JP2008171983A - 光源装置、画像表示装置、プロジェクタおよび光源制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定電流源に複数が直列接続された光源の輝度バラツキを個別に調整する輝度バラツキ調整手段において、電力利用効率を改善して省電力対応する。
【解決手段】直列接続された複数の光源１〜４と、光源１〜４を定電流点灯した中から輝度バラツキにより最低輝度と観測された基準光源１を連続点灯することにより最大輝度で発光させる基準電流を前記直列接続の両端に供給する定電流源５と、前記複数の光源１〜４各々に並列接続されて前記光源１〜４各々の印加電圧をＰＷＭ制御によりバイパスＯＮする制御素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４と、前記各制御素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４各々のバイパスＯＮによる前記各光源１〜４のＯＦＦ期間を光源別輝度抑制データに基づいて制御する各光源１〜４用ＰＷＭ信号が個別に出力されるＰＷＭ制御回路６と、を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源装置、画像表示装置、プロジェクタおよび光源制御方法に関する。

近年、プロジェクタの小型化の要求が益々高まるなか、発光ダイオード（ＬＥＤ）の高出力化に伴い、このＬＥＤを光源に用いた光源装置、画像表示装置およびプロジェクタが検討されている。ＬＥＤは、小型化、平板化に加えて構成要素の削減も可能であることから、次世代の表示素子として大きな可能性を秘めている。

ところで、ＬＥＤ個々の素子のばらつきを個別に調整するためには、マトリクス型の駆動が必要とされていた。また、表示装置のバックライト、あるいはプロジェクタ用の強力光源等の各光源用途として消費電力の大きいＬＥＤに対する駆動装置に必要とされる大電力駆動用のＬＳＩ等は未だ開発されていない。現状ではコストの点で妥協できる直列接続形式が用いられるが、この直列接続形式では、個々のＬＥＤの輝度バラツキを調整することが困難である。

そこで、直列接続された複数の発光素子、例えばＬＥＤを定電流駆動するにあたり、個々のＬＥＤ素子の輝度バラツキを個別に調整することができるようにした定電流源、この定電流源により駆動されるバックライト光源装置及びカラー液晶表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

具体的には、直列接続された複数のＬＥＤをパルス幅変調定電流駆動回路により定電流駆動する定電流駆動装置であって、前記直列接続された複数のＬＥＤの各々に並列に負荷抵抗を接続するスイッチを構成するトランジスタと、このトランジスタのベース・エミッタ間に接続されたダイオードと、前記トランジスタのベースに接続されたコンデンサとを備え、前記トランジスタのベースに前記コンデンサを介してスイッチング制御信号を供給する制御回路とを備え、前記トランジスタを前記制御回路によりスイッチング制御することにより、前記直列接続された複数の素子に流れる駆動電流を前記負荷抵抗に分流するようにしたものである。
特開２００５−３１０９９６号公報（段落００１１、図１１）

しかしながら、特許文献１に開示されたパルス幅変調定電流駆動回路は電力利用効率の点で必ずしも良好なものでなく、直列接続された複数の光源の輝度バラツキを個別に調整する輝度バラツキ調整手段として、さらなる省電力の対応が望まれていた。本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、低品質のため単一素子内または隣接素子間に輝度バラツキのある光源でありながら、その光量の不均一を解消することが可能であると共に、電力消費の少ない光源装置、画像表示装置およびプロジェクタを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明の光源装置は、直列接続された複数の光源と、前記光源を定電流点灯した中から輝度バラツキにより最低輝度と観測された基準光源を連続点灯することにより最大輝度で発光させる基準電流を前記直列接続の両端に供給する定電流源と、前記複数の光源各々に並列接続されて前記光源各々の印加電圧をＰＷＭ制御によりバイパスＯＮする制御素子と、前記制御素子各々のバイパスＯＮによる前記各光源のＯＦＦ期間を光源別輝度抑制データに基づいて制御する各光源用ＰＷＭ信号が個別に出力されるＰＷＭ制御回路と、を備えたことを特徴とする。

本発明の光源装置によれば、予め輝度バラツキを観測して最低輝度の基準光源を特定すると共に、各光源別の輝度バラツキに関するデータを、光源別輝度抑制データとして利用可能に保存する。この基準光源を連続点灯することにより最大輝度で発光させる定電流を基準電流と定めて定電流源から供給する。この基準電流を維持すると基準光源以外の光源は輝度バラツキに応じて基準光源よりも明るく点灯するので光源別輝度抑制する必要が生ずる。

そこで、ＰＷＭ制御回路から光源別輝度抑制データに基づいて制御する各光源用ＰＷＭ信号が個別に出力される。この光源別輝度抑制データに基づいてＰＷＭ制御回路が、制御素子各々のバイパスＯＮによる前記各光源のＯＦＦ期間を制御すると、ＯＦＦ期間の短い分だけ輝度を上げ、ＯＦＦ期間の長い分だけ輝度を下げる作用がある。

この作用により１番暗い光源の最大輝度を基準光源として連続発光するように定電流制御する。そして、この基準光源以外の光源が基準光源を超えて明る過ぎる分だけ限定して抑制することにより、輝度バラツキを個別に調整することができる。この輝度抑制しているＯＦＦ期間中の光源に関しては電力消費がほとんどなくなる分だけで電力効率が向上する。

このように電流値に対する輝度バラツキを含んだ複数の光源を直列接続して定電流駆動する光源装置において、光源別輝度抑制データに基づいてＯＦＦ期間の制御することにより、電力効率を良好にして輝度バラツキを個別に調整することが可能である。

また、本発明の光源装置は、前記光源にＬＥＤを用いることが好ましい。特に、高出力のＬＥＤは輝度も高く電力効率が良好であるため、光源装置の小型軽量化およびさらなる省電力化を達成できる。

また、本発明の光源装置における前記光源別輝度抑制データは、前記ＰＷＭ制御回路に入力されることにより、前記直列接続された複数の光源それぞれのＯＦＦ期間を排他的に制御するようにデータ構成されていることが好ましい。このような光源装置における光源それぞれのＯＦＦ期間は、光源それぞれをバイパスする制御素子のＯＮ期間である。

そして、電流源に複数の光源が直列接続されていると共に、光源毎にそれぞれ並列接続された制御素子も、電流源に対しては直列接続されている。ここで、光源それぞれのＯＦＦ期間が排他的でなければ、直列接続された複数の制御素子が抵抗なしに全部同時ＯＮして電流源を短絡する危険性が生じるので、排他制御することにより、破損の危険を回避できる。また、複数の光源のうち、多数でなく１個だけが排他的に消灯されるので、電力変動を少なく安定化できる。

また、本発明の光源装置は、複数の光源それぞれの近傍に配設された前記光源別の輝度データをリアルタイムに検出する輝度センサーと、前記輝度センサーからの前記輝度データに基づいた光源別輝度抑制データを生成してＰＷＭ制御回路に入力する輝度センサー制御回路と、を備えることが好ましい。

本発明の光源装置によれば、輝度センサーが複数の光源それぞれの輝度データをリアルタイムに検出するので、光源別輝度抑制データを、例えば製品の工場出荷時点で作成する手間が省ける。また、複数の光源のうち故障して不点灯の光源があれば、その光源をバイパスすることにより、正常な光源によりある程度の輝度を維持できる。

また、本発明の光源装置を備えて構成した画像表示装置を提供することができる。さらに、その画像表示装置を備えて構成したプロジェクタも提供することができる。そして、これらの画像表示装置またはプロジェクタにおいても、本発明の光源装置で得られた効果と同等の効果を得ることが可能である。

また、本発明の光源装置制御方法は、複数の光源各々の輝度バラツキを観測して前記光源の中から最低輝度の基準光源を特定する最暗光源特定ステップと、前記基準光源を連続点灯することにより最大輝度で発光させる定電流を基準電流と定めて定電流源から供給する基準電流供給ステップと、前記各光源別の輝度バラツキに関するデータを、光源別輝度抑制データとして生成する光源別輝度抑制データ生成ステップと、前記光源別輝度抑制データに基づいて制御素子各々のゲートに各光源用ＰＷＭ制御信号を入力して各光源をバイパスＯＮすることにより前記各光源のＯＦＦ期間を制御する各光源ＯＦＦ期間制御ステップと、を備えたこと特徴とする。

以下、図面を参照して、本発明に係る光源装置、プロジェクタ及びモニタ装置の実施形態について、各部の構成と動作を適宜織り交ぜて説明する。なお、各図において、同一機能には同一符号を付して説明を省略する。また、光源をＬＥＤと適宜に読み替えるが、図面では全て光源で統一して表記する。

図１は本実施形態に係る光源装置Ｅの説明図であり、（ａ）概略回路図、（ｂ）光源別の輝度比に対する補正倍率と輝度抑制データである。図１（ａ）に示すように、光源装置Ｅは複数の光源（ＬＥＤ）１〜４を定電流源５に直列接続して定電流駆動する基本回路において、輝度バラツキ調整手段（図では特定せず）を付加した構成である。輝度バラツキ調整手段については他の図面も用いて順次説明する。

複数のＬＥＤ１〜４各々には、トランジスタを始めとする制御素子ＦＥＴ（以下、符号を兼用して「ＦＥＴ（特に電界効果トランジスタ）」と略す）１〜４がそれぞれ並列接続されていると共に、ＦＥＴ１〜４だけに着目すれば直列接続されている。これらＦＥＴ１〜４各々を各光源１〜４用ＰＷＭ信号でＰＷＭ制御し個別にＯＮすることにより、ＬＥＤ１〜４各々の印加電圧（順方向電圧降下）を個別にバイパスし、バイパスされたＬＥＤを消灯するＯＦＦ期間を設定することが可能に回路構成されている。なお、高出力のＬＥＤは輝度も高く電力効率が良好で小型軽量化に適する。

以下、光源装置Ｅの動作を説明する。
定電流源５に直列接続された複数のＬＥＤ１〜４を定電流点灯した中から、輝度バラツキにより最低輝度と観測された基準光源１を連続点灯して最大の輝度で発光させた基準電流を直列接続された複数のＬＥＤ１〜４の両端に供給する。ＰＷＭ制御回路６は、光源別輝度抑制データに基づいて各光源１〜４用ＰＷＭ信号を個別に出力する。

輝度バラツキ調整手段の一部を構成するＰＷＭ制御回路６は、図１（ｂ）に示すと共に後述する光源別輝度抑制データに基づいて、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４を個別にＯＮ／ＯＦＦ制御可能な各光源用ＰＷＭ信号を出力する。各光源用ＰＷＭ信号がＦＥＴ１〜ＦＥＴ４の各ゲートに入力されは、ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のＯＦＦ期間を制御する。

定電流源５は、複数のＬＥＤ１〜ＬＥＤ４と電流検出用の抵抗ｒを直列に接続し、これらに対する定電流源として定電流を供給する。電流検出用抵抗ｒは微小な抵抗値であり、この抵抗ｒを通過する電流値Ｉ＝電圧Ｖ／抵抗ｒ（符号兼用）として検出し、定電流源５へフィードバック信号をフィードバックすることにより常に一定の電流を安定して供給し、複数のＬＥＤ１〜ＬＥＤ４を点灯する。

そこで、ＰＷＭ制御回路６から光源別輝度抑制データに基づいて制御する各光源１〜４用ＰＷＭ信号が個別に出力される。この光源別輝度抑制データに基づいてＰＷＭ制御回路が、制御素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４各々のバイパスＯＮによる前記各光源１〜４のＯＦＦ期間を制御すると、ＯＦＦ期間の短い分だけ輝度を上げ、ＯＦＦ期間の長い分だけ輝度を下げる作用がある。

この作用により１番暗いＬＥＤの最大輝度を基準光源１として連続発光するように定電流制御する。そして、この基準光源１以外のＬＥＤ２〜４が基準光源を超えて明る過ぎる分だけ限定して抑制することにより、輝度バラツキを個別に調整することができる。この輝度抑制しているＯＦＦ期間には電力消費がないので電力効率が良好である。

このように電流値に対する輝度バラツキを含んだ複数のＬＥＤ１〜４を直列接続して定電流駆動、光源別輝度抑制データに基づいてＯＦＦ期間の制御することにより、電力効率を良好にして輝度バラツキを個別に調整することが可能である。

なお、光源別輝度抑制データは、ＰＷＭ制御回路６に入力されることにより、直列接続された複数のＬＥＤ１〜４それぞれのＯＦＦ期間を排他的に制御するようにデータ構成されている。この光源別輝度抑制データは、例えば、光源装置Ｅを生産して出荷検査する段階で、人が一般動作試験しながら作成して、図示せぬメモリ等に読み出し自在に保存する。

具体的には、電流値に対する輝度バラツキを含んだ複数のＬＥＤ１〜４の輝度を、光源装置Ｅの動作状態において観測し、ＬＥＤ１が暗ければ、基準光源とし、他のＬＥＤ２〜４それぞれのうち、明るいもの程、応分に輝度抑制する。また、図１２に沿って自動的にリアルタイム観測することも可能である。

ＬＥＤ１〜４それぞれのＯＦＦ期間は、ＬＥＤ１〜４それぞれをバイパスする制御素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４のＯＮ期間である。電流源５に複数のＬＥＤ１〜４が直列接続されていると共に、各光源１〜４毎にそれぞれ並列接続された制御素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４も、電流源５に対しては直列接続されている。

ここで、ＬＥＤ１〜４それぞれのＯＦＦ期間が排他的でなければ、制御素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４が抵抗なしに全部同時ＯＮして電流源５を短絡する危険性が生じるので、排他制御することにより、破損の危険を回避できる。また、複数のＬＥＤ１〜４のうち、瞬間的にでも多数でなく１個だけを消灯するで、電力変動を少なく安定化できる。

なお、図１（ａ）に示した回路は説明を簡単にする便宜上、単一色の構成のみを示しているが、実際には赤緑青（以下、各色を「Ｒ」、「Ｇ」、「Ｂ」と略す）の色毎に、同様の回路を構成して３原色のＬＥＤを構成する。

光源別輝度抑制データは以下のように設定される。
（１）１番暗いＬＥＤ１の最大輝度を１００％の基準光源１とし、パルス駆動せず連続点灯するように定電流駆動する。このように連続点灯するときの光源別輝度抑制データ＝０と定義する。
（２）基準光源１以外は、明る過ぎるので、輝度を抑制することにより、輝度バラツキを個別に調整する。基準光源１の明るさ１００％に揃えるための補正倍数（輝度比の逆数）を％表示し、１００−補正倍数＝輝度抑制データとして、ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４の別に図１（ｂ）で例示している。

ＰＷＭ制御回路６では、図１（ｂ）に示した輝度抑制データに基づいて、ＬＥＤ２〜ＬＥＤ４に対するＯＦＦ期間の挿入を排他的に行い、輝度の均一化を図る。ここで予め、各光源１〜４用にＯＦＦできるタイミングを排他的かつ均等に定めておく。例えば、ＬＥＤ２用ＯＦＦタイミング、ＬＥＤ３用ＯＦＦタイミング、ＬＥＤ４用ＯＦＦタイミングという排他的タイミングである。

図２は本実施形態に係る光源装置Ｅにおいて、各光源２〜４用ＯＦＦタイミングを単純に３分割した場合の動作説明図であり、（ａ）タイミングチャート、（ｂ）ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４別の輝度抑制データおよびＯＦＦ期間の割合（％）である。図２（ａ）に示すように、それぞれのＯＦＦタイミング中でＯＮするタイミングを可変することにより輝度制御を行う。

なお、タイミングチャートを示した全図に亘り、ＬＥＤ１〜ＬＥＤ４は同一色のＬＥＤである。すなわち、全部赤（Ｒ）、全部緑（Ｇ）または全部青（Ｂ）のＬＥＤどうしで輝度バラツキ調整する輝度バラツキ調整手段に関する説明である。３分割して分母が１／３になるため、図２（ｂ）に示すように、各光源別のＯＦＦ期間の割合は輝度抑制データの３倍になる。

図３は本実施形態に係る光源装置において、１周期を３００等分してＯＦＦタイミングを割り付けた動作の説明図であり、（ａ）タイミングチャート、（ｂ）光源別の輝度抑制データおよびＯＦＦ挿入回数である。図３（ａ）に示すように、１周期を３００等分し、ＬＥＤ２、ＬＥＤ３、ＬＥＤ４の順番にＯＦＦタイミングを割り付けている。

図３（ｂ）に示すように、輝度抑制データ値から、ＯＦＦする期間が決まるので、できるだけ均等にＯＦＦタイミングを割り付けることが望ましい。具体的には以下のとおりである。
ＬＥＤ２は、輝度抑制データ値が１７であるので。５１（＝１７×３）回だけＯＦＦ挿入する。
ＬＥＤ３は、輝度抑制データ値が５であるので。１５（＝５×３）回だけＯＦＦ挿入する。
ＬＥＤ４は、輝度抑制データ値が９であるので。２７（＝９×３）回だけＯＦＦ挿入する。
なお、ＯＦＦ挿入の回数と挿入位置（タイミング）の関係は、ＰＷＭ制御回路６の記憶部（図示せず）に、予めテーブルとして記憶するか、演算プログラムにより都度算出しても構わない。

なお、図２、図３に示した各光源１〜４に割り当てられたＯＦＦタイミング時間は、説明の便宜上、均等時間割（同一幅）であったが、各光源１〜４の輝度バラツキが大きい場合には、輝度抑制データ比で分割することが好ましい。このようにして、１番暗いＬＥＤ１の最大輝度を基準光源１として、連続発光させるように定電流制御する。この基準光源１も含めたＬＥＤ１〜４は電流値に対する輝度バラツキを含んでいるが、複数のＬＥＤ１〜４を直列接続して定電流駆動することにより生ずる輝度バラツキを個別に調整することができる。

ここで、図４、図５を用いて、ＯＦＦタイミングを不均等に配分した例を示す。輝度抑制データ比＝１７：５：９であるため、１周期中の各色のＯＦＦタイミングの時間配分は、それぞれ、１７／（１７＋５＋９）＝１７／３１＝５５％，５／３１＝１６％，9／３１＝２９％との規定比率となる。

図４は本実施形態に係る光源装置において、１周期中で各光源１〜４を規定比率で分割し、かつ１周期を３００等分してＯＦＦタイミングを割り付ける制御のタイミングチャートである。図４に示すよう、単純に前記規定比率で分割し、各光源１〜４のＯＦＦタイミングに関して、１周期全体を３００等分した解像度で制御する。ここでは、ＬＥＤ２が５１個分として１周期の５１／３００＝１７％、ＬＥＤ３が１５個分として１周期の１５／３００＝５％、ＬＥＤ４が２７個分として１周期の２７／３００＝９％の期間だけ、それぞれＯＦＦされる。

図５は本実施形態に係る光源装置において、１周期を１００等分し、分割後の各ＯＦＦタイミングを各光源１〜４別の規定比率で分割し、各光源１〜４別に順次ＯＦＦタイミングを割り付ける制御のタイミングチャートである。図５に示すように、１周期を１００等分し、分割された各ＯＦＦタイミング期間を、さらに前記規定比率で各光源１〜４別に分割し、各光源１〜４別に順次ＯＦＦタイミングを割り付ける。

図６は本実施形態に係る光源装置Ｅにおいて、ＯＦＦタイミング全体を３００等分し、各光源１〜４別の規定比率にしたがって並べ替えた幅を制御するタイミングチャートである。なお、図３〜図６において１周期を１００等分または３００等分しているのは一例に過ぎず、適宜に設定した分割数を採用しても構わない。

つぎに、光源装置Ｅの応用実施形態を図７、図８により説明する。
図７は本実施形態に係る光源装置をデジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ：米国テキサスインスツルメンツ社の商標）等による色順次駆動の画像表示装置およびプロジェクタへ応用した例を示すブロック図である。図７に示す画像表示装置７は、Ｒ光源モジュール８Ｒ、Ｇ光源モジュール８Ｇ、Ｂ光源モジュール８Ｂが定電流源５′により定電流駆動する基本回路構成である。

Ｒ光源モジュール８ＲはＲ用輝度抑制データを用い、Ｒ光源選択信号によりＦＥＴ・ＲのＯＦＦタイミングを制御する。同様に、Ｇ光源モジュール８ＧはＧ用輝度抑制データを用い、Ｇ光源選択信号によりＦＥＴ・ＧのＯＦＦタイミングを制御する。同様に、Ｂ光源モジュール８ＢはＢ用輝度抑制データを用い、Ｂ光源選択信号によりＦＥＴ・ＢのＯＦＦタイミングを制御する。このように、ＲＧＢ各光源選択信号によりＲＧＢ各光源モジュール８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ全体をＯＮ／ＯＦＦ制御する点に特徴がある。

なお、図７に示す画像表示装置７は、ＲＧＢ各光源モジュール８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの電流値に大差ない場合に好適である。そうでない場合は、ＲＧＢ各色の時間配分を変更して電流値を揃えることにより実用に適合させることが可能となる。

図８は本実施形態に係る光源装置による光源モジュール８の応用例を示すブロック図である。図８に示す光源モジュール８の構成および動作は、図１に沿って説明した光源装置Ｅとほぼ同様である。なお、ＤＭＤの場合、表示デバイスの最小応答時間の１／自然数より以下に１周期を設定することで色再現性を向上させることが可能となる。

図９は本実施形態に係る光源装置Ｅを光源数別に対応した説明図であり、（ａ）ＬＥＤ４個使いの回路図、（ｂ）光源数別による排他補正範囲（％）の比較図である。図９（ａ）に示すように、高出力の平角型ＬＥＤをＬＥＤ１〜４用に４個使いすることで、効率良く高輝度出力が得られる。したがって、高輝度出力を必要とするプロジェクタに好適である。

図９（ｂ）に示すように、光源数別の排他補正範囲は、光源数の増加に伴って減少し、光源数４なら３３％のところ、光源数１０なら１１％となる。これは、光源装置Ｅにおいて排他制御を行なっているので、光源数が増加するにしたがって輝度の調整範囲が徐々に減少することによる。しかし、ＬＥＤ１〜ＬＥＤｎの輝度バラツキはそれほど大きくないため、たとえ４個使い以上であっても制御可能な範囲であり、プロジェクタとしては十分実用に適する。

ここで、図１０、図１１により均等分割時の例を示して説明する。
図１０は本実施形態に係る光源装置Ｅにおいて、光源数別の排他補正範囲外となる場合、半分ずらして２個同時ＯＦＦする動作のタイミングチャートである。
図１１は本実施形態に係る光源装置Ｅにおいて、図１０に示した場合に１周期を１００等分してＯＦＦタイミングを割り付ける制御のタイミングチャートである。

図１０、図１１に示すように、輝度バラツキが排他補正範囲外となる場合には、同時にＯＦＦするＬＥＤを２個まで許可して対応するが、同時ＯＦＦのタイミングを極力避けている理由は、消費電力の変動を緩和するためであり、半分ずつずらして制御すれば電力効率の向上および安定化を損ねることが少なく済む。なお、不均等分割時も同様の手法を用いることが可能である。

図１２は本実施形態に係る図１に示した光源装置Ｅにおいて、輝度センサー９からのフィードバックによるリアルタイム補正を可能とした光源装置Ｅ′を示す概略回路図である。図１２に示す光源装置Ｅ′は、図１に示したベースとなる光源装置ＥのＬＥＤ１〜４付近の近傍にそれぞれ配設された輝度センサー９と、この輝度センサー９からのフィードバックによるリアルタイム補正を可能とした輝度センサー制御回路１２とを備えて構成されている。

輝度センサー制御回路１２は、輝度センサー９からの輝度データに基づいた光源別輝度抑制データを生成してＰＷＭ制御回路６′に入力する。輝度センサー９がＬＥＤ１〜４それぞれの輝度データをリアルタイムに検出するので、光源別輝度抑制データを、例えば製品を工場から出荷する直前の動作試験（工場出荷前検査）等において作成する手間が省ける。そればかりか、この光源装置Ｅ′により、ＬＥＤ１〜４の温度特性のほか、経時変化による輝度バラツキもリアルタイムに補正するので、常に輝度バラツキのない均一な光源を提供することが可能となる。

図１３は、本発明による光源制御方法を示すフローチャートである。つぎに、図１３に沿って、本発明による光源制御方法について説明する。図１３に示すように、まず最暗光源特定ステップ（Ｓ１）により、複数の光源（ＬＥＤ）１〜４各々の輝度バラツキを観測してＬＥＤ１〜４の中から最低輝度の基準光源１を特定する。この最暗光源特定ステップ（Ｓ１）は、図１２に示す光源装置Ｅ′では自動的に対応するが、そうでなければ、工場出荷前検査を兼ねて検査員等の人手により実行しても構わない。

ついで、基準電流供給ステップ（Ｓ２）では、基準光源１を連続点灯することにより最大輝度で発光させる定電流を基準電流と定めて定電流源５から供給し、光源装置Ｅ，Ｅ′の動作中は基準電流を流し続ける。

そして、光源別輝度抑制データ生成ステップ（Ｓ３）では、各ＬＥＤ１〜４別の輝度バラツキに関するデータを、光源別輝度抑制データとして生成する。ついで、各光源ＯＦＦ期間制御ステップ（Ｓ４）では、光源別輝度抑制データに基づいて制御素子ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４各々のゲートに各光源１〜４用ＰＷＭ制御信号を入力して各光源１〜４をバイパスＯＮすることにより、各ＬＥＤ１〜４のＯＦＦ期間を制御する。

なお、図１に示した光源装置Ｅ、図１２に示した光源装置Ｅ′図８に示した光源モジュール８、図９に示したプロジェクタ用の光源装置Ｅによれば、各ＬＥＤ１〜４がオープンとなる故障した場合にも、故障箇所を常にバイパスすることにより、全部のＬＥＤを消灯する状態から復帰することが可能である。

以上のように輝度バラツキ調整手段を含んで構成された光源装置Ｅ，Ｅ′によれば、定電流源５，５′に、複数が直列接続されたＬＥＤ１〜４の輝度バラツキを個別に調整して均一な光源を提供し、かつ、電力利用効率を改善するので省電力対応することが可能である。

なお、本発明の技術範囲は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。例えば、本実施形態では、ＬＥＤ１〜４を光源に用いたが、これを、類似の固体光源素子に置き換えても良い。

本実施形態に係る光源装置の説明図であり、（ａ）概略回路図、（ｂ）光源別の輝度比に対する補正倍率と輝度抑制データである。 本実施形態に係る光源装置において、各光源別のＯＦＦタイミングを単純に３分割した場合の動作説明図であり、（ａ）タイミングチャート、（ｂ）光源別の輝度抑制データおよびＯＦＦ期間の割合（％）である。 本実施形態に係る光源装置において、１周期を３００等分してＯＦＦタイミングを割り付けた動作の説明図であり、（ａ）タイミングチャート、（ｂ）光源別の輝度抑制データおよびＯＦＦ挿入回数である。 本実施形態に係る光源装置において、１周期中で各光源を規定比率で分割し、かつ１周期を３００等分してＯＦＦタイミングを割り付ける制御のタイミングチャートである。 本実施形態に係る光源装置において、１周期を１００等分し、分割後の各ＯＦＦタイミングを各光源別の規定比率で分割し、各光源別に順次ＯＦＦタイミングを割り付ける制御のタイミングチャートである。 本実施形態に係る光源装置において、ＯＦＦタイミング全体を３００等分し、各光源別の規定比率にしたがって並べ替えた幅を制御するタイミングチャートである。 本実施形態に係る光源装置をＤＭＤ等による色順次駆動の画像表示装置へ応用した例を示すブロック図である。 本実施形態に係る光源装置による光源モジュールの応用例を示すブロック図である。 本実施形態に係る光源装置を光源数別に対応した説明図であり、（ａ）ＬＥＤ４個使いの回路図、（ｂ）光源数別による排他補正範囲（％）の比較図である。 本実施形態に係る光源装置において、光源数別の排他補正範囲外となる場合、半分ずらして２個同時ＯＦＦする動作のタイミングチャートである。 本実施形態に係る光源装置における図１０に示した場合に、１周期を１００等分してＯＦＦタイミングを割り付ける制御のタイミングチャートである。 本実施形態に係る図１に示した光源装置において、輝度センサーからのフィードバックによるリアルタイム補正を可能とした光源装置を示す概略回路図である。 本発明による光源制御方法を示すフローチャートである。

符号の説明

１〜４…光源，１…基準光源（同一符号），５…定電流源，６，６′…ＰＷＭ制御回路，７…画像表示装置，８，８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ…光源モジュール，９…輝度センサー，１２…輝度センサー制御回路，Ｅ，Ｅ′…光源装置，ＦＥＴ１〜ＦＥＴ４…制御素子，Ｓ１…最暗光源特定ステップ，Ｓ２…基準電流供給ステップ，Ｓ３…光源別輝度抑制データ生成ステップ，Ｓ４…各光源ＯＦＦ期間制御ステップ

Claims (7)

1. 直列接続された複数の光源と、
   前記光源を定電流点灯した中から輝度バラツキにより最低輝度と観測された基準光源を連続点灯することにより最大輝度で発光させる基準電流を前記直列接続の両端に供給する定電流源と、
   前記複数の光源各々に並列接続されて前記光源各々の印加電圧をＰＷＭ制御によりバイパスＯＮする制御素子と、
   前記制御素子各々のバイパスＯＮによる前記各光源のＯＦＦ期間を光源別輝度抑制データに基づいて制御する各光源用ＰＷＭ信号が個別に出力されるＰＷＭ制御回路と、を備えたことを特徴とする光源装置。
2. 前記光源にＬＥＤを用いたことを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
3. 前記光源別輝度抑制データは、前記ＰＷＭ制御回路に入力されることにより、前記直列接続された複数の光源それぞれのＯＦＦ期間を排他的に制御するようにデータ構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の光源装置。
4. 複数の光源それぞれの近傍に配設された前記光源別の輝度データをリアルタイムに検出する輝度センサーと、
   前記輝度センサーからの前記輝度データに基づいた光源別輝度抑制データを生成してＰＷＭ制御回路に入力する輝度センサー制御回路と、を備えたこと特徴とする請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の光源装置。
5. 請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の光源装置を備えたことを特徴とする画像表示装置。
6. 請求項５に記載の画像表示装置を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
7. 複数の光源各々の輝度バラツキを観測して前記光源の中から最低輝度の基準光源を特定する最暗光源特定ステップと、
   前記基準光源を連続点灯することにより最大輝度で発光させる定電流を基準電流と定めて定電流源から供給する基準電流供給ステップと、
   前記各光源別の輝度バラツキに関するデータを、光源別輝度抑制データとして生成する光源別輝度抑制データ生成ステップと、
   前記光源別輝度抑制データに基づいて制御素子各々のゲートに各光源用ＰＷＭ制御信号を入力して各光源をバイパスＯＮすることにより前記各光源のＯＦＦ期間を制御する各光源ＯＦＦ期間制御ステップと、を備えたこと特徴とする光源制御方法。

Images