JP6115583B2 - 投影装置、投影制御方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、半導体発光素子を光源に使用するプロジェクタ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。

近時、ＬＥＤ（発光ダイオード）やＬＤ（半導体レーザ）などの半導体発光素子を光源に用いたプロジェクタ装置が各種製品化されている。この種のプロジェクタ装置では、３原色のＲ（赤色）光、Ｇ（緑色）光、Ｂ（青色）光のうち、Ｒ光、Ｂ光と同程度の光量のＧ光を直接発する半導体素子が未だ実用化されておらず、ＬＤの発するＢ光を、蛍光体を塗布した蛍光ホイールに照射し、蛍光体から得られるＧ光を集光して利用しているのが実情である。

上記蛍光ホイールは、Ｂ光が照射される盤面の一部が扇形状の透過拡散層を形成する以外は不透明な蛍光体層となっており、当該ホイールの回転によって、上記透過拡散層を透過したＢ光、及び蛍光体層から集光したＧ光が時分割で利用可能となる。

上記のような半導体発光素子を用いた投影装置について、例えば以下に示す特許文献においても記載されている。（例えば、特許文献１）
図４は、半導体発光素子を用いたプロジェクタ装置の一般的な起動シーケンスを示す図である。図４（Ａ）は、蛍光ホイールの周面に取付けられた同期検出用のマーカに相対向して設けられるマーカセンサからの検出パルスＣＷＩＮＤＥＸ、図４（Ｂ）は発光素子であるＬＤの発光を許可する点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬ、図４（Ｃ）は、当該ＬＤの駆動電流を設定する電流設定信号である。

投影装置の起動時には、まず図４（Ｃ）で示す電流設定信号をオンしてＬＤへの電力供給を開始させた後に、蛍光ホイールを回転させて図４（Ａ）に示すように検出パルスＣＷＩＮＤＥＸを得ている。

その後、図４（Ｂ）に示すようにタイミングｔ11で点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬをＬＤに与えることで、既に電流設定信号がオンとなっているので、この点灯パルスにしたがった発光を行なって、投影動作が開始される。さらにその後、タイミングｔ12で入力信号のサーチを開始することで、入力信号が与えられていれば当該入力信号に応じた映像の投影が開始される。

このような起動シーケンスでは、図中に破線のエリアＡ11で示すように、蛍光ホイールの回転を開始してすぐに点灯パルスを出力するため、蛍光ホイールとＬＤの発光が正しく同期する前に投影動作が開始され、投影される内容にちらつきを生じるという不具合がある。

このような不具合を解消するべく、図５に示すように点灯パルスのＬＤへの出力を、蛍光ホイールの回転を開始してから一定時間、例えば１［秒］乃至２［秒］、だけ遅延させることで、蛍光ホイールの回転が安定した状態でＬＤを正しく同期させて発光駆動する手法も考えられる。

特開２０１４−１６４２８９号公報

上記図５に示した起動手法では、点灯パルスのＬＤへの出力を一定時間だけ遅らせることで、映像のちらつきは抑制できるものの、その分だけ投影動作の開始が遅れるため、起動後に即時投影を開始できる半導体発光素子を用いた光源としての利点を損なうことになる。

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、ちらつきを生じずに短時間で投影を開始させ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、半導体発光素子と、上記半導体発光素子の発する光により、複数色の光を時分割で出射する回転ホイールと、装置の起動時、上記半導体発光素子への電力の供給を停止した状態で、上記回転ホイールの回転と、上記半導体発光素子への点灯タイミングを指示する信号の出力とを開始した後、起動状況に関する所定の条件に基づいて上記半導体発光素子への電力の供給を開始させる制御部とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、ちらつきを生じずに短時間で投影を開始させ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回路構成を示すブロック図。 同実施形態に係る第１の起動シーケンスを示す図。 同実施形態に係る第２の起動シーケンスを示す図。 一般的な半導体発光素子を用いたプロジェクタ装置の起動シーケンスを示す図。 一般的な半導体発光素子を用いたプロジェクタ装置の起動シーケンスを示す図。

以下、本発明をＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（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。

（構成）
図１は、本実施形態に係るプロジェクタ装置１０の回路構成を示すブロック図である。同図で、各種映像信号が入力端子１１，１２を介して入力部１３に入力される。この入力部１３は、Ａ／Ｄコンバータ及びビデオデコーダを含み、入力された映像信号がアナログであればデジタル値に変換した後、デコードしてＲ，Ｇ，Ｂの各原色毎の映像データを取得し、メインマイコン１４へ出力する。

メインマイコン１４は、スケーラ、及びマイクロミラー素子制御ＩＣとしての機能を含み、サブマイコン１５と通信しながら協働してこのプロジェクタ装置１０全体の制御動作を実行する。

メインマイコン１４は、電源キー１６からのキー操作を受付け、後述するＬＥＤ、ＬＤを冷却するための冷却ファン１７を駆動する。またメインマイコン１４は、投影動作に同期したＬＤ用の点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬを上記サブマイコン１５と光源部１８のドライバＩＣ１９，２０に出力する他、電流設定信号を上記ドライバＩＣ１９，２０へ出力し、さらにＲ，Ｇ，Ｂの各原色に対応した映像データをマイクロミラー素子２１へ送出する。

光源部１８において、ドライバＩＣ１９はＢ光を発するＬＤ２２（Ｂ−ＬＤ）２２を駆動する回路であり、ＬＤ２２から出射されたＢ光は、蛍光体ホイール２３の盤面に照射される。

この蛍光体ホイール２３は、ホイールモータ（不図示）により回転駆動されるもので、盤面の一部が扇形状の透過拡散部（Ｂ）となっており、盤面の他部は蛍光体が塗布されている。ＬＤ２２からのＢ光は、蛍光体ホイール２３の回転により、上記透過拡散部を透過、拡散して上記マイクロミラー素子２１に照射されるか、あるいは蛍光体に照射されて発する蛍光としてのＧ光が集光されてマイクロミラー素子２１に照射される。

蛍光体ホイール２３の周端で上記透過拡散部と蛍光体塗布部との境界位置にはマーカ（不図示）が貼付されるもので、蛍光体ホイール２３の回転に基づく上記マーカの通過を、相対向して設置されたマーカセンサ２４が検出し、検出パルスＣＷＩＮＤＥＸを上記メインマイコン１４、及びサブマイコン１５へ送出する。

サブマイコン１５は、マーカセンサ２４からの検出パルスＣＷＩＮＤＥＸとメインマイコン１４の出力する点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬとにより同期が正しいかどうかを監視し、その監視結果をメインマイコン１４に出力する。

また上記ドライバＩＣ２０は、Ｒ光を発するＬＥＤ（Ｒ−ＬＥＤ）２５を駆動する回路であり、ＬＥＤ２５から出射されたＲ光は、直接上記マイクロミラー素子２１に照射される。

マイクロミラー素子２１は、例えばＷＸＧＡ（１２８０×８００画素）分の微小可動ミラーをマトリックス状に配して構成され、個々の微小可動ミラーを上記メインマイコン１４から与えられる映像データに応じてオン／オフ動作させることで原色画像を表示する。

このマイクロミラー素子２１に対して、光源部１８からＲ，Ｇ，Ｂの原色光が時分割で照射されることにより、その一方向への反射光で原色の光像が形成されるものであり、当該光像は投影レンズ系２６を介して拡大され、被投影対象となるスクリーン等に照射される。

（第１の動作例）
次に上記実施形態の第１の動作例について図面を参照して説明する。
図２は、上記プロジェクタ装置１０の起動シーケンスを示す図である。図２（Ａ）は、マーカセンサ２４からの検出パルスＣＷＩＮＤＥＸ、図２（Ｂ）はＬＤ２２、ＬＥＤ２５を駆動するためにメインマイコン１４からドライバＩＣ１９，２０に与えられる、発光を許可する点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬ、図２（Ｃ）は、当該ＬＤ２２、ＬＥＤ２５の駆動電流を設定する電流設定信号である。

装置の起動時には、図２（Ｃ）に示す電流設定信号をオフとしたままの状態から、蛍光体ホイール２３を回転させて図２（Ａ）に示すように検出パルスＣＷＩＮＤＥＸを得ている。

その後、図２（Ｂ）に示すようにドライバＩＣ１９，２０への点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬの供給を開始するのと相前後して、上記蛍光体ホイール２３用のホイールモータ等の個体差等を勘案した、予め設定された一定時間の計時を開始する。

また、合わせてタイミングｔ31で入力信号のサーチを開始する。

この起動時には、図中に破線のエリアＡ３１で示すように、蛍光体ホイール２３の回転を開始してすぐに点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬを出力するため、蛍光体ホイール２３とＬＤ２２、ＬＥＤ２５の発光タイミングが正しく同期していない。

ここで入力信号のサーチの結果、入力信号があれば、マイクロミラー素子２１での映像データに基づいた表示動作は開始される。合わせて、ドライバＩＣ１９，２０に点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬが供給されているが、電流設定によってＬＤ２２、ＬＥＤ２５での発光はなく、実際の投影動作は行なわれないため、上記正しく同期していないことにより、投影画像がちらつくことはない。

その後、計時中の上記一定時間が経過し、確実に検出パルスＣＷＩＮＤＥＸと点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬとが同期したと考えられるタイミングｔ32で、メインマイコン１４からドライバＩＣ１９，２０への電流設定信号がオンされることで、ＬＤ２２、ＬＥＤ２５の発光開始により実際の投影動作が開始される。

上記一定時間は、上述した如く蛍光体ホイール２３を回転駆動するホイールモータの個体毎の起動時間差等を考慮した安全係数を見込んだ時間に設定されているため、当該時間分だけ投影動作が遅れることになるが、入力信号に対するサーチを点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬを出力した点灯処理後の、電流設定がオフされている期間から開始できるので、入力信号に基づいた投影を行なうまでの時間を短縮することができる。

（第２の動作例）
続いて上記実施形態の第２の動作例について図面を参照して説明する。
図３は、上記プロジェクタ装置１０の他の起動シーケンスを示す図である。図３（Ａ）は、マーカセンサ２４からの検出パルスＣＷＩＮＤＥＸ、図３（Ｂ）はＬＤ２２、ＬＥＤ２５を駆動するためにメインマイコン１４からドライバＩＣ１９，２０に与えられる、発光を許可する点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬ、図３（Ｃ）は、当該ＬＤ２２、ＬＥＤ２５の駆動電流を設定する電流設定信号である。

装置の起動時には、図３（Ｃ）に示す電流設定信号をオフとしたままの状態から、蛍光体ホイール２３を回転させて図３（Ａ）に示すように検出パルスＣＷＩＮＤＥＸを得ている。

その後、図３（Ｂ）に示すようにドライバＩＣ１９，２０への点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬの供給を開始し、合わせてタイミングｔ41で入力信号のサーチを開始する。

この起動時には、図中に破線のエリアＡ41で示すように、蛍光体ホイール２３の回転を開始してすぐに点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬを出力するため、蛍光体ホイール２３とＬＤ２２、ＬＥＤ２５の発光タイミングが正しく同期していない。

サブマイコン１５はこの検出パルスＣＷＩＮＤＥＸと点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬとの同期を上述した如く監視しており、このエリアＡ41での不同期状態が解消し、同期がとれたと判断したタイミングｔ42で、サブマイコン１５との通信に基づいて、メインマイコン１４がドライバＩＣ１９，２０への電流設定信号をオンし、ＬＤ２２、ＬＥＤ２５の発光開始により投影動作を開始させる。

入力信号に対するサーチを点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬを出力した点灯処理後の、電流設定がオフされている期間から開始しており、上記非同期のエリアＡ４１が終了し、同期がとれたと判断して即時、入力信号に基づいた投影を行なうものとしたため、実際の投影を開始するまでの時間を大幅に短縮できる。

（効果）
以上詳述した如く本実施形態によれば、起動シーケンスの当初にＬＤ２２、ＬＥＤ２５の駆動電流をゼロにして投影する期間を設定し、ちらつきを防止すると共に、入力信号のサーチを開始させることで、投影開始から実際の入力信号に基づく投影までの時間を短縮させることが可能となる。

また上記第１の動作例では、ＬＤ２２、ＬＥＤ２５への点灯パルスを出力してから一定時間経過後にＬＤ２２、ＬＥＤ２５への電流設定をオンして電力の供給を開始するようにしたため、蛍光体ホイール２３用のホイールモータの起動特性の個体差等を考慮して安定した状態で投影を開始させることができる。

また上記第２の動作例では、ＬＤ２２、ＬＥＤ２５への点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬを出力してから、マーカセンサ２４からの検出パルスＣＷＩＮＤＥＸが点灯パルスＬＤ−ＥＮＢＬと同期したと判定した状態で即時ＬＤ２２、ＬＥＤ２５への電流設定をオンして電力の供給を開始するようにしたため、非常に短時間で投影を開始させることができる。

なお上記実施形態では、ＬＤ２２の発するＢ光を蛍光体ホイール２３に照射することによりＢ光またはＧ光をマイクロミラー素子２１に照射させるとともに、ＬＥＤ２５の発するＲ光を直接マイクロミラー素子２１に照射させるものとして、原色のＲ光、Ｇ光、及びＢ光を時分割でマイクロミラー素子２１に照射させるものとして説明したが、本発明は半導体発光素子の種類や発光色、原色のみでの駆動等を限定するものではなく、例えば複数の半導体発光素子を同時に発光させて複数の原色の混色としての補色光を表示素子に照射するような駆動手法を採る投影装置にも同様に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］
半導体発光素子と、
上記半導体発光素子の発する光により、複数色の光を時分割で出射する回転ホイールと、
装置の起動時、上記半導体発光素子への電力の供給を停止した状態で、上記回転ホイールの回転と、上記半導体発光素子への点灯タイミングを指示する信号の出力とを開始した後、起動状況に関する所定の条件に基づいて上記半導体発光素子への電力の供給を開始させる制御部と
を備えることを特徴とする投影装置。
［請求項２］
上記制御部は、上記半導体発光素子への点灯タイミングを指示する信号の出力を開始してから、予め設定した時間が経過後に上記半導体発光素子への電力の供給を開始することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
［請求項３］
上記回転ホイールの回転位相を検出する検出部をさらに備え、
上記制御部は、上記回転ホイールの回転位相と上記点灯タイミングとの同期を判定した時点で上記半導体発光素子への電力の供給を開始する
ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
［請求項４］
半導体発光素子と、上記半導体発光素子の発する光により、複数色の光を時分割で出射する回転ホイールとを備えた装置での投影制御方法であって、
装置の起動時、上記半導体発光素子への電力の供給を停止した状態で、上記回転ホイールの回転と、上記半導体発光素子への点灯タイミングを指示する信号の出力とを開始した後、起動状況に関する所定の条件に基づいて上記半導体発光素子への電力の供給を開始させる制御工程を有することを特徴とする投影制御方法。
［請求項５］
半導体発光素子と、上記半導体発光素子の発する光により、複数色の光を時分割で出射する回転ホイールとを備えた装置が内蔵する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、
装置の起動時、上記半導体発光素子への電力の供給を停止した状態で、上記回転ホイールの回転と、上記半導体発光素子への点灯タイミングを指示する信号の出力とを開始した後、起動状況に関する所定の条件に基づいて上記半導体発光素子への電力の供給を開始させる制御部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、
１１，１２…入力端子、
１３…入力部、
１４…メインマイコン、
１５…サブマイコン、
１６…電源キー、
１７…冷却ファン、
１８…光源部、
１９，２０…ドライバＩＣ、
２１…マイクロミラー素子、
２２…（Ｂ光用）ＬＤ、
２３…蛍光体ホイール、
２４…マーカセンサ、
２５…（Ｒ光用）ＬＥＤ、
２６…投影レンズ系。

Claims (5)

1. 半導体発光素子と、
   上記半導体発光素子の発する光により、複数色の光を時分割で出射する回転ホイールと、
   装置の起動時、上記半導体発光素子への電力の供給を停止した状態で、上記回転ホイールの回転と、上記半導体発光素子への点灯タイミングを指示する信号の出力とを開始した後、起動状況に関する所定の条件に基づいて上記半導体発光素子への電力の供給を開始させる制御部と
   を備えることを特徴とする投影装置。
2. 上記制御部は、上記半導体発光素子への点灯タイミングを指示する信号の出力を開始してから、予め設定した時間が経過後に上記半導体発光素子への電力の供給を開始することを特徴とする請求項１記載の投影装置。
3. 上記回転ホイールの回転位相を検出する検出部をさらに備え、
   上記制御部は、上記回転ホイールの回転位相と上記点灯タイミングとの同期を判定した時点で上記半導体発光素子への電力の供給を開始する
   ことを特徴とする請求項１記載の投影装置。
4. 半導体発光素子と、上記半導体発光素子の発する光により、複数色の光を時分割で出射する回転ホイールとを備えた装置での投影制御方法であって、
   装置の起動時、上記半導体発光素子への電力の供給を停止した状態で、上記回転ホイールの回転と、上記半導体発光素子への点灯タイミングを指示する信号の出力とを開始した後、起動状況に関する所定の条件に基づいて上記半導体発光素子への電力の供給を開始させる制御工程を有することを特徴とする投影制御方法。
5. 半導体発光素子と、上記半導体発光素子の発する光により、複数色の光を時分割で出射する回転ホイールとを備えた装置が内蔵する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、
   装置の起動時、上記半導体発光素子への電力の供給を停止した状態で、上記回転ホイールの回転と、上記半導体発光素子への点灯タイミングを指示する信号の出力とを開始した後、起動状況に関する所定の条件に基づいて上記半導体発光素子への電力の供給を開始させる制御部として機能させることを特徴とするプログラム。