JP7192939B1 - 投影装置、投影方法、及びプログラム - Google Patents

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Abstract

【課題】 消費電力を低減することが可能な投影装置を提供する。【解決手段】 投影装置10は、単色光、および複数色の光を混色して生成される混色光を時分割で循環的に出射可能な光源部18と、制御部24とを含む。制御部24は、光源部18から出射される光の色を切り替えるためのスポーク期間ごとに生成されるパルスに基づいて、混色光を出射するための期間として予め設定された第1期間に、混色光を出射させずに、光源部18に含まれる全ての光源をオフする。【選択図】 図8

Description

本発明は、投影装置、投影方法、及びプログラムに関する。
パーソナルコンピュータの画面、ビデオ画像、及びメモリカード等に記憶されている画像データによる画像等をスクリーンに投影する投影装置としてのプロジェクタが広く用いられている。このプロジェクタは、光源から出射された光をDMD(Digital Micromirror Device)と呼ばれるマイクロミラー素子、又は液晶板に集光させ、スクリーン上にカラー画像を表示させるものである。
プロジェクタの光源部に、白色光を発光する放電ランプではなく、LD(半導体レーザ)及びLED(発光ダイオード)などの単色光を発光する半導体発光素子を組み合わせて使用するプロジェクタが製品化されている。
一般的に、プロジェクタの光源部では、発光素子が常時点灯している状態である。また、発光素子の電流値は、閾値が予め設定されており、任意に電流値を下げることが難しい。
特開2016-81819号公報
本発明は、消費電力を低減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。
本発明の一態様に係る投影装置は、単色光、および複数色の光を混色して生成される混色光を時分割で循環的に出射可能な光源部と、制御部とを備える。前記制御部は、前記光源部から出射される光の色を切り替えるためのスポーク期間ごとに生成されるパルスに基づいて、前記混色光を出射するための期間として予め設定された第1期間に、前記混色光を出射させずに、前記光源部に含まれる全ての光源をオフするように構成されており、前記制御部は、前記スポーク期間において、2個のパルスを生成し、前記2個のパルスのうちの1回目のパルスに基づいて、前記光源部に含まれる全ての光源をオフし、前記2個のパルスのうちの2回目のパルスに基づいて、対応する光源をオンする
本発明によれば、消費電力を低減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ができる。
図1は、本発明の第1実施形態に係る投影装置のブロック図である。 図2は、図1に示した光源部のブロック図である。 図3は、図2に示した蛍光体ホイールの平面図である。 図4は、投影装置の全体動作を説明するフローチャートである。 図5は、投影装置が有するモードの一例を説明する図である。 図6は、投影装置の光源切り替え動作を説明するフローチャートである。 図7は、通常モードにおける投影装置の発光処理を説明するタイミング図である。 図8は、ロングライフモードにおける投影装置の発光処理を説明するタイミング図である。 図9は、発光色の角度設定を説明する図である。 図10は、通常モードにおける発光色の角度設定を説明する模式図である。 図11は、ロングライフモードにおける発光色の角度設定を説明する模式図である。 図12は、本発明の第2実施形態に係るロングライフモードにおける投影装置の発光処理を説明するタイミング図である。 図13は、本発明の第3実施形態に係る通常モードにおける投影装置の発光処理を説明するタイミング図である。 図14は、ロングライフモードにおける投影装置の発光処理を説明するタイミング図である。
以下、実施形態について図面を参照して説明する。ただし、図面は模式的または概念的なものであり、各図面の寸法および比率等は必ずしも現実のものと同一とは限らない。以下に示す幾つかの実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための装置および方法を例示したものであって、構成部品の形状、構造、配置等によって、本発明の技術思想が特定されるものではない。なお、以下の説明において、同一の機能及び構成を有する要素については同一符号を付し、重複する説明は省略する。
[1] 第1実施形態
[1-1] 投影装置10の構成
図1は、本発明の第1実施形態に係る投影装置10のブロック図である。投影装置10は、例えば、DLP(登録商標)(Digital Light Processing)方式に準拠したプロジェクタとして構成される。
投影装置10は、入出力コネクタ11、入出力インターフェース(I/F)12、バス13、画像変換部14、VRAM(Video RAM)15、投影処理部16、光源駆動部17、光源部(光源装置)18、マイクロミラー素子(表示素子ともいう)19、ミラー20、投影レンズ部21、音声処理部22、スピーカ23、プロセッサであるCPU(Central Processing Unit)24、記憶部25、操作部26、及び電源回路27を備える。
入出力インターフェース12、画像変換部14、VRAM15、投影処理部16、音声処理部22、及びCPU24は、バス13を介して相互にデータを送受信可能なように接続される。
入出力コネクタ11は、投影装置10が投影の対象とする画像データを外部装置から入力するための端子である。入出力コネクタ11は、例えば、HDMI(登録商標)(High-Definition Multimedia Interface)端子、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、及びUSB(Universal Serial Bus)コネクタ等により実現される。また、入出力コネクタ11には、プログラム及び画像データ等を格納した、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、又は半導体メモリ等からなるリムーバブルメディアが適宜装着される。
入出力コネクタ11によりリムーバブルメディアから読み出されたプログラムは、必要に応じて記憶部25に記憶される。また、リムーバブルメディアは、記憶部25に記憶された各種データも、記憶部25と同様に記憶することができる。
入出力コネクタ11に入力された、各種規格に準拠した画像データは、入出力インターフェース12及びバス13を介して画像変換部14に送信される。
画像変換部14は、入出力コネクタ11から送信された画像データを、投影に適した所定の形式の画像信号に変換する。また、画像変換部14は、変換後の画像信号を投影処理部16に送信する。
VRAM15は、画像処理用のバッファメモリである。VRAM15は、画像変換部14から投影処理部16に画像信号を送信する際に、バッファとして適宜使用される。
投影処理部16は、画像変換部14から送信された画像信号に応じて、所定の形式に準拠したフレームレート、色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した時分割駆動により、マイクロミラー素子19を駆動する。
マイクロミラー素子19は、投影処理部16の制御に基づいて駆動する空間的光変調素子である。マイクロミラー素子19は、例えばDMD(Digital Micromirror Device)のように、アレイ状に配列された複数画素(例えばXGAに対応する横1024画素×縦768画素)にそれぞれ対応する複数の微小ミラーを備える。マイクロミラー素子19は、複数の微小ミラーの各々の傾斜角度を、高速でオン/オフに切り換える。マイクロミラー素子19は、微小ミラーがオンの際に投影レンズ部21に出射される反射光により、画像信号に対応する光像を形成する。
光源部18は、時分割で複数色の光(R(赤)、G(緑)、及びB(青)の原色光を含む)を循環的に出射する。この光源部18からの複数色の光は、ミラー20で全反射して、マイクロミラー素子19に照射される。
投影処理部16は、マイクロミラー素子19に入射される複数色の光ごとに定められた所定期間ずつマイクロミラー素子19がオンになっている時間を調整することで、入力された画像信号に対応する色成分になるよう色の調整を行う。そして、マイクロミラー素子19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21を介して、図示しないスクリーン等の被投影体に投影表示される。投影装置10は、DLP方式による投影処理を実行するためのCPU(以下、投影処理用CPUと呼ぶ)を備えていてもよい。この場合、プロセッサである投影処理用CPUが投影処理部16を制御してもよい。
光源駆動部17は、投影処理部16から送信された画像信号におけるタイミング信号、後述するインデックスセンサ36から入力されたインデックス信号、光センサ(図示せず)から入力された輝度の情報等に基づいて、光源部18に含まれる半導体レーザ及びLEDの各発光タイミング及び発光強度、並びにモータによる蛍光体ホイール35(図2参照)の回転等を制御する。光源駆動部17による制御は、CPU24による統括制御に基づいて行われる。
音声処理部22は、PCM(Pulse Code Modulation)音源等の音源回路を備える。音声処理部22は、投影動作時にCPU24から送信される音声データをアナログ化し、スピーカ23を駆動して拡声放音させる。
記憶部25は、不揮発性メモリとしてのROM(Read Only Memory)、及び揮発性メモリとしてのRAM(Random Access Memory)を含む。ROMは、各種プログラム、及び各種データを記憶する。また、ROMは、工場出荷時のホワイトバランスがとれた状態において、R、G、及びBの発光時におけるLED及び半導体レーザの各駆動電流値を定格電流値として記憶する。RAMは、CPU24のワークメモリとして使用される。
CPU24は、上記各回路の動作を統括的に制御する。CPU24は、制御部とも呼ばれる。投影装置10が上記投影処理用CPUを備える場合、上記制御部は、CPU24と、投影処理用CPUとを含む。CPU24は、ROMに格納されているプログラム、又はリムーバブルメディアからRAMにロードされたプログラムに基づいて、各種処理を実行する。RAMには、CPU24が各種処理を実行する上で必要なデータが適宜記憶される。
投影装置10は、上記投影処理用CPUが投影処理を実行するためのプログラムが格納されたROMと、投影処理用CPUが各種処理を実行する上で必要なデータが適宜記憶されるRAMとをさらに備えていてもよい。
CPU24は、操作部26がユーザから受け付けたキー操作に基づいた信号である操作信号に応じて、各種投影動作の調整動作を実行する。
操作部26は、投影装置10の本体に設けられたキー操作部と、投影装置10専用の図示しないリモートコントローラとの間で赤外光を受光するレーザ受光部とを含む。操作部26は、上記キー操作部及びリモートコントローラそれぞれに、例えばフォーカス調整キー、ズーム調整キー、入力切換キー、メニューキー、カーソルキー、セットキー、及びキャンセルキー等を備える。操作部26は、ユーザが入力したキー操作に基づく操作信号をCPU24に送信する。
電源回路27は、外部から供給される電源を用いて、投影装置10に含まれる複数の回路が動作するのに必要な各種電圧を生成する。電源回路27は、生成した電圧を、対応する回路に供給する。電源回路27は、バッテリーを備える。電源回路27は、外部電源の供給が停止された場合に、バッテリーを用いて各種電圧を生成し、対応する回路に供給する。
[1-1-1] 光源部18の構成
図2は、図1に示した光源部18のブロック図である。光源部18は、B発光用の半導体レーザ31、R発光用のLED32、ミラー33、ダイクロイックミラー34、蛍光体ホイール35、インデックスセンサ36、モータ(M)37、ミラー38、ミラー39、ダイクロイックミラー40、インテグレータ41、及びミラー42を備える。半導体レーザ31は、レーザーダイオード(LD)ともいう。
光源部18は、2種類の発光素子(光源)を備える。すなわち、光源部18は、青色のレーザ光(青色光ともいう)を発光する第1光源としての半導体レーザ31と、赤色光を発光する第2光源としてのLED32とを備える。なお、図2において、R、G、及びBの各文字及び矢印は、光の色(R、G、及びBの何れか)と光の進行方向とを表している。
半導体レーザ31が発光した青色のレーザ光は、ミラー33で全反射された後、ダイクロイックミラー34を透過して、蛍光体ホイール35の周上の一部に照射される。
蛍光体ホイール35は、円環状部材から構成され、モータ37の回転軸に接続される。蛍光体ホイール35は、モータ37により定速で回転される。レーザ光が照射される蛍光体ホイール35の周上には、光を透過する透過領域と、光を反射する反射領域とが設けられる。蛍光体ホイール35の透過領域は、光を拡散する拡散板としての機能を有する。蛍光体ホイール35の反射領域には、蛍光塗料が塗布されており、この反射領域は、緑色蛍光反射板として機能する。蛍光体ホイール35の具体的な構成については後述する。
蛍光体ホイール35の透過領域がレーザ光の照射位置にある場合、レーザ光は、この透過領域で拡散されながら蛍光体ホイール35を透過した後、ミラー38及びミラー39でそれぞれ全反射される。その後、このレーザ光は、ダイクロイックミラー40を透過し、インテグレータ41で輝度分布が略均一な光束とされた後、ミラー42で全反射されて、ミラー20へ出射される。
蛍光体ホイール35の反射領域がレーザ光の照射位置にある場合、レーザ光(青色光)が緑色光に変換され、変換された緑色光が蛍光体ホイール35から出射した後、ダイクロイックミラー34で反射される。その後、この緑色光は、ダイクロイックミラー40で反射され、インテグレータ41で輝度分布が略均一な光束とされた後、ミラー42で全反射されて、ミラー20へ出射される。
LED32が発光した赤色光は、上記ダイクロイックミラー34を透過した後にダイクロイックミラー40で反射され、インテグレータ41で輝度分布が略均一な光束とされた後にミラー42で全反射されて、上記ミラー20へ出射される。
上述のように、ダイクロイックミラー34は、青色光、及び赤色光を透過する一方で、緑色光を反射する分光特性を有する。また、ダイクロイックミラー40は、青色光を透過する一方で、赤色光、及び緑色光を反射する分光特性を有する。
モータ37の回転軸には、回転位置検出マークが設けられている。回転位置検出マークを検出可能な位置に、インデックスセンサ36が配置されている。インデックスセンサ36は、例えば、反射型フォトインタラプタ(反射型フォトセンサともいう)で構成される。インデックスセンサ36は、回転位置検出マークの検出タイミングを示すインデックス信号を生成する。そして、インデックスセンサ36は、生成したインデックス信号を光源駆動部17に出力する。
また、インテグレータ41の出射光側に向けて光センサ(図示省略)が配設される。この光センサは、光の色に関係なく輝度のみを検知する。光センサの検知した輝度の情報は、光源駆動部17に出力される。
光源駆動部17は、カウンタ28を含む。カウンタ28は、投影処理部16により生成されたランプイネーブル信号LAMP_ENBLのパルスをカウントする。光源駆動部17は、カウンタ28のカウント値に基づいて、発光処理を実行する。ランプイネーブル信号LAMP_ENBLの詳細については後述する。
[1-1-2] 蛍光体ホイール35の構成
図3は、図2に示した蛍光体ホイール35の平面図である。
蛍光体ホイール35は、円環状に構成される。蛍光体ホイール35の中心には、ホール状の軸受51が設けられる。軸受51は、モータ37の回転軸に取り付けられる。蛍光体ホイール35は、モータ37の駆動により回転することができる。
蛍光体ホイール35の基材50は、例えば、銅やアルミニウム等の金属で構成される。この基材50の光源側の表面は、銀蒸着等によってミラー加工される。蛍光体ホイール35は、周方向に並設された透過領域52と反射領域53とを有する。
蛍光体ホイール35の反射領域53は、基材50のミラー加工された表面に設けられ、基材50に緑色蛍光体層を形成して構成される。反射領域53は、半導体レーザ31が発光した青色のレーザ光(青色波長帯域光)を励起光として受け、緑色光(緑色波長帯域光)を出射する。
蛍光体ホイール35の透過領域52は、蛍光体ホイール35の基材50に形成された切抜部に、透光性を有する透明部材を嵌入して形成される。透明部材は、ガラスや樹脂等の透明な材料で構成される。また、透明部材には、青色光が照射される側又はその反対側の表面に拡散層を設けてもよい。透過領域52に入射した青色光は、透過領域52を透過又は拡散透過する。
蛍光体ホイール35が一周する期間が1フレームである。1フレームで、光源部18が発光可能な複数色の光が時分割で一巡する。蛍光体ホイール35の一周を360度として、各色の光の発光タイミングを角度で表すことができる。
[1-2] 動作
上記のように構成された投影装置10の動作について説明する。
[1-2-1] 全体動作
まず、投影装置10の全体的な動作の流れを説明する。図4は、投影装置10の全体動作を説明するフローチャートである。
ユーザにより投影装置10の電源がオンされる。制御部24は、前回電源がオフされた時のモードを選択する(ステップS100)。なお、投影装置10の初期立ち上げ時には、初期設定されたモードが選択される。
図5は、投影装置10が有するモードの一例を説明する図である。投影装置10は、4個のモードM0~M3を有する。モードM0~M3の名称はそれぞれ、例えば、“Bright”、“Light Control 7”、“Light Control 7 (3Seg)”、ロングライフモードである。ロングライフモードは、本実施形態で新たに設けられたモードであり、低消費電力で動作可能なモードである。“Bright”、“Light Control 7”、及び“Light Control 7 (3Seg)”は、従来から存在する通常モードの一例である。“Bright”、“Light Control 7”、及びロングライフモードは、4セグメント(4Seg)を用いて投影処理が実行される。“Light Control 7 (3Seg)”は、3セグメント(3Seg)を用いて投影処理が実行される。セグメントとは、光源部18が出射可能な光の色の種類である。3セグメントは、例えば、赤(R)、緑(G)、及び青(B)である。4セグメントは、例えば、赤(R)、緑(G)、青(B)、及び黄(Y)である。
“Bright”と“Light Control 7”とは、各セグメントの設定角度が異なる。“Bright”では、緑及び黄の角度を大きく設定している。“Light Control 7”では、赤の角度を大きく設定している。“Bright”の角度は、例えば、R=90、Y=90、G=120、B=60に設定される。“Light Control 7”の角度は、例えば、R=150、Y=50、G=100、B=60に設定される。
続いて、制御部24は、選択されたモードを起動する(ステップS101)。選択されたモードがロングライフモードである場合、制御部24は、ホワイトピーク値(WP値)をゼロに設定する。選択されたモードがロングライフモード以外のモードである場合、制御部24は、ホワイトピーク値を、モードに対応した値に設定する。ホワイトピーク値は、白の輝度を設定するための値であり、例えば、0~10まで設定可能である。ホワイトピーク値は、スポーク期間における光の使用率に対応し、値が大きくなるにつれて、使用率が高くなる。スポーク期間とは、色を切り替える際に、一時的に複数色の光が混色する期間である。スポーク期間の光を利用することで、白の輝度を高くすることができる。ホワイトピーク値=0の場合、スポーク期間の光を全く使用せず、スポーク期間は、黒として視認される。ホワイトピーク値=10の場合、スポーク期間の光を全て投影に使用する。
続いて、制御部24は、選択されたモードに応じた発光処理を選択する(ステップS102)。モードM0、M1、及びM3の場合、制御部24は、4セグメントのGBRY光源切り替え動作を実行する。モードM2の場合、制御部24は、3セグメントのGBR光源切り替え動作を実行する。光源切り替え動作の詳細については後述する。
続いて、制御部24は、投影処理を実行する(ステップS103)。投影処理では、光源駆動部17は、光源部18を制御し、光源部18に所望の光を出射させる。また、投影処理部16は、マイクロミラー素子19の動作を制御し、光像を形成する。
続いて、制御部24は、操作部26に含まれるキーが操作されたか否かを判定する(ステップS104)。なお、ステップS104で判定されるキーの内容は、モードを切り替えるためのモードキー、及び光源部18を消灯するためのOFFキーである。
キーが操作されていない場合(ステップS104=No)、制御部24は、投影処理を継続する。
操作部26に含まれるモードキーによりモード切替が指示された場合(ステップS104=モード切替)、制御部24は、ユーザにより指示されたモードを選択する(ステップS105)。続いて、制御部24は、ステップS101からの処理を繰り返す。
操作部26に含まれるOFFキーが操作された場合(ステップS104=OFFキー)、制御部24は、光源部18の光を消灯し、投影処理を終了する(ステップS106)。
[1-2-2] 光源切り替え動作
次に、光源切り替え動作について説明する。図6は、投影装置10の光源切り替え動作を説明するフローチャートである。
本実施形態では、投影装置10は、1フレームにおいて、緑(G)、青(B)、赤(R)、黄(Y)の順に光を発光するものとする。
投影処理部16は、ランプイネーブル信号LAMP_ENBLを生成する。ランプイネーブル信号LAMP_ENBLは、光の色を切り替えるタイミングを指定する信号であり、光の色を切り替えるタイミングでパルス(LAMP_ENBLパルスという)が生成される。すなわち、投影処理部16は、蛍光体ホイール35が1周する間に複数のLAMP_ENBLパルスを生成する。投影装置10は、LAMP_ENBLパルスの立ち上がりで、光源部18から出射される光の色を切り替える。
光源駆動部17は、LAMP_ENBLパルスのカウント値に応じて、対応する色の光を発光させる発光処理を実行する(ステップS200)。1フレームの始めは、LAMP_ENBLパルスのカウント値がゼロである。光源駆動部17は、1フレームの始めにおいて、緑色光を発光させる発光処理を実行する。発光処理の詳細については後述する。
続いて、投影処理部16は、LAMP_ENBLパルスを生成する(ステップS201)。
続いて、光源駆動部17は、カウンタ28を用いて、LAMP_ENBLパルスをカウントする(ステップS202)。
続いて、光源駆動部17は、インデックスセンサ36によりインデックス信号が活性化されたか否か(信号の状態が変化したか否か)を判定する(ステップS203)。インデックス信号は、蛍光体ホイール35が1周するごとに活性化される。本実施形態では、4セグメント(例えば、G、B、R、及びY)が循環して発光されるごとに、インデックス信号が活性化される。
光源駆動部17は、インデックス信号が活性化されるまで、ステップS200におけるカウント値に応じた発光処理を実行する。すなわち、カウンタ28のカウント値が1である場合、光源駆動部17は、青色光を発光させる発光処理を実行する。カウンタ28のカウント値が2である場合、光源駆動部17は、赤色光を発光させる発光処理を実行する。カウンタ28のカウント値が3である場合、光源駆動部17は、例えば黄色光を発光させる発光処理を実行する。カウンタ28のカウント値が4である場合、光源駆動部17は、1フレームの最初の色、すなわち緑色光を発光させる発光処理を実行する。
4個のLAMP_ENBLパルスが生成された後、インデックス信号が活性化される。光源駆動部17は、インデックス信号が活性化された場合、カウンタ28のカウント値をゼロにクリアする(ステップS204)。その後、G、B、R、及びYの発光処理が繰り返される。
[1-2-3] 通常モード
次に、通常モードの動作について説明する。通常モードは、ロングライフモード以外のモードであり、前述したモードM0~M2の何れかである。通常モードを第1モードともいう。
図7は、通常モードにおける投影装置10の発光処理を説明するタイミング図である。G、B、R、及びYがそれぞれ90度である場合を例に挙げて説明する。図7において、B発光用の半導体レーザ31を青LD、蛍光体ホイール35をFW、R発光用のLED32を赤LEDと表している。合成光は、光源部18から出射される光である。
時刻t0がフレームの開始タイミング(フレームの切り替えタイミング)である。時刻t0において、光源駆動部17は、半導体レーザ31をオン(点灯)し、LED32をオフ(消灯)する。蛍光体ホイール35は、半導体レーザ31の青色光を緑色光に変換する。光源部18は、ミラー20に向けて、緑色光を出射する。
時刻t1において、投影処理部16は、1回目のLAMP_ENBLパルスを生成する。1回目のLAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、半導体レーザ31のオンを維持し、LED32のオフを維持する。蛍光体ホイール35は、半導体レーザ31の青色光を透過する。光源部18は、ミラー20に向けて、青色光を出射する。
スポーク期間SPは、蛍光体ホイール35に照射される光源(半導体レーザ31及びLED32)のスポット径等に基づいて予め設定される。LAMP_ENBLパルスの幅は任意に設定可能である。本実施形態では、LAMP_ENBLパルスの幅は、スポーク期間SPと同じである。スポーク期間において、光源部18は、光の色の切り替えを行う。LAMP_ENBLパルスは、スポーク期間ごとに生成され、スポーク期間の開始タイミングに合わせて生成される。言い換えれば、LAMP_ENBLパルスが立ち上がるタイミングと、スポーク期間の開始タイミングは同じである。
時刻t2において、投影処理部16は、2回目のLAMP_ENBLパルスを生成する。2回目のLAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、半導体レーザ31をオフし、LED32をオンする。光源部18は、ミラー20に向けて、赤色光を出射する。
時刻t3において、投影処理部16は、3回目のLAMP_ENBLパルス(第1パルスともいう)を生成する。3回目のLAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、半導体レーザ31をオンし、LED32のオンを維持する。蛍光体ホイール35は、半導体レーザ31の青色光を緑色光に変換する。LED32は、赤色光を発光する。光源部18は、ミラー20に向けて、緑色光と赤色光とを混色して黄色光を出射する。
時刻t4において、投影処理部16は、4回目のLAMP_ENBLパルス(第2パルスともいう)を生成する。4回目のLAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、半導体レーザ31のオンを維持し、LED32をオフする。蛍光体ホイール35は、半導体レーザ31の青色光を緑色光に変換する。光源部18は、ミラー20に向けて、緑色光を出射する。
その後、図7に示した1フレーム分の動作が繰り返される。
なお、発光処理における光の色を切り替えるタイミングで、半導体レーザ31及びLED32の電流値を変化させてもよい。
[1-2-4] ロングライフモード
次に、ロングライフモードの動作について説明する。ロングライフモードは、前述したモードM3である。ロングライフモードを第2モードともいう。
図8は、ロングライフモードにおける投影装置10の発光処理を説明するタイミング図である。図7と同様に、各セグメントが90度である場合を例に挙げて説明する。
緑色光、青色光、及び赤色光の発光処理は、図7で説明した通常モードと同じである。
時刻t3において、投影処理部16は、3回目のLAMP_ENBLパルスを生成する。3回目のLAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、半導体レーザ31のオフを維持し、LED32をオフする。すなわち、ロングライフモードでは、光源駆動部17は、4セグメントを用いて投影処理が実行される通常モードで黄色光を出射させる期間に、光源部18の半導体レーザ31及びLED32の発光を停止、すなわち光源部18の光の出射を停止するように制御する。期間t3-t4において、光源駆動部17は、光源部18内の全ての光源をオフする。期間t3-t4(第1パルスから第2パルスまでの期間)を第1期間ともいう。光源部18が光を発光しない期間は、黒として視認される。言い換えれば、第1期間は、第1モードにおいて混色光を出射するための期間として予め設定された期間であり、ロングライフモードでは、第1期間に、前記混色光を出射させずに、光源部18に含まれる全ての光源をオフする。
時刻t4において、投影処理部16は、4回目のLAMP_ENBLパルスを生成する。4回目のLAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、半導体レーザ31をオンし、LED32のオフを維持する。蛍光体ホイール35は、半導体レーザ31の青色光を緑色光に変換する。光源部18は、ミラー20に向けて、緑色光を出射する。
図4のステップS101で説明したように、ロングライフモードでは、スポーク期間SPは、ホワイトピーク値がゼロに設定される。すなわち、ロングライフモードにおけるスポーク期間SPでは、黒が投影される。黒の投影は、マイクロミラー素子19に含まれる対応する画素のミラーをオフすることで実現される。
[1-2-5] 発光色の角度設定
次に、発光色の角度設定について説明する。図9は、発光色の角度設定を説明する図である。図9は、R、G、B、及びYの角度を含む。図9の数値の単位は“度”である。投影装置10は、角度設定として、例えば7個のレベルLEV0~LEV6を有する。図9に示すように、投影装置10は、R、G、B、及びYの角度を適宜設定することができる。
図10は、通常モードにおける発光色の角度設定を説明する模式図である。図10は、図9の角度に対応している。レベルLEV0~LEV6の順に、R、G、及びBの角度が小さくなるとともに、Yの角度が大きくなる。
図11は、ロングライフモードにおける発光色の角度設定を説明する模式図である。図11は、図9の角度に対応している。ロングライフモードでは、通常モードにおける黄色光を発光する期間中、光源部18内の全ての光源(半導体レーザ31及びLED32)がオフされる(黒(BK)が視認される)。ロングライフモードでは、LEV0~LEV6の順に、消費電力が抑制される。
[1-3] 第1実施形態の効果
以上詳述したように第1実施形態では、投影装置10は、通常モードの一例としてのR、G、B、及びYの光を発光させるモードに加えて、ロングライフモードを備える。ロングライフモードにおいて、黄色光を発光させる期間に、光源部18の発光を停止、すなわち光源部18内の全ての光源(半導体レーザ31及びLED32)をオフするようにしている。
従って第1実施形態によれば、ロングライフモードを利用することにより、消費電力を低減することができる。
また、投影装置10がバッテリーで駆動している場合、バッテリーの消費電力を抑制することができる。これにより、バッテリー駆動において、より長時間の投影動作を実現できる。
なお、4セグメントに使用される混色光は、黄色光に限定されず、シアン、又はマゼンタの光であってもよい。この場合でも、ロングライフモードにおいて、混色光を発光させる期間(第1期間)に、光源部18の発光を停止、すなわち光源部18内の全ての光源(半導体レーザ31及びLED32)をオフすることにより、投影装置の消費電力を低減することができる。
[2] 第2実施形態
第2実施形態は、スポーク期間SP内で部分的に光源をオフすることで、より消費電力を低減するようにしている。
図12は、本発明の第2実施形態に係るロングライフモードにおける投影装置10の発光処理を説明するタイミング図である。図12は、1つのスポーク期間SPを中心に示しており、緑色光と青色光とを切り替える場合のスポーク期間SPを示している。
時刻t10、すなわちスポーク期間SPの始めのタイミングで、投影処理部16は、LAMP_ENBLパルスを生成する。LAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、半導体レーザ31をオフし、LED32のオフを維持する。すなわち、光源部18内の全ての光源がオフされる。時刻t11において、LAMP_ENBLパルスが立ち下がる。
時刻t12において、投影処理部16は、LAMP_ENBLパルスを生成する。LAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、半導体レーザ31をオンし、LED32のオフを維持する。蛍光体ホイール35は、半導体レーザ31の青色光を透過する。光源部18は、ミラー20に向けて、青色光を出射する。時刻t13において、LAMP_ENBLパルスが立ち下がる。
スポーク期間SPは、期間t10~t13である。スポーク期間SPは、例えば10度であり、例えば200μsである。半導体レーザ31の立ち上がり期間に、50μsの時間がかかるものとする。発光素子の立ち上がり期間とは、発光素子に電流を供給してから所望の輝度の光が発光されるまでの期間である。スポーク期間SP内の2個のLAMP_ENBLパルスの各々の幅は、例えば50μsである。すなわち、期間t10~t11、及び期間t12~t13はそれぞれ、例えば50μsである。この場合、期間t10~t12(例えば150μs)において、光源がオフされる。すなわち、期間t10~t12において、消費電力を低減できる。
他のスポーク期間SPにおいても、上記と同様に、一部期間で光源をオフすることが可能である。
なお、本実施形態では、スポーク期間SPにLAMP_ENBLパルスが追加される。このため、追加されたパルスの分だけカウント値に対応する光源のオン/オフが第1実施形態からずれる。
黒が投影されるスポーク期間も光源がオフされるものとして、オフ可能期間を算出すると、以下のようになる。スポーク期間を12度とする。角度設定のレベルLEV0~LEV6は、第1実施形態と同じである。
LEV0:12×3=36度
LEV1:12×4+30-12=66度
LEV2:12×4+60-12=96度
LEV3:12×4+90-12=126度
LEV4:12×4+120-12=156度
LEV5:12×4+150-12=186度
LEV6:12×4+180-12=216度
角度設定に応じて、オフ可能期間の分、消費電力が削減できる。
第2実施形態によれば、スポーク期間SPにおいて、光源部18内の全ての光源をオフすることでより消費電力を低減することができる。その他の効果は、第1実施形態と同じである。一実施形態では、第1実施形態で説明した、混色光を発光させる期間(第1期間、すなわち、赤色光、緑色光、及び青色光のうち2色の光を混色して発光させる期間)で、光源をオフしなくてもよい。
[3] 第3実施形態
第3実施形態は、6セグメントを発光可能な投影装置10にロングライフモードを適用した実施例である。
図13は、本発明の第3実施形態に係る通常モードにおける投影装置10の発光処理を説明するタイミング図である。
光源部18は、赤(R)、緑(G)、青(B)、シアン(C)、マゼンタ(M)、及び黄(Y)を発光可能なように構成される。シアン(C)は、青色光と緑色光とを混色して生成できる。マゼンタ(M)は、赤色光と青色光とを混色して生成できる。
光源駆動部17は、光源部18に、G、C、B、M、R、及びYの順に光を発光させるように動作する。
時刻t0がフレームの切り替えタイミングである。時刻t0において、光源駆動部17は、光源部18に緑色光を出射させる。
時刻t1において、投影処理部16は、1回目のLAMP_ENBLパルスを生成する。1回目のLAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、光源部18にシアンの光を出射させる。
時刻t2において、投影処理部16は、2回目のLAMP_ENBLパルスを生成する。2回目のLAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、光源部18に青色光を出射させる。
時刻t3において、投影処理部16は、3回目のLAMP_ENBLパルスを生成する。3回目のLAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、光源部18にマゼンタの光を出射させる。
時刻t4において、投影処理部16は、4回目のLAMP_ENBLパルスを生成する。4回目のLAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、光源部18に赤色光を出射させる。
時刻t5において、投影処理部16は、5回目のLAMP_ENBLパルスを生成する。5回目のLAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して、光源駆動部17は、光源部18に黄色光を出射させる。
図14は、第3実施形態に係るロングライフモードにおける投影装置10の発光処理を説明するタイミング図である。緑色光、青色光、及び赤色光の発光処理は、図13と同じである。
光源駆動部17は、シアン、マゼンタ、黄色の光を出射する期間にそれぞれ、光源部18の全ての光源をオフする。これにより、ロングライフモードにおいて、消費電力を低減できる。
G、B、M、及びRからなる4セグメント、G、C、B、及びRからなる4セグメントにも本発明を適用可能である。G、B、M、及びRからなる4セグメントの場合、Mの期間に全ての光源がオフされる。G、C、B、及びRからなる4セグメントの場合、Cの期間に全ての光源がオフされる。
G、B、M、R、及びYからなる5セグメント、G、C、B、R、及びYからなる5セグメント、G、C、B、M、及びRからなる5セグメントにも本発明を適用可能である。G、B、M、R、及びYからなる5セグメントの場合、M、及びYの期間に全ての光源がオフされる。G、C、B、R、及びYからなる5セグメントの場合、C、及びYの期間に全ての光源がオフされる。G、C、B、M、及びRからなる5セグメントの場合、C、及びMの期間に全ての光源がオフされる。
また、第3実施形態に第2実施形態を適用することも可能である。
[4] その他の実施例
上記実施形態では、光源部18が独立光源としての赤色LEDと、青色レーザからの光を蛍光体ホイールを介して青色光および緑色光を得る場合について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。例えば、蛍光体ホイールに替えてカラーホイールと、カラーホイールの外側に配置された蛍光体を用いてもよい。
本実施形態において、1つの機能ブロックは、ハードウェア単体で構成してもよいし、ソフトウェア単体で構成してもよいし、それらの組み合わせで構成してもよい。また、上述した実施形態では、LAMP_ENBLパルスの立ち上がりに応答して半導体レーザ31およびLED32のオンとオフを切り替えていたが、LAMP_ENBLパルスの立ち下がりに応答して半導体レーザ31およびLED32のオンとオフを切り替えてもよい。この場合、LAMP_ENBLパルスの幅は、スポーク期間SPよりも短く設定される。
本実施形態における機能的構成は、演算処理を実行するプロセッサによって実現され、本実施形態に用いることが可能なプロセッサには、シングルプロセッサ、マルチプロセッサ及びマルチコアプロセッサ等の各種処理装置単体によって構成されるものの他、これら各種処理装置と、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programmable Gate Array)等の処理回路とが組み合わせられたものを含む。
一連の処理をソフトウェアにより実行させる場合には、そのソフトウェアを構成するプログラムが、コンピュータ等にネットワークや、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記録媒体からインストールされる。
コンピュータは、専用のハードウェアに組み込まれているコンピュータであってもよい。また、コンピュータは、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能なコンピュータ、例えば汎用のパーソナルコンピュータであってもよい。
このようなプログラムを含む記録媒体は、ユーザにプログラムを提供するために装置本体とは別に配布されるリムーバブルメディアにより構成されるだけでなく、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体等で構成される。リムーバブルメディアは、例えば、磁気ディスク、光ディスク、または光磁気ディスク等により構成される。光ディスクは、例えば、CD-ROM(Compact Disk-Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)、Blu-ray(登録商標) Disc(ブルーレイディスク)等により構成される。光磁気ディスクは、MD(Mini-Disk)等により構成される。また、装置本体に予め組み込まれた状態でユーザに提供される記録媒体は、例えば、プログラムが記録されている記憶部に含まれる半導体メモリ等で構成される。
記録媒体に記録されるプログラムを記述するステップは、その順序に沿って時系列的に行われる処理はもちろん、必ずしも時系列的に処理されなくとも、並列的あるいは個別に実行される処理をも含む。
本発明は、上記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、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わ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、課題が解決でき、効果が得られる場合には、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]
単色光、および複数色の光を混色して生成される混色光を時分割で循環的に出射可能な光源部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記光源部から出射される光の色を切り替えるためのスポーク期間ごとに生成されるパルスに基づいて、前記混色光を出射するための期間として予め設定された第1期間に、前記混色光を出射させずに、前記光源部に含まれる全ての光源をオフする
投影装置。
[請求項2]
前記混色光は、黄色光である
請求項1に記載の投影装置。
[請求項3]
前記制御部は、
第1モードにおいて、赤、緑、青、及び前記混色光を所定の順番で、前記光源部に出射させ、
第2モードにおいて、赤、緑、及び青の光を所定の順番で、前記光源部に出射させるとともに、前記第1期間に前記混色光の出射を停止する
請求項1又は2に記載の投影装置。
[請求項4]
前記制御部は、前記スポーク期間において、2個のパルスを生成し、前記2個のパルスのうちの1回目のパルスに基づいて、前記光源部に含まれる全ての光源をオフし、前記2個のパルスのうちの2回目のパルスに基づいて、対応する光源をオンする
請求項1乃至3の何れか1項に記載の投影装置。
[請求項5]
前記光源部に電源を供給するバッテリーをさらに具備する
請求項1乃至4の何れか1項に記載の投影装置。
[請求項6]
複数色の光を時分割で循環的に出射する光源部と、
制御部と、
を備え、
前記制御部は、
光の色を切り替えるためのスポーク期間において、2個のパルスを生成し、
前記2個のパルスのうちの1回目のパルスに基づいて、前記光源部に含まれる全ての光源をオフし、
前記2個のパルスのうちの2回目のパルスに基づいて、対応する光源をオンする
投影装置。
[請求項7]
単色光、および複数色の光を混色して生成される混色光を時分割で循環的に出射可能な光源部を具備する投影装置の投影方法であって、
前記光源部から出射される光の色を切り替えるためのスポーク期間ごとに生成されるパルスに基づいて、前記混色光を出射するための期間として予め設定された第1期間に、前記混色光を出射させずに、前記光源部に含まれる全ての光源をオフする
投影方法。
[請求項8]
単色光、および複数色の光を混色して生成される混色光を時分割で循環的に出射可能な光源部を具備する投影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、
前記光源部から出射される光の色を切り替えるためのスポーク期間ごとに生成されるパルスに基づいて、前記混色光を出射するための期間として予め設定された第1期間に、前記混色光を出射させずに、前記光源部に含まれる全ての光源をオフするものとして機能させるプログラム。
10…投影装置
11…入出力コネクタ
12…入出力インターフェース
13…バス
14…画像変換部
15…VRAM
16…投影処理部
17…光源駆動部
18…光源部
19…マイクロミラー素子
20…ミラー
21…投影レンズ部
22…音声処理部
23…スピーカ
24…CPU
25…記憶部
26…操作部
27…電源回路
28…カウンタ
31…半導体レーザ
32…LED
33…ミラー
34…ダイクロイックミラー
35…蛍光体ホイール
36…インデックスセンサ
37…モータ
38…ミラー
39…ミラー
40…ダイクロイックミラー
41…インテグレータ
42…ミラー
50…基材
51…軸受
52…透過領域
53…反射領域

Claims (7)

  1. 単色光、および複数色の光を混色して生成される混色光を時分割で循環的に出射可能な光源部と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、前記光源部から出射される光の色を切り替えるためのスポーク期間ごとに生成されるパルスに基づいて、前記混色光を出射するための期間として予め設定された第1期間に、前記混色光を出射させずに、前記光源部に含まれる全ての光源をオフするように構成されており、
    前記制御部は、前記スポーク期間において、2個のパルスを生成し、前記2個のパルスのうちの1回目のパルスに基づいて、前記光源部に含まれる全ての光源をオフし、前記2個のパルスのうちの2回目のパルスに基づいて、対応する光源をオンする
    投影装置。
  2. 前記混色光は、黄色光である
    請求項1に記載の投影装置。
  3. 前記制御部は、
    第1モードにおいて、赤、緑、青、及び前記混色光を所定の順番で、前記光源部に出射させ、
    第2モードにおいて、赤、緑、及び青の光を所定の順番で、前記光源部に出射させるとともに、前記第1期間に前記混色光の出射を停止する
    請求項1又は2に記載の投影装置。
  4. 前記光源部に電源を供給するバッテリーをさらに具備する
    請求項1乃至の何れか1項に記載の投影装置。
  5. 複数色の光を時分割で循環的に出射する光源部と、
    制御部と、
    を備え、
    前記制御部は、
    光の色を切り替えるためのスポーク期間において、2個のパルスを生成し、
    前記2個のパルスのうちの1回目のパルスに基づいて、前記光源部に含まれる全ての光源をオフし、
    前記2個のパルスのうちの2回目のパルスに基づいて、対応する光源をオンする
    投影装置。
  6. 単色光、および複数色の光を混色して生成される混色光を時分割で循環的に出射可能な光源部を具備する投影装置の投影方法であって、
    前記光源部から出射される光の色を切り替えるためのスポーク期間において、2個のパルスを生成し、前記2個のパルスのうちの1回目のパルスに基づいて、前記光源部に含まれる全ての光源をオフし、前記2個のパルスのうちの2回目のパルスに基づいて、対応する光源をオンする
    投影方法。
  7. 単色光、および複数色の光を混色して生成される混色光を時分割で循環的に出射可能な光源部を具備する投影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、
    前記光源部から出射される光の色を切り替えるためのスポーク期間において、2個のパルスを生成し、前記2個のパルスのうちの1回目のパルスに基づいて、前記光源部に含まれる全ての光源をオフし、前記2個のパルスのうちの2回目のパルスに基づいて、対応する光源をオンするものとして機能させるプログラム。
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