JP2005221630A - 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 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 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30と、変調された光を投射する投射手段70と、を有することを特徴とする。
【選択図】 図1
Description
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
Claims (12)
- 光を射出する固体光源を配列した固体光源アレイと、前記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、を有することを特徴とする投射型表示装置。
- 前記固体光源アレイが、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を特徴とする請求項1記載の投射型表示装置。
- 前記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、
前記測定手段により測定された前記射出光の強度に基づき、前記射出光の強度を所定の強度とする補正係数を求め、
前記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を特徴とする請求項1または2に記載の投射型表示装置。 - 前記ミラーデバイスが、入射光を反射するマイクロミラーの配列から形成され、
前記マイクロミラーごとに前記補正係数を求め、
前記補正係数に基づいて、前記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を特徴とする請求項3記載の投射型表示装置。 - 前記ミラーデバイスと前記投射手段との間の光経路上に、前記測定手段が挿入離脱可能に配置されていることを特徴とする請求項3または4に記載の投射型表示装置。
- 前記ミラーデバイスと前記投射手段との間に、前記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導く導光手段を有し、
前記測定手段と前記導光手段とが交換配置可能とされていることを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載の投射型表示装置。 - 前記ミラーデバイスと前記投射手段との間に、前記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、
前記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、
前記測定手段が、前記反射板を透過した光を計測可能な位置に配置されていることを特徴とする請求項3から5のいずれかに記載の投射型表示装置。 - 前記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、
前記測定手段と前記吸収体とが交換配置可能とされていることを特徴とする請求項3または4に記載の投射型表示装置。 - 前記測定手段が、前記吸収体を兼ねることを特徴とする請求項8記載の投射型表示装置。
- 前記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、
前記ミラーデバイスと前記吸収体との間の光経路上に、前記測定手段が挿入離脱可能に配置されることを特徴とする請求項3または4に記載の投射型表示装置。 - 光を射出する固体光源を配列した固体光源アレイと、前記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、
前記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前記ミラーデバイスを駆動制御することを特徴とする投射型表示装置の制御方法。 - 光を射出する固体光源を配列した固体光源アレイと、前記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、
前記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投射型表示装置の制御プログラム。
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