JP2009036823A - 光学装置およびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ＤＭＤのオン状態のタイミングに光源の発光時を高精度に同期させることを可能とする。
【解決手段】ＤＭＤ４０を、マイクロミラー４２を横方向にＭ個、縦方向にＮ個、マトリックス状に配列するとともに、そのＭ×Ｎの配列の近傍に単一のマイクロミラー４４を設ける。そのＭ×Ｎの配列を有効画素範囲として、単一のマイクロミラー４４を検出用とする。有効画素範囲に含まれるマイクロミラーの少なくとも１つがオン状態に切り替えられたときに、検出用のマイクロミラー４４も同時にオン状態に駆動する。そうして検出用のマイクロミラー４４がオン状態となることをフォトダイオードによって検出する構成とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、デジタル・マイクロミラー・デバイスを備える光学装置と、前記光学装置を備えるプロジェクタに関する。

従来、プロジェクタの一つのタイプとして、米テキサスインスツルメンツ社が開発したデジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ；Digital Micromirror Device、登録商標）を用いたものがある。

図９は、一般的なＤＭＤの構成を示す説明図である。ＤＭＤは、正方形形状でミクロンサイズのミラー（マイクロミラー）を数十万個マトリクス状に並べた半導体型投射デバイスであり、各マイクロミラーＭＬが画素に対応し、光源からの光を反射することで映像を投影する。マイクロミラーＭＬの対角の２点はそれぞれ支柱ＢＥで支持され、対角線（４５°）を中心に所定の角度（「振れ角」）で振れ動作する。振れ角は、±１０°あるいは±１２°であり、例えば振れ角が＋１２°のミラーに当たった光は投影レンズを介してスクリーン上に投影され（オン状態）、振れ角が−１２°のミラーに当たった光はプロジェクタ装置内の光吸収板に吸収される（オフ状態）。

上述したタイプのプロジェクタの一つとして、ＤＭＤの照射用の光源に発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザなどを用い、画像信号に同期して光源を発光させる装置が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２００４−３７９５８号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、ＤＭＤの前述したオン状態のタイミングに光源の発光時を高精度に同期させることができないという問題があった。前述した構成のＤＭＤでは、マイクロミラーが反転するのに、すなわちマイクロミラーが前述したオフ状態の位置（振れ角が例えば−１２°の角度）からオン状態の位置（振れ角が例えば＋１２°の角度）まで移動するのに約１０μｓｅｃの時間を要するためであり、特にこの反転時間は、デバイス毎のばらつきや経時変化などによって様々な大きさとなることから予測不能であった。

本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、ＤＭＤのオン状態のタイミングに光源の発光時を高精度に同期させることを目的とする。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。

［適用例１］
複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーの振れ角を第１の角度と第２の角度との間で選択的に切り替えることにより、光源からの光を変調するデジタル・マイクロミラー・デバイス
を備える光学装置において、
前記デジタル・マイクロミラー・デバイスに備えられる前記複数のマイクロミラーのうちの所定範囲を有効駆動範囲として、該有効駆動範囲に含まれる各マイクロミラーの振れ角を、与えられた駆動指令信号に応じて制御する制御手段と、
前記デジタル・マイクロミラー・デバイスに備えられる前記複数のマイクロミラーのうちの前記有効駆動範囲以外に設けられる所定のマイクロミラーを検出用ミラーとして、該検出用ミラーに対して光を照射する光照射手段と、
前記制御手段から出力される、前記有効駆動範囲に含まれるマイクロミラーの少なくとも１つの振れ角を前記第１の角度から前記第２の角度に切り替える指令に同期して、前記検出用ミラーに対して振れ角を前記第１の角度から前記第２の角度に切り替える指令を出力する検出用ミラー制御手段と、
前記検出用ミラーの振れ角が前記第２の角度にあるときの前記検出用ミラーからの反射光を検出する光検出手段と
を備えることを特徴とする光学装置。

適用例１に記載の光学装置によれば、一つのデジタル・マイクロミラー・デバイス上に、駆動指令信号に応じて制御される有効駆動範囲と検出用ミラーとが定められる。検出用ミラーは、前記有効駆動範囲に含まれるマイクロミラー（以下、このマイクロミラーを「有効駆動範囲内ミラー」とも呼ぶ）の少なくとも１つの振れ角を第１の角度から第２の角度に切り替える指令に同期して、振れ角を第１の角度から第２の角度に切り替える指令を検出用ミラー制御手段から受ける。検出用ミラーは、その指令を受けると、反転を開始し、反転時間を費やして振れ角を第２の角度に切り替える。検出用ミラーの振れ角が第２の角度に到達したとき、光照射手段から照射した光は光検出手段の方向に反射され、光検出手段により検出される。すなわち、光検出手段は、検出用ミラーの振れ角が第２の角度に到達するタイミングを検出することができる。

検出用ミラーは、前述したように、有効駆動範囲内ミラーの少なくとも１つの振れ角を第２の角度に切り替える指令に同期して振れ角が第２の角度に駆動される。その上、検出用ミラーは、有効駆動範囲と同一のデジタル・マイクロミラー・デバイス内に設けられたマイクロミラーであることから、デバイス毎のばらつきや経時変化などの影響を受けることなく有効駆動範囲内ミラーと同一の反転時間で振れ角を第１の角度から第２の角度に切り替える。これらのことから、有効駆動範囲内ミラーの少なくとも１つの振れ角が第２の角度に到達したとき、同一のタイミングで検出用ミラーの振れ角も第２の角度に到達することになる。

したがって、適用例１に記載の光学装置によれば、光検出手段により反射光を検出することにより、検出用ミラーの振れ角が第２の角度に到達するタイミング、すなわち、有効駆動範囲内ミラーの少なくとも１つの振れ角が第２の角度に到達するタイミングを検出することができるという効果を奏する。

［適用例２］
適用例１に記載の光学装置であって、前記駆動指令信号は、画像信号であり、前記有効駆動範囲は、前記画像信号に対応した有効画素範囲であり、前記第１の角度の状態は、前記画像信号のオフ状態に対応し、前記第２の角度の状態は、前記画像信号のオン状態に対応する、光学装置。

適用例２に記載の光学装置によれば、光検出手段により反射光を検出することにより、画像信号により制御されるデジタル・マイクロミラー・デバイスの有効画素範囲に含まれるマイクロミラーの少なくとも１つがオン状態の反射方向に到達するタイミングを検出することができるという効果を奏する。

［適用例３］
適用例１または２に記載の光学装置であって、前記デジタル・マイクロミラー・デバイスは、前記マイクロミラーを複数、マトリックス状に配列するとともに、前記マトリックス状の配列の近傍に前記検出用ミラーとしてのマイクロミラーを１つ備えた構成である、光学装置。

適用例３に記載の光学装置によれば、マトリックス状の配列の近傍に設けたマイクロミラーを検出用ミラーとすることができる。

［適用例４］
適用例１または２に記載の光学装置であって、前記デジタル・マイクロミラー・デバイスは、前記複数のマイクロミラーをマトリックス状に配列した構成であり、前記有効画素範囲は、前記マトリックス状の配列のうちの所定範囲に定められた構成であり、前記検出用ミラーは、前記マトリックス状の配列のうちの前記有効画素範囲以外に定められた構成である、光学装置。

適用例４に記載の光学装置によれば、マイクロミラーのマトリックス状の配列の中に有効画素範囲と検出用ミラーを定める構成であることから、既存のデジタル・マイクロミラー・デバイスをそのまま用いることが可能となる。

［適用例５］
適用例２に記載の光学装置であって、
前記光源としての固体発光素子と、
前記光検出手段により光が検出されたときに、前記固体発光素子をオン状態に駆動する固体発光素子駆動手段と
を備える光学装置。

前述したように、適用例２に記載のプロジェクタによれば、光検出手段により反射光を検出することにより、有効画素範囲に含まれるマイクロミラーの少なくとも１つがオン状態の反射方向に到達するタイミングを検出することができる。このために、適用例５に記載の光学装置によれば、有効画素範囲に含まれるマイクロミラーの少なくとも１つがオン状態の反射方向に到達するタイミングと一致させて、発光素子をオン状態に駆動することができる。したがって、マイクロミラーが移動している時間は、固体発光素子の駆動を止めることができるために、固体発光素子の電力消費を節約することができるとともに、固体発光素子からの発熱を低減することができる。

［適用例６］
適用例１から５のいずれかに記載の光学装置と、
前記デジタル・マイクロ・ミラー・デバイスにより変調された光を投射する投射光学系と、
を備えることを特徴とするプロジェクタ。

適用例６に記載のプロジェクタによっても、適用例１から５と同様の効果を奏することができる。

本発明は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、本発明の光学装置を備える光学装置システムなどの形態で実現することが可能である。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。

１．第１実施例：
Ａ．装置全体の構成：
図１は、本発明の一実施例としてのプロジェクタ１０の概略構成図である。図示するように、プロジェクタ１０は、光源２０と、集光光学系３０と、ＤＭＤ４０と、投射光学系５０と、制御系１００とを備える。光源２０から発した光は、集光光学系３０を介してＤＭＤ４０に送られる。ＤＭＤ４０は、集光光学系３０を介して送られてきた光を画像信号に応じて変調する。その変調された光は、投射光学系５０を介してスクリーン（図示せず）上に投射される。各部２０，３０，４０，５０，１００の詳細な構成について以下に説明する。

光源２０は、固体発光素子である発光ダイオード（以下、「ＬＥＤ」と呼ぶ）を複数有した構成であり、ここでは、赤色光を発する赤色ＬＥＤと、緑色光を発する緑色ＬＥＤと、青色光を発する青色ＬＥＤとの３種類を備える。

図２は、光源２０の詳細な構成を示す説明図である。図示するように、光源２０は、３組の赤色ＬＥＤ２２ｒ、緑色ＬＥＤ２２ｇ、青色ＬＥＤ２２ｂを備える。各発光色のＬＥＤ２２ｒ，２２ｇ、２２ｂは、それぞれ同数の複数が配線基板２４に均等に分散して実装されている。すなわち、各発光色のＬＥＤ２２ｒ，２２ｇ、２２ｂが半径方向および円周方向にそれぞれＲ（赤）、Ｇ（緑）およびＢ（青）の順に隣接して配置されている。なお、配線基板２４の中心部には、Ｒ、Ｇ、Ｂが３角形の各頂角に位置するように配置されている。以上のように、半導体発光素子ＬＥＤは、３組のＬＥＤ２２ｒ，２２ｇ、２２ｂが全体として盤状をなして薄形に構成されている。なお、各色のＬＥＤ２２ｒ，２２ｇ、２２ｂをまとめて呼ぶときは、単に「ＬＥＤ２２」と呼ぶものとする。なお、光源２０におけるＬＥＤの配置は適宜替えることもでき、例えば、一つの色光のＬＥＤから構成されるようにしても良い。

図１に戻って、集光光学系３０は、光源２０から発生した各単色光をＤＭＤ４０に入射させるための光学系である。この実施例では、集光光学系３０は、コンデンサーレンズ３１と、光インテグレータ３２と、リレーレンズ３３とから構成されている。すなわち、集光光学系３０は、主としてコンデンサーレンズが用いられ、また必要に応じて光インテグレータやレンズ、ミラーなどの光学手段が選択的に付加された構成である。なお、集光光学系３０は、光源２０から発生した各単色光をＤＭＤ４０に入射させることができるものであれば、どのような構成に替えることもできる。

ＤＭＤ４０は、１チップの半導体デバイスからなる単一の構成で、多数のマイクロミラーを備える。各マイクロミラーの構成は、図９を用いて前述した構成と同一のものである。

図３は、ＤＭＤ４０の平面を簡略的に示す説明図である。図示するように、ＤＭＤ４０は、マイクロミラー４２を横方向にＭ個、縦方向にＮ個（Ｍ、Ｎは、正数であり、少なくとも一方は複数である値）、マトリックス状に配列するとともに、そのＭ×Ｎの配列の近傍に単一のマイクロミラー４４を設けた構成である。マイクロミラー４２は、「背景技術」の欄でも説明したように、例えば−１２゜である第１の角度と例えば＋１２゜である第２の角度との間で選択的に振れ角を変える。振れ角が第１の角度に変わったときには、マイクロミラー４２からの反射光はプロジェクタ１０内の光吸収板（図示せず）に向かう方向に出射する。すなわち、マイクロミラー４２はオフ状態となる。振れ角が第２の角度に変わったときには、マイクロミラー４２からの反射光は投射光学系５０に向かう方向に出射する。すなわち、マイクロミラー４２はオン状態となる。

上記Ｍ×Ｎは、図示の例では１４×７であるが、実際は例えば７６８×５７６であり、図示よりも多数となっている。このＭ×Ｎの配列部分が、画像信号によって示される１画面に相当しており、Ｍ×Ｎの配列部分に含まれるマイクロミラー４２のそれぞれが１画面の１画素に対応している。すなわち、このＭ×Ｎの配列部分が、１画面を構成するのに有効な画素範囲に相当することになる。以下、このＭ×Ｎの配列部分を有効画素範囲ＰＡと呼ぶ。画像信号が本発明で言う「駆動指令信号」に相当し、有効画素範囲ＰＡが本発明でいる「有効駆動範囲」に相当する。

有効画素範囲ＰＡの近傍、すなわち、有効画素範囲ＰＡの右下角の近傍に、前述したように１つのマイクロミラー４４が設けられている。このマイクロミラー４２は、有効画素範囲ＰＡに含まれるマイクロミラー４２と同一（すなわち、材料、構造ともに同一）のものである。このマイクロミラー４４は、有効画素範囲ＰＡが所定の状態に切り替わるタイミング（後述する、有効画素範囲に含まれるマイクロミラーの少なくとも１つの振れ角が第２の角度に到達するタイミング）を検出するために設けられたものであることから、以下、「検出用ミラー」とも呼ぶ。

図１に戻って、投射光学系５０は、プロジェクションレンズ５２から構成されている。プロジェクションレンズ５２は、ＤＭＤ４０の有効画素範囲ＰＡにおいて振れ角が第２の角度にあるマイクロミラー４２からの反射光をスクリーン（図示せず）上に投射する。

さらに、プロジェクタ１０は、ＤＭＤ４０に備えられる検出用ミラー４４に光を照射するランプ６２と、検出用ミラー４４からの反射光を受けるフォトダイオード６４とを備える。ランプ６２は、高圧水銀（ＵＨＰ）ランプを用い、プロジェクタ１０の駆動時には常時点灯する構成とした。なお、ランプ６２は、ＵＨＰランプに換えて、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等としてもよい。さらには、ランプ６２は、ＬＥＤ等のランプ以外の光源に換えてもよい。ランプ６２は、本発明における「光照射手段」に相当する。

ランプ６２から発した光は検出用ミラー４４で反射される。検出用ミラー４４の振れ角が例えば＋１２゜である第２の角度となったとき、検出用ミラー４４からの反射光はフォトダイオード６４に向かう方向に出射する。換言すれば、検出用ミラー４４の振れ角が第２の角度となったときの反射光を検出し得る位置にフォトダイオード６４は設置されている。なお、光検出手段としてのフォトダイオード６４は、光の入射を検出することのできるものであれば、フォトトランジスタ等の他の構成に換えることもできる。検出用ミラー４４の振れ角が例えば−１２゜である第１の角度となったとき、すなわち前述したオフ状態となったとき、検出用ミラーからの反射光の方向は図示しない吸収板に向かう方向となって、この反射光は吸収板により吸収される。なお、ランプ６２を光量の少ないものとすることで、吸収板を特に設けない構成とすることもできる。

制御系１００は、前述した光源２０やＤＭＤ４０等を制御する制御系である。

図４は、制御系１００の内部構成を、その制御系１００と電気的に接続されるパーツとともに示すブロック構成図である。画像信号としての映像信号は、Ｒ信号、Ｇ信号およびＢ信号からなり、それぞれフレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂに一旦蓄積される。フレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂに蓄積されるそれぞれのデータ量は、プロジェクタ１０で表示する１画面に相当し、ＤＭＤ４０の有効画素範囲ＰＡに含まれる素子数（マイクロミラー４２の数）に相当するものである。フレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂに蓄積された映像信号は、時分割的に読み出されて、ＤＭＤ４０の有効画素範囲ＰＡに書き込まれる。フレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂからのデータの読み出しは、制御回路１２０によって制御される。制御回路１２０には、映像信号の同期信号（Ｖ，Ｈ）が入力されている。

図５は、フレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂからの各出力信号ＢＳｒ，ＢＳｇ，ＢＳｂを示すタイミングチャートである。図中、「Ｆ１」は各フレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂからの第１回目の読み出しによるものであり、「Ｆ２」は各フレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂからの第２回目の読み出しによるものである。各回における読み出しにおいては、最初に赤色用のフレームバッファ１１０Ｒからの読み出しが行われ、２番目に緑色用のフレームバッファ１１０Ｒからの読み出しが行われ、３番目に青色用のフレームバッファ１１０Ｇからの読み出しが行われる。このように、フレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂに蓄積された映像信号は、時分割的に読み出され、ＤＭＤ４０の有効画素範囲ＰＡに書き込まれる。

なお、ＤＭＤ４０は、その構造によって、有効画素範囲ＰＡ内の各素子を一括して駆動可能なものと、有効画素範囲ＰＡ内を複数のグループ（例えば、１行ごとのグループ）に分けて各グループ単位で駆動するものとがある。前者の場合には、制御回路１２０は、フレームバッファ１１０Ｒ（あるいは１１０Ｇ，１１０Ｂ）から１フレーム分のデータを一括して読み出すことにより、ＤＭＤへの書込みを行う。後者の場合には、制御回路１２０は、有効画素範囲ＰＡ内の駆動の順序に対応するように１フレーム分のデータを複数のグループに分けて、フレームバッファ１１０Ｒ（あるいは１１０Ｇ，１１０Ｂ）から各グループのデータを順次読み出すことにより、ＤＭＤ４０への書込みを行う。

図４に戻って、光源２０内の赤色ＬＥＤ２２ｒ、緑色ＬＥＤ２２ｇ、青色ＬＥＤ２２ｂのそれぞれの群毎に駆動回路１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂが設けられている。各駆動回路１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂは、制御回路１２０によって制御される。詳細には、ＤＭＤ４０の有効画素範囲ＰＡに書き込まれる信号の種類に対応して、各駆動回路１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂが時分割的に駆動される。すなわち、赤色の信号がＤＭＤ４０の有効画素範囲ＰＡに書き込まれたときには、赤色用の駆動回路１３０Ｒが駆動して赤色ＬＥＤ２２ｒを点灯し、次いで、緑色の信号がＤＭＤ４０の有効画素範囲ＰＡに書き込まれたときには、緑用の駆動回路１３０Ｒが駆動して緑色ＬＥＤ２２ｇを点灯し、続いて、青色の信号がＤＭＤ４０の有効画素範囲ＰＡに書き込まれたときには、青色用の駆動回路１３０Ｂが駆動して青色ＬＥＤ２２ｂを点灯する。換言すれば、ＤＭＤ４０の有効画素範囲ＰＡに対する各色の信号の入力に同期して、光源２０内の赤色ＬＥＤ２２ｒ、緑色ＬＥＤ２２ｇ、青色ＬＥＤ２２ｂのそれぞれを時分割して点灯させる。

ＤＭＤ４０に備えられる検出用ミラー４４には、オアゲート１４０の出力が接続されている。オアゲート１４０の入力には、フレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂのそれぞれの出力が接続されている。オアゲート１４０の働きによって、フレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂのいずれか１つから読み出された１フレーム分の画像信号に"１"のビットデータが少なくとも１つ含まれている場合に限り、検出用ミラー４４に"１"の書き込みデータが出力される。すなわち、フレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂのいずれか１つからＤＭＤ４０の有効画素範囲ＰＡに、少なくとも１素子（１マイクロミラー４２）をオフ状態からオン状態に切り替える画像信号が出力されたときに、その出力タイミングと同期して、検出用ミラー４４に振れ角を第１の角度から第２の角度に切り替える信号が出力されることになる。

制御回路１２０とフレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂの構成が、本発明における「制御手段」に相当する。オアゲート１４０の構成が、本発明における「検出用ミラー制御手段」に相当する。

検出用ミラー４４からの反射光を検出するフォトダイオード６４のカソード側には、バッファ１３２が設けられ、バッファの１３２の出力は、アンドゲート１３４、１３６，１３８に接続されている。各アンドゲート１３４、１３６，１３８の他方側の入力端子には、駆動回路１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの各出力が接続されている。各アンドゲート１３４、１３６，１３８によって、駆動回路１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂの各出力とバッファ１３２の出力との間の論理積が計算されて、その計算結果が光源２０に送られる。

制御回路１２０の動作によって、前述したように、ＤＭＤ４０の有効画素範囲ＰＡに対する各色の信号の入力に同期して、光源２０内の赤色ＬＥＤ２２ｒ、緑色ＬＥＤ２２ｇ、青色ＬＥＤ２２ｂのそれぞれを時分割して点灯させられるが、各アンドゲート１３４、１３６，１３８の働きによって、その点灯は、フォトダイオード６４がオン状態となってバッファ１３２の出力が"１"となったときに限って許可される。すなわち、駆動回路１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから光源２０を点灯する駆動信号が出力されたとしても、フォトダイオード６４がオフ状態にあるときは、光源２０は点灯せず、フォトダイオード６４がオン状態となるのを待って（オン状態となるまで遅延して）光源２０は点灯させられる。

Ｂ．作用・効果：
以上のように構成されたプロジェクタ１０における動作を次に説明する。図６は、ミラー駆動信号の時間的な変化に対して、マイクロミラー４２の振れ角、フォトダイオード６４の出力信号、光源２０の点灯／消灯がどのように変化するかを示すタイミングチャートである。図中の最上段のグラフは、フレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ、１１０ＢからＤＭＤ４０へ書き込まれる画像信号（駆動指令信号）のうちの一つのマイクロミラー４２に対する信号部分をミラー駆動信号として示すものである。そうしてその対応するマイクロミラーについての振れ角の変化を上から２段目のグラフに示し、最下段のグラフには、光源２０における上記書き込まれる信号の種類に対応した色のＬＥＤについての点灯／消灯の変化を示した。上から３段目のグラフには、フォトダイオード６４のオン／オフの変化を示した。

図示するように、ミラー駆動信号がオフ状態からオン状態に立ち上がったとき（時刻ｔ１）、対応するマイクロミラー４２の振れ角がオフ状態の位置からオン状態に向かって変化する。時刻ｔ１から遅れ時間Ｔａの経過後、マイクロミラー４２の振れ角はオン状態の位置に到達する（時刻ｔ２）。その後、ミラー駆動信号がオン状態からオフ状態に下がったとき（時刻ｔ３）、対応するマイクロミラー４２の振れ角が、オン状態の位置からオフ状態に向かって変化する。時刻ｔ３から所定の遅れ時間Ｔｂの経過後、マイクロミラー４２の振れ角はオフ状態の位置に到達する。

なお、ミラー駆動信号の種類に対応した色の駆動回路１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂからは、対応するＬＥＤ２２ｒ，ＬＥＤ２２ｇ，ＬＥＤ２２ｂに対して点灯駆動信号が出力されるが、この出力のタイミングは、図示はしないが、前述してきたようにミラー駆動信号と同期したものとなっている。

時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間、マイクロミラー４２の振れ角はオフ状態の位置にあるため、フォトダイオード６４の出力信号は、図示するようにオフ状態となる。フォトダイオード６４の出力信号がオフ状態にあるときは、前述したように、駆動回路１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂから点灯駆動信号が出力されたとしても、光源２０は点灯しない。時刻ｔ２となると、マイクロミラー４２の振れ角はオン状態の位置となり、マイクロミラー４２からの第２方向の反射光を受けて、フォトダイオード６４の出力信号は、図示するようにオン状態となる。フォトダイオード６４の出力信号がオン状態となると、対応するアンドゲート１３４〜１３８の出力がオンとなって、光源２０の対応するＬＥＤ２２ｒ，ＬＥＤ２２ｇ，ＬＥＤ２２ｂは、図示するように点灯させられる。その後、マイクロミラー４２の振れ角がオフ状態の位置に切り替わる時刻ｔ３まで光源２０が点灯することになる。

したがって、本実施例のプロジェクタ１０によれば、マイクロミラー４２がオン状態への切り替えの指令を受けて移動している時刻ｔ１〜ｔ２は、ＬＥＤ２２ｒ，２２ｇ、２２ｂの駆動を止めることができる（すなわち、駆動を遅延させることができる）ために、ＬＥＤ２２ｒ，２２ｇ、２２ｂの電力消費を節約することができるとともに、ＬＥＤ２２ｒ，２２ｇ、２２ｂからの発熱を低減することができ、さらに投射光が少ないときのフリッカの発生を低減することができる。

２．第２実施例：
本発明の第２実施例について次に説明する。この第２実施例は、第１実施例と比較して、ＤＭＤの構成が相違するだけで、その他の構成は同一である。

図７は、第２実施例のＤＭＤ２４０を示す説明図である。図示するように、ＤＭＤ２４０は、マイクロミラー２４２を横方向にＭ個、縦方向にＮ個（Ｍ、Ｎは、正数であり、少なくとも一方は複数である値）、マトリックス状に配列した構成である。Ｍ×Ｎは、図示の例では１４×７であるが、実際は例えば７６８×５７６であり、図示よりも多数となっている。すなわち、第１実施例のＤＭＤ４０と比較して、検出用ミラー４４の部分を無くした構成である。

Ｍ×Ｎ個のマイクロミラーを備えるＤＭＤ２４０において、Ｍ×Ｎの配列のうちの所定範囲、例えばＭ×（Ｎ−１）の範囲に有効画素範囲ＰＡを定め、さらに、Ｍ×Ｎの配列のうちの有効画素範囲ＰＡ以外の素子（マイクロミラー）を検出用ミラー２４４と定めた構成とした。本実施例では、検出用ミラー２４４は、右下角の１つの素子に定められている。

こうした構成の第２実施例によっても第１実施例と同一の効果を奏することができる。さらに、この第２実施例によれば、既存のデジタル・マイクロミラー・デバイスをそのまま用いることが可能となる。なお、この第２実施例は、実際は、ＤＭＤ２４０内の各素子を一括して駆動可能な場合に適用できるものである。これに対して、ＤＭＤ内の各素子を複数のグループ（例えば、１行ごとのグループ）に分けて各グループ単位で駆動するものである場合、右下角にある検出用ミラー２４４だけでは適用が不可である。一つの検出用ミラーでは全てのグループのそれぞれに対して同期して駆動することができないためである。

このため、グループ単位での駆動の場合には、グループごとに有効画素範囲ＰＡ外の位置に検出用ミラーを定めるよう、すなわち、図７の例では、最も右の列（右端）に位置する全てのマイクロミラーを検出用ミラー２４４（１），２４４（２），...，２４４（Ｎ）とする構成とすればよい。各グループの右端の素子を除いた部分を有効駆動範囲として、前記有効駆動範囲に含まれるマイクロミラーの少なくとも１つの反射方向を第１の方向から第２の方向に切り替える指令に同期して、その切り替えがなされたグループに対応する検出用ミラー、すなわちそのグループの右端の素子である検出用ミラーに対して反射方向を第１の方向から第２の方向へ切り替える指令を出力すればよい。そうして、その検出用ミラーからの第２の方向への反射光を検出するよう構成すればよい。この第２実施例の変形例によって、ＤＭＤ内がグループ単位で駆動される構成のものであっても、第１実施例と同一の効果を奏することができる。

３．第３実施例：
本発明の第３実施例について次に説明する。この第３実施例は、第１実施例と比較して、光源２０、集光光学系３０、および光照射手段としてのランプ６２の構成が相違するだけである。第３実施例では、光源は、ＬＥＤに換えてＵＨＰランプとした。集光光学系は、ＵＨＰランプからの光を集光するのに適した構成とした。光照射手段は、光源としてのＵＨＰからの光を利用した構成とした。その他の構成は第１実施例と同一である。

図８は、第３実施例における光照射手段の構成を示す説明図である。この実施例では、光源としてのＵＨＰからの出力光ＢＭは、有効画素範囲ＰＡに達すると共に、２つの反射ミラー３１０，３２０を介して検出用ミラー３４４に達する。すなわち、光照射手段は、光源と２つの反射ミラー３１０，３２０によって構成されている。

この構成によれば、光源とは別に反射ミラー照射用の新たな光源を設ける必要がないことから、電力効率を高めることができる。なお、光源は、ＵＨＰに限る必要はなく、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等に換えることができる。すなわち、本実施例の光源は放電ランプであればいずれの種類に換えることもできる。

４．他の実施形態：
なお、この発明は上記の第１実施例ないし第３実施例およびそれらの変形例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）前記第１実施例では、光源２０としてＬＥＤを用いたが、これに換えて半導体レーザ、有機ＥＬ等の他の固体発光素子を用いた構成としてもよい。さらに、光源は、固体発光素子に換えて、ＵＨＰ、キセノンランプ、ハロゲンランプ、メタルハライドランプ等に換えることもできる。

（２）前記第１ないし第３実施例およびそれらの変形例では、ＤＭＤは、１チップの半導体デバイスからなる単一の構成で、多数のマイクロミラーを備えた構成としたが、必ずしもこの構成である必要はなく、複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーの振れ角を第１の角度と第２の角度との間で選択的に切り替えることにより光変調を行うことのできる構成であれば、いずれの構成のものとしてもよい。ここで、第１の角度は前述した−１２゜もしくは−１０゜であり、第２の角度は前述した＋１２゜もしくは＋１０゜である必要はなく、要は２つの角度であればどのような角度の組み合わせであってもよい。

（３）前記第１ないし第３実施例およびそれらの変形例では、マイクロミラーがオフ状態となった時の振れ角を第１の角度とし、オン状態となったときの振れ角を第２の角度として、検出用ミラーにて振れ角が前記第２の角度となるタイミングを検出するように構成していたが、これに換えて、マイクロミラーがオフ状態となった時の振れ角を第２の角度とし、オン状態となった時の振れ角を第１の角度として、検出用ミラーにて前記第２の角度を検出するように構成してもよい。この構成によれば、検出用ミラーからの反射光の検出により、有効駆動範囲に含まれるマイクロミラーの少なくとも１つがオフ状態に到達するタイミングを検出することができる。

（４）前記第１ないし第３実施例およびそれらの変形例では、有効駆動範囲は、複数のマイクロミラーをマトリックス状に配列した矩形状としたが、必ずしも、矩形である必要はなく、様々な形状とすることができる。例えば、デジタル・マイクロミラー・デバイスは、複数のマイクロミラーをマトリックス状に配列した構成として、この配列の右下角の一つの素子を検出用ミラーとして、上記マトリックス状の配列の中からその右下角の一素子を除いた領域、すなわち矩形から右下角が欠けた領域を有効画素範囲（有効駆動範囲）とする構成としてもよい。この構成によれば、右下角の１素子という比較的、観覧者に分からない部分に検出用ミラーの役割を持たせることで、ＤＭＤ資源の有効利用を図ることができる。

（５）前記第１実施例では、検出用ミラー制御手段をオアゲート１４０により構成していたが、これに換えて、マイクロプロセッサとこのマイクロプロセッサにより実行される制御処理とにより、検出用ミラー制御手段を構成するようにしてもよい。また、前記第１実施例に備えられるバッファとアンドゲート１３４、１３６，１３８との回路構成を、マイクロプロセッサとこのマイクロプロセッサにより実行される制御処理により換える構成としてもよい。

（６）前記第１ないし第３実施例およびそれらの変形例では、本発明をプロジェクタに適用した構成としたが、必ずしもプロジェクタに適用する必要はなく、他の構成、例えばモニタ装置に適用した構成としてもよい。要は、ＤＭＤと、ＤＭＤの有効画素範囲を制御する制御手段と、ＤＭＤの検出用ミラーを制御する検出用ミラー制御手段と、検出用ミラーに対する光照射手段および光検出手段とを備える光学装置の構成であればいずれの構成とすることもできる。この光学装置の構成であれば、ＤＭＤのオン状態のタイミングに光源の発光時を高精度に同期させることができる。

（７）前記各実施例のプロジェクタは、いわゆる単板式の液晶プロジェクタであったが、これに換えて、ＤＭＤを３枚用いた3板式の液晶プロジェクタとしてもよい。

（８）前記各実施例では、画像信号は、Ｒ，Ｇ，Ｂの３原色の映像信号によって表わされるが、必ずしも、３原色に限る必要はなく他の色成分によって表わされる映像に対しても本発明を適用することができる。またモノクロ画像であってもよい。さらに、動画である映像信号に換えて、静止画の画像に本発明を適用することもできる。

本発明の第１実施例としてのプロジェクタ１０の概略構成図である。 光源２０の詳細な構成を示す説明図である。 ＤＭＤ４０の平面を簡略的に示す説明図である。 制御系１００の内部構成をその制御系１００と電気的に接続されるパーツとともに示すブロック構成図である。 フレームバッファ１１０Ｒ，１１０Ｇ，１１０Ｂからの各出力信号ＢＳｒ，ＢＳｇ，ＢＳｂを示すタイミングチャートである。 第１実施例の作用、効果を示すタイミングチャートである。 第２実施例のＤＭＤ２４０を示す説明図である。 第３実施例における光照射手段の構成を示す説明図である。 一般的なＤＭＤの構成を示す説明図である。

符号の説明

１０...プロジェクタ
２０...光源
２２ｒ...赤色ＬＥＤ
２２ｇ...緑色ＬＥＤ
２２ｂ...青色ＬＥＤ
２４...配線基板
３０...集光光学系
３１...コンデンサーレンズ
３２...光インテグレータ
３３...リレーレンズ
４０...デジタル・マイクロミラー・デバイス（ＤＭＤ）
４２...マイクロミラー
４４...マイクロミラー（検出用ミラー）
５０...投射光学系
５２...プロジェクションレンズ
６２...ランプ
６４...フォトダイオード
１００...制御系
１１０Ｒ，１１０Ｇ,１１０Ｂ...フレームバッファ
１３０Ｒ，１３０Ｇ，１３０Ｂ...駆動回路
１３２...バッファ
１３４、１３６，１３８...アンドゲート
１４０...オアゲート
２４２...マイクロミラー
２４４...検出用ミラー
３１０，３４４...反射ミラー
３４４...検出用ミラー
ＰＡ...有効画素範囲

Claims (6)

1. 複数のマイクロミラーを備え、各マイクロミラーの振れ角を第１の角度と第２の角度との間で選択的に切り替えることにより、光源からの光を変調するデジタル・マイクロミラー・デバイス
   を備える光学装置において、
   前記デジタル・マイクロミラー・デバイスに備えられる前記複数のマイクロミラーのうちの所定範囲を有効駆動範囲として、該有効駆動範囲に含まれる各マイクロミラーの振れ角を、与えられた駆動指令信号に応じて制御する制御手段と、
   前記デジタル・マイクロミラー・デバイスに備えられる前記複数のマイクロミラーのうちの前記有効駆動範囲以外に設けられる所定のマイクロミラーを検出用ミラーとして、該検出用ミラーに対して光を照射する光照射手段と、
   前記制御手段から出力される、前記有効駆動範囲に含まれるマイクロミラーの少なくとも１つの振れ角を前記第１の角度から前記第２の角度に切り替える指令に同期して、前記検出用ミラーに対して振れ角を前記第１の角度から前記第２の角度に切り替える指令を出力する検出用ミラー制御手段と、
   前記検出用ミラーの振れ角が前記第２の角度にあるときの前記検出用ミラーからの反射光を検出する光検出手段と
   を備えることを特徴とする光学装置。
2. 請求項１に記載の光学装置であって、
   前記駆動指令信号は、画像信号であり、
   前記有効駆動範囲は、前記画像信号に対応した有効画素範囲であり、
   前記第１の角度の状態は、前記画像信号のオフ状態に対応し、
   前記第２の角度の状態は、前記画像信号のオン状態に対応する、光学装置。
3. 請求項１または２に記載の光学装置であって、
   前記デジタル・マイクロミラー・デバイスは、
   前記マイクロミラーを複数、マトリックス状に配列するとともに、前記マトリックス状の配列の近傍に前記検出用ミラーとしてのマイクロミラーを１つ備えた構成である、光学装置。
4. 請求項１または２に記載の光学装置であって、
   前記デジタル・マイクロミラー・デバイスは、
   前記複数のマイクロミラーをマトリックス状に配列した構成であり、
   前記有効画素範囲は、前記マトリックス状の配列のうちの所定範囲に定められた構成であり、
   前記検出用ミラーは、前記マトリックス状の配列のうちの前記有効画素範囲以外に定められた構成である、光学装置。
5. 請求項２に記載の光学装置であって、
   前記光源としての固体発光素子と、
   前記光検出手段により光が検出されたときに、前記固体発光素子をオン状態に駆動する固体発光素子駆動手段と
   を備える光学装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の光学装置と、
   前記デジタル・マイクロ・ミラー・デバイスにより変調された光を投射する投射光学系と、
   を備えることを特徴とするプロジェクタ。

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