JP2023102436A - projector - Google Patents
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Description
本発明は、プロジェクターに関する。 The present invention relates to projectors.
近年、プロジェクターにおいて、固体光源から射出される光(例えば、青色レーザー光又は紫外レーザー光)によって蛍光体を励起してカラー表示に必要となる赤色光、緑色光、および青色光を得るものがある。固体光源を備えるプロジェクターでは、ユーザーにちらつき(フリッカー)が視認されることがないよう、数百Hz程度の制御周波数で固体光源がパルス幅変調(PWM:Pulse Width Modulation)制御される場合がある。 In recent years, some projectors obtain red light, green light, and blue light necessary for color display by exciting phosphors with light (eg, blue laser light or ultraviolet laser light) emitted from a solid-state light source. In a projector provided with a solid-state light source, the solid-state light source may be pulse width modulated (PWM) controlled at a control frequency of about several hundred Hz so that the user does not perceive flicker.
上述した固体光源をPWM制御することによって生ずるフリッカー、および回転蛍光板を回転駆動することによって生ずるフリッカーは、何れもユーザーが視認することができない高周波数成分が主体である。しかしながら、両フリッカーが干渉することによって低周波数成分が発生し、ユーザーに視認され得るフリッカーが生じて画像の表示品質が低下してしまうという問題がある。 Both of the flicker generated by PWM-controlling the solid-state light source and the flicker generated by rotationally driving the rotating fluorescent plate are mainly high-frequency components that cannot be visually recognized by the user. However, there is a problem that low-frequency components are generated due to interference of both flickers, flickers that can be visually recognized by the user are generated, and the display quality of the image is deteriorated.
また、プロジェクターに設けられる液晶光変調装置も、ユーザーにフリッカーが視認されることがない周波数で駆動されている。しかしながら、回転蛍光板を回転駆動することによって生ずるフリッカーと、液晶光変調装置を駆動することによって生ずるフリッカーとが干渉することによっても、ユーザーに視認され得るフリッカーが生じて画像の表示品質が低下してしまうという問題がある。 Further, the liquid crystal light modulation device provided in the projector is also driven at a frequency at which flicker is not visually recognized by the user. However, there is a problem that the flicker that is visible to the user also occurs due to interference between the flicker caused by rotationally driving the rotary fluorescent plate and the flicker caused by driving the liquid crystal optical modulation device, resulting in deterioration of image display quality.
これに対して、下記特許文献1に開示のプロジェクターでは、固体光源のPWM制御周波数と、回転蛍光板の回転周波数と、液晶光変調装置の駆動周波数とを、所定の関係になるように制御することで、フリッカーの発生を防止している。
On the other hand, in the projector disclosed in
しかしながら、上記特許文献1に開示の関係式を満たすように回転蛍光板の回転数を設定する場合、回転蛍光板を高い回転数で回転させる必要があるため、回転蛍光板を回転駆動するモーターへの負荷が高まるという問題があった。
However, when the number of rotations of the rotating fluorescent screen is set so as to satisfy the relational expression disclosed in
本発明の1つの態様によれば、励起光を射出する固体光源と、前記励起光を蛍光に変換する回転蛍光板と、前記回転蛍光板からの光を変調する液晶光変調装置と、前記固体光源および前記回転蛍光板を制御する制御装置と、を備え、前記回転蛍光板は、回転可能な円板と、前記円板の一方面における周方向に配置される複数の蛍光発光部と、を有し、前記回転蛍光板は、回転することで射出する光の明るさが変化し、前記固体光源のパルス幅変調制御周波数をA[Hz]とし、前記回転蛍光板の回転周波数をB[Hz]とし、前記周方向に並ぶ前記蛍光発光部の数をCとすると、前記制御装置は、C=A/2B且つCは2以上の整数となる関係式と、A-CB≧0の場合に、C≦(A-20)/B、且つ、A-2CB<0の場合に、C≧(A+20)/2Bとなる関係式と、の何れか一方の関係式を満たすように、前記固体光源および前記回転蛍光板を制御する、プロジェクターが提供される。 According to one aspect of the present invention, a solid-state light source that emits excitation light, a rotating fluorescent plate that converts the excitation light into fluorescent light, a liquid crystal light modulation device that modulates the light from the rotating fluorescent plate, and a control device that controls the solid-state light source and the rotating fluorescent plate, the rotating fluorescent plate has a rotatable disk, and a plurality of fluorescent light emitting units arranged in a circumferential direction on one surface of the disk, and the rotating fluorescent plate changes the brightness of the emitted light by rotating, and pulses the solid-state light source. Let A [Hz] be the width modulation control frequency, B [Hz] be the rotation frequency of the rotating fluorescent plate, and C be the number of the fluorescent light emitting units arranged in the circumferential direction. A projector is provided for controlling the solid-state light source and the rotating phosphor plate.
本発明の1つの態様によれば、励起光を射出する固体光源と、前記励起光を蛍光に変換する回転蛍光板と、前記回転蛍光板からの光を変調する液晶光変調装置と、前記液晶光変調装置および前記回転蛍光板を制御する制御装置と、を備え、前記回転蛍光板は、回転可能な円板と、前記円板の一方面における周方向に配置される複数の蛍光発光部と、を有し、前記回転蛍光板は、回転することで射出する光の明るさが変化し、前記回転蛍光板の回転周波数をB「Hz」とし、前記周方向に並ぶ前記蛍光発光部の数をCとし、前記液晶光変調装置の駆動周波数をD「Hz」とし、nを1以上の整数とすると、前記制御装置は、C=nD/2B且つCが2以上の整数となる関係式と、nD/2-CB≧0の場合に、C≦(nD/2-20)/Bとなる関係式と、nD/2-CB<0の場合に、C≧(nD/2+20)/Bとなる関係式と、の少なくともいずれか1つの関係式を満たすように、前記液晶光変調装置および前記回転蛍光板を制御する、プロジェクターが提供される。 According to one aspect of the present invention, a solid-state light source that emits excitation light, a rotating fluorescent plate that converts the excitation light into fluorescence, a liquid crystal light modulation device that modulates light from the rotating fluorescent plate, and a control device that controls the liquid crystal light modulation device and the rotating fluorescent plate, the rotating fluorescent plate has a rotatable disk and a plurality of fluorescent light emitting units arranged in a circumferential direction on one surface of the disk, and the rotating fluorescent plate changes the brightness of the emitted light by rotating, and the rotating fluorescent plate Assuming that the rotation frequency of the plate is B "Hz", the number of the fluorescent light emitting units arranged in the circumferential direction is C, the driving frequency of the liquid crystal light modulation device is D "Hz", and n is an integer of 1 or more, the control device provides a relational expression in which C=nD/2B and C is an integer of 2 or more, a relational expression in which C≤(nD/2-20)/B when nD/2-CB≥0, and a relational expression in which C≤(nD/2-20)/B when nD/2-CB<0, and C≥(nD) when nD/2-CB<0. /2+20)/B, and a projector that controls the liquid crystal light modulation device and the rotating fluorescent plate so as to satisfy at least one of the relational expressions.
以下、本発明の一実施形態について図面を用いて説明する。
なお、以下の各図面においては各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
In addition, in each drawing below, in order to make each component easy to see, the scale of dimensions may be changed depending on the component.
(第1実施形態)
図1は、第1実施形態によるプロジェクターの要部構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態のプロジェクター1は、照明装置10と、色分離導光光学系20と、液晶光変調装置30R,30G,30Bと、クロスダイクロイックプリズム40と、投射光学系50と、制御装置60とを備えている。プロジェクター1は、外部から入力される画像信号V1に応じた画像光をスクリーンSCRに向けて投射することによりスクリーンSCR上に画像を表示する。なお、プロジェクター1は、スクリーンSCR上に三次元(3D)の画像を表示可能である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram showing the essential configuration of the projector according to the first embodiment. As shown in FIG. 1, the
照明装置10は、固体光源11と、集光光学系12と、回転蛍光板13と、モーター14と、コリメーター光学系15と、第1レンズアレイ16と、第2レンズアレイ17と、偏光変換素子18と、重畳レンズ19と、を備え、赤色光、緑色光および青色光を含む白色光を射出する。固体光源11は、励起光Eとしてレーザー光からなり、例えば、発光強度のピークが約445nmの青色光を射出する。
The
この固体光源11としては、例えば単一の半導体レーザー素子を備えるもの、或いは面状に配列形成された複数の半導体レーザー素子を備えるものを用いることができる。複数の半導体レーザー素子を備えるものを用いることで、高出力の青色光を得ることができる。本実施形態の場合、固体光源11として、発光強度のピークが445nmの青色光を射出するものを例に挙げて説明するが、これとは異なる発光強度のピーク(例えば、約460nm)を有するものを用いてもよい。集光光学系12は、第1レンズ12aおよび第2レンズ12bを有する。集光光学系12は、固体光源11と回転蛍光板13との間の光路上に配設され、固体光源11から射出された青色光を回転蛍光板13の近傍の位置に集光する。
As the solid-
回転蛍光板13は、集光光学系12で集光された励起光Eの一部を、赤色光および緑色光を含む黄色の蛍光に変換する。回転蛍光板13は、後述のように、励起光Eの一部を透過させることで、カラー表示に必要な3つの色光を含む白色の照明光を生成する。回転蛍光板13は、モーター14によって回転自在に支持されている。回転蛍光板13は、モーター14によって回転駆動している状態で、励起光Eが常時入射するように、集光光学系12の集光位置の近傍に配設されている。
The rotating
コリメーター光学系15は、第1レンズ15aおよび第2レンズ15bを備えており、回転蛍光板13からの光を略平行化する。第1レンズアレイ16は、複数の小レンズ16aを有しており、コリメーター光学系15で略平行化された光を複数の部分光束に分割する。具体的に、第1レンズアレイ16が有する複数の小レンズ16aは、照明光軸AXと直交する面内において、複数行および複数列に亘ってマトリクス状に配列されている。なお、第1レンズアレイ16が有する複数の小レンズ16aの外形形状は、液晶光変調装置30R,30G,30Bの画像形成領域の外形形状に関して略相似形である。
The collimator
第2レンズアレイ17は、第1レンズアレイ16に設けられた複数の小レンズ16aに対応する複数の小レンズ17aを有する。つまり、第2レンズアレイ17が有する複数の小レンズ17aは、第1レンズアレイ16が有する複数の小レンズ16aと同様に、照明光軸AXと直交する面内において、複数行および複数列に亘ってマトリクス状に配列されている。この第2レンズアレイ17は、重畳レンズ19とともに、第1レンズアレイ16が有する各小レンズ16aの像を液晶光変調装置30R,30G,30Bの画像形成領域近傍に結像させる。
The
偏光変換素子18は、偏光分離層、反射層、および位相差板(何れも図示省略)を有しており、第1レンズアレイ16により分割された各部分光束の偏光方向を、偏光方向の揃った略1種類の直線偏光光として射出する。ここで、偏光分離層は、回転蛍光板13からの光に含まれる偏光成分のうちの一方の直線偏光成分をそのまま透過させ、他方の直線偏光成分を照明光軸AXに垂直な方向に反射する。また、反射層は、偏光分離層で反射された他方の直線偏光成分を照明光軸AXに平行な方向に反射する。さらに位相差板は、反射層で反射された他方の直線偏光成分を一方の直線偏光成分に変換する。
The
重畳レンズ19は、その光軸が照明装置10の光軸と一致するように配置されており、偏光変換素子18からの各部分光束を集光して液晶光変調装置30R,30G,30Bの画像形成領域近傍に重畳させる。上述した第1レンズアレイ16、第2レンズアレイ17、および重畳レンズ19は、固体光源11からの光を均一化するレンズインテグレーター光学系を構成している。
The
色分離導光光学系20は、ダイクロイックミラー21,22、反射ミラー23,24,25、リレーレンズ26,27、および集光レンズ28R,28G,28Bを備えており、照明装置10からの光を赤色光、緑色光、および青色光に分離して液晶光変調装置30R,30G,30Bにそれぞれ導光する。ダイクロイックミラー21,22は、所定の波長領域の光を反射して他の波長領域の光を通過させる波長選択透過膜が透明基板上に形成されたミラーである。具体的に、ダイクロイックミラー21は赤色光成分を通過して緑色光および青色光成分を反射させ、ダイクロイックミラー22は緑色光成分を反射して青色光成分を通過させる。
The color separating light guiding
反射ミラー23は赤色光成分を反射するミラーであり、反射ミラー24,25は青色光成分を反射するミラーである。リレーレンズ26はダイクロイックミラー22と反射ミラー24との間に配設され、リレーレンズ27は、反射ミラー24と反射ミラー25との間に配設される。これらリレーレンズ26,27は、青色光の光路の長さが他の色光の光路の長さよりも長いため、光の発散等による光の利用効率の低下を防止するために設けられる。集光レンズ28R,28G,28Bは、反射ミラー23で反射された赤色光成分、ダイクロイックミラー22で反射された緑色光成分、および反射ミラー25で反射された青色光成分を、液晶光変調装置30R,30G,30Bの画像形成領域にそれぞれ集光する。
Reflecting
ダイクロイックミラー21を通過した赤色光は、反射ミラー23で反射され、集光レンズ28Rを介して赤色光用の液晶光変調装置30Rの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー21で反射された緑色光は、ダイクロイックミラー22で反射され、集光レンズ28Gを介して緑色光用の液晶光変調装置30Gの画像形成領域に入射する。ダイクロイックミラー21で反射されダイクロイックミラー22を通過した青色光は、リレーレンズ26、反射ミラー24、リレーレンズ27、反射ミラー25、および集光レンズ28Bを順に介して青色光用の液晶光変調装置30Bの画像形成領域に入射する。
The red light that has passed through the
液晶光変調装置30R,30G,30Bは、入射された色光を外部から入力される画像信号に応じて変調して、赤色の画像光、緑色の画像光、および青色の画像光をそれぞれ生成する。なお、図1では図示を省略しているが、集光レンズ28R,28G,28Bと液晶光変調装置30R,30G,30Bとの間にはそれぞれ入射側偏光板が介在配置されており、液晶光変調装置30R,30G,30Bとクロスダイクロイックプリズム40との間にはそれぞれ射出側偏光板が介在配置されている。
The liquid
液晶光変調装置30R,30G,30Bは、一対の透明なガラス基板の間に電気光学物質である液晶を密閉封入した透過型の液晶光変調装置であり、例えば、ポリシリコンTFT(Thin Film Transistor:薄膜トランジスター)をスイッチング素子として備える。上述した不図示の入射側偏光板の各々を介した色光(直線偏光)の偏光方向が、液晶光変調装置30R,30G,30Bの各々に設けられたスイッチング素子のスイッチング動作によって変調されることにより、画像信号に応じた赤色の画像光、緑色の画像光、および青色の画像光がそれぞれ生成される。
The liquid
クロスダイクロイックプリズム40は、上述した不図示の射出側偏光板の各々から射出された画像光を合成してカラー画像を形成する。具体的に、クロスダイクロイックプリズム40は、4つの直角プリズムを貼り合わせてなる略立方体形状の光学部材であり、直角プリズム同士を貼り合わせた略X字状の界面には、誘電体多層膜が形成されている。略X字状の一方の界面に形成された誘電体多層膜は赤色光を反射するものであり、他方の界面に形成された誘電体多層膜は青色光を反射するものである。これらの誘電体多層膜によって赤色光および青色光は曲折され、緑色光の進行方向と揃えられることにより、3つの色光が合成される。投射光学系50は、クロスダイクロイックプリズム40で合成されたカラー画像をスクリーンSCRに向けて拡大投射する。
The cross
制御装置60は、信号処理部61、PWM信号生成部62、光源駆動部63、回転蛍光板駆動部64、および液晶駆動部65を含む。制御装置60は、外部から入力される画像信号V1の信号処理を行うとともに、信号処理によって得られる各種情報を用いて固体光源11、回転蛍光板13(モーター14)、および液晶光変調装置30R,30G,30Bを制御する。なお、本実施形態の場合、制御装置60が固体光源11に対してPWM制御を行うことにより、固体光源11から射出される光の光量制御を行っている。
The
信号処理部61は、外部から入力される画像信号V1に対して信号処理を行い、固体光源11、回転蛍光板13(モーター14)、および液晶光変調装置30R,30G,30Bを制御するために必要な情報を得る。具体的には、画像信号V1に基づいて表示されるべき画像の明るさの代表値を示す明るさパラメーターを抽出し、固体光源11を制御するための制御信号C1として出力する。
The
また、信号処理部61は、抽出した明るさパラメーターに基づいて画像信号V1に伸張処理を行い、伸張処理後の画像信号を画像信号V2として出力する。例えば、画像信号V1に基づいて表示可能な画像の階調が255階調であり、抽出された明るさパラメーターが200階調目の明るさを示すものである場合には、画像信号V1に対して係数α=(255/200)を乗算する処理を行う。かかる伸張処理を行うのは、液晶光変調装置30R,30G,30Bのダイナミックレンジを最大活かした高コントラストの画像の表示を可能とするためである。
Further, the
さらに、信号処理部61は、回転蛍光板駆動部64から出力される回転検出信号、例えば、回転蛍光板13の回転数(モーター14の回転数)を示す検出信号をモニターしつつ、回転蛍光板13(モーター14)の回転数を制御する回転制御信号C2を出力する。なお、詳細は後述するが、信号処理部61は、回転蛍光板13を回転駆動することによって生ずるフリッカーを防止するために、固体光源11のPWM制御周波数と回転蛍光板13の回転数とを所定の関係を満たすようにする制御信号C1および回転制御信号C2を出力する。
Further, the
PWM信号生成部62は、信号処理部61から出力される制御信号C1に基づいて固体光源11の制御周期内における発光時間と消灯時間との比であるデューティー比を決定し、決定したデューティー比を有するPWM信号S1を生成する。具体的に、PWM信号生成部62は、固体光源11から射出される光の光量とデューティー比との関係を示すテーブル(図示省略)を有しており、このテーブルを用いて制御信号C1に応じたデューティー比を決定する。
The PWM
なお、上記の制御周期とは、制御装置60による固体光源11のPWM制御周期であってPWM制御周波数の逆数である。ここで、PWM制御周波数は、スクリーンSCRに表示すべき画像のフレーム周波数(例えば、60[Hz])以上の周波数であり、その上限は例えば数MHz程度である。PWM制御周波数をフレーム周波数以上の周波数に設定するのは、固体光源11をPWM制御することによって生ずるフリッカーを防止するためである。
The above control period is the PWM control period of the solid-
光源駆動部63は、PWM信号生成部62で生成されるPWM信号S1に基づいて、固体光源11を駆動する駆動信号D1を生成する。光源駆動部63で生成される駆動信号D1は、PWM信号S1に基づいて周波数、デューティー比、および位相が規定され、PWM信号S1の信号レベルが「H(ハイ)」レベルのときの電流が一定であるパルス状の信号であり、固体光源11に供給される信号である。
The
回転蛍光板駆動部64は、回転蛍光板13(モーター14)の回転数を検出し、その検出結果を回転検出信号として信号処理部61に出力する。また、信号処理部61から出力される回転制御信号C2に基づいて回転蛍光板13(モーター14)を駆動する駆動信号D2を生成してモーター14に出力する。液晶駆動部65は、信号処理部61で伸張処理が行われた画像信号V1から、液晶光変調装置30R,30G,30Bの各々を駆動する駆動信号D3を生成する。
The rotating fluorescent
図2Aは、本実施形態の回転蛍光板13の構成を示す平面図である。
図2Aに示すように、回転蛍光板13は、透明な円板130と、円板130の一方面における周方向に配置された複数の蛍光発光部131と、を有する。
FIG. 2A is a plan view showing the configuration of the
As shown in FIG. 2A, the rotating
円板130は、例えば石英ガラス、水晶、サファイア、光学ガラス、透明樹脂等の光透過性を有する材料を用いて形成されたものである。この円板130の中心部には、図1に示したモーター14の回転軸が介挿される穴130aが形成されている。
The
複数の蛍光発光部131は、円板130の一方面における周方向に配置され、各々が異なる明るさの光を発光する。本実施形態の場合、複数の蛍光発光部131は、円板130の周方向において分割された複数の蛍光体3で構成される。本実施形態において、蛍光発光部131の数とは、円板130の周方向に並ぶ蛍光体3の数を意味する。なお、図2Aでは、一例として、周方向に3個の蛍光体3が並ぶ場合を図示したが、蛍光体3の数はこれに限られない。
A plurality of fluorescent
各蛍光体3は、固体光源11からの励起光Eの一部を赤色光および緑色光を含む黄色光(蛍光)に変換して発光する。蛍光体3としては、例えば、YAG系蛍光体である(Y,Gd)3(Al,Ga)5O12:Ceを含有するものを用いることができる。図1に示したように、円板130と各蛍光発光部131との間にはダイクロイック膜132が形成される。ダイクロイック膜132は、励起光Eを透過し赤色光および緑色光を含む黄色の蛍光を反射する。
Each
複数の蛍光体3は、円板130の周方向において、互いに間隔を空けて配置されている。隣り合う蛍光体3同士の間隔は等しくても良いし、隣り合う蛍光体3同士の間隔は異なっていてもよい。
The plurality of
回転蛍光板13は、蛍光体3が設けられた第1領域13Aと、円板130が露出する第2領域13Bと、を含む。第1領域13Aおよび第2領域13Bは、円板130の周方向に並んでいる。第2領域13Bは、蛍光体3が設けられない領域であり、周方向に並ぶ蛍光体3同士の隙間に相当する。
The
回転蛍光板13において、第1領域13Aに入射した励起光Eは蛍光体3で黄色の蛍光に変換して射出され、第2領域13Bに入射した励起光Eは円板130を透過し、そのまま射出される。このようにして、回転蛍光板13は、第1領域13Aから射出される赤色光および緑色光を含む黄色の蛍光と、第2領域13Bを透過する励起光Eの一部である青色光と、によってカラー表示に必要なRGBの各色光を生成することができる。
In the
本実施形態の回転蛍光板13において、第1領域13Aおよび第2領域13Bの面積比は4:1である。つまり、回転蛍光板13が一回転する際、固体光源11からの励起光Eのうち、第1領域13Aに入射する光量と第2領域13Bに入射する光量との比が4:1となる。よって、回転蛍光板13は、蛍光および青色光を含む照明光のホワイトバランスを最適な値に調整することができる。
In the
従来、特開2015-179278号公報に開示されるように、回転蛍光板を回転駆動させる場合において、固体光源のPWM制御周波数と回転蛍光板の回転周波数とを所定の関係を満たすように制御することで回転蛍光板の回転駆動によって生ずるフリッカーを防止する技術がある。 Conventionally, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2015-179278, there is a technique for preventing flicker caused by rotating the rotating fluorescent plate by controlling the PWM control frequency of the solid-state light source and the rotation frequency of the rotating fluorescent plate so as to satisfy a predetermined relationship when the rotating fluorescent plate is rotationally driven.
図2Bは、上記従来技術で用いる回転蛍光板113の構成を示す平面図である。
図2Bに示すように、上記従来技術の回転蛍光板113は、円板130の周方向に沿って連続する単一の蛍光体3を備える点で本実施形態の回転蛍光板13と構成が異なるが、基本的な構成は本実施形態の回転蛍光板13と同様である。以下では、回転蛍光板113の各構成部材を示す符号は本実施形態の回転蛍光板13と共通のものを使用して説明する。
FIG. 2B is a plan view showing the configuration of the rotating
As shown in FIG. 2B, the rotary
まず、比較として、上記従来技術を用いて、固体光源のPWM制御周波数と図2Bに示す回転蛍光板113の回転周波数とを所定の関係を満たすように制御装置60の信号処理部61が制御することでフリッカーを防止する場合、および、この場合の課題について説明する。
First, as a comparison, a case where flicker is prevented by controlling the PWM control frequency of the solid-state light source and the rotation frequency of the rotary
ここで、固体光源11のPWM制御周波数(パルス幅変調制御周波数)をA[Hz]とし、回転蛍光板113(モーター14)の回転周波数をB1[Hz]とすると、制御装置60の信号処理部61は、以下の(1)、(2)に示す関係式の何れか1つの関係式を満たす制御信号C1,C2を生成して固体光源11および回転蛍光板13を制御している。
A=2B1 …(1)
|A-B1|≧20且つ|A-2B1|≧20 …(2)
Here, assuming that the PWM control frequency (pulse width modulation control frequency) of the solid-
A=2B 1 (1)
|AB 1 |≧20 and |A-2B 1 |≧20 (2)
つまり、信号処理部61は、上記(1)式に示すように、固体光源11のPWM制御周波数が回転蛍光板113の回転周波数の2倍になるように固体光源11および回転蛍光板113を制御する。或いは、信号処理部61は、上記(2)に示すように、固体光源11のPWM制御周波数と回転蛍光板113の回転周波数との差分の絶対値、又は、固体光源11のPWM制御周波数と回転蛍光板113の回転周波数の2倍の周波数との差分の絶対値が20[Hz]未満とならないように固体光源11および回転蛍光板13を制御している。
That is, the
信号処理部61が上記制御を行うのは、固体光源11をPWM制御することによって生ずるフリッカーと、回転蛍光板113を回転駆動することによって生ずるフリッカーとが干渉することによって、ユーザーに視認され得る低周波数成分のフリッカーが生ずるのを防止するためである。ここで、回転蛍光板113を回転駆動することによって生ずるフリッカーは、蛍光体3の塗布量の面内ムラ、モーター14と回転蛍光板113との取り付け誤差、回転蛍光板113と固体光源11との取り付け誤差等の様々な要因により、回転蛍光板13によって変換される蛍光の強度が回転蛍光板113の回転角度に応じて変動することで生ずるものであり、ユーザーが視認することができない高周波数成分が主体である。
The reason why the
図3Aおよび図3Bは、従来技術を用いて、固体光源11のPWM制御周波数を変化させた場合に生ずるフリッカーの目視判定結果を示す図であって、図3Aは回転蛍光板113の回転周波数が100[Hz]である場合の目視判定結果を示す図であり、図3Bは回転蛍光板113の回転周波数が150[Hz]である場合の目視判定結果を示す図である。なお、図3Aおよび図3B中の文字「OK」はフリッカーが視認されなかったことを示し、文字「NG」はフリッカーが視認されたことを示す。
3A and 3B are diagrams showing the results of visual judgment of flicker occurring when the PWM control frequency of solid-
回転蛍光板113の回転周波数が100[Hz]である場合には、図3Aに示す通り、固体光源11のPWM制御周波数が回転蛍光板113の回転周波数の1以上の整数倍の周波数(100,200,300[Hz])のときにはフリッカーが視認されていない。これに対し、固体光源11のPWM制御周波数が101~115[Hz],190[Hz],205~210[Hz]であるときにはフリッカーが視認されている。
When the rotation frequency of rotating
次いで、回転蛍光板113の回転周波数が150[Hz]である場合には、図3Bに示す通り、固体光源11のPWM制御周波数が回転蛍光板113の回転周波数の1以上の整数倍の周波数(150,300,450[Hz])のときにはフリッカーが視認されていない。これに対し、固体光源11のPWM制御周波数が151~165[Hz],290[Hz],305~310[Hz]であるときにはフリッカーが視認されている。
Next, when the rotation frequency of the rotating
このように、図3Aおよび図3Bに示す目視判定結果からは、固体光源11のPWM制御周波数が、回転蛍光板13の回転周波数の2倍の周波数である場合(A=2Bの場合)には、フリッカーが視認されていないことが分かる。このため、信号処理部61は、前述した(1)に示す関係式が満たされるように固体光源11および回転蛍光板113を制御する。
Thus, from the visual determination results shown in FIGS. 3A and 3B, when the PWM control frequency of the solid-
また、図3Aおよび図3Bに示す目視判定結果からは、固体光源11のPWM制御周波数が、回転蛍光板113の回転周波数よりも高く回転蛍光板113の回転周波数との差分が20[Hz]未満である場合(0<(A-B1)<20の場合)、或いは、回転蛍光板113の回転周波数の2倍の周波数との差分の絶対値が20[Hz]未満である場合(|A-2B1|<20の場合)にフリッカーが視認されていることが分かる。なお、図3Aおよび図3Bでは図示されていないが、固体光源11のPWM制御周波数が、回転蛍光板113の回転周波数よりも低く回転蛍光板113の回転周波数との差分が20[Hz]未満である場合(-20<(A-B1)<0の場合)もフリッカーが視認される。このため、信号処理部61は、前述した(2)に示す関係式が満たされるように固体光源11および回転蛍光板113を制御する。
3A and 3B, when the PWM control frequency of solid-
図3Aおよび図3Bに示す通り、固体光源11のPWM制御周波数が回転蛍光板113の2倍の周波数から僅かでもずれると、フリッカーが視認されてしまう。このため、前述した(1)式を満足させるためには、固体光源11のPWM制御周波数および回転蛍光板113の回転周波数を厳密に制御する必要がある。これに対し、固体光源11のPWM制御周波数又は回転蛍光板113の回転周波数が多少ずれたとしても、前述した(2)式が満たされることが多い。このため、前述した(1)式を満足させる制御精度が得られない場合には、前述した(2)式が満たされるように固体光源11および回転蛍光板113を制御することが有効となる。
As shown in FIGS. 3A and 3B, if the PWM control frequency of the solid-
一般的に、回転蛍光板113の回転数が高すぎると、モーター14の負荷が増大することで故障や発熱等といった不具合を生じるおそれがある。一方、回転蛍光板113の回転数が低すぎると、蛍光体3を十分に冷却できず、蛍光体3の蛍光変換効率が低下することで蛍光発光量が減少するおそれがある。このため、モーター14の負荷を低減しつつ、蛍光体3を効率良く冷却するには、回転蛍光板113の回転数を所定範囲に設定することが望ましい。例えば、回転蛍光板113の回転数を4000[rpm](66.7[Hz])以上、6000[rpm](100[Hz])以下に設定するとモーター14の負荷を低減することが可能となる。
In general, if the number of rotations of the rotary
上記従来技術では、フリッカーの発生を防止する際、回転蛍光板113の回転数を高く設定することでモーター14の負荷を高めることで発熱や故障を招く恐れがあるとい課題があった。
また、PWM制御周波数を高い値に設定する場合、例えば、上記式(1)、(2)においてPWM制御周波数を32KHzに設定した場合、モーター14の回転数は960000[rpm](160KHz)となるが、現段階の技術水準ではこの回転数を実現するモーター14は存在していない。
In the prior art described above, when preventing the occurrence of flicker, setting the rotational speed of the rotating
Also, when the PWM control frequency is set to a high value, for example, when the PWM control frequency is set to 32 kHz in the above equations (1) and (2), the rotation speed of the
つまり、上記従来技術では、PWM制御周波数を高く設定しつつフリッカーの発生を防止する場合において、回転蛍光板113の回転数を抑えてモーター14の負荷を低減する点において改善の余地があった。
In other words, in the conventional technology described above, there is room for improvement in reducing the number of rotations of the rotating
本発明者らは、回転駆動時に回転蛍光板から発光される蛍光の明るさ変化に着目した。そして、回転蛍光板の円板の周方向に複数の蛍光発光部を設けることで、回転蛍光板の回転数を抑えつつ、実際の回転数よりも高回転で回転する回転蛍光板から発光される蛍光の明るさ変化を疑似的に再現できることを見出した。
つまり、本発明者らは、PWM制御周波数を高い値に設定する場合であっても、回転蛍光板の回転数を抑えてモーターの負荷を低減しつつ、回転蛍光板の回転によるフリッカーの発生を防止できることを見出し、本実施形態のプロジェクター1を完成させた。
The present inventors paid attention to the change in the brightness of the fluorescent light emitted from the rotating fluorescent plate during rotational driving. Then, by providing a plurality of fluorescent light-emitting portions in the circumferential direction of the disk of the rotating fluorescent plate, it was found that while suppressing the number of rotations of the rotating fluorescent plate, it was possible to simulate changes in the brightness of fluorescence emitted from the rotating fluorescent plate rotating at a higher rotation speed than the actual number of rotations.
In other words, the inventors of the present invention found that even when the PWM control frequency is set to a high value, it is possible to suppress the number of rotations of the rotating fluorescent plate to reduce the load on the motor while preventing the occurrence of flicker due to the rotation of the rotating fluorescent plate, and completed the
以下、図1に示した本実施形態のプロジェクター1において、回転蛍光板13の回転駆動によって生ずるフリッカーを防止する手法について上述の比較例(従来技術)と対比しつつ説明する。以下、図2Bに示した回転蛍光板113を「比較例の回転蛍光板113」と称す。
Hereinafter, in the
図4Aは、比較例の回転蛍光板113において生じる明るさ変化を模式的に示した図である。図4Bは、本実施形態の回転蛍光板13において生じる明るさ変化を模式的に示した図である。なお、図4Aおよび図4Bにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は蛍光の明るさを示している。図4Aおよび図4Bでは、時間の経過に伴う実際の明るさ変化を示している訳ではなく、説明を単純にするため、回転蛍光板が一回転する間に生じる明るさの変化を最大値から最小値に変化するものとして図示した。
FIG. 4A is a diagram schematically showing changes in brightness occurring in rotating
図4Aに示すように、比較例の回転蛍光板113は、回転駆動時に蛍光の明るさが変化する。このような明るさの変化は、蛍光体3の塗布量の面内ムラ、モーター14と回転蛍光板113との取り付け誤差、回転蛍光板113と固体光源11との取り付け誤差等の様々な要因により、回転蛍光板113によって変換される蛍光の強度が回転蛍光板113の回転角度に応じて変動することで生じる。なお、本明細書において、蛍光の明るさ変化とは、蛍光の最大輝度と最低輝度との差が4%以上変化する状態をいう。
As shown in FIG. 4A, in the rotating
比較例の回転蛍光板113は図2Bに示したように周方向に蛍光体3が連続し、且つ、一回転R1毎に、明るさ変化BRが1回だけ発生する構成を有している。つまり、回転蛍光板113の回転周波数は、回転蛍光板113において1秒間に発生する明るさ変化BRの回数に相当する。
As shown in FIG. 2B, the rotating
これに対して、図4Bに示すように、本実施形態の回転蛍光板13は、円板130の回転駆動時に、円板130の周方向に沿って設けられた各蛍光体3が蛍光を順次発光する。なお、各蛍光体3では、円板130の回転に伴って、発光する蛍光の明るさを変化させる明るさ変化が生じる。
On the other hand, as shown in FIG. 4B, in the
本実施形態の回転蛍光板13の場合、周方向に蛍光体3が複数配置された構成を有するため、一回転R1毎に、蛍光体3の数だけ明るさ変化を発生させることが可能となっている。
図4Bに示すように、蛍光体3が周方向に3個配置された本実施形態の回転蛍光板13では、一回転R1の間に、明るさ変化が3回発生するといえる。
つまり、本実施形態の回転蛍光板13は、3倍の回転周波数(回転数)で回転する回転蛍光板113と同じ回数の明るさ変化を発生させることができるとみなせる。
したがって、本実施形態の回転蛍光板13によれば、比較例の回転蛍光板113の回転周波数の1/3に抑えて回転駆動させた場合であっても、比較例の回転蛍光板113と同じ回数の明るさ変化を発生させることができる。
In the case of the
As shown in FIG. 4B, in the
In other words, it can be considered that the
Therefore, according to the
本発明者らは、回転蛍光板の回転駆動時において1秒間に発生する明るさ変化の回数はフリッカーの発生を防止する要因となると考えた。
つまり、本実施形態の回転蛍光板13が回転駆動する際に1秒間に発生する明るさ変化の回数を、比較例の回転蛍光板113が上記式(1)、(2)を満たす回転周波数で回転駆動する際に1秒間に発生する明るさ変化の回数に一致させた場合、本実施形態の回転蛍光板13の回転駆動によって生じるフリッカーと比較例の回転蛍光板113が回転駆動によって生じるフリッカーとは等しいとみなせる。
The inventors of the present invention considered that the number of brightness changes that occur in one second when the rotary fluorescent plate is driven to rotate is a factor in preventing the occurrence of flicker.
In other words, if the number of brightness changes that occur per second when the
上述のように、比較例の回転蛍光板113は、上記式(1)、(2)を満たす回転周波数で回転駆動することで、固体光源11をPWM制御することによって生ずるフリッカーと、回転蛍光板113を回転駆動することによって生ずるフリッカーとが干渉することによって、ユーザーに視認され得る低周波数成分のフリッカーの発生を防止することができる。
As described above, the
本実施形態の回転蛍光板13は、回転駆動時に発生する明るさ変化の回数を比較例の回転蛍光板113と等しくすることで、比較例の回転蛍光板113と同様、低周波数成分のフリッカーの発生を防止することが可能となる。
The
このように本実施形態の回転蛍光板13は、上記式(1)、(2)を満たすように制御される比較例の回転蛍光板113よりも低い回転周波数に設定する場合に不足する明るさ変化の度合い(1秒間に発生する明るさ変化の回数)を、蛍光発光部131の数(蛍光体3の数)で補っている。つまり、本実施形態の回転蛍光板13によれば、モーター14の回転数を抑えることでモーター14の負荷を低減しつつ、フリッカーの発生を防止可能となる。
In this way, in the
したがって、本実施形態のプロジェクター1では、回転蛍光板13を回転駆動することによって生ずるフリッカーを防止するために、固体光源11のPWM制御周波数と、回転蛍光板13の回転数と、回転蛍光板13における蛍光発光部131の数と、を所定の関係を満たす制御信号C1および回転制御信号C2を制御装置60(信号処理部61)が出力している。
Therefore, in the
以下、本実施形態のプロジェクター1においてフリッカーの発生を防止するために、固体光源11のPWM制御周波数と回転蛍光板13の回転数と回転蛍光板13における蛍光発光部131の数とが満たすべき所定の関係を規定する式について説明する。
Hereinafter, in order to prevent the occurrence of flicker in the
ここで、本実施形態の回転蛍光板13を実際に回転駆動する回転周波数をB[Hz]、蛍光発光部131(蛍光体3)の数をCとしたとき、上述の考えに基づき、C=B1/B、B1=C*Bと表すことができる。この関係を上記式(1)、(2)に当てはめて式を整理すると、下記式(3)、(4)を導くことができる。なお、絶対値の中身が正負で場合分けして式(2)を整理すると、式(4)が導かれる。なお、式(3)において、蛍光発光部131の数を規定するC=B1/Bは割り切れる必要がある。一方、式(4)においてB1/Bは割り切れる必要はない。
Here, when the rotational frequency for actually rotating the
本実施形態の信号処理部61では、以下の(3)、(4)に示す関係式の何れか1つの関係式を満たす制御信号C1,C2を生成して固体光源11および回転蛍光板13を制御する。
C=A/2B且つCが2以上の整数…(3)
A-CB≧0の場合にC≦(A-20)/B且つA-2CB<0の場合にC≧(A+20)/2B …(4)
The
C=A/2B and C is an integer of 2 or more (3)
C≤(A-20)/B if A-CB≥0 and C≥(A+20)/2B if A-2CB<0 (4)
つまり、信号処理部61は、上記(3)式に示す通り、蛍光体3の数Cが、固体光源11のPWM制御周波数Aを回転蛍光板13の回転周波数Bの2倍で割った値となるように固体光源11および回転蛍光板13を制御する。あるいは、信号処理部61は、上記(4)に示す通り、固体光源11のPWM制御周波数Aが蛍光体3の数Cおよび回転蛍光板13の回転周波数Bの積以上の場合に、蛍光体3の数Cが固体光源11のPWM制御周波数Aから20[Hz]を引いた値を回転蛍光板13の回転周波数Bで割った値以下となる、且つ、蛍光体3の数Cおよび回転蛍光板13の回転周波数Bの積の2倍が固体光源11のPWM制御周波数Aより大きい場合に、蛍光体3の数Cが固体光源11のPWM制御周波数Aに20[Hz]を足した値を回転蛍光板13の回転周波数Bの2倍で割った値以上となる、ように固体光源11および回転蛍光板13を制御する。
That is, the
図5Aは、上記式(3)を満たす場合における、固体光源11のPWM制御周波数Aと、回転蛍光板13の実際の回転周波数Bと、蛍光体3の数Cと、の関係を示した表である。なお、図5Aでは、比較として、式(1)を満たす比較例の回転蛍光板113の回転周波数B1についても示した。また、図5Aにおいてハッチングで示される値は式(3)を満たさない条件を意味する。
FIG. 5A is a table showing the relationship between the PWM control frequency A of the solid-
以下、図5Aに示される表の見方について説明する。
図5Aに示すように、比較例の回転蛍光板113を用いる場合において、固体光源11のPWM制御周波数Aを500[Hz]に設定する場合、上記式(1)を満たす回転蛍光板113の回転周波数B1は250[Hz](15000[rpm])に設定する必要があった。
How to read the table shown in FIG. 5A will be described below.
As shown in FIG. 5A, when the rotating
これに対して、本実施形態の回転蛍光板13を用いる場合、式(3)を満たすように蛍光体3の数Cを3個に設定することで、回転蛍光板13の回転周波数Bを83.3[Hz](5000[rpm])に抑えつつ、フリッカーの発生を防止することができる。
なお、固体光源11のPWM制御周波数Aを500[Hz]に設定する場合に、回転蛍光板13の回転周波数Bを66.7[Hz](4000[rpm])あるいは100[Hz](6000[rpm])に設定すると、蛍光体3の数Cは3.8、2.5といずれも整数とならず、式(3)を満たさないことになる。
すなわち、固体光源11のPWM制御周波数Aを500[Hz]に設定する場合、回転蛍光板13の回転周波数Bを83.3[Hz](5000[rpm])、蛍光体3の数Cを3個に設定すれば、回転蛍光板13の回転数を抑えつつ、フリッカーの発生を防止することができる。
On the other hand, when the
If the PWM control frequency A of the solid-
That is, when the PWM control frequency A of the solid-
また、本実施形態の回転蛍光板13を用いる場合、固体光源11のPWM制御周波数Aを1000[Hz]、回転蛍光板13の回転周波数Bを83.3[Hz](5000[rpm])および100[Hz](6000[rpm])に設定すれば、蛍光体3の数Cがいずれも整数(6.0または5.0)となり、上記式(3)を満たすことになる。すなわち、固体光源11のPWM制御周波数Aを1000[Hz]に設定する場合、回転蛍光板13の回転周波数Bを83.3[Hz](5000[rpm])あるいは100[Hz](6000[rpm])に設定すれば、回転蛍光板13の回転数を抑えつつ、フリッカーの発生を防止できる。なお、回転蛍光板13の回転周波数Bを66.7[Hz](4000[rpm])に設定すると、蛍光体3の数Cは整数とならず(7.5)、式(3)を満たさない。
Further, when using the
図5Bは、上記式(4)を満たす場合における、固体光源11のPWM制御周波数Aと、回転蛍光板13の実際の回転周波数Bと、蛍光体3の数Cと、の関係を示した表である。なお、図5Bでは、比較として、式(2)を満たす比較例の回転蛍光板113の回転周波数B1についても示した。
FIG. 5B is a table showing the relationship between the PWM control frequency A of the solid-
以下、図5Bに示される表の見方について説明する。
図5Bに示すように、比較例の回転蛍光板113を用いる場合において、固体光源11のPWM制御周波数Aを500[Hz]に設定する場合、上記式(2)を満たす回転蛍光板113の回転周波数B1は260[Hz](15600[rpm])より高く、480[Hz](28800[rpm])より低い範囲、例えば、260[Hz](15600[rpm])に設定する必要があった。
How to read the table shown in FIG. 5B will be described below.
As shown in FIG. 5B, in the case of using the rotating
これに対して、本実施形態の回転蛍光板13の場合、式(4)を満たすように蛍光体3の数CをB1/B(3.1)を超える2以上の整数である4個に設定することで、回転周波数Bを83.3[Hz](5000[rpm])に抑えつつ、フリッカーの発生を防止することができる。なお、式(4)においてB1/Bは割り切れる必要はなく、C≧B1/B且つCは2以上の整数を満たせばよい。
また、回転蛍光板13の実際の回転周波数Bを100[Hz](6000[rpm])に設定する場合に、蛍光体3の数CをB1/B(2.6)を超える2以上の整数である3個に設定するとフリッカーの発生を防止することができる。
On the other hand, in the case of the
Further, when the actual rotation frequency B of the
続いて、本実施形態のプロジェクター1の動作を説明する。
まず、プロジェクター1の電源が投入されると、信号処理部61から回転蛍光板駆動部64に対して回転制御信号C2が出力される。これにより、回転蛍光板駆動部64で駆動信号D2が生成されてモーター14が駆動されることにより、回転蛍光板13の回転駆動が開始される。回転蛍光板13の回転駆動が開始されると、信号処理部61は、回転蛍光板駆動部64から出力される回転検出信号をモニターしつつ回転制御信号C2を出力し、回転蛍光板13の回転周波数が一定値(83.3[Hz])となるように制御する。
Next, the operation of the
First, when the power of the
回転蛍光板13の回転周波数が一定値になると、信号処理部61からPWM信号生成部62に対して制御信号C1が出力される。すると、制御信号C1に基づいたPWM信号S1がPWM信号生成部62で生成され、このPWM信号S1に基づいた駆動信号D1が光源駆動部63で生成される。光源駆動部63で生成された駆動信号D1は固体光源11に供給され、固体光源11は例えば、500[Hz]のPWM制御周波数でPWM制御される。
When the rotational frequency of the
なお、ここでは、説明を簡単にするために、回転蛍光板13の回転周波数が一定値になった直後に固体光源11をPWM制御しているが、固体光源11の制御は、回転蛍光板13の回転周波数が一定値になった後に画像信号V1が入力されてから行うようにしても良い。また、回転蛍光板13の回転周波数が一定になった後に、回転蛍光板13の回転周波数が大きく減少することがあれば、固体光源11の制御を停止するのが望ましい。これは、回転蛍光板13に設けられた蛍光体3の発熱による効率低下、劣化、および破壊を防止するためである。
Here, in order to simplify the explanation, the solid-
固体光源11がPWM制御により駆動されると、固体光源11から励起光Eが射出される。固体光源11から射出された励起光Eは、集光光学系12で集光されてモーター14によって回転駆動されている回転蛍光板13に入射する。回転蛍光板13に入射した励起光Eは、その一部が回転蛍光板13の第1領域13Aに形成された蛍光体3によって蛍光に変換され、残りが第2領域13Bにおいて円板130を透過して青色光として射出される。
When the solid-
回転蛍光板13を通過した青色光と蛍光体3で変換された蛍光とは、コリメーター光学系15で略平行化された後に、第1レンズアレイ16、第2レンズアレイ17、偏光変換素子18および重畳レンズ19を順に経由することで、均一化されるとともに偏光状態が制御されて白色の照明光として照明装置10から射出される。照明装置10から射出された白色の照明光は色分離導光光学系20によって赤色光、緑色光、および青色光に分離され、分離された赤色光、緑色光、および青色光が液晶光変調装置30R,30G,30Bに入射する。
The blue light passing through the
液晶光変調装置30R,30G,30Bに入射した赤色光、緑色光、および青色光は、液晶光変調装置30R,30G,30Bが駆動されることによりそれぞれ変調され、これにより赤色の画像光、緑色の画像光、および青色の画像光がそれぞれ生成される。ここで、液晶光変調装置30R,30G,30Bは、信号処理部61で画像信号V1に対する伸張処理等を行って得られた画像信号V2に基づいて生成される駆動信号D3により240[Hz]の周波数で駆動される。液晶光変調装置30R,30G,30Bで生成された画像光は、クロスダイクロイックプリズム40でカラー画像に合成された後に投射光学系50によりスクリーンSCRに向けて拡大投射される。これにより、外部から入力される画像信号に応じた画像がスクリーンSCR上に表示される。
The red light, green light, and blue light incident on the liquid
次に、制御装置60によって行われる固体光源11および液晶光変調装置30R,30G,30Bの制御についてより詳細に説明する。
図6は、本発明の第1実施形態によるプロジェクターで用いられる信号を示すタイミングチャートである。なお、図6においては、画像信号V2に含まれる垂直同期信号(VSYNC)、駆動信号D3に含まれる画像データおよび走査信号、駆動信号D1、並びに、3D画像を鑑賞するためにユーザーに着用されるメガネを制御する制御信号(左メガネ制御信号および右メガネ制御信号)を図示している。なお、以下では、図6に示す各信号について説明した後に、固体光源11および液晶光変調装置30R,30G,30Bの制御の詳細について説明する。
Next, the control of the solid-
FIG. 6 is a timing chart showing signals used in the projector according to the first embodiment of the invention. FIG. 6 shows the vertical synchronization signal (VSYNC) included in the image signal V2, the image data and scanning signal included in the drive signal D3, the drive signal D1, and the control signals (left glasses control signal and right glasses control signal) for controlling glasses worn by the user for viewing 3D images. In the following description, details of control of the solid-
図6に示すように、画像信号V2に含まれる垂直同期信号(VSYNC)は、周波数が120[Hz]であって、1周期の長さT1が8.33[msec]の信号である。これは、スクリーンSCR上に3D画像を表示するため、左目用の画像光と右目用の画像光とを毎秒60フレーム分ずつスクリーンSCR上に投射する必要があるからである。また、駆動信号D3に含まれる画像データは、左目用の画像データ「L」と右目用の画像データ「R」とが垂直同期信号の周期毎に交互に現れるデータである。 As shown in FIG. 6, the vertical synchronization signal (VSYNC) included in the image signal V2 has a frequency of 120 [Hz] and a cycle length T1 of 8.33 [msec]. This is because, in order to display a 3D image on the screen SCR, it is necessary to project image light for the left eye and image light for the right eye on the screen SCR for 60 frames per second. Further, the image data included in the drive signal D3 is data in which image data "L" for the left eye and image data "R" for the right eye appear alternately for each cycle of the vertical synchronizing signal.
走査信号は、垂直同期信号の1周期の間に、液晶光変調装置30R,30G,30Bの各々を2回順次走査する信号である。なお、図6においては、走査信号そのものを図示している訳ではなく、理解を容易にするために、走査信号による液晶光変調装置30R,30G,30Bの走査位置を示している。具体的に、図6に示す走査信号を示すグラフについては、その縦軸に液晶光変調装置30R,30G,30Bの走査位置をとり、横軸に時間をとっている。液晶光変調装置30R,30G,30Bが順次走査される場合には、走査が開始される位置と時間との関係が符号L1,L2を付した斜線のように表される。
The scanning signal is a signal that sequentially scans each of the liquid crystal
以上の走査信号によって、液晶光変調装置30R,30G,30Bの各々において、左目用の画像が垂直同期信号の1周期の間に2回走査され、続いて右目用の画像が垂直同期信号の1周期の間に2回走査されることになる。このような走査を行うのは、液晶光変調装置30R,30G,30Bの各々を順次走査するときに、左目用の画像と右目用の画像とが混在するのを防止するためである。
With the above scanning signals, in each of the liquid crystal
つまり、液晶光変調装置30R,30G,30Bの各々を順次走査する場合には、例えば、液晶光変調装置30R,30G,30Bの上部において右目用の画像の走査が開始されても、液晶光変調装置30R,30G,30Bの下部には左目用の画像データが保持されたままであり、左目用の画像と右目用の画像とが混在する状況が生ずる。このような混在した画像がユーザーに知覚されると違和感のある3D画像になってしまう。よって、かかる状況を防止すべく、液晶光変調装置30R,30G,30Bの各々を2回順次走査することとしている。
That is, when each of the liquid crystal
駆動信号D1は、固体光源11を駆動する信号であって、制御信号C1に基づいて決定されたデューティー比を有するPWM信号S1に基づいて生成された信号である。この駆動信号D1は、図6に示すように、垂直同期信号の周期毎に、走査信号により2回目の走査が開始された後に立ち上がって、フレーム終了時に立ち下がる信号である。なお、駆動信号D1の立ち上がり時点は、制御信号C1に基づいて決定されたデューティー比に応じて変化する。
The drive signal D1 is a signal for driving the solid-
左メガネ制御信号および右メガネ制御信号は、ユーザーに着用されるメガネの左目側に位置する部分(左メガネ)および右目側に位置する部分(右メガネ)の透過率をそれぞれ制御する信号であって信号処理部61から出力される信号である。左メガネ制御信号は、スクリーンSCR上に左目用の画像光が投射されるときに左メガネの透過率を高めて左メガネを開状態にし、右目用の画像光が投射されるときに左メガネの透過率を低下させて左メガネを閉状態にする。右メガネ制御信号は、左メガネ制御信号とは逆に、スクリーンSCR上に左目用の画像光が投射されるときに右メガネの透過率を低下させて右メガネを閉状態にし、右目用の画像光が投射されるときに右メガネの透過率を高めて右メガネを開状態にする。
The left glasses control signal and the right glasses control signal are signals for controlling the transmittance of the portion of the glasses worn by the user on the left eye side (left glasses) and on the right eye side (right glasses), respectively, and are signals output from the
ここで、図6に示すように、左メガネ制御信号および右メガネ制御信号は何れも、走査信号により2回目の走査が開始される前に立ち上がって、フレーム終了時に立ち下がる信号である。2回目の走査が開始される前に立ち上がる左メガネ制御信号および右メガネ制御信号を用いるのは、左メガネおよび右メガネの応答速度を考慮したためである。また、フレーム終了時に立ち下がる左メガネ制御信号および右メガネ制御信号を用いるのは、左目用の画像と右目用の画像とが混在してユーザーに知覚されるのを防止するためである。 Here, as shown in FIG. 6, both the left eyeglass control signal and the right eyeglass control signal are signals that rise before the second scan is started by the scanning signal and fall at the end of the frame. The reason why the left glasses control signal and the right glasses control signal that rise before the start of the second scan is used is that the response speeds of the left glasses and the right glasses are taken into consideration. The reason why the left eyeglass control signal and the right eyeglass control signal that fall at the end of the frame are used is to prevent the user from perceiving the image for the left eye and the image for the right eye mixedly.
以上説明した図6に示す左目用の画像データ「L」と走査信号とが含まれる駆動信号D3が液晶駆動部65から出力されると、液晶光変調装置30R,30G,30Bの各々において、左目用の画像の1回目の走査が開始される。左目用の画像の1回目の走査が開始されてから終了するまでの所定のタイミングで、信号処理部61から不図示のユーザーに着用されるメガネに対し、左メガネ制御信号が出力されて左メガネが開状態になる。なお、上記メガネに対して右メガネ制御信号は出力されないため右メガネは閉状態のままである。
When the driving signal D3 including the image data “L” for the left eye and the scanning signal shown in FIG. 6 described above is output from the liquid
ここで、図6に示すように、左目用の画像の1回目の走査時には駆動信号D1が出力されないため、固体光源11から青色光は射出されない。よって、液晶光変調装置30R,30G,30Bによって赤色の画像光、緑色の画像光、および青色の画像光の何れも生成されず、スクリーンSCR上に画像は表示されない。このため、左メガネが開状態であっても左目用の画像がユーザーに知覚されることはない。
Here, as shown in FIG. 6, since the drive signal D1 is not output during the first scan of the image for the left eye, the solid-
左目用の画像の1回目の走査が終了すると、続いて左目用の画像の2回目の走査が開始される。なお、1回目の走査が終了すると、液晶光変調装置30R,30G,30Bには、左目用の画像データのみが保持された状態となる。2回目の走査が開始されると、光源駆動部63から固体光源11に対して所定のタイミングで駆動信号D1が出力され、これにより固体光源11からは駆動信号D1のデューティー比に応じた光量を有する励起光Eが射出される。固体光源11からの励起光Eは、前述した通り、一部が回転蛍光板13の蛍光体3で蛍光に変換され、残りが回転蛍光板13を透過して青色光として射出される。
After the first scan of the image for the left eye is completed, the second scan of the image for the left eye is started. Note that when the first scan is completed, the liquid crystal
これらの色光が液晶光変調装置30R,30G,30Bに入射すると、左目用の画像に応じた赤色の画像光、緑色の画像光、および青色の画像光が生成されてスクリーンSCR上に投射される。これにより、スクリーンSCR上には左目用の画像が表示される。このとき、ユーザーに着用されたメガネは、左メガネが開状態であり右メガネが閉状態であるため、スクリーンSCR上に表示された左目用の画像がユーザーの左目にのみ知覚される。左目用の画像の2回目の走査が終了すると、駆動信号D1および左メガネ制御信号の双方が立ち下がり、固体光源11からの青色光の射出が停止されるとともに、左メガネが閉状態にされる。
When these colored lights enter the liquid
また、左目用の画像の2回目の走査が終了すると、図6に示す右目用の画像データ「R」と走査信号とが含まれる駆動信号D3が液晶駆動部65から出力され、液晶光変調装置30R,30G,30Bの各々において、右目用の画像の1回目の走査が開始される。右目用の画像の1回目の走査が開始されてから終了するまでの所定のタイミングで、信号処理部61から不図示のユーザーに着用されるメガネに対し、右メガネ制御信号が出力されて右メガネが開状態になる。なお、上記メガネに対して左メガネ制御信号は出力されないため左メガネは閉状態のままである。
When the second scanning of the image for the left eye is completed, the driving signal D3 including the image data "R" for the right eye and the scanning signal shown in FIG. At a predetermined timing from the start to the end of the first scanning of the image for the right eye, a right eyeglass control signal is output from the
ここで、左目用の画像の1回目の走査時と同様に、右目用の画像の1回目の走査時には駆動信号D1が出力されないため、固体光源11から青色光は射出されない。よって、液晶光変調装置30R,30G,30Bによって赤色の画像光、緑色の画像光、および青色の画像光の何れも生成されず、スクリーンSCR上に画像は表示されない。このため、右メガネが開状態であっても右目用の画像がユーザーに知覚されることはない。
Here, as in the first scanning of the image for the left eye, the driving signal D1 is not output during the first scanning of the image for the right eye, so that the solid-
右目用の画像の1回目の走査が終了すると、続いて右目用の画像の2回目の走査が開始される。なお、1回目の走査が終了すると、液晶光変調装置30R,30G,30Bには、右目用の画像データのみが保持された状態となる。2回目の走査が開始されると、光源駆動部63から固体光源11に対して所定のタイミングで駆動信号D1が出力され、これにより固体光源11からは駆動信号D1のデューティー比に応じた光量を有する青色光が射出される。固体光源11からの青色光は、前述した通り、一部が蛍光体3で黄色光(赤色光および緑色光)に変換され、残りが蛍光体3を通過する。
After the first scan of the image for the right eye is completed, the second scan of the image for the right eye is started. Note that when the first scan is completed, the liquid crystal
これらの色光が液晶光変調装置30R,30G,30Bに入射すると、右目用の画像に応じた赤色の画像光、緑色の画像光、および青色の画像光が生成されてスクリーンSCR上に投射される。これにより、スクリーンSCR上には右目用の画像が表示される。このとき、ユーザーに着用されたメガネは、右メガネが開状態であり左メガネが閉状態であるため、スクリーンSCR上に表示された右目用の画像がユーザーの右目にのみ知覚される。右目用の画像の2回目の走査が終了すると、駆動信号D1および右メガネ制御信号の双方が立ち下がり、固体光源11からの青色光の射出が停止されるとともに、右メガネが閉状態にされる。
When these colored lights enter the liquid
右目用の画像の2回目の走査が終了すると、図6に示す左目用の画像データ「L」と走査信号とが含まれる駆動信号D3が液晶駆動部65から出力され、同様に走査が開始される。以下、図6に示すように、左目用の画像データ「L」と走査信号とが含まれる駆動信号D3、および、右目用の画像データ「L」と走査信号とが含まれる駆動信号D3が垂直同期信号の周期毎に交互に出力され、同様の動作が行われる。 When the second scanning of the image for the right eye is completed, the driving signal D3 including the image data "L" for the left eye and the scanning signal shown in FIG. Thereafter, as shown in FIG. 6, a drive signal D3 containing image data "L" for the left eye and a scanning signal and a drive signal D3 containing image data "L" for the right eye and a scanning signal are alternately output for each cycle of the vertical synchronization signal, and similar operations are performed.
以上の通り、本実施形態のプロジェクター1は、固体光源11のPWM制御周波数と、回転蛍光板13の回転数と、回転蛍光板13における蛍光発光部131の数と、が前述した(3)、(4)に示す関係式の何れか一方の関係式を満たすように、信号処理部61が制御信号C1,C2を生成して固体光源11および回転蛍光板13を制御している。
As described above, in the
本実施形態の回転蛍光板13は、上記式(1)、(2)を満たす回転周波数で回転駆動する回転蛍光板113において1秒間に発生する明るさ変化の回数を、円板130の周方向に分割して設けた複数の蛍光発光部131(蛍光体3)により、疑似的に再現している。よって、本実施形態の回転蛍光板13は、固体光源11のPWM制御周波数を高い値に設定する場合でも、比較例の回転蛍光板113に対して、回転蛍光板13の実際の回転数を抑えることができる。本実施形態の回転蛍光板13は、固体光源11のPWM制御周波数を高い値に設定する場合でも、回転数を4000[rpm](66.7[Hz])以上、6000[rpm](100[Hz])以下に設定することでモーター14の負荷を低減することができる。
したがって、本実施形態のプロジェクター1は、モーター14の負荷を低減しつつ、回転蛍光板13を回転駆動することによって生じ得るフリッカーの発生を防止することができる。
In the
Therefore, the
(第2実施形態)
続いて、第2実施形態のプロジェクターについて説明する。本実施形態のプロジェクターの全体構成は、図1に示すプロジェクター1とほぼ同様である。ただし、本実施形態のプロジェクターは、固体光源11に対するPWM制御を行わずに固体光源11を連続駆動する点、液晶光変調装置30R,30G,30Bのディジタル駆動を行う点、および回転蛍光板13の回転周波数と液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数との関係を所定の関係に維持する制御を行う点において図1に示すプロジェクターとは相違する。
(Second embodiment)
Next, a projector according to the second embodiment will be described. The overall configuration of the projector of this embodiment is substantially the same as the
つまり、本実施形態のプロジェクターは、図1に示すPWM信号生成部62および光源駆動部63を、固体光源11を連続駆動する光源駆動部に代え、液晶駆動部65を、ディジタル駆動が可能な液晶駆動部に代え、信号処理部61を、回転蛍光板13の回転周波数と液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数との関係を所定の関係に維持する制御を行う信号処理部に代えた構成を有する。なお、本実施形態のプロジェクターも、図1に示すプロジェクター1と同様に3D画像の表示が可能であるが、以下では説明を簡単にするために2次元(2D)画像を表示する場合を例に挙げて説明する。
In other words, the projector of this embodiment has a configuration in which the PWM
ここで、ディジタル駆動とは、液晶光変調装置30R,30G,30Bに対し、スクリーンSCRに表示すべき画像の階調に応じて回転蛍光板13からの光(赤色光、緑色光、又は青色光)を透過させる時間と透過させない時間との比率を変える駆動を行う駆動方法をいう。つまり、図1に示すプロジェクター1のように、液晶光変調装置30R,30G,30Bの透過率を変えることによって画像の階調を表現する駆動方法ではなく、液晶光変調装置30R,30G,30Bを透過する光の時間的な積分効果によって画像の階調を表現する駆動方法である。
Here, "digital driving" refers to a driving method that changes the ratio of the time during which the light (red light, green light, or blue light) from the
従来、特開2015-179278号公報に開示されるように、回転蛍光板を回転駆動させる場合において、液晶光変調装置の駆動周波数と回転蛍光板の回転周波数とを所定の関係を満たすように制御することで回転蛍光板の回転駆動によって生ずるフリッカーを防止する技術がある。 Conventionally, as disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2015-179278, there is a technique for preventing flicker caused by rotational driving of the rotating fluorescent plate by controlling the driving frequency of the liquid crystal optical modulator and the rotating frequency of the rotating fluorescent plate so as to satisfy a predetermined relationship when the rotating fluorescent plate is rotationally driven.
上記従来技術の回転蛍光板113は、図2Bに示したように、円板130の周方向に沿って連続する単一の蛍光体3を備える点で本実施形態の回転蛍光板13と構成が異なるが、基本的な構成は本実施形態の回転蛍光板13と同様である。
As shown in FIG. 2B, the rotary
まず、比較例として、上記従来技術を用いて、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数と回転蛍光板113の回転周波数とを所定の関係を満たすように制御装置60の信号処理部61が制御することでフリッカーを防止する場合、および、この場合の課題について説明する。
First, as a comparative example, using the conventional technology described above, the case where the
ここで、回転蛍光板113(モーター14)の回転周波数をB1[Hz]とし、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数をD[Hz]とし、nを1以上の整数とすると、制御装置60に設けられる信号処理部は、以下の(5),(6)に示す関係式の何れか一方の関係式を満たす制御信号を生成して回転蛍光板113および液晶光変調装置30R,30G,30Bを制御する。
n×D=2B1 …(5)
|(n/2)×D-B1|≧20 …(6)
Let B 1 [Hz] be the rotational frequency of rotating fluorescent plate 113 (motor 14), D [Hz] be the driving frequency of liquid crystal
n×D=2B 1 (5)
|(n/2)×D−B 1 |≧20 (6)
つまり、信号処理部61は、上記(5)式に示すように、回転蛍光板113の回転数が液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数の(n/2)倍に等しくなるように回転蛍光板113および液晶光変調装置30R,30G,30Bを制御する。あるいは、信号処理部は、上記(6)に示すように、回転蛍光板113の回転周波数と液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数の(n/2)倍の周波数の差分の絶対値が20[Hz]未満とならないように回転蛍光板113および液晶光変調装置30R,30G,30Bを制御する。
That is, the
なお、上記(6)式は、|(1/2)×D-B1|≧20且つ|(2/2)×D-B1|≧20且つ|(3/2)×D-B1|≧20且つ…且つ|(n/2)×D-B1|≧20なる関係式が満たされるように回転蛍光板113および液晶光変調装置30R,30G,30Bが制御されるという意味である。言い換えると、上記(5)式は、|(1/2)×D-B1|<20又は|(2/2)×D-B1|<20又は|(3/2)×D-B1|<20又は…|(n/2)×D-B1|<20なる関係式が満たされないように回転蛍光板113および液晶光変調装置30R,30G,30Bが制御されるという意味である。
The above expression (6) means that the rotary
信号処理部61が上記制御を行うのは、回転蛍光板113を回転駆動することによって生ずるフリッカーと、液晶光変調装置30R,30G,30Bをディジタル駆動することによって生ずるフリッカーとが干渉することによって、ユーザーに視認され得る低周波数成分のフリッカーが生ずるのを防止するためである。ここで、液晶光変調装置30R,30G,30Bをディジタル駆動することによって生ずるフリッカーには、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数の整数倍(1以上の整数倍)の周波数成分が含まれる。このため、上記(6)式に示すように、回転蛍光板113の回転周波数と(n/2)×Dなる式で示される周波数との差分の絶対値が20[Hz]未満とならないように信号処理部61は回転蛍光板113および液晶光変調装置30R,30G,30Bを制御する。
The reason why the
近年、例えば、ゲーミング用途等のような、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数Dを、例えば120[Hz]や180[Hz]等といった高い周波数でスクリーンSCR上に2D画像を表示することが要求される場合もある。
上記式(5)において、例えば、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数Dを120[Hz]、nを2とすると、回転蛍光板113の回転数を10800[rpm](180[Hz])といった高回転に設定する必要があるため、モーターの負荷を高めることで発熱や故障を招く恐れがあった。
In recent years, for example, there is a demand for displaying a 2D image on the screen SCR at a high frequency such as 120 [Hz] or 180 [Hz] for the driving frequency D of the liquid crystal
In the above formula (5), for example, if the drive frequency D of the liquid
以下、本実施形態のプロジェクター1において、回転蛍光板13の回転駆動によって生ずるフリッカーを防止する手法について上述の比較例(従来技術)と対比しつつ説明する。
本実施形態の回転蛍光板13は、第1実施形態と同様、円板130の周方向に複数の蛍光発光部131(蛍光体3)を設けることで、実際の回転数よりも高回転で回転する回転蛍光板で生じる蛍光の明るさ変化を疑似的に再現することができる。
Hereinafter, in the
In the
本実施形態の場合、制御装置60(信号処理部61)は、回転蛍光板13を回転駆動することによって生ずるフリッカーを防止するために、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数と、回転蛍光板13の回転数と、回転蛍光板13における蛍光発光部131の数と、を所定の関係を満たす制御信号C1および回転制御信号C2を出力する点が大きく異なり、他の構成は第1実施形態のプロジェクター1と同様である。
In the case of this embodiment, the control device 60 (signal processing unit 61) shows the flicker generated by rotating the
ここで、本実施形態の回転蛍光板13を回転駆動する実際の回転周波数をB[Hz]とし、蛍光発光部131(蛍光体3)の数をCとしたとき、上述の考えに基づき、C=B1/B、B1=C*Bと表すことができる。この関係を上記式(5)、(6)に当てはめて式を整理すると、下記式(7)、(8)、(9)を導くことができる。なお、絶対値の中身が正負で場合分けして式(6)を整理すると、式(8)、(9)が導かれる。なお、式(7)において、蛍光発光部131の数を規定するC=B1/Bは割り切れる必要がある。一方、式(8)、(9)においてB1/Bは割り切れる必要はない。
Here, when the actual rotation frequency for rotationally driving the
本実施形態の信号処理部61では、以下の(7)、(8)、(9)に示す関係式の少なくとも何れか1つの関係式を満たす制御信号C1,C2を生成して液晶光変調装置30R,30G,30Bおよび回転蛍光板13を制御する。
C=nD/2B且つCが2以上の整数…(7)
nD/2-CB≧0の場合にC≦(nD/2-20)…(8)
nD/2-CB<0の場合にC≧(nD/2+20)/B…(9)
The
C=nD/2B and C is an integer of 2 or more (7)
C≤(nD/2-20) when nD/2-CB≥0 (8)
C≧(nD/2+20)/B when nD/2−CB<0 (9)
つまり、信号処理部61は、上記(7)式に示す通り、蛍光体3の数が、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数を回転蛍光板13の回転周波数の2倍で割った値の整数倍となるように、液晶光変調装置30R,30G,30Bおよび回転蛍光板13を制御する。
また、信号処理部61は、上記(8)に示す通り、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数を回転蛍光板13の回転周波数の2倍で割った値と蛍光体3の数と回転蛍光板13の回転周波数との積との差が0以上となる場合に、蛍光体3の数は、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数を回転蛍光板13の回転周波数の2倍で割った値から20[Hz]を引いた値より小さくなるように、液晶光変調装置30R,30G,30Bおよび回転蛍光板13を制御する。
あるいは、信号処理部61は、上記(9)に示す通り、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数を回転蛍光板13の回転周波数の2倍で割った値と蛍光体3の数と回転蛍光板13の回転周波数との積との差が0より小さくなる場合に、蛍光体3の数は、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数を回転蛍光板13の回転周波数の2倍で割った値に20[Hz]を足した値より大きくなるように、液晶光変調装置30R,30G,30Bおよび回転蛍光板13を制御する。
That is, the
Further, as shown in (8) above, when the difference between the value obtained by dividing the driving frequency of the liquid crystal
Alternatively, as shown in (9) above, when the difference between the value obtained by dividing the driving frequency of the liquid crystal
図7Aは、上記式(7)を満たす場合における、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数Dと、回転蛍光板13の実際の回転周波数Bと、蛍光体3の数Cと、の関係を示した表である。なお、図7Aでは、比較として、式(5)を満たす比較例の回転蛍光板113の回転周波数B1についても示した。また、図7Aにおいてハッチングで示される値は式(7)を満たさない条件を意味する。
FIG. 7A is a table showing the relationship between the drive frequency D of the liquid crystal
以下、図7Aに示される表の見方について説明する。
図7Aに示すように、比較例の回転蛍光板113を用いる場合において、例えば、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数Dを120[Hz]、n=3に設定する場合、上記式(5)を満たす回転蛍光板13の回転周波数B1は180[Hz](10800[rpm])に設定する必要があった。
How to read the table shown in FIG. 7A will be described below.
As shown in FIG. 7A, when the rotating
これに対して、本実施形態の回転蛍光板13を用いる場合、式(7)を満たすように蛍光体3の数を3.0個に設定することで、回転蛍光板13の回転周波数Bを60.0[Hz](3600[rpm])に抑えつつ、フリッカーの発生を防止することができる。
なお、回転蛍光板13の回転周波数Bを120.0[Hz](7200[rpm])に設定する場合、蛍光体3の数C(1.5)は整数とならず、式(7)を満たさないことになる。
すなわち、駆動周波数Dを120[Hz]、n=3に設定する場合、回転蛍光板13の回転周波数Bを60.0[Hz](3600[rpm])あるいは90.0[Hz](5000[rpm])に設定すれば、回転蛍光板13の回転数を抑えつつ、フリッカーの発生を防止することができる。
On the other hand, when using the
Note that when the rotational frequency B of the
That is, when setting the driving frequency D to 120 [Hz] and n=3, setting the rotation frequency B of the
図7Bは、上記式(9)を満たす場合における、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数Dと、回転蛍光板13の実際の回転周波数Bと、蛍光体3の数Cと、の関係を示した表である。なお、図7Bでは、比較として、式(6)を満たす比較例の回転蛍光板113の回転周波数B1についても示した。また、図7Bにおいてハッチングで示される値は式(9)を満たさない条件を意味する。
FIG. 7B is a table showing the relationship between the drive frequency D of the liquid crystal
以下、図7Bに示される表の見方について説明する。
図7Bに示すように、比較例の回転蛍光板113を用いる場合において、例えば、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数Dを120[Hz]、n=2に設定する場合、上記式(7)、(8)を満たす回転蛍光板13の回転周波数B1は140[Hz](8400[rpm])より高く設定する必要があった。
How to read the table shown in FIG. 7B will be described below.
As shown in FIG. 7B, when the rotating
これに対して、本実施形態の回転蛍光板13では、駆動周波数Dを120[Hz]、n=2とする場合、式(9)を満たすように蛍光体3の数CをB1/B(2.1)を超える2以上の整数である3個に設定することで、回転周波数Bを66.7[Hz](4000[rpm])に抑えつつ、フリッカーの発生を防止することができる。なお、式(9)においてB1/Bは割り切れる必要はなく、C≧B1/B且つCは2以上の整数を満たせばよい。
また、本実施形態の回転蛍光板13では、駆動周波数Dを180[Hz]、n=2とする場合、式(9)を満たすように蛍光体3の数CをB1/Bを超える2個に設定することで、回転周波数Bを100.0[Hz](6000[rpm])に抑えつつ、フリッカーの発生を防止することができる。つまり、本実施形態の回転蛍光板13は、比較例の回転蛍光板113において駆動周波数Dを180[Hz]、n=2とした場合に式(5)を満たすために必要となる回転周波数(200[Hz](12000[rpm]))に比べて、実際の回転数を半分に抑えることができる。
On the other hand, in the
Further, in the
続いて、本実施形態のプロジェクター1の動作を説明する。以下では、制御装置60によって行われる固体光源11および液晶光変調装置30R,30G,30Bの制御を主に説明する。なお、本実施形態のプロジェクター1は、固体光源11および液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動方法が変更された点が大まかに異なり、他の動作は基本的には図1に示すプロジェクター1と同様であるため、以下では回転蛍光板13および液晶光変調装置30R,30G,30Bの制御を主に説明する。図8は、本発明の第2実施形態によるプロジェクターで用いられる信号を示すタイミングチャートである。
Next, the operation of the
図8においては、画像信号V2に含まれる垂直同期信号(VSYNC)、駆動信号D3に含まれる画像データ、走査信号、およびSFコードに加えて、液晶光変調装置30R,30G,30Bの最上部から射出される光の光強度を図示している。なお、以下では、図8に示す各信号について説明した後に、回転蛍光板13および液晶光変調装置30R,30G,30Bの制御について説明する。
FIG. 8 shows the vertical synchronization signal (VSYNC) included in the image signal V2, the image data, the scanning signal, and the SF code included in the drive signal D3, as well as the light intensity of the light emitted from the tops of the liquid
図8に示すように、画像信号V2に含まれる垂直同期信号(VSYNC)は、周波数が120[Hz]であって、1周期の長さT2が8.33[msec]の信号である。これは、前述した2D画像を表示する場合のフレーム周波数である。また、駆動信号D3に含まれる画像データは、フレーム毎の画像データが時系列順に並んだデータである。 As shown in FIG. 8, the vertical synchronization signal (VSYNC) included in the image signal V2 has a frequency of 120 [Hz] and a cycle length T2 of 8.33 [msec]. This is the frame frequency when displaying the 2D image described above. The image data included in the drive signal D3 is data in which image data for each frame is arranged in chronological order.
走査信号は、垂直同期信号の1周期の間に、予め定められた時間間隔における液晶光変調装置30R,30G,30Bの走査(第1~第6番目の走査)を2回繰り返させる信号である。このように、垂直同期信号の1周期の間に同様の走査を2回繰り返すのは、走査時の極性を反転するためである。なお、図8に示す走査信号は、図6に示す走査信号と同様に、走査信号そのものを図示している訳ではなく、走査信号によって走査が開始される液晶光変調装置30R,30G,30Bの走査位置を示している。走査信号によって液晶光変調装置30R,30G,30Bが走査される時間間隔は、例えば2のべき乗(2n)の時間間隔に設定されている。
The scanning signal is a signal that causes the liquid
つまり、第1番目の走査が開始されてから第2番目の走査が開始されるまでの時間を「1」とすると、第2番目の走査が開始されてから第3番目の走査が開始されるまでの時間は「2」に設定され、第3番目の走査が開始されてから第4番目の走査が開始されるまでの時間は「4」に設定されている。同様に、第4番目の走査が開始されてから第5番目の走査が開始されるまでの時間は「8」に設定され、第5番目の走査が開始されてから第6番目の走査が開始されるまでの時間は「16」に設定されている。なお、第6番目の走査が開始されてから次の走査(2回目の走査の第1番目の走査)が開始されるまでの時間は「32」に設定されている。 That is, if the time from the start of the first scan to the start of the second scan is set to "1", the time from the start of the second scan to the start of the third scan is set to "2", and the time from the start of the third scan to the start of the fourth scan is set to "4". Similarly, the time from the start of the fourth scan to the start of the fifth scan is set to "8", and the time from the start of the fifth scan to the start of the sixth scan is set to "16". The time from the start of the sixth scan to the start of the next scan (the first scan of the second scan) is set to "32".
以上の走査信号によって走査が開始される位置と時間との関係は、1回目の走査が図8中の符号L11~L16を付した斜線で示され、2回目の走査が図6中の符号L21~L26を付した斜線で示される。なお、図8に示す例では、垂直同期信号の1周期の間に、予め定められた時間間隔における6回分の走査を2回繰り返す例を図示しているが、他の走査方法を用いることもできる。例えば、1回目における走査数を増やして繰り返しを省略するといった走査方法や、1回目における走査数を減じて繰り返し回数を増やすといった走査方法を用いることができる。 The relationship between the position and time at which scanning is started by the above-described scanning signals is shown by the oblique lines L11 to L16 in FIG. 8 for the first scan, and by the oblique lines L21 to L26 in FIG. 6 for the second scan. In the example shown in FIG. 8, six scans at predetermined time intervals are repeated twice during one cycle of the vertical synchronizing signal, but other scanning methods can also be used. For example, it is possible to use a scanning method in which the number of scans is increased in the first time and repetition is omitted, or a scanning method in which the number of scans in the first time is decreased and the number of repetitions is increased.
SFコードは、階調を表現するためのコードであって、以上の走査信号による各走査時に、液晶光変調装置30R,30G,30Bの透過率を高めるか(開状態にするか)又は透過率を低下させるか(閉状態にするか)を規定するコードである。なお、図8に示すSFコードは、説明を簡単にするために、垂直同期信号の各周期において、1回目および2回目の走査における第1~第5番目の走査時に液晶光変調装置30R,30G,30Bを開状態にし、第6番目の走査時に液晶光変調装置30R,30G,30Bを開状態にするコードである。
The SF code is a code for expressing gradation, and is a code that specifies whether the transmittance of the liquid crystal
なお、図8に示す走査信号およびSFコードが用いられる場合には、液晶光変調装置30R,30G,30Bの最上部から射出される光の強度は、垂直同期信号の各周期において、1回目および2回目における第1番目の走査が開始された時点から徐々に大きくなり、第6番目の走査が開始された時点から徐々に小さくなる変化を示す。このように、光強度が徐々に変化するのは、液晶光変調装置30R,30G,30Bの応答速度のためである。
When the scanning signals and SF codes shown in FIG. 8 are used, the intensity of the light emitted from the uppermost portion of the liquid crystal
以上説明した図8に示す画像データ、走査信号、およびSFコードが含まれる駆動信号D3が制御装置60の液晶駆動部から出力されると、液晶光変調装置30R,30G,30Bの各々において1回目の走査が開始される。ここで、液晶光変調装置30R,30G,30Bは、周波数が120[Hz]であるフレーム周波数を基準として駆動され、回転蛍光板13の回転周波数は、例えば60[Hz]、円板130の周方向に並ぶ蛍光体3の数は3個に設定される。この設定によれば、前述した(7)式が満足されることで、視認され得るフリッカーが防止される。
When the driving signal D3 including the image data, the scanning signal, and the SF code shown in FIG. 8 described above is output from the liquid crystal driving section of the
1回目の走査において、液晶光変調装置30R,30G,30Bは、前述した時間間隔で合計6回走査されることになる。ここで、図8に示すSFコードは、第1~第5番目の走査時において「H」レベルであり、第6番目の走査時において「L」レベルになるコードである。このため、液晶光変調装置30R,30G,30Bの最上部から射出される光の強度は、図8に示すように、第1番目の走査が開始された時点から徐々に大きくなり、第6番目の走査が開始された時点から徐々に小さくなる変化を示す。
In the first scan, the liquid crystal
液晶光変調装置30R,30G,30B対する1回目の走査が終了すると、極性を反転した上で、液晶光変調装置30R,30G,30Bに対する2回目の走査が開始される。この2回目の走査においても、1回目の走査と同様の時間間隔で、液晶光変調装置30R,30G,30Bが合計6回走査される。なお、2回目の走査で用いられるSFコードは、1回目の走査で用いられるSFコードと同じであるため、液晶光変調装置30R,30G,30Bの最上部から射出される光の強度は、図8に示すように、第1番目の走査が開始された時点から徐々に大きくなり、第6番目の走査が開始された時点から徐々に小さくなる変化を示す。以下、垂直同期信号の各周期において同様の動作が行われ、入力される画像信号に応じた2D画像がスクリーンSCRに表示される。
When the first scan of the liquid
以上の通り、本実施形態のプロジェクター1は、回転蛍光板13の回転周波数と、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数と、回転蛍光板13における蛍光発光部131の数と、が前述した(7),(8),(9)に示す関係式の少なくとも何れかの関係式を満たすように、信号処理部61が回転蛍光板13および液晶光変調装置30R,30G,30Bを制御している。
As described above, in the
本実施形態の回転蛍光板13は、上記式(5)、(6)を満たす回転周波数で回転駆動する回転蛍光板113において1秒間に発生する明るさ変化の回数を、円板130の周方向に分割して設けた複数の蛍光発光部131(蛍光体3)により、疑似的に再現することができる。よって、本実施形態の回転蛍光板13は、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数を高い値に設定するディジタル駆動を行う場合でも、比較例の回転蛍光板113に対して、回転蛍光板13の実際の回転数を抑えることができる。本実施形態の回転蛍光板13は、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数を高い値に設定する場合でも、回転数を4000[rpm](66.7[Hz])以上、6000[rpm](100[Hz])以下に設定することでモーター14の負荷を低減することができる。
したがって、本実施形態のプロジェクター1は、モーター14の負荷を低減しつつ、回転蛍光板13を回転駆動することによって生じ得るフリッカーの発生を防止することができる。
In the
Therefore, the
以上、本発明の実施形態によるプロジェクターについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、以下に示す変形例が可能である。 Although projectors according to embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be freely modified within the scope of the present invention. For example, the following modifications are possible.
(第1変形例)
上記実施形態では、回転蛍光板において、複数の蛍光発光部131が円板130の周方向に分割された複数の蛍光体3で構成される場合を例に挙げたが、本発明の回転蛍光板はこれに限られない。例えば、回転蛍光板は、1つの蛍光体で構成されていてもよい。以下、上記実施形態と共通の構成については同じ符号を付し、説明については省略する。
(First modification)
In the above-described embodiment, in the rotary fluorescent plate, the case where the plurality of fluorescent
図9は本変形例に係る回転蛍光板の概略構成を示す平面図である。
図9に示すように、本変形例の回転蛍光板213において、蛍光体3Aは円板130上にリング状に設けられている。すなわち、本変形例の蛍光体3Aは切れ目のない連続したリング状の蛍光体で構成されている。
FIG. 9 is a plan view showing a schematic configuration of a rotary fluorescent plate according to this modification.
As shown in FIG. 9, in the rotary
蛍光体3Aは、周方向に並ぶ複数の蛍光発光領域(蛍光発光部)70を含む。各蛍光発光領域70の数は、前述した(3),(4),(7),(8),(9)に示した関係式に基づいて適宜設定される。
The
各蛍光発光領域70は、円板130が回転することで明るさ変化が生じる。本変形例の蛍光体3Aは、各蛍光発光領域70において、蛍光の最大輝度と最低輝度とが4%以上変化する明るさ変化がそれぞれ生じるように、形成されている。本変形例の蛍光体3Aは周方向に分割されない構造を有するため、例えば、セリウムイオン濃度や膜厚を調整することで励起光Eの一部を青色光として透過させることが可能となる。この構成によれば、蛍光体3Aで生成される蛍光と蛍光体3Aを透過する青色光とを用いて白色の照明光を生成することができる。
The brightness of each
本変形例の回転蛍光板213は、回転時に、図4Bに示すように、円板130の周方向に沿って設けられた各蛍光発光領域70が蛍光を順次発光し、各蛍光発光領域70において、発光する蛍光の明るさ変化がそれぞれ発生する。
When the rotating
このように本変形例の回転蛍光板213は周方向に蛍光発光領域70を複数配置しているため、一回転の間に、蛍光発光領域70の数だけ明るさ変化を発生させることができる。つまり、本変形例の回転蛍光板213の蛍光体3Aと比較例の回転蛍光板113の蛍光体3との違いは、一回転の間に生じる明るさ変化の回数である。
As described above, since the rotating
このように本変形例の回転蛍光板213によれば、周方向に並ぶ複数の蛍光発光領域70によって一回転の間に生じる明るさ変化の回数を増やすことで、モーター14の回転数を抑えて負荷を低減しつつ、フリッカーの発生を防止することができる。
As described above, according to the rotating
なお、本変形例において、各蛍光発光領域70は励起光Eの一部を青色光として透過する場合を例に挙げたが、励起光Eを透過させなくてもよい。この場合、回転蛍光板213から射出される蛍光に対して、別途設けた固体光源から射出した青色光を合成することで白色の照明光を生成すればよい。
In addition, in this modification, although the case where each fluorescence emission area|
(第2変形例)
上記実施形態の回転蛍光板13において、蛍光体3が設けられる第1領域13Aと蛍光体3が設けられない第2領域13Bとの円板130の周方向における比率は円板130の径方向において一定となっていたが、第1領域13Aおよび第2領域13Bの周方向における比率を円板130の径方向で異ならせてもよい。
(Second modification)
In the
図10は本変形例に係る回転蛍光板の概略構成を示す平面図である。
図10に示すように、本変形例の回転蛍光板313は、円板130を移動させることで、固体光源11および回転蛍光板313を相対的に移動する移動機構320を含む。移動機構320は、円板130上における励起光Eの光軸E1の位置を径方向に移動する。移動機構320は、例えば、アクチュエーター等で構成される。なお、移動機構320を固体光源11に設けることで、固体光源11を直接移動することで、円板130上における励起光Eの光軸E1の位置を径方向に移動させてもよい。
FIG. 10 is a plan view showing a schematic configuration of a rotary fluorescent plate according to this modification.
As shown in FIG. 10 , the
ここで、移動機構320により、円板130上における径方向内側に入射する励起光Eの光軸E1の位置を第1位置P1とし、円板130上における径方向外側に入射する励起光Eの光軸E1の位置を第2位置P2とする。
Here, the position of the optical axis E1 of the excitation light E incident radially inward on the
本変形例の回転蛍光板313は、円板130の周方向に並ぶ複数の蛍光体3Bを有する。本変形例の回転蛍光板313において、各蛍光体3Bの周方向の両側の端面3aを延長した仮想線Vlが、蛍光体3Bの径方向内側、且つ、円板130の中心130Cよりも径方向外側で交わる。なお、円板130の中心130Cは、モーター14の回転軸が介挿される穴130aの中心に一致する。
The rotating
このように、仮想線Vlの交点Vlcが蛍光体3Aの径方向内側、且つ、円板130の中心130Cよりも径方向外側に位置する場合、周方向で隣り合う蛍光体3Aの端面3a同士の間隔は、径方向外側よりも径方向内側の方が狭まる。つまり、径方向内側は、径方向外側に比べて、第2領域13Bに対する第1領域13Aの割合が高くなる。
In this way, when the intersection point Vlc of the virtual lines Vl is located radially inside the
本変形例において、励起光Eの光軸E1が第1位置P1に位置する場合、励起光Eの光軸E1が第2位置P2に位置する場合に比べて、回転蛍光板313が一回転する間に励起光Eが通過する軌跡CL1は第2領域13Bよりも第1領域13Aに多く入射する。つまり、励起光Eを回転蛍光板313の径方向内側である第1位置P1に入射させた場合、回転蛍光板313から射出される照明光は黄色光のバランスが強い光となる。
In this modified example, when the optical axis E1 of the excitation light E is positioned at the first position P1, the trajectory CL1 through which the excitation light E passes during one rotation of the rotary
一方、励起光Eの光軸E1が第2位置P2に位置させた場合、回転蛍光板313が一回転する間に励起光Eが通過する軌跡CL2は第2領域13Bに入射する割合が増加する。つまり、励起光Eを回転蛍光板313の径方向外側である第2位置P2に入射させた場合、回転蛍光板313から射出される照明光の青みを増加させることができる。
On the other hand, when the optical axis E1 of the excitation light E is positioned at the second position P2, the trajectory CL2 through which the excitation light E passes while the rotary
このように本変形例の回転蛍光板313によれば、励起光Eの入射位置を径方向に移動させることで、回転蛍光板313から射出される照明光の色バランス(ホワイトバランス)を容易に調整することができる。
As described above, according to the rotary
なお、本変形例において、各蛍光体3Bの仮想線Vlが、蛍光体3Bの径方向外側で交わってもよい。この場合、周方向で隣り合う蛍光体3Aの端面3a同士の間隔は、径方向内側よりも径方向外側の方が狭まる。つまり、径方向外側は、径方向内側に比べて、第1領域13Aに対する第2領域13Bの割合が高くなる。この場合において、照明光の色バランス(ホワイトバランス)を調整する際の励起光Eの入射位置の移動方向は本変形例の場合と反対となる。
In addition, in this modification, the imaginary lines Vl of the
(第3変形例)
上記実施形態の回転蛍光板13では、円板130の径方向の一箇所において複数の蛍光体3を周方向に並べて配置したが、円板130の径方向の複数個所において複数の蛍光体3を周方向に並べて配置してもよい。
(Third modification)
In the
図11は本変形例に係る回転蛍光板の概略構成を示す平面図である。
図11に示すように、本変形例の回転蛍光板413では、円板130上における径方向の2箇所において複数の蛍光体を周方向に並べて配置している。本変形例の場合、円板130の径方向内側において2つの蛍光体103が周方向に並んで配置され、円板130の径方向外側において5つの蛍光体104が周方向に並んで配置されている。本変形例の場合、周方向に配置される蛍光体の数が径方向で異なっている。
FIG. 11 is a plan view showing a schematic configuration of a rotary fluorescent plate according to this modification.
As shown in FIG. 11, in the rotary
本変形例の回転蛍光板413は、第2変形例の移動機構320と同様の駆動機構を含み、励起光Eの入射位置を径方向に移動可能である。
本変形例の回転蛍光板413によれば、励起光Eの入射位置を円板130の径方向に移動することで、回転蛍光板413の回転駆動時において、励起光Eを径方向内側に並ぶ蛍光体103に入射させる態様と、励起光Eを径方向外側に並ぶ蛍光体104に入射させる態様と、を切り替えることができる。
The rotating
According to the rotating
よって、本変形例の回転蛍光板413を第1実施形態に適用すれば、固体光源11のパルス幅変調制御周波数を高くする場合でも、励起光Eの入射位置を径方向に移動させることで、回転蛍光板413の回転周波数を抑えつつ、フリッカーの発生を防止することが可能となる。また、本変形例の回転蛍光板413を第2実施形態に適用すれば、液晶光変調装置30R,30G,30Bの駆動周波数を高くする場合でも、励起光Eの入射位置を径方向に移動させることで、回転蛍光板413の回転周波数を抑えつつ、フリッカーの発生を防止することができる。
Therefore, by applying the rotary
なお、本変形例において、径方向内側において周方向に並ぶ蛍光体103の数と、径方向内側において周方向に並ぶ蛍光体104の数と、を同じにしてもよい。
また、径方向内側と径方向外側とで周方向に並ぶ蛍光体からの発光色を異ならせてもよい。例えば、径方向内側に、赤色蛍光を発光する赤色蛍光体と緑色蛍光を発光する緑色蛍光体とを周方向に並べて配置し、径方向外側に、黄色光を発光する黄色蛍光体を周方向に並べて配置してもよい。反対に、径方向内側に黄色蛍光体、径方向外側に赤色蛍光体と緑色蛍光体とを配置してもよい。
また、本変形例の構成を第1変形例および第2変形例の構成と組み合わせてもよい。
In addition, in this modification, the number of
Further, the colors of light emitted from the phosphors arranged in the circumferential direction may be different between the radially inner side and the radially outer side. For example, a red phosphor that emits red fluorescence and a green phosphor that emits green fluorescence may be arranged side by side in the radial direction inner side in the circumferential direction, and a yellow phosphor that emits yellow light may be arranged side by side in the radial direction outer side. Conversely, the yellow phosphor may be arranged radially inward, and the red and green phosphors radially outward.
Also, the configuration of this modified example may be combined with the configurations of the first modified example and the second modified example.
また、上記実施形態および変形例では、透過型の回転蛍光板を例に挙げたが、励起光の入射する面から蛍光を射出する反射型の回転蛍光板にも本発明は適用可能である。 In addition, although the transmissive rotating fluorescent plate is used as an example in the above embodiments and modifications, the present invention can also be applied to a reflective rotating fluorescent plate that emits fluorescence from the surface on which excitation light is incident.
また、上記実施形態および変形例では、光変調装置として液晶光変調装置を用いる例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。光変調装置としては、一般に、画像信号に応じて入射光を変調するものであればよく、ライトバルブやマイクロミラー型光変調装置等を用いても良い。マイクロミラー型光変調装置としては、例えばDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)(TI社の商標)やLCOS(Liquid Crystal On Silicon)等を用いることができる。 Also, in the above embodiments and modified examples, the example of using the liquid crystal light modulator as the light modulator has been described, but the present invention is not limited to this. As the light modulation device, in general, any device that modulates incident light in accordance with an image signal may be used, and a light valve, a micromirror type light modulation device, or the like may be used. As the micromirror optical modulation device, for example, a DMD (digital micromirror device) (trademark of TI Corporation), LCOS (Liquid Crystal On Silicon), or the like can be used.
また、上記実施形態および変形例では、励起光としての青色光を射出する固体光源11と、固体光源11からの青色光の一部を赤色光および緑色光に変換する回転蛍光板13とを備える構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、励起光として紫色光又は紫外光を射出する固体光源と、紫色光又は紫外光から赤色光、緑色光、および青色光を含む色光を生成する回転蛍光板とを備える構成であってもよい。
Further, in the above-described embodiment and modified example, a configuration including the solid-
また、上記実施形態では、プロジェクターとして透過型のプロジェクターを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、反射型のプロジェクターにも本発明を適用することができる。ここで、「透過型」とは、透過型の液晶表示装置等のように光変調装置が光を透過すものであることを意味し、「反射型」とは、反射型の液晶表示装置等のように光変調装置が光を反射するものであることを意味する。反射型のプロジェクターに本発明を適用した場合にも、透過型のプロジェクターと同様の効果を得ることができる。 Further, in the above-described embodiment, a transmissive projector has been described as an example of a projector, but the present invention is not limited to this. For example, the present invention can also be applied to a reflective projector. Here, the term “transmissive type” means that the light modulation device transmits light like a transmissive liquid crystal display device or the like, and the term “reflective type” means that the light modulation device reflects light like a reflective liquid crystal display device or the like. Even when the present invention is applied to a reflective projector, it is possible to obtain the same effect as a transmissive projector.
また、上記実施形態では、3つの液晶光変調装置を用いたプロジェクターを例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。1つ、2つ、又は4つ以上の液晶光変調装置を用いたプロジェクターにも適用可能である。
また、本発明は、投射画像を観察する側から投射するフロント投射型プロジェクターに適用することも、投射画像を観察する側とは反対の側から投射するリア投射型プロジェクターに適用することも可能である。
Further, in the above embodiment, the projector using three liquid crystal light modulation devices was exemplified and explained, but the present invention is not limited to this. It is also applicable to projectors using one, two, or four or more liquid crystal light modulators.
In addition, the present invention can be applied to a front projection type projector that projects a projected image from the viewing side, or to a rear projection type projector that projects a projected image from the side opposite to the viewing side.
本発明の一つの態様のプロジェクターは、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一態様のプロジェクターは、励起光を射出する固体光源と、励起光を蛍光に変換する回転蛍光板と、回転蛍光板からの光を変調する液晶光変調装置と、固体光源および回転蛍光板を制御する制御装置と、を備え、回転蛍光板は、回転可能な円板と、円板の一方面における周方向に配置される複数の蛍光発光部と、を有し、回転蛍光板は、回転することで射出する光の明るさが変化し、固体光源のパルス幅変調制御周波数をA[Hz]とし、回転蛍光板の回転周波数をB[Hz]とし、周方向に並ぶ蛍光発光部の数をCとすると、制御装置は、C=A/2B且つCは2以上の整数となる関係式と、A-CB≧0の場合に、C≦(A-20)/B、且つ、A-2CB<0の場合に、C≧(A+20)/2Bとなる関係式と、の何れか一方の関係式を満たすように、固体光源および回転蛍光板を制御する。
A projector according to one aspect of the present invention may have the following configuration.
A projector according to one aspect of the present invention includes a solid-state light source that emits excitation light, a rotating fluorescent plate that converts the excitation light into fluorescent light, a liquid crystal light modulation device that modulates light from the rotating fluorescent plate, and a control device that controls the solid-state light source and the rotating fluorescent plate. Assuming that the rotation frequency of the rotating fluorescent plate is B [Hz] and the number of fluorescent light emitting units arranged in the circumferential direction is C, the control device controls the solid-state light source and the rotating fluorescent plate so as to satisfy either one of the following relational expressions: C=A/2B and C is an integer of 2 or more;
本発明の別の態様のプロジェクターは、以下の構成を有していてもよい。
本発明の一態様のプロジェクターは、励起光を射出する固体光源と、励起光を蛍光に変換する回転蛍光板と、回転蛍光板からの光を変調する液晶光変調装置と、液晶光変調装置および回転蛍光板を制御する制御装置と、を備え、回転蛍光板は、回転可能な円板と、円板の一方面における周方向に配置される複数の蛍光発光部と、を有し、回転蛍光板は、回転することで射出する光の明るさが変化し、回転蛍光板の回転周波数をB「Hz」とし、周方向に並ぶ蛍光発光部の数をCとし、液晶光変調装置の駆動周波数をD「Hz」とし、nを1以上の整数とすると、制御装置は、C=nD/2B且つCが2以上の整数となる関係式と、nD/2-CB≧0の場合に、C≦(nD/2-20)/Bとなる関係式と、nD/2-CB<0の場合に、C≧(nD/2+20)/Bとなる関係式と、の少なくともいずれか1つの関係式を満たすように、液晶光変調装置および回転蛍光板を制御する。
A projector according to another aspect of the invention may have the following configuration.
A projector according to one aspect of the present invention includes a solid-state light source that emits excitation light, a rotating fluorescent plate that converts the excitation light into fluorescent light, a liquid crystal light modulator that modulates light from the rotating fluorescent plate, and a control device that controls the liquid crystal light modulator and the rotating fluorescent plate. where C is the number of fluorescent light emitting units arranged in the circumferential direction, D is the driving frequency of the liquid crystal light modulation device, and n is an integer of 1 or more, the control device provides a relational expression in which C=nD/2B and C is an integer of 2 or more, a relational expression in which C≦(nD/2−20)/B when nD/2−CB≧0, and a relational expression in which C≦(nD/2+20)/B when nD/2−CB<0, and C≧(nD/2+20)/B when nD/2−CB<0. The liquid crystal optical modulator and the rotating fluorescent plate are controlled so as to satisfy at least one of the relational expressions of
本発明の一つの態様のプロジェクターでは、回転蛍光板は、円板の周方向に並ぶ、蛍光体が設けられた第1領域と、円板が露出する第2領域と、を含む、構成としてもよい。 In the projector according to one aspect of the present invention, the rotating fluorescent plate may have a configuration including a first region in which the fluorescent material is provided and a second region in which the circular plate is exposed, which are arranged in the circumferential direction of the circular plate.
本発明の一つの態様のプロジェクターでは、固体光源および回転蛍光板を相対的に移動する移動機構をさらに備え、円板の周方向における第1領域および第2領域の比率は、円板の径方向内側と径方向外側とで異なっており、移動機構は、円板上における励起光の光軸の位置を円板の径方向に移動する、構成としてもよい。 The projector according to one aspect of the present invention may further include a moving mechanism that relatively moves the solid-state light source and the rotating fluorescent screen, wherein the ratio of the first area and the second area in the circumferential direction of the disk is different between the radially inner side and the radially outer side of the disk, and the moving mechanism may move the position of the optical axis of the excitation light on the disk in the radial direction of the disk.
本発明の一つの態様のプロジェクターでは、回転蛍光板は、円板の周方向に並ぶ、蛍光体が設けられた第1領域と、円板が露出する第2領域と、を含み、第1領域および第2領域の面積比は、4:1である、構成としてもよい。 In the projector according to one aspect of the present invention, the rotating fluorescent plate may include a first area provided with a fluorescent substance and a second area where the disk is exposed, which are arranged in the circumferential direction of the disk, and the area ratio between the first area and the second area may be 4:1.
本発明の一つの態様のプロジェクターでは、複数の蛍光発光部は、円板の周方向に沿って設けられた1つの蛍光体である、構成としてもよい。 The projector according to one aspect of the present invention may be configured such that the plurality of fluorescent light emitting units are one fluorescent material provided along the circumferential direction of the disk.
本発明の一つの態様のプロジェクターでは、回転蛍光板の回転数は、4000rpm以上6000rpm以下に設定されている、構成としてもよい。 The projector according to one aspect of the present invention may be configured such that the rotation speed of the rotating fluorescent plate is set to 4000 rpm or more and 6000 rpm or less.
1…プロジェクター、3,3A,3B,103,104…蛍光体、11…固体光源、13,213,313,413…回転蛍光板、13A…第1領域、13B…第2領域、30B,30G,30R…液晶光変調装置、60…制御装置、70…蛍光発光領域(蛍光発光部)、130…円板、131…蛍光発光部、320…移動機構、BR…明るさ変化、E…励起光、E1…光軸(励起光の光軸)。
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記励起光を蛍光に変換する回転蛍光板と、
前記回転蛍光板からの光を変調する液晶光変調装置と、
前記固体光源および前記回転蛍光板を制御する制御装置と、を備え、
前記回転蛍光板は、
回転可能な円板と、
前記円板の一方面における周方向に配置される複数の蛍光発光部と、を有し、
前記回転蛍光板は、回転することで射出する光の明るさが変化し、
前記固体光源のパルス幅変調制御周波数をA[Hz]とし、前記回転蛍光板の回転周波数をB[Hz]とし、前記周方向に並ぶ前記蛍光発光部の数をCとすると、
前記制御装置は、
C=A/2B且つCは2以上の整数となる関係式と、
A-CB≧0の場合に、C≦(A-20)/B、且つ、A-2CB<0の場合に、C≧(A+20)/2Bとなる関係式と、
の何れか一方の関係式を満たすように、前記固体光源および前記回転蛍光板を制御する、
ことを特徴とするプロジェクター。 a solid-state light source that emits excitation light;
a rotating fluorescent plate that converts the excitation light into fluorescent light;
a liquid crystal optical modulator for modulating light from the rotating fluorescent plate;
a control device that controls the solid-state light source and the rotating fluorescent plate,
The rotating fluorescent plate is
a rotatable disc;
a plurality of fluorescent light emitting portions arranged in a circumferential direction on one surface of the disc;
By rotating the rotating fluorescent plate, the brightness of emitted light changes,
Let A [Hz] be the pulse width modulation control frequency of the solid-state light source, B [Hz] be the rotation frequency of the rotating fluorescent plate, and C be the number of the fluorescent light emitting units arranged in the circumferential direction,
The control device is
A relational expression where C=A/2B and C is an integer of 2 or more,
a relational expression where C≦(A−20)/B when A−CB≧0 and C≧(A+20)/2B when A−2CB<0;
controlling the solid-state light source and the rotating fluorescent plate so as to satisfy any one of the relational expressions of
A projector characterized by:
前記励起光を蛍光に変換する回転蛍光板と、
前記回転蛍光板からの光を変調する液晶光変調装置と、
前記液晶光変調装置および前記回転蛍光板を制御する制御装置と、を備え、
前記回転蛍光板は、
回転可能な円板と、
前記円板の一方面における周方向に配置される複数の蛍光発光部と、を有し、
前記回転蛍光板は、回転することで射出する光の明るさが変化し、
前記回転蛍光板の回転周波数をB「Hz」とし、前記周方向に並ぶ前記蛍光発光部の数をCとし、前記液晶光変調装置の駆動周波数をD「Hz」とし、nを1以上の整数とすると、
前記制御装置は、
C=nD/2B且つCが2以上の整数となる関係式と、
nD/2-CB≧0の場合に、C≦(nD/2-20)/Bとなる関係式と、
nD/2-CB<0の場合に、C≧(nD/2+20)/Bとなる関係式と、
の少なくともいずれか1つの関係式を満たすように、前記液晶光変調装置および前記回転蛍光板を制御する、
ことを特徴とするプロジェクター。 a solid-state light source that emits excitation light;
a rotating fluorescent plate that converts the excitation light into fluorescent light;
a liquid crystal optical modulator for modulating light from the rotating fluorescent plate;
a control device that controls the liquid crystal light modulation device and the rotating fluorescent plate,
The rotating fluorescent plate is
a rotatable disc;
a plurality of fluorescent light emitting portions arranged in a circumferential direction on one surface of the disc;
By rotating the rotating fluorescent plate, the brightness of emitted light changes,
Let B be the rotation frequency of the rotating fluorescent plate, let C be the number of the fluorescent light emitting units arranged in the circumferential direction, let D be the driving frequency of the liquid crystal optical modulator, and let n be an integer of 1 or more,
The control device is
A relational expression in which C = nD/2B and C is an integer of 2 or more,
a relational expression where C≤(nD/2-20)/B when nD/2-CB≥0;
a relational expression of C≧(nD/2+20)/B when nD/2−CB<0;
controlling the liquid crystal light modulation device and the rotating fluorescent plate so as to satisfy at least one relational expression of
A projector characterized by:
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプロジェクター。 The rotating fluorescent plate includes a first region in which the fluorescent material is provided and a second region in which the circular plate is exposed, which are arranged in the circumferential direction of the circular plate.
3. The projector according to claim 1, wherein:
前記円板の周方向における前記第1領域および前記第2領域の比率は、前記円板の径方向内側と径方向外側とで異なっており、
前記移動機構は、前記円板上における前記励起光の光軸の位置を前記円板の径方向に移動する、
ことを特徴とする請求項3に記載のプロジェクター。 further comprising a moving mechanism for relatively moving the solid-state light source and the rotating fluorescent plate;
The ratio of the first region and the second region in the circumferential direction of the disc is different between the radially inner side and the radially outer side of the disc,
The moving mechanism moves the position of the optical axis of the excitation light on the disc in the radial direction of the disc.
4. The projector according to claim 3, characterized by:
前記第1領域および前記第2領域の面積比は、4:1である、
ことを特徴とする請求項3に記載のプロジェクター。 The rotating fluorescent plate includes a first region in which the fluorescent material is provided and a second region in which the circular plate is exposed, which are arranged in a circumferential direction of the circular plate,
The area ratio of the first region and the second region is 4:1.
4. The projector according to claim 3, characterized by:
ことを特徴とする請求項1または2に記載のプロジェクター。 The plurality of fluorescent light emitting units are one fluorescent material provided along the circumferential direction of the disk,
3. The projector according to claim 1, characterized by:
ことを特徴とする請求項1から請求項6のうちのいずれか一項に記載のプロジェクター。 The rotation speed of the rotating fluorescent plate is set to 4000 rpm or more and 6000 rpm or less.
7. The projector according to any one of claims 1 to 6, characterized by:
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022002913A JP2023102436A (en) | 2022-01-12 | 2022-01-12 | projector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2022002913A JP2023102436A (en) | 2022-01-12 | 2022-01-12 | projector |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2023102436A true JP2023102436A (en) | 2023-07-25 |
Family
ID=87377250
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2022002913A Pending JP2023102436A (en) | 2022-01-12 | 2022-01-12 | projector |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2023102436A (en) |
-
2022
- 2022-01-12 JP JP2022002913A patent/JP2023102436A/en active Pending
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