JP4066327B2 - Projection display apparatus and method, recording medium, and program - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投写型表示装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関し、特に、投射型表示装置により表示される映像の残像を防ぎ、さらに、消費電力を少なくし、小型で軽量にすることができるようにした投写型表示装置および方法、記録媒体、並びにプログラムに関する。
【0002】
【従来の技術】
映像を投射する映像投射プロジェクタ(投射型表示装置)は、光源として、Xe(以下、キセノンと称する)ランプ、メタルハライドランプ、UHP(高圧水銀ランプ)、ハロゲン電球等を使用し、それらのいずれかの光源を、交流または直流で連続的に点灯するため、その必要な光出力に応じて、約50W乃至300Wの電力が消費される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このため、光源を駆動する光源駆動用回路(インバータ)は、非常に大きくなり、結果的に装置全体が大型化してしまうという課題があった。
【0004】
また、液晶のような、フィールド保持型デバイスを使用した投写型映像プロジェクタにおいては、表示画像の切り換えによる動画再生時において、残像が生じるという課題があった。
【0005】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、表示される映像の残像を防ぎ、さらに、消費電力を少なくし、小型で軽量にすることができるようにするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の投写型表示装置は、映像を表示するフィールド保持型の表示手段と、表示手段に投射するための光を発光するキセノンフラッシュランプにより構成される発光手段と、発光手段による発光のタイミングを制御するタイミング制御手段とを備え、タイミング制御手段は、表示手段による所定の単位の表示に同期して、発光手段を制御して、点滅発光させ、発光手段は、投写型表示装置に対して着脱自在であることを特徴とする。
【0007】
タイミング制御手段は、映像信号のフィールドを単位として、発光手段による発光のタイミングを同期させ、表示手段により、1つのフィールドの映像の表示が終了したとき、次のフィールドの映像が表示される前に、発光手段を制御して発光させるようにすることができる。
【0010】
発光手段は、複数個設けられ、タイミング制御手段は、複数の発光手段のタイミングを制御するようにすることができる。
【0011】
タイミング制御手段は、複数の発光手段による発光のタイミングを、同一のタイミングに制御するようにすることができる。
【0012】
タイミング制御手段は、複数の発光手段による発光のタイミングを、異なるタイミングに制御するようにすることができる。
【0013】
本発明の投写型表示方法は、表示部による所定の単位の表示に同期して、発光部が点滅発光するように、発光部の発光のタイミングを制御するタイミング制御ステップを含むことを特徴とする。
【0014】
本発明の記録媒体に記録されているプログラムは、表示部による所定の単位の表示に同期して、発光部が点滅発光するように、発光部の発光のタイミングを制御するタイミング制御ステップを含むことを特徴とする。
【0015】
本発明のプログラムは、表示部による所定の単位の表示に同期して、発光部が点滅発光するように、発光部の発光のタイミングを制御するタイミング制御ステップを含む処理をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【0016】
本発明の投写型表示装置および方法、記録媒体、並びにプログラムにおいては、所定の単位の表示に同期して点滅発光するように、発光のタイミングが制御される。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明においては、映写システム(投写型表示装置)の光源として、キセノンフラッシュランプが使用される。
【0018】
経験的にキセノンフラッシュランプを発光させて、例えば、100Wのハロゲン電球に相当する光量(ハロゲン電球は、通常、プロジェクタ(映写システム)として使用される場合、100W程度のものが使用される)を得るためには、約1J(ジュール)の消費エネルギーが必要となる。ストロボ発光の消費電力は、1回の点灯(Flash)で消費されるエネルギー(J)で定義されており、その単位は、J/F(ジュール/フラッシュ)である。
【0019】
このため、キセノンフラッシュランプとして、0.02(J/F)のストロボを使用した場合、このキセノンフラッシュランプを1回点灯させることにより、約2Wのハロゲン電球に相当する光量が得られる(1J当たり100Wであるため、0.02Jでは、2Wとなる)。従って、0.02(J/F)のキセノンフラッシュランプで、100Wのハロゲン電球に相当する光量を得るためには、1秒間に約50回の点滅が必要となる。
【0020】
一方、0.02(J/F)のキセノンフラッシュランプを1秒間に約60回点滅させるためには、一般的に、12乃至24Wの電力が必要となる。すなわち、キセノンフラッシュランプでは、12乃至24Wの消費電力によりハロゲン電球100Wに相当する光量を得ることができる。これは、キセノンフラッシュランプの消費電力を20Wと仮定すると、ハロゲン電球の1/5(20W/100W=1/5)の消費電力で、ハロゲン電球と同程度の光量を発光することが可能であることを意味する。以下、キセノンフラッシュランプを利用した映写システムについて説明する。
【0021】
図1は、本発明を適用した映写システム(投写型表示装置)1の原理的な構成例を示す図である。
【0022】
映写システム1には、高輝度照明ユニット2、表示パネル素子3、投射レンズ5、および信号処理ブロック7が設けられている。
【0023】
高輝度照明ユニット2は、キセノン(Xe)フラッシュランプを光源(後述する図5の光源87)としており、光を発光する。
【0024】
映像信号が、信号処理ブロック7に入力されると、信号処理ブロック7は、映像信号から、パネル駆動信号を生成し、表示パネル素子3に供給する。また、高輝度照明ユニット2は、所定のタイミングで、照明光を発光し、表示パネル素子3に照明光を照射する。
【0025】
表示パネル素子3は、照明光が照射されたタイミングにおいて、表示パネル素子3に表示されている表示像4を、投射レンズ5を介して、投射像30としてスクリーン21に投射する。
【0026】
投射レンズ5から表示パネル素子3までの距離をaとし、投射レンズ5から投射像30(スクリーン21)までの距離をbとし、投射レンズ5の焦点距離をfとすると、式(1)が成立する。
(1/a)+(1/b)=(1/f)・・・(1)
【0027】
次に、図2を参照して、映写システム1の具体的な構成例を説明する。
【0028】
映写システム1には、上述した図1の構成の他に、電源/光源駆動ブロック40、入力部41、電池42、記録部43がさらに設けられている。
【0029】
入力部41は、ユーザからの指令を受け付け、その指令を映写システム1の内部(信号処理ブロック7と電源/光源駆動ブロック40)に転送する。電池42は、電源/光源駆動ブロック40に必要な電力を供給する。記録部43は、投射する映像に対応する映像信号などのデータを記録しており、入力部41からの指令に基づいて、映像信号を読み出し、信号処理ブロック7に供給する。信号処理ブロック7は、電源/光源駆動ブロック40に各種の信号を供給するとともに、表示パネル素子3にパネル駆動信号を供給する。
【0030】
電源/光源駆動ブロック40は、信号処理ブロック7からの信号(後述する垂直タイミングパルスなどの信号)に基づいて、高輝度照明ユニット2の動作を制御する。高輝度照明ユニット2は、所定のタイミングで照明光を発光し、表示パネル素子3に入射して、そこに表示されている映像を、投射レンズ5を介して投射像30としてスクリーン21に表示させる。
【0031】
図3は、図2の映写システム1における映像投射処理を説明するフローチャートである。なお、この処理は、ユーザが入力部41に映像を投射する指令を入力したとき開始される。
【0032】
ステップS1において、信号処理ブロック7は、ユーザにより入力部41に入力された指令に基づいて、記録部41に記録されている映像信号を取得する。
【0033】
ステップS2において、信号処理ブロック7は、入力された映像信号に基づいて、パネル駆動信号を生成し、表示パネル素子3に供給する。表示パネル素子3は、送信されてきたパネル駆動信号に基づいて、映像を表示する。また、このとき、信号処理ブロック7は、映像信号から、各フィールドの垂直帰線区間に同期した垂直タイミングパルス(垂直同期パルス)を生成し、電源/光源駆動ブロック40に供給する。
【0034】
ステップS3において、電源/光源駆動ブロック40は、信号処理ブロック7から供給された垂直タイミングパルスに基づいて、映像信号と同期を取り、各フィールド(またはフレーム)に同期した所定のタイミングで放電し、高輝度照明ユニット2に発光させる。
【0035】
ステップS4において、映写システム1は、ステップS3の処理により高輝度照明ユニット2により発光されたタイミングで、表示パネル素子3に表示された映像を、投射レンズ5を介して、投射像30としてスクリーン21に投射表示する。
【0036】
図3の処理により、電源/光源駆動ブロック40が、映像信号に含まれる垂直同期パルスと同期を取り、高輝度照明ユニット2に発光させるため、所定のタイミング(高輝度照明ユニット2の発光のタイミング)において、投射像30が表示される。
【0037】
次に、図4を参照して、図2における映写システム1の着脱部分の構成を説明する。
【0038】
映写システム1の高輝度照明ユニット2は、図4に示されるように、本体31に対して着脱自在とされる。本体31に装着されたとき、高輝度照明ユニット2は電源/光源駆動ブロック40と、接点51を介して電気的に接続される。信号処理ブロック7から表示パネル素子3にパネル駆動信号を供給する信号結線50は、高輝度照明ユニット2が装着される本体31の凹部31Aを避けるように配置されている。これにより、高輝度照明ユニット2は、矢印61と矢印62に示される方向に、着脱可能となる。
【0039】
図5は、図2の映写システム1の信号処理ブロック7と電源/光源駆動ブロック40の詳細な構成を示すブロック図である。
【0040】
信号処理ブロック7は、同期分離部121、垂直駆動タイミング生成部122、タイミング回路123、映像信号処理部124、およびパネル駆動コントローラ125により構成されている。
【0041】
同期分離部121は、記録部43から映像信号を入力し、そこに含まれる同期信号(垂直同期信号と水平同期信号)を分離する。分離された同期信号は、垂直駆動タイミング生成部122に供給される。また、同期分離部121は、映像信号を映像信号処理部124に供給する。垂直駆動タイミング生成部122は、入力された同期信号に同期して、垂直タイミングパルスを生成し、タイミング回路123に供給する。処理信号が、NTSCの方式の映像信号である場合、垂直タイミングパルスは、例えば、1/60秒周期(フィールド周期)とされる。
【0042】
タイミング回路123は、垂直タイミングパルスに同期して、所定のタイミングで電源/光源駆動ブロック40の充電スイッチ101に制御パルスを供給するとともに、電源/光源駆動ブロック40のトリガスイッチ103にも、所定のタイミングで制御パルスを供給する。また、映像信号処理部124は、垂直タイミングパルスに同期して、各フィールド毎に映像信号処理を実行し、処理した映像信号を、同期パルスとともにパネル駆動コントローラ125に供給する。
【0043】
パネル駆動コントローラ125は、入力されたフィールド単位の映像信号に基づいて、パネル駆動信号を生成し、フレキシブルケーブル141を介して、表示パネル素子3に供給する。このとき垂直タイミングパルスに同期して、水平、および垂直アドレッシングが行なわれ、1/60秒の周期で表示内容が書き換えられる。フレキシブルケーブル141は、図4に示した信号結線50と同じ役割をする。
【0044】
電源/光源駆動ブロック40は、DC-DCコンバータ100、充電スイッチ101、およびストロボ駆動回路102により構成されている。DC-DCコンバータ100は、電池42から供給されてきた直流電圧を、より高い直流電圧に変換し、出力する。なお、この例では、DC-DCコンバータ100が直流電圧を出力するようにしているが、AC-DCコンバータ(図示せず)により直流高電圧を出力するようにしてもよい。
【0045】
充電スイッチ101は、信号処理ブロック7のタイミング回路123から供給されてきた制御パルスに基づいて、オンまたはオフに切り替えられ、オンされたとき、DC-DCコンバータ100から供給されてきた直流高電圧をストロボ駆動回路102に供給し、内蔵されているコンデンサ(後述する図9のコンデンサ163)に充電させる。
【0046】
ストロボ駆動回路102は、内蔵するコンデンサ(コンデンサ163)からの放電電流を、高輝度照明ユニット2の接点88を介して、光源87に供給する。ストロボ駆動回路102に内蔵されているトリガスイッチ103は、タイミング回路123から供給されてきたパルスに基づいて、オンまたはオフに切り替えられ、接点88を介してトリガ信号を光源87に出力する。
【0047】
光源87は、トリガスイッチ103からのトリガ信号に基づいて、ストロボ駆動回路102に内蔵されるコンデンサ163からの放電電流で、放電発光する。
【0048】
この放電発光は、垂直タイミングパルスに同期して、表示パネル素子3に、1フィールド分の映像が表示されたとき(1フィールドの最初のラインから最後のラインまでの走査が完了したとき)に行なわれる。その発光は、次のフィールドの映像が表示される(次のフィールドの最初のラインの走査が開始される)までの間に終了される。
【0049】
次に、図6および図7のフローチャートを参照して、信号処理ブロック7と、電源/光源駆動ブロック40の間におけるタイミングの制御を説明する。
【0050】
最初に、図6を参照して、図5の信号処理ブロック7における信号処理について説明する。なお、この処理は、ユーザが入力部41に、映像を表示するよう指令したとき開始される。
【0051】
ステップS21において、信号処理ブロック7は、ユーザにより入力部41に入力された指令に対応する入力を受け付ける。例えば、ユーザが、入力部41を操作して、記録部43に記録されている所定の映像ファイルの再生を指令すると、これが受け付けられる。
【0052】
ステップS22において、信号処理ブロック7は、ユーザにより指令された映像ファイル(ステップS21の処理によりユーザに指令された映像ファイル)を記録部43から読み出し、映像信号を取得する。
【0053】
ステップS23において、同期分離部121は、ステップS22の処理により取得した映像信号から同期信号を分離する。同期分離部121は、分離した同期信号を垂直駆動タイミング生成部122に供給する。また、同期分離部121は、映像信号を、映像信号処理部124に供給する。
【0054】
ステップS24において、垂直駆動タイミング生成部122は、ステップS23の処理で分離された同期信号(垂直同期信号と水平同期信号)に同期して、垂直タイミングパルスを生成する。例えば、取得した映像信号(ステップS22の処理により取得した映像信号)が、1秒当たり60フィールドで構成されているとすると、1/60秒周期で、垂直同期信号に同期したパルスが生成される。
【0055】
ステップS25において、垂直駆動タイミング生成部122は、生成した垂直タイミングパルスをタイミング回路123と映像信号処理部124に供給する。
【0056】
ステップS26において、タイミング回路123は、入力された垂直タイミングパルスに同期して、所定のタイミングで制御パルスを生成し、電源/光源駆動ブロック40に出力する。具体的には、タイミング回路123は、電源/光源駆動ブロック40の充電スイッチ101を制御する制御パルスと、電源/光源駆動ブロック40のトリガスイッチ103を制御する制御パルスを出力する。これらの制御パルスについては、図8を参照して後述する。
【0057】
ステップS27において、映像信号処理部124は、入力された映像信号を、表示パネル素子3に表示させるのに適するように処理し、処理した映像信号と垂直タイミングパルスを、パネル駆動コントローラ125に供給する。パネル駆動コントローラ125は、垂直タイミングパルスに同期して、映像信号をパネル駆動信号に変換し、フレキシブルケーブル141を介して、表示パネル素子3に供給する。この例の場合、1/60秒周期で各フィールドの表示内容の書き換えが行なわれる。
【0058】
次に、図7乃至図9を参照して、電源/光源駆動ブロック40における発光処理について説明する。なお、この図7の処理は、ユーザが入力部41に、映像を表示するよう指令したとき開始される。
【0059】
ステップS41において、DC-DCコンバータ100は、電池42より供給された直流電圧を光源87を発光させるのに十分な高さの直流電圧Vb(図8A)に変換し、充電スイッチ101に出力する。
【0060】
ステップS42において、充電スイッチ101は、図6のステップS25の処理により、信号処理ブロック7のタイミング回路123から送信されてきた制御パルス(図8B)に同調してオン、オフし、ステップS41の処理により出力された直流電圧Vb(図8A)を図8Cに示されるように出力する。なお、図8A乃至D、および図8Fにおいては、縦軸は電圧Vを表わし、横軸は時刻tを表わす。また、図8Eにおいては、縦軸は電流Iを表わし、横軸は時刻tを表わす。
【0061】
具体的には、図8Bの時刻t1から時刻t4までの時間T41の間、高レベルとなる制御パルスが入力されたときオフされ、それ以外の、例えば、時刻t4から時刻t5に示される、低レベルの期間、オンされる。これにより、図8Cに示されるように、DC-DCコンバータ100から出力された電圧Vb(図8A)が、ストロボ駆動回路102に供給され、内蔵するコンデンサ(図9のコンデンサ163)を充電する。その結果、コンデンサ163の充電電圧は、図8Cに示されるように、上昇し、また、コンデンサ164の充電電圧は、図8Fに示されるように上昇する。
【0062】
時間T41は、例えば、約3H(63.55(μ秒)×3)の長さとされ、時間T42は、フィールド周期(垂直タイミングパルスの周期(例えば、1/60秒))とされる。
【0063】
タイミング回路123から、充電スイッチ101に供給された電圧(図8A)は、充電時間(例えば、時刻t4から時刻t5までの時間)に、放電発光に必要な電力として、ストロボ駆動回路102に供給される。時刻t5において、充電スイッチ101は、オフされるが、充電電圧がコンデンサ163に蓄えられているため、スイッチがオフされて、DC-DCコンバータ100からの電力供給がなくても、電圧は、時間T43において、電圧Vbのままとなっている。
【0064】
図7に戻って、ステップS43において、タイミング回路123は、時刻t5から時刻t6までの非常に短い時間T43(例えば、60μ秒)が経過したとき、時刻t6から時刻t7までの間、正極性高レベル(TTLレベル程度)のトリガパルス(図8D)を出力する。
【0065】
トリガスイッチ103は、トリガパルス(図8D)に基づいて、オン(図8Dにおいて、高レベルであるとき)、またはオフ(図8において、低レベルであるとき)する。コンデンサ(コンデンサ163)に充電された電力(図8Cに示されるように、時刻t4から時刻t5の期間において充電された電力)は、トリガスイッチ103が時刻t6においてオンしたときに、光源87に供給される。図8Eに示したのは、光源87に放電電流として流れる電流波形であり、これにより、光源87を発光させる。
【0066】
このように、図6と図7の処理により、信号処理ブロック7のタイミング回路123が映像信号の同期信号に同調した垂直タイミングパルスに同期して、制御パルスを供給し、電源/光源駆動ブロック40が、制御パルスに基づいて、放電発光することにより、光源は、フィールド周期に同期して点滅発光する。このため、連続発光させる場合のように、異なるフィールドの映像が同じ画像として残像表示されるのを防止することができる。
【0067】
図9は、電源/光源駆動ブロック40の具体的構成例を示す図であり、図10は、図9の構成例の図5の構成との対応関係を示す図である。
【0068】
図9と図10において、電源/光源駆動ブロック40は、DC-DCコンバータ100、スイッチ101、コンデンサ163、コンデンサ164、トリガスイッチ165、抵抗166、および、トリガトランス167により構成されている。DC-DCコンバータ100は、電池42と接続されており、ストロボ駆動回路102は、光源87としての放電管(キセノンフラッシュランプ)168と接続されている。
【0069】
コンデンサ163は、充電スイッチ101がオンしたとき、DC-DCコンバータ100より供給された放電用の電気エネルギーを高速に蓄積する(充電する)。抵抗166とコンデンサ164の直列回路は、コンデンサ163と並列接続されている。コンデンサ164は、DC-DCコンバータ100より供給されたトリガ信号生成用の電気エネルギーを、蓄積するためのコンデンサであり、抵抗166は、トリガ信号作成用の電気エネルギーを蓄積するためのコンデンサへの過度の充電電流を制限する抵抗であり、抵抗166×コンデンサ164により、時定数回路を構成する。
【0070】
トリガトランス167は、1次側巻き線167aと2次側巻き線167bとの巻き数比が大きいオートトランスである。1次巻き線167aの一端は、抵抗166とコンデンサ164の接続点に接続され、他端は、2次巻き線167bの一端とともに、トリガスイッチ103の一方の接点に接続されている。トリガスイッチ103の他方の接点は接地されている。2次巻き線167bの他端は、放電管168の制御電極168Cに接続されている。
【0071】
コンデンサ164の端子電圧が、抵抗166との時定数に対応する時間に基づいて充電される。その値が時間T45内に、トリガに必要な電圧を得るのに十分な電位になるように時定数を設定する(巻き数比と使用されている光源によりその最適時間(時定数)は変化する)。トリガスイッチ103を外部のトリガ信号(図8D)に基づいてオンする(時間T44の間オンする)ことにより、図8Dの時刻t2,t6,t10のタイミングにおいて図8Eに示すコンデンサ164の放電電流が1次コイル167aとトリガスイッチ103を介して流れる。このとき、コンデンサ164の端子電圧が1次巻き線167aに印加され、トリガトランスの2次側巻き線167bに逆起電力により発生する高電圧パルスが発生し、制御電極168Cに印加される。
【0072】
放電管168は制御電極168Cに高電圧が印加されると、内部にあるキセノンガスをイオン化し、これにより絶縁破壊が発生する。このため、コンデンサ163に充電された電力が、(図8Eと同様の波形で)放電電流ILとして放電管を流れ、閃光を発光する(図8の時刻t2、時刻t6、または、時刻t10)。コンデンサ163に蓄えられた電気エネルギーは、瞬時に消費されるため、コンデンサ163の端子電圧は、ただちに0となる(図8F)。その後、充電スイッチ162が再びオンされ(図8Bの時刻t4のタイミングでオンされ)、コンデンサ163に、充電が行なわれる。このようなサイクルが繰り返されることで、フィールド周期で放電管が点滅する。
【0073】
次に、図11と図12を参照して、高輝度照明ユニット2について説明する。
【0074】
図11は、高輝度照明ユニット2の正面図(図11A)と側面図(図11B)である。光源87は、キセノンフラッシュランプであり、光源87により発光される光は、集光鏡281により集光され、拡散板280により拡散され、表示パネル素子3に照射される。
【0075】
図12は、高輝度照明ユニット2の斜視図である。図中、図11と対応する部分については、同一の符号を付してあり、その説明は、繰り返しになるので省略する。
【0076】
高輝度照明ユニット2の上部には、接点51が設けられており、図4に示されるように、電源/光源駆動ブロック40と接点51を介して、電気的に接続される。上述したように、高輝度照明ユニット2は、本体31に対して着脱が可能である。
【0077】
このように、キセノンフラッシュランプを光源として利用することにより、消費電力を少なくすることができ、さらに、キセノンフラッシュランプを着脱可能な構成とすることにより、光源の交換が簡単となる。
【0078】
次に、図13を参照して、本発明を適用した映写システム1の他の例を説明する。図13は、3板式CCD(Charge Coupled Device)カメラの撮像部色分解プリズム部分の例を説明する図である。
【0079】
図13において、高輝度照明ユニット2R,2G,2Bから発光された白色光線は、赤フィルタ373、緑フィルタ393、または青フィルタ413により、それぞれ赤、緑、または青の成分が抽出され対応する表示パネル素子(透過型パネル表示素子(物理的に、全く同じカラーフィルタのついていない透過型表示素子であり、例えば、液晶パネル))3R,3G,3Bに照射される。表示パネル素子3R,3G,3Bは、入射されたそれぞれの赤、緑、または青の光の成分を出射する。表示パネル素子3を通過した赤色成分、緑色成分、および青色成分の光は、赤色用の色分解プリズム372、緑色用の色分解プリズム392、および青色用の色分解プリズム412をそれぞれ通過して、合成され(ここでは、これらのプリズムは、各色の光を合成する為に機能する)、白色光線となり、投射レンズ1に入射される。これらの3つの高輝度照明ユニット2の発光タイミングを同期させる(例えば、図14に示されるように、1/60秒の周期で、同時に点滅発光させる)ことにより、光量を3倍増加させることができ、より明るい投射像30を得ることができる。
【0080】
すなわち、図14の例においては、白色光線の発光のタイミング(図14A)は、赤色成分(図14B)、緑色成分(図14C)、および青色成分(図14D)の発光タイミングと同時刻である。3つの高輝度照明ユニット2は、全て、同じタイミング(例えば、1/60秒周期(フィールド周期))で点滅している。
【0081】
このように、3つの高輝度照明ユニット2R,2G,2Bを設けることにより、輝度を3倍に上げることができる。なお、この例では、3つの高輝度照明ユニット2R,2G,2Bを設けるようにしたが、3つに限らず、複数の高輝度照明ユニット2を設け、それらの全ての高輝度照明ユニット2の発光タイミングを同期させてもよい。
【0082】
次に、図15を参照して、本発明を適用した映写システム1の他の例を説明する。
【0083】
図15の例では、表示パネル素子(カラーフィルタの付いている単板の表示素子)460、プリズム470、高輝度照明ユニット471、プリズム480、高輝度照明ユニット481、プリズム490、高輝度照明ユニット491が設けられている。また、投射レンズ1がさらに備えられている。
【0084】
この例では、図16に示されるように、高輝度照明ユニット471が、図16Bに示されるタイミングで発光し、高輝度照明ユニット481が図16Cに示されるタイミングで発光し、高輝度照明ユニット491が図16Dに対応する周期で発光し、投射レンズ5(表示パネル素子460)は、図16Aに示されるタイミングで光を出射する。
【0085】
図15に示される高輝度照明ユニット471(図16B)、高輝度照明ユニット481(図16C)、および高輝度照明ユニット491(図16D)が、それぞれ、図16に示されるように、1フィールドの周期だけ順次ずれて発光することにより、1つの高輝度照明ユニット(例えば、高輝度照明ユニット471)は、通常の高輝度照明ユニットの発光を1/60秒周期(フィールド周期)とすると、3/60秒周期(フィールド周期)で発光すればよい(実際、投射レンズ5に投射されている光は、図16Aに示される)。これにより、光源87の寿命を約3倍とすることができる。
【0086】
なお、この例では、3つの高輝度照明ユニット(高輝度照明ユニット471、高輝度照明ユニット481、および高輝度照明ユニット491)を設けるようにしたが、3つに限らず、それより多い数の高輝度照明ユニットを設けてもよい。
【0087】
また、図1に示される映写システム1を利用して、被写体を撮影することも可能である。
【0088】
図17は、図1の映写システム1を、カメラとして利用した場合の構成を説明する図である。
【0089】
図17のカメラ522においては、高輝度照明ユニット2の代わりに、撮像素子521を設けることにより、被写体501の画像を、撮影レンズ511を介して取り込み、撮像素子521に像520として撮像する。撮像素子521は、像520を電気信号に変換し、信号処理ブロック523に供給する。信号処理ブロック523は、電気信号に処理し、画像信号として、出力する(例えば、図示せぬ記録部に出力し、記録させる)。
【0090】
図17において、撮影レンズ511と信号処理ブロック523を、それぞれ、図1の投射レンズ5と信号処理ブロック7と兼用し、撮像素子521と図1の高輝度照明ユニット2を切り替えることにより、カメラ522と映写システム1と兼用することができ、これにより、簡単で安価なシステムを構築することができる。
【0091】
また、図13や図15に示される構造においても、図18に示されるように、赤用撮像素子(CCD)371、緑用撮像素子391、青用撮像素子411を設け、赤色用の色分解プリズム372、緑色用の色分解プリズム392、および青色用の色分解プリズム412を、図13に示される映写システム1の色分解プリズムと兼用することにより、撮像素子(赤用撮像素子(CCD)371、緑用撮像素子391、青用撮像素子411)と、表示パネル素子3(表示パネル素子3R,3G,3B)を切り替えるだけで、カメラ522と映写システム1を併用することができる。
【0092】
カメラ522と映写システム1を切り替える場合、例えば、図19に示されるような回転切替機構550を設けることにより、映写システム1と撮像システム552を簡単に切り替えることができる。
【0093】
以上のように、キセノンフラッシュランプを光源とし、映像信号の表示フィールドの周波数と、キセノンフラッシュランプの発光(点滅)のタイミングを同期させることにより、消費電力を少なくすることができる。
【0094】
また、消費電力を抑えることにより、電池による駆動が可能となり、映写システム1を携帯化することができる。
【0095】
さらに、カメラと併用することができ、システムの構成を簡単にすることができ、もって、安価に実現が可能である。
【0096】
また、光源(キセノンフラッシュランプ)を着脱可能な構造にすることで、光源の交換を簡単に行なうことができる。
【0097】
さらに、キセノンフラッシュランプを複数個設け、発光のタイミングを同期させることにより、輝度をあげることができる。
【0098】
また、キセノンフラッシュランプを複数個設け、発光の位相をずらし、1個の単位時間当たりの点滅回数を減らすことにより、キセノンフラッシュランプを1個設けた場合よりも、寿命を長くすることができる。
【0099】
さらに、消費電力を少なくすることができ、もって、映写システムを小型にすることができる。
【0100】
また、表示パネル素子3に、フィールド保持型の表示デバイス(例えば、液晶デバイス)を使用した場合においても、残像の発生を抑制することができる。
【0101】
なお、電極の取り付け位置や配線については、その位置になければならいないというものではなく、本実施の形態に限定されるものではない。
【0102】
なお、本明細書において、コンピュータプログラムを記述するステップは、記載された順序に従って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含むものである。
【0103】
【発明の効果】
以上の如く、本発明によれば、画像を投射することができる。特に表示される画像の残像の発生を抑制することができる。また、消費電力を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の映写システムの原理的な構成例を示す図である。
【図2】図1の映写システムの具体的な構成例を示す図である。
【図3】図2の映写システムにおける映像投射処理を説明するフローチャートである。
【図4】図2の映写システムの着脱部分の構成を示す図である。
【図5】図2の映写システムの信号処理ブロックと電源/光源駆動ブロックの詳細な構成を示すブロック図である。
【図6】図5の信号処理ブロックにおける信号処理を説明するフローチャートである。
【図7】図5の電源/光源駆動ブロック40における発光処理を説明するフローチャートである。
【図8】図7の発光処理におけるタイミングを説明するタイミングチャートである。
【図9】図5の電源/光源駆動ブロックの構成例を示す回路図である。
【図10】図5と図9の対応関係を説明する図である。
【図11】図1の高輝度照明ユニットの構成例を示す図である。
【図12】図1の高輝度照明ユニットの構成例を示す図である。
【図13】本発明を適用した映写システムの他の例を示す図である。
【図14】図13の高輝度照明ユニットの発光のタイミングを説明するタイミングチャートである。
【図15】本発明を適用した映写システムの他の例を示す図である。
【図16】図15の高輝度照明ユニットの発光のタイミングを説明するタイミングチャートである。
【図17】図1の映写システムをカメラとして利用した場合の構成を示す図である。
【図18】図13と図15の映写システムをカメラとして利用した場合の構成を示す図である。
【図19】図1の映写システムと図17のカメラの切り替えを説明する図である。
【符号の説明】
1 映写システム, 2 高輝度照明ユニット, 3 表示パネル素子, 5投射レンズ, 7 信号処理ブロック, 40 電源/光源駆動ブロック[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a projection display device and method, a recording medium, and a program, and in particular, can prevent an afterimage of an image displayed by the projection display device, further reduce power consumption, and reduce the size and weight. The present invention relates to a projection display apparatus and method, a recording medium, and a program.
[0002]
[Prior art]
An image projection projector (projection display device) that projects an image uses, as a light source, an Xe (hereinafter referred to as xenon) lamp, a metal halide lamp, a UHP (high pressure mercury lamp), a halogen light bulb, or the like. Since the light source is continuously turned on by alternating current or direct current, power of about 50 W to 300 W is consumed depending on the required light output.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
For this reason, the light source driving circuit (inverter) for driving the light source becomes very large, resulting in a problem that the entire apparatus is enlarged.
[0004]
In addition, in a projection type video projector using a field holding device such as a liquid crystal, there is a problem that an afterimage is generated when a moving image is reproduced by switching display images.
[0005]
The present invention has been made in view of such a situation, and prevents an afterimage of a displayed image, further reduces power consumption, and enables reduction in size and weight.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The projection display device of the present invention emits light for projecting to a field holding type display means for displaying an image and the display means. Consists of xenon flash lamps The light emission means and a timing control means for controlling the timing of light emission by the light emission means. The timing control means controls the light emission means in synchronization with the display of a predetermined unit by the display means, and flashes light emission. The light emitting means is detachable from the projection display device. It is characterized by that.
[0007]
The timing control means synchronizes the timing of light emission by the light emitting means in units of a field of the video signal, and when the display means finishes displaying the video of one field, before the video of the next field is displayed. The light emitting means can be controlled to emit light.
[0010]
A plurality of light emitting means are provided, and the timing control means can control the timing of the plurality of light emitting means.
[0011]
The timing control means can control the light emission timings of the plurality of light emission means to the same timing.
[0012]
The timing control means can control the timing of light emission by the plurality of light emitting means to different timings.
[0013]
The projection display method of the present invention includes a timing control step of controlling the light emission timing of the light emitting unit so that the light emitting unit blinks in synchronization with display of a predetermined unit on the display unit. .
[0014]
The program recorded on the recording medium of the present invention includes a timing control step for controlling the light emission timing of the light emitting unit so that the light emitting unit blinks in synchronization with display of a predetermined unit on the display unit. It is characterized by.
[0015]
The program of the present invention causes a computer to execute a process including a timing control step for controlling the light emission timing of the light emitting unit so that the light emitting unit blinks and emits light in synchronization with display of a predetermined unit on the display unit. Features.
[0016]
In the projection display apparatus and method, the recording medium, and the program of the present invention, the light emission timing is controlled so as to flash and emit light in synchronization with a predetermined unit of display.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the present invention, a xenon flash lamp is used as a light source of a projection system (projection display device).
[0018]
Empirically, the xenon flash lamp is caused to emit light to obtain, for example, a light amount equivalent to a 100 W halogen bulb (a halogen bulb is normally used as a projector (projection system) having a power of about 100 W). For this purpose, energy consumption of about 1 J (joule) is required. The power consumption of strobe light emission is defined by the energy (J) consumed by one lighting (Flash), and the unit is J / F (Joule / Flash).
[0019]
For this reason, when a 0.02 (J / F) strobe is used as the xenon flash lamp, the amount of light corresponding to a halogen light bulb of about 2 W can be obtained by lighting the xenon flash lamp once (per 1J). Since it is 100 W, 0.02J is 2 W). Therefore, in order to obtain a light amount corresponding to a halogen lamp of 100 W with a 0.02 (J / F) xenon flash lamp, it is necessary to blink about 50 times per second.
[0020]
On the other hand, in order to blink a 0.02 (J / F) xenon flash lamp about 60 times per second, generally, 12 to 24 W of electric power is required. That is, the xenon flash lamp can obtain a light amount equivalent to the halogen bulb 100W with power consumption of 12 to 24W. Assuming that the power consumption of the xenon flash lamp is 20 W, it is possible to emit the same amount of light as the halogen light bulb with the power consumption of 1/5 of the halogen light bulb (20 W / 100 W = 1/5). Means that. Hereinafter, a projection system using a xenon flash lamp will be described.
[0021]
FIG. 1 is a diagram showing a principle configuration example of a projection system (projection display device) 1 to which the present invention is applied.
[0022]
The
[0023]
The high-intensity illumination unit 2 uses a xenon (Xe) flash lamp as a light source (a
[0024]
When the video signal is input to the signal processing block 7, the signal processing block 7 generates a panel drive signal from the video signal and supplies it to the
[0025]
The
[0026]
When the distance from the projection lens 5 to the
(1 / a) + (1 / b) = (1 / f) (1)
[0027]
Next, a specific configuration example of the
[0028]
In addition to the configuration of FIG. 1 described above, the
[0029]
The
[0030]
The power source / light
[0031]
FIG. 3 is a flowchart for explaining video projection processing in the
[0032]
In step S <b> 1, the signal processing block 7 acquires a video signal recorded in the
[0033]
In step S <b> 2, the signal processing block 7 generates a panel drive signal based on the input video signal and supplies it to the
[0034]
In step S3, the power source / light
[0035]
In step S <b> 4, the
[0036]
3, the power source / light
[0037]
Next, with reference to FIG. 4, the structure of the detachable part of the
[0038]
The high-intensity illumination unit 2 of the
[0039]
FIG. 5 is a block diagram showing a detailed configuration of the signal processing block 7 and the power / light
[0040]
The signal processing block 7 includes a
[0041]
The
[0042]
The timing circuit 123 supplies a control pulse to the charging
[0043]
The
[0044]
The power source / light
[0045]
The charging
[0046]
The
[0047]
Based on the trigger signal from the
[0048]
This discharge light emission is performed in synchronization with the vertical timing pulse when an image for one field is displayed on the display panel element 3 (when scanning from the first line to the last line of one field is completed). It is. The light emission ends until the next field image is displayed (scanning of the first line of the next field is started).
[0049]
Next, timing control between the signal processing block 7 and the power / light
[0050]
First, the signal processing in the signal processing block 7 of FIG. 5 will be described with reference to FIG. This process is started when the user instructs the
[0051]
In step S21, the signal processing block 7 receives an input corresponding to a command input to the
[0052]
In step S22, the signal processing block 7 reads out the video file instructed by the user (the video file instructed by the user in the process of step S21) from the
[0053]
In step S23, the
[0054]
In step S24, the vertical drive
[0055]
In step S <b> 25, the vertical drive
[0056]
In step S <b> 26, the timing circuit 123 generates a control pulse at a predetermined timing in synchronization with the input vertical timing pulse, and outputs the control pulse to the power source / light
[0057]
In step S27, the video
[0058]
Next, the light emission processing in the power source / light
[0059]
In step S <b> 41, the DC-
[0060]
In step S42, the charging
[0061]
Specifically, during a time T41 from time t1 to time t4 in FIG. 8B, the signal is turned off when a high level control pulse is input, and other times, for example, low times indicated from time t4 to time t5. On for the duration of the level. As a result, as shown in FIG. 8C, the voltage Vb (FIG. 8A) output from the DC-
[0062]
The time T41 has a length of about 3H (63.55 (μ seconds) × 3), for example, and the time T42 has a field period (a period of a vertical timing pulse (for example, 1/60 second)).
[0063]
The voltage (FIG. 8A) supplied from the timing circuit 123 to the charging
[0064]
Returning to FIG. 7, in step S43, the timing circuit 123 determines that the positive polarity is high from time t6 to time t7 when a very short time T43 (for example, 60 μsec) from time t5 to time t6 has elapsed. A trigger pulse (FIG. 8D) of level (about TTL level) is output.
[0065]
The
[0066]
6 and FIG. 7, the timing circuit 123 of the signal processing block 7 supplies the control pulse in synchronization with the vertical timing pulse synchronized with the synchronizing signal of the video signal, and the power source / light
[0067]
9 is a diagram illustrating a specific configuration example of the power source / light
[0068]
9 and 10, the power source / light
[0069]
The
[0070]
The
[0071]
The terminal voltage of the
[0072]
When a high voltage is applied to the control electrode 168C, the
[0073]
Next, the high-intensity illumination unit 2 will be described with reference to FIGS. 11 and 12.
[0074]
FIG. 11 is a front view (FIG. 11A) and a side view (FIG. 11B) of the high-intensity lighting unit 2. The
[0075]
FIG. 12 is a perspective view of the high-intensity lighting unit 2. In the figure, portions corresponding to those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted because it will be repeated.
[0076]
A contact 51 is provided on the upper part of the high-intensity illumination unit 2 and is electrically connected to the power source / light
[0077]
As described above, by using the xenon flash lamp as a light source, power consumption can be reduced, and further, by replacing the xenon flash lamp with a detachable structure, the light source can be easily replaced.
[0078]
Next, another example of the
[0079]
In FIG. 13, the white light emitted from the high-
[0080]
That is, in the example of FIG. 14, the light emission timing of white light (FIG. 14A) is the same time as the light emission timing of the red component (FIG. 14B), the green component (FIG. 14C), and the blue component (FIG. 14D). . All the three high-intensity lighting units 2 are blinking at the same timing (for example, 1/60 second period (field period)).
[0081]
Thus, by providing the three high-
[0082]
Next, another example of the
[0083]
In the example of FIG. 15, the display panel element (single plate display element with a color filter) 460, the
[0084]
In this example, as shown in FIG. 16, the high-
[0085]
The high-intensity lighting unit 471 (FIG. 16B), the high-intensity lighting unit 481 (FIG. 16C), and the high-intensity lighting unit 491 (FIG. 16D) shown in FIG. By emitting light sequentially shifted by a period, one high-intensity lighting unit (for example, high-intensity lighting unit 471) can emit light of a normal high-intensity lighting unit as a 1/60 second period (field period). Light may be emitted in a cycle of 60 seconds (field cycle) (actually, the light projected on the projection lens 5 is shown in FIG. 16A). As a result, the life of the
[0086]
In this example, three high-intensity illumination units (high-
[0087]
It is also possible to photograph a subject using the
[0088]
FIG. 17 is a diagram illustrating a configuration when the
[0089]
In the camera 522 of FIG. 17, an image sensor 521 is provided instead of the high-intensity lighting unit 2, whereby an image of the subject 501 is captured via the photographing lens 511 and captured as an image 520 on the image sensor 521. The image sensor 521 converts the image 520 into an electric signal and supplies the electric signal to the
[0090]
17, the imaging lens 511 and the
[0091]
Also, in the structure shown in FIG. 13 and FIG. 15, as shown in FIG. 18, a red image sensor (CCD) 371, a
[0092]
When switching between the camera 522 and the
[0093]
As described above, power consumption can be reduced by using a xenon flash lamp as a light source and synchronizing the frequency of the display field of the video signal and the timing of light emission (flashing) of the xenon flash lamp.
[0094]
Further, by suppressing power consumption, the battery can be driven, and the
[0095]
Further, it can be used in combination with a camera, the system configuration can be simplified, and it can be realized at low cost.
[0096]
Further, the light source can be easily replaced by making the light source (xenon flash lamp) detachable.
[0097]
Furthermore, the luminance can be increased by providing a plurality of xenon flash lamps and synchronizing the timing of light emission.
[0098]
In addition, by providing a plurality of xenon flash lamps, shifting the phase of light emission, and reducing the number of flashes per unit time, it is possible to extend the life compared to the case of providing one xenon flash lamp.
[0099]
Furthermore, power consumption can be reduced, and the projection system can be made smaller.
[0100]
Further, even when a field holding type display device (for example, a liquid crystal device) is used for the
[0101]
It should be noted that the electrode mounting position and wiring do not have to be in that position, and are not limited to the present embodiment.
[0102]
In the present specification, the step of describing a computer program includes not only processing performed in time series according to the described order but also processing executed in parallel or individually even if not necessarily processed in time series. Is also included.
[0103]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, an image can be projected. In particular, it is possible to suppress the occurrence of an afterimage of the displayed image. In addition, power consumption can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of the basic configuration of a projection system according to the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing a specific configuration example of the projection system of FIG.
FIG. 3 is a flowchart for explaining video projection processing in the projection system of FIG. 2;
4 is a diagram showing a configuration of a detachable portion of the projection system of FIG.
5 is a block diagram showing a detailed configuration of a signal processing block and a power / light source driving block of the projection system of FIG.
6 is a flowchart illustrating signal processing in the signal processing block of FIG. 5;
7 is a flowchart illustrating light emission processing in the power / light
FIG. 8 is a timing chart illustrating timings in the light emission processing of FIG.
9 is a circuit diagram showing a configuration example of a power source / light source driving block in FIG. 5;
10 is a diagram for explaining the correspondence between FIG. 5 and FIG. 9;
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of the high-intensity illumination unit of FIG.
12 is a diagram illustrating a configuration example of the high-intensity illumination unit in FIG. 1. FIG.
FIG. 13 is a diagram showing another example of a projection system to which the present invention is applied.
14 is a timing chart for explaining the light emission timing of the high-intensity illumination unit of FIG.
FIG. 15 is a diagram showing another example of a projection system to which the present invention is applied.
16 is a timing chart for explaining light emission timing of the high-intensity illumination unit of FIG.
FIG. 17 is a diagram showing a configuration when the projection system of FIG. 1 is used as a camera.
FIG. 18 is a diagram showing a configuration when the projection system of FIGS. 13 and 15 is used as a camera.
19 is a diagram for explaining switching between the projection system of FIG. 1 and the camera of FIG. 17;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記映像を表示するフィールド保持型の表示手段と、
前記表示手段に投射するための光を発光するキセノンフラッシュランプにより構成される発光手段と、
前記発光手段による発光のタイミングを制御するタイミング制御手段と
を備え、
前記タイミング制御手段は、前記表示手段による所定の単位の表示に同期して、前記発光手段を制御して、点滅発光させ、
前記発光手段は、前記投写型表示装置に対して着脱自在である
ことを特徴とする投写型表示装置。In a projection display device that displays an image based on an image signal,
Field holding type display means for displaying the video;
A light emitting means constituted by a xenon flash lamp for emitting light for projection onto the display means;
Timing control means for controlling the timing of light emission by the light emitting means,
The timing control means controls the light emitting means in synchronization with the display of a predetermined unit by the display means to flash and emit light ,
The projection display device, wherein the light emitting means is detachable from the projection display device.
ことを特徴とする請求項1に記載の投写型表示装置。The timing control means synchronizes the timing of light emission by the light emitting means with the field of the video signal as the unit, and when the display means finishes displaying the video of one field, the video of the next field is displayed. The projection display apparatus according to claim 1, wherein the light emitting unit is controlled to emit light before being displayed.
前記タイミング制御手段は、前記複数の発光手段のタイミングを制御する
ことを特徴とする請求項1に記載の投写型表示装置。A plurality of the light emitting means are provided,
The projection display device according to claim 1, wherein the timing control unit controls timings of the plurality of light emitting units.
ことを特徴とする請求項3に記載の投写型表示装置。The projection display device according to claim 3 , wherein the timing control unit controls the timing of light emission by the plurality of light emitting units to be the same timing.
ことを特徴とする請求項3に記載の投写型表示装置。The projection display device according to claim 3 , wherein the timing control unit controls the timing of light emission by the plurality of light emitting units to be different timings.
前記表示部による所定の単位の表示に同期して、前記発光部が点滅発光するように、前記発光部の発光のタイミングを制御するタイミング制御ステップ
を含むことを特徴とする投写型表示方法。Projection of a projection display device that includes a display unit that displays an image and a detachable light emitting unit that includes a xenon flash lamp that emits light projected onto the display unit and displays an image based on an image signal In the mold display method,
A projection type display method comprising: a timing control step of controlling a light emission timing of the light emitting unit so that the light emitting unit emits blinking in synchronization with display of a predetermined unit by the display unit.
前記表示部による所定の単位の表示に同期して、前記発光部が点滅発光するように、前記発光部の発光のタイミングを制御するタイミング制御ステップ
を含むことを特徴とするコンピュータが読み取り可能なプログラムが記録されている記録媒体。Controls a projection display device that has a display unit for displaying images and a detachable light emitting unit composed of a xenon flash lamp that emits light projected on the display unit and displays images based on video signals A program to
A computer-readable program comprising: a timing control step for controlling a light emission timing of the light emitting unit so that the light emitting unit flashes and emits in synchronization with display of a predetermined unit by the display unit. Recording medium on which is recorded.
前記表示部による所定の単位の表示に同期して、前記発光部が点滅発光するように、前記発光部の発光のタイミングを制御するタイミング制御ステップ
を含む処理を実行させることを特徴とするプログラム。Controls a projection display device that has a display unit for displaying images and a detachable light emitting unit composed of a xenon flash lamp that emits light projected on the display unit and displays images based on video signals To the computer
A program for executing a process including a timing control step of controlling a light emission timing of the light emitting unit so that the light emitting unit blinks and emits light in synchronization with display of a predetermined unit by the display unit.
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