JP2014063092A - 表示装置、プロジェクター及び表示装置の制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プロジェクター1は、光変調装置22と、複数のレーザー光源42、43と、パルス信号S5、S6を出力する光源駆動部50と、パルス信号S5、S6の周期、オン期間、及びパルスのオフ期間のうち少なくともいずれかを設定することでレーザー光源42、43の少なくとも一の輝度を調整する発光制御部18とを備え、発光制御部18は、輝度を調整するレーザー光源に対応するパルス信号のオン期間が下限より小さく設定される場合に、パルス信号のオン期間を下限以上に設定するとともに、1または複数の周期におけるオフ期間をより大きく設定し、全周期または所定周期毎に、上記のパルス信号と他の光源に対応するパルス信号とを同期させる。
【選択図】図1
Description
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、光源を周期的に点灯及び消灯させ、点灯期間と消灯期間の比を変えて光源の輝度を調整する場合に、より広い範囲で輝度を調整できるようにすることを目的とする。
本発明によれば、光源を点灯させるパルスのオン期間を所定の値以上の大きさに保ち、光源の輝度をより低輝度に調整でき、輝度を調整する光源と他の光源とを同期して点灯させる。これにより、光源を安定して点灯させるとともに、複数の光源の点灯タイミングのばらつきを防止し、かつ、光源の輝度の調整可能範囲を拡大できる。従って、例えば光源の数と色光の数が一致しない場合など、いずれかの光源を他の光源より低輝度にする必要がある場合であっても、階調の調整範囲が制限されることがなく、高品質の画像を表示できる。
本発明によれば、輝度を調整した光源以外の光源について輝度を変化させることなく、複数の光源に対応するパルス信号を同期させることにより、複数の光源の点灯タイミングのばらつきを、より確実に防止できる。
本発明によれば、周期を略整数倍に延長することによって、シンプルな制御により、光源を安定して点灯させながら光源の輝度をより低輝度に調整できる。
本発明によれば、複数の光源の点灯タイミングのばらつきを防止して、各色光の発光のタイミングを揃えることができ、より高品質の画像を表示できる。
本発明によれば、シンプルな制御によって、光源を点灯させるパルスのオン期間を所定の値以上に保ち、光源を安定して点灯させるとともに、光源の輝度をより低輝度に調整できる。
本発明によれば、複数の光源の点灯タイミングのばらつきを防止することができ、色光のバランスの乱れによる表示品質の低下を防止し、高品質の画像を表示できる。
本発明によれば、各光源の光量を予め設定された比率に基づいて調整するので、例えば各光源の輝度が均一でなく、いずれかの光源の輝度の調整範囲に従って他の光源の輝度の調整範囲が制約され得る構成において、輝度の調整範囲の制約を回避できる。これにより、複数の光源を用いて幅広い階調表現が可能になり、より高品質の画像を表示できる。
本発明によれば、光源を安定して点灯させることができる。
本発明によれば、レーザー光源の輝度をPWM制御により調整する表示装置において、輝度の調整可能範囲を拡大し、レーザー光源を安定して点灯させるとともに、複数のレーザー光源の点灯タイミングのばらつきを防止できる。
本発明によれば、複数の光源を備えたプロジェクターにおいて、光源を安定して点灯させるとともに、複数の光源の点灯タイミングのばらつきを防止し、かつ、光源の輝度の調整可能範囲を拡大でき、高品質の画像を表示できる。
本発明によれば、光源を点灯させるパルスのオン期間を所定の値以上の大きさに保ち、光源の輝度をより低輝度に調整でき、輝度を調整する光源と他の光源とを同期して点灯させる。これにより、光源を安定して点灯させるとともに、複数の光源の点灯タイミングのばらつきを防止し、かつ、光源の輝度の調整可能範囲を拡大できる。従って、例えば光源の数と色光の数が一致しない場合など、いずれかの光源を他の光源より低輝度にする必要がある場合であっても、階調の調整範囲が制限されることがなく、高品質の画像を表示できる。
以下、図面を参照して本発明を適用した実施形態について説明する。
図1は、実施形態に係るプロジェクター1の機能的構成を示すブロック図である。スクリーンSC(投射面)に画像を投射する表示装置としてのプロジェクター1は、図示しないPC等のコンピューターや各種画像プレーヤー等の外部の画像供給装置(図示略)に、I/F(インターフェイス)11を介して接続され、インターフェイス11に入力されるデジタル画像データに基づく画像をスクリーンSCに投射する。
光変調装置22により変調されたRGBの各色光は、図示しないクロスダイクロイックプリズムにより合成されて、投射光学系23に導かれる。
レーザー光源42は、レーザー光源ドライバー40によって駆動されて青色レーザー光42aを発し、この青色レーザー光42aは拡散板44に入射して拡散される。拡散されたレーザー光は青色光20aとして光変調装置22の液晶パネル22aに入射し、液晶パネル22aによって変調される。一方、レーザー光源43は、レーザー光源ドライバー41によって駆動されレーザー光源42と同様に青色レーザー光43aを発する。レーザー光源43が発した青色レーザー光43aは、蛍光体ホイール45の蛍光体に入射して黄色光45aに変換され、変換された黄色光45aは分光部46に入射する。分光部46は、入射した黄色光45aを波長成分により赤色光20bと緑色光20cとに分離し、分離された赤色光20b及び緑色光20cは、それぞれ液晶パネル22b及び液晶パネル22cに入射する。
制御部10は、記憶部15に記憶された制御プログラムを読み出して実行することにより、プロジェクター1の各部を制御する。制御部10は、操作検出部16によって検出されユーザーが行った操作を示す操作情報に基づいて、画像処理部31、液晶パネルドライバー33、投射光学系駆動部34、及び光源駆動部50を制御して、スクリーンSCに画像を投射させる。
投射制御部17は、操作検出部16が検出した操作に従って、プロジェクター1の各部を初期化するとともに、光源駆動部50を制御してレーザー光源42、43を点灯させ、画像処理部31及び液晶パネルドライバー33を制御して、液晶パネル22a、22b、22cに画像を描画させて、画像を投射させる。また、投射制御部17は、投射光学系駆動部34を制御して、モーター37の動作によりフォーカス調整、ズーム調整、絞り調整等を実行させる。
ところで、プロジェクター1の投射画像の明るさを調整する場合、上記のようにレーザー光源42の輝度はレーザー光源43よりも低輝度に設定されるので、投射画像の明るさの下限は、レーザー光源42の輝度の下限、すなわちレーザー光源42を点灯させるPWM信号のパルス幅の下限により決定される。
そこで、本実施形態のプロジェクター1は、パルス幅が下限値を下回らないようにし、かつ、レーザー光源42、43の輝度を、パルス幅の下限値に対応する輝度値よりもさらに低く調整可能である。
この図3に示す動作は、発光制御部18が光源駆動部50に対して制御信号S1の出力を開始するときに実行され、また、発光制御部18が制御信号S1を出力している間も、継続して、所定時間毎に実行される。図3について、図2を例にして説明する。
発光制御部18は、パルス幅が下限値以上である場合(ステップST12;No)、パルス信号の周期を規定値Tとし、この既定値T及びステップST11で取得した割合Rに基づいて、パルス幅Wa及びオフ期間Wbの長さを設定し(ステップST13)、本処理を終了する。そして、制御の対象としなかった他方のレーザー光源を制御するパルス信号を対象とし、ステップST11以降の処理を行う。この後、発光制御部18は、光源駆動部50に、設定した周期、パルス幅、オフ期間を有するパルス信号S5、S6を出力させる制御信号S1を、光源駆動部50に出力する。
また、プロジェクター1は、レーザー光源42、43に対し、下限より小さいオン期間を有するパルス信号が入力されることを制限するリミッター53を備えているので、レーザー光源42、43を安定して点灯させることができる。
また、発光制御部18は、レーザー光源42、43の輝度または色光の光量が指定された場合に、指定された輝度または光量に基づいて、パルス信号S5、S6の一周期におけるレーザー光源42、43のオン期間の割合を求めるので、指定された輝度または色光の光量に従って、レーザー光源42、43を安定して点灯させることができる。
図4は、本発明を適用した第2の実施形態においてレーザー光源42、43の点灯を制御するパルス信号S5、S6のタイミングチャートである。この第2の実施形態では、発光制御部18がパルス信号の周期を整数倍に延長することで、オフ期間を延長し、より低輝度の設定を可能とする例について説明する。本第2の実施形態のプロジェクター1の構成は、上記第1の実施形態と同様であるため図示及び説明を省略する。
また、パルスの周期を整数倍する処理は、第1の実施形態で説明したようにパルス信号の周期を任意の長さに延長する処理に比べてシンプルであるため、特殊なハードウェアを用いることなく、安価で汎用的な回路により実現できる。
この図5に示す動作は、図3の動作と同様に、発光制御部18が光源駆動部50に対して制御信号S1の出力を開始するときに実行され、また、発光制御部18が制御信号S1を出力している間も、継続して、所定時間毎に実行される。
換言すると、一周期に対するパルス幅(オン期間の長さ)の割合をR、パルス幅をWa、規定の周期長をT、周期の倍率をN、パルス幅の下限値をLとすると、下記式(1)を満たす必要がある。
Wa=R×(N×T)≧L …(1)
発光制御部18は、上記式(1)を満たすNのうち最小の整数を、周期の倍率として設定する。
N≧20÷(1042×0.015)=1.28 …(2)
式(2)を満たすNの最小の整数は2であるから、発光制御部18は、上述した条件の場合、周期の倍率Nを2倍に設定する。
図6は、第3の実施形態に係るプロジェクター1aの機能的構成を示すブロック図である。プロジェクター1aは、上記の実施形態で説明したプロジェクター1と同様に構成される構成部を有し、これらの各部については同符号を付して説明を省略する。
図7の(1)は、周期T31のPWM信号S4を示し、図7の(2)は、周期T32、オフ期間Wb32を持つPWM信号S14を示す。PWM信号S14の周期T32は、PWM信号S4の周期T31の整数倍か、それに近い値となっており、図7(1)及び(2)の場合、PWM信号S14の周期T32は、PWM信号S4の周期T31の7倍となっている。また、PWM信号S14のオフ期間Wb32は、図7(1)のPWM信号S4の周期T31と同じ大きさとなっており、更に、オフ期間Wb32の開始のタイミングは、PWM信号S4の一パルスの開始のタイミングと揃っている。次に、図7の(3)は、AND回路56が、入力された図7(1)のPWM信号S4、及び図7(2)のPWM信号S14の論理積をとって出力した合成信号SSを示す。図7(3)に示されるように、合成信号SSは、PWM信号S4とPWM信号S14とがともにオン期間であるときにパルスが出力され、一方がオン期間またはともにオフ期間であるときはパルスが出力されない信号となっている。すなわち、図7(2)のPWM信号S14は、オフ期間Wb32に時間的に対応するPWM信号S4のパルスを、合成信号SSのパルスとして出力させない。言い換えれば、合成信号SSは、周期T32(周期T31の7周期分)を1サイクルとして、周期T31の6周期分のパルス群が間欠的に出力される信号となる。
また、クロストークを回避するためパルスを間欠的に発生させる動作を、光源駆動部50aにより行うことも可能である。この場合、クロストークを回避するための構成を用いてレーザー光源42、43の輝度の調整範囲を拡大できるという利点がある。
図8の(1)は、パルス幅が規定値に設定された周期T41のPWM信号S4を示し、図8の(2)は所定の輝度に対応してパルス幅が設定されたPWM信号S4を示す。この図8(2)は、いずれかのレーザー光源42、43の輝度を低輝度に調整するためにPWM信号S4のパルス幅Waを小さくした結果、パルス幅Wa42が下限値より小さくなった状態を示している。図8(3)は、PWM信号S4のパルス幅Waを下限値に合わせて調整した状態を示す。また、図8(4)はPWM信号S14を示す。図8(4)に示すPWM信号S14の周期T44は、PWM信号S4の周期T41の5倍に相当し、PWM信号S14のパルス幅Wa44は周期T41の3倍、オフ期間Wb44は周期T41の2倍となっている。
この図8(1)〜(5)に示す例では、AND回路56が出力する合成信号SSにおいて、PWM信号S4の数周期分のパルスに時間的に対応するPWM信号S14のオフ期間Wbに、PWM信号S14においてパルスが出力されない期間Wb44を設けたことにより、PWM信号S4のパルス幅Wa43を下限値とした状態から、さらに低い輝度に調整することが可能となる。
パルス幅Wa42は12μSであって下限値20μSより小さいため、図8(3)に示すようにPWM信号S4のパルス幅は下限値のパルス幅Wa43に設定される。ここで、PWM信号S14の周期をPWM信号S4の5周期分(T44)とすると、PWM信号S14の1周期(T44)に対応するPWM信号S4のパルス幅の合計は、パルス幅を変更する前(図8(2)のパルス幅Wa42の合計)は12×5=60μSであったのに対し、変更後(図8(3)のパルス幅Wa43の合計)は20×5=100μSとなる。この場合、パルス幅を下限値に設定したPWM信号S4のPWM信号S14の1周期に対応するパルス幅の合計を、変更前と同じ長さにするには、PWM信号S14の1周期(T44)においてパルスを出力しない期間を、(100−60)÷20=2の計算から、2パルス分(PWM信号S4の2周期分)に相当する期間と求めることができる。すなわち、PWM信号S14の1周期において2回のパルスを出力しないことで、一周期に対するパルス幅の割合を、パルス幅を下限値に変更する前のPWM信号S4を示す図8(2)と同じ割合にすることができる。
さらに、2つのレーザー光源42、43に対して同一周期、同一パルス幅のPWM信号S14を適用し、2つのレーザー光源42、43のうち一方の輝度を低く調整するためPWM信号S14の周期及びオフ期間を調整した結果、他方のレーザー光源の輝度が低下するような場合に、この他方のレーザー光源に対応するPWM信号S4のパルス幅Waを拡大することで、輝度の低下を補償する。従って、2つのレーザー光源42、43の輝度を適切に調整し、かつ、レーザー光源42、43の発光タイミングを同期させることができる。そして、レーザー光源42、43の一方のみが発光する状態を避けることで、より自然な画像を投射できる。
この図9に示す動作は、図3、及び図5の動作と同様に、発光制御部18aが光源駆動部50に対して制御信号S1の出力を開始するときに実行され、また、発光制御部18aが制御信号S1を出力している間も、継続して、所定時間毎に実行される。
そして、対象としなかった他方のレーザー光源を制御するパルス信号を対象とし、ステップST31以降の処理を行う。この後、発光制御部18aは、光源駆動部50に、設定した周期、パルス幅、オフ期間を有するパルス信号S5、S6を出力させる制御信号S1を光源駆動部50に出力する。
p×T/(p+q)×T=1/X …(3)
例えば、この式(3)により算出されたp及びqに従って、PWM信号S14のパルス幅、オフ期間及び周期が設定される。
さらに、発光制御部18aは、ステップST37で設定したPWM信号S14のパルス幅、オフ期間及び周期に基づき、このPWM信号S14に対応するレーザー光源を点灯させるPWM信号S4のパルス幅及びオフ期間を設定する(ステップST38)。例えば、PWM信号S4のパルス幅及びオフ期間を、上記式(3)により求められたp及びqに基づき、(p+q)/p倍となるようにパルス幅を大きくする。これにより、ステップST31で対象とした側のレーザー光源の輝度を低くし、かつ、対象としなかった側のレーザー光源の輝度を保持することができる。
Claims (11)
- 複数色の色光を変調する変調手段と、
少なくともいずれかの前記色光に対応する複数の光源と、
前記複数の光源を周期的に点灯させるパルス信号を出力する光源駆動手段と、
前記パルス信号の周期、パルスのオン期間、及びパルスのオフ期間のうち少なくともいずれかを設定することで、前記複数の光源のうち少なくとも一光源の輝度を調整する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
輝度を調整する光源に対応するパルス信号のオン期間が予め設定された所定の値より小さく設定される場合に、前記パルス信号のオン期間を前記所定の値または前記所定の値よりも大きく設定するとともに、前記パルス信号の1または複数の周期に対するオフ期間をより大きく設定し、
全周期または所定周期毎に、一光源に対応し且つパルス幅が前記所定の値より小さくなった場合に設定されたパルス信号と他の光源に対応するパルス信号とを同期させることを特徴とする表示装置。 - 前記制御手段は、他の光源に対応するパルス信号が有する1または複数の周期に対するオン期間の比率が保持されるように、前記他の光源に対応するパルス信号を、前記一光源に対応するパルス信号の周期に合わせて同期させることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記制御手段は、前記一光源に対応するパルス信号のオン期間が前記所定の値より小さく設定される場合に、前記一光源に対応するパルス信号の周期及びパルス幅を略整数倍に延長することを特徴とする請求項1または2記載の表示装置。
- 前記制御手段は、前記他の光源に対応するパルス信号の周期を、前記一光源に対応するパルス信号と同じ略整数倍にした周期に延長し、前記一光源に対応するパルス信号と同期させることを特徴とする請求項3記載の表示装置。
- 前記制御手段は、前記一光源に対応するパルス信号のオン期間が前記所定の値より小さく設定される場合に、前記一光源に対応するパルス信号のパルスを間欠的に発生させなくすることでオフ期間をより大きく設定することを特徴とする請求項1または2記載の表示装置。
- 前記制御手段は、前記他の光源に対応するパルス信号において、前記一光源に対応するパルス信号の発生させなくしたパルスに時間的に対応するパルスを発生させなくしてオフ期間をより大きく設定し、前記一光源に対応するパルス信号と同期させることを特徴とする請求項5記載の表示装置。
- 前記制御手段は、予め設定された比率に基づいて前記各光源が発する光の光量を調整し、
前記予め設定された比率は、各々の前記光源に対応するパルス信号の1または複数の周期に対するオン期間の比、または、前記一光源を基準とした各々の前記光源の輝度の比であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の表示装置。 - 前記光源に対し、前記所定の値より小さいパルスのオン期間を有するパルス信号が入力されることを制限する制限手段をさらに備えたことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記複数の光源の各々は、レーザー光源であることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の表示装置。
- 前記変調手段によって変調された光を投射する投射手段と、
請求項1から9のいずれか一項に記載の表示装置と、を備えることを特徴とするプロジェクター。 - 複数色の色光を変調する変調手段と、少なくともいずれかの前記色光に対応する複数の光源と、前記複数の光源を周期的に点灯させるパルス信号を出力する光源駆動手段とを備え、前記パルス信号の周期、パルスのオン期間、及びパルスのオフ期間のうち少なくともいずれかを設定することで、前記複数の光源のうち少なくとも一光源の輝度を調整する表示装置の制御方法であって、
輝度を調整する光源に対応するパルス信号のオン期間が予め設定された所定の値より小さく設定される場合に、
前記パルス信号のオン期間を前記所定の値または前記所定の値よりも大きく設定し、
前記パルス信号の1または複数の周期に対するオフ期間をより大きく設定し、
全周期または所定周期毎に、一光源に対応し且つパルス幅が前記所定の値より小さくなった場合に設定されたパルス信号と他の光源に対応するパルス信号とを同期させることを特徴とする表示装置の制御方法。
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