JP7183394B2 - カラーホイール回転数検出装置、光源システム及び投影装置 - Google Patents

Description

本発明は、投影技術分野に関し、特にカラーホイール回転数検出装置、光源システム及び投影装置に関する。

この部分の内容は、特許請求の範囲に記載の本発明の具体的な実施形態に背景又はコンテキストを提供することを意図する。ここでの説明は、この部分に含まれることだけで先行技術として認識されることができないと理解されべきである。

現在、レーザプロジェクタは、通常、カラーホイールの後ろに１つのカラーホイールの回転数検出器が取り付けられることで、カラーホイールの回転数を検出するとともに、周波数の形式でプロセッサにタイムリーにフィードバックし、メインチップは、検出されたカラーホイールの回転数値に基づき、電源ＶＣＣ定電流板に、励起光源をオン又はオフにする制御信号を送信することにより、駆動回路の駆動電圧の出力を制御する。

しかしながら、製品の実際の作業では、カラーホイールの回転数の検出器による測定には、一定の誤差が生じ、メインチップのレーザ電流に対する制御に影響を与える。なお、カラーホイールの回転数に影響を与える重要な原因の一つは、製品の内部の放熱不良によってカラーホイールの回転数の検出チップの周囲の温度が上昇し、さらにカラーホイールの回転数値の読み取りに影響を与え、最終的にメインチップの電源ＶＣＣ定電流板に対する制御に影響を及ぼすことである。

先行技術において温度の上昇によってカラーホイールの回転数の検出精度が高くないという技術的問題を解決するために、本発明は、温度の上昇によるカラーホイールの回転数の検出精度への影響を効果的に低減できるカラーホイール回転数検出装置を提供し、本発明は、さらに光源システム及び投影装置を提供する。

カラーホイール回転数検出装置であって、
外部環境温度と予め設定された温度を比較し、外部環境温度が前記予め設定された温度よりも大きい場合、論理レベルを出力する第１処理ユニットと、
検出光を発する発光体と温度補償回路とを含む発光ユニットと、
動くカラーホイールに設けられるとともに前記検出光を反射する反射ユニットと、
前記反射ユニットが周期的に出射する検出光を受け取って検出光の入射回数を計算することで、前記カラーホイールの回転数を特定する検出・制御ユニットと、を備え、
前記温度補償回路は、前記第１処理ユニットに電気的に接続される入力端と、前記発光体に電気的に接続される第１端と、を含み、
前記温度補償回路は、前記論理レベル及び外部環境温度に基づいて、前記発光体と基準接地との間の抵抗値を補償することによって、前記発光体の駆動電流が予め設定された電流範囲内に収まるようにし、
前記反射ユニットは、前記カラーホイールによる駆動で、周期的に前記検出光の光路に位置する。

さらに、前記温度補償回路は、さらに、
前記基準接地との間の抵抗値が一定値である第２端と、
前記基準接地との間の抵抗値が外部環境温度変化に対して逆方向に変化する第３端と、を含み、
前記第１処理ユニットが前記論理レベルを出力していない場合、前記第１端は、前記第２端に電気的に接続され、
前記第１処理ユニットが前記論理レベルを出力した場合、前記第１端は、前記第３端に電気的に接続される。

さらに、外部環境温度が前記予め設定された温度よりも小さい場合、前記予め設定された電流範囲は、第１電流範囲であり、
外部環境温度が前記予め設定された温度よりも大きい場合、前記予め設定された電流範囲は、第２電流範囲であり、
前記第１電流範囲は、前記第２電流範囲と異なる。

さらに、前記温度補償回路は、さらに、
前記第２端と前記基準接地との間に電気的に接続される電流制限抵抗と、
前記第３端と前記基準接地との間に電気的に接続されるサーミスタと、を含む。

さらに、前記発光体の抵抗値は、外部環境温度の上昇に伴って大きくなり、前記サーミスタは、負温度係数サーミスタである。

さらに、前記温度補償回路は、さらに、リレー及びスイッチ回路を含み、
前記リレーは、１つの静的接点及び２つの可動接点を含み、前記第１端は、前記リレーの静的接点であり、前記第２端と前記第３端は、それぞれ前記２つの可動接点であり、
前記スイッチ回路は、出力端及び前記入力端を含み、前記出力端は、前記リレーにおけるコイルに電気的に接続され、
前記第１処理ユニットが前記論理レベルを出力した場合、前記スイッチ回路は導通し、前記コイルと前記出力端の位置する回路に電流が流れる。

さらに、前記スイッチ回路は、さらに、前記リレーの両端に並列に接続されるツェナーダイオードを含む。

さらに、前記スイッチ回路は、トランジスタを含み、前記トランジスタのベース電極は、前記入力端に電気的に接続され、前記トランジスタのコレクタ電極又はエミッタ電極は、前記出力端である。

さらに、前記スイッチ回路は、フォトカプラを含み、
前記フォトカプラは、インバータ、発光ダイオード及びフォトトランジスタを含み、
前記インバータは、前記第１処理ユニットと前記入力端との間に接続され、前記発光ダイオードの１つの電極は、前記入力端に電気的に接続され、前記フォトトランジスタの１つの電極は、前記出力端である。

さらに、前記反射ユニットは、反射鏡、或いは前記カラーホイールの表面に設けられる反射膜又は反射面である。

さらに、カラーホイール回転数検出装置は、温度検知素子をさらに含み、前記温度検知素子は、外部環境温度を検知するとともに、外部環境温度に対応する温度信号を前記第１処理ユニットに伝送する。

さらに、前記検出・制御ユニットは、
受け取られた周期的な検出光を電気パルス信号に変換するフォトトランジスタと、
前記フォトトランジスタに電気的に接続され、前記電気パルス信号と予め設定された電圧値を比較し、比較結果を出力するコンパレータ回路と、
前記比較結果に基づいて、前記電気パルス信号をカウントする第２処理ユニットと、を含む。

さらに、前記光源システムは、
励起光を発する励起光源と、
前記励起光の照射によって、少なくとも１種の色の蛍光を生成するカラーホイールと、
前記励起光源に電気的に接続される光源駆動回路と、
上記のカラーホイール回転数検出装置と、を含み、
前記検出・制御ユニットは、前記カラーホイールの回転数に基づいて、制御信号を前記光源駆動回路に出力し、前記光源駆動回路は、前記制御信号に基づいて、前記励起光源に駆動電流を供給する。

投影装置であって、上記の光源システムを含む。

本発明に提供されるカラーホイール回転数検出装置における温度補償回路は、外部環境温度に基づき、前記発光体の位置する回路の抵抗値を動的に調整することで、前記発光体の駆動電流が予め設定された電流範囲内に収まるようになり、カラーホイール回転数検出装置の検出精度は、外部環境温度の変化によって低下しない。

本発明の実施例／実施形態の技術的解決手段をより明確に説明するために、以下、実施例／実施形態の説明に必要な図面を簡単に説明し、以下の説明において、図面は本発明のいくつかの実施例/実施形態を示すものであり、当業者であれば、創造的な労力を付しない前提で、これらの図面に基づいて他の図面を得ることができる。
本発明の実施形態に係る光源システムの原理を示すブロック図である。 発光体の内部抵抗が外部環境温度によって変化する曲線である。 発光体が固定抵抗値素子を介して接地する場合、発光体の駆動電流が外部環境温度によって変化する曲線である。 図１に示されるカラーホイール回転数検出装置の第１実施形態における回路図である。 コレクタ電極Ｂと検出・制御ユニットにおけるコンパレータの出力端Ｄの出力波形の模式図である。 図１に示されるカラーホイールの構成模式図である。 発光体の内部抵抗とサーミスタの抵抗値が外部環境温度によって変化する曲線である。 発光体が位置する分岐回路の抵抗値が外部環境温度によって変化する曲線である。 発光体の駆動電流が外部環境温度によって変化する曲線である。 図１に示されるカラーホイール回転数検出装置の他の実施形態を示す模式図である。

以下の具体的な実施形態では、上述した図面を参照しながら本発明をさらに説明する。

本発明の上記目的、特徴及び利点をより明確に理解できるように、以下は図面及び具体的な実施例を参照して本発明を詳細に説明する。なお、矛盾しない場合、本出願の実施例及び実施例における特徴は互いに組み合わせることができる。

以下の説明において多くの具体的な詳細な説明は本発明を十分に理解するためであり、説明された実施例は本発明の一部の実施例であり、全ての実施例ではない。本発明における実施例に基づき、当業者は創造的な労働を付しない前提で得られた全ての他の実施例は、本発明の保護範囲に含まれるものである。

別途定義しない限り、本明細書に使用される全ての技術及び科学的用語は本発明の技術分野に属する技術者が一般的に理解する意味と同じである。本明細書において本発明の明細書に使用される用語は具体的な実施例を説明することのみを目的としており、本発明を限定するものではない。

本発明の実施形態は、光源システムにおけるカラーホイールの回転数を検出するためのカラーホイール回転数検出装置を提供し、前記光源システムは、投影装置に適用可能であり、前記投影装置は、ＬＣＤ(Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ、液晶ディスプレイ)、ＬＣＯＳ(Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ ｏｎ Ｓｉｌｉｃｏｎ、即ち、液晶被覆のシリコン、シリコン基板の液晶とも呼ばれる)、ＤＭＤ(Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ、Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ、デジタル・マイクロミラー素子)のうちの１種の光機システムを含んでもよい。

図１を参照すると、図１は、本発明の実施形態に係る光源システム１０の原理を示すブロック図である。光源システム１０は、励起光源１０１と、光源駆動回路１０２と、カラーホイール１０３と、カラーホイール回転数検出装置２００とを含む。励起光源１０１は、光源駆動回路１０２に電気的に接続され、光源駆動回路１０２は、カラーホイール回転数検出装置２００に電気的に接続されている。カラーホイール１０３は、駆動装置による駆動で、周期的に動く。カラーホイール回転数検出装置２００は、カラーホイール１０３の回転数に基づき、制御信号を光源駆動回路１０２に出力する。光源駆動回路１０２は、前記制御信号に基づき、励起光源１０１に駆動電流を供給する。励起光源１０１は、光源駆動回路１０２による駆動で、励起光を発するためのものである。カラーホイール１０３は、前記励起光による励起で、少なくとも１種の色の蛍光を生成する。

本実施形態では、励起光源１０１は、青色光源であり、青色の励起光を発する。理解できるように、励起光源１０１は、青色光源に限定されず、励起光源１０１は、赤色光源、緑色光源又は紫外光源であってもよい。励起光源１０１には、青色の励起光を発するための青色レーザが設けられている。他の実施形態では、励起光源１０１における青色レーザを青色発光ダイオードに置き換えてもよい。励起光源１０１には、１つ又は２つの青色レーザ又は青色レーザアレイが設けられてもよい。理解できるように、必要に応じてレーザの数を柔軟に設定することができる。励起光源１０１には、前記レーザに対して光均一化を行うための光均一化素子が設けられてもよく、前記光均一化素子は、光均一ロッド又はフライアイレンズであってもよい。一実施形態では、前記光均一化素子には、コヒーレント消去のための散乱膜が設けられてもよい。前記光均一化素子の出射する光線は、カラーホイール１０３に照射するために用いられる。

カラーホイール１０３は、基板と、基板に設けられる駆動装置とを含む。本実施形態では、前記基板は、円状をなす。前記基板の表面には、複数の色セグメントが設けられ、それぞれの色セグメントには、異なる波長変換材料（例えば、蛍光体又は量子ドットなど）が設けられ、前記波長変換材料は、前記励起光を受け取り、前記励起光を他の波長範囲の少なくとも１種の色（又は波長範囲）の蛍光に変換して出射する。本実施形態では、前記基板の表面には、３つの色セグメントが設けられ、それぞれ青色セグメント、赤色セグメント及び緑色セグメントである。前記青色セグメントには、散乱材料が設けられることで、前記励起光を散乱させて出射することにより、前記励起光の発散角を変えて前記励起光に対してコヒーレント消去処理を行う。前記赤色セグメントと前記緑色セグメントには、それぞれ赤色及び緑色蛍光体が設けられることで、青色の励起光を赤色蛍光と緑色蛍光に変換して出射する。一実施形態では、カラーホイール１０３の基板の表面には、青色セグメント及び黄色セグメントが設けられ、前記青色セグメントは、励起光を散乱させるために用いられ、前記黄色セグメントは、前記励起光を黄色蛍光に変換するために用いられる。理解できるように、カラーホイール１０３の表面には、さらに他の色の各セグメントが設けられてもよいが、これに限定されない。一実施形態では、カラーホイール１０３の表面には、第１赤色セグメント、第２赤色セグメント、緑色セグメント及び青色セグメントが設けられ、そのうち、前記青色セグメントは、前記励起光を散乱させるためのものであり、前記緑色セグメントは、前記励起光を緑色蛍光に変換するためのものであり、前記第１赤色セグメントと前記第２赤色セグメントは、前記励起光をそれぞれ広スペクトルの赤色蛍光と狭スペクトルの赤色蛍光に変換するためのものであり、前記広スペクトルの赤色蛍光及び前記狭スペクトルの赤色蛍光の比率を調整することで、光源システム１０の出射光の色域範囲を動的に調整する。

一実施形態では、前記基板には、さらにフィルタユニットが設けられることで、カラーホイール１０３の異なる色セグメントから出射された光線をフィルタリングする。好ましくは、前記フィルタユニットは、前記基板の辺縁に設けられ、或いは前記基板の底面に設けられている。

前記駆動装置は、前記基板の底面の幾何中心に設けられることで、基板を周期的に回転駆動させるために用いられ、前記基板における異なる色セグメントは、周期的に前記励起光の光路に位置し、カラーホイール１０３は、３種の原色光を時系列に出射する。一実施形態では、カラーホイール１０３の基板は、長尺状をなす。駆動装置は、長尺状の基板の一端に設けられ、前記駆動装置は、前記基板を周期的に往復運動させるように駆動する。

本実施形態では、光源駆動回路１０２は、励起光源１０１に電気的に接続され、励起光源１０１に駆動電流を供給する。励起光源１０１は、前記駆動電流に基づき、前記励起光を発し、前記励起光の光パワーは、前記駆動電流の増加に従って大きくなる。一実施形態では、光源駆動回路１０２は、励起光源１０１とカラーホイール１０３の駆動装置にそれぞれ電気的に接続されることで、前記駆動電流を励起光源１０１に供給し、カラーホイール１０３の作動に必要な電流を供給する。光源駆動回路１０２は、カラーホイール１０３の回転数に応じて駆動電流を動的に変化させることで、各色セグメントにおける波長変換材料のエネルギー変換効率を調整する。具体的に、カラーホイール１０３が周期的に回動することに伴って、カラーホイール１０３における各色セグメントは、順次に前記励起光を受け取り、光源駆動回路１０２は、前記励起光を受け取る各色セグメントに応じて前記駆動電流を変化させる。

図１に示すように、カラーホイール回転数検出装置２００は、検出光を発するための発光ユニット２０１と、発光ユニット２０１に電気的に接続される第１処理ユニット２０３と、カラーホイール１０３に設けられるとともに、発光ユニット２０１から出射された検出光を反射するための反射ユニット２０５と、反射ユニット２０５が周期的に出射する検出光を受け取って前記検出光の入射回数を計算するための検出・制御ユニット２０７とを含む。

具体的に、発光ユニット２０１は、発光体２１０と、発光体２１０に電気的に接続される温度補償回路２３０とを含む。発光体２１０は、検出光を発する。発光体２１０は、レーザ又は発光ダイオードを含んでもよい。本発明の実施形態では、発光体２１０は、発光ダイオードであり、且つ、発光体２１０の内部抵抗は、温度によって変化する。

図１に合わせて図２～図３を参照すると、図２は、発光体２１０の内部抵抗が外部環境温度によって変化する曲線であり、図３は、発光体２１０が固定抵抗値素子を介して接地する場合、発光体２１０の駆動電流が外部環境温度によって変化する曲線である。本発明の実施形態では、発光体２１０は、外部環境温度範囲が－２５℃～８５℃の範囲内で正常に動作可能である。図２からわかるように、発光体２１０は、２５℃において内部抵抗の曲線が折れ曲がる。本発明の実施形態では、発光体２１０に基づき、予め設定された温度を２５℃に設定する。理解できるように、異なる発光体２１０が用いられることによって、前記予め設定された温度は、対応的に変化する場合がある。図２及び図３に示すように、発光体２１０は、－２５℃～２５℃の環境では、内部抵抗が温度によって変化せず、２４Ωに固定され、２４Ωは、１種の発光体２１０の内部抵抗に過ぎず、異なる発光体２１０が用いられる場合、抵抗値が異なる可能性がある。駆動電流が５０ｍＡのまま変化せず、外部環境温度が２５℃～８５℃範囲内にある際、発光体２１０の内部抵抗範囲は、２４Ω～１２０Ωである。外部環境温度が徐々に上昇するにつれて、発光体２１０の内部抵抗は、徐々に大きくなり、発光体２１０の駆動電流は、徐々に小さくなり、発光体２１０の発光輝度は、徐々に低下する。発光体２１０の発光輝度が低いと、検出・制御ユニット２０７が反射ユニット２０５から出射された検出光を検出できなくなってしまい、カラーホイール回転数検出装置２００の検出の精確性に影響を及ぼす。

図１に示すように、発光体２１０の発光輝度が温度の上昇に伴って低下し、さらにカラーホイール回転数検出装置２００の検出の精確性に影響を及ぼすことを避けるために、本発明の実施形態では、第１処理ユニット２０３は、外部環境温度と前記予め設定された温度を比較し、外部環境温度が、前記予め設定された温度よりも大きい場合、第１処理ユニット２０３は、論理レベルを出力し、本発明の実施形態では、前記論理レベルは、ハイレベルである。発光体２１０に電気的に接続される温度補償回路２３０は、第１端２３１と入力端２３６とを含む。入力端２３６は、第１処理ユニット２０３に電気的に接続され、第１処理ユニット２０３の出力信号を受信する。第１端２３１は、発光体２１０に電気的に接続されている。温度補償回路２３０は、第１処理ユニット２０３の出力信号に基づき、発光体２１０が位置する回路の抵抗値を動的に調整することによって、発光体２１０の駆動電流が予め設定された電流範囲内に収まり、さらに発光体２１０の発光輝度が、反射ユニット２０５に反射された後、常に検出・制御ユニット２０７によって検出されることができるようにする。

具体的に、図４を参照すると、図４は、図１に示されるカラーホイール回転数検出装置２００の第１実施形態における回路図である。温度補償回路２３０は、さらに第２端２３２と第３端２３３とを含む。また、第２端２３２と基準接地との間の抵抗値は、一定値であり、第２端２３２と基準接地との間に、電流制限抵抗Ｒ２が設けられている。第３端２３３と基準接地との間の抵抗値は、外部環境温度によって変化する。第３端２３３と基準接地との間に、サーミスタＲ３が設けられている。本実施形態では、発光体２１０の内部抵抗が温度の上昇に伴って線形に増加するため、発光体２１０の抵抗値を温度補償するために、サーミスタＲ３を負温度係数サーミスタにする。

外部環境温度が２５℃よりも小さいと、第１処理ユニット２０３は、前記論理レベルを出力せず、第１端２３１は、第２端２３２に電気的に接続され、発光体２１０は、電流制限抵抗Ｒ２を介して接地する。外部環境温度が２５℃よりも大きいと、第１処理ユニット２０３は、前記論理レベルを出力し、第１端２３１は、第３端２３３に電気的に接続され、発光体２１０は、サーミスタＲ３を介して接地し、サーミスタＲ３は、外部環境温度に応じて抵抗値を自動的に調整することで、発光体２１０の抵抗値が温度によって変化した後、発光体２１０の抵抗値を補償するようになる。

温度補償回路２００は、さらにリレー２３４及びスイッチ回路２３５を含む。リレー２３４は、変換型リレーであり、１つのコイル、１つの静的接点及び２つの可動接点を含む。第１端２３１は、リレー２３４の静的接点であり、第２端２３２と第３端２３３は、それぞれ前記２つの可動接点である。温度補償回路２３０は、さらにリレー２３４の両端に並列に接続されるツェナーダイオード２３８を含む。理解できるように、他の実施形態では、ツェナーダイオード２３８を省略し、或いは他の保護素子を用いることができる。

スイッチ回路２３５は、入力端２３６及び出力端２３７を含み、出力端２３７は、リレー２３４におけるコイルに電気的に接続されている。第１処理ユニット２０３が前記論理レベルを出力した場合、スイッチ回路２３５は導通し、前記コイル及び出力端２３７の位置する回路に電流が流れ、リレー２３４が閉じ、第１端２３１は、第２端２３２との電気的な接続を切断して第３端２３３電気的に接続されるようになり、発光体２１０は、サーミスタＲ３を介して接地する。第１処理ユニット２０３が前記論理レベルを出力していない場合、スイッチ回路２３５はオフし、前記コイル及び出力端２３７の位置する回路に電流が流れなく、リレー２３４が開放し、第１端２３１は、第３端２３３との電気的な接続を切断して第２端２３２に電気的に接続されるようになり、発光体２１０は、電流制限抵抗Ｒ２を介して接地する。

本実施形態では、スイッチ回路２３５は、トランジスタを含み、前記トランジスタのベース電極は、入力端２３６に電気的に接続され、前記トランジスタのコレクタ電極は、出力端２３７である。一実施形態では、トランジスタのエミッタ電極は、出力端２３７である。

図３に示すように、カラーホイール回転数検出装置２００は、さらに温度検知素子２０９を含み、温度検知素子２０９は、外部環境温度を検知するとともに、外部環境温度に対応する温度信号を第１処理ユニット２０３に伝送する。理解できるように、他の実施形態では、第１処理ユニット２０３は、温度検知ユニットを含み、このようにして温度検知素子２０９が省略される。

検出・制御ユニット２０７は、前記反射ユニット２０５が周期的に出射する検出光を受け取って、受け取った検出光の回数を計算することで、カラーホイール１０３の回転数を特定する。検出・制御ユニット２０７は、フォトトランジスタＱ、コンパレータ回路２７３及び第２処理ユニット２７５を含む。フォトトランジスタＱは、受け取った周期的な検出光を、対応する電気パルス信号に変換する。コンパレータ回路２７３は、フォトトランジスタＱに電気的に接続され、前記電気パルス信号と予め設定された電圧値を比較し、比較結果を出力する。第２処理ユニット２７５は、前記比較結果に基づき、前記電気パルス信号をカウントする。

具体的に、フォトトランジスタＱのコレクタ電極Ｂは、電流制限抵抗を介して電源ＶＣＣに電気的に接続され、フォトトランジスタＱのエミッタ電極は、接地し、光が反射ユニット２０５に照射することを検出していない場合、フォトトランジスタＱは、オフし、コレクタ電極Ｂでの電圧は、電源ＶＣＣの出力電圧であり、カラーホイール１０３における反射ユニット２０５が、予め設定された位置まで回動すると、発光体２１０の発した検出光は、反射ユニット２０５に照射し、反射ユニット２０５は、前記検出光をフォトトランジスタＱに反射し、フォトトランジスタＱは導通し、コレクタ電極Ｂの点電圧は、０Ｖに近い。

フォトトランジスタＱのコレクタ電極Ｂは、コンパレータ回路２７３の入力端に電気的に接続されている。コンパレータ回路２７３は、コンパレータ及び受動素子から構成され、前記コンパレータの非反転入力端Ｃは、分圧回路を介して電源ＶＣＣに電気的に接続され、前記コンパレータの反転入力端は、コレクタ電極Ｂに電気的に接続されている。前記分圧回路は、電源ＶＣＣの提供する電圧を分圧し、非反転入力端Ｃに入力された予め設定された電圧を取得する。前記コンパレータは、コレクタ電極Ｂでの電圧と前記予め設定された電圧を比較する。コレクタ電極Ｂでの電圧が前記予め設定された電圧よりも小さいと、前記コンパレータは、ハイレベルを出力し、コレクタ電極Ｂでの電圧が前記予め設定された電圧よりも大きいと、前記コンパレータは、ローレベルを出力する。

本発明の実施形態では、第１処理ユニット２０３は、マイクロプロセッサであってもよく、第２処理ユニット２７５は、投影装置のメイン処理チップであってもよい。一実施形態では、第１処理ユニット２０３と第２処理ユニット２７５は、同一の処理チップであってもよい。理解できるように、第１処理ユニット２０３と第２処理ユニット２７５は、それぞれ中央処理ユニット(Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ，ＣＰＵ)であってもよく、他の汎用プロセッサ、デジタル信号プロセッサ(Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＤＳＰ)、専用集積回路(Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ，ＡＳＩＣ)、現場でプログラム可能なゲートアレイ(Ｆｉｅｌｄ―Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ，ＦＰＧＡ)又は他のプログラマブル論理素子、ディスクリートゲート又はトランジスタ論理素子、ディスクリートハードウェアコンポーネントなどであってもよい。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよく、或いはこのプロセッサは、任意の一般的なプロセッサなどであってもよい。

本実施形態では、電源ＶＣＣは、３.３Ｖ電圧を出力し、フォトトランジスタＱ、前記分圧回路及び前記コンパレータのために同時に給電する。フォトトランジスタＱがオフすると、コレクタ電極Ｂは、３.３Ｖを出力し、非反転入力端Ｃでの電圧は、コレクタ電極Ｂでの電圧よりも小さく、前記コンパレータの出力する電圧は０である。フォトトランジスタＱが導通すると、コレクタ電極Ｂの出力する電圧は、０～０.５Ｖであり、非反転入力端Ｃでの電圧は、コレクタ電極Ｂでの電圧よりも大きく、前記コンパレータの出力する電圧は、３.３Ｖである。図５に示すように、図５は、コレクタ電極Ｂと前記コンパレータの出力端Ｄの出力波形の模式図である。カラーホイール１０３が周期的に運動するにつれて、前記コンパレータは、コレクタ電極Ｂの出力する電気パルス信号及びカラーホイール１０３の回転周期に対応する電気信号を出力する。一実施形態では、コンパレータの反転入力端は、分圧回路により電源ＶＣＣに電気的に接続され、前記コンパレータの非反転入力端Ｃは、コレクタ電極Ｂに電気的に接続されている。

図６を参照すると、図６は、図１に示されるカラーホイール１０３の構成模式図である。反射ユニット２０５は、動くカラーホイール１０３に設けられ、反射ユニット２０５は、カラーホイール１０３による駆動で、周期的に発光体２１０から出射された検出光の位置する光路に位置し、反射ユニット２０５は、前記検出光を反射する。理解できるように、反射ユニット２０５は、反射鏡、或いはカラーホイール１０３の表面に設けられる反射膜又は反射面であってもよい。発光体２１０と、検出・制御ユニット２０７との間には、光遮断素子が設けられ、さらに、前記光遮断素子が発光体２１０とフォトトランジスタＱとの間に設けられることで、発光体２１０から出射された検出光が反射ユニット２０５による反射を経ずにフォトトランジスタＱに照射することは回避される。

図４に合わせて図７を参照すると、図７は、発光体２１０の内部抵抗とサーミスタの抵抗値が外部環境温度によって変化する曲線である。カラーホイール回転数検出装置２００において、発光体２１０の位置する分岐回路の駆動電圧を大きくすることで、発光体２１０が電流制限抵抗Ｒ２を介して接地する場合、発光体２１０は、正常に動作可能である。本実施形態では、発光体２１０の位置する分岐回路の駆動電圧が１.４Ｖであり、外部環境温度が２５℃よりも小さい場合、発光体２１０の内部抵抗が２４Ωであり、駆動電流が５０ｍＡであり、電流制限抵抗Ｒ２が４Ωである。外部環境温度が２５℃よりも小さい場合、図７に示される発光体２１０の内部抵抗が温度によって変化する曲線から、発光体２１０の内部抵抗と外部環境温度との関数関係、及びサーミスタＲ３の抵抗値と外部環境温度との関係を求めることができる。具体的に、発光体２１０の内部抵抗温度係数が１.６であるため、サーミスタＲ３の負温度係数は－１.６である。実験によりわかるように、発光体２１０の駆動電流が２０ｍＡである場合、このときコレクタ電極Ｂでの電圧値は、ちょうど電源ＶＣＣが分圧された後に非反転入力端Ｃ点で生成された電圧１.６５Ｖよりも小さく、このとき、発光体２１０の内部の内部抵抗は、７０Ωである。容易にわかるように、サーミスタＲ３は、２５℃において抵抗値が１１６Ωである。これにより、サーミスタＲ３のパラメータを特定する。理解できるように、必要に応じてサーミスタＲ３を柔軟に選択することができる。

図８～図９を参照すると、図８は、発光体２１０の位置する分岐回路の抵抗値が外部環境温度によって変化する曲線であり、図９は、発光体２１０の駆動電流が外部環境温度によって変化する曲線である。温度補償回路２３０によって補正された後、外部環境温度が前記予め設定された温度よりも小さい場合、発光体２１０の位置する分岐回路の抵抗値が２８Ωに維持され、駆動電流が５０ｍＡであり、外部環境温度が前記予め設定された温度よりも大きい場合、発光体２１０の位置する分岐回路の抵抗値が１４０Ωに維持され、駆動電流が２０ｍＡであり、発光体２１０の駆動電流が常に２０ｍＡよりも大きくなり、これによって、発光体２１０の発する検出光が反射ユニット２０５によって反射された後に常に検出・制御ユニット２０７によって検出され、カラーホイール回転数検出装置２００の検出精度が外部環境温度の変化によって低下しないことを保証することができる。

理解できるように、発光体２１０の位置する分岐回路の抵抗値及び駆動電流が、一定範囲内で変動するため、外部環境温度が、前記予め設定された温度よりも小さい場合、前記予め設定された電流範囲は、第１電流範囲であり、例えば４５～５５ｍＡである。外部環境温度が、前記予め設定された温度よりも大きい場合、前記予め設定された電流範囲は、第２電流範囲であり、例えば２０～３０ｍＡである。また、前記第１電流範囲は、前記第２電流範囲と異なる。他の実施形態では、必要に応じて前記第１電流範囲及び前記第２電流範囲を設定することができる。

図１０を参照すると、図１０は、図１に示されるカラーホイール回転数検出装置３００の他の実施形態の模式図である。本実施形態では、スイッチ回路３２５は、フォトカプラを含み、前記フォトカプラの内部には、発光ダイオード及びフォトトランジスタが含まれる。また、前記発光ダイオードの１つの電極は、入力端３３６に電気的に接続され、前記フォトトランジスタの１つの電極は、出力端３３７である。具体的に、前記発光ダイオードの負極は、入力端３３６に電気的に接続され、前記フォトトランジスタのコレクタ電極は、出力端３３７であり、リレー３３４のコイルに電気的に接続されている。温度補償回路３３０は、さらに、第１処理ユニット３０３と入力端３３６との間に接続されるインバータを含み、前記発光ダイオードの正極は、電源ＶＣＣ２に電気的に接続されている。

外部環境温度が２５℃よりも大きい場合、第１処理ユニット３０３はハイレベルを出力し、前記インバータを経過した後にローレベルに変換され、前記フォトカプラにおける発光ダイオードは発光し、フォトカプラは導通し、リレー３３４は閉じる。外部環境温度が２５℃よりも小さい場合、第１処理ユニット３０３はローレベルを出力し、前記インバータを経過した後にハイレベルに変換され、前記フォトカプラにおける発光ダイオードは発光せず、フォトカプラはオフし、リレー３３４は開放する。

なお、本発明の精神又は基本的な特徴の範囲内で、第１実施形態に適用する各具体的な手段は、対応的に第２実施形態に適用可能であり、明細書の長さの節約及び重複の回避のために、ここで繰り返し述べない。

当業者にとって、本発明は上記例示的な実施例の詳細に限定されず、かつ本発明の精神又は基本的な特徴から逸脱することなく、他の具体的な形式で本発明を実現することができることは明らかである。したがって、どの点から見ると、いずれも実施例を例示的なものと見なすべきであり、かつ非限定的であり、本発明の保護範囲は添付の特許請求の範囲によって限定されるものであり、上記説明に限定されるものではないため、特許請求の範囲に入る同等要件の意味及び範囲内の全ての変化を本発明に含ませることを意図する。特許請求の範囲における任意の参照符号を、係る請求項を制限すると見なすべきではない。また、「含む」という用語は他のユニット又はステップを排除せず、単数は複数を排除しない。装置の請求項に記載の複数の装置は同一の装置又はシステムによりソフトウェア又はハードウェアにより実現されてもよい。第１、第２等の単語は名称を表示するために用いられ、任意の特定の順序を示すものではない。

以上の実施例は本発明の技術的解決手段を説明するためのみであり、好ましい実施例を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者であれば，本発明の技術的解決手段に対して修正又は同等置換を行うことができ、本発明の技術的解決手段の精神及び範囲から逸脱することがない。

光源システム １０
励起光源 １０１
光源駆動回路 １０２
カラーホイール １０３
カラーホイール回転数検出装置 ２００、３００
発光ユニット ２０１
発光体 ２１０
温度補償回路 ２３０、３３０
第１端 ２３１
第２端 ２３２
第３端 ２３３
リレー ２３４、３３４
スイッチ回路 ２３５、３２５
入力端 ２３６、３３６
出力端 ２３７、３３７
第１処理ユニット ２０３、３０３
反射ユニット ２０５
検出・制御ユニット ２０７
フォトトランジスタ Ｑ
コレクタ電極 Ｂ
非反転入力端 Ｃ
出力端 Ｄ
コンパレータ回路 ２７３
第２処理ユニット ２７５
電源 ＶＣＣ、ＶＣＣ２

Claims (14)

1. カラーホイール回転数検出装置であって、
   外部環境温度を予め設定された温度と比較し、外部環境温度が前記予め設定された温度よりも大きいとき、論理レベルを出力する第１処理ユニットと、
   検出光を発するための発光体と温度補償回路とを含む発光ユニットと、
   動くカラーホイールに設けられるとともに、前記検出光を反射する反射ユニットと、
   前記反射ユニットが周期的に出射した検出光を受け取って前記検出光の入射回数を計算することで、前記カラーホイールの回転数を特定する検出・制御ユニットと、を備え、
   前記温度補償回路は、前記第１処理ユニットに電気的に接続される入力端と、前記発光体に電気的に接続される第１端と、を含み、
   前記温度補償回路は、前記論理レベル及び外部環境温度に基づいて、前記発光体と基準接地との間の抵抗値を補償することによって、前記発光体の駆動電流が予め設定された電流範囲内に収まるようにし、
   前記反射ユニットは、前記カラーホイールによる駆動で、周期的に前記検出光の光路に位置する、ことを特徴とするカラーホイール回転数検出装置。
2. 前記温度補償回路は、さらに、
   前記基準接地との間の抵抗値が一定値である第２端と、
   前記基準接地との間の抵抗値が外部環境温度変化に対して逆方向に変化する第３端と、を含み、
   前記第１処理ユニットが前記論理レベルを出力していない場合、前記第１端は、前記第２端に電気的に接続され、
   前記第１処理ユニットが前記論理レベルを出力した場合、前記第１端は、前記第３端に電気的に接続される、ことを特徴とする請求項１に記載のカラーホイール回転数検出装置。
3. 外部環境温度が前記予め設定された温度よりも小さい場合、前記予め設定された電流範囲は、第１電流範囲であり、
   外部環境温度が前記予め設定された温度よりも大きい場合、前記予め設定された電流範囲は、第２電流範囲であり、
   前記第１電流範囲は、前記第２電流範囲と異なる、ことを特徴とする請求項２に記載のカラーホイール回転数検出装置。
4. 前記温度補償回路は、さらに、
   前記第２端と前記基準接地との間に電気的に接続される電流制限抵抗と、
   前記第３端と前記基準接地との間に電気的に接続されるサーミスタと、を含む、ことを特徴とする請求項２に記載のカラーホイール回転数検出装置。
5. 前記発光体の抵抗値は、外部環境温度の上昇に伴って大きくなり、前記サーミスタは、負温度係数サーミスタであることを特徴とする請求項４に記載のカラーホイール回転数検出装置。
6. 前記温度補償回路は、さらに、リレー及びスイッチ回路を含み、
   前記リレーは、１つの静的接点及び２つの可動接点を含み、前記第１端は、前記リレーの静的接点であり、前記第２端と前記第３端は、それぞれ前記２つの可動接点であり、
   前記スイッチ回路は、出力端及び前記入力端を含み、前記出力端は、前記リレーにおけるコイルに電気的に接続され、
   前記第１処理ユニットが前記論理レベルを出力したとき、前記スイッチ回路は導通し、前記コイルと前記出力端の位置する回路に電流が流れる、ことを特徴とする請求項２に記載のカラーホイール回転数検出装置。
7. 前記スイッチ回路は、さらに、前記リレーの両端に並列に接続されるツェナーダイオードを含む、ことを特徴とする請求項６に記載のカラーホイール回転数検出装置。
8. 前記スイッチ回路は、トランジスタを含み、前記トランジスタのベース電極は、前記入力端に電気的に接続され、前記トランジスタのコレクタ電極又はエミッタ電極は、前記出力端である、ことを特徴とする請求項６に記載のカラーホイール回転数検出装置。
9. 前記スイッチ回路は、フォトカプラを含み、前記フォトカプラは、インバータ、発光ダイオード及びフォトトランジスタを含み、
   前記インバータは、前記第１処理ユニットと前記入力端との間に接続され、前記発光ダイオードの１つの電極は、前記入力端に電気的に接続され、前記フォトトランジスタの１つの電極は、前記出力端である、ことを特徴とする請求項６に記載のカラーホイール回転数検出装置。
10. 前記反射ユニットは、反射鏡、或いは前記カラーホイールの表面に設けられる反射膜又は反射面である、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載のカラーホイール回転数検出装置。
11. 前記カラーホイール回転数検出装置は、温度検知素子をさらに含み、前記温度検知素子は、外部環境温度を検知するとともに、外部環境温度に対応する温度信号を前記第１処理ユニットに伝送する、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載のカラーホイール回転数検出装置。
12. 前記検出・制御ユニットは、
    受け取られた周期的な検出光を電気パルス信号に変換するフォトトランジスタと、
    前記フォトトランジスタに電気的に接続され、前記電気パルス信号を予め設定された電圧値と比較し、比較結果を出力するコンパレータ回路と、
    前記比較結果に基づいて、前記電気パルス信号をカウントする第２処理ユニットと、を含む、ことを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載のカラーホイール回転数検出装置。
13. 光源システムであって、
    前記光源システムは、
    励起光を発する励起光源と、
    前記励起光の照射によって、少なくとも１種の色の蛍光を生成するカラーホイールと、
    前記励起光源に電気的に接続される光源駆動回路と、
    請求項１～１２のいずれか１項に記載のカラーホイール回転数検出装置と、を含み、
    前記検出・制御ユニットは、前記カラーホイールの回転数に基づいて、制御信号を前記光源駆動回路に出力し、前記光源駆動回路は、前記制御信号に基づいて、前記励起光源に駆動電流を供給する、ことを特徴とする光源システム。
14. 投影装置であって、
    請求項１３に記載の光源システムを含む、ことを特徴とする投影装置。

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