JP6135037B2 - Projection apparatus, projection method, and program - Google Patents
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Description
本発明は、特にDLP(Digital Light Processing)(登録商標)方式のプロジェクタに好適な投影装置、投影方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a projection apparatus, a projection method, and a program that are particularly suitable for a DLP (Digital Light Processing) (registered trademark) projector.
従来、LED(発光ダイオード)やLD(半導体レーザ)半導体発光素子を光源に用いた投影装置では、素子の発光開始直後とそれ以後とで発光効率が熱変動により大きく変動するため、その発光効率の変動を考慮することが、投影画像の質を高める上で必須となる。 Conventionally, in a projection apparatus using an LED (light emitting diode) or LD (semiconductor laser) semiconductor light emitting element as a light source, the light emission efficiency varies greatly due to thermal fluctuation immediately after the light emission of the element starts and after that. Considering fluctuations is essential for improving the quality of the projected image.
しかして、LEDアレイに対する色成分毎の各フィールド期間内の輝度変動を相殺する供給電力波形情報に基づいてLEDアレイの各色の発光素子の明るさを調整することで、光源の熱変動による影響を抑制し、投影画像の質を高い状態に維持するようにした技術が考えられている。(例えば、特許文献1) Thus, by adjusting the brightness of the light emitting element of each color of the LED array based on the supply power waveform information that cancels the luminance fluctuation in each field period for each color component with respect to the LED array, the influence of the thermal fluctuation of the light source can be reduced. A technique that suppresses and maintains the quality of the projected image at a high level is considered. (For example, Patent Document 1)
上述した特許技術は、半導体発光素子の温度変動に基づく発光効率の低下を相殺するべく、供給電力をより上昇させて同一フィールド内での発光輝度を均一となるように制御する。したがって、発光直後のまだ温度が上昇していない状態で最適な発光輝度が得られるように供給電力により駆動すると、その後の温度が上昇した状態ではより高い電力による駆動を行なうこととなり、発光素子の熱的負荷が大きく、素子の劣化を招く虞がある。 In the above-described patented technology, the supply power is further increased to control the emission luminance in the same field to be uniform in order to offset the decrease in the light emission efficiency due to the temperature variation of the semiconductor light emitting element. Therefore, when driving with supply power so that optimum light emission luminance can be obtained in a state where the temperature has not yet increased immediately after light emission, driving with higher power is performed in a state in which the subsequent temperature has increased. There is a possibility that the thermal load is large and the element is deteriorated.
ところで複数の原色の半導体発光素子を同時に発光させることで、混色としての補色あるいは白色を用いた光像を投影するフィールドをフレーム中に設定して、総合的な画像の色再現性及び輝度を向上させるような駆動方式を採るものがある。 By making multiple primary color semiconductor light emitting elements emit light at the same time, a field for projecting a light image using a complementary color or white as a mixed color is set in the frame to improve the color reproducibility and brightness of the overall image. Some drive systems are used.
このような補色あるいは白色の画像投影フィールドを設定した場合、各色の光源素子毎に発光効率の変化特性が異なる。 When such a complementary color or white image projection field is set, the light emission efficiency change characteristic differs for each light source element of each color.
加えて、補色フィールドの前に位置するフィールドから続けて発光している素子と、その補色フィールドで発光を開始した素子とでは、同じ補色フィールドで発光する場合でも、それぞれの温度特性及び発光時間が共に異なる。 In addition, an element that continuously emits light from a field located before the complementary color field and an element that starts light emission in the complementary color field, even when emitting light in the same complementary color field, have their respective temperature characteristics and emission time. Both are different.
図5(A)は、補色フィールドであるYe(黄色)フィールドに続いてG(緑色)フィールドが位置する場合の、G用の半導体発光素子による光源とR(赤色)用の半導体発光素子による光源の各発光波形を示す。G用光源の発光波形が、図5(A−1)に示すように高い波高値で2つのフィールド期間分に渡っているのに対し、図5(A−2)に示すようにR用光源の発光波形は、当初のYeフィールド期間のみとなっており、且つG用光源に対して非常に低い波高値となっている。 FIG. 5A shows a light source by a G semiconductor light emitting element and a light source by an R (red) semiconductor light emitting element when a G (green) field is located following a Ye (yellow) field which is a complementary color field. Each light emission waveform is shown. The light emission waveform of the G light source has a high peak value over two field periods as shown in FIG. 5 (A-1), whereas the R light source as shown in FIG. 5 (A-2). The light emission waveform is only the initial Ye field period and has a very low peak value with respect to the G light source.
加えて、G用光源、R用光源共に発光期間の当初が、素子温度が低いために最も輝度が高く、素子の温度上昇によって輝度が急激に低下した後、徐々に吸熱量と放熱量が相殺される割合が増え、低下の割合がゆるやかになる。 In addition, both the light source for G and the light source for R initially have the highest brightness because the element temperature is low, and after the brightness suddenly decreases due to the temperature rise of the element, the amount of heat absorbed and the amount of heat released gradually cancel each other. The rate of being increased increases and the rate of decrease is gradual.
しかしながら、G用光源の発光輝度がまだ低下する過程時に、R用光源の発光輝度がゆるやかに安定しつつ、同時発光する期間を停止するものとなっており、発光輝度の時間特性が両光源素子で著しく異なることが見て取れる。 However, during the process in which the light emission luminance of the G light source is still decreasing, the light emission luminance of the R light source is gradually stabilized, and the period of simultaneous light emission is stopped. It can be seen that the difference is significant.
次の図5(B)は、補色フィールドであるYe(黄色)フィールドを挟んで、その前側にG(緑色)フィールド、後ろ側にR(赤色)フィールドが位置する場合の、G用の半導体発光素子による光源とR(赤色)用の半導体発光素子による光源の各発光波形を示す。 FIG. 5B shows a semiconductor light emission for G in the case where a G (green) field is located on the front side and an R (red) field is located behind the Ye (yellow) field which is a complementary color field. Each light emission waveform of the light source by an element and the light source by the semiconductor light emitting element for R (red) is shown.
G用光源、R用光源共に、発光期間の当初が、素子温度が低いために最も輝度が高く、素子の温度上昇によって輝度が低下した後、徐々に吸熱量と放熱量が相殺される割合が増え、低下の割合がゆるやかになる。 Both the light source for G and the light source for R have the highest luminance at the beginning of the light emission period because the element temperature is low, and after the luminance decreases due to the temperature rise of the element, there is a ratio that the heat absorption amount and the heat dissipation amount are gradually offset. Increases and decreases the rate of decrease.
しかしながら、両発光素子の発光タイミングのずれから、中央のYeフィールドでは、G用光源の発光波形が、図5(B−1)に示すように低下した状態で安定しているのに対し、図5(B−2)に示すようにR用光源の発光波形は発光当初の最も高い状態から急激に低下する過程となっており、この場合も発光輝度の時間特性が両光源素子で著しく異なることが見て取れる。 However, due to the difference in the light emission timings of the two light emitting elements, in the central Ye field, the emission waveform of the G light source is stable in a lowered state as shown in FIG. As shown in FIG. 5 (B-2), the emission waveform of the R light source is in the process of rapidly decreasing from the highest state at the beginning of light emission, and in this case also, the time characteristics of the emission luminance are significantly different between the two light source elements. Can be seen.
これらのように同時発光する複数の光源素子の輝度時間特性が著しく異なるような場合、光源素子を駆動する電流を調整する方法を採用したとしても、同時発光するフィールド期間では正確な階調表現がしにくく、一部で階調が反転するなど、不自然な色の描写となる可能性がある。 When the luminance time characteristics of a plurality of light source elements that emit light at the same time are remarkably different as described above, even if a method for adjusting the current for driving the light source elements is adopted, accurate gradation expression is obtained in the field period in which light is emitted simultaneously. This may result in unnatural colors such as inversion of the gradation in some areas.
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、複数色の半導体発光素子の同時発光による輝度向上と正確な階調表現とを両立することが可能な投影装置、投影方法及びプログラムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a projection capable of achieving both luminance improvement and accurate gradation expression by simultaneous light emission of a plurality of color semiconductor light emitting elements. An apparatus, a projection method, and a program are provided.
本発明の一態様は、複数色の発光素子を各色毎に輝度を調整して発光可能な光源と、上記色毎の発光素子の発光または消灯を制御する駆動手段と、上記駆動手段により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記光源の複数色の階調変調値を調整する調整手段と、を具備したことを特徴とする。 According to one embodiment of the present invention, a light source capable of emitting light by adjusting brightness of each color light-emitting element for each color, a driving unit that controls light emission or extinction of the light-emitting element for each color, and a plurality of colors by the driving unit Adjusting means for adjusting gradation modulation values of a plurality of colors of the light source on the basis of luminance time characteristics with the passage of time from the start of light emission in a simultaneous light emission period in which the light emitting elements are simultaneously emitted. And
本発明によれば、複数色の半導体発光素子の同時発光による輝度向上と正確な階調表現とを両立することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to achieve both luminance improvement and accurate gradation expression by simultaneous light emission of a plurality of color semiconductor light emitting elements.
以下本発明をDLP(登録商標)方式のデータプロジェクタ装置に適用した場合の一実施形態について図面を参照して説明する。 An embodiment in which the present invention is applied to a DLP (registered trademark) data projector apparatus will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施形態に係るデータプロジェクタ装置10の概略機能構成を示す図である。
入力部11は、例えばピンジャック(RCA)タイプのビデオ入力端子、D−sub15タイプのRGB入力端子、HDMI(High−Definition Multimedia Interface)端子などにより構成される。入力部11に入力された各種規格のアナログまたはデジタルの画像信号は、入力部11で必要に応じてデジタル化された後に、システムバスSBを介して画像変換部12に送られる。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic functional configuration of a
The
画像変換部12は、スケーラあるいはフォーマッタとも称され、入力されるデジタル値の画像データを、投影に適した所定フォーマットの画像データに統一して投影処理部13へ送る。このとき画像変換部12は、内部に備えられる階調変換部12Aにより、後述するように階調テーブルを参照した上でPWM信号情報として上記投影処理部13へ送る。
The
この際、OSD(On Screen Display)用の各種動作状態を示すシンボル等のデータも必要に応じて画像変換部12により画像データに重畳加工され、加工後の画像データを投影処理部13へ送る。
At this time, data such as symbols indicating various operation states for OSD (On Screen Display) is also superimposed on the image data by the
投影処理部13は、送られてきた画像データに応じて、所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば60[フレーム/秒]と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により、空間的光変調素子であるマイクロミラー素子14を表示するべく駆動する。
The projection processing unit 13 multiplies a frame rate according to a predetermined format, for example, 60 [frames / second], the number of color component divisions, and the number of display gradations according to the transmitted image data. The
このマイクロミラー素子14は、アレイ状に配列された複数、例えばWXGA(Wide eXtended Graphic Array)(横1280画素×縦800画素)分の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン/オフ動作して画像を表示することで、その反射光により光像を形成する。
This
一方で、光源部15から時分割でR,G,Bの原色光が循環的に出射される。この光源部15からの原色光が、ミラー16で全反射して上記マイクロミラー素子14に照射される。
On the other hand, R, G, and B primary color lights are emitted cyclically from the
そして、マイクロミラー素子14での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズ部17を介して、投影対象となる図示しないスクリーンに投影表示される。
Then, an optical image is formed by the reflected light from the
光源部15は、青色のレーザ光を発するLD18を有する。
LD18が発する青色のレーザ光(B)は、ミラー19で反射され、ダイクロイックミラー20を透過した後に蛍光ホイール21の周面に照射される。この蛍光ホイール21は、ホイールモータ(M)22により回転されるもので、上記青色のレーザ光が照射される周面全周に渡って蛍光体層21gを形成している。
The
The blue laser light (B) emitted from the
より詳細には、蛍光ホイール21の上記レーザ光が照射される円周上に蛍光体を塗布することで蛍光体層21gが形成される。蛍光ホイール21の蛍光体層21gが形成されている面の裏面には図示しない反射板が蛍光体層21gと重なるように設けられている。
More specifically, the
蛍光ホイール21の蛍光体層21gに青色のレーザ光が照射されることで、緑色光(G)が反射光として励起する。この緑色光は、上記ダイクロイックミラー20で反射され、ダイクロイックミラー23でも反射されて、インテグレータ24で輝度分布が均一な光束とされた後に、ミラー25で反射されて、上記ミラー16に至る。
By irradiating the
さらに光源部15は、赤色光を発するLED26、及び青色光を発するLED27を有する。
LED26が発する赤色光(R)は、上記ダイクロイックミラー20を透過し、上記ダイクロイックミラー23で反射された後、上記インテグレータ24で輝度分布が均一な光束とされ、それから上記ミラー25で反射されて、上記ミラー16に至る。
The
The red light (R) emitted from the
LED27が発する青色光(B)は、上記ダイクロイックミラー23を透過し、上記インテグレータ24で輝度分布が均一な光束とされた後に、上記ミラー25で反射されて、上記ミラー16に至る。
The blue light (B) emitted from the
以上の如く、ダイクロイックミラー20は、青色光,赤色光を透過する一方で、緑色光を反射する。ダイクロイックミラー23は、青色光を透過する一方で、緑色光及び赤色光を反射する。
本実施形態では、上記マイクロミラー素子14による反射光の振り分け動作で、上記投影レンズ部17方向に反射されなかった光、所謂「オフ光」が測定手段である輝度センサ28に入射される。この輝度センサ28は、入射された光の照度を測定し、後に詳述するが、輝度を示す信号を上記投影処理部13に出力する。
As described above, the
In the present embodiment, light that has not been reflected in the direction of the
投影処理部13は、上記マイクロミラー素子14での画像の表示による光像の形成、上記LD18、LED26,27の各発光、上記ホイールモータ22による蛍光ホイール21の回転、及び上記輝度センサ28による輝度の測定を、後述するCPU29の制御の下に実行する。
The projection processing unit 13 forms a light image by displaying an image on the
上記各回路の動作すべてをCPU29が制御する。このCPU29は、メインメモリ30及びプログラムメモリ31と直接接続される。メインメモリ30は、例えばSRAMで構成され、CPU29のワークメモリとして機能する。プログラムメモリ31は、電気的に書換可能な不揮発性メモリで構成され、上記CPU29が実行する動作プログラムや各種定型データと、さらに階調テーブル31Aとして、後述する原色R,G,Bの期間及び混色のYe,Wの期間に対応した複数の階調値毎のPWMパターンの設定値などを記憶する。CPU29は、上記メインメモリ30及びプログラムメモリ31を用いて、このデータプロジェクタ装置10内の制御動作を実行する。
The
上記CPU29は、操作部32からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。
この操作部32は、データプロジェクタ装置10の本体に設けられるキー操作部と、このデータプロジェクタ装置10専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光する赤外線受光部とを含み、ユーザが本体のキー操作部またはリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をCPU29へ直接出力する。
The
The operation unit 32 includes a key operation unit provided in the main body of the
上記CPU29はさらに、上記システムバスSBを介して音声処理部33とも接続される。音声処理部33は、PCM音源等の音源回路を備え、投影動作時にシステムバスSBを介して与えられる音声データをアナログ化し、スピーカ部34を駆動して拡声放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。
The
続いて、上記光源部15とマイクロミラー素子14、及び投影レンズ部17を含む光学系のより具体的な構成例について図2により説明する。
Next, a more specific configuration example of the optical system including the
図2において、LD18は、複数、例えば8×4(紙面に垂直な方向)の計24個のマトリックス状に配置されたLDアレイで構成され、それぞれの発光により出射された青色レーザ光は、これも同数のミラーを、段差を設けてマトリックス状に配置したミラーアレイで構成されるミラー19で反射される。
In FIG. 2, the
ミラー19で反射された青色のレーザ光は、レンズ41,42、ダイクロイックミラー20、レンズ43,44を介して蛍光ホイール21に投射される。
The blue laser light reflected by the
蛍光ホイール21の蛍光体層21g(図1参照)で励起した緑色光は、蛍光ホイール21の蛍光体層21gが形成されている面の裏面に設けられている図示しない反射板で反射され、上記レンズ43,44を介してダイクロイックミラー20で反射され、レンズ45を介した後にダイクロイックミラー23で反射される。
The green light excited by the
このダイクロイックミラーホイール23で反射された緑色光が、レンズ46、インテグレータ24、及びレンズ47を介してミラー25で反射され、さらにレンズ48を介して上記ミラー16に至る。
The green light reflected by the
ミラー16で反射された緑色光は、レンズ49を介してマイクロミラー素子14に照射され、このマイクロミラー素子14で対応する色の光像が形成される。形成された光像は、上記レンズ49を介して投影レンズ部17側に出射される。
The green light reflected by the
また、LED26が発する赤色光は、レンズ50,51を介して上記ダイクロイックミラー20を透過し、レンズ45を介して上記ダイクロイックミラー23で反射される。
The red light emitted from the
LED27が発する青色光は、レンズ52,53を介して上記ダイクロイックミラー23を透過する。
Blue light emitted from the
次に上記実施形態の動作について説明する。
なお、上述した如く以下に示す動作は全て、CPU29がプログラムメモリ31から読出した動作プログラムや固定データ等をメインメモリ30に展開して記憶させた上で実行する。
Next, the operation of the above embodiment will be described.
As described above, all of the operations described below are executed after the
本実施形態では、カラー画像1フレームを投影する際、例えば、図4に示すように、当該フレームをR(赤),Ye(黄),G(緑),B(青),W(白)の5フィールドで構成して当該色の画像を投影するものとする。 In the present embodiment, when one frame of a color image is projected, for example, as shown in FIG. 4, the frame is R (red), Ye (yellow), G (green), B (blue), W (white). It is assumed that the image of the color is projected.
投影処理部13では、赤色信号Rに対応する画像は、R(赤)フィールド,Ye(黄)フィールド,W(白)フィールドの期間、緑色信号Gに対応する画像は、Ye(黄)フィールド,G(緑)フィールド,W(白)フィールドの期間、青色信号Bに対応する画像は、B(青)フィールド,W(白)フィールドの期間、にそれぞれ割り振られて、その光源の輝度レベルの時間積分値の割り振られた複数フィールド分の和として、対応する階調に応じた表示が行われるように、赤色信号Rと緑色信号Gと青色信号Bの階調に対応するPWM信号(オン/オフ信号)が作られる。 In the projection processing unit 13, images corresponding to the red signal R are R (red) field, Ye (yellow) field, W (white) field period, images corresponding to the green signal G are Ye (yellow) field, The image corresponding to the blue signal B during the G (green) field and W (white) field periods is allocated to the B (blue) field and W (white) field periods, respectively, and the luminance level time of the light source. PWM signals (ON / OFF) corresponding to the gray levels of the red signal R, green signal G, and blue signal B so that display corresponding to the corresponding gray level is performed as the sum of the plurality of fields to which the integral values are allocated. Signal).
そして、次のフレーム期間を用いて、マイクロミラー素子14により、そのPWM信号に基づく表示が行われる。
Then, using the next frame period, the
また、投影処理部13は、Ye(黄)フィールドにおいては、緑色光用のLD18、及び赤色光用のLED26を同時に発光させる。
In the Ye (yellow) field, the projection processing unit 13 causes the
さらに投影制御部13は、W(白)フィールドにおいては、緑色光用のLD18、赤色光用のLED26、及び青色光用のLED27のすべてを同時に発光させる。
Furthermore, in the W (white) field, the projection control unit 13 causes all of the
図3は、データプロジェクタ装置10の電源がオンである間に実行する、主として階調のキャリブレーション動作に関する処理内容を抽出して示すフローチャートである。
FIG. 3 is a flowchart showing extracted processing contents mainly relating to the gradation calibration operation, which is executed while the power of the
電源をオンした状態でCPU29は、キャリブレーション動作を行なうタイミングであるか否かを判断する(ステップS101)。
With the power turned on, the
ここでキャリブレーション動作を行なうタイミングとは、例えば、電源投入当初、連続投影時間で一定時間(ex.30分)毎などに相当するものとし、CPU29がメインメモリ30内に設定する連続動作時間をカウントするレジスタの内容に基づいて判断するものとする。
Here, the timing of performing the calibration operation corresponds to, for example, a continuous projection time every fixed time (ex. 30 minutes) at the beginning of power-on, and the continuous operation time set by the
上記ステップS101でキャリブレーション動作を行なうタイミングではないと判断した場合、CPU29は通常の投影動作として、その時点で設定されているR,G,B各色の階調データに基づいて、入力部11から入力される画像信号に対応した画像をマイクロミラー素子14で表示して反射光により光像を形成させ、投影レンズ部17より投影対象のスクリーン等に出射し(ステップS102)、その後に再び上記ステップS101からの処理に戻る。
If it is determined in step S101 that it is not the timing for performing the calibration operation, the
図4は、この通常投影時に主としてCPU29により実行される投影動作の処理タイミングを示す。前述したように図4(A)に示す如く、カラー画像1フレームがR(赤),Ye(黄),G(緑),B(青),W(白)の5フィールドで構成してR(赤),G(緑),B(青)信号に対応する画像を投影する。
FIG. 4 shows the processing timing of the projection operation executed mainly by the
Yeフィールドは、赤色光と緑色光の混色による補色の画像投影期間として設定されるもので、赤色光を発するLED26と、緑色光を得るために青色の励起光を発するLD18とが同時に発光するよう投影処理部13により駆動される。
The Ye field is set as a complementary color image projection period by mixing red light and green light so that the
またWフィールドでは、赤色光、緑色光、及び青色光の混色による輝度画像(モノクロ画像)の投影期間として設定されるもので、赤色光を発するLED26、緑色光を得るために青色の励起光を発するLD18、及び青色光を発する投影レンズ部17の全てが同時に発光するよう投影処理部13により駆動される。
The W field is set as a projection period of a luminance image (monochrome image) by mixing red light, green light, and blue light. The
したがって、図4(B)に示すように赤色光を発する光源であるLED26の発光タイミングは、当該フレームの前のフレームのWフィールドから当該フレームのRフィールド及びYeフィールドに至る期間となる。
Therefore, as shown in FIG. 4B, the light emission timing of the
また図4(C)に示すように緑色光を得るために青色の励起光を発するLD18の発光タイミングは、当該フレームのYeフィールド及びGフィールドと、Wフィールドの2つの期間となる。
As shown in FIG. 4C, the light emission timing of the
さらに図4(D)に示すように青色光を発するLED27の発光タイミングは、当該フレームのBフィールド及びWフィールドとなる。
Further, as shown in FIG. 4D, the emission timing of the
図4(E)〜図4(G)に色毎の光源素子の輝度時間特性を例示する。図示する如く、色光源毎に輝度レベルが大きく異なる(G>R>B)と共に、発光期間の当初が最も輝度が高く、素子の温度上昇によって輝度が急激に低下した後、吸熱量と放熱量が相殺される割合が増え、低下の割合がゆるやかになる。 FIGS. 4E to 4G illustrate luminance time characteristics of the light source elements for each color. As shown in the figure, the luminance level differs greatly for each color light source (G> R> B), the luminance is highest at the beginning of the light emission period, and the luminance is rapidly decreased due to the temperature rise of the element. The rate at which is offset increases, and the rate of decline becomes gradual.
一方、上記ステップS101でキャリブレーション動作を行なうタイミングであると判断した場合、CPU29はキャリブレーション動作の光源を指定する変数nを初期化して「0」とした後(ステップS103)、変数nの値、ここでは「0」により指定されるLED26の輝度時間特性を測定する(ステップS104)。
On the other hand, if it is determined in step S101 that it is time to perform the calibration operation, the
この輝度時間特性の測定にあたっては、例えば2画像フレームに渡ってLED26のみを発光させるものとして、上記図4(B)に示したタイミング、すなわち1フレーム目のWフィールドから2フレーム目のYeフィールドまで発光するように投影処理部13により駆動させる。
In the measurement of the luminance time characteristic, for example, only the
このとき投影処理部13は、マイクロミラー素子14で表示させる画像が投影画像全面が黒色となるようにして、光源部15からの光を全て投影レンズ部17側ではなく輝度センサ28側に反射させる。なお、そのときの他の色の光源はオフに対応する動作とさせる。
At this time, the projection processing unit 13 reflects all the light from the
これにより上記図4(E)に示したように変化するLED26の輝度時間特性を、輝度センサ28を用いて測定する。
この測定結果が、このフィールド構成に基づく、赤色光を発するLED26の発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性を表すデータとなる。
As a result, the luminance time characteristic of the
This measurement result is data representing luminance time characteristics with the passage of time from the start of light emission of the
その後、変数nの値を「+1」更新設定し(ステップS105)、更新設定した変数nの値が、R,G,Bの輝度時間特性の測定を終えたことを示す値「3」ではないことを確認した上で(ステップS106)、再び上記ステップS104からの処理に戻る。 Thereafter, the value of the variable n is updated by “+1” (step S105), and the updated value of the variable n is not “3” indicating that the measurement of the luminance time characteristics of R, G, and B is finished. After confirming this (step S106), the process returns to step S104.
こうしてステップS104,S105の処理を繰返し実行することで、CPU29は変数nの値を更新設定しながら、緑色光の輝度時間特性、青色光の輝度時間特性も同様にして実行する。
By repeatedly executing the processes of steps S104 and S105 in this manner, the
つまり、緑色光の輝度時間特性の測定にあたっては、上記図4(C)に示したタイミング、すなわち1画像フレーム中のYeフィールド及びGフィールドと、Wフィールド6とでLD18を発光させて、測定する。なお、その測定期間に他の色の光源はオフに対応する動作とさせる。
That is, when measuring the luminance time characteristic of green light, the
また、青色光の輝度時間特性の測定にあたっては、上記図4(D)に示したタイミング、すなわち1画像フレーム中のBフィールド及びWフィールド6でLED27を発光させて、測定する。なお、その測定期間に他の色の光源はオフに対応する動作とさせる。
In measuring the luminance time characteristic of blue light, the
そして、青色光の輝度時間特性の測定を終えた後、上記ステップS105で変数nの値を「+1」更新設定して「3」とすると、続くステップS106でCPU29はその変数nの値からR,G,Bの輝度時間特性の測定を終えたものと判断する。
After the measurement of the luminance time characteristic of the blue light is finished, when the value of the variable n is updated by “+1” and set to “3” in step S105, the
次いでCPU29は、上記測定したR,G,Bの輝度時間特性に基づき、原色(R,G,B)期間中に対応するPWMタイミング情報である階調変調データ(階調変調値)を調整して、プログラムメモリ31の階調テーブル31Aに設定する(ステップS107)。
Next, the
さらにCPU29は、上記設定したR,G,Bの輝度時間特性に基づき、複数色の光源を同時発光しての混色フィールドであるYeフィールド及びWフィールド期間中でのPWMタイミング情報である階調変調データを、各発光開始時間のずれを考慮して算出し、算出した正確な階調を得るための階調変調データを調整してプログラムメモリ31の階調テーブル31Aにそれぞれ設定する(ステップS108)。
Further, based on the set luminance time characteristics of R, G, and B, the
上記ステップS107及びS108では、PWM信号のオンの期間が局所的に集中(連続)しないように考慮されるとともに、R,G,Bの各光源の輝度の減衰カーブによる階調の逆転現象が起きないように、R,G,Bの輝度時間特性を考慮して、階調テーブル31Aが調整(設定)される。 In steps S107 and S108, it is considered that the on period of the PWM signal is not locally concentrated (continuous), and a tone reversal phenomenon occurs due to the luminance attenuation curve of each of the R, G, and B light sources. The gradation table 31A is adjusted (set) in consideration of the luminance time characteristics of R, G, and B so as not to exist.
以上でキャリブレーション動作を終えたものとして、再び上記ステップS101からの処理に戻る。 Assuming that the calibration operation has been completed, the process returns to step S101.
以上詳述した如く本実施形態によれば、同時発光期間での各発光開始時間のずれを考慮して、正確な階調を得るための各階調変調データを調整して、プログラムメモリ31の階調テーブル31Aに設定するので、複数色の半導体発光素子の同時発光による輝度向上と正確な階調表現とを両立することが可能となる。
As described above in detail, according to the present embodiment, each gradation modulation data for obtaining an accurate gradation is adjusted in consideration of the shift of each emission start time in the simultaneous emission period, and the level of the
また上記実施形態では、輝度センサ28を用いて各色発光素子の実際の輝度時間特性を測定した上で適正な階調変調データを読出して設定するものとしているので、半導体発光素子の経年変化や個体差等を勘案し、より正確な階調表現が実現できる。
In the above embodiment, since the actual luminance time characteristic of each color light emitting element is measured using the
特に上記実施形態では、輝度センサ28の位置を、投影レンズ部17に至る画像投影用の光軸方向から外れた、所謂オフ光が照射される位置に配するものとしたので、各色光源の輝度時間特性測定時には投影レンズ部17から出射する画像をごく短時間だけ停止するだけで済み、測定用の不必要な画像を投影することを回避でき、通常の投影動作への影響を最小限に留めることができる。
In particular, in the above embodiment, since the position of the
また上記実施形態では、Yeフィールドのように原色光2色の混色による補色画像を投影する期間を設けるものとしており、このような補色期間では、R,G,B3色を同時に発光して輝度画像を投影するWフィールド期間に比して、1色当たりの階調の誤差が与える影響が大きく、色ずれが認識されやすい。しかし、上記実施形態では、このような補色期間を設ける場合でも、使用する各光源の輝度時間特性を正確に把握して、同時発光期間もグレー階調としての利用だけでなく、補色の階調表現に利用できる精細な階調表現を実現することが可能となる。 In the above-described embodiment, a period for projecting a complementary color image by mixing two primary colors as in the Ye field is provided. In such a complementary color period, R, G, and B3 colors are simultaneously emitted to emit a luminance image. Compared with the W field period for projecting the image, the influence of the gradation error per color is large, and color misregistration is easily recognized. However, in the above embodiment, even when such a complementary color period is provided, the luminance time characteristic of each light source to be used is accurately grasped, and the simultaneous light emission period is not only used as a gray gradation, but also a complementary color gradation. It is possible to realize fine gradation expression that can be used for expression.
この点は、上記Yeフィールドに限らず、B(青色)光源とG(緑色)光源とを同時に発光させるCy(シアン)フィールド、及びR(赤色)光源とB(青色)光源とを同時に発光させるMg(マゼンタ)フィールドを設ける場合にも同様の効果を奏し得る。 This point is not limited to the Ye field, but a Cy (cyan) field that simultaneously emits a B (blue) light source and a G (green) light source, and a R (red) light source and a B (blue) light source that emit light simultaneously. The same effect can be obtained when an Mg (magenta) field is provided.
なお上記実施形態では説明しなかったが、投影画像の輝度を輝度センサ28で測定するのみならず、予想される複数色の発光素子それぞれの輝度時間特性をプログラムメモリ31に予め記憶しておき、そのデータを参照することで、階調変調データを調整するようにしてもよい。
Although not described in the above embodiment, not only the brightness of the projected image is measured by the
このような構成とすることで、フィールド構成の変化やそのタイミングの変化に対応して、輝度時間特性に基づく正確な階調表現を容易に実現することが可能となる。 By adopting such a configuration, it is possible to easily realize an accurate gradation expression based on the luminance time characteristic in response to a change in the field configuration and a change in its timing.
また、光源素子であるLD18、LED26、及びLED27それぞれの温度を検出するものとし、予め検出した温度(帯域)の変化に伴う複数の輝度時間特性をプログラムメモリ31に記憶しておき、検出した光源素子毎の温度に基づいて記憶している輝度時間特性を切換え、光源素子毎の階調値を調整するものとしてもよい。
Further, it is assumed that the temperatures of the light source elements LD18, LED26, and LED27 are detected, and a plurality of luminance time characteristics associated with changes in temperature (band) detected in advance are stored in the
このような構成とすることで、光源素子の周辺の温度変化に伴う輝度時間特性の変化に容易に対応することが可能となる。 With such a configuration, it is possible to easily cope with a change in luminance time characteristics accompanying a temperature change around the light source element.
なお、上記実施形態は、緑色光を、蛍光体を用いて励起するための励起用光源に青色光を発するLD18を用い、赤色光を発するLED26、及び青色光を発するLED27を用いる場合の構成について説明したが、本発明はこのような構成に限ることなく、半導体発光素子を使用する各種投影装置に適用可能であることは勿論である。 In addition, the said embodiment uses about LD26 which emits blue light for the light source for excitation for exciting green light using a fluorescent substance, LED26 which emits red light, and LED27 which emits blue light are used about the structure As described above, the present invention is not limited to such a configuration, but can be applied to various projection apparatuses using semiconductor light emitting elements.
また、上記実施形態では、定期的にキャリブレーション動作を行わせるようにしたが、通常投影時に先だって一回行うものとしてもよい。 In the above embodiment, the calibration operation is periodically performed. However, the calibration operation may be performed once prior to normal projection.
また、上記実施形態では、補色の同時点灯期間として、Ye期間のみを持つフィールド構成の投影装置で説明したが、補色の同時点灯期間としてCyやMgの期間を有するフィールド構成の投影装置にも、本発明が適用可能であることは言うまでもない。 In the above embodiment, the field configuration projection apparatus having only the Ye period as the complementary color simultaneous lighting period has been described. However, the field configuration projection apparatus having the Cy or Mg period as the complementary color simultaneous lighting period is also described. Needless to say, the present invention is applicable.
また、上記実施形態では、発光素子としてLDやLEDの半導体発光素子の例で説明したが、それに限定されず、輝度時間特性を有する発光素子に対して、本発明は適用可能である。 In the above-described embodiment, an example of a semiconductor light emitting element such as an LD or an LED has been described as the light emitting element. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can be applied to a light emitting element having luminance time characteristics.
その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention in the implementation stage. Further, the functions executed in the above-described embodiments may be combined as appropriate as possible. The above-described embodiment includes various stages, and various inventions can be extracted by an appropriate combination of a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some constituent requirements are deleted from all the constituent requirements shown in the embodiment, if the effect is obtained, a configuration from which the constituent requirements are deleted can be extracted as an invention.
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項1記載の発明は、複数色の発光素子を各色毎に輝度を調整して発光可能な光源と、上記色毎の発光素子の発光または消灯を制御する駆動手段と、上記駆動手段により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記複数色の階調変調値を調整する調整手段と、画像信号を入力する入力手段と、上記調整手段で調整した階調変調値に応じ、上記光源からの光を上記入力手段で入力する画像信号に基づいて空間変調して光像を形成する光変調手段と、上記光変調手段で形成した光像を出射して投影する投影手段とを具備したことを特徴とする。
Hereinafter, the invention described in the scope of claims of the present application will be appended.
According to the first aspect of the present invention, a light source capable of emitting light by adjusting the luminance of each color light-emitting element for each color, a driving unit that controls light emission or extinction of the light-emitting element for each color, and a plurality of light sources by the driving unit. An adjustment unit that adjusts the gradation modulation values of the plurality of colors based on a luminance time characteristic with a lapse of time from the start of light emission in a simultaneous light emitting period in which light emitting elements of colors are simultaneously emitted, and an input unit that inputs an image signal And a light modulation unit that spatially modulates light from the light source based on an image signal input by the input unit in accordance with the gradation modulation value adjusted by the adjustment unit, and a light modulation unit And a projection means for emitting and projecting the optical image formed in (1).
請求項2記載の発明は、上記請求項1記載の発明において、上記複数色の発光素子の色毎の輝度時間特性を測定する輝度測定手段をさらに具備し、上記調整手段は、上記輝度測定手段で測定した上記複数色の発光素子の色毎の輝度時間特性に基づき、上記複数色の階調変調値を調整することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the apparatus further comprises a luminance measuring unit that measures luminance time characteristics for each color of the light emitting elements of the plurality of colors, and the adjusting unit includes the luminance measuring unit. The gradation modulation values of the plurality of colors are adjusted based on the luminance time characteristics of the light emitting elements of the plurality of colors measured for each color.
請求項3記載の発明は、上記請求項2記載の発明において、上記輝度測定手段は、上記光変調手段で上記投影手段の方向とは異なる方向に出射された光を用いて輝度時間特性を測定することを特徴とする。 According to a third aspect of the invention, in the second aspect of the invention, the luminance measuring means measures luminance time characteristics using light emitted from the light modulating means in a direction different from the direction of the projecting means. It is characterized by doing.
請求項4記載の発明は、上記請求項1乃至3何れかに記載の発明において、上記同時発光期間は、原色光を発する2色の発光素子を駆動することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, the two-color light emitting elements that emit primary color light are driven during the simultaneous light emission period.
請求項5記載の発明は、上記請求項1乃至4何れかに記載の発明において、上記複数色の発光素子それぞれの輝度時間特性を記憶する記憶手段をさらに具備し、上記調整手段は、上記記憶手段で記憶する上記複数色の発光素子それぞれの輝度時間特性に基づいて、上記複数色の階調変調値を調整することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the apparatus further comprises storage means for storing the luminance time characteristics of each of the light emitting elements of the plurality of colors, and the adjustment means is the storage means. The gradation modulation values of the plurality of colors are adjusted based on luminance time characteristics of the light emitting elements of the plurality of colors stored by the means.
請求項6記載の発明は、上記請求項5記載の発明において、上記複数色の発光素子それぞれの温度を検出する温度検出手段をさらに具備し、上記記憶手段は、温度に対応する輝度時間特性を複数記憶し、上記調整手段は、上記温度検出手段で検出した上記複数色の発光素子の色毎の温度に基づいて上記記憶手段で記憶する輝度時間特性を切換え、上記複数色の発光素子毎の階調変調値を調整することを特徴とする。
The invention described in claim 6 further comprises temperature detecting means for detecting the temperature of each of the light emitting elements of the plurality of colors in the invention described in
請求項7記載の発明は、複数色の発光素子を色毎に輝度を調整して発光可能な光源、上記色毎の発光素子の発光または消灯を制御する駆動部、画像信号を入力する入力部、上記光源からの光を上記入力部で入力する画像信号に基づいて空間変調して光像を形成する光変調部、及び上記光変調部で形成した光像を出射して投影する投影部を備えた装置での投影方法であって、上記駆動部により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記複数色の階調変調値を調整する調整工程を有することを特徴とする。 The invention according to claim 7 is a light source capable of emitting light by adjusting the luminance of each color light emitting element for each color, a drive unit for controlling light emission or extinction of the light emitting element for each color, and an input unit for inputting an image signal A light modulation unit that spatially modulates light from the light source based on an image signal input from the input unit to form a light image, and a projection unit that emits and projects the light image formed by the light modulation unit. A projection method using the apparatus provided with the gradation of the plurality of colors based on a luminance time characteristic with a lapse of time from the start of light emission in a simultaneous light emitting period in which the driving unit simultaneously emits light of a plurality of colors. It has the adjustment process which adjusts a modulation value, It is characterized by the above-mentioned.
請求項8記載の発明は、複数色の発光素子を色毎に輝度を調整して発光可能な光源、上記色毎の発光素子の発光または消灯を制御する駆動部、画像信号を入力する入力部、上記光源からの光を上記入力部で入力する画像信号に基づいて空間変調して光像を形成する光変調部、及び上記光変調部で形成した光像を出射して投影する投影部を備えた装置が内蔵するコンピュータが実行するプログラムであって、上記コンピュータを、上記駆動部により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記複数色の階調変調値を調整する調整手段として機能させることを特徴とする。
The invention according to
10…データプロジェクタ装置、11…入力部、12…画像変換部、12A…階調変換部、13…投影処理部、14…マイクロミラー素子、15…光源部、16…ミラー、17…投影レンズ部、18…(青色発光用)LD、19…ミラー、20…ダイクロイックミラー、21…蛍光ホイール、21g…蛍光体層、22…ホイールモータ(M)、23…ダイクロイックミラー、24…インテグレータ、25…ミラー、26…(赤色発光用)LEDミラー、27…(青色発光用)LED、28…輝度センサ、29…CPU、30…メインメモリ、31…プログラムメモリ、31A…階調テーブル、32…操作部、33…音声処理部、34…スピーカ部、41〜53…レンズ、SB…システムバス。
DESCRIPTION OF
Claims (9)
上記色毎の発光素子の発光または消灯を制御する駆動手段と、
上記駆動手段により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記光源の複数色の階調変調値を調整する調整手段と、
を具備したことを特徴とする投影装置。 A light source capable of emitting light by adjusting the brightness of each color light-emitting element for each color;
Driving means for controlling light emission or extinction of the light emitting element for each color;
Adjusting means for adjusting gradation modulation values of a plurality of colors of the light source based on a luminance time characteristic with the passage of time from the start of light emission in a simultaneous light emission period in which light emitting elements of a plurality of colors are simultaneously emitted by the driving unit;
A projection apparatus comprising:
上記入力手段で入力する画像信号に基づいて上記光源からの光を上記調整手段で調整した階調変調値に応じ空間変調して光像を形成する光変調手段と、
上記光変調手段で形成した光像を出射して投影する投影手段と
をさらに具備したことを特徴とする請求項1記載の投影装置。 An input means for inputting an image signal;
A light modulation means for forming an optical image of the light from the light source based on image signals input on fill force means by spatially modulated according to the gradation modulation value adjusted by the adjustment means,
The projection apparatus according to claim 1, further comprising a projection unit that emits and projects a light image formed by the light modulation unit.
上記調整手段は、上記輝度測定手段で測定した上記複数色の発光素子の色毎の輝度時間特性に基づき、上記複数色の階調変調値を調整する
ことを特徴とする請求項2記載の投影装置。 Further comprising luminance measuring means for measuring luminance time characteristics for each color of the light emitting elements of the plurality of colors,
3. The projection according to claim 2, wherein the adjusting unit adjusts the gradation modulation values of the plurality of colors based on luminance time characteristics for each color of the plurality of light emitting elements measured by the luminance measuring unit. apparatus.
上記調整手段は、上記記憶手段で記憶する上記複数色の発光素子それぞれの輝度時間特性に基づいて、上記複数色の階調変調値を調整する
ことを特徴とする請求項1乃至5何れかに記載の投影装置。 Further comprising storage means for storing the luminance time characteristics of each of the light emitting elements of the plurality of colors,
6. The adjustment unit according to claim 1, wherein the adjustment unit adjusts the gradation modulation values of the plurality of colors based on luminance time characteristics of the light emitting elements of the plurality of colors stored in the storage unit. The projection device described.
上記記憶手段は、温度に対応する輝度時間特性を複数記憶し、
上記調整手段は、上記温度検出手段で検出した上記複数色の発光素子の色毎の温度に基づいて上記記憶手段で記憶する輝度時間特性を切換え、上記複数色の階調変調値を調整する
ことを特徴とする請求項6記載の投影装置。 Further comprising temperature detecting means for detecting the temperature of each of the light emitting elements of the plurality of colors,
The storage means stores a plurality of luminance time characteristics corresponding to the temperature,
Said adjustment means switches the luminance time characteristic be stored in the storage means based on the temperature of each color of the plurality of colors of the light-emitting element detected by the temperature detecting means, adjusting the gradation modulation values of said plurality of colors The projection apparatus according to claim 6.
上記駆動部により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記光源の複数色の階調変調値を調整する調整工程を有することを特徴とする投影方法。 A projection method in a device including a light source capable of emitting light by adjusting luminance for each color of light emitting elements for each color, and a driving unit for controlling light emission or extinction of the light emitting elements for each color,
An adjustment step of adjusting the gradation modulation values of the plurality of colors of the light source based on a luminance time characteristic with a lapse of time from the start of light emission in a simultaneous light emission period in which the light emitting elements of the plurality of colors are simultaneously emitted by the driving unit; A projection method characterized by that.
上記コンピュータを、
上記駆動部により複数色の発光素子を同時発光する同時発光期間での、発光開始からの時間経過に伴う輝度時間特性に基づき、上記光源の複数色の階調変調値を調整する調整手段として機能させることを特徴とするプログラム。 A program executed by a computer built in a device having a light source capable of emitting light by adjusting brightness for each color light-emitting element and a light-emitting element for each color, and controlling a light emission or extinction of the light-emitting element for each color,
The computer
Functions as an adjustment means for adjusting the gradation modulation values of the plurality of colors of the light source based on the luminance time characteristics with the passage of time from the start of light emission in the simultaneous light emission period in which the light emitting elements of the plurality of colors are simultaneously emitted by the driving unit. A program characterized by letting
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