JP2011160629A

JP2011160629A - 光源装置、投影装置及び投影制御方法

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Publication number: JP2011160629A
Application number: JP2010022492A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kokubo; 孝志小久保
Original assignee: Casio Computer Co Ltd
Current assignee: Casio Computer Co Ltd
Priority date: 2010-02-03
Filing date: 2010-02-03
Publication date: 2011-08-18

Abstract

【課題】瞬時停電時のバックアップ用のコンデンサの容量を大型化することなく、該コンデンサによるバックアップ時間の延命を図る。
【解決手段】光源部14と、外部から供給される交流電力を直流電力に整流し、第１の既定の電圧に変圧して出力する電源部22と、電源部22の出力する直流電力を、少なくとも光源部14を駆動するための第２の既定の電圧の直流電力に安定化して出力するＤＣ／ＤＣコンバータ23と、電源部22及びＤＣ／ＤＣコンバータ23の接続間に配置され、ＤＣ／ＤＣコンバータ23に供給される直流電力を保持するコンデンサＣ１と、外部から供給される交流電力の瞬時停止状態を検知する停電検知回路24と、停電検知回路24での検知結果に基づいて光源部14の電力消費を下げる制御部14及び光源駆動部17とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、瞬時停電対策を施した光源装置、投影装置及び投影制御方法に関する。

瞬時停電時においても安定して動作することが可能な投写装置等を提供するべく、サブＣＰＵを用いてメインＣＰＵを制御することにより、電源断時に必要な終了処理をメインＣＰＵに行なわせてからメインＣＰＵを停止してリセットするようにしたものが考えられている。（例えば、特許文献１）

特開２００７−３１６３８９号公報

上記特許文献に記載された技術では、メインとサブの２つのＣＰＵを備えることで、瞬時停電時における安定した動作を実現するものとしている。しかしながら、電源の安定化のために２つのＣＰＵを用いる構成とした場合、装置の回路規模が大きくなると共に、製造コストが大きく上昇する。

これに対して、簡易な構成としながら、ある程度までの瞬時停電に対処可能なように、電源回路に電力保持用のキャパシタンスを設ける方法が考えられる。

図６は、そのような投影装置の光源に関する電源系統の回路構成を抽出して示すものである。同図で、商用電源がＡＣプラグ１を介して入力され、電源部２に到る。電源部２は、交流の商用電源を整流及び昇圧して直流電源（ＤＣ）を得るもので、得た直流電源をＤＣ／ＤＣコンバータ３に供給すると共に、一端を接地した保持用のコンデンサＣ１の他端に一部を供給する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３は、電源部２から与えられる直流電源から、この投影装置の各回路で必要な、いくつかの所定の安定化した直流電圧を得、得た電圧を各回路に供給する。ここではＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力として、制御部４と光源駆動部５のみを抽出して示す。制御部４は、この投影装置全体の制御動作を実行するもので、光源駆動部５の動作も制御する。光源駆動部５は、制御部４の制御の下に、ＤＣ／ＤＣコンバータ３から与えられる直流電源を用いて光源部６を発光駆動する。

光源部６は、発光素子として例えば高圧水銀灯を用い、光源駆動部５の駆動により発光して、高輝度の白色光を出力する。

図７（Ａ）は、停電時間Ｔ１が規定時間Ｔｒｅｇ以下の瞬時停電が発生した場合の各信号波形を示す。電源部２へのＡＣ入力ａが図示する如く瞬間的に遮断した場合、電力保持用コンデンサＣ１での蓄電によりＤＣ／ＤＣコンバータ３に入力される電圧ｂは、図示するごとく一定の傾きをもって低下し、給電が再開した時点で上昇に転じて、元の直流電圧まで復帰する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３に入力される電圧ｂが最も低下した時点の電圧値が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の誤動作電圧Ｖｔｈまで低下していなければ、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧ｃは図示するように安定した電圧値を保ち、結果としてＤＣ／ＤＣコンバータ３の供給する電力により光源部６を含む当該投影装置内の各回路は一様に正常動作する。

一方、図７（Ｂ）は、停電時間Ｔ２が規定時間ｔｒｅｇより長い瞬時停電が発生した場合の各信号波形を示す。電源部２へのＡＣ入力ａが図示する如く瞬間的に遮断した場合、電力保持用コンデンサＣ１でのバックアップによりＤＣ／ＤＣコンバータ３に入力される電圧ｂは、図示するごとく一定の傾きをもって低下し、給電が再開した時点で上昇に転じて、元の直流電圧まで復帰する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３に入力される電圧ｂが最も低下した時点の電圧値が、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の誤動作電圧Ｖｔｈより低下すると、ＤＣ／ＤＣコンバータ３の出力電圧ｃは図中に実線で示すように安定した電圧値を保つことができず、結果としてＤＣ／ＤＣコンバータ３の供給する電力により光源部６を含む当該投影装置内の各回路は正常な動作が望めなくなる。
特に、光源部６が高圧水銀灯などの放電灯を発光素子として用いる場合には、駆動電圧が一時的にでも放電に必要な電圧より低下すると消灯し、再点灯が困難になる。

そのような事態を回避する手段として、電力保持用コンデンサＣ１の容量をより大きなものにすることにより、図７（Ｂ）の信号ｂに破線で示す如く、瞬時停電時の電圧の低下を鈍化させることが考えられる。

しかしながら、特に投影装置のように光源部での消費電力が大きな機器では、動作を補償するのに充分な容量を有するコンデンサを採用した場合、そのコンデンサのサイズが機器に占める割合が大きく、装置全体の大型化を招くという不具合がある。

本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、瞬時停電時のバックアップ用のコンデンサの容量を大型化することなく、該コンデンサによるバックアップ時間の延長を図ることが可能な光源装置、投影装置及び投影制御方法を提供することにある。

請求項１記載の発明は、光源と、外部から供給される交流電力を直流電力に整流し、第１の既定の電圧に変圧して出力する電源部と、上記電源部の出力する直流電力を、少なくとも上記光源を駆動するための第２の既定の電圧の直流電力に安定化して出力する電圧安定化部と、上記電源部及び電圧安定化部の接続間に配置され、電圧安定化部に供給される直流電力を保持する保持部と、上記外部から供給される交流電力の瞬時停止状態を検知する検知手段と、上記検知手段での検知結果に基づいて上記光源の電力消費を下げる光源制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、光源と、画像信号を入力する入力部と、上記光源からの光を用い、上記入力部で入力した画像信号に対応した光像を形成して投影する投影部と、外部から供給される交流電力を直流電力に整流し、第１の既定の電圧に変圧して出力する電源部と、上記電源部の出力する直流電力を、少なくとも上記光源を駆動するための第２の既定の電圧の直流電力に安定化して出力する電圧安定化部と、上記電源部及び電圧安定化部の接続間に配置され、電圧安定化部に供給される直流電力を保持する保持部と、上記外部から供給される交流電力の瞬時停止状態を検知する検知手段と、上記検知手段での検知結果に基づいて上記光源の電力消費を下げる光源制御手段とを具備したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記検知手段は、上記電源部の出力する直流電力に基づいて上記外部から供給される交流電力の瞬時停止状態を検知することを特徴とする。

請求項４記載の発明は、上記請求項２記載の発明において、上記検知手段は、上記電源部の入力側で上記外部から供給される交流電力の瞬時停止状態を検知することを特徴とする。

請求項５記載の発明は、光源、画像信号を入力する入力部、上記光源からの光を用い、上記入力手段で入力した画像信号に対応した光像を形成して投影する投影部、外部から供給される交流電力を直流電力に整流し、第１の既定の電圧に変圧して出力する電源部、上記電源部の出力する直流電力を、少なくとも上記光源を駆動するための第２の既定の電圧の直流電力に安定化して出力する電圧安定化部、及び上記電源部及び電圧安定化部の接続間に配置され、電圧安定化部に供給される直流電力を保持する保持部を備えた投影装置での投影制御方法であって、上記外部から供給される交流電力の瞬時停止状態を検知する検知工程と、上記検知工程での検知結果に基づいて上記光源の電力消費を下げる光源制御工程とを有したことを特徴とする。

本発明によれば、瞬時停電時のバックアップ用のコンデンサの容量を大型化することなく、該コンデンサによるバックアップ時間の延長を図ることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るデータプロジェクタ装置の電子回路の機能構成を示すブロック図。同実施形態に係る光源、電源及びそれらの制御を行なう回路を抽出して示すブロック図。同実施形態に係る図２の各位置での信号波形を示すタイミングチャート。同実施形態に係る光源、電源及びそれらの制御を行なう回路を抽出して示すブロック図。同実施形態に係る図４の各位置での信号波形を示すタイミングチャート。一般的な投影装置の光源と電源系統の回路構成を抽出して示すブロック図。図６の回路での動作信号波形を示すタイミングチャート。

以下、本発明をＤＬＰ（ＤｉｇｉｔａｌＬｉｇｈｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。

図１は、同実施形態に係るデータプロジェクタ装置１０が備える電子回路の機能構成を示すブロック図である。図中、１１は入力部である。この入力部１１は、例えばビデオ入力端子、ＲＧＢ入力端子、ＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−ＤｅｆｉｎｉｔｉｏｎＭｕｌｔｉｍｅｄｉａＩｎｔｅｒｆａｃｅ）規格の画像／音声入力端子、及びＵＳＢ（ＵｎｉｖｅｒｓａｌＳｅｒｉａｌＢｕｓ）コネクタを有し、有線接続された外部機器からの画像信号及び音声信号を入力する。

入力部１１から入力された各種規格の画像信号は、システムバスＳＢを介し、投影画像処理部１２に入力される。

投影画像処理部１２は、入力される画像信号を投影に適した所定のフォーマットの画像信号に統一し、内蔵する表示用のバッファメモリに適宜書込んだ後に、書込んだ画像信号に応じて、上記所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば６０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により光像形成素子１３を表示駆動する。

この光像形成素子１３は、マイクロミラー素子で構成する。当該マイクロミラー素子は、アレイ状に配列された複数、例えばＸＧＡ（横１０２４画素×縦７６８画素）個の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作して表示動作することで、その反射光により光像を形成する。

一方で、光源部１４から時分割でＲ，Ｇ，Ｂの原色光が循環的に出射される。この光源部１４からの原色光が、ミラー１５で全反射して上記光像形成素子１３に照射される。

そして、光像形成素子１３での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズユニット１６を介して、投影対象となる図示しないスクリーンに投影表示される。

上記光源部１４は、赤色（Ｒ）光、青色（Ｇ）光、及び青色（Ｂ）光を発する半導体発光素子、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）とそれらの光学系を備え、光源駆動部１７の駆動に基づいてＲ，Ｇ，Ｂの各原色光を時分割で循環的に発生する。

光源駆動部１７は、上記投影画像処理部１２から与えられる画像信号に同期したタイミング信号と、後述する制御部１８の制御に応じて光源部１４を駆動して発光させる。

上記各回路の動作すべてを制御部１８が制御する。この制御部１８は、ＣＰＵメインメモリ、及びプログラムメモリから構成される。上記メインメモリは、ＤＲＡＭで構成され、この制御部１８のワークメモリとして機能する。上記プログラムメモリは、電気的書換可能な不揮発性メモリで構成され、制御部１８が実行する動作プログラムや各種定型データ等を記憶する。
制御部１８は、プログラムメモリに記憶されている動作プログラムやデータ等を読出し、メインメモリに展開して記憶させた上で、当該プログラムを実行することにより、このデータプロジェクタ装置１０を統括して制御する。

上記制御部１８はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声処理部１９とも接続される。音声処理部１９は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声信号をアナログ化し、スピーカ部２０を駆動して放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。

このデータプロジェクタ装置１０は、商用交流電源を基づいて動作する。すなわち、ＡＣプラグ２１を図示しない室内等のＡＣコンセントに挿入することで供給される交流、例えば１００［Ｖ］の電力は、電源部２２にて整流、変圧されて例えば５．０［Ｖ］の直流電力とされる。

この電源部２２の出力する直流電力が、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３、一端を接地した電力保持用コンデンサＣ１の他端、及び停電検知回路２４に与えられる。
ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は、電源部２２から与えられる、瞬時停電等の影響を受け得る不安定な直流電力を、予め設定された複数の電圧値、例えば１．５［Ｖ］、３．３［Ｖ］、５．０［Ｖ］の安定化した直流電力に変換した上で、上記他の各回路毎に対し、必要な電圧値の電力を供給する。

上記停電検知回路２４は、電源部２２の出力する直流電圧の低下を検知してその検知信号を上記制御部１８へ出力する。

次いで図２により、上記図１中から光源と電源、及びそれらの制御を行なう回路構成を抽出して示す。同図中、停電検知回路２４は分圧回路２４ａ、基準電圧電源２４ｂ、及びコンパレータ（ＣＭＰ）２４ｃから構成される。

分圧回路２４ａは、電源部２２の出力するＤＣ／ＤＣコンバータ２３への直流電圧を所定の比率、例えば１：１で分圧し、分圧した値を上記コンパレータ２４ｃへ出力する。また基準電圧電源２４ｂは、電源部２２に入力される交流電圧が正常である場合に上記分圧回路２４ａから出力される分圧値の許容下限値を予め基準電圧として有し、それをコンパレータ２４ｃに出力する。

コンパレータ２４ｃは、例えば基準電圧電源２４ｂの出力に対して分圧回路２４ａの出力電圧値が低下した場合に停電状態を示す“Ｌ”レベルの信号を制御部１８に出力する。

次に上記実施形態の動作について説明する。
図３は、上記図２の各部における信号波形を例示するものである。電源部２２へのＡＣ入力ａが図示する如くタイミングｔ１１からタイミングｔ１２までの間、瞬時停電したものとする。電源部２２の出力する直流電圧ｂは図示する如く上記タイミングｔ１１から、電力保持用コンデンサＣ１の容量と、負荷である光源部１４を含む消費電力とに応じた傾きで徐々に低下する。

この低下により電源部２２の出力する直流電圧ｂが停電検知電圧Ｖｄとなり、停電検知回路２４の分圧回路２４ａの出力レベルが基準電圧電源２４ｂの出力レベルを下回るタイミングｔ１３でコンパレータ２４ｃの出力する停電検知の信号ｄが“Ｈ”レベルから“Ｌ”レベルに反転する。

これを受けた制御部１８では、直ちに光源駆動部１７に対して光源部１４の駆動電流値を抑制するよう指示するもので、光源駆動部１７がこの指示にしたがって光源部１４での駆動電流値を低減する。

光源部１４での駆動電流値が低減され、負荷である光源部１４を含む消費電力が削減されることで、電源部２２の出力する直流電圧ｂが減少する傾きが実線で示すように緩和される。同図の破線は、それまでと同様の消費電力での減少の度合を示している。

そのため、電源部２２の出力する直流電圧ｂの低下がある程度緩和された状態で時間が経過し、瞬時停電が終了したタイミングｔ１２となった時点で、出力電圧ｂの電圧値はＤＣ／ＤＣコンバータ２３の誤動作電圧Ｖｔｈまで低下していない。そのため、瞬時停電が終了して交流電源の供給が再開した後も、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は誤動作することなく、安全に動作を継続することができる。

参考までに、電源部２２の出力する直流電圧ｂ、及びＤＣ／ＤＣコンバータ２３の出力ｃで破線に示す如く、上記のような光源部１４の駆動電流値を低減させる制御を行なっていなければ、電源部２２の出力する直流電圧ｂはＤＣ／ＤＣコンバータ２３の誤動作電圧Ｖｔｈを下回り、結果としてＤＣ／ＤＣコンバータ２３が誤動作する事態となり得る。

このように上記実施形態によれば、瞬時停電時のバックアップ用のコンデンサＣ１の容量を特に大型化することなく、駆動電流値を低減しても発光動作を維持できるような発光素子、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（レーザダイオード）などの半導体発光素子を用いる場合に有効であり、該コンデンサＣ１によるバックアップ時間を延長させることが可能となる。このことは、換言すれば必要なコンデンサＣ１の容量をある程度削減してもデータプロジェクタ装置１０を製品として実現することができ、装置の小型化、及び低コスト化に寄与できる。

また、上記実施形態では、停電検知回路２４を電源部２２とＤＣ／ＤＣコンバータ２３との間に配置し、電源部２２の出力する直流電圧値に基づいて交流電源の瞬時停電を検知するものとした。

これにより、直流電圧の状態で検知を行なうために検知に要する回路を簡略化することができると共に、誤動作を招く虞のあるＤＣ／ＤＣコンバータ２３と同位置で検知することにより、誤動作の検知をより確実に実施できる。

なお、本実施形態の他の構成例として、停電検知回路２４を上記図１、図２で示した以外の場所に配置する場合についても本実施形態の他の構成例として説明しておく。
図４は、上記図２の停電検知回路２４に代えて停電検知回路２４′を設けたものである。ここで停電検知回路２４′は、ダイオード（Ｄｉ）ブリッジ回路２４ｄ、基準電圧電源２４ｅ、及びコンパレータ（ＣＭＰ）２４ｆから構成される。

ダイオードブリッジ回路２４ｄは、電源部２２に入力される交流電圧を全波整流して上記コンパレータ２４ｆへ出力する。また基準電圧電源２４ｅは、電源部２２に入力される交流電圧が正常である場合に上記ダイオードブリッジ回路２４ｄから出力される電圧値の波高値の例えば１／２を予め基準電圧として有し、それをコンパレータ２４ｆに出力する。

コンパレータ２４ｆは、例えば基準電圧電源２４ｅの出力に対してダイオードブリッジ回路２４ｄの出力電圧値が上回った場合に“Ｈ”レベルとなる信号を制御部１８に出力する。

次に上記実施形態の他の構成例の動作について説明する。
図５は、上記図４の各部における信号波形を例示するものである。電源部２２へのＡＣ入力ａが図示する如くタイミングｔ２１からタイミングｔ２２までの間、瞬時停電したものとする。

したがって、この交流電源を全波整流するダイオードブリッジ回路２４ｄの出力を、基準電圧電源２４ｅを閾値として矩形波状に成形したコンパレータ２４ｆの出力信号ｅは、図示する如くタイムラグΔｔをもって発振が停止する。

制御部１８は、タイミングｔ２３以降、基準電圧電源２４ｅの出力ｅの発振が停止したことにより瞬時停電であることを判断し、直ちに光源駆動部１７に対して光源部１４の駆動電流値を抑制するよう指示するもので、光源駆動部１７がこの指示にしたがって光源部１４での駆動電流値を低減する。

光源部１４での駆動電流値が低減され、負荷である光源部１４を含む消費電力が削減されることで、電源部２２の出力する直流電圧が減少する度合が緩和される。

そのため、電源部２２の出力する直流電圧の低下がある程度緩和された状態で時間が経過し、瞬時停電が終了したタイミングｔ２２となった時点でも、出力電圧の電圧値がＤＣ／ＤＣコンバータ２３の誤動作電圧Ｖｔｈまで低下していない確率が高くなる。そのため、交流電源が復帰した後も、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３は誤動作することなく、安全に動作を継続することができる可能性が高くなる。

このように上記他の構成例によれば、交流電源の入力段で検知を行なうために、より早いタイミングで瞬時停電を検知して、光源部１４での電力消費の抑制を開始するタイミングを早めることができるので、限られた電力保持用コンデンサＣ１の容量を有効に活用し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２３での誤動作の発生確率をより下げることが可能となる。

なお上記実施形態は、本発明をＤＬＰ（登録商標）方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合について説明したものであるが、本発明は投影装置の投影方式や光源となる素子等を限定するものではない。

その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１…ＡＣプラグ、２…電源部、３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、４…制御部、５…光源駆動部、６…光源部、１０…データプロジェクタ装置、１１…入力部、１２…投影画像処理部、１３…光像形成素子、１４…光源部、１５…ミラー、１６…投影レンズユニット、１７…光源駆動部、１８…制御部、１９…音声処理部、２０…スピーカ部、２１…ＡＣプラグ、２２…電源部、２３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２４，２４′…停電検知回路、２４ａ…分圧回路、２４ｂ…基準電圧電源、２４ｃ…コンパレータ（ＣＭＰ）、２４ｄ…ダイオード（Ｄｉ）ブリッジ回路、２４ｅ…基準電圧電源、２４ｆ…コンパレータ、Ｃ１…保持用コンデンサ、ＳＢ…システムバス。

Claims

光源と、
外部から供給される交流電力を直流電力に整流し、第１の既定の電圧に変圧して出力する電源部と、
上記電源部の出力する直流電力を、少なくとも上記光源を駆動するための第２の既定の電圧の直流電力に安定化して出力する電圧安定化部と、
上記電源部及び電圧安定化部の接続間に配置され、電圧安定化部に供給される直流電力を保持する保持部と、
上記外部から供給される交流電力の瞬時停止状態を検知する検知手段と、
上記検知手段での検知結果に基づいて上記光源の電力消費を下げる光源制御手段と
を具備したことを特徴とする光源装置。
光源と、
画像信号を入力する入力部と、
上記光源からの光を用い、上記入力部で入力した画像信号に対応した光像を形成して投影する投影部と、
外部から供給される交流電力を直流電力に整流し、第１の既定の電圧に変圧して出力する電源部と、
上記電源部の出力する直流電力を、少なくとも上記光源を駆動するための第２の既定の電圧の直流電力に安定化して出力する電圧安定化部と、
上記電源部及び電圧安定化部の接続間に配置され、電圧安定化部に供給される直流電力を保持する保持部と、
上記外部から供給される交流電力の瞬時停止状態を検知する検知手段と、
上記検知手段での検知結果に基づいて上記光源の電力消費を下げる光源制御手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
上記検知手段は、上記電源部の出力する直流電力に基づいて上記外部から供給される交流電力の瞬時停止状態を検知することを特徴とする請求項２記載の投影装置。
上記検知手段は、上記電源部の入力側で上記外部から供給される交流電力の瞬時停止状態を検知することを特徴とする請求項２記載の投影装置。
光源、画像信号を入力する入力部、上記光源からの光を用い、上記入力手段で入力した画像信号に対応した光像を形成して投影する投影部、外部から供給される交流電力を直流電力に整流し、第１の既定の電圧に変圧して出力する電源部、上記電源部の出力する直流電力を、少なくとも上記光源を駆動するための第２の既定の電圧の直流電力に安定化して出力する電圧安定化部、及び上記電源部及び電圧安定化部の接続間に配置され、電圧安定化部に供給される直流電力を保持する保持部を備えた投影装置での投影制御方法であって、
上記外部から供給される交流電力の瞬時停止状態を検知する検知工程と、
上記検知工程での検知結果に基づいて上記光源の電力消費を下げる光源制御工程と
を有したことを特徴とする投影制御方法。