JP2022017368A - Projection device, projection control device, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投影装置、投影制御装置及びプログラムに関する。 The present invention relates to a projection device, a projection control device and a program.
従来から、各色光を出射する発光素子を備える光源部を時分割駆動する投影装置が開示されている。例えば、特許文献1に開示される投影装置は、光源部からの各色光が切り替わる期間としてスポーク期間が設定される。該スポーク期間においては、各色光が混色される。該スポーク期間の混色光の成分をあらかじめ設定しておくことで、画像の明るさを高めたり色度を高めたりするカラーモードを設定することができる。 Conventionally, a projection device for driving a light source unit including a light emitting element that emits light of each color in a time-division manner has been disclosed. For example, in the projection device disclosed in Patent Document 1, a spoke period is set as a period during which each color light from the light source unit is switched. During the spoke period, each color light is mixed. By setting the components of the mixed color light during the spoke period in advance, it is possible to set a color mode for increasing the brightness or chromaticity of the image.
しかしながら、スポーク期間の混色光は、使用するカラーモードに応じて発光素子の駆動電流が変化する等して各発光素子の発光量が変化することがある。すると、グラデーションのある画像では不連続な階調になってしまうことがあった。 However, in the mixed color light during the spoke period, the amount of light emitted from each light emitting element may change due to a change in the drive current of the light emitting element depending on the color mode used. Then, in an image with a gradation, the gradation may be discontinuous.
本発明は以上の点に鑑み、階調の再現性を保つことができる投影装置、投影制御装置及びプログラムを提供することを目的とする。 In view of the above points, it is an object of the present invention to provide a projection device, a projection control device and a program capable of maintaining the reproducibility of gradation.
本発明に係る投影装置は、半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第1波長帯域光及び第2波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部と、前記光源部からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、前記表示素子から出射された前記画像光を投影対象に投影する投影光学系と、前記光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、を有することを特徴とする。 The projection device according to the present invention includes a semiconductor light emitting element and a color wheel, and has a light source unit that emits light of a plurality of colors including first wavelength band light and second wavelength band light in a time-divided manner, and a light source unit. A display element that is irradiated with light from a light source to form image light, a projection optical system that projects the image light emitted from the display element onto a projection target, and an index relating to the brightness of the light emitted from the light source unit. Based on this, the first wavelength band light and the second wavelength band light are mixed and emitted during the spoke period of the color wheel, which is the emission switching time between the first wavelength band light and the second wavelength band light. It is characterized by having a delay time setting unit for shifting the start timing of the color mixing period, and a light source driving unit for driving the light source unit based on the setting of the delay time setting unit.
本発明に係る投影制御装置は、半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第1波長帯域光及び第2波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、を有することを特徴とする The projection control device according to the present invention includes a semiconductor light emitting element and a color wheel, and emits light of a plurality of colors including first wavelength band light and second wavelength band light in a time-divided manner. Based on the index related to the brightness, the first wavelength band light and the second wavelength band light in the spoke period of the color wheel, which is the emission switching timing of the first wavelength band light and the second wavelength band light, It is characterized by having a delay time setting unit that shifts the start timing of the color mixing period emitted by mixing colors, and a light source driving unit that drives the light source unit based on the setting of the delay time setting unit.
本発明に係るプログラムは、コンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータを、半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第1波長帯域光及び第2波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、として機能させることを特徴とする。 The program according to the present invention is a program executed by a computer, wherein the computer includes a semiconductor light emitting element and a color wheel, and time-divides light of a plurality of colors including first wavelength band light and second wavelength band light. Based on the index relating to the brightness of the light emitted from the light source unit emitted in, the first wavelength in the spoke period of the color wheel, which is the emission switching timing between the first wavelength band light and the second wavelength band light. A delay time setting unit that shifts the start timing of the color mixing period in which the band light and the second wavelength band light are mixed and emitted, and a light source driving unit that drives the light source unit based on the setting of the delay time setting unit. It is characterized by functioning as.
本発明によれば、階調の再現性を保つことができる投影装置、投影制御装置及びプログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a projection device, a projection control device, and a program capable of maintaining the reproducibility of gradation.
以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。図1は、投影装置10(投影制御装置)の機能ブロック図である。投影装置10は、制御部38、入出力インターフェース22、画像変換部23、表示エンコーダ24、表示駆動部26等から構成される。入出力コネクタ部21から入力された各種規格の画像信号は、投影制御装置により、入出力インターフェース22及びシステムバス(SB)を介して画像変換部23で表示に適した所定のフォーマットの画像信号に統一するように変換され、表示エンコーダ24に出力される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a functional block diagram of the projection device 10 (projection control device). The
制御部38は、投影装置10内の各回路の動作制御を司るものであって、演算装置としてのCPUや各種セッティング等の動作プログラムを固定的に記憶したROM及びワークメモリとして使用されるRAM等により構成されている。
The
表示エンコーダ24は、入力された画像信号をビデオRAM25に展開記憶させた上で、ビデオRAM25の記憶内容からビデオ信号を生成して表示駆動部26に出力する。
The
表示駆動部26は、表示エンコーダ24から出力された画像信号に対応して適宜フレームレートで空間的光変調素子(SOM)である表示素子51を駆動する。
The
投影装置10は、青色波長帯域光、緑色波長帯域光(第1波長帯域光)及び赤色波長帯域光(第2波長帯域光)を出射する光源装置60を備える。光源装置60から出射された出射光は表示素子51に照射されることにより表示素子51で反射されて画像光を形成する。反射された画像光は後述する投影光学系220を介してスクリーン等に投影される。
The
投影光学系220は可動レンズ群を有する。可動レンズ群は、レンズモータ45によりズーム調節やフォーカス調節のための駆動を行う。
The projection
画像圧縮/伸長部31は、再生時にメモリカード32に記録された画像データを読み出し、一連の動画を構成する個々の画像データを1フレーム単位で伸長する。また、画像圧縮/伸長部31は、伸長した画像データを、画像変換部23を介して表示エンコーダ24に出力し、メモリカード32に記憶された画像データに基づいて動画等の表示を可能とする処理を行わせる。
The image compression /
キー/インジケータ部37は、投影装置10の筐体に設けられる。キー/インジケータ部37からの操作信号は制御部38に直接送出される。リモートコントローラからのキー操作信号は、Ir受信部35で受信され、Ir処理部36で復調されて制御部38に出力される。
The key /
制御部38にはシステムバス(SB)を介して音声処理部47が接続されている。音声処理部47は、PCM音源等の音源回路を備えており、投影モード及び再生モード時には音声データをアナログ化し、スピーカ48を駆動して拡声放音させる。
A
制御部38は、光源制御回路41を制御している。この光源制御回路41は、画像生成時に要求される所定波長帯域の光源光が光源装置60から出射されるように制御する。
The
また、制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43に光源装置60等に設けた複数の温度センサによる温度検出を行わせ、この温度検出の結果から冷却ファンの回転速度を制御させることができる。制御部38は、冷却ファン駆動制御回路43にタイマー等によって投影装置10本体の電源オフ後も冷却ファンの回転を持続させる、あるいは、温度センサによる温度検出の結果によっては投影装置10本体の電源をオフにする等の制御も行なわせることができる。
Further, the
また、図2に示すように、本実施形態における投影装置10である投影制御装置の制御部38は、タイミング設定部53、遅延時間設定部54、光源駆動部55を備える。また、光源制御回路41は、投影光学系220から出射される各色光の光量を示す情報を検出する検出部56を備える。これらについては、詳細を後述する。
Further, as shown in FIG. 2, the
次に、図3に基づいて、この投影装置10における光源装置60の内部構造について述べる。なお、以下の説明においては、投影装置10における左右とは投影方向に対しての左右方向を示し、前後とは投影装置10のスクリーン側方向及び光線束の進行方向に対しての前後方向を示す。
Next, the internal structure of the
光源装置60は、青色波長帯域光の光源であって励起光源でもある励起光照射装置70と、緑色波長帯域光の光源である緑色光源装置80と、赤色波長帯域光の光源である赤色光源装置120と、カラーホイール装置200とを備える。緑色光源装置80は、励起光照射装置70と蛍光ホイール装置100とにより構成される。
The
光源装置60には、各色波長帯域光を導光する導光光学系140が配置されている。導光光学系140は、励起光照射装置70、緑色光源装置80及び赤色光源装置120から出射される光を光源光学系170に導光する。励起光照射装置70は、複数の半導体発光素子である青色レーザダイオード71、集光レンズ77,78及び拡散板79を備える。
A light guide
各青色レーザダイオード71の光軸上には、青色レーザダイオード71からの出射光の指向性を高めるように、各々平行光に変換するコリメータレンズ73が配置される。集光レンズ77及び集光レンズ78は、青色レーザダイオード71から出射される光線束を一方向に縮小して拡散板79に出射する。拡散板79は、入射した青色波長帯域光を、蛍光ホイール101側に配置された第一ダイクロイックミラー141へ拡散透過する。
On the optical axis of each
蛍光ホイール装置100は、励起光照射装置70から出射される励起光の光路上に配置される。蛍光ホイール装置100は、蛍光ホイール101、モータ110、集光レンズ群111及び集光レンズ115を備える。蛍光ホイール101は、蛍光ホイール101の上位置が照射位置S(図3(a)参照)とされるように励起光照射装置70からの出射光の光軸と直交するように配置される。集光レンズ群111及び集光レンズ115の下方に配置されるモータ110は、蛍光ホイール101を回転駆動する。
The
蛍光ホイール101は、図4(a)に示すように円板状に形成され、中心部の軸受112がモータ110の軸部に固定されてモータ110の駆動により回転される。蛍光ホイール101は、蛍光発光領域310と透過領域320を、周方向に並設している。蛍光ホイール101の基材は銅やアルミニウム等の金属基材により形成することができる。この基材の励起光照射装置70側の表面は銀蒸着等によってミラー加工されている。蛍光発光領域310には、このミラー加工された表面に形成された緑色蛍光体層が形成される。蛍光発光領域310は、励起光照射装置70から青色波長帯域光を励起光として受けて、全方位に緑色波長帯域の蛍光を出射する。その蛍光の一部は直接集光レンズ111へ出射され、他の一部は蛍光ホイール101の反射面で反射した後に集光レンズ111へ出射される。
As shown in FIG. 4A, the
また、蛍光ホイール101の透過領域320は、蛍光ホイール101の基材に形成された切抜部に、透光性を有する透明基材を嵌入して形成することができる。透明基材は、ガラスや樹脂等の透明な材料で形成される。また、透明基材には、青色波長帯域光が照射される側又はその反対側の表面に拡散層を設けてもよい。拡散層は、例えば、その透明基材の表面に、サンドブラスト等による微細凹凸を形成して設けることができる。透過領域320に入射された励起光照射装置70からの青色波長帯域光は、透過領域320を透過又は拡散透過し、集光レンズ115に入射する。
Further, the
図3に戻り、集光レンズ群111は、励起光照射装置70から出射された青色波長帯域光の光線束を蛍光ホイール101に集光するとともに蛍光ホイール101から出射された蛍光を集光する。集光レンズ115は、蛍光ホイール101から出射された光線束を集光する。
Returning to FIG. 3, the
赤色光源装置120は、青色レーザダイオード71と出射光の光軸が平行となるように配置された半導体発光素子である赤色発光ダイオード121と、赤色発光ダイオード121から出射された赤色波長帯域光を集光する集光レンズ群125と、を備える。赤色光源装置120は、赤色発光ダイオード121が出射する赤色波長帯域光の光軸と、蛍光ホイール101から出射されて第一ダイクロイックミラー141で反射された緑色波長帯域光の光軸とが交差するように配置される。
The red
導光光学系140は、第一ダイクロイックミラー141,第二ダイクロイックミラー142,第三ダイクロイックミラー143、光線束を集光させる集光レンズ145,146,147、各光線束の光軸を変換して同一の光軸とさせる反射ミラー144等からなる。以下、各部材について説明する。
The light guide
第一ダイクロイックミラー141は、拡散板79と集光レンズ群111との間の位置に配置される。第一ダイクロイックミラー141は、青色波長帯域光を集光レンズ群111側へ透過するとともに、緑色波長帯域光を集光レンズ145方向に反射してその光軸を90度変換する。
The first
第二ダイクロイックミラー142は、緑色波長帯域光と赤色波長帯域光とを同一光軸に合成する合成手段であり、緑色波長帯域光を反射し、赤色波長帯域光を透過する。第一ダイクロイックミラー141で反射された緑色波長帯域光は、集光レンズ145で集光されて、第二ダイクロイックミラー142に入射する。
The second
第二ダイクロイックミラー142で反射された緑色波長帯域光は、集光レンズ146で集光され、集光レンズ146の出射側に配置された第三ダイクロイックミラー143に入射する。第三ダイクロイックミラー143は、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を反射して、青色波長帯域光を透過する。従って、第三ダイクロイックミラー143は、集光レンズ146で集光された赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を集光レンズ173へ反射して、赤色波長帯域光及び緑色波長帯域光を導光する。
The green wavelength band light reflected by the second
また、蛍光ホイール101における青色波長帯域光の照射位置Sが透過領域320(図4(a)参照)であるとき、青色レーザダイオード71から出射された青色波長帯域光は蛍光ホイール101を透過又は拡散透過し、集光レンズ115で集光された後に反射ミラー144に導光される。反射ミラー144は、蛍光ホイール101を透過又は拡散透過する青色波長帯域光の光軸上に配置される。反射ミラー144は、青色波長帯域光を反射してその光軸を90度変換して集光レンズ147に導光する。第三ダイクロイックミラー143は、集光レンズ147により集光された青色波長帯域光を透過して、集光レンズ173に向けて導光する。
Further, when the irradiation position S of the blue wavelength band light in the
光源光学系170は、集光レンズ173、ライトトンネル175、集光レンズ178、光軸変換ミラー181、集光レンズ183、照射ミラー185、コンデンサレンズ195を備える。なお、コンデンサレンズ195は、コンデンサレンズ195の後側に配置される表示素子51から出射された画像光を投影光学系220に向けて出射するので、投影光学系220の一部でもある。
The light source
集光レンズ173は、ライトトンネル175の第三ダイクロイックミラー143側に配置される。集光レンズ173は、第三ダイクロイックミラー143から導光された緑色波長帯域光、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光を集光する。集光レンズ173により集光された各色波長帯域光は、カラーホイール装置200のカラーホイール201に照射される。
The
カラーホイール装置200は、カラーホイール201と、そのカラーホイール201を回転駆動するモータ210とを備える。カラーホイール装置200は、集光レンズ173から出射された光線束の光軸とカラーホイール201上の照射面が直交するように、集光レンズ173とライトトンネル175との間に配置される。
The
カラーホイール201は、図4(b)に示すように、円板状に形成され、中心部の軸受113がモータ210の軸部に固定されてモータ210により回転駆動される。カラーホイール201は、全色透過領域410と、青赤透過領域420とを周方向に並設している。全色透過領域410は、透明ガラスや樹脂板により形成され、青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光を含む全ての波長帯域の光を透過させることができる。また、青赤透過領域420は、カラーフィルタにより形成されて、青色波長帯域光及び赤色波長帯域光を透過させることができる。カラーホイール201に入射した青色波長帯域光、緑色波長帯域光及び赤色波長帯域光は、全色透過領域410又は青赤透過領域420を透過して調光された後、図3のライトトンネル175に向かって導光される。ライトトンネル175に入射した光線束は、ライトトンネル175内で均一な強度分布の光線束となる。
As shown in FIG. 4B, the
ライトトンネル175の後側の光軸上には、集光レンズ178が配置される。集光レンズ178のさらに後側には、光軸変換ミラー181が配置される。ライトトンネル175の出射口から出射した光線束は、集光レンズ178で集光された後、光軸変換ミラー181により、左側パネル15側に反射される。
A
光軸変換ミラー181で反射した光線束は、集光レンズ183により集光された後、照射ミラー185により、コンデンサレンズ195を介してDMDである表示素子51に所定の角度で照射される。
The light beam bundle reflected by the optical
光源光学系170により表示素子51の画像形成面に照射された光源光は、表示素子51の画像形成面で反射され、投影光として投影光学系220を介してスクリーンに投影される。ここで、投影光学系220は、コンデンサレンズ195と、レンズ鏡筒230内に設けられた可動レンズ群及び固定レンズ群により構成される。レンズ鏡筒230は、可変焦点型レンズとされ、ズーム調節やフォーカス調節が可能に形成される。可動レンズ群は、レンズモータ45により自動で又は投影画像調整部15aにより手動で移動可能に形成される。
The light source light applied to the image forming surface of the
このように投影装置10を構成することで、蛍光ホイール101及びカラーホイール201を同期回転させるとともに励起光照射装置70及び赤色光源装置120から適宜のタイミングで光を出射すると、緑色、青色及び赤色の各波長帯域光が導光光学系140を介して集光レンズ173に入射され、光源光学系170を介して表示素子51に入射される。そのため、表示素子51がデータに応じて各色の光を時分割表示することにより、スクリーンにカラー画像を投影することができる。
By configuring the
図5は、単位画像フレームT(T0,T1,T2・・・)期間において、制御部38からのセグメント切替タイミングパルスTPの立上りタイミングtup(tup1,tup2,tup3)に同期して赤色波長帯域光(R)、緑色波長帯域光(G)、青色波長帯域光(B)の各セグメントを切り替えて、光源装置60が合成色の光源光を出射するタイムチャートの一例である。図5において、赤色光源装置120(赤色発光ダイオード121)はR-LED、励起光照射装置70(青色レーザダイオード71)はB-LD、蛍光ホイール装置100(蛍光ホイール101)の蛍光発光領域310はG-FW、透過領域320はB-FW、カラーホイール装置200(カラーホイール201)の青赤透過領域420はB・R-CW、全色透過領域410はALL-CWで示される。ここで、赤色光源装置120(R-LED)、励起光照射装置70(B-LD)、蛍光発光領域310(G-FW)、透過領域320(B-FW)、青赤透過領域420(B・R-CW)、全色透過領域410(ALL-CW)における高さは、夫々が出射する光量を模式的に示している。
FIG. 5 shows red in synchronization with the rising timing tap (tup1, tup2, tup3) of the segment switching timing pulse TP from the
また、セグメント切替タイミングパルスTPの立上りタイミングtup(tup1,tup2,tup3)から一定時間はスポーク期間Tspとして設定される。タイミングtup及びスポーク期間Tspは、タイミング設定部53により設定される。本実施形態においては、スポーク期間Tspにおいて混色光を出射するよう設定される。
Further, a fixed time is set as the spoke period Tsp from the rising timing tap (tup1, tap2, tap3) of the segment switching timing pulse TP. The timing up and the spoke period Tsp are set by the
例えば、期間T11では、セグメント切替タイミングパルスTPの立上りタイミングtup1のタイミングで、前期間T0で発光していた赤色光源装置120(R-LED)が消灯し始める。また、励起光照射装置70(B-LD)から青色波長帯域光の出射が開始される。これにより、蛍光発光領域310は、励起光照射装置70から青色波長帯域光を励起光として受け、緑色波長帯域の蛍光の出射が開始される。一方、カラーホイール装置200は、青赤透過領域420(B・R-CW)から全色透過領域410(ALL-CW)に切り替わる。励起光照射装置70(B-LD)の出射光は、蛍光発光領域310(G-FW)を照射して緑色波長帯域光の蛍光が出射される。しかし、赤色波長帯域光(赤色光源装置120(R-LED)からの赤色波長帯域光及び蛍光発光領域310(G-FW)からの緑色波長帯域光が、青赤透過領域420(B・R-CW)を透過して取り出される赤色成分の光)の光源光の照射スポットは、青赤透過領域420(B・R-CW)から全色透過領域410(ALL-CW)に跨り、徐々に赤色波長帯域光の比率が変化する。従って、赤色波長帯域光(赤色光源装置120(R-LED)からの赤色波長帯域光及び蛍光発光領域310(G-FW)からの緑色波長帯域光が、青赤透過領域420(B・R-CW)を透過して取り出される赤色成分の光)の光量が減り、全色透過領域410(ALL-CW)を透過する緑色波長帯域光の光量が増える。よって、期間T11のスポーク期間Tspでは、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光が混色して黄色波長帯域光(Y)が出射される混色期間とされる。黄色波長帯域光(Y)のスポーク期間が6度の場合、3度の時点での赤色光源装置120(R-LED)の光量は、点灯時の半値であることが望ましい。そして、期間T11のスポーク期間Tspの経過後、赤色光源装置120(R-LED)は完全に消灯し、カラーホイール201は青赤透過領域420(B・R-CW)から全色透過領域410(ALL-CW)に完全に切り替わる。すると、光源装置60からは緑色波長帯域光(G)が出射される。
For example, in the period T 11 , the red light source device 120 (R-LED) that has been emitting light in the previous period T 0 starts to turn off at the timing of the rising timing up 1 of the segment switching timing pulse TP. Further, the emission of the blue wavelength band light is started from the excitation light irradiation device 70 (B-LD). As a result, the
期間T12では、立上りタイミングtup2のタイミングで、励起光照射装置70(B-LD)の駆動電流値が上げられて、励起光照射装置70(B-LD)から出射される青色波長帯域光の光量が増加される。一方、蛍光ホイール101では蛍光発光領域310(G-FW)から透過領域320(B-FW)に切り替わる。従って、期間T12のスポーク期間Tspでは、青色波長帯域光と緑色波長帯域光が混色してシアン色波長帯域光(CY)が出射される混色期間とされる。期間T12のスポーク期間Tsp経過後は、青色波長帯域光(B)が出射される。なお、カラーホイール201は、青色波長帯域光(B)が出射される期間中(すなわち期間T12中)に、全色透過領域410(ALL-CW)から青赤透過領域420(B・R-CW)に切り替わる。
In the period T12, the drive current value of the excitation light irradiation device 70 (B-LD) is increased at the timing of the rising timing up2, and the blue wavelength band light emitted from the excitation light irradiation device 70 (B-LD) is used. The amount of light is increased. On the other hand, the
期間T13では、立上りタイミングtup3のタイミングで赤色光源装置120(R-LED)が点灯し始める。一方、励起光照射装置70(B-LD)は消灯し始める。従って、期間T13のスポーク期間Tspでは、赤色波長帯域光(赤色光源装置120(R-LED)からの赤色波長帯域光)と、透過領域320(B-FW)を透過した青色波長帯域光と、が混色してマゼンダ色波長帯域光(MG)が出射され、混色期間とされる。期間T13のスポーク期間Tspの経過後は、赤色波長帯域光(R)が出射される。 In the period T13, the red light source device 120 (R-LED) starts to light at the timing of the rising timing up3 . On the other hand, the excitation light irradiation device 70 (B-LD) starts to go out. Therefore, in the spoke period Tsp of the period T13, the red wavelength band light (red wavelength band light from the red light source device 120 (R-LED)) and the blue wavelength band light transmitted through the transmission region 320 (B-FW) are used. , Are mixed and the magenda color wavelength band light (MG) is emitted, and the color mixing period is set. After the spoke period Tsp of the period T13 elapses, the red wavelength band light (R) is emitted.
なお、図5のタイムチャートでは、励起光照射装置70が蛍光発光領域310を照射している間の電流値を下げているが、蛍光発光領域310を照射している間の電流値を上げて透過領域320を透過している間の電流値を下げるように設定することもある。
In the time chart of FIG. 5, the current value while the excitation
投影装置10は、例えば期間T11におけるスポーク期間Tspの黄色波長帯域光(Y)を利用して、投影光を明るくする「明るさ重視」のカラーモードとすることができる。また例えば、期間T12の全色透過領域410(ALL-CW)から青赤透過領域420(B・R-CW)に切り替わるタイミングをタイミングtup3に合わせれば、青色波長帯域光を全色透過領域410(ALL-CW)のみ透過させて赤色波長帯域光の発光期間を多く取る「色重視モード」とすることもできる。このほか、青色レーザダイオード71や赤色発光ダイオード121の駆動電流値の調整により光量を調整して、種々のカラーモードを設定することができる。
The
ここで、赤色発光ダイオード121や青色レーザダイオード71のような半導体発光素子は、その点灯時や駆動電流の増加時、又は、消灯時や駆動電流の減少時においては、光量が徐々に増減する。これは、これらの半導体発光素子は、電流値に応じた光量で発光するが、その電流値が目標電流値に到達して安定するまでに電流立上り(電流立下り)の特性を有するためである。
Here, the amount of light of a semiconductor light emitting device such as the red
図6(a)~(c)は、青色レーザダイオード71の立上り波形(光源電流波形)の一例を模式的に示す。このような青色レーザダイオード71の立上り波形は、図5において、励起光照射装置70(B-LD)から青色波長帯域光の出射が開始される期間T11における立上りタイミングtup1、または励起光照射装置70(B-LD)の駆動電流値が上げられて、励起光照射装置70(B-LD)から出射される青色波長帯域光の光量が増加される期間T12における立上りタイミングtup2で見られる状態である。
6 (a) to 6 (c) schematically show an example of the rising waveform (light source current waveform) of the
縦軸は青色レーザダイオード71を駆動する電流の電流値、横軸を時間(スポーク期間Tsp)としたものである。青色レーザダイオード71は、図6(a)に示すように、目標電流値I12,I22,I32に到達するまでに電流値が変化する変化部I11,I21,I31で表される波形特性を有する。図6(a)~(c)は、各種のカラーモードに応じた電流波形I1,I2,I3であり、各電流波形I1,I2,I3の目標電流値として、電流値が高い順に3つの目標電流値I12,I22,I32が示される。
The vertical axis represents the current value of the current driving the
青色レーザダイオード71の光量は、電流値と時間とで算出される。光量は、検出部56が青色レーザダイオード71の電流値を検出して算出する。従って、図6(a)に示すように、カラーモードの変更により電流値が変動すると、スポーク期間Tspにおける光量が変化する。すると、投影光学系220を介して出射される投影画像にグラデーションがある場合には、階調に不連続な点が見られる場合がある。そこで、電流値が変動するカラーモード毎に、電流値の立上り(又は立下り)のタイミングを調整、すなわち、発光タイミングの遅延時間設定(ディレイ調整)をすることで、スポーク期間Tspにおける光量の変化率を均一化して、カラーモードを変更しても階調の再現性を保つことができるようにした。
The amount of light of the
ディレイ調整は、図7のフローチャートに従って行われる。
ステップS001;ディレイ調整が開始されると、先ず、遅延時間設定部54により、図6(a)に示すようにスポーク期間Tspを3分割する。ここでは、期間Tsp1,Tsp2,Tsp3の3分割とする。例えば、スポーク期間Tspが17度で設定される場合には、Tsp1=6度、Tsp2=6度、Tsp3=7度で分割して設定される。
The delay adjustment is performed according to the flowchart of FIG.
Step S001; When the delay adjustment is started, the delay
ステップS002;次に、投影光学系220を介してグラデーションのある画像をスクリーンに投影し、階調を目視で確認する。
ステップS003、ステップS004;階調が不自然に連続していた場合には、遅延時間設定部54により、図6(b)に示すように、分割したスポーク期間Tsp1,Tsp2,Tsp3を変動させて、電流波形の変化部I11,I21,I31がスポーク期間Tspの中央部(すなわち、期間Tsp2)に寄るようにスポーク期間Tspの色を設定する。
Step S002; Next, an image having a gradation is projected on the screen via the projection
Step S003, Step S004; When the gradation is unnaturally continuous, the delayed
ステップS005;遅延時間設定部54により、最低~最大電流の間で、遅延時間設定(すなわち、カラーホイール201のスポーク期間Tspにおける、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす)を行う。例えば、図6(c)の例では、目標電流値I12が最も高い電流波形I1は遅延時間をΔt1とし、目標電流値I22が中間の電流波形I2は遅延時間をΔt2とし、目標電流値I32が最も低い電流波形I3は遅延時間をΔt3と設定する。
Step S005; The delay
このようにして、図6(c)に示すように、目標電流値I12,I22,I32の高低に関わらず、期間Tsp1から期間Tsp3に亘る各電流波形I1,I2,I3の光量の変化率を略一定とすることができる。そして、光源駆動部55は、タイミング設定部53及び遅延時間設定部54の設定に基づいて、光源制御回路41を介して光源装置60(光源部)を駆動する。従って、このようにして投影される画像は、カラーモードが変わっても、階調の再現性が保たれる。
In this way, as shown in FIG. 6 (c), the current waveforms I 1 , I 2 , I 3 over the period Tsp 1 to the period Tsp 3 regardless of the height of the target current values I 12 , I 22 , and I 32 . The rate of change in the amount of light can be made substantially constant. Then, the light
本実施形態においては、検出部56が青色レーザダイオード71の電流値を測定することにより、スポーク期間Tsp中に投影光学系220から出射される青色光の光量を示す情報を検出したが、これに限定されることはなく、例えば照度センサを備えて投影画像の照度を測定して各色光の光量を示す情報を検出する検出部としてもよい。また、本実施形態においては、青色レーザダイオード71についてのディレイ調整を説明したが、赤色発光ダイオード121についてディレイ調整をすることもできる。
In the present embodiment, the
また、遅延時間設定部54による最低~最大電流の間の遅延時間設定は、制御部38と接続されるS-RAM等の記憶部に記憶されるルックアップテーブルとすることもできる。
Further, the delay time setting between the minimum and maximum currents by the delay
以上、本発明の実施形態によれば、投影装置10は、励起光照射装置70(青色レーザダイオード71)とカラーホイール装置200(カラーホイール201)を備え、赤色光源装置120からの赤色波長帯域光(第1波長帯域光)及び蛍光ホイール装置100からの緑色波長帯域光(第2波長帯域光)を含む複数色の光を時分割で出射する光源部である光源装置60と、光源装置60から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光の発光切り替え時期であるカラーホイール201のスポーク期間Tspにおける、赤色波長帯域光と緑色波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部54と、遅延時間設定部54の設定に基づいて光源装置60を駆動する光源駆動部55を備える。これにより、カラーモードを変えても階調の再現性を保つことができる投影装置10を提供することができる。
As described above, according to the embodiment of the present invention, the
また、スポーク期間Tspは、3分割される。これにより、カラーモードに連動してディレイ調整を切り替えることによって、スポーク期間Tspを変えることができる。 Further, the spoke period Tsp is divided into three parts. Thereby, the spoke period Tsp can be changed by switching the delay adjustment in conjunction with the color mode.
また、遅延時間設定部54は、3分割されたスポーク期間Tspの中央部に各色光の光量を示す情報(すなわち、光の明るさに関する指標)の変化部I11,I21,I31が寄るようにして遅延時間(混色期間の開始タイミングをずらす)を設定する。これにより、青色レーザダイオード71が変動しないスポーク期間(期間Tsp3)のキャリブレーションの工数を減らすことができる。
Further, in the delay
また、光の明るさに関する指標は、青色レーザダイオード71の駆動電流または温度を含む。これにより、青色レーザダイオード71の駆動電流値や青色レーザダイオード71の使用による温度が変化しても、階調の再現性を保つことができる。
Further, the index regarding the brightness of light includes the drive current or temperature of the
また、遅延時間設定部54は、複数のカラーモード毎に光源装置60が出射する複数の光の切り替えタイミングを設定する。これにより、光の切り替えタイミングが変化するカラーモードにおいても階調の再現性を保つことができる。
Further, the delay
また、カラーモードは、投影画像の明るさを重視する明るさ重視モードと、投影画像の色調を重視する色重視モードを含む。これにより、明るい部屋でも鮮明な投影画像が得られると共に、映画等の鑑賞にも適した投影画像を得ることができる。 Further, the color mode includes a brightness-oriented mode in which the brightness of the projected image is emphasized and a color-oriented mode in which the color tone of the projected image is emphasized. As a result, a clear projected image can be obtained even in a bright room, and a projected image suitable for viewing a movie or the like can be obtained.
また、混色期間の開始タイミングの設定は、青色レーザダイオード71の駆動電流の最低電流値から最高電流値の間で行われる。これにより、光源に流れる電流の値によって階調が変動せず、従来よりも階調の再現性が保てる電流値の範囲が広くなる投影装置10を提供することができる。
Further, the start timing of the color mixing period is set between the minimum current value and the maximum current value of the drive current of the
なお、遅延時間設定部が設定する光源部での発光タイミングの遅延時間は、明るさに関する指標に基づくが、明るさに関する指標としては、複数のカラーモードに基づくものでなく、ユーザが設定した明るさに基づくものであっても良い。
また、遅延時間設定部が設定する光源部での発光タイミングの遅延時間は、明るさに関する指標に基づいて行うものであれば、各色光の光量を示す情報(半導体発光素子である青色レーザダイオード71の駆動電流の電流値、ユーザが設定した明るさ)以外に基づいて設定しても良い。
The delay time of the light emission timing in the light source unit set by the delay time setting unit is based on the index related to brightness, but the index related to brightness is not based on a plurality of color modes, but the brightness set by the user. It may be based on the sword.
Further, if the delay time of the light emission timing in the light source unit set by the delay time setting unit is determined based on an index related to brightness, information indicating the amount of light of each color light (
例えば、半導体発光素子は投影装置の使用に伴って発熱して温度が変化するため、半導体発光素子の温度によって遅延時間を設定しても良い。このように、遅延時間設定部は、様々な明るさに関する指標に基づいて、所定の時間毎(例えば100μ秒毎)に遅延時間を設定することができる。 For example, since the semiconductor light emitting device generates heat and changes in temperature with the use of the projection device, the delay time may be set according to the temperature of the semiconductor light emitting device. In this way, the delay time setting unit can set the delay time every predetermined time (for example, every 100 μs) based on various indicators related to brightness.
また、投影制御装置とされる投影装置10の制御部38は、遅延時間設定部54、光源駆動部55を備える。そして、制御部38は、制御部38と接続されるS-RAM等の記憶部に記憶されたプログラムによって、遅延時間設定部54、光源駆動部55として機能される。これにより、カラーモードを変えても階調の再現性を保つことができる投影制御装置及びプログラムを提供することができる。
Further, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
以下に、本願出願の最初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第1波長帯域光及び第2波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部と、
前記光源部からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光を投影対象に投影する投影光学系と、
前記光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、
前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
を有することを特徴とする投影装置。
[2]前記スポーク期間は、3分割されることを特徴とする前記[1]に記載の投影装置。
[3]前記遅延時間設定部は、3分割された前記スポーク期間の中央部に前記光の明るさに関する指標の変化部が寄るようにして前記混色期間の開始タイミングを設定することを特徴とする前記[2]に記載の投影装置。
[4]前記光の明るさに関する指標は、前記半導体発光素子の駆動電流または温度を含むことを特徴とする前記[1]乃至前記[3]の何れか記載の投影装置。
[5]前記遅延時間設定部は、複数のカラーモード毎に前記光源部が出射する複数色の光の切り替えタイミングを設定することを特徴とする前記[1]乃至前記[4]の何れか記載の投影装置。
[6]前記カラーモードは、投影画像の明るさを重視する明るさモードと、投影画像の色調を重視する色重視モードと、を含むことを特徴とする前記[5]に記載の投影装置。
[7]前記混色期間の開始タイミングの設定は、前記駆動電流の最低電流値から最高電流値の間で行われることを特徴とする前記[4]に記載の投影装置。
[8]半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第1波長帯域光及び第2波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、
前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
を有することを特徴とする投影制御装置。
[9]コンピュータが実行するプログラムであって、前記コンピュータを、
半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第1波長帯域光及び第2波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、
前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
として機能させることを特徴とするプログラム。
The inventions described in the first claims of the present application are described below.
[1] A light source unit provided with a semiconductor light emitting element and a color wheel and emitting light of a plurality of colors including first wavelength band light and second wavelength band light in a time-divided manner.
A display element that is irradiated with light from the light source to form image light,
A projection optical system that projects the image light emitted from the display element onto a projection target,
Based on the index relating to the brightness of the light emitted from the light source unit, the first wavelength band light in the spoke period of the color wheel, which is the emission switching timing between the first wavelength band light and the second wavelength band light. And the delay time setting unit that shifts the start timing of the color mixing period in which the second wavelength band light is mixed and emitted.
A light source driving unit that drives the light source unit based on the setting of the delay time setting unit,
A projection device characterized by having.
[2] The projection device according to the above [1], wherein the spoke period is divided into three parts.
[3] The delay time setting unit is characterized in that the start timing of the color mixing period is set so that the change portion of the index relating to the brightness of the light is closer to the central portion of the spoke period divided into three. The projection device according to the above [2].
[4] The projection device according to any one of the above [1] to the above [3], wherein the index relating to the brightness of the light includes a driving current or a temperature of the semiconductor light emitting device.
[5] The description according to any one of the above [1] to the above [4], wherein the delay time setting unit sets the switching timing of the light of the plurality of colors emitted by the light source unit for each of the plurality of color modes. Projection device.
[6] The projection device according to the above [5], wherein the color mode includes a brightness mode in which the brightness of the projected image is emphasized and a color-oriented mode in which the color tone of the projected image is emphasized.
[7] The projection device according to the above [4], wherein the setting of the start timing of the color mixing period is performed between the minimum current value and the maximum current value of the drive current.
[8] Based on an index related to the brightness of light emitted from a light source unit that includes a semiconductor light emitting element and a color wheel and emits light of a plurality of colors including first wavelength band light and second wavelength band light in a time-divided manner. Therefore, the first wavelength band light and the second wavelength band light are mixed and emitted during the spoke period of the color wheel, which is the emission switching time between the first wavelength band light and the second wavelength band light. A delay time setting unit that shifts the start timing of the color mixing period,
A light source driving unit that drives the light source unit based on the setting of the delay time setting unit,
A projection control device characterized by having.
[9] A program executed by a computer, wherein the computer is used.
The above is based on an index relating to the brightness of light emitted from a light source unit that includes a semiconductor light emitting element and a color wheel and emits light of a plurality of colors including first wavelength band light and second wavelength band light in a time-divided manner. The color mixing period in which the first wavelength band light and the second wavelength band light are mixed and emitted in the spoke period of the color wheel, which is the emission switching time between the first wavelength band light and the second wavelength band light. A delay time setting unit that shifts the start timing,
A light source driving unit that drives the light source unit based on the setting of the delay time setting unit,
A program characterized by functioning as.
10 投影装置 15 左側パネル
15a 投影画像調整部 21 入出力コネクタ部
22 入出力インターフェース 23 画像変換部
24 表示エンコーダ 25 ビデオRAM
26 表示駆動部 31 画像圧縮/伸長部
32 メモリカード 35 Ir受信部
36 Ir処理部 37 キー/インジケータ部
38 制御部 41 光源制御回路
43 冷却ファン駆動制御回路 45 レンズモータ
47 音声処理部 48 スピーカ
51 表示素子 53 タイミング設定部
54 遅延時間設定部 55 光源駆動部
56 検出部 60 光源装置
70 励起光照射装置 71 青色レーザダイオード
73 コリメータレンズ 77 集光レンズ
78 集光レンズ 79 拡散板
80 緑色光源装置 100 蛍光ホイール装置
101 蛍光ホイール 110 モータ
111 集光レンズ群 111 集光レンズ
112 軸受 113 軸受
115 集光レンズ 120 赤色光源装置
121 赤色発光ダイオード 125 集光レンズ群
140 導光光学系 141 第一ダイクロイックミラー
142 第二ダイクロイックミラー 143 第三ダイクロイックミラー
144 反射ミラー 145 集光レンズ
146 集光レンズ 147 集光レンズ
170 光源光学系 173 集光レンズ
175 ライトトンネル 178 集光レンズ
181 光軸変換ミラー 183 集光レンズ
185 照射ミラー 195 コンデンサレンズ
200 カラーホイール装置 201 カラーホイール
210 モータ 220 投影光学系
230 レンズ鏡筒 310 蛍光発光領域
320 透過領域 410 全色透過領域
420 青赤透過領域
10 Projection device 15
26 Display drive 31 Image compression /
Claims (9)
前記光源部からの光源光が照射され、画像光を形成する表示素子と、
前記表示素子から出射された前記画像光を投影対象に投影する投影光学系と、
前記光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、
前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
を有することを特徴とする投影装置。 A light source unit that includes a semiconductor light emitting device and a color wheel and emits light of a plurality of colors including first wavelength band light and second wavelength band light in a time-divided manner.
A display element that is irradiated with light from the light source to form image light,
A projection optical system that projects the image light emitted from the display element onto a projection target,
Based on the index relating to the brightness of the light emitted from the light source unit, the first wavelength band light in the spoke period of the color wheel, which is the emission switching timing between the first wavelength band light and the second wavelength band light. And the delay time setting unit that shifts the start timing of the color mixing period in which the second wavelength band light is mixed and emitted.
A light source driving unit that drives the light source unit based on the setting of the delay time setting unit,
A projection device characterized by having.
前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
を有することを特徴とする投影制御装置。 The above is based on an index relating to the brightness of light emitted from a light source unit that includes a semiconductor light emitting element and a color wheel and emits light of a plurality of colors including first wavelength band light and second wavelength band light in a time-divided manner. The color mixing period in which the first wavelength band light and the second wavelength band light are mixed and emitted in the spoke period of the color wheel, which is the emission switching time between the first wavelength band light and the second wavelength band light. A delay time setting unit that shifts the start timing,
A light source driving unit that drives the light source unit based on the setting of the delay time setting unit,
A projection control device characterized by having.
半導体発光素子とカラーホイールとを備え、第1波長帯域光及び第2波長帯域光を含む複数色の光を時分割で出射する光源部から出射される光の明るさに関する指標に基づいて、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光の発光切り替え時期である前記カラーホイールのスポーク期間における、前記第1波長帯域光と前記第2波長帯域光とが混色して出射される混色期間の開始タイミングをずらす遅延時間設定部と、
前記遅延時間設定部の設定に基づいて前記光源部を駆動する光源駆動部と、
として機能させることを特徴とするプログラム。 A program executed by a computer, the computer
The above is based on an index relating to the brightness of light emitted from a light source unit that includes a semiconductor light emitting element and a color wheel and emits light of a plurality of colors including first wavelength band light and second wavelength band light in a time-divided manner. The color mixing period in which the first wavelength band light and the second wavelength band light are mixed and emitted in the spoke period of the color wheel, which is the emission switching time between the first wavelength band light and the second wavelength band light. A delay time setting unit that shifts the start timing,
A light source driving unit that drives the light source unit based on the setting of the delay time setting unit,
A program characterized by functioning as.
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