JP2014021427A - プロジェクターおよびプロジェクターの制御方法 - Google Patents

プロジェクターおよびプロジェクターの制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】簡単な回路構成により表示装置としての機能と、照明装置としての機能とを両立
し、さらに使用者に不快感を与えにくい良好な照明を実現するプロジェクターを提供する
。
【解決手段】固体光源である第１光源と、固体光源であり、第１光源とは異なる色の光を
射出する第２光源と、第１光源および第２光源から射出された光を変調する光変調手段と
、第１光源と第２光源とを時分割駆動させて画像表示を行う第１の運転状態と、第１光源
と第２光源とを時分割駆動させて照明を行う第２の運転状態と、を制御する制御手段と、
を有し、第２の運転状態においては、時分割駆動における第１光源と第２光源との切り替
え周波数が、第１の運転状態における第１光源と第２光源との切り替え周波数よりも高い
プロジェクター。
【選択図】図２

Description

本発明は、プロジェクターおよびプロジェクターの制御方法に関するものである。
従来、表示装置としての機能を有し、且つ照明装置としても使用可能に構成されたプロ
ジェクターが知られている（例えば、特許文献１，２参照）。特許文献２のプロジェクタ
ーは、時分割色順次駆動方式（フィールドシーケンシャル方式）で駆動され、画像表示と
照明とを行っている。
特開２０１１−２４９９７６号公報 特開２００６−１６２８２３号公報
フィールドシーケンシャル方式で画像を表示するプロジェクターに、照明装置としての
機能を追加する場合、プロジェクターの回路構成が複雑となり得る。また、使用者が照明
としてプロジェクターを使用する際に、不快感を覚えさせる照明となり得る。しかし、上
記特許文献には、このような課題に対する知見がない。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、簡単な回路構成により表示装
置としての機能と、照明装置としての機能とを両立し、さらに使用者に不快感を与えにく
い良好な照明を実現可能なプロジェクターおよびプロジェクターの制御方法を提供するこ
とを目的とする。
上記の課題を解決するため、本発明の一態様に係るプロジェクターは、固体光源である
第１光源と、固体光源であり、前記第１光源とは異なる色の光を射出する第２光源と、前
記第１光源および前記第２光源から射出された光を変調する光変調手段と、前記第１光源
と前記第２光源とを時分割駆動させて画像表示を行う第１の運転状態と、前記第１光源と
前記第２光源とを時分割駆動させて照明を行う第２の運転状態と、を制御する制御手段と
、を有し、前記第２の運転状態においては、時分割駆動における前記第１光源と前記第２
光源との切り替え周波数が、前記第１の運転状態における前記第１光源と前記第２光源と
の切り替え周波数よりも高い。
まず、本発明の一態様に係るプロジェクターは、画像表示と照明とをいずれも時分割駆
動で行うことにより、画像表示を行う回路と照明を行う回路とで回路構成が共通化される
ため、回路構成が単純なものとなる。
また、本発明の一態様に係るプロジェクターは、照明を行う場合（第２の運転状態）に
おいて、第１光源と第２光源との切り替え周波数が、画像表示を行う場合（第１の運転状
態）における第１光源と第２光源との切り替え周波数よりも高いこととしている。そのた
め、照明時にカラーブレークアップの発生を抑制することができる。
したがって、この構成によれば、簡単な回路構成により表示装置としての機能と、照明
装置としての機能とを両立し、さらに使用者に不快感を与えにくい良好な照明を実現する
プロジェクターを提供することができる。
本発明の一態様においては、前記制御手段は、前記第１光源と前記第２光源とを共通し
て制御するドライバー回路を有することが望ましい。
この構成によれば、回路構成が簡略化されるため好ましい。
本発明の一態様においては、前記第２の運転状態において、前記光変調手段が、白表示
に固定されていることが望ましい。
この構成によれば、光源部から射出される光の光量が、照明光の光量となるため、光量
の制御が容易となる。
本発明の一態様においては、前記光変調手段が、ノーマリーホワイト方式の液晶ライト
バルブであることが望ましい。
この構成によれば、光源部から射出された光を透過させるために液晶ライトバルブに印
加する必要がなく、プロジェクターの消費電力を抑制できる。
本発明の一態様においては、前記第２の運転状態における前記第１光源と前記第２光源
との切り替え周波数が、前記第１の運転状態における前記第１光源と前記第２光源との切
り替え周波数の整数倍として設定されていることが望ましい。
この構成によれば、画像表示を行う場合の光源部の駆動条件を基に、容易に切り替え周
波数の設定が可能であるため、回路構成が簡略化され好ましい。
また、本発明の一態様に係るプロジェクターの制御方法は、固体光源である第１光源と
、固体光源であり、前記第１光源とは異なる色の光を射出する第２光源と、前記第１光源
および前記第２光源から射出された光を変調する光変調手段と、前記第１光源と前記第２
光源とを時分割駆動させて画像表示を行う第１の運転状態と、前記第１光源と前記第２光
源とを時分割駆動させて照明を行う第２の運転状態と、を制御する制御手段と、を有する
プロジェクターの制御方法であって、前記第２の運転状態においては、時分割駆動におけ
る前記第１光源と前記第２光源との切り替え周波数が、前記第１の運転状態における前記
第１光源と前記第２光源との切り替え周波数よりも高い。
この方法によれば、画像表示と、使用者に不快感を与えにくい良好な照明と、を両立す
るプロジェクターの制御方法を提供することができる。
本実施形態のプロジェクターを示す模式図である。 光源部および液晶ライトバルブの駆動を示すタイミングチャートである。 制御部の構成を説明する説明図である。
以下、図１〜図３を参照しながら、本実施形態に係るプロジェクターについて説明する
。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比
率などは適宜異ならせてある。
図１は、本実施形態のプロジェクターを示す模式図である。図に示すように、本実施形
態のプロジェクター１００は、光源部１と、光源部１から射出された光が入射する照明光
学系２と、照明光学系２を透過して射出された光が入射し、この光（入射光）を変調する
液晶ライトバルブ（光変調手段）３と、液晶ライトバルブ３で変調された光を投写する投
写光学系４と、光源部１および液晶ライトバルブ３の駆動を制御する制御部（制御手段）
５と、を有している。
光源部１は、赤色光を射出する第１光源１Ｒと、緑色光を射出する第２光源１Ｇと、青
色光を射出する第３光源１Ｂと、を有している。赤色光、緑色光および青色光は、フルカ
ラー画像を表示するための典型的な要素色の組合せ例である。第１光源１Ｒ、第２光源１
Ｇおよび第３光源１Ｂとしては、固体光源が用いられ、例えばＬＥＤ、有機または無機の
半導体レーザ、または有機ＥＬ（エレクトロルミネッセント）を用いることができる。ま
た、ＬＥＤまたはレーザと、これらの光源から射出される光を吸収して蛍光を発する蛍光
体と、を有する光源装置を用いることもできる。
なお、本実施形態の光源部１は３つの異なる要素色に対応した３つの光源を有するが、
光源部１が４つ以上の異なる要素色に対応した光源を有して構成されていてもよく、２つ
の異なる要素色に対応した光源を有して構成されていてもよい。
照明光学系２は、光源部１側から光の射出方向に向けて順に、光路合成素子２１、レン
ズアレイ２２、レンズアレイ２３、偏光変換素子２４、リレーレンズ２５、フィールドレ
ンズ２６が配置された構成になっている。
光路合成素子２１は、ダイクロイックプリズム等により構成される。ダイクロイックプ
リズムは、４つの三角柱プリズムが互いに貼り合わされた構造になっている。三角柱プリ
ズムにおいて貼り合わされる面は、ダイクロイックプリズムの内面になる。ダイクロイッ
クプリズムの内面に、赤色光が反射し緑色光および青色光が透過するミラー面と、青色光
が反射し緑色光および赤色光が透過するミラー面とが互いに直交して形成されている。ダ
イクロイックプリズムに入射した緑色光は、ミラー面を通ってそのまま射出される。ダイ
クロイックプリズムに入射した赤色光、青色光は、ミラー面で選択的に反射あるいは透過
して、緑色光の射出方向と同じ方向に射出される。
レンズアレイ２２およびレンズアレイ２３は、いわゆるフライアイインテグレーターで
あり、光路合成素子２１から射出された光の輝度分布を均一化するものである。レンズア
レイ２２は、複数のレンズ部２２ａを含んでおり、レンズアレイ２３は複数のレンズ部２
３ａを含んでいる。レンズ部２２ａは、レンズ部２３ａと１対１で対応している。光路合
成素子２１から射出された光は、複数のレンズ部２２ａに空間的に分かれて入射する。レ
ンズ部２２ａは、入射した光を対応するレンズ部２３ａに結像させる。これにより、複数
のレンズ部２３ａの各々に、二次光源像が形成される。
偏光変換素子２４は、レンズアレイ２３から射出された光の偏光状態を揃えるものであ
る。偏光変換素子２４は、レンズ部２３ａと１対１で対応した複数の偏光変換セルを含ん
でいる。偏光変換素子２４へ入射する入射光は、偏光変換セルを透過することにより、Ｐ
偏光またはＳ偏光のいずれか一方の偏光状態に揃えられて（変換されて）射出される。
偏光変換素子２４から射出される光は、リレーレンズ２５およびフィールドレンズ２６
を介して、液晶ライトバルブ３に入射する。
液晶ライトバルブ３は、例えば透過型の液晶ライトバルブを採用することができる。液
晶ライトバルブ３は、一対の偏光板とその間に位置した液晶パネルとを含んでいる。液晶
ライトバルブ３は、制御部５から供給される画像信号に基づいて、光源部１から射出され
自身に入射する入射光を、画素ごとに変調して画像を形成する。液晶ライトバルブ３によ
り変調（形成）された光（画像）は、投写光学系４を介して被投写面に拡大投写される。
制御部５は、光源部１および液晶ライトバルブ３を、時分割色順次駆動方式（フィール
ドシーケンシャル方式）で駆動制御する。すなわち、制御部５は、光源部１が有する第１
光源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂを、順次切り替えながら時間的に連続させて時分
割駆動する。一方で、制御部５は、駆動している光源が射出する色光の種類に応じて、液
晶ライトバルブ３を画像信号に基づいて駆動させ、各色光に対応する画像（フィールド画
像と称することがある）を形成する。プロジェクター１００は、使用者の認識できない速
度で各フィールド画像の切り替えを行うことにより、フルカラーの画像を表示することが
できる。
本実施形態のプロジェクター１００では、「画像表示」と「照明」とを行うことが可能
である。本実施形態において「画像表示」とは、プロジェクター１００がなんらかの画像
を投写している状態をいう。また、本実施形態において「照明」とは、液晶ライトバルブ
３の動作が固定され、一定の光（画像光を含む）を投写し続けることにより、プロジェク
ター１００が照明機器として屋内または屋外にて「あかり」を提供している状態をいう。
以下の説明においては、プロジェクター１００を用いて画像表示を行う場合を「表示モー
ド」（第１の運転状態）、照明を行う場合を「照明モード」（第２の運転状態）と称する
ことがある。制御部５は、適宜表示モードと照明モードとのいずれかを設定可能となって
いる。
その他、プロジェクター１００は、投写光学系４が投写する光の光路上に、照明モード
における照明光を拡散する光拡散手段を有することとしてもよい。
本実施形態のプロジェクター１００は、以上のような構成となっている。
本実施形態のプロジェクター１００は、表示モードおよび照明モードのいずれにおいて
もフィールドシーケンシャル方式を採用する。これには、以下の利点がある。
例えば、第１光源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂを同時に点灯することによっても
照明を行うことは可能である。しかしこの場合、表示モードにおけるフィールドシーケン
シャル方式を実現するための回路とは別に、第１光源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂ
（光源部１）を同時に発光させるための回路が必要となる。さらに、装置の駆動に必要な
、電源容量や冷却のことを考慮すると、光源部１を同時発光させるための回路をアナログ
調光できる構成にする必要が生じる。このような、パルス駆動（表示モード）とアナログ
階調（照明モード）とが可能な回路構成は、複雑になり、装置のコストアップにつながる
。
対して、照明モードにおいてもフィールドシーケンシャル方式を採用すると、照明モー
ドの駆動も表示モードと同じくパルス駆動による駆動となる。すると、表示モードと照明
モードとで回路構成が共通化されるため、構成が単純なものとなり、照明モードを備える
ことによる装置のコストアップを抑制することができる。
図２は、本実施形態のプロジェクターの制御方法を示す説明図であり、プロジェクター
１００における、光源部および液晶ライトバルブの駆動を示すタイミングチャートである
。図２（ａ）は、表示モードにおける各部の駆動を示すチャートであり、図２（ｂ）は照
明モードにおける各部の駆動を示すチャートである。各タイミングチャートにおいては、
横軸は時間を示し、縦軸はＯＮ、ＯＦＦの２値を示している。ここで、タイミングチャー
トの縦軸を２値で示すのは便宜的なものであり、もちろんより細かい電圧の制御を行って
も構わない。
図２（ａ）に示すように、本実施形態のプロジェクター１００を用いて表示モードを実
行する場合、第１光源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂが、フルカラーの１フレーム（
図中、符号Ｆで示す）に、時間的に連続し順次繰り返して駆動される。また、これら光源
の駆動と同期して液晶ライトバルブ３が駆動し、各光源から射出される色光に対応した３
つのフィールド画像（赤色画像、緑色画像、青色画像）が表示される。これにより、１つ
のフルカラー画像が表現され、使用者にはフルカラー画像が認識される。
例えば、１フレームの切り替え周波数が６０Ｈｚであれば、１フレームは、３つのフィ
ールド画像で構成されることから、１８０Ｈｚの切り替え周波数で各フィールド画像が表
示される。
一方、図２（ｂ）に示すように、本実施形態のプロジェクター１００を用いて照明モー
ドを実行する場合、第１光源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂが、表示モードのフィー
ルド画像のＲＧＢ切り替え周波数よりも高い切り替え周波数で駆動される。図では、各光
源が、表示モードの３倍の切り替え周波数で駆動されることとしている。例えば、図２（
ａ）で示した表示モードにおける１フレームに相当する期間に、５４０Ｈｚの切り替え周
波数で第１光源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂを切り替えて色光を射出している。
また、液晶ライトバルブ３が、黒表示を除く単一の階調に固定される。図では、液晶ラ
イトバルブ３としてノーマリーホワイト方式のものを用いることとし、液晶ライトバルブ
３の駆動をＯＦＦ（白表示）としている。ノーマリーホワイト方式の液晶ライトバルブを
用いると、光源部１から射出された光を透過させるために液晶ライトバルブ３に印加する
必要がなく、プロジェクター１００の消費電力を抑制できる。これにより、プロジェクタ
ー１００からは、設定された光量の光が射出され、照明を行うことができる。
なお、液晶ライトバルブ３は、黒表示を除いて単一の階調に固定されていれば、上述の
ように白表示である必要はない。例えば、液晶ライトバルブ３が中間調（灰色）表示に固
定されている場合、プロジェクター１００から射出される光の光量が一定となるように、
光源部１の出力を上げることで、目的とする光量の照明を行うことができる。また、液晶
ライトバルブ３を単一の階調に固定したまま、必要に応じて定期的または不定期に表示内
容をリフレッシュするようにしてもよい。この場合には、消費電力を抑制するために、リ
フレッシュの周波数は低くするほうが好ましい。
また、照明モードにおいては、液晶ライトバルブ３が常に同じ階調となるように設定さ
れていてもよく、また、照明モードを不連続に実行する場合に、各照明モードの実行にお
いて液晶ライトバルブ３の階調が異なっていても構わない。
さらに、照明モードの実行中に、射出される照明光を調光する場合には、光源部１の出
力を変更することとしてもよく、液晶ライトバルブ３の階調を変更することとしてもよい
。また、第１光源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂの点灯期間（パルス幅）をそれぞれ
調整することによって照明光の色調を変更することも可能である。
本実施形態のプロジェクター１００は、上述のように駆動することにより、フィールド
シーケンシャル方式に特有の課題であるカラーブレークアップを抑制した照明が可能とな
る。
「カラーブレークアップ」は、「色割れ」とも称される現象であり、画面の動きと使用
者（観察者）の目の動きとの相互作用により、観察者にフルカラー画像を構成するフィー
ルド画像が分離して知覚される現象である。カラーブレークアップは、例えば、動きの速
い動画を表示したり、観察者が左右に素早く視線を動かしたりすることで、発生すること
がある。
カラーブレークアップを認識するか否かは、個人差があるが、定性的にはフィールド画
像の切り替え速度を速くする（切り替え周波数を高める）ことにより低減させることがで
きる。しかし、通常、液晶ライトバルブ３のような光変調手段は、固体光源である第１光
源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂよりも応答速度が遅い。そのため、フィールド画像
の切り替え周波数は、液晶ライトバルブ３の応答速度に依存して定められている。すなわ
ち、第１光源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂの駆動条件は、液晶ライトバルブ３の応
答速度に合わせて設定されている。
対して、プロジェクター１００を用いて照明を行う場合、上述のように液晶ライトバル
ブ３が単一の階調に固定されるため、液晶ライトバルブ３の応答速度に合わせて第１光源
１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂの駆動条件を制御する必要がない。そのため、第１光
源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂを、表示モードよりも高い切り替え周波数で駆動さ
せることが可能となる。本実施形態のプロジェクター１００では、図２（ｂ）に示すよう
に、画像表示時の３倍の切り替え周波数で第１光源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂを
駆動させることとしている。これにより使用者は、プロジェクター１００の照明モードに
おいて、射出される照明光にカラーブレークアップを認めにくくなる。
照明モードにおいては、表示モードの第１光源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂの切
り替え周波数を基準として、基準となる切り替え周波数を定数倍することで、照明モード
の第１光源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂの切り替え周波数を設定することとすると
よい。既存の条件である表示モードの光源部の駆動条件を基に、切り替え周波数を整数倍
（例えば、図２（ｂ）に示すように３倍）することにより、このような設定が可能である
ため、回路構成が簡略化され好ましい。
図３は、制御部５の構成を説明する説明図である。図３（ａ）に示すように、制御部５
は、第１光源１Ｒ、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂをそれぞれ独立に制御するドライバー回
路５１，５２，５３を有することとしてもよく、図３（ｂ）に示すように、第１光源１Ｒ
、第２光源１Ｇ、第３光源１Ｂを共通して制御するドライバー回路５４を有することとし
てもよい。図３（ｂ）のようにドライバー回路を光源部１で共通化することにより、回路
構成が簡略化され好ましい。
以上のような構成のプロジェクター１００によれば、表示装置としての機能と、照明装
置としての機能とを両立し、さらに使用者に不快感を与えにくい良好な照明を実現できる
。
また、以上のようなプロジェクターの制御方法によれば、画像表示と、使用者に不快感
を与えにくい良好な照明と、を両立することができる。
なお、本実施形態のプロジェクター１００においては、光変調手段として透過型の液晶
ライトバルブ３を有することとしたが、これに限らない。上述した例の他、反射型液晶ラ
イトバルブを用いることとしてもよく、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いること
としてもよい。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、
本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成
部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において
設計要求等に基づき種々変更可能である。
１…光源部、１Ｒ…第３光源、１Ｇ…第２光源、１Ｂ…第１光源、２…照明光学系、３…
液晶ライトバルブ（光変調手段）、４…投写光学系、５…制御部（制御手段）、２１…光
路合成素子、２２、２３…レンズアレイ、２２ａ，２３ａ…レンズ部、２４…偏光変換素
子、２５…リレーレンズ、２６…フィールドレンズ、５１〜５４…ドライバー回路、１０
０…プロジェクター

Claims (6)

  1. 固体光源である第１光源と、
    固体光源であり、前記第１光源とは異なる色の光を射出する第２光源と、
    前記第１光源および前記第２光源から射出された光を変調する光変調手段と、
    前記第１光源と前記第２光源とを時分割駆動させて画像表示を行う第１の運転状態と、
    前記第１光源と前記第２光源とを時分割駆動させて照明を行う第２の運転状態と、を制御
    する制御手段と、を有し、
    前記第２の運転状態においては、時分割駆動における前記第１光源と前記第２光源との
    切り替え周波数が、前記第１の運転状態における前記第１光源と前記第２光源との切り替
    え周波数よりも高いプロジェクター。
  2. 前記制御手段は、前記第１光源と前記第２光源とを共通して制御するドライバー回路を
    有する請求項１に記載のプロジェクター。
  3. 前記第２の運転状態において、前記光変調手段が、白表示に固定されている請求項１ま
    たは２に記載のプロジェクター。
  4. 前記光変調手段が、ノーマリーホワイト方式の液晶ライトバルブである請求項３に記載
    のプロジェクター。
  5. 前記第２の運転状態における前記第１光源と前記第２光源との切り替え周波数が、前記
    第１の運転状態における前記第１光源と前記第２光源との切り替え周波数の整数倍として
    設定されている請求項１から４のいずれか１項に記載のプロジェクター。
  6. 固体光源である第１光源と、
    固体光源であり、前記第１光源とは異なる色の光を射出する第２光源と、
    前記第１光源および前記第２光源から射出された光を変調する光変調手段と、
    前記第１光源と前記第２光源とを時分割駆動させて画像表示を行う第１の運転状態と、
    前記第１光源と前記第２光源とを時分割駆動させて照明を行う第２の運転状態と、を制御
    する制御手段と、を有するプロジェクターの制御方法であって、
    前記第２の運転状態においては、時分割駆動における前記第１光源と前記第２光源との切
    り替え周波数が、前記第１の運転状態における前記第１光源と前記第２光源との切り替え
    周波数よりも高いプロジェクターの制御方法。
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