JP2008034190A - 光源装置を制御する制御装置およびこれを用いた画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 光源装置に充分に安定した強度を有する光を射出させることのできる技術を提供する。
【解決手段】 光源装置を制御するための制御装置は、光センサであって、光源装置から射出されて光センサに入射する光の強度を検出する光センサと、光センサの温度を検出する温度センサと、光センサの検出結果を、温度センサの検出結果を用いて補正することによって、補正済みの光強度を求める補正部と、補正済み光強度が目標光強度と等しくなるように、光源装置から射出される光の強度を調整する調整部と、を備える。
【選択図】図2
【解決手段】 光源装置を制御するための制御装置は、光センサであって、光源装置から射出されて光センサに入射する光の強度を検出する光センサと、光センサの温度を検出する温度センサと、光センサの検出結果を、温度センサの検出結果を用いて補正することによって、補正済みの光強度を求める補正部と、補正済み光強度が目標光強度と等しくなるように、光源装置から射出される光の強度を調整する調整部と、を備える。
【選択図】図2
Description
この発明は、光源装置を制御する技術に関する。
画像表示装置は、通常、光源装置と、画像データに応じて光源装置から射出される光を変調する光変調装置と、を備えている。
光源装置から射出される光の強度が安定していない場合には、表示される画像の明るさや色調が変化してしまう。このため、安定した画像を表示するためには、光源装置から安定した強度を有する光が射出される必要がある。
なお、特許文献1では、カラー光源(LED)の輝度レベルを検出する光センサの検出値を用いて、カラー光源に流れる電流を制御するアナログ回路が開示されている。
しかしながら、従来の技術では、光源装置から射出される光の強度は充分に安定していなかった。
なお、上記の問題は、画像表示装置に限らず、光源装置を備える種々の装置に共通する問題である。
この発明は、従来技術における上述の課題を解決するためになされたものであり、光源装置に充分に安定した強度を有する光を射出させることを目的とする。
上述の課題の少なくとも一部を解決するため、本発明の第1の装置は、光源装置を制御するための制御装置であって、
光センサであって、前記光源装置から射出されて前記光センサに入射する光の強度を検出する前記光センサと、
前記光センサの温度を検出する温度センサと、
前記光センサの検出結果を、前記温度センサの検出結果を用いて補正することによって、補正済みの光強度を求める補正部と、
前記補正済み光強度が目標光強度と等しくなるように、前記光源装置から射出される光の強度を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする。
光センサであって、前記光源装置から射出されて前記光センサに入射する光の強度を検出する前記光センサと、
前記光センサの温度を検出する温度センサと、
前記光センサの検出結果を、前記温度センサの検出結果を用いて補正することによって、補正済みの光強度を求める補正部と、
前記補正済み光強度が目標光強度と等しくなるように、前記光源装置から射出される光の強度を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする。
光センサは温度依存性を有するため、光センサの検出結果は、その温度に応じて変化する。しかしながら、この装置では、光センサの検出結果を温度センサの検出結果を用いて補正することによって補正済みの光強度が求められる。そして、該補正済みの光強度を用いることにより、光源装置から射出される光の強度を適切に調整することができ、この結果、光源装置に充分に安定した強度を有する光を射出させることができる。
上記の装置において、
前記調整部は、前記光源装置に印加される電圧を調整することによって、前記光源装置から射出される光の強度を調整することが好ましい。
前記調整部は、前記光源装置に印加される電圧を調整することによって、前記光源装置から射出される光の強度を調整することが好ましい。
このように、光源装置に印加される電圧を調整すれば、光源装置に供給される電流が調整される場合と比較して、比較的簡単な構成で制御装置を構成することができる。
上記の装置において、
前記調整部は、
前記補正済み光強度と前記目標光強度とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成部と、
前記パルス幅変調信号を平滑化して、前記光源装置に印加される前記電圧を生成する印加電圧生成部と、
を備えるようにしてもよい。
前記調整部は、
前記補正済み光強度と前記目標光強度とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成部と、
前記パルス幅変調信号を平滑化して、前記光源装置に印加される前記電圧を生成する印加電圧生成部と、
を備えるようにしてもよい。
こうすれば、光源装置に印加されるべき電圧を容易に生成することができる。
上記の装置において、
前記補正部は、
前記光センサの検出結果をアナログ−デジタル変換する第1のアナログデジタル変換器と、
前記温度センサの検出結果をアナログ−デジタル変換する第2のアナログデジタル変換器と、
を備え、
前記補正部は、デジタル形式で表された前記光センサの検出結果を、デジタル形式で表された前記温度センサの検出結果を用いて補正することによって、デジタル形式で表された前記補正済み光強度を求め、
前記比較部は、前記デジタル形式で表された補正済み光強度と、デジタル形式で表された前記目標光強度と、を比較するようにしてもよい。
前記補正部は、
前記光センサの検出結果をアナログ−デジタル変換する第1のアナログデジタル変換器と、
前記温度センサの検出結果をアナログ−デジタル変換する第2のアナログデジタル変換器と、
を備え、
前記補正部は、デジタル形式で表された前記光センサの検出結果を、デジタル形式で表された前記温度センサの検出結果を用いて補正することによって、デジタル形式で表された前記補正済み光強度を求め、
前記比較部は、前記デジタル形式で表された補正済み光強度と、デジタル形式で表された前記目標光強度と、を比較するようにしてもよい。
このように、補正済み光強度がデジタル形式で表されれば、デジタル形式で表された目標光強度を利用することができ、この結果、目標光強度の設定の自由度を高めることができる。
上記の装置において、さらに、
ユーザからの指示に応じて前記目標光強度を設定するための目標光強度設定部を備えるようにしてもよい。
ユーザからの指示に応じて前記目標光強度を設定するための目標光強度設定部を備えるようにしてもよい。
こうすれば、光源装置にユーザの意図に整合する強度を有する光を射出させることができる。また、この制御装置が画像表示装置に適用される場合には、ユーザの意図に整合する画像を表示させることができる。
あるいは、上記の装置において、
前記制御装置は、画像データに応じて画像を表示する画像表示装置に利用可能であり、
前記制御装置は、さらに、
前記画像データを解析する解析部と、
前記解析部の解析結果に応じて、前記画像データに含まれる複数の画素データの階調値を増大させる階調値増大部と、
前記階調値が増大する程、前記光源装置から射出される光の強度が低減されるように、前記解析部の解析結果に応じて、前記目標光強度を変更するための目標光強度変更部と、
を備えるようにしてもよい。
前記制御装置は、画像データに応じて画像を表示する画像表示装置に利用可能であり、
前記制御装置は、さらに、
前記画像データを解析する解析部と、
前記解析部の解析結果に応じて、前記画像データに含まれる複数の画素データの階調値を増大させる階調値増大部と、
前記階調値が増大する程、前記光源装置から射出される光の強度が低減されるように、前記解析部の解析結果に応じて、前記目標光強度を変更するための目標光強度変更部と、
を備えるようにしてもよい。
こうすれば、光源装置の消費電力を低減することができる。
本発明の第2の装置は、画像表示装置であって、
前記光源装置と、
上記のいずれかに記載の前記制御装置と、
画像データに応じて、前記光源装置から射出される光を変調するための光変調装置と、
を備えることを特徴とする。
前記光源装置と、
上記のいずれかに記載の前記制御装置と、
画像データに応じて、前記光源装置から射出される光を変調するための光変調装置と、
を備えることを特徴とする。
このように、本発明の第1の装置が第2の装置に適用されれば、光源装置に充分に安定した強度を有する光を射出させることができるため、画像表示装置に充分に安定した明るさを有する画像を表示させることができる。
本発明の第3の装置は、画像表示装置であって、
それぞれ異なる色の色光を射出する複数の前記光源装置と、
前記複数の光源装置を制御するための上記のいずれかに記載の前記制御装置と、
画像データに含まれる複数の色データに応じて、前記複数の光源装置から射出される複数の色光を変調するための少なくとも1つの光変調装置と、
を備えることを特徴とする。
それぞれ異なる色の色光を射出する複数の前記光源装置と、
前記複数の光源装置を制御するための上記のいずれかに記載の前記制御装置と、
画像データに含まれる複数の色データに応じて、前記複数の光源装置から射出される複数の色光を変調するための少なくとも1つの光変調装置と、
を備えることを特徴とする。
このように、本発明の第1の装置が第3の装置に適用されれば、複数の光源装置に充分に安定した強度を有する複数の色光を射出させることができるため、画像表示装置に充分に安定した明るさおよび色調を有する画像を表示させることができる。
なお、この発明は、光源装置を制御するための制御装置および制御方法、該制御装置を備える画像表示装置およびその制御方法、これらの方法または装置の機能を実現するためのコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した記録媒体、そのコンピュータプログラムを含み搬送波内に具現化されたデータ信号、等の種々の態様で実現することができる。
例えば、本発明の方法は、光源装置を制御するための制御方法であって、
(a)光センサを用いて、前記光源装置から射出されて前記光センサに入射する光の強度を検出する工程と、
(b)温度センサを用いて、前記光センサの温度を検出する工程と、
(c)前記光センサの検出結果を、前記温度センサの検出結果を用いて補正することによって、補正済みの光強度を求める工程と、
(d)前記補正済み光強度が目標光強度と等しくなるように、前記光源装置から射出される光の強度を調整する工程と、
を備えることを特徴とする。
(a)光センサを用いて、前記光源装置から射出されて前記光センサに入射する光の強度を検出する工程と、
(b)温度センサを用いて、前記光センサの温度を検出する工程と、
(c)前記光センサの検出結果を、前記温度センサの検出結果を用いて補正することによって、補正済みの光強度を求める工程と、
(d)前記補正済み光強度が目標光強度と等しくなるように、前記光源装置から射出される光の強度を調整する工程と、
を備えることを特徴とする。
また、本発明のコンピュータプログラムは、光センサであって、光源装置から射出されて前記光センサに入射する光の強度を検出する前記光センサと、前記光センサの温度を検出する温度センサと、を備えるコンピュータに、前記光源装置を制御させるためのコンピュータプログラムであって、
前記光センサの検出結果を、前記温度センサの検出結果を用いて補正することによって、補正済みの光強度を求める機能と、
前記補正済み光強度が目標光強度と等しくなるように、前記光源装置から射出される光の強度を調整する機能と、
を前記コンピュータに実現させることを特徴とする。
前記光センサの検出結果を、前記温度センサの検出結果を用いて補正することによって、補正済みの光強度を求める機能と、
前記補正済み光強度が目標光強度と等しくなるように、前記光源装置から射出される光の強度を調整する機能と、
を前記コンピュータに実現させることを特徴とする。
次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
A.第1実施例:
A−1.プロジェクタの構成:
A−2.制御回路の構成および動作:
B.第2実施例:
A.第1実施例:
A−1.プロジェクタの構成:
A−2.制御回路の構成および動作:
B.第2実施例:
A.第1実施例:
A−1.プロジェクタの構成:
図1は、第1実施例におけるプロジェクタPJの概略構成を示す説明図である。プロジェクタPJは、3つの照明光学系110R,G,Bと、3つの液晶ライトバルブ120R,G,Bと、クロスダイクロイックプリズム130と、投写光学系140と、を備えている。また、プロジェクタPJは、画像データ処理部180と発光制御部190とを含む制御回路170と、3組の光センサ192R,G,Bおよび温度センサ194R,G,Bと、を備えている。なお、図1では、光学系の図示は、かなり簡略化されている。
A−1.プロジェクタの構成:
図1は、第1実施例におけるプロジェクタPJの概略構成を示す説明図である。プロジェクタPJは、3つの照明光学系110R,G,Bと、3つの液晶ライトバルブ120R,G,Bと、クロスダイクロイックプリズム130と、投写光学系140と、を備えている。また、プロジェクタPJは、画像データ処理部180と発光制御部190とを含む制御回路170と、3組の光センサ192R,G,Bおよび温度センサ194R,G,Bと、を備えている。なお、図1では、光学系の図示は、かなり簡略化されている。
画像データ処理部180は、液晶ライトバルブ120R,G,Bにアナログ画像データを供給する。アナログ画像データは、赤色、緑色、青色の3つの色データを含んでおり、3つの色データは、3つの液晶ライトバルブ120R,G,Bにそれぞれ供給される。3つの色データは、液晶ライトバルブ120R,G,Bに適した同期信号を利用して生成されており、液晶ライトバルブ120R,G,Bに適した解像度(画素数)を有している。また、画像データ処理部180は、3つの液晶ライトバルブ120R,G,Bに同期信号を含む種々のタイミング信号を供給する。
3つの照明光学系110R,G,Bのうち、照明光学系110Rは赤色光を射出するための赤色光用照明光学系である。また、照明光学系110Gは緑色光を射出するための緑色光用照明光学系であり、照明光学系110Bは青色光を射出するための青色光用照明光学系である。3つの照明光学系110R,G,Bは、それぞれ、発光部102R,G,Bを備えている。3つの発光部102R,G,Bはそれぞれ異なる色の色光を射出する発光部であり、本実施例においては、それぞれ、赤色光と緑色光と青色光とを射出する。各発光部102R,G,Bは、例えば、発光ダイオード(LED)を備えている。
3つの液晶ライトバルブ120R,G,Bのうち、液晶ライトバルブ120Rは照明光学系110Rから射出された赤色光を変調するための赤色光用液晶ライトバルブである。また、液晶ライトバルブ120Gは照明光学系110Gから射出された緑色光を変調するための緑色光用液晶ライトバルブであり、液晶ライトバルブ120Bは照明光学系110Bから射出された青色光を変調するための青色光用液晶ライトバルブである。3つの液晶ライトバルブ120R,G,Bは、画像データ処理部180から供給された3つの色データを用いて、3つの照明光学系110R,G,Bから射出された3つの色光を変調する。これにより、各液晶ライトバルブ120R,G,Bからは、各色の画像を表す光(画像光)が射出される。
クロスダイクロイックプリズム130は、3つの液晶ライトバルブ120R,G,Bから射出された3色の画像光を合成する。投写光学系140は、合成済みの画像光をスクリーン上に投写して、スクリーン上にカラー画像(合成済み画像)を形成する。
各光センサ192R,G,Bは、対応する発光部102R,G,B付近に設けられている。各光センサ192R,G,Bは、対応する発光部102R,G,Bから射出された光のうち、液晶ライトバルブ120R,G,Bで使用されない一部の光が入射するように配置されている。なお、本実施例では、光センサとして、フォトダイオードが利用されている。光センサに入射する一部の光は、発光部から射出された後に光センサに直接的に入射する光であってもよいし、発光部から射出された後に他の構成部材で反射されて光センサに入射する間接的な光であってもよい。
各温度センサ194R,G,Bは、対応する光センサ192R,G,Bの温度を検出する。なお、本実施例では、温度センサとして、サーマルダイオードが利用されている。本実施例では、各温度センサ194R,G,Bは、対応する光センサ192R,G,Bと同じ半導体基板上に作製されており、該光センサの近傍に配置されている。なお、各温度センサ194R,G,Bは、対応する発光部102R,G,Bから射出された光が入射しないように設けられていることが好ましい。例えば、温度センサと光センサとが同じ半導体基板上に作製される場合には、温度センサに入射し得る光を遮るための遮光手段が設けられていることが好ましい。こうすれば、温度センサへの光の入射に起因する温度センサの誤動作を防止することができる。
なお、図1では、光センサと温度センサとは、対応する発光部から離れた位置に配置されているが、発光部と光センサと温度センサとは、1つのユニットとして構成されていてもよい。
発光制御部190は、3つの照明光学系110R,G,Bに含まれる3つの発光部102R,G,Bを制御して、3つの色光を射出させる。
特に、本実施例では、発光制御部190は、光センサ192R,G,Bから光検出値を取得すると共に、温度センサ194R,G,Bから温度検出値を取得する。そして、発光制御部190は、光検出値と温度検出値とを用いて、各発光部102R,G,Bから射出される光の強度を調整する。
なお、図1では、便宜上、発光部102R,光センサ192R,温度センサ194R,液晶ライトバルブ120Rと、制御回路170と、の間の信号の遣り取りのみが示されているが、他の発光部102G,B等と制御回路170との間でも同様に信号が遣り取りされる。
本実施例における発光部102R,G,Bが本発明における光源装置に相当し、制御回路170(より具体的には発光制御部190)と光センサ192R,G,Bと温度センサ194R,G,Bとが本発明における制御装置に相当し、液晶ライトバルブ120R,G,Bが本発明における光変調装置に相当する。
A−2.制御回路の構成および動作:
図2は、制御回路170の内部構成を示す説明図である。ただし、図2では、発光制御部190の内部構成のみが示されている。図示するように、発光制御部190は、3つの発光部102R,G,Bに対応する3つの処理部202R,G,Bと、1つの目標光強度設定部230と、を備えている。
図2は、制御回路170の内部構成を示す説明図である。ただし、図2では、発光制御部190の内部構成のみが示されている。図示するように、発光制御部190は、3つの発光部102R,G,Bに対応する3つの処理部202R,G,Bと、1つの目標光強度設定部230と、を備えている。
第1の発光部102Rに対応する第1の処理部202Rは、2つのアナログ−デジタル(AD)変換器212,214と、補正部220と、比較部240と、パルス幅変調(PWM)信号生成回路250と、スイッチング素子260と、平滑化回路270と、を備えている。なお、図2では、第1の処理部202Rの構成のみが示されているが、他の処理部202G,Bの構成も同様である。以下では、第1の処理部202Rおよび目標光強度設定部230に注目して説明する。
なお、本実施例では、各処理部202R,G,Bに含まれる補正部220および比較部240の機能と、目標光強度設定部230の機能とは、図示しないCPUが図示しないメモリに格納されたコンピュータプログラムを実行することによって実現される。
第1のAD変換器212は、光センサ192Rに接続されており、光センサ192Rによって検出されたアナログ形式の光検出値をデジタル形式の光検出値に変換する。第2のAD変換器214は、温度センサ194Rに接続されており、温度センサ194Rによって検出されたアナログ形式の温度検出値をデジタル形式の温度検出値に変換する。
補正部220は、第1のAD変換器212から取得した光検出値(デジタル形式)を、第2のAD変換器214から取得した温度検出値(デジタル形式)を用いて補正して、補正済み光強度値(デジタル形式)を求める。
具体的には、補正部220は、予め準備された複数のルックアップテーブル(LUT)を備えている。複数のLUTは、複数種の温度値に対応しており、各LUTには、複数の光検出値に対応して複数の補正済み光強度値が格納されている。補正部220は、温度検出値に応じて複数のLUTのうちの1つを選択し、選択された1つのLUTを参照して光検出値に対応する補正済み光強度値を求める。
なお、温度検出値に対応するLUTが存在しない場合には、補間計算によって補正済み光強度値が求められる。具体的には、まず、温度検出値Tよりもやや高い第1の温度値T1に対応する第1のLUTと、温度検出値Tよりもやや低い第2の温度値T2に対応する第2のLUTと、が選択される。次に、第1のLUTを参照することによって光検出値Lに対応する第1の参照値(補正済み光強度値)L1が求められると共に、第2のLUTを参照することによって光検出値Lに対応する第2の参照値(補正済み光強度値)L2が求められる。そして、温度検出値Tと各温度値T1,T2とに応じて決定される重み付け係数を各参照値L1,L2に乗じ、得られた2つの値を加算することによって、補正済みの光強度値が決定される。すなわち、補正済みの光強度値は、例えば、(T−T2)/(T1−T2)×L1+(T1−T)/(T1−T2)×L2によって求められる。
ところで、光検出値を温度検出値を用いて補正するのは、光センサ192Rの温度依存性を考慮するためである。なお、光センサ192Rの温度は、光センサが動作することによって上昇すると共に、光センサの周囲温度に応じて変化する。
図3は、光センサの温度依存性を示すグラフである。なお、図3のグラフは、光センサが所定の強度を有する光を検出する場合における光センサの温度(℃)と出力(%)との関係を示している。図3では、光センサの温度が25℃のときの出力(検出値)が100%として表されている。図3に示すように、光センサの温度が比較的高い場合には、光センサの検出値は比較的大きくなり、光センサの温度が比較的低い場合には、光センサの検出値は比較的小さくなる。
図3の特性を考慮して、本実施例では、上記のように、複数種の温度値に対応する複数のLUTが準備されている。すなわち、比較的高い温度に対応する第1のLUTには、特定の光検出値に対応する補正済み光強度値として、比較的小さな値が設定されている。また、比較的低い温度に対応する第2のLUTには、該特定の光検出値に対応する補正済み光強度値として、比較的大きな値が設定されている。
補正部220(図2)は、上記のようにして求められた補正済み光強度値(デジタル形式)を比較部240に供給する。
目標光強度設定部230は、予め設定された3つの目標光強度値を3つの処理部202R,G,Bに供給する。3つの目標光強度値は、3つの発光部102R,G,Bから射出されるべき3つの光の強度に関係する値、換言すれば、3つの処理部202R,G,Bで得られる3つの補正済み光強度値の目標値を示している。
特に、本実施例では、目標光強度設定部230は、ユーザからの指示に応じて3つの目標光強度値を変更可能である。具体的には、目標光強度設定部230は、画像データ処理部180を介して、液晶ライトバルブ120R,G,Bにユーザインタフェース画面を供給し、プロジェクタPJに該画面を表示させる。そして、ユーザインタフェース画面を介して、ユーザによって通常モードが選択された場合には、目標光強度設定部230は、3つの目標光強度値を比較的高い値に設定し、ユーザによって省電力モードが選択された場合には、目標光強度設定部230は、3つの目標光強度値を比較的低い値に設定する。また、ユーザによって特定の色調モード(例えば赤色が強い色調)が選択された場合には、目標光強度設定部230は、特定の発光部(例えば102R)に対応する特定の目標光強度値を比較的高い値に設定する。なお、本実施例では、モード毎に3つの目標光強度値が予め準備されているが、これに代えて、3つの目標光強度値はユーザによって任意に設定されてもよい。
比較部240は、補正部220から与えられた補正済み光強度値と、目標光強度設定部230から与えられた発光部102Rに対応する目標光強度値と、を比較し、比較結果を出力する。比較結果は、補正済み光強度値と目標光強度値とのうちのいずれが高いかを示すと共に、補正済み光強度値と目標光強度値との差分を示す。
PWM信号生成回路250は、パルス幅変調(PWM)信号S1を生成する回路であり、比較部240から与えられた比較結果に応じて、PWM信号のデューティ比を変更する。具体的には、PWM信号生成回路250は、補正済み光強度値が目標光強度値よりも低い場合には、補正済み光強度値と目標光強度値との差分に応じてデューティ比を増大させる。一方、PWM信号生成回路は、補正済み光強度値が目標光強度値よりも高い場合には、補正済み光強度値と目標光強度値との差分に応じてデューティ比を低減させる。デューティ比の変化量は、差分が大きい程、大きく設定される。
スイッチング素子260は、トランジスタを含んでいる。トランジスタのゲート端子Gには、PWM信号S1が与えられており、ドレイン端子Dには、所定の電圧V0が与えられており、ソース端子Sには、平滑化回路270が接続されている。なお、所定の電圧V0は、発光部102Rの電気特性(例えば順電圧)に応じて決定される。スイッチング素子260は、PWM信号S1に応じてオン状態とオフ状態とに切り替えられ、この結果、PWM信号S2が出力される。
平滑化回路270は、ダイオード272と、インダクタ274と、コンデンサ276と、を含んでいる。ダイオード272のカソード端子は、スイッチング素子260のソース端子Sとインダクタ274の一方の端子とに接続されており、アノード端子は、所定の電位(例えばグランド)に設定されている。インダクタ274の他方の端子は、コンデンサ276の一方の端子と発光部102Rに接続されている。コンデンサ276の他方の端子は、所定の電位(例えばグランド)に接続されている。なお、ダイオード272は、いわゆるフリーホイールダイオードであり、スイッチング素子260がオフ状態に設定された際にインダクタ274に電流を還流させる機能を有する。平滑化回路270は、PWM信号S2を平滑化し、平滑化された電圧Vを出力する。この結果、発光部102Rは、電圧Vに応じた強度を有する光を射出する
図4は、発光制御部190によって生成される信号の概要を示す説明図である。図4(A)は、PWM信号生成回路250から出力されるPWM信号S1を示している。図4(B)は、スイッチング素子260から出力されるPWM信号S2を示している。図4(C)は、平滑化回路270から出力されて発光部102Rに印加される電圧Vを示している。図4(A),(B)から分かるように、PWM信号S2は、PWM信号S1とほぼ同じパルス幅を有する信号であり、WM信号S2の最大値はほぼV0である。
期間Taでは、2つの信号S1,S2のデューティ比は約50%である。このため、該期間Taでは、電圧Vは約1/2×V0に設定される。同様に、期間Tbでは、2つの信号S1,S2のデューティ比は約75%であるため、電圧Vは約3/4×V0に設定される。また、期間Tcでは、2つの信号S1,S2のデューティ比は約25%であるため、電圧Vは約1/4×V0に設定される。
図4(A)〜(C)から分かるように、発光部102Rに印加される電圧Vは、信号S1,S2が比較的高いデューティ比を有する場合に比較的高い値に設定され、信号S1,S2が比較的低いデューティ比を有する場合に比較的低い値に設定される。
このように、補正済み光強度値と目標光強度値との関係に応じて、発光部102Rに印加される電圧Vが調整されれば、発光部102Rは、目標光強度値に応じた強度を有する赤色光を安定して射出することができる。そして、各発光部102R,G,Bが、対応する目標光強度値に応じた強度を有する色光を安定して射出することによって、プロジェクタPJは、安定した明るさおよび色調を有する画像を表示することができる。
具体的には、各発光部102R,G,Bから射出される光の強度は、各発光部の温度に応じて変化し得る。各発光部102R,G,Bから射出される光の強度が変化すると、プロジェクタPJによって表示される画像の明るさや色調が変化してしまう。
しかしながら、本実施例では、各光センサ192R,G,Bによって、対応する発光部102R,G,Bから射出される光の一部が検出されるため、各発光部から射出される光の強度がほぼ一定となるように各発光部を制御することができる。
ただし、各光センサ192R,G,Bの検出値は、図3で説明したように、各光センサの温度に応じて変化し得る。このため、本実施例では、光センサ192R,G,Bの温度を検出する温度センサ194R,G,Bが設けられている。そして、光センサ192R,G,Bの検出結果を、温度センサ194R,G,Bの検出結果を用いて補正することによって、発光部102R,G,Bから実際に射出される光の強度に関係する値(補正済み光強度値)を得ることができる。そして、補正済み光強度値を用いることにより、発光部102R,G,Bから射出される光の強度を適切に調整することができる。換言すれば、3つの発光部102R,G,Bは、目標光強度設定部230によって予め設定された3つの目標光強度値に応じた強度を有する3つの色光を安定して射出することができる。これにより、プロジェクタPJは、安定した明るさおよび色調を有する画像を表示することが可能となる。
特に、本実施例では、ユーザからの指示に応じて3つの目標光強度値を変更可能であるため、各発光部102R,G,Bにユーザの意図に整合する強度を有する色光を射出させることができ、この結果、プロジェクタPJにユーザの意図に整合する明るさおよび色調を有する画像を表示させることができる。
ところで、LEDから射出される光の強度は、LEDに供給される電流に応じて変化するため、LEDから射出される光の強度は、通常、電流を制御することによって調整される。しかしながら、LEDが電流で制御される場合には、特許文献1のように制御回路が比較的複雑な構成になると共に、制御回路の消費電流が比較的大きくなってしまう。一方、本実施例では、LEDを含む各発光部102R,G,Bから射出される光の強度は、電圧を制御することによって調整されている。このため、本実施例では、制御回路170(より具体的には発光制御部190)を比較的簡単な構成にすることができると共に、制御回路170の消費電流を比較的小さくすることができるという利点がある。
特に、本実施例では、補正済み光強度がデジタル形式で表されているため、デジタル形式で表された目標光強度を利用することができ、この結果、目標光強度の設定の自由度を高めることができる。したがって、目標光強度を容易に変更することができると共に、プロジェクタPJによって表示される画像の明るさおよび/または色調を容易に変更することができる。
なお、以上の説明から分かるように、本実施例における比較部240と目標光強度設定部230とPWM信号生成回路250とスイッチング素子260と平滑化回路270とが、本発明における調整部に相当する。特に、PWM信号生成回路250とスイッチング素子260とが本発明におけるパルス幅変調信号生成部に相当し、平滑化回路270が本発明における印加電圧生成部に相当する。
B.第2実施例:
第1実施例では、各発光部102R,G,Bから射出される光の強度はほぼ一定に維持されているが、本実施例では、各発光部102R,G,Bから射出される光の強度は画像データに応じて変更される。以下では、第1実施例を比較例として用いつつ、本実施例について説明する。
第1実施例では、各発光部102R,G,Bから射出される光の強度はほぼ一定に維持されているが、本実施例では、各発光部102R,G,Bから射出される光の強度は画像データに応じて変更される。以下では、第1実施例を比較例として用いつつ、本実施例について説明する。
図5は、第2実施例における処理の概要を示す説明図である。図5(A)は、比較例(すなわち第1実施例)の処理の概要を示しており、図5(B)は、第2実施例の処理の概要を示している。なお、図5(A),(B)では、図1に示す第1の発光部102Rおよび第1の液晶ライトバルブ120Rのみが示されている。
図5(A)に示すように、比較例では、発光部102Rから射出される赤色光の強度はほぼ一定の強度に維持されている。この強度を、100%の強度とする。液晶ライトバルブ120Rの透過率は、液晶ライトバルブ120Rに供給される赤色データに応じて変更される。図5(A)では、赤色データに含まれるすべての画素データの階調値が上限値(例えば255)の80%の値(例えば204(=255×0.8))である場合を想定している。このため、液晶ライトバルブ120Rに含まれるすべての液晶素子の透過率は80%に設定される。そして、図5(A)では、液晶ライトバルブ120Rからは、80%の強度を有する赤色光が射出される。
一方、図5(B)に示すように、本実施例では、発光部102Rから射出される赤色光の強度が低減されていると共に、液晶ライトバルブ120Rには、図5(A)の赤色データに対して伸張処理が施された伸張済み赤色データが供給されている。ここで、伸張処理は、画像データに含まれる各画素データの階調値を増大させる処理を意味している。図5(B)では、発光部102Rから射出される光の強度は、80%に低減されている。また、図5(B)では、伸張済み赤色データに含まれるすべての画素データの階調値は、上限値(例えば255)に設定されている。このため、液晶ライトバルブ120Rに含まれるすべての液晶素子の透過率は100%に設定される。そして、図5(B)では、液晶ライトバルブ120Rからは、80%の強度を有する赤色光が射出される。
上記のように、図5(A)および図5(B)の双方において、液晶ライトバルブ120Rからは80%の強度を有する赤色光が射出されている。ただし、図5(A)では、発光部102Rから射出された光のうち、20%の光が液晶ライトバルブ120Rで遮られて、熱に変換されている。一方、図5(B)では、発光部102Rから射出された光は液晶ライトバルブ120Rによって遮られないため、液晶ライトバルブ120Rの発熱を抑制することができる。また、図5(B)では、発光部102Rから射出される光の強度が低減されているため、発光部102Rの消費電力を低減することができる。
以下では、第2実施例の具体的な処理を説明する。第2実施例では、図1と同様のプロジェクタPJが利用される。ただし、制御回路170Aが変更されている。図6は、第2実施例における制御回路170Aの内部構成を示す説明図である。図6では、画像データ処理部180Aの内部構成と発光制御部190Aの内部構成とが示されている。
画像データ処理部180Aは、解析部182と、伸張部184と、ガンマ補正部186と、デジタル−アナログ(DA)変換器188と、を備えている。比較例(第1実施例)の画像データ処理部180も、本実施例の画像データ処理部180Aと同様の構成を有しているが、解析部182と伸張部184とは設けられていない。
なお、本実施例における伸張部184が、本発明における階調値増大部に相当する。
解析部182は、例えば、図示しないフレームメモリから読み出された3つの色データRa,Ga,Baを含む第1のデジタル画像データFDaを受け取り、該第1のデジタル画像データFDaを解析する。具体的には、解析部182は、色データRa,Ga,Ba毎に、各色データに含まれる複数の画素データの階調値のうち、最も大きな値(最大階調値)を求める。そして、解析部182は、3つの色データRa,Ga,Baに対応する3つの最大階調値を、伸張部184と発光制御部190A内の目標光強度変更部232(後述する)とに供給する。
伸張部184は、解析部182から与えられた3つの最大階調値に応じて、第1のデジタル画像データFDaに含まれる3つの色データRa,Ga,Baに対して伸張処理を施す。例えば、画素データの階調値が0〜255の範囲で表され、1つの色データに含まれる最大階調値を有する特定の画素データの階調値が150である場合を想定する。このとき、伸張部184は、該特定の画素データの階調値を上限値255に増大させる係数255/150を、該1つの色データに含まれる各画素データの階調値に乗じる。このようにして、3つの色データRb,Gb,Bbを含む第2のデジタル画像データFDbが生成される。
ガンマ補正部186は、第2のデジタル画像データFDbに含まれる3つの色データRb,Gb,Bbに対して、3つの液晶ライトバルブ120R,G,Bに適したガンマ補正を施す。これにより、3つの色データRc,Gc,Bcを含む第3のデジタル画像データFDcが生成される。なお、ガンマ値は、比較例(第1実施例)と同じ値が利用される。
DA変換器188は、3つの色データRc,Gc,Bcを含む第3のデジタル画像データFDcに対してDA変換を施す。これにより、3つの色データを含むアナログ画像データが生成され、該3つの色データは、液晶ライトバルブ120R,G,Bに供給される。
発光制御部190Aは、比較例(第1実施例)の発光制御部190(図2)とほぼ同様であるが、目標光強度設定部230に代えて、目標光強度変更部232を備えている。図6では、各処理部202R,G,Bの図示はかなり簡略化されているが、各処理部202R,G,Bは、図2と同じ構成を有している。
なお、本実施例でも、各処理部202R,G,Bに含まれる補正部220および比較部240の機能と、目標光強度変更部232の機能とは、図示しないCPUが図示しないメモリに格納されたコンピュータプログラムを実行することによって実現される。
目標光強度変更部232は、比較例(第1実施例)と同様に、3つの目標光強度値を3つの処理部202R,G,B内の3つの比較部240に供給する機能を有している。
ただし、本実施例では、比較例(第1実施例)において予め設定された3つの目標光強度値は、3つの基準光強度値として利用される。そして、目標光強度変更部232は、解析部182から与えられた3つの最大階調値を用いて3つの基準光強度値を修正し、修正済みの3つの基準光強度値を3つの目標光強度値として3つの比較部240に供給する。具体的には、目標光強度変更部232は、プロジェクタPJによって表示される合成済み画像を構成する各色画像の強度、換言すれば、各液晶ライトバルブ120R,G,Bから射出される各色光の強度が、比較例(第1実施例)と同じになるように、各発光部102R,G,Bに対応する目標光強度値を決定する。例えば、1つの色データの最大階調値が150である場合には、該色データに対応する目標光強度値は、基準光強度値に150/255を乗じた値に決定される。
なお、本実施例では、解析部182と伸張部184と目標光強度変更部232との処理は、1フレーム毎に実行される。
前述したように、比較例(第1実施例)では、画像データ処理部180は伸張部184を備えていない。このため、各液晶ライトバルブ120R,G,Bには、伸張処理が施されていない第1のデジタル画像データFDa(図6参照)に基づいて生成されたアナログ画像データが供給される。このアナログ画像データを、以下では「非伸張画像データ」と呼び、該アナログ画像データに含まれる各色データを、以下では「非伸張色データ」と呼ぶ。一方、第2実施例では、画像データ処理部180Aは伸張部184を備えている。このため、各液晶ライトバルブ120R,G,Bには、伸張処理が施された第2のデジタル画像データFDb(図6)に基づいて生成されたアナログ画像データが供給される。このアナログ画像データを、以下では「伸張済み画像データ」と呼び、該アナログ画像データに含まれる各色データを、以下では「伸張済み色データ」と呼ぶ。
図7は、比較例(第1実施例)における具体的な処理を示す説明図である。図7(A)は、非伸張画像データに含まれる非伸張赤色データの階調値分布を示している。図7(B)は、該非伸張赤色データが供給されたときの液晶ライトバルブ120Rの透過率分布を示している。図7(C)は、スクリーン上に赤色画像が表示される際に発光部102Rから射出される赤色光の強度を示している。図7(D)は、スクリーン上に形成される赤色画像の強度分布を示している。
なお、図7(A)〜(D)では、赤色画像の表示に関する処理が描かれているが、他の色画像の表示に関する処理も同様である。また、図7(A)〜(D)では、左側に第1のフレームF1の赤色画像を表示する際の処理内容が描かれており、右側に第2のフレームF2の赤色画像を表示する際の処理内容が描かれている。そして、図7(A),(B),(D)のそれぞれに描かれた各矩形枠の左端は、1つのフレームの赤色画像の左上端の画素に対応し、各矩形枠の右端は、該赤色画像の右下端の画素に対応する。
比較例では、伸張処理は実行されないため、図7(B)に示す液晶ライトバルブ120Rの透過率分布は、図7(A)に示す非伸張赤色データの階調値分布とほぼ同じプロファイルを有している。
また、比較例では、目標光強度値は一定の値で維持されるため、図7(C)に示すように、発光部102Rから射出される光の強度はほぼ一定の強度(100%の強度)で維持されている。
この結果、比較例では、図7(D)に示すように、赤色画像の強度分布は、非伸張赤色データの階調値分布(図7(A))とほぼ同じプロファイルとなる。
図8は、第2実施例における具体的な処理を示す説明図であり、図7に対応する。ただし、図8(A)は、伸張済み画像データに含まれる伸張済み赤色データの階調値分布を示している。なお、図8(A)には、比較のため、図7(A)の曲線が破線で描かれている。また、図8(B)は、該伸張済み赤色データが供給されたときの液晶ライトバルブ120Rの透過率分布を示している。なお、図8(B)には、比較のため、図7(B)の曲線が破線で描かれている。
第2実施例では、解析結果(最大階調値)に応じた伸張処理が実行される。この伸張処理により、階調値分布は、図7(A)の分布から、図8(A)の分布に変更される。例えば、図7(A)において最大階調値を有する特定の画素データは、伸張処理後の図8(A)において階調値255(上限値)を有している。この結果、液晶ライトバルブ120Rの透過率分布は、図7(B)の分布から、図8(B)の分布に変更される。例えば、図7(B)において最大の透過率を示す上記の特定の画素データに対応する特定の液晶素子は、伸張処理後の図8(B)において100%の透過率を示している。なお、図8(B)に示す液晶ライトバルブ120Rの透過率分布は、図8(A)に示す伸張済み赤色データの階調値分布とほぼ同じプロファイルを有している。
また、第2実施例では、解析結果(最大階調値)に応じて目標光強度値が変更される。この目標光強度値の変更により、発光部102Rから射出される光の強度は、図7(C)に示す100%の強度から図8(C)に示す100%未満の強度に低減される。具体的には、伸張処理によって階調値が増大する程、発光部102Rから射出される光の強度は低減される。
この結果、第2実施例では、図8(D)に示すように、赤色画像の強度分布は、図7(D)の強度分布とほぼ同じプロファイルとなる。
以上説明したように、本実施例では、解析結果(3つの最大階調値)に応じて、第1のデジタル画像データFDaに含まれる3つの色データRa,Ga,Baに対する伸張処理が独立して実行される。また、解析結果(3つの最大階調値)に応じて、3つの目標光強度値が独立して変更されて3つの発光部102R,G,Bから射出される光の強度が独立して低減される。さらに、本実施例では、比較例(第1実施例)と同様に、発光部102R,G,Bから射出される光の強度は、補正済み光強度値を用いて適切に調整されるため、3つの目標光強度値に応じた強度を有する3つの色光を安定して射出することができる。これにより、本実施例では、プロジェクタは、比較例(第1実施例)とほぼ同じ明るさおよび色調を有する画像を安定して表示することができる。また、本実施例では、前述したように、各液晶ライトバルブ120R,G,Bの発熱を低減することができると共に、各発光部102R,G,Bの消費電力を低減することができる。
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
(1)上記実施例では、比較結果は、補正済み光強度値と目標光強度値とのうちのいずれが高いかを示すと共に、補正済み光強度値と目標光強度値との差分を示しているが、これに代えて、補正済み光強度値と目標光強度値とのうちのいずれが高いかのみを示していてもよい。このようにしても、補正済み光強度値を目標光強度値にほぼ一致させることができる。ただし、上記実施例のようにすれば、デューティ比を迅速に変更することができるため、補正済み光強度値が目標光強度値に達するまでの期間を短縮することができる。
(2)上記実施例では、3つの液晶ライトバルブ120R,G,Bが利用されているが、これに代えて、1つの液晶ライトバルブが利用されてもよい。この場合には、3つの発光部から射出される3つの色光が順次1つの液晶ライトバルブに入射するようにすればよい。なお、この場合には、1つの発光部から1つの色光が射出される期間には、他の2つの発光部からの2つの色光の射出は禁止される。発光部からの光の射出は、発光部に印加される電圧Vをゼロに設定することによって、禁止可能である。発光部に印加される電圧Vは、例えば、該発光部に対応するPWM信号生成回路250がPWM信号S1をゼロに設定することによって、あるいは、目標光強度設定部230,目標光強度変更部232が該発光部に対応する比較部240に与える目標光強度値をゼロに設定することによって、ゼロに設定可能である。
(3)上記実施例では、光センサは、発光部付近に設けられているが、これに代えて、液晶ライトバルブ付近に設けられていてもよいし、発光部と液晶ライトバルブとの間の光路に設けられていてもよい。すなわち、光センサは、発光部から射出された光のうちの少なくとも一部が入射するように設けられていればよい。
(4)上記実施例では、発光部は、LEDを備えているが、これに代えて、半導体レーザなどの他の固体光源を備えていてもよい。
また、上記実施例では、プロジェクタは、3つの色光を射出する3つの発光部を備えているが、これに代えて、3つの色光を含む光を射出する1つの発光部(例えば水銀ランプやハロゲンランプ)と、該発光部から射出された光を3つの色光に分離する分離部(例えばフィルタ)と、を備えていてもよい。
(5)上記実施例では、プロジェクタはカラー画像を表示しているが、これに代えて、モノクロ画像を表示するようにしてもよい。一般には、画像表示装置は、光源装置と、制御装置と、光変調装置と、を備えていればよい。この場合にも、画像表示装置に充分に安定した明るさを有する画像を表示させることができる。
(6)上記実施例では、液晶ライトバルブ120R,G,Bを備えるプロジェクタPJに本発明が適用されているが、これに代えて、DMD(ディジタル・マイクロミラー・デバイス)(TI社の商標)などのマイクロミラー型光変調デバイスを備えるプロジェクタに本発明が適用されてもよい。
(7)上記実施例では、本発明の制御装置はプロジェクタに適用されているが、これに代えて、露光装置や光を利用する測定装置などの充分に安定した強度を有する光が必要な種々の装置に適用可能である。また、上記実施例では、本発明の画像表示装置はプロジェクタに適用されているが、これに代えて、直視型のディスプレイに適用されてもよい。
(8)上記実施例において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよく、逆に、ソフトウェアによって実現されていた構成の一部をハードウェアに置き換えるようにしてもよい。
102R,G,B…発光部
110R,G,B…照明光学系
120R,G,B…液晶ライトバルブ
130…クロスダイクロイックプリズム
140…投写光学系
170,170A…制御回路
180,180A…画像データ処理部
182…解析部
184…伸張部
186…ガンマ補正部
188…DA変換器
190,190A…発光制御部
192R,G,B…光センサ
194R,G,B…温度センサ
202R,G,B…処理部
212,214…アナログ−デジタル変換器
220…補正部
230…目標光強度設定部
232…目標光強度変更部
240…比較部
250…パルス幅変調信号生成回路
260…スイッチング素子
270…平滑化回路
272…ダイオード
274…インダクタ
276…コンデンサ
PJ…プロジェクタ
110R,G,B…照明光学系
120R,G,B…液晶ライトバルブ
130…クロスダイクロイックプリズム
140…投写光学系
170,170A…制御回路
180,180A…画像データ処理部
182…解析部
184…伸張部
186…ガンマ補正部
188…DA変換器
190,190A…発光制御部
192R,G,B…光センサ
194R,G,B…温度センサ
202R,G,B…処理部
212,214…アナログ−デジタル変換器
220…補正部
230…目標光強度設定部
232…目標光強度変更部
240…比較部
250…パルス幅変調信号生成回路
260…スイッチング素子
270…平滑化回路
272…ダイオード
274…インダクタ
276…コンデンサ
PJ…プロジェクタ
Claims (8)
- 光源装置を制御するための制御装置であって、
光センサであって、前記光源装置から射出されて前記光センサに入射する光の強度を検出する前記光センサと、
前記光センサの温度を検出する温度センサと、
前記光センサの検出結果を、前記温度センサの検出結果を用いて補正することによって、補正済みの光強度を求める補正部と、
前記補正済み光強度が目標光強度と等しくなるように、前記光源装置から射出される光の強度を調整する調整部と、
を備えることを特徴とする制御装置。 - 請求項1記載の制御装置であって、
前記調整部は、前記光源装置に印加される電圧を調整することによって、前記光源装置から射出される光の強度を調整する、制御装置。 - 請求項2記載の制御装置であって、
前記調整部は、
前記補正済み光強度と前記目標光強度とを比較する比較部と、
前記比較部の比較結果に応じたデューティ比を有するパルス幅変調信号を生成するパルス幅変調信号生成部と、
前記パルス幅変調信号を平滑化して、前記光源装置に印加される前記電圧を生成する印加電圧生成部と、
を備える、制御装置。 - 請求項3記載の制御装置であって、
前記補正部は、
前記光センサの検出結果をアナログ−デジタル変換する第1のアナログデジタル変換器と、
前記温度センサの検出結果をアナログ−デジタル変換する第2のアナログデジタル変換器と、
を備え、
前記補正部は、デジタル形式で表された前記光センサの検出結果を、デジタル形式で表された前記温度センサの検出結果を用いて補正することによって、デジタル形式で表された前記補正済み光強度を求め、
前記比較部は、前記デジタル形式で表された補正済み光強度と、デジタル形式で表された前記目標光強度と、を比較する、制御装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の制御装置であって、さらに、
ユーザからの指示に応じて前記目標光強度を設定するための目標光強度設定部を備える、制御装置。 - 請求項1ないし4のいずれかに記載の制御装置であって、
前記制御装置は、画像データに応じて画像を表示する画像表示装置に利用可能であり、
前記制御装置は、さらに、
前記画像データを解析する解析部と、
前記解析部の解析結果に応じて、前記画像データに含まれる複数の画素データの階調値を増大させる階調値増大部と、
前記階調値が増大する程、前記光源装置から射出される光の強度が低減されるように、前記解析部の解析結果に応じて、前記目標光強度を変更するための目標光強度変更部と、
を備える、制御装置。 - 画像表示装置であって、
前記光源装置と、
請求項1ないし6のいずれかに記載の前記制御装置と、
画像データに応じて、前記光源装置から射出される光を変調するための光変調装置と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。 - 画像表示装置であって、
それぞれ異なる色の色光を射出する複数の前記光源装置と、
前記複数の光源装置を制御するための請求項1ないし6のいずれかに記載の前記制御装置と、
画像データに含まれる複数の色データに応じて、前記複数の光源装置から射出される複数の色光を変調するための少なくとも1つの光変調装置と、
を備えることを特徴とする画像表示装置。
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JP2006204817A JP2008034190A (ja) | 2006-07-27 | 2006-07-27 | 光源装置を制御する制御装置およびこれを用いた画像表示装置 |
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JP2006204817A JP2008034190A (ja) | 2006-07-27 | 2006-07-27 | 光源装置を制御する制御装置およびこれを用いた画像表示装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011053397A (ja) * | 2009-09-01 | 2011-03-17 | Seiko Epson Corp | 画像表示装置および画像調整方法 |
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US9769439B2 (en) | 2013-01-04 | 2017-09-19 | Seiko Epson Corporation | Projector and method for controlling the same the same that adjust light source output based on a corrected detected light brightness |
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-
2006
- 2006-07-27 JP JP2006204817A patent/JP2008034190A/ja active Pending
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