(57)【要約】【課題】混色することなく、高コントラストな投射画像を表示する色順次投射式のプロジェクタ装置を提供する。【解決手段】プロジェクタ装置１は、ＬＥＤモジュール２２からの光路上のホイール１８に設けられた孔１８ｂにより回転角度に応じて透過するＲＧＢいずれかの１色の投射光を用いてスクリーン上に画像を投射する。また、プロジェクタ装置１は、ホイール１８の回転角度に応じてＬＥＤランプＲ、Ｂ、Ｇのいずれかを予め点灯させ、投射が終了する回転角度で消灯させる。【選択図】図１
2006184433.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともＲＧＢの３原色を含む投射色を周期的に切換えて所定のフレームレートでスクリーン上に画像を投射する色順次式のプロジェクタ装置において、
投射手段と、
前記ＲＧＢの３原色を各々独立して発光する発光手段と、
前記発光手段からの照射光の光路上に配置され、該照射光における３原色のいずれか１色のみを投射光として透過させる孔が設けられたホイールと、
前記フレームレートに基づいて前記ホイールの回転を制御するホイール回転制御手段と、
を備えたことを特徴とするプロジェクタ装置。
【請求項２】
前記ホイールの回転角度を検出する検出手段と、
予め定められた光量安定時間と前記ホイール回転制御手段により制御されたホイールの回転速度とに応じた前記ホイールの回転角度で前記発行手段における３原色のいずれか１色を点灯させ、該点灯された１色の投射が終了する回転角度で消灯させる点灯制御手段とを更に備えたことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロジェクタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、小型の装置構成で可搬性に優れ、画面表示を大画面で行うものとして、プロジェクタ装置がある。例えば小型・軽量化に優れたプロジェクタとして、色を順次投射する単板式ＤＬＰ（登録商標：Digital  Light  Processing）プロジェクタがある。
上記の単板式ＤＬＰプロジェクタは、光源からＲＧＢ各色を順に１枚のＤＭＤ（Digital  Micromirror  Device）へ投射し、１画素に相当するＤＭＤ上の微細な鏡によりその画素における投射角度をスクリーン方向か否かに制御することでスクリーンへの描画を行う。そのスクリーンへの描画を１秒間に例えば４８０回行うことでスクリーン上の画像を連続した画像として人に知覚させる。尚、１秒間あたりのスクリーンへの描画の回数はフレームレートと呼ぶ。
そして、順次照射されるＲＧＢ各色は、白色光源からの光をＲＧＢ各色から構成されて高速で回転されるカラーフィルタへの透過や、ＲＧＢ各色のＬＥＤランプを順に点灯させる（特許文献１を参照）等して行われている。
【特許文献１】特開平１１−３２２７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記カラーフィルタによるものや、ＲＧＢ各色のＬＥＤランプを用いた単板式ＤＬＰプロジェクタでは、色の分離に難点があり、混色という問題があった。また、ＲＧＢ各色のＬＥＤランプの点灯／消灯を切り替える場合においても、最大光量に到達するまでの時間と、完全に消えるまでの時間に幅があるため、同様に混色を起こす問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の課題は、混色することなく、高コントラストな投射画像を表示する色順次投射式のプロジェクタ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくともＲＧＢの３原色を含む投射色を周期的に切換えて所定のフレームレートでスクリーン上に画像を投射する色順次式のプロジェクタ装置において、投射手段と、前記ＲＧＢの３原色を各々独立して発光する発光手段と、前記発光手段からの照射光の光路上に配置され、該照射光における３原色のいずれか１色のみを投射光として透過させる孔が設けられたホイールと、前記フレームレートに基づいて前記ホイールの回転を制御するホイール回転制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、前記ホイールの回転角度及び回転速度を検出する検出手段と、予め定められた光量安定時間と前記検出される回転速度とに応じた前記ホイールの回転角度で前記発行手段における３原色のいずれか１色を点灯させ、該点灯された１色の投射が終了する角度で消灯させる点灯制御手段とを更に備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、回転角度によりいずれか１色のみを投射光として透過させる孔が設けられたホイールを、フレームレートに応じて回転制御する構成であるため、確実に１色のみをスクリーンに照射することができ、混色を起こすことなく、高コントラストな投射画像を得ることができる。
【０００８】
請求項２に記載の発明によれば、投射時に安定した光量となるホイールの回転角度で予め点灯させ、投射が終了する回転角度で消灯させる構成であるため、消費電力を抑えることができる。また、投射に関わらない余分な照射を行わないため、装置の温度上昇を防止することができる。更に、投射開始時に安定した光量を得ることができるため、高コントラストな投射画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
［第１の実施の形態］
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。先ず、本発明におけるプロジェクタ装置１の構成を図１を参照して説明する。
【００１０】
プロジェクタ装置１は、画像制御部１１、Ａ／Ｄ回路１２、メモリ１３、ＤＭＤ制御回路１４、ＬＥＤ駆動回路１５、モータ制御ドライバ１６、光センサ１７、ホイール１８、ＤＭＤ１９、及び投影レンズ２０により構成される単板式ＤＬＰ（Digital  Light  Processing）プロジェクタであり、スクリーン２１に投射画像を表示する。
【００１１】
画像制御部１１は、ＣＰＵ３１、デジタル処理回路３２、データ処理回路３３、フレームメモリ３４、ＯＳＤ３５を備え、プロジェクタ装置１の動作を制御する。
ＣＰＵ３１（Central  Processing  Unit）は、図示しない内部ＲＡＭ（Random  Access  Momory）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）等を備えて構成され、内部ＲＡＭの所定領域を作業領域としてＲＯＭや後述するメモリ１３に記憶されている各種制御プログラムに従い、プロジェクタ装置１の各部を統括制御する。
ＣＰＵ３１が行う制御の具体的な内容としては、プロジェクタ装置１に後述するＡ／Ｄ回路１２を介して入力される画像情報を元に適宜フレームレート、例えば４８０［フレーム／秒］で投射画像をスクリーン２１に描画することである。
【００１２】
デジタル処理回路３２は、Ａ／Ｄ回路１２を介して入力されるデジタル画像信号による画像に対し、アスペクト比を変更するスケーリング処理や、色調を変えるガンマ処理等の画像変換処理を行った後、所定のフォーマットの画像信号に統一してデータ処理回路３３へ出力する。
【００１３】
データ処理回路３３は、デジタル処理回路３２から送られてきた画像信号を画面表示に利用されるメモリであるフレームメモリ３４に格納させ、このフレームメモリ３４に格納された画像信号を元に所定の解像度とフレームレートに基づく水平／垂直同期周波数の同期信号と各画素の輝度・色信号とからなるビデオ信号を発生させてＤＭＤ制御回路１４へ出力する。
【００１４】
ＯＳＤ３５（On-Screen Display）は、水平／垂直方向のサイズ変更・位置調整、画面のコントラスト設定、又は輝度調整等を現在の設定状態をディスプレイに表示させて調整を行う機能を提供する。
【００１５】
Ａ／Ｄ回路１２は、入力された信号をデジタル変換する回路であり、例えばパーソナルコンピュータ等のから表示部用に出力されるＲＧＢ画像信号やビデオ信号を受信するための映像入力用のミニＤ−ＳＵＢ端子、Ｓ端子、及びＲＣＡ端子と、音声入力用のステレオミニ端子からの信号をデジタル変換してデジタル処理回路３２に出力する。
【００１６】
メモリ１３（Random  Access  Memory）は、例えばＳＤＲＡＭ（Synchronous  Dynamic  RAM）等で構成される揮発メモリであり、ＣＰＵ３１が各種処理を実行する際に各種データやバッファを展開するメモリ領域を形成する。更にメモリ１３は、ＯＳＤ３５の作業領域として使用され、ＯＳＤ３５による画面調整時の文字画像等をフレームメモリ３４へ出力する。
【００１７】
回転制御手段としてのＤＭＤ制御回路１４は、フレームメモリ３４より送られてきたビデオ信号に基づき、後述するＬＥＤ駆動回路１５、モータ制御ドライバ１６、及びＤＭＤ１９に制御信号を送り、ＬＥＤモジュール２２、ホイール１８、ＤＭＤ１９の動作を制御する回路である。また、ＤＭＤ制御回路１４は、光センサ１７から出力される信号を元にホイール１８の回転角度を検出することで、精度よくフレームレートあるいはその整数倍の回転速度で回転するようホイール１８の制御を行う。
【００１８】
点灯制御手段としてのＬＥＤ駆動回路１５はＤＭＤ制御回路１４からの制御信号により後述するＬＥＤモジュール２２の各ＬＥＤランプの点灯／消灯を制御する回路であり、モータ制御ドライバ１６はＤＭＤ制御回路１４からの駆動信号により、後述するホイール１８の回転を制御するドライバである。
【００１９】
検出手段としての光センサ１７は、ホイール１８の回転角度をマーカやスリット円板からの透過光により検出してＤＭＤ制御回路１４に出力するセンサであり、具体的には、ロータリーエンコーダ等における光センサである。尚、ホイール１８の回転角度の検出は、光センサ１７以外のものであり、磁気パターンを形成した円板による磁界の変化をホール素子等の磁気センサで検出するものであってもよく、特に限定しない。
【００２０】
次に、ホイール１８について、図２（ｂ）を参照して説明する。
ホイール１８は、円盤形状の遮光版であり、外縁近傍部分には円周方向に一定の間隙の孔１８ｂを設け、特に図示しないモータにより回転軸１８ａを中心に回転される構成である。そして、ホイール１８は、ＬＥＤモジュール２２からの照射光がＤＭＤ１９に照射されるまでの光路上に配され、回転されることでＬＥＤランプＲ、Ｇ、Ｂからの各照射光を孔１８ｂから順にＤＭＤ１９に照射する。尚、ホイール１８の設置位置と孔１８ｂの孔の大きさとは、ホイール１８の回転角度によりＬＥＤランプＲ、Ｇ、Ｂからの照射光の内、１色のみを通過させるように工場出荷時等において予め調整される。
【００２１】
ホイール１８の具体例としては、ＬＥＤモジュール２２の直上にホイール１８を配し、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、ホイール１８が回転方向Ｈで回転することにより、図３（ａ）から順に青、赤、緑色光が照射される構成が好適である。この場合は、各ＬＥＤランプに孔１８ｂが近いため、１色のみを照射するように孔の大きさを調整することが容易であり、ＬＥＤモジュール２２に各ＬＥＤランプからの照射光の選択を容易に行うことができる。
【００２２】
そして、上述した光センサ１７により検出されるホイール１８の回転角度を元にＤＭＤ制御回路１４からモータ制御ドライバ１６に駆動信号を送信してホイール１８の回転速度の制御と、孔１８ｂの位置制御と、ＤＭＤ制御回路１４からＬＥＤ駆動回路１５に駆動信号を送信してＬＥＤモジュール２２の各ＬＥＤランプの点灯／消灯の制御とを行う。
【００２３】
ＤＭＤ１９は、平面状の半導体基板上にＤＭＤ制御回路１４からの制御信号により制御可能な微小反射板を画素数分敷き詰めたものであり、各画素にあたる微小反射板で光源からの照射光を投影レンズ２０方向へ反射する時間を調整して各画素における明るさを制御する。これにより、ＤＭＤ１９は、ＤＭＤ制御回路１４からホイール１８の回転角度に応じた制御信号により反射時間を制御することで、各色ごとの輝度を調整する。
投射手段としての投影レンズ２０は、ＤＭＤ１９から反射される光をスクリーン２１上に投射画像として結像するように投射するレンズである。
【００２４】
以上の構成により、単板式ＤＬＰ投射方式であるプロジェクタ装置１は、ＬＥＤモジュール２２で発光されるＲＧＢ各色の照射光を回転するホイール１８により１色づつ順に取り出して照射する構成であるため、混色を起こすことなく、高コントラストな投射画像を得ることができる。
【００２５】
次に、ＬＥＤモジュール２２について、図２（ａ）を参照して説明する。
ＬＥＤモジュール２２は、ＬＥＤモジュール基板２２ａ上に、赤色を照射するＬＥＤランプＲ、緑色を照射するＬＥＤランプＧ、及び青色を照射するＬＥＤランプＢが配設されたモジュールである。
【００２６】
ＬＥＤランプＲ、Ｇ、Ｂのそれぞれは、特に図示しない照射する色のＬＥＤ発光素子が２次元に配列されたＬＥＤ発光素子アレイ、該ＬＥＤ発光素子アレイの半面を覆うように配されて照射光をＤＭＤ１９方向へ効率よく反射する曲面状の反射板、照射光をＤＭＤ１９の画素範囲に集光させる集光レンズからなる。
【００２７】
以上のように、プロジェクタ装置１は、ホイール１８により１色のみを照射するように構成している為、混色を起こし難く、高コントラストな投射画像を得ることができる。
【００２８】
［第２の実施の形態］
次に、第２の実施の形態として、ＤＭＤ１９に照射する各ＬＥＤランプの点灯／消灯をホイール１８の回転角度に合わせて行う動作について説明する。尚、簡略化のため、第１の実施の形態と同一な構成については同一の符号を付して説明を省略し、第２の実施の形態に特徴的なＤＭＤ制御回路１４によるＬＥＤランプＲ、Ｇ、Ｂの駆動制御について、図４を参照して説明する。
【００２９】
図４は、ＬＥＤランプＲ、Ｇ、Ｂの駆動信号Ｘ、Ｙ、Ｚによる動作タイミング、該各ＬＥＤランプの出力光量の変化、及び回転するホイール１８の孔１８ｂから各色が順に照射されることを示すタイミングチャートである。
【００３０】
ＤＭＤ制御回路１４は、所定のフレームレートとなる回転速度までホイール１８を回転させた後、各ＬＥＤランプからＤＭＤ１９への照射する光路に孔１８ｂが回転移動される前に光センサ１７で検出されるホイール１８の回転角度に応じてＬＥＤランプＲ、Ｇ、Ｂを予め点灯させる（時刻ｔ１、ｔ２、ｔ４、ｔ７）。
【００３１】
尚、ここでの回転角度に応じて行われる各ＬＥＤランプの点灯は、工場出荷時等に予め設定される各ＬＥＤランプの点灯開始から光量が安定するまでの時間である光量安定時間とホイールの回転速度とを元に、ＤＭＤ１９への照射する光路に孔１８ｂが達した時に安定した光量となる回転角度で予め行われる。
【００３２】
このため、プロジェクタ装置１は、ＬＥＤランプＲからの赤色光がＤＭＤ１９に照射される時刻ｔ３・ｔ８、ＬＥＤランプＧからの緑色光がＤＭＤ１９に照射される時刻ｔ５、及びＬＥＤランプＢからの青色光がＤＭＤ１９に照射される時刻ｔ６において、十分な光量を得ることができる。そして、それぞれのＬＥＤランプが予め点灯されて孔１８ｂにより照射されるまでの間の光は、ホイール１８の遮光部分で遮られているために投射されることはなく、混色を起こすことがない。
【００３３】
次に、ＤＭＤ制御回路１４は、孔１８ｂが回転移動されることにより各ＬＥＤランプのＤＭＤ１９への照射が終了する回転角度でＬＥＤランプＲ、Ｇ、Ｂを消灯させる（時刻ｔ５、ｔ６、ｔ８）。
【００３４】
このため、プロジェクタ装置１は、各ＬＥＤランプがホイール１８の遮光部分により遮られ、次に点灯して孔１８ｂから照射するまでの間、消灯させる構成であるため、消費電力を抑えることができると同時に、余分にＬＥＤランプが点灯することで発生するホイール１８の遮光部分の温度上昇を防止する。
【００３５】
尚、本発明は、上述の実施の形態に限定されるものではない。例えば、ＬＥＤモジュール２２は、ＬＥＤ素子を複数配列して一般に出力光量の小さいというＬＥＤ素子の性質を補う構成としたが、高圧水銀光源にカラーフィルタを備える構成であってよく、特に限定するものではない。図２中のＬＥＤは、モジュール基板２２ａに対して垂直に設置されているが、適当に傾斜させたり、反射板を取り付ける等して、集光効率を高める構成であっても良い。その他、本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明を適用したプロジェクタ装置１の機能的構成を模式的に示すブロック図である。
【図２】（ａ）は、ＬＥＤモジュール２２の外観の概略を示す斜視図であり、（ｂ）は、ホイール１８の正面外観を示す図である。
【図３】（ａ）は、回転方向Ｈで回転するホイール１８の孔１８ｂからＬＥＤランプＢによる青色光が照射されることを示す図であり、（ｂ）は、回転方向Ｈで回転するホイール１８の孔１８ｂからＬＥＤランプＲによる赤色光が照射されることを示す図であり、（ｃ）は、回転方向Ｈで回転するホイール１８の孔１８ｂからＬＥＤランプＧによる緑色光が照射されることを示す図である。
【図４】ＬＥＤランプＲ、Ｇ、Ｂの駆動制御のタイミング、各ＬＥＤランプの照射光量の変化、及び回転するホイール１８により各色が順次照射されることを示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００３７】
１  プロジェクタ装置
１１  画像制御部
１２  Ａ／Ｄ回路
１３  メモリ
１４  ＤＭＤ制御回路
１５  ＬＥＤ駆動回路
１６  モータ制御ドライバ
１７  光センサ
１８  ホイール
１８ａ  回転軸
１８ｂ  孔
１９  ＤＭＤ
２０  投射レンズ
２１  スクリーン
２２  ＬＥＤモジュール
２２ａ  ＬＥＤモジュール基板
３１  ＣＰＵ
３２  デジタル処理回路
３３  データ処理回路
３４  フレームメモリ
３５  ＯＳＤ
Ｈ  回転方向
Ｒ  ＬＥＤランプ
Ｇ  ＬＥＤランプ
Ｂ  ＬＥＤランプ
【図１】
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【図２】
2006184433.tif 000004
【図３】
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【図４】
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