JP4715968B2 - Projection display - Google Patents
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Images
Description
本発明は、投射型表示装置に関する。
The present invention relates to a projection display equipment.
現在、光変調デバイスとして液晶表示装置(LCD)の他に、例えばTI(テキサスインスツルメンツ)社のDMD(デジタルマイクロミラーデバイス、登録商標)素子などのミラーデバイスなどを用いた投射型表示装置(プロジェクタ)が知られている。 Currently, in addition to a liquid crystal display device (LCD) as a light modulation device, for example, a projection display device (projector) using a mirror device such as a DMD (digital micromirror device, registered trademark) element of TI (Texas Instruments). It has been known.
この投射型表示装置の光源としては、通常白色光を射出する高圧水銀ランプが使用されており、射出された白色光を、カラーホイールを用いて時間軸方向に、R、G、B色に分離し、それぞれの色をDMD素子の各マイクロミラーでさらに有効反射時間を調整することで投射画像を形成している(例えば、非特許文献1参照。)。 A high-pressure mercury lamp that normally emits white light is used as the light source of this projection display device, and the emitted white light is separated into R, G, and B colors in the time axis direction using a color wheel. Then, the projected image is formed by adjusting the effective reflection time for each color with each micromirror of the DMD element (see Non-Patent Document 1, for example).
しかし、照明光源として上記のような熱を発生する熱光源を使用すると、熱光源は、入力される電力を光に変換する変換効率が低くなるとともに、入力電圧が高く消費電力が大きくなるという問題があった。また、熱交源は、電源とランプの寸法が大きく、投射型表示装置の大きくなるとともに、熱電源を冷却するための効率のよい冷却ファンを備える必要があり、冷却ファンの駆動音による騒音が大きくなるといった問題があった。 However, when a heat light source that generates heat as described above is used as an illumination light source, the heat light source has a problem that conversion efficiency for converting input power to light is low, and input voltage is high and power consumption is high. was there. In addition, the heat exchange source has a large size of the power supply and the lamp, the projection type display device becomes large, and it is necessary to provide an efficient cooling fan for cooling the thermal power supply. There was a problem of getting bigger.
特許文献1においては、上述の問題点を解決するために、光源としてR(赤)G(緑)B(青)の各色光を射出する発光ダイオード(LED)を用いる技術が公開されている。
LEDから射出された各色光は、ダイクロイックプリズムにより反射され、DMD素子に入力されている。
しかしながら、この方法においては、LEDから射出された各色光を均一化するために、ダイクロイックプリズムが必要となりコストが高くなるとともに、投射型表示装置が大きくなるといった問題があった。
In Patent Document 1, in order to solve the above-described problems, a technique using a light emitting diode (LED) that emits each color light of R (red), G (green), and B (blue) as a light source is disclosed.
Each color light emitted from the LED is reflected by the dichroic prism and input to the DMD element.
However, in this method, there is a problem that a dichroic prism is required in order to uniformize each color light emitted from the LED, which increases the cost and enlarges the projection display device.
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、軽量小型、低消費電力、低騒音化を図るとともに、低価格化を実現することができる投射型表示装置および投射型表示装置の制御方法、並びに投射型表示装置の制御プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and is a projection display device and a projection display capable of achieving light weight, small size, low power consumption, low noise, and low price. An object of the present invention is to provide an apparatus control method and a control program for a projection display apparatus.
上記目的を達成するために、本発明の投射型表示装置は、各々がRGB各色のうち異なる光を射出する固体光源を複数配列してなり、同じ色の前記色光を時分割で射出する固体光源アレイと、複数のマイクロミラーを有し、前記固体光源アレイから時分割で射出された各色光が入射され、前記入射した前記各色光を前記複数のマイクロミラーで反射することで時間変調するミラーデバイスと、前記時間変調された光を投射する投射手段と、前記ミラーデバイス及び前記投射手段間の変調光の経路上であって、前記ミラーデバイスの光射出側に設けられ、当該ミラーデバイスから射出された光を前記投射手段に導くプリズムと、を有することを特徴とする。投射型表示装置は、光を射出する固体光源と、入射した光の射出方向を制御することにより入射した光を時間変調するミラーデバイスと、変調された光を投射する投射手段と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a projection display device according to the present invention comprises a plurality of solid light sources each emitting different light among RGB colors, and emits the same color light in a time-sharing manner. Mirror device having an array and a plurality of micromirrors, each color light emitted from the solid state light source array in a time division manner is incident, and time-modulated by reflecting the incident each color light by the plurality of micromirrors Projecting means for projecting the time-modulated light, and on the modulated light path between the mirror device and the projection means, provided on the light emitting side of the mirror device, and emitted from the mirror device. And a prism for guiding the light to the projection means. The projection display device includes a solid-state light source that emits light, a mirror device that temporally modulates incident light by controlling the emission direction of the incident light, and a projection unit that projects the modulated light. It is characterized by.
すなわち、本発明の投射型表示装置は、光源として例えば発光ダイオード(LED)のような固体光源を用いているため、上述の高圧水銀ランプと比較して、投射型表示装置の軽量小型化、低消費電力化、低騒音化を図るとともに、低価格化を実現することができる。
つまり、固体光源は、高圧水銀ランプと比べて発熱量が少ないため、投入した電力を光に変換する効率が高く、同じ輝度を得る場合には、投入する電力を低減することができ(低消費電力化)、発熱量も少ないため、冷却ファンなどによる騒音を防止することができ(低騒音化)。また、固体光源は、それ自体が高圧水銀ランプよりも軽量かつ小型であり、固体光源を駆動する回路も、高圧水銀ランプの駆動回路より小型のものを用いることができる。さらに、これらのメリットにより、高圧水銀ランプを光源に用いるよりも固体光源アレイを光源に用いたほうが投射型表示装置の低価格化を図るのに有利である。
That is, since the projection display device of the present invention uses a solid light source such as a light emitting diode (LED) as a light source, the projection display device is lighter, smaller, and lower than the above-described high-pressure mercury lamp. In addition to reducing power consumption and noise, it is possible to reduce the price.
In other words, solid-state light sources generate less heat than high-pressure mercury lamps, so they have a high efficiency in converting input power into light. When obtaining the same brightness, the input power can be reduced (low power consumption). (Electricity) and heat generation is small, so noise from cooling fans can be prevented (low noise). Further, the solid light source itself is lighter and smaller than the high pressure mercury lamp, and a circuit for driving the solid light source can be smaller than the drive circuit for the high pressure mercury lamp. Further, due to these merits, it is more advantageous to use a solid light source array as a light source than to use a high-pressure mercury lamp as a light source in order to reduce the cost of the projection display device.
また、固体光源を配列して固体光源アレイとして用いているため、光源の被照明対象であるミラーデバイスの面には均一な照度分布を有する光が入射される。そのため、上述の特許文献1のようにダイクロイックプリズムを備える必要がなくなり、投射型表示装置の軽量小型化、低価格化を図るのに有利となる。 Further, since the solid light sources are arrayed and used as a solid light source array, light having a uniform illuminance distribution is incident on the surface of the mirror device that is the illumination target of the light source. Therefore, it is not necessary to provide a dichroic prism as in Patent Document 1 described above, which is advantageous for reducing the weight and size of the projection display device and reducing the price.
上記の構成を実現するために、より具体的には、固体光源アレイが、異なる色光を射出する固体光源を配列した固体光源アレイであることが望ましい。
この構成によれば、固体光源アレイから異なる色光を射出することができ、ミラーデバイスにおいて、異なる色光ごとに時間変調することでカラー画像を形成することができる。
また、異なる色光を射出する固体光源を配列して固体光源アレイを形成しているため、異なる色光を合成するダイクロイックプリズムを備える必要がなくなり、投射型表示装置の軽量小型化、低価格化を図るのに有利となる。
In order to realize the above configuration, more specifically, it is desirable that the solid light source array is a solid light source array in which solid light sources that emit different color lights are arranged.
According to this configuration, different color lights can be emitted from the solid-state light source array, and a color image can be formed by performing time modulation for each different color light in the mirror device.
In addition, since the solid light source array is formed by arranging solid light sources that emit different color lights, it is not necessary to provide a dichroic prism that synthesizes different color lights, thereby reducing the weight, size, and price of the projection display device. This is advantageous.
上記の構成を実現するために、より具体的には、ミラーデバイスからの射出光の強度を計測する測定手段を有し、測定手段により測定された射出光の強度に基づき、射出光の強度を所定の強度とする補正係数を求め、補正係数に基づいて前記ミラーデバイスが駆動されることが望ましい。
この構成によれば、ミラーデバイスを駆動制御することにより、ミラーデバイスからの射出光の強度を所定の強度に制御することができる。そのため、光源の経時劣化など、外的要因の影響を受けることなく、所定の明るさの画像を表示することができる。
In order to realize the above-described configuration, more specifically, it has a measuring means for measuring the intensity of the emitted light from the mirror device, and the intensity of the emitted light is determined based on the intensity of the emitted light measured by the measuring means. It is desirable that a correction coefficient having a predetermined intensity is obtained and the mirror device is driven based on the correction coefficient.
According to this configuration, by controlling the drive of the mirror device, the intensity of the light emitted from the mirror device can be controlled to a predetermined intensity. Therefore, an image with a predetermined brightness can be displayed without being affected by external factors such as deterioration of the light source over time.
上記の構成を実現するために、より具体的には、ミラーデバイスが、入射光を反射するマイクロミラーの配列から形成され、マイクロミラーごとに補正係数を求め、補正係数に基づいて、ミラーデバイスが前記マイクロミラーごとに駆動されることが望ましい。
この構成によれば、ミラーデバイスからの射出光の強度を、マイクロミラーごとに制御することができる。そのため、例えば、ミラーデバイスからの各色光の射出光強度を、所定の強度に制御することができるため、投射される画像の色バランスを所定のバランスに制御することができる。
More specifically, in order to realize the above configuration, the mirror device is formed from an array of micromirrors that reflect incident light, a correction coefficient is obtained for each micromirror, and the mirror device is determined based on the correction coefficient. It is desirable to drive each micromirror.
According to this configuration, the intensity of light emitted from the mirror device can be controlled for each micromirror. Therefore, for example, since the intensity of emitted light of each color light from the mirror device can be controlled to a predetermined intensity, the color balance of the projected image can be controlled to a predetermined balance.
上記の構成を実現するために、より具体的には、ミラーデバイスと投射手段との間の光経路上に、測定手段が挿入離脱可能に配置されていてもよい。
この構成によれば、測定手段により射出光強度を計測しないときには、測定手段を光の経路から離脱させることができ、投射される画像に影響を与えることがなく、画質の低下を防止することができる。また、射出光強度を計測するときには、測定手段を光の経路に挿入して計測するため、投射する射出光(変調光)を直接計測することができ、正確な変調光強度を計測することができる。そのため、補正係数も正確なものを求めることができ、変調光の強度を所定の強度に正確に制御することができる。
In order to realize the above-described configuration, more specifically, the measuring unit may be disposed on the optical path between the mirror device and the projecting unit so as to be detachable.
According to this configuration, when the intensity of the emitted light is not measured by the measuring unit, the measuring unit can be separated from the light path, the projected image is not affected, and deterioration in image quality can be prevented. it can. Moreover, when measuring the emitted light intensity, the measuring means is inserted into the light path and measured, so that the projected emitted light (modulated light) can be directly measured, and the accurate modulated light intensity can be measured. it can. Therefore, an accurate correction coefficient can be obtained, and the intensity of the modulated light can be accurately controlled to a predetermined intensity.
上記の構成を実現するために、より具体的には、ミラーデバイスと投射手段との間に、ミラーデバイスから射出された反射光を前記投射手段に導く導光手段を有し、測定手段と反射板とが交換配置可能とされていてもよい。
この構成によれば、測定手段により射出光強度を計測するときには、測定手段と導光手段とを交換配置させることにより、投射する射出光(変調光)を直接計測することができ、正確な変調光強度を計測することができる。そのため、補正係数も正確なものを求めることができ、変調光の強度を所定の強度に正確に制御することができる。また、変調光強度を計測しないときには、測定手段を元の導光手段と交換配置するため、測定手段が入射する光により劣化することを防止することができる。
In order to realize the above-described configuration, more specifically, a light guide unit that guides reflected light emitted from the mirror device to the projection unit is provided between the mirror device and the projection unit, and the measurement unit and the reflection unit are provided. The plate may be replaceable.
According to this configuration, when the emitted light intensity is measured by the measuring means, the emitted light (modulated light) to be projected can be directly measured by exchanging the measuring means and the light guiding means, so that accurate modulation is possible. The light intensity can be measured. Therefore, an accurate correction coefficient can be obtained, and the intensity of the modulated light can be accurately controlled to a predetermined intensity. Further, when the modulated light intensity is not measured, the measuring means is replaced with the original light guiding means, so that the measuring means can be prevented from being deteriorated by incident light.
上記の構成を実現するために、より具体的には、ミラーデバイスと投射手段との間に、ミラーデバイスから射出された変調光を前記投射手段に向けて反射する反射板を有し、反射板が入射した光の一部を透過する光透過性の反射板であって、測定手段が、反射板を透過した光を計測可能な位置に配置されていてもよい。
この構成によれば、測定手段は、反射板を透過した変調光強度を計測しているため、測定手段が投射される画像に影響を与えることがなく、画質の低下を防止することができる。また、画像を投射している最中にも、測定手段による変調光強度の測定ができるため、常に画質の低下を防止することができる。
More specifically, in order to realize the above-described configuration, a reflector that reflects the modulated light emitted from the mirror device toward the projection unit is provided between the mirror device and the projection unit. The light transmitting reflector may transmit a part of the incident light, and the measuring unit may be disposed at a position where the light transmitted through the reflector can be measured.
According to this configuration, since the measuring unit measures the intensity of the modulated light transmitted through the reflecting plate, it does not affect the image projected by the measuring unit and can prevent deterioration in image quality. Further, since the modulation light intensity can be measured by the measuring means while the image is projected, it is possible to always prevent the image quality from being deteriorated.
上記の構成を実現するために、より具体的には、ミラーデバイスからの射出光のうち、投射手段に入射されない射出光を吸収する吸収体を有し、測定手段と前記吸収体とが交換配置可能とされていてもよい。
この構成によれば、測定手段により射出光強度を計測するときには、測定手段と反射板とを交換配置させることにより、投射手段に入射されない射出光(無効光)の強度を計測することができる。無効光と変調光とは、1対1の関係にあるので、無効光の強度に基づいて変調光の補正係数を求めることができ、変調光の強度を所定の強度に制御することができる。
さらに、無効光の強度を計測するため、画像を投射している最中にも、無効光の強度計測ができるため、常に画質の低下を防止することができる。
また、無効光を計測しないときには、常に吸収体に投射手段に無効光を吸収させているので、測定手段が劣化するのを防止することができる。
More specifically, in order to realize the above-described configuration, an absorption body that absorbs emission light that is not incident on the projection means out of the emission light from the mirror device is provided, and the measurement means and the absorption body are exchanged. It may be possible.
According to this configuration, when the emitted light intensity is measured by the measuring means, the intensity of the emitted light (ineffective light) that is not incident on the projecting means can be measured by replacing the measuring means and the reflector. Since the invalid light and the modulated light have a one-to-one relationship, the correction coefficient of the modulated light can be obtained based on the intensity of the invalid light, and the intensity of the modulated light can be controlled to a predetermined intensity.
Furthermore, since the intensity of the invalid light is measured, the intensity of the invalid light can be measured even while the image is being projected. Therefore, it is possible to always prevent the image quality from being deteriorated.
Further, when the invalid light is not measured, since the invalid light is always absorbed by the projection means in the absorber, it is possible to prevent the measurement means from deteriorating.
上記の構成を実現するために、より具体的には、ミラーデバイスから射出された光のうち、投射手段に入射されない射出光を吸収する吸収体を有し、測定手段が吸収体を兼ねてもよい。
この構成によれば、測定手段が吸収体を兼ねるため、画像を投射している最中にも、測定手段により無効光の強度計測ができるため、常に画質の低下を防止することができる。
また、測定手段および吸収体をそれぞれ備える必要がなくなるため、投射型表示装置の軽量小型化を図るのに有利となる。
In order to realize the above configuration, more specifically, among the light emitted from the mirror device, it has an absorber that absorbs the emitted light that is not incident on the projection means, and the measurement means may also serve as the absorber. Good.
According to this configuration, since the measuring means also serves as an absorber, the intensity of the invalid light can be measured by the measuring means even while an image is being projected, so that deterioration in image quality can always be prevented.
Further, since it is not necessary to provide each of the measuring means and the absorber, it is advantageous for reducing the weight and size of the projection display device.
上記の構成を実現するために、より具体的には、ミラーデバイスから射出された光のうち、投射手段に入射されない射出光を吸収する吸収体を有し、ミラーデバイスと吸収体との間の光経路上に、測定手段が挿入離脱可能に配置されてもよい。
この構成によれば、測定手段により射出光強度を計測するときには、測定手段をミラーデバイスと吸収体との間の光経路上に挿入することで、無効光の強度を計測することができる。そして、無効光の強度に基づいて変調光の補正係数を求めることができ、変調光の強度を所定の強度に制御することができる。
さらに、無効光の強度を計測するため、画像を投射している最中にも、無効光の強度計測ができるため、常に画質の低下を防止することができる。
また、無効光を計測しないときには、常に吸収体に無効光を吸収させているので、測定手段が劣化するのを防止することができる。
More specifically, in order to realize the above-described configuration, an absorber that absorbs emission light that is not incident on the projection unit among the light emitted from the mirror device is provided, and between the mirror device and the absorber. Measuring means may be arranged on the optical path so as to be able to be inserted and removed.
According to this configuration, when the emission light intensity is measured by the measurement means, the intensity of the invalid light can be measured by inserting the measurement means on the optical path between the mirror device and the absorber. Then, the correction coefficient of the modulated light can be obtained based on the intensity of the ineffective light, and the intensity of the modulated light can be controlled to a predetermined intensity.
Furthermore, since the intensity of the invalid light is measured, the intensity of the invalid light can be measured even while the image is being projected. Therefore, it is possible to always prevent the image quality from being deteriorated.
In addition, when the invalid light is not measured, the invalid light is always absorbed by the absorber, so that the measuring means can be prevented from being deteriorated.
本発明の投射型表示装置の制御方法は、光を射出する固体光源を配列した固体光源アレイと、光源固体光源アレイから入射した光の射出方向を制御することにより、入射した光を時間変調するミラーデバイスと、変調された光を投射する投射手段と、を有した投射型表示装置の制御方法であって、
ミラーデバイスから射出された変調光の強度を測定し、変調光の強度を所定の強度とする補正係数を算出し、算出した補正係数に基づいてミラーデバイスを駆動制御することを特徴とする。
According to the control method of the projection display device of the present invention, the incident light is time-modulated by controlling the solid light source array in which the solid light sources that emit light are arranged and the emission direction of the light incident from the light source solid light source array. A control method for a projection display device having a mirror device and a projection means for projecting modulated light,
The intensity of the modulated light emitted from the mirror device is measured, a correction coefficient for setting the intensity of the modulated light to a predetermined intensity is calculated, and the mirror device is driven and controlled based on the calculated correction coefficient.
すなわち、本発明の投射型表示装置の制御方法は、ミラーデバイスを駆動制御することにより、ミラーデバイスからの射出光の強度を所定の強度に制御することができる。そのため、光源の経時劣化など、外的要因の影響を受けることなく、所定の明るさの画像を表示することができる。 That is, the control method for the projection display device of the present invention can control the intensity of the light emitted from the mirror device to a predetermined intensity by driving the mirror device. Therefore, an image with a predetermined brightness can be displayed without being affected by external factors such as deterioration of the light source over time.
本発明の投射型表示装置の制御プログラムは、光を射出する固体光源を配列した固体光源アレイと、固体光源アレイから入射した光の射出方向を制御することにより、入射した光を時間変調するミラーデバイスと、変調された光を投射する投射手段と、を有した投射型表示装置の制御プログラムであって、ミラーデバイスから射出された変調光の強度を測定するステップと、変調光の強度を所定の強度とする補正係数を算出するステップと、算出した補正係数に基づいて前記ミラーデバイスを駆動制御するステップと、をコンピュータに実行させることを特徴とする。 A control program for a projection display device according to the present invention includes a solid-state light source array in which solid-state light sources that emit light are arranged, and a mirror that time-modulates the incident light by controlling the emission direction of the incident light from the solid-state light source array. A control program for a projection display device having a device and projection means for projecting modulated light, the step of measuring the intensity of modulated light emitted from a mirror device, and a predetermined intensity of modulated light And a step of causing a computer to execute a step of calculating a correction coefficient for the intensity of the light and a step of driving and controlling the mirror device based on the calculated correction coefficient.
すなわち、本発明の投射型表示装置の制御プログラムは、ミラーデバイスを駆動制御することにより、ミラーデバイスからの射出光の強度を所定の強度に制御することができる。そのため、光源の経時劣化など、外的要因の影響を受けることなく、所定の明るさの画像を表示することができる。 In other words, the control program for the projection display device of the present invention can control the intensity of the light emitted from the mirror device to a predetermined intensity by driving the mirror device. Therefore, an image with a predetermined brightness can be displayed without being affected by external factors such as deterioration of the light source over time.
以下、本発明における実施の形態に係る投射型表示装置およびその制御方法、並びにその制御プログラムについて図1から図5を参照して説明する。
まず、図1を参照しながら、本発明の一実施形態に係る投射型表示装置について説明する。本実施形態の投射型表示装置は、LEDアレイから射出されるR(赤)、G(緑)、B(青)の異なる色光をミラーデバイスにより時間変調してカラー画像を表示する投射型カラー表示装置である。
Hereinafter, a projection display apparatus according to an embodiment of the present invention, a control method thereof, and a control program thereof will be described with reference to FIGS.
First, a projection display device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The projection type display device of this embodiment is a projection type color display that displays a color image by time-modulating different color lights of R (red), G (green), and B (blue) emitted from an LED array by a mirror device. Device.
図1は、本実施の形態に係る投射型表示装置の概略を示す図である。
投射型表示装置は、図1に示すように、R、G、Bの異なる色光を射出する照明装置(固体光源アレイ)1と、各色光を時間変調するミラーデバイス30と、ミラーデバイス30から射出された光の強度を測定する測定素子(測定手段)40と、時間変調された変調光を投射する投射レンズ(投射手段)70とから概略構成されている。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a projection display device according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the projection display device includes an illumination device (solid light source array) 1 that emits different color lights of R, G, and B, a
図2は、照明装置の概略を示す平面視図である。
照明装置1は、図2に示すように、それぞれR、G、Bの色光を射出するLED(固体光源)10r、10g、10bを平面的に配置したLEDアレイとして構成されている。
より具体的には、照明装置1は、縦方向にLED10r、10g、10bがこの順に繰り返しならんだ列をなし、その列が横方向へ複数ならべて形成されている。また、横に隣り合う列同士は、LED10r、10g、10bが密に配置できるように、LED配置間隔の半分だけ縦方向へずらして配置されている。さらに、同じ色光を射出するLEDが隣り合ないようにも配置されている。
FIG. 2 is a plan view schematically showing the illumination device.
As shown in FIG. 2, the illuminating device 1 is configured as an LED array in which LEDs (solid light sources) 10r, 10g, and 10b that emit R, G, and B color lights are arranged in a plane.
More specifically, the illuminating device 1 forms a row in which the
また、照明装置1から射出された各色光を、被照明対象であるミラーデバイス30に集光させるために集光レンズ21が、照明装置1の光射出側に配置されている。さらに、照明装置1から射出された各色光を、ミラーデバイス30に導くリレーレンズ22が、同じく照明装置1の光射出側に配置されている。
なお、上述のように、照明装置1とミラーデバイス30との間に集光レンズ21およびリレーレンズ22を配置してもよいし、さらに、照明装置1から射出された各色光の照度分布を均一化させる、例えばフライアイレンズレンズやロッドレンズのようなインテグレータレンズを追加して配置してもよい。
Further, a condensing
As described above, the condensing
ミラーデバイス30は、画像の画素に対応するマイクロミラーがマトリクス状に配置されるとともに、マイクロミラーの反射面の向きを変えられるように(首振り可能に)、配置されている。また、信号処理した映像信号に基づいて、入射した各色光の射出方向を制御することにより、各色光を投射表示される変調光と吸収される無効光とに時間変調し、変調光の割合を0%から100%まで制御することができる。
吸収体45は、ミラーデバイス30から射出された無効光を吸収するように配置されているとともに、後述する測定素子40と交換位置可能とされている。
The
The
ミラーデバイス30および投射レンズ70間の変調光の経路上には、ミラーデバイス30から射出された光を投射レンズ70に導くプリズム50が配置されている。プリズム50は、三角プリズムが貼り合わされた構造となっており、その内面に変調光を反射するミラー面が対角線状に形成されている。また、プリズム50のミラー面に対向するとともに、変調光が入射する面と隣接する面には、変調光を反射する反射板(導光手段)51が配置されている。
A
測定素子40は、前述した吸収体45と交換配置可能とされており、ミラーデバイス30からの無効光の強度を計測可能に配置されている。また、測定素子40は、例えばCCD(Charge Coupled Device)やCMOSなどの光センサをマトリクス状に配置したものからなる。
投射レンズ70は、プリズム50から射出された変調光をスクリーン71上に拡大投射するように配置されている。
The measuring
The
次に、上記の構成からなる投射型表示装置による画像の投射における作用について説明する。
まず、画像を投射する際には、図1に示すように、ミラーデバイス30からの無効光を吸収体45に吸収させるように、吸収体45を配置する。
そして、図1および図2に示すように、照明装置1のLED10r、10g、10bは、RGBの色光ごとに時間的に分割して点灯される。照明装置1から時分割されて射出された各色光は、集光レンズ21およびリレーレンズ22を介してミラーデバイス30に入射される。
ミラーデバイス30に入射された各色光は、投射型表示装置に入力された映像信号に基づいてマイクロミラーごとに時間変調され、変調光はプリズム50に向けて反射され、無効光は吸収体45に向けて反射される。
Next, the effect | action in the projection of the image by the projection type display apparatus which consists of said structure is demonstrated.
First, when projecting an image, as shown in FIG. 1, the
As shown in FIGS. 1 and 2, the
Each color light incident on the
ミラーデバイス30から射出された変調光はプリズム50に入射し、プリズム50内のミラー面に反射されて反射板51に入射し、投射レンズ70に向けて反射される。
投射レンズ70方向に反射された光は、投射レンズ70に入射してスクリーン71上に拡大投射される。
The modulated light emitted from the
The light reflected in the direction of the
ここで、ミラーデバイス30の1つのマイクロミラーによる変調光を、所定の強度となるように、時間的に変調する方法について説明する。
図3(a)は、LEDを一定時間点灯した場合のマイクロミラーに入射する各色光の強度を示す図である。図3(b)は、所定のフレームにおけるマイクロミラーによる変調光の強度を示す図である。
LED10r、10g、10bを一定時間点灯させると、図3(a)に示すように、RGBの各色光が、それぞれの強度でミラーデバイス30のマイクロミラーに入射する。この状態におけるRGB各色光の強度バランスは白色を表している。この状態から、RGB各色光の強度バランスを、例えば図3(b)に示すようなRGB各色光の強度バランスに変えて所定の色を表示している。
Here, a method for temporally modulating light modulated by one micromirror of the
FIG. 3A is a diagram showing the intensity of each color light incident on the micromirror when the LED is lit for a certain period of time. FIG. 3B is a diagram showing the intensity of light modulated by the micromirror in a predetermined frame.
When the
図4は、LEDの点灯制御のタイミングと、マイクロミラーの時間制御のタイミングを示した概念図である。
上述したRGB各色光の強度バランスの変更を、時間変調により行う方法について具体的に説明する。
はじめに、マイクロミラーのタイミング信号が入力され(ON)、色光Rに対応するマイクロミラーの反射光がプリズム50に入射するように、ミラーデバイスを駆動する。このとき、マイクロミラーは、反射光が吸収体45に入射する角度θ1から、タイミング信号が入力されるとともに駆動され、反射光がプリズム50に入射する角度θ2に変えられる。マイクロミラーの角度が、反射光が吸収体45に入射する角度θ1から、プリズム50に入射する角度θ2に変わるまでには時間がかかり、これをミラー回転時間Trとする。
FIG. 4 is a conceptual diagram showing the timing of LED lighting control and the timing of micromirror time control.
A method for changing the intensity balance of each color light described above by time modulation will be specifically described.
First, the micromirror timing signal is input (ON), and the mirror device is driven so that the reflected light of the micromirror corresponding to the color light R enters the
色光Rを射出するLED10rは、タイミング信号が入力されてから、ミラー回転時間Tr経過後に点灯され、この状態が所定時間の間保持される。
そして所定時間経過後にタイミング信号がオフされ、これにより、LED10rが消灯されるとともに、マイクロミラーの向きが、反射光が吸収体45に入射する角度θ1となるように駆動される。このようなミラーデバイス30のマイクロミラーの駆動制御は、5000Hz程度のオーダーで行うことができる。
以上の制御を、残りの色光Gおよび色光Bについても行い、RGB各色光の強度バランスの変更を行っている。
The
Then, the timing signal is turned off after a lapse of a predetermined time, whereby the
The above control is performed for the remaining color light G and color light B, and the intensity balance of each color light of RGB is changed.
次に、本実施形態の投射型表示装置の駆動方法について説明する。
図5は本実施形態における投射型表示装置の駆動回路の構成を示すブロック図である。
まず、測定素子40を用いて、ミラーデバイス30から射出される変調光の強度を所定の強度に補正する補正パラメータの取得方法について説明する。
はじめに、図1に示すように、吸収体45の代わりに測定素子40を配置し、ミラーデバイス30からの無効光が測定素子40に入射するようにする。
そして、図5に示すように、制御部82は、LED10r、10g、10bを色光ごとに一定時間の間、一定電圧で点灯するように制御する。そして、制御部82は、ミラーデバイス30の所定のマイクロミラーによる無効光が測定素子40に一定時間入射するように制御する。このように制御することでマイクロミラーごとの補正パラメータを得ることができる。
測定素子40は、入射した無効光の強度に応じた信号をミラーデバイス反射光測定部41に出力し、ミラーデバイス反射光測定部41は、無効光の強度から変調光の強度を算出する。
上述の変調光の強度算出を、各色光および各マイクロミラーについて全て行う。
Next, a driving method of the projection display device of this embodiment will be described.
FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the drive circuit of the projection display device according to this embodiment.
First, a correction parameter acquisition method for correcting the intensity of modulated light emitted from the
First, as shown in FIG. 1, the
Then, as shown in FIG. 5, the
The measuring
The intensity of the modulated light is calculated for each color light and each micromirror.
制御部82には、上述の方法により得られた変調光の強度が入力される。制御部82は、変調光の強度に基づいて、各マイクロミラーからのRGBの変調光を時間積分した場合、目標となる白色(例えば色温度で8300°K)となるように、各色光でのマイクロミラーの有効反射時間を制御するための補正パラメータを算出する。
そして、算出した各マイクロミラーにおける補正パラメータを補正パラメータ記憶部83に出力し、補正パラメータ記憶部83に記憶させる。
The intensity of the modulated light obtained by the above method is input to the
Then, the calculated correction parameters for each micromirror are output to the correction
次に、映像信号に基づいて投射型表示装置を駆動する方法、並びに制御プログラムについて説明する。
本実施形態では、図5に示すように、例えばPCや、DVD、TVアンテナから出力されたアナログ信号である映像信号がA/D変換部81に入力され、デジタル信号に変換されて制御部82に入力される。
なお、投射型表示装置に入力される映像信号がデジタル信号である場合には、アナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換部81は不要となり、制御部82へ直接デジタル信号を入力してもよい。また、投射型表示装置に入力される映像信号が、例えばMPEG2などの圧縮されたデータの場合、A/D変換部81の代わりに圧縮データをデコードするデコーダ部を備え、デコーダ部に圧縮信号を入力してもよいし、制御部82にデコード機能を持たせ、制御部82に圧縮信号を入力してもよい。
Next, a method for driving the projection display device based on the video signal and a control program will be described.
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, for example, a video signal that is an analog signal output from a PC, a DVD, or a TV antenna is input to the A /
When the video signal input to the projection display device is a digital signal, the A /
制御部82では、デジタル信号に変換された映像信号と、補正パラメータ記憶部83に記憶された補正パラメータとに基づいて、ミラーデバイス30への変調制御信号を生成する。生成された変調制御信号はミラーデバイスドライバ29へ出力され、ミラーデバイスドライバ29は、変調制御信号に基づきミラーデバイス30の各マイクロミラーを駆動制御する。
The
また、制御部82では同時に、デジタル信号に変換された映像信号と、補正パラメータ記憶部83に記憶された補正パラメータとに基づいて、LED10r、10g、10bの点灯消灯を制御する光源制御信号を生成する。生成された光源制御信号はLED電源制御部84に出力され、LED電源制御部84は、LEDドライバ85を介して各LED10r、10g、10bの点灯消灯を制御する。
At the same time, the
なお、この補正パラメータの取得は、当該投射型表示装置を製造して出荷する際に一度だけ行ってもよいし、出荷後も定期的に補正パラメータを取得できるようにしてもよい。
出荷の際に一度だけ補正パラメータを取得する方法では、出荷後に測定素子40を使用することがないので、測定素子40を取り外すことができ、投射型表示素子の軽量小型化、低価格化を図りやすくなる。
出荷後も定期的に補正パラメータを取得する方法では、LED10r、10g、10bやミラーデバイス30の経時劣化による色バランスの変化などに対応することができ、高品質な画像を維持しやすくなる。
The acquisition of the correction parameter may be performed only once when the projection display device is manufactured and shipped, or the correction parameter may be periodically acquired even after the shipment.
In the method of acquiring the correction parameter only once at the time of shipment, since the
In the method of periodically obtaining correction parameters even after shipment, it is possible to cope with a change in color balance due to deterioration with time of the
なお、上述のように、測定素子40と吸収体45とを交換可能に配置してもよいし、測定素子40が吸収体45を兼ねるようにしてもよい。この構成によると、画像を投射している最中にも、測定素子40により無効光の強度計測ができるため、常に画質の低下を防止することができる。また、測定素子40および吸収体45をそれぞれ備える必要がなくなるため、投射型表示装置の軽量小型化を図るのに有利となる。
Note that, as described above, the
上記の構成によれば、LED10r、10g、10bを光源として用いているため、上述の高圧水銀ランプと比較して、投入した電力を光に変換する効率が高く、同じ輝度を得る場合には、投入する電力を低減することができ(低消費電力化)、発熱量も少ないため、冷却ファンなどによる騒音を防止することができ(低騒音化)。また、LED10r、10g、10bは、それ自体が高圧水銀ランプよりも軽量かつ小型であり、LED10r、10g、10bを駆動する回路も、高圧水銀ランプの駆動回路より小型のものを用いることができる。さらに、これらのメリットにより、高圧水銀ランプを光源に用いるよりもLED10r、10g、10bを光源に用いたほうが投射型表示装置の低価格化を図るのに有利である。
According to said structure, since LED10r, 10g, 10b is used as a light source, compared with the above-mentioned high pressure mercury lamp, the efficiency which converts the input electric power into light is high, and when obtaining the same brightness, The power to be input can be reduced (low power consumption) and the amount of heat generated is small, so that noise from cooling fans can be prevented (low noise). Further, the
LED10r、10g、10bを配列してLEDアレイとして用いているため、光源の被照明対象であるミラーデバイス30の面には均一な照度分布を有する光が入射される。
そのため、上述の特許文献1のようにダイクロイックプリズムを備える必要がなくなり、投射型表示装置の軽量小型化、低価格化を図るのに有利となる。
さらに、RGBの各色光を射出するLED10r、10g、10bを配列してLEDアレイを形成しているため、異なる色光を合成するダイクロイックプリズムを備えることなく、カラー画像を形成することができ、投射型表示装置の軽量小型化、低価格化を図るのに有利となる。
Since the
Therefore, it is not necessary to provide a dichroic prism as in Patent Document 1 described above, which is advantageous for reducing the weight and size of the projection display device and reducing the price.
Furthermore, since the
ミラーデバイス30からの射出光の強度を、マイクロミラーごとに制御することができる。そのため、例えば、ミラーデバイス30からの各色光の射出光強度を、所定の強度に制御することができるため、投射される画像の色バランスを所定のバランスに制御することができる。また、光源の経時劣化など、外的要因の影響を受けることなく、所定の明るさの画像を表示することができる。
The intensity of light emitted from the
測定素子40によりミラーデバイス30からの射出光強度を計測するときには、測定素子40と吸収体45とを交換配置させることにより、無効光の強度を計測することができる。
変調光と、無効光とは、1対1の関係にあるので、投射レンズ70に入射されない無効光の強度に基づいて変調光の補正パラメータを求めることができ、投射レンズ70に入射される変調光の強度を所定の強度に制御することができる。
さらに、無効光の強度を計測するため、画像を投射している最中にも、無効光の強度計測ができるため、常に画質の低下を防止することができる。また、無効光強度を計測しないときには、常に吸収体に無効光を吸収させているので、測定素子40が劣化するのを防止することができる。
When measuring the intensity of light emitted from the
Since the modulated light and the invalid light have a one-to-one relationship, the correction parameter of the modulated light can be obtained based on the intensity of the invalid light that is not incident on the
Furthermore, since the intensity of the invalid light is measured, the intensity of the invalid light can be measured even while the image is being projected. Therefore, it is possible to always prevent the image quality from being deteriorated. In addition, when the ineffective light intensity is not measured, since the ineffective light is always absorbed by the absorber, it is possible to prevent the
なお、測定素子40は、上述のように、吸収体45と交換配置可能とされていてもよいし、図6に示すように、反射板51と交換配置可能とされていてもよい。この構成によれば、測定素子40により変調光強度を直接計測することができ、正確な変調光強度を計測することができる。そのため、補正パラメータも容易に正確なものを求めることができ、変調光強度を所定の強度に正確に制御することができる。また、変調光強度を計測しないときには、測定素子40を元の反射板51と交換配置するため、測定素子40が入射する光により劣化することを防止することができる。
As described above, the
また、図7に示すように、ミラーデバイス30およびプリズム50間の変調光の経路上に挿入離脱可能に配置されていてもよい。この構成によれば、測定素子40により射出光強度を計測しないときには、測定素子40を変調光の経路から離脱させることができ、投射される画像に影響を与えることがなく、画質の低下を防止することができる。また、変調光強度を計測するときには、測定素子40を変調光の経路に挿入して計測するため、変調光を直接計測することができ、正確な変調光強度を計測することができる。そのため、補正パラメータも容易に正確なものを求めることができ、変調光の強度を所定の強度に正確に制御することができる。
Moreover, as shown in FIG. 7, it may be arranged on the path of the modulated light between the
また、図8に示すように、反射板が入射する変調光の数%を透過する透過性を有した反射板51aであって、測定素子40が反射板51aを透過した変調光を計測するように配置されていてもよい。この構成によれば、測定手段は、反射板を透過した射出光(変調光)強度を計測しているため、測定手段が投射される画像に影響を与えることがなく、画質の低下を防止することができる。また、画像を投射している最中にも、測定手段による射出光強度の測定ができるため、常に画質の低下を防止することができる。
Further, as shown in FIG. 8, the
また、図9に示すように、スクリーン71に投射された画像の明るさを測定素子40で計測してもよい。この構成によれば、測定素子40を投射型表示装置内に設置する必要がないので、投射型表示装置の軽量小型化を図ることができる。
Further, as shown in FIG. 9, the brightness of the image projected on the
なお、本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記の実施の形態においては、光源としてRGBの色光を射出するLEDアレイを用いる構成に適応して説明したが、異なる色光を射出するLEDアレイに限られることなく、白色光を射出するLEDアレイにカラーホイールを備えた構成など、その他各種の構成に適応することができるものである。
また、上記の実施の形態においては、測定素子40を用いて補正パラメータを算出する構成に適応して説明したが、この測定素子40を用いる構成に限られることなく、視聴者が好みより補正パラメータを入力できる構成など、その他各種の構成に適応することができるものである。
The technical scope of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the description has been made by adapting the configuration using the LED array that emits RGB color light as the light source. However, the LED array is not limited to the LED array that emits different color light, and the LED emits white light. The present invention can be applied to various other configurations such as a configuration including a color wheel in the array.
In the above embodiment, the correction parameter is calculated using the
1・・・照明装置(固体光源アレイ)、 10r、10g、10b・・・LED(固体光源)、 30・・・ミラーデバイス、 40・・・測定素子(測定手段)、 45・・・吸収体、 50・・・プリズム、 51、51a・・・反射板(導光手段)、 70・・・投射レンズ(投射手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Illuminating device (solid light source array), 10r, 10g, 10b ... LED (solid light source), 30 ... Mirror device, 40 ... Measuring element (measuring means), 45 ...
Claims (7)
複数のマイクロミラーを有し、前記固体光源アレイから時分割で射出された各色光が入射され、前記入射した前記各色光を前記複数のマイクロミラーで反射することで時間変調するミラーデバイスと、
前記時間変調された光を投射する投射手段と、
前記ミラーデバイス及び前記投射手段間の変調光の経路上であって、前記ミラーデバイスの光射出側に設けられ、当該ミラーデバイスから射出された光を前記投射手段に導くプリズムと、
を有することを特徴とする投射型表示装置。 A plurality of solid light sources each emitting different light among RGB colors, and a solid light source array for emitting the same color light in a time-sharing manner;
A plurality of micro-mirrors, the solid-state light source of each color light emitted in time division from the array is input Isa, a mirror device which modulates between time by reflecting the respective color light the incident by the plurality of micromirrors ,
Projecting means for projecting the time-modulated light;
On the path of modulated light between the mirror device and the projection means, provided on the light emission side of the mirror device, and a prism for guiding the light emitted from the mirror device to the projection means,
A projection type display device comprising:
前記ミラー面に対向するとともに当該ミラー面による反射光を前記投射手段に向けて反射する導光手段を有することを特徴とする請求項1に記載の投射型表示装置。 The prism bonding surface comprising a triangular prism bonding structure constitutes a mirror surface that reflects the modulated light,
The projection display device according to claim 1, further comprising a light guide unit that faces the mirror surface and reflects light reflected by the mirror surface toward the projection unit.
前記複数の固体光源群は前記第1の方向に対して直交する第2の方向に沿って配置されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の投射型表示装置。 The solid light source array whose planar shape is a substantially rectangular shape includes a plurality of solid light source groups in which the solid light sources emitting the same color light are arranged at predetermined intervals along a first direction,
The projection type display device according to claim 1, wherein the plurality of solid-state light source groups are arranged along a second direction orthogonal to the first direction. .
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