JP3747005B2 - Ｄｍｄプロジェクターとその光量制御方法 - Google Patents

Ｄｍｄプロジェクターとその光量制御方法 Download PDF

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Description

【発明の属する技術分野】
本発明は、複数のミラーエレメントを有するデジタルミラーデバイスを用いたプロジェクター装置に関し、特に、ミラーエレメントがオフ動作時の光を有効に活用するプロジェクター装置に関する。
【０００１】
【従来の技術】
半導体メモリーセル上に各々の傾きが制御可能な数十万のミラーエレメントを取り付けたデジタルミラーデバイス（以下、ＤＭＤと称する）を利用し、各ミラーエレメントの傾きを制御して反射状態を制御し、画像を形成するプロジェクター装置が知られ、例えば、特開平１０−７８５５０号公報に開示されている。
【０００２】
上記公報に開示されているプロジェクターは、光源から出射した光を、赤、緑、青の光を選択的に通過させるカラーフィルターが組み合わされたカラーフィルターホイールの一転に集光させ、その通過光を平行光束としてＤＭＤパネルに照射し、その反射光である画像光をズーム投写レンズを介してスクリーン上に投影するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、ＤＭＤを用いたプロジェクターは反射光により画像を形成するものであり、その明るさは光源の明るさに依存する。この光源の明るさは経時変化するものであり、製品出荷時から徐々に落ちてくるが、従来のＤＭＤを用いたプロジェクターはこの点について得に考慮されていないため、常に一定の明るさで画像を見ることができないという問題点がある。
【０００４】
本発明は上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、常に一定の明るさで映像が投射されるＤＭＤを用いたプロジェクター装置を実現することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明のＤＭＤプロジェクターは、光源と、第１および第２の傾き状態に制御され、前記第１の傾き状態のときには前記光源からの光を映像光として第１の方向に反射し、前記第２の傾き状態のときには前記光源からの光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に反射する複数のミラーエレメントを備えるＤＭＤパネルと、該ＤＭＤパネルに対してミラーエレメントの傾き状態を制御する階調信号を出力する映像制御装置を備えるＤＭＤプロジェクターにおいて、
前記光源はその光量が電圧制御可能に構成され、
前記ミラーエレメントが第２の状態のときにその反射光が入射される位置に設けられた光センサと、
所定の基準電圧を発生する基準電圧源と、
前記基準電圧源が発生した基準電圧と、前記光センサにより得られた電圧とを比較し、これらが一致するように前記光源の光量を制御する電圧制御部とを有し、
映像制御装置は階調信号をＤＭＤパネルの他に基準電圧源にも出力し、前記基準電圧源は前記階調信号に応じて発生する基準電圧を変更し、電圧制御部による光源の光量制御は随時行われることを特徴とする。
【０００６】
本発明のＤＭＤプロジェクターの光量制御方法は、光源と、第１および第２の傾き状態に制御され、前記第１の傾き状態のときには前記光源からの光を映像光として第１の方向に反射し、前記第２の傾き状態のときには前記光源からの光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に反射する複数のミラーエレメントを備えるＤＭＤパネルと、該ＤＭＤパネルに対してミラーエレメントの傾き状態を制御する階調信号を出力する映像制御装置を備えるＤＭＤプロジェクターで行われる光量制御方法であって、
前記光源をその光量が電圧制御可能に構成し、
前記ミラーエレメントが第２の状態のときにその反射光が入射される位置に光センサを設け、
所定の基準電圧を発生する基準電圧源を設け、
前記基準電圧源が発生した基準電圧と、前記光センサにより得られた電圧とを比較し、これらが一致するように前記光源の光量を制御し、
映像制御装置は階調信号をＤＭＤパネルの他に基準電圧源にも出力し、前記基準電圧源は前記階調信号に応じて発生する基準電圧を変更し、電圧制御部による光源の光量制御は随時行われることを特徴とする。
【００１２】
上記のように構成される本発明によれば、ＤＭＤパネルを用いたプロジェクター装置において、ＤＭＤパネルに照射された光をＤＭＤパネル上の各ミラーエレメントの傾斜状態を映像信号に応じて制御し、第１の状態及び第２の状態で光が反射する角度を変え、第１の状態で反射した光は映像が投写されるスクリーン等が設けられる第１の方向に向かい、第２の状態で反射された光は光センサにより出力される光の強度を表す電気信号になる。この光の強度にあわせて主電源の電圧を変化させることで常に一定の明るさで画像を投射することができる。
ミラーエレメントがオフ動作時の光を利用し、その光の強度を測定し光源の電源電圧を制御することで、目的を達成する。
【００１３】
なお、光の強度を測定するときは常に決まった画像が必要であるが、電源ＯＦＦ時に特定の画像パターンを一定時間出力させることで問題はない。
【００１４】
また一定の明るさとあるが、例えば出荷時に電源電圧を８０％とし、その光源の明るさが一定で出力されるように電源電圧を上げていけば、電源電圧が最大になるまで一定の明るさを保つことができる。
【００１５】
なお、光の強度を測定するときには定められた画像が必要となるが、たとえば装置使用終了時に特定の画像パターンを一定時間出力させてから装置を終了させればよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施例について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係るＤＭＤパネルを用いた単板式プロジェクターの一実施例の要部構成を示す図である。
【００１７】
本実施例は、図１に示すように、光源１、コンデンサレンズ２、カラーホイール３、リレーレンズ４、ＤＭＤパネル５、投射レンズ６、スクリーン７、基準電圧源９、光センサ３０、ＩＶ変換器３１および電圧制御部３２から構成されている。
本実施例において、複数のミラーエレメントから構成されるＤＭＤパネル５は不図示の映像制御装置によりその動作が制御されるもので、映像制御装置は、カラーホイールの回転状態および装置外部から供給される映像信号に応じてＤＭＤパネル５を構成する各ミラーエレメントの傾き状態を制御することによりスクリーン７に投写される映像光を作製する。
【００１８】
光源１にて発せられた光は、コンデンサレンズ２で集光され、カラーホイール３に焦点が結ばれるように照射される。これは、光束の幅を小さくすることでカラーホイール３の色の切り替りによる時間を短くするためであり、このため、前述するようにカラーホイール３は、光源１から発した光がコンデンサレンズ２により集光され、焦点を結ぶ位置に配置されている。
【００１９】
図２はカラーホイール３の構成を示す正面図である。
カラーホイール３は図示されるように、例えば、赤、青、緑等のフィルタ１２が複数取り付けられた円盤である。カラーホイール３はその中心の軸に取り付けられているモータ１３により高速に回転される。カラーホイール３には前述したように光源１からの光がコンデンサレンズ２により集光されて照射されているので、カラーホイール３が回転することで、照射された光は、赤、青、緑の順にフィルタリングされ、リレーレンズ４に出力される。
【００２０】
カラーホイール３により赤、青、緑のいずれかにフィルタリングされた光は、図１に示すように拡がりながらＤＭＤパネル５に進み、リレーレンズ４によりＤＭＤパネル５に効率的に照射されるように光束が整えられてＤＭＤパネル５に照射される。
【００２１】
ＤＭＤパネル５に照射された光は、ＤＭＤパネル５を構成する各ミラーエレメントに入射する。上記の映像制御部は、ＤＭＤパネル５に対して映像信号に示される赤、青、緑それぞれの階調に応じて各ミラーエレメントの傾きを制御する階調信号を出力し、投射レンズ６の方向に向かう各ミラーエレメントによる反射光を映像光とする。
【００２２】
ここで、ＤＭＤパネル５のミラーエレメントの反射光に階調を表現させる方法について図３を用いて説明する。図３はミラーエレメントの傾き状態を制御する駆動パルスの波形を示す図であり、図の左右方向は時間の推移を示している。
例えば、階調信号を８ｂｉｔとすると、各ｂｉｔのそれぞれについて図３に示すように所定単位時間当たりの"Ｈ"の期間が異なる波形が用意されている。図３に示す例では最上位ビットのｂｉｔ７が最も"Ｈ"の期間が長く、ｂｉｔ０が最も"Ｈ"の期間が短いもので、ｂｉｔ７からｂｉｔ０となるにつれて"Ｈ"の期間は徐々に短くなり、各ビットの"Ｈ"の期間の総和により所定単位時間のすべての期間が"Ｈ"となる。
【００２３】
各ｂｉｔを選択する旨の信号が"１"のときに各ｂｉｔに用意された波形が出力され、
波形が"Ｈ"の期間だけミラーエレメントは傾けられ、ミラーエレメントは投射レンズ６の方向に入射光を反射し、各ｂｉｔに対応する波形が"Ｌ"の時には、ミラーエレメントは光センサ３０に向けて入射光を反射する。各ｂｉｔを選択することにより、映像の階調が表現される。
【００２４】
上記の動作をＤＭＤパネル５の全部のミラーエレメント、また、赤、青、緑の光のときに行うことにより、その反射光として得られる１つの画像光をスクリーン７に投射する。ここでカラーホイール３の回転は十分に速いため、人間の目には前の光が残像として残り、色が分解して見えることはほとんどない。
【００２５】
次に、本実施例の特徴的な構造について説明する。
上述したようにスクリーン７に投射される画像光は、ＤＭＤパネル５により映像の階調に応じて反射された映像光であるが、本実施例においては映像光として利用されない、スクリーン７に投射されない光を用いて光源１の光量を制御している。本実施例においては、リレーレンズ４を介して入射された光のうち、スクリーン７に投射されない光は光センサ３０に入射される。光センサ３０は入射光強度に比例した電流を出力し、この電流はＩＶ変換器３１にて電圧に変換され、電圧制御部３２へ出力される。
【００２６】
電圧制御部３２には、基準電圧源９からの基準電圧が入力されており、該基準電圧とＩＶ変換器３１からの電圧とを比較し、これらが等しくなるように光源１の光量を制御する。このため、光源１の光量は経時変化によらず、基準電圧源９が出力する基準電圧に示される光量に保たれる。
【００２７】
上記の光源１の光量制御は、装置の全体動作を制御する主制御装置の指示により使用初期時や使用終了時に行い、このとき、映像制御装置はＤＭＤパネルに入射するすべての光を光センサ３０に向けて反射するように各ミラーエレメントを制御する。このような制御とすることにより、光源１の光量を正確かつ容易に測定し、制御することができる。
【００２８】
また、他の光量制御例としては、映像制御装置がＤＭＤパネル５を駆動する際に用いる階調信号を電圧制御部３２にも出力し、電圧制御部３２は階調信号に応じて基準電圧を変更するものとしてもよい。このような構成とした場合には構成が複雑とはなるが、映像をスクリーン７に投写しながら光源１の光量制御を行うことが可能となり、光量制御が頻繁に行われ、常に一定の明るさで映像をみることができるものとなる。
【００２９】
ここで、前述した光源１の光量制御による効果について図４を参照して説明する。図４（ａ）は本発明による光源１の光量制御を行ったときの光源１の明るさと印加電圧を示す図であり、図４（ｂ）は光源１の光量制御を行わないときの光源１の明るさと印加電圧を示す図である。
【００３０】
図４（ｂ）に示すように、常に同じ電圧をかけた場合には光源１の劣化により徐々に明るさが落ちていく。本発明による光源１の光量制御を行った場合には図４（ａ）に示すよう常に一定の明るさで画像を鑑賞することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上のような本発明によれば、光源の劣化による輝度変化によらず、常に一定の明るさで画像を鑑賞することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るＤＭＤパネルを用いた単板式プロジェクターの一実施例の要部構成を示す図である。
【図２】図１中のカラーホイール３の正面図である。
【図３】ミラーエレメントの傾き状態を制御する駆動パルスの波形を示す図である。
【図４】（ａ）は本発明による光源１の光量制御を行ったときの光源１の明るさと印加電圧を示す図であり、（ｂ）は光源１の光量制御を行わないときの光源１の明るさと印加電圧を示す図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ コンデンサレンズ
３ カラーホイール
４ リレーレンズ
５ ＤＭＤパネル
６ 投射レンズ
７ スクリーン
９ 基準電圧源
１２ フィルタ
１３ モータ
３０ 光センサ
３１ ＩＶ変換器
３２ 電圧制御部

Claims (2)

  1. 光源と、第１および第２の傾き状態に制御され、前記第１の傾き状態のときには前記光源からの光を映像光として第１の方向に反射し、前記第２の傾き状態のときには前記光源からの光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に反射する複数のミラーエレメントを備えるＤＭＤパネルと、該ＤＭＤパネルに対してミラーエレメントの傾き状態を制御する階調信号を出力する映像制御装置を備えるＤＭＤプロジェクターにおいて、
    前記光源はその光量が電圧制御可能に構成され、
    前記ミラーエレメントが第２の状態のときにその反射光が入射される位置に設けられた光センサと、
    所定の基準電圧を発生する基準電圧源と、
    前記基準電圧源が発生した基準電圧と、前記光センサにより得られた電圧とを比較し、これらが一致するように前記光源の光量を制御する電圧制御部とを有し、
    映像制御装置は階調信号をＤＭＤパネルの他に基準電圧源にも出力し、前記基準電圧源は前記階調信号に応じて発生する基準電圧を変更し、電圧制御部による光源の光量制御は随時行われることを特徴とするＤＭＤプロジェクター。
  2. 光源と、第１および第２の傾き状態に制御され、前記第１の傾き状態のときには前記光源からの光を映像光として第１の方向に反射し、前記第２の傾き状態のときには前記光源からの光を前記第１の方向とは異なる第２の方向に反射する複数のミラーエレメントを備えるＤＭＤパネルと、該ＤＭＤパネルに対してミラーエレメントの傾き状態を制御する階調信号を出力する映像制御装置を備えるＤＭＤプロジェクターで行われる光量制御方法であって、
    前記光源をその光量が電圧制御可能に構成し、
    前記ミラーエレメントが第２の状態のときにその反射光が入射される位置に光センサを設け、
    所定の基準電圧を発生する基準電圧源を設け、
    前記基準電圧源が発生した基準電圧と、前記光センサにより得られた電圧とを比較し、これらが一致するように前記光源の光量を制御し、
    映像制御装置は階調信号をＤＭＤパネルの他に基準電圧源にも出力し、前記基準電圧源は前記階調信号に応じて発生する基準電圧を変更し、電圧制御部による光源の光量制御は随時行われることを特徴とするＤＭＤプロジェクター。
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