調信号の積分値より小さい設定とすることが好ましい。この場合、可視光LEDの発熱量が100%デューティの場合よりも低減されるので、より効率的に輝度低下を抑制することができる。
In order to solve the above-described problems, a visible light LED light source device according to the present invention includes a light source unit including a plurality of visible light LEDs and a plurality of visible lights for projecting light onto a display medium to display an image. A visible light LED light source device having a lighting control means for sequentially lighting an LED by dividing each lighting time region in a periodic fixed time zone, wherein the lighting control means includes at least the visible light LED. A driving signal modulation unit that generates a modulation signal for lighting one with a lighting duty smaller than the lighting time region width is provided.
According to the present invention, since at least one visible light LED is turned on with a lighting duty smaller than the lighting time region width by the modulation signal generated by the drive signal modulation unit, at least one visible light LED has 100% duty. The duration of self-heating is reduced compared to the case where the lamp is turned on, and heat is dissipated during off-duty when the lamp is turned off within the lighting time region. Therefore, the temperature of the light source unit can be reduced.
In this case, the light is turned off at off-duty, but in human vision, light stimulation lasts for a certain period of time in accordance with the luminance level of light and maintains a so-called afterimage. Therefore, the luminance level and the time width of off-duty are set appropriately. Thus, it is possible to prevent the dark change during this period from being detected. For this reason, the human eye observes an image that is the same as when the visible light LED is continuously lit.
For example, in the case of an LED light source device of an image projection system that sequentially lights up light corresponding to R, G, and B and displays a full color image, a certain period of switching RGB is perceived as a mixture of colors by human vision. Since the time width is set, even if an off-duty shorter than that is provided, as long as an appropriate luminance level is set, darkness is not detected.
Also, if the off-duty interval is sufficiently small, the difference between the physical luminance integral value and the brightness perceived by the human eye will be large, and the human eye will exceed the actual physical luminance integral value. It feels bright.
Here, the lighting duty means the ratio of the lighting time to the time width of the lighting time region, and the waveform of the modulation signal is not limited to a rectangular wave.
Also, the integral value of the modulation signal in the lighting time region is preferably set to be smaller than the integral value of the modulation signal with 100% duty. In this case, since the heat generation amount of the visible light LED is reduced as compared with the case of 100% duty, it is possible to more efficiently suppress the luminance decrease.

また、本発明の画像投影システムは、本発明の可視光LED光源装置を用いた構成とする。
この発明によれば、本発明の可視光LED光源装置を用いるので、本発明の可視光LED光源装置と同様の作用効果を備える。
In addition, the image projection system of the present invention is configured using the visible light LED light source device of the present invention.
According to this invention, since the visible light LED light source device of the present invention is used, the same effects as the visible light LED light source device of the present invention are provided.

また、本発明の可視光LEDの駆動方法は、複数の可視光LEDを、周期的な一定時間帯内においてそれぞれの点灯時間領域を分割して順次点灯する可視光LEDの駆動方法であって、前記可視光LEDの少なくとも1つをその点灯時間領域幅より小さい点灯デューティで点灯させる方法とする。
この発明によれば、本発明の可視光LED光源装置を用いて可視光LEDを点灯する方法になっているので、本発明の可視光LED光源装置と同様の作用効果を備える。
Further, the visible light LED driving method of the present invention is a visible light LED driving method for sequentially lighting a plurality of visible light LEDs by dividing each lighting time region within a periodic fixed time zone, A method of lighting at least one of the visible light LEDs with a lighting duty smaller than the lighting time region width is used.
According to the present invention, the visible light LED light source device of the present invention is used to turn on the visible light LED, so that the same effects as the visible light LED light source device of the present invention are provided.

本発明の可視光LED光源装置、それを用いた画像投影システムおよび可視光LEDの駆動方法によれば、少なくとも1つの可視光LEDが100%デューティで点灯される場合に比べて自己発熱の持続時間を低減し、消灯されるオフデューティ時に放熱することができるので、可視光LEDの発熱による輝度低下を低減し、信頼性を向上することができるという効果を奏する。   According to the visible light LED light source device of the present invention, the image projection system using the same, and the driving method of the visible light LED, the duration of self-heating is longer than when at least one visible light LED is turned on with 100% duty. Therefore, it is possible to dissipate heat during off-duty when the light is turned off, so that the reduction in luminance due to heat generation of the visible light LED can be reduced and the reliability can be improved.

以下では、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。すべての図面において、実施形態が異なる場合であっても、同一または相当する部材には同一の符号を付し、共通する説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In all the drawings, even if the embodiments are different, the same or corresponding members are denoted by the same reference numerals, and common description is omitted.

[第1の実施形態]
本発明の第1の実施形態に係る可視光LED光源装置について、それを用いた画像投影システムとともに説明する。
図1は、本発明の第1の実施形態に係る可視光LED光源装置を用いた画像投影システムの概略構成を示す模式図である。図2は、本発明の第1の実施形態に係る可視光LED光源装置の概略構成について説明する機能ブロック図である。図3は、本発明の第1の実施形態における複数の可視光LEDの変調信号の概略について説明するタイミングチャートである。図4は、本発明の第1の実施形態における可視光LEDの変調信号の詳細な波形パターンについて説明する信号波形図である。
[First Embodiment]
A visible LED light source device according to a first embodiment of the present invention will be described together with an image projection system using the same.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of an image projection system using a visible light LED light source device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a functional block diagram illustrating a schematic configuration of the visible light LED light source device according to the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a timing chart for explaining an outline of modulation signals of a plurality of visible light LEDs in the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a signal waveform diagram for explaining a detailed waveform pattern of the modulation signal of the visible light LED in the first embodiment of the present invention.

プロジェクタ1は、本実施形態の可視光LED光源装置である照明ユニット2を用いて、反射型スクリーン6上に、例えば外部信号に応じたフルカラー画像を投影する画像投影システムである。
プロジェクタ1の概略構成は、照明ユニット2、集光レンズ3、空間変調素子4、投影レンズ5およびシステム全体の制御を行う制御部10からなる。
The projector 1 is an image projection system that projects, for example, a full-color image corresponding to an external signal on the reflective screen 6 using the illumination unit 2 that is the visible light LED light source device of the present embodiment.
The schematic configuration of the projector 1 includes an illumination unit 2, a condenser lens 3, a spatial modulation element 4, a projection lens 5, and a control unit 10 that controls the entire system.

照明ユニット2は、フルカラー画像を表示するために少なくとも光の3原色R、G、Bに対応する波長の光を時分割されたタイミングで順次生成するものである。
集光レンズ3は、照明ユニット2で生成された光を空間変調素子4上の変調領域に集光する光学素子である。
The illumination unit 2 sequentially generates light of wavelengths corresponding to at least the three primary colors R, G, and B at a time-division timing in order to display a full-color image.
The condensing lens 3 is an optical element that condenses the light generated by the illumination unit 2 in a modulation region on the spatial modulation element 4.

空間変調素子4は、集光レンズ3で集光された光を、照射タイミングに対応する波長光の画像信号に応じて空間変調し、色分解された画像を表示するものであり、制御部10により駆動制御される。空間変調素子4としては、例えば透過型の素子としては液晶表示デバイス(LCD)、反射型の素子としては微小ミラーアレイであるデジタルマイクロミラーデバイス(DMD、Digigal Micromirror Device)や反射型液晶パネル(LCOS、Liquid Crystal On Silicon)などの素子を採用することができる。
投影レンズ5は、空間変調素子4で表示された画像を反射型スクリーン6上に拡大投影する光学素子である。
The spatial modulation element 4 spatially modulates the light collected by the condenser lens 3 in accordance with an image signal of wavelength light corresponding to the irradiation timing, and displays a color-separated image. The drive is controlled by. As the spatial modulation element 4, for example, a liquid crystal display device (LCD) is used as a transmission type element, and a digital micromirror device (DMD, Digigal Micromirror Device) or a reflection type liquid crystal panel (LCOS) is used as a reflection type element. , Liquid Crystal On Silicon) can be used.
The projection lens 5 is an optical element that magnifies and projects the image displayed by the spatial modulation element 4 onto the reflective screen 6.

照明ユニット2の詳細構成について説明する。
照明ユニット2は、図1、2に示すように、LED22、LEDドライバ回路部21、電流検出部23、波形パターン演算生成部24、およびLED22に駆動電流を供給する電源回路部20を備える。
A detailed configuration of the illumination unit 2 will be described.
As shown in FIGS. 1 and 2, the illumination unit 2 includes an LED 22, an LED driver circuit unit 21, a current detection unit 23, a waveform pattern calculation generation unit 24, and a power supply circuit unit 20 that supplies a drive current to the LED 22.

LED22は、光の3原色であるR、G、Bの波長光をそれぞれ発光するLEDチップ22R、22G、22Bが、互いに熱的に影響し合う範囲に集合配置された可視光の発光素子である。   The LED 22 is a visible light emitting element in which LED chips 22R, 22G, and 22B that emit light of R, G, and B wavelengths, which are the three primary colors of light, are collectively arranged in a range where they thermally affect each other. .

LEDドライバ回路部21、電流検出部23、波形パターン演算生成部24は、制御部10から送出される点灯クロックに基づいて、周期的な一定時間帯内においてLEDチップ22R、22G、22B(以下、これらを総称して単に各チップと称する場合がある)をそれぞれの点灯時間領域に分割して順次点灯する点灯制御手段70を構成している。
点灯クロックは、LEDの各チップを順次点灯する周期的な一定時間帯を設定するためのタイミングを取得するクロックであり、従来技術と同様の周波数、例えば180Hz〜360Hz程度の周波数を採用することができる。本実施形態では、点灯基本周波数f=240Hzを採用している。
The LED driver circuit unit 21, the current detection unit 23, and the waveform pattern calculation generation unit 24, based on the lighting clock transmitted from the control unit 10, LED chips 22R, 22G, 22B (hereinafter, These are collectively referred to as “chips” in some cases, and the lighting control means 70 is configured to divide the lighting time regions into respective lighting time regions and sequentially turn them on.
The lighting clock is a clock for acquiring timing for setting a periodic constant time period for sequentially lighting each LED chip, and a frequency similar to that of the prior art, for example, a frequency of about 180 Hz to 360 Hz may be adopted. it can. In this embodiment, the lighting basic frequency f 0 = 240 Hz is adopted.

LEDドライバ回路部21は、波形パターン演算生成部24から送出される変調信号30R、30G、30Bに応じて、電源回路部20から供給される駆動電流をスイッチングして、LEDチップ22R、22G、22Bをそれぞれ独立に駆動するための駆動回路である。   The LED driver circuit unit 21 switches the drive current supplied from the power supply circuit unit 20 according to the modulation signals 30R, 30G, and 30B transmitted from the waveform pattern calculation generation unit 24, and the LED chips 22R, 22G, and 22B. Is a drive circuit for independently driving each other.

電流検出部23は、LED22の各チップに流れる電流を一定のタイミングで検出することで、LED22の各チップの発光量の最大値が所定値に保持されるように設定する制御信号を生成し、波形パターン演算生成部24に送出するものである。   The current detection unit 23 generates a control signal for setting the maximum value of the light emission amount of each chip of the LED 22 to be held at a predetermined value by detecting the current flowing through each chip of the LED 22 at a constant timing. This is sent to the waveform pattern calculation generation unit 24.

波形パターン演算生成部24は、点灯クロックにより設定される一定時間帯内で、LED22の各チップの点灯時間領域に分割し、それぞれの点灯時間領域内で、その点灯時間領域幅よりも小さい点灯デューティで点灯する変調信号を生成するものである。
本実施形態では、図3に示すように、点灯基本周波数fで設定される1周期T=1/f(=t−t)内で、LEDチップ22R、22G、22Bを、この順次時分割駆動する変調信号30R、30G、30Bを生成するものである。すなわち、時刻t〜t、時刻t〜t、時刻t〜tがそれぞれ、R、G、Bの波長光の点灯時間領域となっている(ただし、t<t<t<t)。
これらの点灯時間領域幅は、各チップの温度特性を考慮して適宜幅に設定する。それぞれ、T=t−t、T=t−t、T=t−tとすると、本実施形態では、LEDチップ22G、22Bの温度特性が略同程度で、LEDチップ22Rの温度特性が著しく悪くなっていることから、例えば、T/T=20%、T/T=40%、T/T=40%、に設定している。
The waveform pattern calculation generation unit 24 divides the lighting time regions of the respective chips of the LEDs 22 within a certain time zone set by the lighting clock, and the lighting duty smaller than the lighting time region width within each lighting time region. A modulation signal that is turned on is generated.
In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the LED chips 22R, 22G, and 22B are connected within one cycle T 0 = 1 / f 0 (= t 4 −t 1 ) set at the lighting basic frequency f 0 . Modulation signals 30R, 30G, and 30B that are sequentially time-division driven are generated. That is, the time t 1 to t 2 , the time t 2 to t 3 , and the time t 3 to t 4 are the lighting time regions of the R, G, and B wavelength lights (where t 1 <t 2 < t 3 <t 4 ).
These lighting time region widths are appropriately set in consideration of the temperature characteristics of each chip. Assuming that T R = t 2 −t 1 , T G = t 3 −t 2 , and T B = t 4 −t 3 , in this embodiment, the temperature characteristics of the LED chips 22G and 22B are approximately the same, Since the temperature characteristics of the LED chip 22R are remarkably deteriorated, for example, T R / T 0 = 20%, T G / T 0 = 40%, and T B / T 0 = 40% are set.

このような点灯時間領域内を100%デューティで点灯すれば、従来技術による時分割点灯と同様の点灯制御になる。すなわち、従来技術では、このような点灯時間領域を100%デューティで点灯することにより、点灯基本周波数fにおいて、デューティ比が、それぞれT/T、T/T、T/Tとなるようなパルス幅変調が行われている。そして、このデューティ比で、反射型スクリーン6上での光エネルギー密度が所望の値となるように、信号レベルに対する各チップの駆動電流が設定される。 If lighting is performed with 100% duty in such a lighting time region, the lighting control is similar to the time-division lighting according to the prior art. That is, in the prior art, by lighting up such a lighting time region with 100% duty, the duty ratios at the lighting basic frequency f 0 are T R / T 0 , T G / T 0 , and T B / T, respectively. 0 become such a pulse width modulation is performed. The drive current of each chip with respect to the signal level is set so that the light energy density on the reflective screen 6 becomes a desired value with this duty ratio.

本実施形態の変調信号30R、30G、30Bは、図4に示すように、そのような点灯基本周波数fのパルス幅変調の点灯時間領域内で、点灯基本周波数fより高周波のバースト周波数fによるパルス幅変調を行う変調信号となっている。図中の時刻t、tは、それぞれ点灯時間領域の開始、終了の時刻を示す。
バースト周波数f、デューティ比は、例えば、自己発熱による輝度低下量および後述する人間の目に感じられる明るさとの関係において、実験を行うなどして、適宜設定することができる。ただし、バースト周波数fは、少なくとも点灯時間領域幅で、2つ以上のパルス数が発生するような高周波とすることが好ましい。
例えば、バースト周波数fによるパルス幅変調の設定条件は、f=20・f、周期T=1/f、デューティ比は50%のような条件を採用することができる。
この条件では、LED22の駆動に必要な駆動電力は、100%デューティの場合に比べて1/2になっている。また、点灯時間領域幅内のパルス数は、例えば、本実施形態で最も点灯時間領域幅が短いRの波長光の変調信号30Rの場合は4個になっている。
またピーク値Iは、上記従来技術と同様の設定とすることができ、例えば、駆動電流が1.5Aとなる信号レベルとしている。
これら変調信号は、空間変調素子4を駆動するタイミング信号を生成するために制御部10にも送出される。
Modulated signal 30R of this embodiment, 30G, 30B, as shown in FIG. 4, such at the lighting fundamental frequency f lighting time of the pulse width modulation 0 area, lighting the fundamental frequency f 0 from the high frequency of the burst frequency f This is a modulation signal for performing pulse width modulation by b . Times t S and t E in the figure indicate the start and end times of the lighting time region, respectively.
The burst frequency f b and the duty ratio can be appropriately set by conducting an experiment or the like, for example, in relation to the luminance reduction amount due to self-heating and the brightness perceived by the human eye, which will be described later. However, the burst frequency f b is the least the lighting time region width, it is preferable that the number of two or more pulses with high frequency, such as those generated.
For example, the setting conditions for the pulse width modulation by the burst frequency f b may be such that f b = 20 · f 0 , the period T b = 1 / f b , and the duty ratio is 50%.
Under this condition, the driving power required for driving the LED 22 is ½ compared to the case of 100% duty. Further, the number of pulses within the lighting time region width is, for example, four in the case of the modulation signal 30R of R wavelength light having the shortest lighting time region width in the present embodiment.
The peak value I 0 can be set in the same manner as in the above prior art, and for example, has a signal level at which the drive current is 1.5A.
These modulation signals are also sent to the control unit 10 in order to generate a timing signal for driving the spatial modulation element 4.

プロジェクタ1の動作について、本実施形態の照明ユニット2の作用を中心に説明する。
図5は、光刺激に対する人間の目の時間応答について説明するための模式的なグラフである。図6は、LEDの輝度低下について説明する模式的なグラフである。
The operation of the projector 1 will be described focusing on the operation of the illumination unit 2 of the present embodiment.
FIG. 5 is a schematic graph for explaining the temporal response of the human eye to the light stimulus. FIG. 6 is a schematic graph for explaining a decrease in luminance of the LED.

プロジェクタ1の制御部10は、外部からR、G、Bにそれぞれ色分解された画像信号を受けると、点灯クロックを照明ユニット2に送出する。
照明ユニット2では、波形パターン演算生成部24により変調信号30R、30G、30Bを生成され、それをLEDドライバ回路部21に送出することで、LED22のLEDチップ22R、22G、22Bに各変調信号に対応する駆動電流が供給され、各チップが各変調信号の波形パターン、タイミングに応じて発光駆動される。
一方、これら変調信号は、制御部10にも送出され、空間変調素子4の変調のタイミング信号が生成される。そのため、LED22からのR、G、Bの波長光の点灯時間領域に空間変調素子4の駆動タイミングが同期され、それぞれの色に応じた画像信号に対応して空間変調素子4が時分割駆動される。
そのため照明ユニット2から出射されるR、G、Bの光は、集光レンズ3で集光されて、空間変調素子4で空間変調され、各色に対応する色分解画像を表示する。そして、空間変調素子4に表示された画像は、投影レンズ5で拡大され反射型スクリーン6上に投影される。この色分解画像は、人間の目には合成されて見えるため、観察者は、反射型スクリーン6での色順次の反射光を見て、フルカラー画像を観察することができる。
When the control unit 10 of the projector 1 receives an image signal color-separated into R, G, and B from the outside, it sends a lighting clock to the illumination unit 2.
In the lighting unit 2, modulation signal 30 R, 30 G, 30 B is generated by the waveform pattern calculation generation unit 24, and is sent to the LED driver circuit unit 21, so that each modulation signal is transmitted to the LED chips 22 R, 22 G, 22 B of the LED 22. A corresponding drive current is supplied, and each chip is driven to emit light according to the waveform pattern and timing of each modulation signal.
On the other hand, these modulation signals are also sent to the control unit 10, and a timing signal for modulation of the spatial modulation element 4 is generated. Therefore, the drive timing of the spatial modulation element 4 is synchronized with the lighting time region of the R, G, B wavelength light from the LED 22, and the spatial modulation element 4 is time-division driven corresponding to the image signal corresponding to each color. The
Therefore, the R, G, and B light emitted from the illumination unit 2 is collected by the condenser lens 3 and spatially modulated by the spatial modulation element 4 to display a color separation image corresponding to each color. Then, the image displayed on the spatial modulation element 4 is magnified by the projection lens 5 and projected onto the reflective screen 6. Since this color separation image appears to be synthesized by human eyes, the observer can observe a full-color image by viewing the color sequential reflected light on the reflective screen 6.

次に、従来技術と同等の点灯時間領域内で、100%より小さなデューティ比でパルス幅変調しても、輝度低下が問題にならなり照明光として用いることができる理由について説明する。
確かに、本実施形態では、デューティ比を50%とするので、積分光量としては低下している。したがって、例えば、一定の露光感度を有する感光体に露光するプリンタなどの光源として用いる場合には、デューティ比の低下とともに露光エネルギーが低下してしまう。
しかしながら、発明者らは、反射型、透過型のスクリーンなどの表示媒体に可視光を投射して画像表示を行う可視光LED光源装置の場合には、物理的な輝度は異なっていても人間の視覚にとっての等価と感じられるように発光させればよいことに着目し、鋭意研究を重ねて本発明に至ったものである。
Next, the reason why even if the pulse width modulation is performed with a duty ratio smaller than 100% within the lighting time region equivalent to the prior art, the decrease in luminance becomes a problem and the reason why it can be used as illumination light will be described.
Certainly, in this embodiment, since the duty ratio is set to 50%, the integrated light quantity is reduced. Therefore, for example, when used as a light source for a printer or the like that exposes a photosensitive member having a constant exposure sensitivity, the exposure energy decreases as the duty ratio decreases.
However, in the case of a visible light LED light source device that displays an image by projecting visible light onto a display medium such as a reflective screen or a transmissive screen, human beings have different physical brightness. Focusing on the fact that light should be emitted so as to be equivalent to vision, the present invention has been made through extensive research.

人間の目は、光刺激を受けると、ある程度の時間は光刺激が連続しているように感じる。これは、いわゆる残像現象として知られている。図5は、インパルス状の発光強度Iの光を見てから、感覚的な光強度Iが時間とともに減衰する様子を模式的に示したものである。すなわち、曲線100に示すように、初期的には、緩慢に減衰し、その後、急速に減衰するような変化を示す。
RGBの順次点灯によりそれらが混合した白色光と感じられるのは、このような残像現象による。ただし、実際にプロジェクタで用いられている周波数では、混色は起こるものの、積分光量と目に感じる光強度が大きく乖離している訳ではない。それは、R、G、Bの点灯時間領域幅を変えるとホワイトバランスがくずれること、あるいは、画像輝度を見かけ上、上げるために、RGB点灯の後、R、G、B光を同時点灯する白色発光を行う場合があることなどからも容易に理解される。
発明者らは、バースト周波数fを点灯基本周波数fに比べて増大させていくと、残像の影響が格段に増大し、積分光量に対する人間の目の検知精度が鈍くなる結果、積分光量よりも明るく感じられることを見いだし、本実施形態のような変調信号に想到したものである。
When human eyes receive a light stimulus, they feel that the light stimulus continues for a certain amount of time. This is known as a so-called afterimage phenomenon. FIG. 5 schematically shows how the sensory light intensity IV decays with time after looking at the light having the impulse-like emission intensity I i . That is, as shown by the curve 100, the change initially attenuates slowly and then rapidly decreases.
It is due to such an afterimage phenomenon that white light that is mixed by sequential lighting of RGB is felt. However, although color mixing occurs at the frequency actually used in the projector, the integrated light quantity and the light intensity perceived by the eyes are not significantly different. This is because white balance is lost when the R, G, and B lighting time region widths are changed, or white light emission that simultaneously lights up R, G, and B light after RGB lighting to increase the apparent brightness of the image. This is easily understood from the fact that
We, the gradually increasing as compared to the burst frequency f b to the lighting fundamental frequency f 0, the influence of the afterimage is remarkably increased, the human eye detection accuracy for the integral light amount is dull results from integration quantity It is found that the image can be felt brightly, and the modulation signal as in the present embodiment has been conceived.

また、本実施形態によれば、自己発熱による輝度低下を考慮すると、物理的積分光量の面でも従来技術より有利となるので、その点についても説明する。
図6に、LEDの自己発熱による輝度低下の様子を模式的に示した。横軸は点灯時間、縦軸は輝度Pを示す。
LEDを連続発光するとLEDが自己発熱により温度上昇するため、一定の駆動電流の下では、曲線101に示すように、LEDの温度特性に応じて初期の輝度Pから発光輝度が減少する。そして、LEDの温度が平衡に達すると輝度も一定値に収束する。
したがって、点灯時間幅が、それぞれt10、t20(ただし、t10<t20)のパルス幅で点灯した場合、それぞれの輝度低下分、ΔP10、ΔP20は、ΔP10<ΔP20となる。また、発熱量は、点灯時間とともに増大するから、放熱に必要な時間もt10の方が短時間で済む。したがって、点灯時間の総和が同じであれば、高周波のパルス幅変調を行った方が、輝度低下の影響が少なくなるため、同一駆動電力に対してより効率の高い点灯を行うことができる。
特に、高輝度の照明光が必要とされるプロジェクタやリアプロジェクションテレビなどのような画像投影システムでは、この差が顕著になる。
In addition, according to the present embodiment, in view of luminance reduction due to self-heating, the physical integrated light quantity is more advantageous than the conventional technique, and this point will also be described.
FIG. 6 schematically shows how the brightness decreases due to self-heating of the LEDs. The horizontal axis represents the lighting time, and the vertical axis represents the luminance P.
Because when the LED continuously emitting LED is temperature rises by self-heating, under constant drive current, as shown by curve 101, the light emitting luminance is reduced from the initial brightness P i in accordance with the temperature characteristics the LED. When the LED temperature reaches equilibrium, the brightness converges to a constant value.
Accordingly, when the lighting time width is turned on with the pulse widths of t 10 and t 20 (where t 10 <t 20 ), the respective luminance decrease amounts, ΔP 10 and ΔP 20 are ΔP 10 <ΔP 20. . Further, the calorific value, since increases with lighting time, who also t 10 time required for heat dissipation is less time. Therefore, if the total sum of the lighting times is the same, the effect of lowering the luminance is less when the high-frequency pulse width modulation is performed, so that more efficient lighting can be performed with respect to the same driving power.
This difference is particularly noticeable in image projection systems such as projectors and rear projection televisions that require high-intensity illumination light.

このように、本実施形態の変調信号では、従来技術と同等の点灯時間領域内において、100%より小さなデューティ比であって、そのバースト周波数fが、点灯基本周波数fより十分高周波のパルス幅変調を行うことで、人間の目にとっての光量の増感作用を用いて見かけ上の光量低下を減少させるとともに、自己発熱による物理的な輝度低下も抑制することができる。そのため、LED22の温度を低減することができるのでLED22の信頼性も向上することができる。 Thus, in the modulated signal of the present embodiment, in the prior art the same lighting time domain, a smaller duty ratio than 100%, the burst frequency f b is lit fundamental frequency f 0 from sufficiently high frequency pulse By performing the width modulation, it is possible to reduce an apparent light amount decrease by using a light amount sensitizing action for human eyes, and to suppress a physical luminance decrease due to self-heating. Therefore, since the temperature of the LED 22 can be reduced, the reliability of the LED 22 can also be improved.

このように、本実施形態の可視光LED装置は、前記駆動信号変調部が、前記可視光LEDの少なくとも1つをその点灯時間領域内でパルス幅変調する変調信号を生成するものとなっている。
この場合、パルス幅、デューティ比の設定を変えるだけの簡素な構成により輝度低下を低減することができる。
As described above, in the visible light LED device according to the present embodiment, the drive signal modulation unit generates a modulation signal that pulse-width modulates at least one of the visible light LEDs within the lighting time region. .
In this case, luminance reduction can be reduced with a simple configuration that only changes the settings of the pulse width and the duty ratio.

[第2の実施形態]
本発明の第2の実施形態に係る可視光LED光源装置について説明する。
図7は、本発明の第2の実施形態に係る可視光LED光源装置の変調信号の詳細な波形パターンについて説明する信号波形図である。
[Second Embodiment]
A visible light LED light source device according to a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 7 is a signal waveform diagram illustrating a detailed waveform pattern of a modulation signal of the visible light LED light source device according to the second embodiment of the present invention.

本実施形態の照明ユニット200は、図1、2に示すように、上記第1の実施形態の照明ユニット2に代えて、プロジェクタ1に好適に用いることができる可視光LED光源装置であり、照明ユニット2の波形パターン演算生成部24に代えて、駆動信号変調部である波形パターン演算生成部240を備える。以下、上記実施形態と異なる点を中心に説明する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the illumination unit 200 of the present embodiment is a visible light LED light source device that can be suitably used for the projector 1 instead of the illumination unit 2 of the first embodiment. In place of the waveform pattern calculation generation unit 24 of the unit 2, a waveform pattern calculation generation unit 240 which is a drive signal modulation unit is provided. Hereinafter, a description will be given focusing on differences from the above embodiment.

照明ユニット200に用いる波形パターン演算生成部240は、波形パターン演算生成部24の変調信号30R、30G、30Bに代えて、それぞれ変調信号40R、40G、40Bを生成する点が異なる。
変調信号40R、40G、40Bの点灯タイミングは、図3に示すように、各点灯時間領域が、上記第1の実施形態と同様に設定されている。
これらの詳細な波形パターンは、図7の曲線102に示すように、点灯開始時刻tからtまでの信号レベルがIで、時刻tからtまでの信号レベルがIとなるように階段状のパワー変調を行う波形パターンとなっている。ここで、時刻t、t、tは、T(T、T)=t−tとしたときに、t<t<t<tの関係にある。また、I>Iである。
ピーク値I、階段状の点灯デューティ(t−t)、(t−t)は、例えば、輝度低下量および人間の目に対する感覚的な輝度の変化について実験を行うことにより必要に応じて適宜設定することができる。ただし、ピーク値Iは、LED22の寿命に影響する駆動電流とその印加時間の最大限度を超えないように設定する。
The waveform pattern calculation generation unit 240 used in the illumination unit 200 is different in that it generates modulation signals 40R, 40G, and 40B instead of the modulation signals 30R, 30G, and 30B of the waveform pattern calculation generation unit 24, respectively.
As shown in FIG. 3, the lighting timings of the modulation signals 40R, 40G, and 40B are set in the respective lighting time regions in the same manner as in the first embodiment.
In these detailed waveform patterns, as shown by a curve 102 in FIG. 7, the signal level from the lighting start time t 1 to t 2 is I p , and the signal level from time t 2 to t 3 is I 0. Thus, the waveform pattern performs stepwise power modulation. Here, the times t 1 , t 2 , and t 3 are in a relationship of t 1 <t 2 <t 3 <t 4 , where T R (T G , T B ) = t 4 −t 1 . Further, I p > I 0 .
The peak value I p , the stepped lighting duty (t 2 -t 1 ), and (t 3 -t 1 ) are necessary, for example, by conducting experiments on the amount of decrease in luminance and the change in sensory luminance for the human eye. It can be set appropriately depending on the situation. However, the peak value Ip is set so as not to exceed the maximum limit of the drive current and its application time that affect the life of the LED 22.

このような変調信号40R、40G、40Bの作用について説明するため、例えば、I=2・I、(t−t)=(1/3)・(t−t)、(t−t)=(2/3)・(t−t)の設定を採用する場合について考察する。
この場合、図7の曲線103に示すような、信号レベルIで各色の点灯時間領域を100%デューティで点灯する変調信号41と発熱量は同一としてよい。
本実施形態の変調信号と変調信号41とでLED22を駆動した場合の輝度低下の様子を、図7に、それぞれ曲線104、105として模式的に示した。図示の都合上、T後の波形上に示したが、以下、Tの差を無視して説明する。
本実施形態の変調信号は点灯開始時にピーク値Iで駆動されるため、輝度は点aで示す最大値となり、時刻t〜tの間で、例えば、図6の曲線101にしたがって点bまで低下する。そして、時刻tからtでは、Iの半分の信号レベルIで駆動されるため、発熱量が半減し、点aからbまでの輝度低下率より小さい幅で点cまで低下し、輝度Pとなる。時刻t〜tでは消灯される。しかし、人間の目には輝度Pがある程度保持され、消灯を検知することはない。
一方、変調信号41の場合、時刻t〜tまで、ピーク値Iで駆動されるので、曲線105に示すように、点aの半分の点eの輝度で点灯開始され、時間(t−t)の間、図6にしたがって、点fまで輝度低下して、輝度P(ただし、P<P)で点灯が終了する。
このため、発熱量は同一となるものの、変調信号41に比べて、本実施形態の変調信号の方が、明らかに輝度低下率が小さくなり、人間の目の残像現象を相まってより明るく感じられる。
以上は、説明の都合上、発熱量が同一の場合で説明したが、信号レベルのピーク値I、t、tの適宜設定することで、発熱量を低減するような波形パターンとしてもよいことは言うまでもない。
In order to describe the operation of such modulated signals 40R, 40G, and 40B, for example, I p = 2 · I 0 , (t 2 −t 1 ) = (1/3) · (t 4 −t 1 ), ( t 3 -t 1) = (2/3 ) · ( consider the case of employing the t 4 -t 1) settings.
In this case, the amount of heat generation may be the same as that of the modulation signal 41 for lighting the lighting time region of each color with 100% duty at the signal level I 0 as shown by the curve 103 in FIG.
The state of luminance reduction when the LED 22 is driven by the modulation signal and the modulation signal 41 of this embodiment is schematically shown as curves 104 and 105 in FIG. Although shown on the waveform after T 0 for the convenience of illustration, the following description will be made ignoring the difference of T 0 .
Because the modulated signal of this embodiment is driven by the peak value I p at the start of lighting, the brightness becomes the maximum value indicated by point a, between times t 1 ~t 2, for example, the point in accordance with the curve 101 of FIG. 6 It decreases to b. Then, from time t 2 to t 3 , since it is driven at a signal level I 0 which is half of I p , the amount of heat generation is halved and falls to point c with a width smaller than the luminance reduction rate from point a to b, the brightness P 1. It is turned off at times t 3 to t 4 . However, the human eye is retained brightness P 1 to some extent, it is not able to detect the off.
On the other hand, in the case of the modulation signal 41, since it is driven at the peak value I 0 from the time t 1 to t 4 , as shown by the curve 105, the lighting is started at the luminance of the point e which is half of the point a. 4 −t 1 ), the luminance is reduced to the point f according to FIG. 6, and the lighting ends at the luminance P 2 (where P 2 <P 1 ).
For this reason, although the amount of heat generation is the same, the modulation signal of this embodiment clearly has a lower luminance reduction rate than the modulation signal 41, and it feels brighter due to the afterimage phenomenon of the human eye.
Above, for convenience of explanation, the heat generation amount is described in case the same, the peak value I p of the signal level, by appropriately setting t 2, t 3, also as a waveform pattern as to reduce the amount of heat generated Needless to say, it is good.

このように、本実施形態の可視光LED光源装置は、前記駆動信号変調部が、前記可視光LEDの少なくとも1つをその点灯時間領域の前半にピーク値を有するパワー変調を行う変調信号を生成するものとなっている。
この場合、点灯時間領域の前半で自己発熱による蓄熱が比較的少ない状態で最大輝度とされるので、発光効率が良好となり高輝度の駆動が可能となる。
また、本実施形態の可視光LED光源装置は、前記パワー変調を行う変調信号が、その変調開始タイミングで前記ピーク値を有するとともに、時間とともに単調減少する波形パターンを有するものとなっている。
この場合、変調開始タイミングでピーク値を有し、その後、信号レベルを減衰するので、発熱量が単調減少し、効率よく輝度低下を抑制することができる。
ここで、単調減少は、広義の単調減少を意味し、一定値の領域を有する階段状の減少も含むものとする。
Thus, in the visible light LED light source device of the present embodiment, the drive signal modulation unit generates a modulation signal that performs power modulation having a peak value in the first half of the lighting time region of at least one of the visible light LEDs. It is supposed to be.
In this case, the maximum luminance is obtained in the first half of the lighting time region in a state where heat storage due to self-heating is relatively small, so that the light emission efficiency is good and high luminance driving is possible.
Further, in the visible light LED light source device of the present embodiment, the modulation signal for performing the power modulation has the peak value at the modulation start timing and a waveform pattern that monotonously decreases with time.
In this case, since it has a peak value at the modulation start timing and then attenuates the signal level, the amount of heat generation decreases monotonously, and the luminance reduction can be efficiently suppressed.
Here, monotonic decrease means a monotonic decrease in a broad sense, and includes a step-like decrease having a constant value region.

次に、本実施形態の変形例について説明する。
図8は、本発明の第2の実施形態の変形例に係る可視光LED光源装置の変調信号の詳細な波形パターンについて説明する信号波形図である。
Next, a modification of this embodiment will be described.
FIG. 8 is a signal waveform diagram illustrating a detailed waveform pattern of the modulation signal of the visible light LED light source device according to the modification of the second embodiment of the present invention.

本変形例では、変調信号40R、40G、40Bに代えて、図8に示す変調信号50R、50G、50Bを用いる。
変調信号50R、50G、50Bは、信号レベルのピーク値がIで、時刻t〜t(ただし、t<t<t)までの間に信号レベルをIまで、直線的に減少させる台形波状の波形パターンを有するものである(ただし、I<I<I)。
ピーク値I、信号レベルI、点灯デューティ(t−t)は、例えば、輝度低下量および人間の目に対する感覚的な輝度の変化について実験を行うことにより必要に応じて適宜設定することができる。ただし、ピーク値Iは、LED22の寿命に影響する駆動電流とその印加時間の最大限度を超えないように設定する。
本変形例は、ピーク値から単調減少する波形の他の例となっており、上記と同様の作用効果を有する。
In this modification, the modulation signals 50R, 50G, and 50B shown in FIG. 8 are used instead of the modulation signals 40R, 40G, and 40B.
Modulated signal 50R, 50G, 50B is the peak value of the signal level I q, the time t 1 ~t 5 (however, t 1 <t 5 <t 4) the signal level until up to I r, linear It has a trapezoidal waveform pattern that decreases to (I r <I 0 <I q ).
The peak value I q , the signal level I r , and the lighting duty (t 5 −t 1 ) are appropriately set as necessary by conducting experiments on the amount of decrease in luminance and the change in sensory luminance for human eyes, for example. be able to. However, the peak value I q is set so as not to exceed the maximum limit of the drive current and its application time that affect the life of the LED 22.
This modification is another example of a waveform that monotonously decreases from the peak value, and has the same effect as described above.

なお、上記の説明では、R、G、Bのすべての変調信号に本発明を適用するとして説明したが、自己発熱量と相互の影響度合いによっては、少なくとも1つに適用されていればよい。すなわち、自己発熱が少なく、輝度低下の影響が少ない可視光LEDは、100%デューティで点灯してもよい。   In the above description, the present invention is described as being applied to all the R, G, and B modulation signals. However, it may be applied to at least one depending on the amount of self-heating and the degree of mutual influence. That is, the visible light LED that is less self-heated and less affected by the decrease in luminance may be lit at 100% duty.

また、上記の説明では、可視光LEDが3つ設けられている例で説明したが、2つ以上の複数であればよい。例えば、R、G、BのLEDをそれぞれ2個ずつ設けたものでよい。また、これら複数の可視光LEDは、相互に熱的影響を受ける形態であれば、単一の素子として一体化された構成でなくともよい。   In the above description, the example in which three visible light LEDs are provided has been described. For example, two R, G, and B LEDs may be provided. In addition, the plurality of visible light LEDs may not have a configuration integrated as a single element as long as they are thermally affected by each other.

また、上記の説明では、点灯基本周波数の1周期と周期的な一定時間帯が一致する場合の例で説明したが、点灯基本周波数の1周期内に、複数の可視光LEDが同時点灯するタイミングを備えていてもよい。例えば、画像の見かけ上の輝度を上げるために、R、G、Bを同時点灯するタイミングを設けてもよい。   In the above description, an example in which one cycle of the lighting basic frequency coincides with a periodic constant time zone has been described, but the timing at which a plurality of visible light LEDs are simultaneously turned on within one cycle of the lighting basic frequency. May be provided. For example, in order to increase the apparent brightness of the image, a timing for simultaneously lighting R, G, and B may be provided.

また、上記の説明では、画像投影システムとして、反射型スクリーンに画像表示を行うプロジェクタの例で説明したが、透過型スクリーンに光を投射して画像表示を行うプロジェクタであってもよい。例えば、リアプロジェクションテレビなどであってもよい。   In the above description, an example of a projector that displays an image on a reflective screen has been described as the image projection system. However, a projector that displays an image by projecting light onto a transmissive screen may be used. For example, a rear projection television may be used.

また、上記の説明では、本発明の可視光LED光源装置を用いる例として、画像投影システムに用いる場合の例について説明したが、反射型、透過型スクリーンなどの表示媒体に光を投射するものであれば、特に画像を投影する装置に限らず、適宜の照明装置、投光装置の一部として用いることができる。   In the above description, as an example of using the visible light LED light source device of the present invention, an example in the case of using it in an image projection system has been described. However, light is projected onto a display medium such as a reflective screen or a transmissive screen. If there is, it can be used not only as a device for projecting an image, but also as a part of an appropriate illumination device or light projection device.

また、上記の各実施形態に説明した構成要素は、技術的に可能であれば、本発明の技術的思想の範囲で適宜組み合わせて実施することができる。   Further, the constituent elements described in each of the above embodiments can be appropriately combined and implemented within the scope of the technical idea of the present invention, if technically possible.

ここで、上記各実施形態の用語と特許請求の範囲の用語との対応関係について名称が異なる場合について説明する。
プロジェクタ1は、画像投影システムの一実施形態である。照明ユニット2、200は、可視光LED光源装置の一実施形態である。LED22は、光源部の一実施形態である。LEDチップ22R、22G、22Bは、可視光LEDの一実施形態である。波形パターン演算生成部24、240は、駆動信号変調部の一実施形態である。
Here, a case will be described where the names of the correspondence relationships between the terms of the above embodiments and the terms of the claims are different.
The projector 1 is an embodiment of an image projection system. The illumination units 2 and 200 are an embodiment of a visible light LED light source device. LED22 is one Embodiment of a light source part. The LED chips 22R, 22G, and 22B are an embodiment of a visible light LED. The waveform pattern calculation generation units 24 and 240 are an embodiment of the drive signal modulation unit.

本発明の第1の実施形態に係る可視光LED光源装置を用いた画像投影システムの概略構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows schematic structure of the image projection system using the visible light LED light source device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態に係る可視光LED光源装置の概略構成について説明する機能ブロック図である。It is a functional block diagram explaining schematic structure of the visible light LED light source device which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における複数の可視光LEDの変調信号の概略について説明するタイミングチャートである。It is a timing chart explaining the outline of the modulation signal of several visible light LED in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施形態における可視光LEDの変調信号の詳細な波形パターンについて説明する信号波形図である。It is a signal waveform diagram explaining the detailed waveform pattern of the modulation signal of visible light LED in the 1st Embodiment of this invention. 光刺激に対する人間の目の時間応答について説明するための模式的なグラフである。It is a typical graph for demonstrating the time response of the human eye with respect to a light stimulus. LEDの輝度低下について説明する模式的なグラフである。It is a typical graph explaining the brightness fall of LED. 本発明の第2の実施形態に係る可視光LED光源装置の変調信号の詳細な波形パターンについて説明する信号波形図である。It is a signal waveform diagram explaining the detailed waveform pattern of the modulation signal of the visible light LED light source device which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態の変形例に係る可視光LED光源装置の変調信号の詳細な波形パターンについて説明する信号波形図である。It is a signal waveform diagram explaining the detailed waveform pattern of the modulation signal of the visible light LED light source device which concerns on the modification of the 2nd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 プロジェクタ(画像投影システム)
2、200 照明ユニット(可視光LED光源装置)
3 集光レンズ
4 空間変調素子
5 投影レンズ
6 反射型スクリーン
10 制御部
21 LEDドライバ回路部
22 LED(光源部)
22R、22G、22B LEDチップ
23 電流検出部
24 波形パターン演算生成部(駆動信号変調部)
30R、30G、30B、40R、40G、40B、50R、50G、50B 変調信号
70 点灯制御手段
1 Projector (image projection system)
2,200 Illumination unit (visible LED light source device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 3 Condensing lens 4 Spatial modulation element 5 Projection lens 6 Reflective type screen 10 Control part 21 LED driver circuit part 22 LED (light source part)
22R, 22G, 22B LED chip 23 Current detection unit 24 Waveform pattern calculation generation unit (drive signal modulation unit)
30R, 30G, 30B, 40R, 40G, 40B, 50R, 50G, 50B Modulation signal 70 Lighting control means

Claims (6)

表示媒体に光を投射して画像表示を行うために、複数の可視光LEDからなる光源部と、前記複数の可視光LEDを、周期的な一定時間帯内においてそれぞれの点灯時間領域を分割して順次点灯する点灯制御手段とを有する可視光LED光源装置であって、
前記点灯制御手段が、前記可視光LEDの少なくとも1つをその点灯時間領域幅より小さい点灯デューティで点灯させる変調信号を生成する駆動信号変調部を備えることを特徴とする可視光LED光源装置。
In order to perform image display by projecting light onto a display medium, a light source unit composed of a plurality of visible light LEDs and the plurality of visible light LEDs are divided into respective lighting time regions within a periodic fixed time period. And a visible light LED light source device having a lighting control means for sequentially lighting,
The visible light LED light source device, wherein the lighting control unit includes a drive signal modulation unit that generates a modulation signal for lighting at least one of the visible light LEDs with a lighting duty smaller than a lighting time region width.
前記駆動信号変調部が、前記可視光LEDの少なくとも1つをその点灯時間領域内でパルス幅変調する変調信号を生成することを特徴とする請求項1に記載の可視光LED光源装置。   2. The visible light LED light source device according to claim 1, wherein the drive signal modulation unit generates a modulation signal that performs pulse width modulation of at least one of the visible light LEDs within a lighting time region thereof. 前記駆動信号変調部が、前記可視光LEDの少なくとも1つをその点灯時間領域の前半にピーク値を有するパワー変調を行う変調信号を生成することを特徴とする請求項1または2に記載の可視光LED光源装置。   3. The visible signal according to claim 1, wherein the drive signal modulation unit generates a modulation signal for performing power modulation having a peak value in the first half of the lighting time region of at least one of the visible light LEDs. Light LED light source device. 前記パワー変調を行う変調信号が、その変調開始タイミングで前記ピーク値を有するとともに、時間とともに単調減少する波形パターンを有することを特徴とする請求項3に記載の可視光LED光源装置。   The visible light LED light source device according to claim 3, wherein the modulation signal for performing the power modulation has a waveform pattern that has the peak value at the modulation start timing and monotonously decreases with time. 請求項1〜4のいずれかに記載の可視光LED光源装置を用いた画像投影システム。   The image projection system using the visible light LED light source device in any one of Claims 1-4. 複数の可視光LEDを、周期的な一定時間帯内においてそれぞれの点灯時間領域を分割して順次点灯する可視光LEDの駆動方法であって、
前記可視光LEDの少なくとも1つをその点灯時間領域幅より小さい点灯デューティで点灯させることを特徴とする可視光LEDの駆動方法。
A visible light LED driving method for sequentially lighting a plurality of visible light LEDs by dividing each lighting time region in a periodic fixed time zone,
A driving method of a visible light LED, wherein at least one of the visible light LEDs is lit with a lighting duty smaller than a lighting time region width.
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010078751A (en) * 2008-09-25 2010-04-08 Casio Computer Co Ltd Projector
JP2010085725A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Casio Computer Co Ltd Projection apparatus, projection method and program
JP2010217338A (en) * 2009-03-13 2010-09-30 Casio Computer Co Ltd Projection device, projection method and program
JP2010267415A (en) * 2009-05-12 2010-11-25 Toshiba Lighting & Technology Corp Lighting system
WO2011010343A1 (en) * 2009-07-22 2011-01-27 株式会社光洋電子工業 Light source driving method and light source driving device
JP2011060635A (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Seiko Epson Corp Lighting control device, light source device, and projection display device
JP2011113874A (en) * 2009-11-27 2011-06-09 Casio Computer Co Ltd Light source device, projection apparatus, and projection method
JP2013502060A (en) * 2009-08-14 2013-01-17 オスラム アクチエンゲゼルシャフト Circuit device for operating an LED for a micromirror device and method for operating at least one LED in a circuit device
JP2013156444A (en) * 2012-01-30 2013-08-15 Casio Comput Co Ltd Projection device, projection method and program
US8757808B2 (en) 2010-08-20 2014-06-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Projector having light emission devices
CN105042464A (en) * 2014-04-23 2015-11-11 株式会社小糸制作所 Illumination control system
CN106068678A (en) * 2014-02-14 2016-11-02 飞利浦灯具控股公司 Encoded light
CN114758627A (en) * 2022-04-24 2022-07-15 福州京东方光电科技有限公司 Lamp panel structure, driving method and related equipment

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101500727B1 (en) * 2008-01-30 2015-03-09 엘지전자 주식회사 Projection display device
TWI422276B (en) 2009-09-30 2014-01-01 Lumens Digital Optics Inc Electric power control method for a led light source projector
AU2010332264B2 (en) * 2009-12-17 2013-11-14 Alcon Inc. Photonic lattice LEDs for ophthalmic illumination
US8829822B2 (en) * 2010-09-08 2014-09-09 Osram Sylvania Inc. LED-based light source having decorative and illumination functions
KR20140063058A (en) 2012-11-16 2014-05-27 서울바이오시스 주식회사 Device and method for driving light emitting diode and light emitting diode illumination module having the same
CN113100980A (en) * 2020-01-09 2021-07-13 苏州佳世达光电有限公司 Oral scanner and oral scanning system using same

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10326080A (en) * 1997-03-24 1998-12-08 Sony Corp Video display device and method
JP2004071393A (en) * 2002-08-07 2004-03-04 Olympus Corp Lighting device and projection display device
JP2005156711A (en) * 2003-11-21 2005-06-16 Nec Viewtechnology Ltd Light source device and its driving method, and video display device
JP2005309134A (en) * 2004-04-22 2005-11-04 Hitachi Ltd Video display device and its light source unit
WO2005111691A2 (en) * 2004-04-30 2005-11-24 Infocus Corporation Light emitting device driving method and projection apparatus so equipped
JP2006294598A (en) * 2005-03-15 2006-10-26 Casio Comput Co Ltd Light source device, light source unit, and projector
JP2006349731A (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Olympus Corp Image projector

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11119733A (en) 1997-10-16 1999-04-30 Toyoda Gosei Co Ltd Power source device for light emitting diode
JP4043848B2 (en) 2001-06-28 2008-02-06 東芝松下ディスプレイテクノロジー株式会社 LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, ITS MANUFACTURING METHOD, AND LIGHTING DEVICE DRIVE CONTROL METHOD
JP2005150774A (en) 2002-12-27 2005-06-09 Casio Comput Co Ltd Illuminating apparatus and image pickup apparatus
US7425801B2 (en) * 2003-04-01 2008-09-16 Hunet Display Technology Inc. LED driving device for multiple color LED displays
KR101015299B1 (en) * 2004-06-29 2011-02-15 엘지디스플레이 주식회사 Liquid crystal display device having good image quality

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10326080A (en) * 1997-03-24 1998-12-08 Sony Corp Video display device and method
JP2004071393A (en) * 2002-08-07 2004-03-04 Olympus Corp Lighting device and projection display device
JP2005156711A (en) * 2003-11-21 2005-06-16 Nec Viewtechnology Ltd Light source device and its driving method, and video display device
JP2005309134A (en) * 2004-04-22 2005-11-04 Hitachi Ltd Video display device and its light source unit
WO2005111691A2 (en) * 2004-04-30 2005-11-24 Infocus Corporation Light emitting device driving method and projection apparatus so equipped
JP2006294598A (en) * 2005-03-15 2006-10-26 Casio Comput Co Ltd Light source device, light source unit, and projector
JP2006349731A (en) * 2005-06-13 2006-12-28 Olympus Corp Image projector

Cited By (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8210691B2 (en) 2008-09-25 2012-07-03 Casio Computer Co., Ltd. Projector apparatus which controls pulse widths of light beams emitted from pulse-driven light sources of different colors based on deterioration levels thereof
JP2010078751A (en) * 2008-09-25 2010-04-08 Casio Computer Co Ltd Projector
US8485671B2 (en) 2008-09-25 2013-07-16 Casio Computer Co., Ltd. Projector apparatus which controls pulse widths of light beams emitted from pulse-driven light sources of different colors based on measured illumination values of the light sources
JP4743246B2 (en) * 2008-09-25 2011-08-10 カシオ計算機株式会社 Projection device, projection device control program, and light source control method
JP2010085725A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Casio Computer Co Ltd Projection apparatus, projection method and program
JP2010217338A (en) * 2009-03-13 2010-09-30 Casio Computer Co Ltd Projection device, projection method and program
JP2010267415A (en) * 2009-05-12 2010-11-25 Toshiba Lighting & Technology Corp Lighting system
WO2011010343A1 (en) * 2009-07-22 2011-01-27 株式会社光洋電子工業 Light source driving method and light source driving device
US9125262B2 (en) 2009-08-14 2015-09-01 Osram Gmbh Circuit configuration for operating LEDs for a micromirror arrangement
JP2013502060A (en) * 2009-08-14 2013-01-17 オスラム アクチエンゲゼルシャフト Circuit device for operating an LED for a micromirror device and method for operating at least one LED in a circuit device
JP2011060635A (en) * 2009-09-11 2011-03-24 Seiko Epson Corp Lighting control device, light source device, and projection display device
JP2011113874A (en) * 2009-11-27 2011-06-09 Casio Computer Co Ltd Light source device, projection apparatus, and projection method
KR101214889B1 (en) * 2009-11-27 2012-12-24 가시오게산키 가부시키가이샤 Light source device, projection apparatus, and projection method
US8757813B2 (en) 2009-11-27 2014-06-24 Casio Computer Co., Ltd. Light source device, projection apparatus, and projection method
US8757808B2 (en) 2010-08-20 2014-06-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Projector having light emission devices
JP2013156444A (en) * 2012-01-30 2013-08-15 Casio Comput Co Ltd Projection device, projection method and program
CN106068678A (en) * 2014-02-14 2016-11-02 飞利浦灯具控股公司 Encoded light
US10075236B2 (en) 2014-02-14 2018-09-11 Philips Lighting Holding B.V. Coded light
CN106068678B (en) * 2014-02-14 2019-10-25 飞利浦灯具控股公司 Encoded light
CN105042464A (en) * 2014-04-23 2015-11-11 株式会社小糸制作所 Illumination control system
JP2015209002A (en) * 2014-04-23 2015-11-24 株式会社小糸製作所 Illumination control system
CN114758627A (en) * 2022-04-24 2022-07-15 福州京东方光电科技有限公司 Lamp panel structure, driving method and related equipment
CN114758627B (en) * 2022-04-24 2024-03-26 福州京东方光电科技有限公司 Lamp panel structure, driving method and related equipment

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