JP6686572B2 - 投影装置、投影制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、投影モードを高い頻度で切換えるプロジェクタ装置等に好適な投影装置、投影制御方法及びプログラムに関する。

色フィルタを有する色円板の回転によりランプからの光を時分割に色分離した後、画像表示デバイスで色変調して画像形成を行なう画像表示装置において、上記色円板の回転状態を検出し、回転が停止したと判定した場合に、上記ランプの電源を制御して該ランプの発光を停止または減らすように制御することで、色円板がランプ光の熱により損傷、変形するのを防止するようにした技術が提案されている。（例えば、特許文献１）

特許第４０６０５３４号公報

上記特許文献に記載された技術を含めて、複数の扇型カラーフィルタを周上に分割配置したカラーホイールを回転させることで、光源からの光を色分離した後、マイクロミラー素子と称される画像表示デバイスに照射してその反射光で画像形成を行なう、ＤＬＰ（登録商標）（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）方式のプロジェクタ装置が一般に製品化されている。

この種のプロジェクタ装置では、画像の明るさや色の彩度などを含む組合せからなる複数の投影モードから一つを選択して画像を投影するものとしており、投影途中で投影モードを切換える際には、各種の設定をリセットするためにカラーホイールの回転制御も一時的に停止することになる。そのため、カラーホイールの回転制御の停止に伴って光源の発光を一時的に停止させる必要が生じる。

光源に高圧水銀ランプを用いる装置の場合、一時的に消灯させた直後にランプを再点灯させると、ランプの寿命を短縮する虞があることから、さらに一定の温度に下がるまで再点灯させることができず、結果として投影モード切換後に投影を再開できるまでの時間が大きくなるという不具合がある。

また、光源に半導体発光素子、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）を用いる装置の場合、動作再開時の光源の素子側での再点灯は即時可能であるものの、カラーホイールを再度必要な回転速度に上昇させるまでには若干の時間を要することになる。

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、画像の明るさを含む投影モードを迅速に切換えることが可能な投影装置、投影制御方法及びプログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、光源部と、上記光源部からの光が入射され、入射された光と異なる波長帯域の光を出射するカラーホイール部と、上記カラーホイール部からの光を用いて表示素子で光像を形成して出射する投影部と、上記カラーホイール部の回転駆動、及び上記表示素子での光像形成を統括して制御し、上記表示素子での光像形成に関するモードの切換え時に一時的に上記カラーホイール部の回転駆動の制御を下記副制御部に移管する主制御部と、上記光源部、カラーホイール部、投影部の電力制御を行なうと共に、上記モードの切換え時に上記主制御部からの移管を受けて上記カラーホイール部の回転駆動を制御する副制御部と、を備えることを特徴とする投影装置。

本発明によれば、画像の明るさを含む投影モードを迅速に切換えることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るプロジェクタ装置の電子回路主要部の機能構成を示すブロック図。 同実施形態に係る起動時のメインＣＰＵによる処理内容を示すフローチャート。 同実施形態に係るモード切換え時のメインＣＰＵによる処理内容を示すフローチャート。 同実施形態に係るモード切換え時のサブＣＰＵによる処理内容を示すフローチャート。

以下、本発明をＤＬＰ（登録商標）方式の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、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係るプロジェクタ装置１０の電子回路主要部の機能構成を示すブロック図である。同図に示すように、プロジェクタ装置１０は、バスＢに対してメインＣＰＵ（主制御部）１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、データ変換部１４、操作部１５、表示部１６、ファンコントローラ１７、モータドライバ１８（カラーホイール部）、光源用ＣＰＵ１９、ＬＥＤ光源（光源部）２０、及びサブＣＰＵ（副制御部）２１が接続して構成される。

メインＣＰＵ１１は、このプロジェクタ装置１０全体の動作制御を司るもので、ＲＯＭ１２に記憶されている動作プログラムや固定データ等を読出してＲＡＭ１３上に展開して保持させた上で、上記動作プログラムを実行する。

データ変換部１４は、入力コネクタ２２を介して入力される画像信号に対し、適宜デジタル化し、さらにこのプロジェクタ装置１０に予め設定されているフォーマットにしたがった画像サイズ、フレーム周波数、量子化ビット数に合わせてスケール変換した上で、バスＢを介して表示部１６へ送出する。

操作部１５は、このプロジェクタ装置１０の筐体本体に設けられるキー操作部と、このプロジェクタ装置１０専用の図示しないリモートコントローラからの赤外線変調光を受信する受光部とを備え、上記綿のキー操作部及び上記リモートコントローラで操作されたキーに対応した操作信号を受付け、バスＢを介して上記メインＣＰＵ１１に送出する。

表示部１６は、具体的にはマイクロミラー素子で構成される。マイクロミラー素子は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術により作製された、例えばＷＸＧＡ（横１２８０画素×縦８００画素）に相当するマトリックス状に配列された多数個の微小ミラーの対向角度を個々にオン／オフ制御することで、光源からの光が照射されるとその反射光により光像を形成する。形成された光像は、図示しない投影レンズ光学系を介して被投影対象となるスクリーンに向けて投射される。

ファンコントローラ１７は、上記ＬＥＤ光源２０を冷却するために設けられたファン２３の回転を制御する。

モータドライバ１８は、カラーホイール２４（カラーホイール部）を回転駆動する。このカラーホイール２４は、例えば半透明の拡散部と、ミラー上に蛍光物質が塗布された蛍光部とを周面を分割するように配置し、モータドライバ１８による回転駆動によって、ＬＥＤ光源２０からの光源光が上記拡散部と蛍光部に選択的に時分割で照射される。上記拡散部を透過した光源光、及び上記蛍光部で光源光により励起された光は上記表示部１６のマイクロミラー素子に照射され、その反射光により光像が形成される。

また図示はしないが、カラーホイール２４の回転周端上の１箇所、例えば上記拡散部と蛍光部との境界周端上の１箇所にはマーカが配置され、そのマーカの通過を近接配置された図示しないマーカセンサで検出することにより、カラーホイール２４の回転位相が上記メインＣＰＵ１１により監視される。

光源用ＣＰＵ１９は、ＬＥＤ光源２０の発光タイミングと発光強度を制御する。
ＬＥＤ光源２０は、広義でのＬＥＤ（発光ダイオード）としてＬＤ（半導体レーザ）等を含み、原色光を発する複数種類のＬＥＤを備える。例えばＬＥＤ光源２０は、赤色光を発するＬＥＤと、青色光を発するＬＤとを備える。ＬＤの発する青色光が上記カラーホイール２４を介して表示部１６のマイクロミラー素子に送出される一方で、ＬＥＤの発する赤色光は上記カラーホイール２４を介さずに表示部１６のマイクロミラー素子に照射される。

ＬＤの発する青色光が上記カラーホイール２４に照射される時点で、当該光路中にカラーホイール２４の拡散部が位置している状態では、青色光はカラーホイール２４の拡散部を透過した後に表示部１６のマイクロミラー素子に照射される。

またＬＤの発する青色光が上記カラーホイール２４に照射される時点で、当該光路中にカラーホイール２４の蛍光部が位置している状態では、青色光がカラーホイール２４の蛍光部に照射されることで緑色の反射光が励起され、この緑色光が表示部１６のマイクロミラー素子に照射される。

なお上記ＬＥＤの発する赤色光は、ＬＤの発光による青色光または励起された緑色光と時分割で表示部１６のマイクロミラー素子に照射されるのみならず、光源用ＣＰＵ１９の駆動制御により、上記青色光または緑色光と時間的に重複してマイクロミラー素子に照射されることで、補色としてマゼンタ色または黄色の光がマイクロミラー素子に照射されることになり、それら補色の光像を形成できる。

サブＣＰＵ２１は、このプロジェクタ装置１０の図示しない電源回路を制御し、該電源回路から必要に応じて昇圧または降圧された電圧値での電力を上記各回路に供給させる。

上記バスＢに接続された上記各回路のうち、メインＣＰＵ１１、ＲＯＭ１２、ＲＡＭ１３、データ変換部１４、操作部１５、ファンコントローラ１７、及びモータドライバ１８は、表示部１６のマイクロミラー素子専用のコントロールチップＣＣとして１チップＩＣ化され、プロジェクタ装置１０の回路構成をより簡素化することに寄与する。

次に上記実施形態の動作について説明する。
図２は、プロジェクタ装置１０で電源投入時にメインＣＰＵ１１により実行される、起動時の処理内容を示すフローチャートである。その処理当初にメインＣＰＵ１１は、投影モードに関連する画像の明るさや色再現に係る一連のシーケンスデータを初期化する（ステップＳ１０１）。

次いでメインＣＰＵ１１は、自身を含むコントロールチップＣＣ内の各パラメータを初期化する（ステップＳ１０２）。メインＣＰＵ１１は、このコントロールチップＣＣに外部接続される周辺デバイスの情報のパラメータを初期化する（ステップＳ１０３）。

メインＣＰＵ１１は、操作設定等のＧＵＩ（Ｇｒａｐｈｉｃａｌ Ｕｓｅｒ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）環境を初期化する（ステップＳ１０４）。メインＣＰＵ１１は、データ変換部１４におけるスケール変換のための信号処理系を初期化する（ステップＳ１０５）。

メインＣＰＵ１１は、カラーホイール２４を回転駆動するモータドライバ１８を初期化する（ステップＳ１０６）。メインＣＰＵ１１は、カラーホイール２４のパラメータマーカ位置を基準としたパラメータを初期化する（ステップＳ１０７）。メインＣＰＵ１１は、表示部１６のマイクロミラー素子を初期化した上で（ステップＳ１０８）、同マイクロミラー素子への電源投入を開始する（ステップＳ１０９）。

合わせてメインＣＰＵ１１は、初期化した投影モードに基づいて、表示部１６のマイクロミラー素子で光像を形成するための画像を表示する駆動シーケンスを開始する（ステップＳ１１０）。

メインＣＰＵ１１は、モータドライバ１８によるカラーホイール２４の回転を開始させた上で（ステップＳ１１１）、図示しないマーカセンサからの検知出力により、正しい同期でカラーホイール２４が回転しているか否かを判断する監視動作を開始させる（ステップＳ１１２）。

さらにメインＣＰＵ１１は、光源用ＣＰＵ１９に対してＬＥＤ光源２０を時分割で発光させるためのフレーム同期信号の出力を開始する（ステップＳ１１３）。

メインＣＰＵ１１は、入力コネクタ２２から入力される画像信号に応じた表示動作を表示部１６で行なわせるべく、データ変換部１４におけるスケール変換のための信号処理系の動作を開始する（ステップＳ１１４）。

これと共にメインＣＰＵ１１は、表示部１６のマイクロミラー素子における表示動作を開始させる（ステップＳ１１５）。

さらにメインＣＰＵ１１は、光源用ＣＰＵ１９に対してＬＥＤ光源２０での点灯発光を開始させるためのコマンドを送信して発光動作を開始させると共に（ステップＳ１１６）、このＬＥＤ光源２０での発光に伴う発熱を冷却するべく、ファンコントローラ１７に対してファン２３の回転を起動させ（ステップＳ１１７）、以上でこの図２による電源投入時の起動時の処理を終了する。

次にこうして起動されたプロジェクタ装置１０での投影動作中に、投影モードを切換える場合の動作について説明する。
図３は、操作部１５で投影モードの切換えを指示するキー操作がなされた場合に、この操作を受付けたメインＣＰＵ１１が実行する処理内容を示す。
投影モードとしては、明るさ重視の投影モードと色合い重視の投影モードとを含んでいる。具体的には、明るさが暗いモードから明るいモードにかけて順に、基本となるエコモード、ノーマルモード、ブライトモード（プレゼンモード）がある。これらのモードはすべてＲＧＹＢの４セグメントで構成される。カラーホイールが１周する期間（所定の期間）内における時分割で投影される色の比率が、各投影モードによって異なる。このように、色の比率が変化するときに上記コントロールチップＣＣをリセットする必要がある。
操作部１５によりこれらの投影モードの切換えを指示するキー操作を行なうことができる。さらにエコモードの中には、グラフィックモードがあり、こちらはＲＧＢの３セグメントで構成される。このグラフィックモードへの切換えは、通常のモード切換えのボタンではなく、γ補正と同じような設定のための操作で行なうことができる。

まずメインＣＰＵ１１は、光源用ＣＰＵ１９に対してＬＥＤ光源２０を消灯させるためのコマンドを送信して発光動作を停止させると共に（ステップＳ２０１）、図示しないマーカセンサからの検知出力によるカラーホイール２４の回転に関する監視動作を停止する（ステップＳ２０２）。

次にメインＣＰＵ１１は、サブＣＰＵ２１に対してカラーホイール２４の回転に関する制御を開始するように要求するコマンドを送信する（ステップＳ２０３）。

その後にメインＣＰＵ１１は、表示部１６のマイクロミラー素子で光像を形成するための画像を表示するシーケンス動作を停止する（ステップＳ２０４）。

次にメインＣＰＵ１１は、受付けた切換え後の投影モードに従って、表示部１６のマイクロミラー素子で画像を表示させるためのシーケンスデータを差換え設定した上で（ステップＳ２０５）、自身を含むコントロールチップＣＣ内の一部のパラメータを初期化する（ステップＳ２０６）。

さらにメインＣＰＵ１１は、切換え後の投影モードに従ってカラーホイール２４の回転に関するモータドライバ１８でのパラメータを初期化する（ステップＳ２０７）。

次にメインＣＰＵ１１は、切換え後の投影モードに必要な冷却量に応じてファンコントローラ１７によるファン２３の回転数を変更させる（ステップＳ２０８）。

この時点で投影モードの切換えに対応した準備が整ったものとして、メインＣＰＵ１１はサブＣＰＵ２１に対してカラーホイール２４の回転に関する制御を終了するように要求するコマンドを送信する（ステップＳ２０９）。

その後、メインＣＰＵ１１はマーカセンサからの検知出力によりカラーホイール２４が回転していることを確認した上で（ステップＳ２１０）、以後マーカセンサからの検知出力に基づくカラーホイール２４の回転の監視動作を再開する（ステップＳ２１１）。

そして、光源用ＣＰＵ１９に対してＬＥＤ光源２０を点灯させるためのコマンドを送信して発光動作を開始させて（ステップＳ２１２）、以上でメインＣＰＵ１１によるこの図３の処理を終了する。

図４は、メインＣＰＵ１１から一時的にカラーホイール２４の回転に関する制御が移管されるサブＣＰＵ２１側での動作を説明する。同図は、電源制御と平行して実行する、カラーホイール２４の回転制御に関する処理内容を示すものである。その処理当初にサブＣＰＵ２１は、バスＢを介してメインＣＰＵ１１から、カラーホイール２４の回転に関する制御を開始するように要求するコマンドを受信したか否かを繰返し判断することで（ステップＳ３０１）、当該コマンドの受信を待機する。

メインＣＰＵ１１から当該コマンドを受信したと判断した時点で（ステップＳ３０１のＹｅｓ）、サブＣＰＵ２１はメインＣＰＵ１１からカラーホイール２４の回転に関するパラメータ、具体的にはモータドライバ１８によるその時点でのカラーホイール２４の回転速度情報を取得する（ステップＳ３０２）。

そして、この取得したパラメータに従ってモータドライバ１８によるカラーホイール２４の回転制御を実行しながら（ステップＳ３０３）、再度メインＣＰＵ１１から制御用のコマンドを受信したか否かを判断する（ステップＳ３０４）。

ここでメインＣＰＵ１１から制御用のコマンドを受信していないと判断した場合（ステップＳ３０４のＮｏ）、サブＣＰＵ２１は再び上記ステップＳ３０３の処理に戻る。

また上記ステップＳ３０４において、制御用のコマンドを受信したと判断した場合（ステップＳ３０４のＹｅｓ）、サブＣＰＵ２１は次に、その受信した制御コマンドが、カラーホイール２４の回転に関する制御を終了するように要求するものであるか否かを判断する（ステップＳ３０５）。

ここで受信した制御コマンドがカラーホイール２４の回転制御の終了を要求するものではないと判断した場合（ステップＳ３０５のＮｏ）、サブＣＰＵ２１は再び上記ステップＳ３０３からの処理に戻る。

こうしてサブＣＰＵ２１は、サブＣＰＵ２１からコマンドを受信し、且つ当該コマンドがカラーホイール２４の回転制御の終了を要求するものであると判断するまで、メインＣＰＵ１１から移管された、モータドライバ１８によるカラーホイール２４の回転制御を継続して実行する。

その後、上記ステップＳ３０５において、メインＣＰＵ１１から受信した制御コマンドがカラーホイール２４の回転制御の終了を要求するものであったと判断した時点で（ステップＳ３０５のＹｅｓ）、サブＣＰＵ２１はモータドライバ１８によるカラーホイール２４の回転制御動作を終了し（ステップＳ３０６）、同時にこの図４の一連の処理を終了する。

上記図３で説明した如くメインＣＰＵ１１では、モード切換えに伴う上記サブＣＰＵ２１への移管が終了した後、直ちにカラーホイール２４の回転を確認して位相同期の監視を監視するように制御する。

以上詳述した如く本実施形態によれば、画像の明るさを含む投影モードの切換えに際して迅速にモードを移行させ、切換えた投影モードでの投影動作を開始することが可能となる。

なお上記実施形態は、マイクロミラー素子を用いたＤＬＰ（登録商標）方式のプロジェクタ装置に適用した場合の実施形態であるが、本発明は投影方式を限定するものではなく、例えばカラーホイールとモノクロの液晶パネルとを組み合わせた液晶プロジェクタ等にも適用することが可能である。

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。

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］
光源部と、
上記光源部からの光が入射され、入射された光と異なる波長帯域の光を出射するカラーホイール部と、
上記カラーホイール部からの光を用いて表示素子で光像を形成して出射する投影部と、
上記カラーホイール部の回転駆動、及び上記表示素子での光像形成を統括して制御し、上記表示素子での光像形成に関するモードの切換え時に一時的に上記カラーホイール部の回転駆動の制御を下記副制御部に移管する主制御部と、
上記光源部、カラーホイール部、投影部の電力制御を行なうと共に、上記モードの切換え時に上記主制御部からの移管を受けて上記カラーホイール部の回転駆動を制御する副制御部と、
を備えることを特徴とする投影装置。
［請求項２］
上記モードは、明るさ重視の投影モードと色合い重視の投影モードとを含み、
所定の期間内における時分割で投影される色の比率が、各投影モードによって異なることを特徴とする請求項１記載の投影装置。
［請求項３］
光源部と、上記光源部からの光が入射され、入射された光と異なる波長帯域の光を出射するカラーホイール部と、上記カラーホイール部からの光を用いて表示素子で光像を形成して出射する投影部と、上記カラーホイール部の回転駆動、及び上記表示素子での光像形成を統括して制御する主制御部と、上記光源部、カラーホイール部、投影部を含む電力制御を行なう副制御部とを備える装置での投影制御方法であって、
表示素子での光像形成に関するモードの切換え時に上記主制御部から上記副制御部に上記カラーホイール部の回転駆動の制御の移管を要求する工程と、
上記移管の要求を受けて上記副制御部が上記カラーホイール部の回転駆動を制御する工程と、
を有することを特徴とする投影制御方法。
［請求項４］
光源部と、上記光源部からの光が入射され、入射された光と異なる波長帯域の光を出射するカラーホイール部と、上記カラーホイール部からの光を用いて表示素子で光像を形成して出射する投影部と、上記カラーホイール部の回転駆動、及び上記表示素子での光像形成を統括して制御する主制御部と、上記光源部、カラーホイール部、投影部を含む電力制御を行なう副制御部とを備える装置が内蔵した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、
表示素子での光像形成に関するモードの切換え時に上記主制御部から上記副制御部に上記カラーホイール部の回転駆動の制御の移管を要求する手段、及び
上記制御の移管の要求を受けて上記カラーホイール部の回転駆動を制御する手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。

１０…プロジェクタ装置、
１１…メインＣＰＵ（主制御部）、
１２…ＲＯＭ、
１３…ＲＡＭ、
１４…データ変換部、
１５…操作部、
１６…表示部、
１７…ファンコントローラ、
１８…モータドライバ（カラーホイール部）、
１９…光源用ＣＰＵ、
２０…ＬＥＤ光源（光源部）、
２１…サブＣＰＵ（副制御部）、
２２…入力コネクタ、
２３…ファン、
２４…カラーホイール（カラーホイール部）、
Ｂ…バス、
ＣＣ…コントロールチップ。

Claims (4)

1. 光源部と、
   上記光源部からの光が入射され、入射された光と異なる波長帯域の光を出射するカラーホイール部と、
   上記カラーホイール部からの光を用いて表示素子で光像を形成して出射する投影部と、
   上記カラーホイール部の回転駆動、及び上記表示素子での光像形成を統括して制御し、上記表示素子での光像形成に関するモードの切換え時に一時的に上記カラーホイール部の回転駆動の制御を下記副制御部に移管する主制御部と、
   上記光源部、カラーホイール部、投影部の電力制御を行なうと共に、上記モードの切換え時に上記主制御部からの移管を受けて上記カラーホイール部の回転駆動を制御する副制御部と、
   を備えることを特徴とする投影装置。
2. 上記モードは、明るさ重視の投影モードと色合い重視の投影モードとを含み、
   所定の期間内における時分割で投影される色の比率が、各投影モードによって異なることを特徴とする請求項１記載の投影装置。
3. 光源部と、上記光源部からの光が入射され、入射された光と異なる波長帯域の光を出射するカラーホイール部と、上記カラーホイール部からの光を用いて表示素子で光像を形成して出射する投影部と、上記カラーホイール部の回転駆動、及び上記表示素子での光像形成を統括して制御する主制御部と、上記光源部、カラーホイール部、投影部を含む電力制御を行なう副制御部とを備える装置での投影制御方法であって、
   表示素子での光像形成に関するモードの切換え時に上記主制御部から上記副制御部に上記カラーホイール部の回転駆動の制御の移管を要求する工程と、
   上記移管の要求を受けて上記副制御部が上記カラーホイール部の回転駆動を制御する工程と、
   を有することを特徴とする投影制御方法。
4. 光源部と、上記光源部からの光が入射され、入射された光と異なる波長帯域の光を出射するカラーホイール部と、上記カラーホイール部からの光を用いて表示素子で光像を形成して出射する投影部と、上記カラーホイール部の回転駆動、及び上記表示素子での光像形成を統括して制御する主制御部と、上記光源部、カラーホイール部、投影部を含む電力制御を行なう副制御部とを備える装置が内蔵した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、
   表示素子での光像形成に関するモードの切換え時に上記主制御部から上記副制御部に上記カラーホイール部の回転駆動の制御の移管を要求する手段、及び
   上記制御の移管の要求を受けて上記カラーホイール部の回転駆動を制御する手段、
   として機能させることを特徴とするプログラム。

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