ПРОЕКТОР
PROJECTION DEVICE

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
[0001] Настоящее изобретение относится к проектору.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
[0002] Как хорошо известно, проектор включает в себя источник света, светомодулирующее устройство и проекционный объектив. Проектор модулирует свет, испускаемый из источника света, светомодулирующим устройством и отображает изображение на экране путем проецирования модулированного света на экран через проекционный объектив. В то время как типичный проектор предшествующего уровня техники включает в себя в качестве источника света лампу, такую как галогенная лампа, металлогалогенная лампа или ртутная лампа высокого давления, в последнее время для уменьшения потребляемой мощности, размера и веса активно развиваются проекторы, включающие в себя твердотельный источник света, такой как лазерный диод (LD) или светоизлучающий диод (LED).
[0003] Один тип проектора, включающий в себя твердотельный источник света, получает красный свет, зеленый свет и синий свет, необходимые для цветного отображения, путем возбуждения люминофорного материала светом, испускаемым твердотельным источником света (например, синим лазером или ультрафиолетовым лазером). Поскольку такой проектор может получить три необходимые для цветного отображения цвета (красный, зеленый и синий), используя только один твердотельный источник света, возможно уменьшение стоимости и размера по сравнению с проектором, включающим в себя множество твердотельных источников света.
[0004] Следующая патентная литература 1 раскрывает технологию, которая изменяет период излучения и неизлучения света твердотельного источника света, предусмотренного в устройстве формирования изображения, так, чтобы предотвратить шум прокрутки, вызванный широтно-импульсной модуляцией (ШИМ) твердотельного источника света. Здесь термин "шум прокрутки" представляет собой явление, в котором яркие и темные полосы, проходящие в поперечном направлении экрана, медленно движутся вверх или вниз по экрану. Кроме того, следующая патентная литература 2 раскрывает технологию, которая обеспечивает долгий срок службы люминофорного материала, предусмотренного в проекторе, путем вращения люминофорного материала для уменьшения повреждения из-за света, излучаемого твердотельным источником света.
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
[0005] Патентная литература 1: JP-A-2009-175627
Патентная литература 2: JP-A-2009-277516
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
ТЕХНИЧЕСКАЯ ПРОБЛЕМА
[0006] В проекторе, включающем в себя твердотельный источник света, твердотельный источник света управляется широтно-импульсной модуляцией на частоте примерно нескольких сотен герц, так что мерцание визуально не распознается пользователем. Кроме того, в вышеописанном проекторе, имеющем люминофорный материал, вращающаяся люминофорная пластина, имеющая люминофорный материал, вращается со скоростью вращения приблизительно 120 оборотов в секунду (120 Гц), так что повреждения из-за света, излучаемого твердотельным источником света, не происходит, а мерцание за счет вращения не распознается визуально.
[0007] Мерцание в результате управления широтно-импульсной модуляцией твердотельным источником света и мерцание в результате вращения вращающейся люминофорной пластины в основном включают в себя высокочастотную компоненту, которая визуально не распознается пользователем. Тем не менее, эти два вида мерцания интерферируют друг с другом, что образует низкочастотную компоненту. Это вызывает мерцание, заметное пользователю, а также ухудшает качество изображения.
[0008] Светомодулирующее устройство, предусмотренное в проекторе, также работает на такой частоте, что мерцание визуально не распознается пользователем (например, 60 Гц). Тем не менее, мерцание в результате вращения вращающейся люминофорной пластины и мерцание в результате работы светомодулирующего устройства интерферируют друг с другом, в результате чего мерцание также становится заметно пользователю. Это ухудшает качество отображения изображения.
[0009] Настоящее изобретение было создано с учетом вышеописанных обстоятельств, и целью изобретения является предложить проектор, который может предотвратить мерцание, вызванное вращением вращающейся люминофорной пластины.
РЕШЕНИЕ ПРОБЛЕМЫ
[0010] Проектор в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения включает в себя твердотельный источник света, который излучает свет возбуждения, вращающуюся люминофорную пластину, которая преобразует свет возбуждения в люминесцентный свет, светомодулирующее устройство, которое модулирует свет от вращающейся люминофорной пластины, проекционную оптическую систему, которая проецирует модулированный светомодулирующим устройством свет на экран, и управляющее устройство, которое управляет твердотельным источником света и вращающейся люминофорной пластиной так, что удовлетворяется любое одно из следующих условных выражений:
A=B
A=2B
|A-B| больше или равно 20 и |A-2B| больше или равно 20,
где А представляет собой управляющую частоту широтно-импульсной модуляции твердотельного источника света в герцах, а В представляет собой частоту вращения в герцах вращающейся люминофорной пластины.
[0011] В соответствии с первым аспектом настоящего изобретения управляющее устройство управляет твердотельным источником света и светомодулирующим устройством таким образом, что управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника света равна частоте вращения вращающейся люминофорной пластины в соответствии с вышеуказанным первым условным выражением таким образом, что управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника света в два раза превышает частоту вращения вращающейся люминофорной пластины согласно второму условному выражению или таким образом, что абсолютное значение разности между управляющей частотой широтно-импульсной модуляции твердотельного источника света и частотой вращения вращающейся люминофорной пластины или абсолютное значение разности между управляющей частотой широтно-импульсной модуляции твердотельного источника света и двойной частотой вращения вращающейся люминофорной пластины составляет не менее чем 20 Гц в соответствии с третьим условным выражением. По этой причине возможно предотвратить мерцание низкочастотной компоненты (видимое мерцание), вызванное интерференцией между мерцанием в результате широтно-импульсной модуляции твердотельного источника света и мерцанием в результате вращения вращающейся люминофорной пластины.
[0012] В проекторе согласно первому аспекту изобретения предпочтительно управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника света больше или равна частоте кадров изображения, которое будет отображаться на экране.
[0013] Проектор в соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения включает в себя твердотельный источник света, который излучает свет возбуждения, вращающуюся люминофорную пластину, которая преобразует свет возбуждения в люминесцентный свет, светомодулирующее устройство, которое модулирует свет от вращающейся люминофорной пластины, проекционную оптическую систему, которая проецирует модулированный светомодулирующим устройством свет на экран, и управляющее устройство, которое управляет вращающейся люминофорной пластиной и светомодулирующим устройством таким образом, что удовлетворяется любое одно из следующих условных выражений:
nxC=2B (n - любое целое число от 1 и больше)
|(n/2)xC-B| больше или равно 20 (n - любое целое число от 1 и больше)
где B представляет собой частоту вращения в герцах вращающейся люминофорной пластины, а C представляет собой частоту возбуждения светомодулирующего устройства в герцах.
[0014] В соответствии со вторым аспектом настоящего изобретения управляющее устройство управляет вращающейся люминофорной пластиной и светомодулирующим устройством таким образом, чтобы скорость вращения вращающейся люминофорной пластины была равна частоте возбуждения светомодулирующего устройства, умноженной на n/2, в соответствии с вышеуказанным первым условным выражением, или таким образом, чтобы абсолютное значение разности между частотой вращения вращающейся люминофорной пластины и частотой возбуждения светомодулирующего устройства, умноженной на n/2, составляло не менее 20 Гц. По этой причине возможно предотвратить мерцание низкочастотной компоненты (видимое мерцание), вызванное интерференцией между мерцанием в результате вращения вращающейся люминофорной пластины и мерцанием в результате работы светомодулирующего устройства.
[0015] В проекторе согласно второму аспекту изобретения частота возбуждения светомодулирующего устройства предпочтительно равна частоте кадров изображения, которое будет отображаться на экране.
[0016] Предпочтительно проектор согласно второму аспекту настоящего изобретения дополнительно включает в себя блок возбуждения, который осуществляет цифровое возбуждение светомодулирующего устройства наряду с изменением соотношения времени, в течение которого свет от вращающейся люминофорной пластины передается, и времени, в течение которого свет не передается, в соответствии с уровнем серого для изображения, которое будет отображаться на экране.
[0017] В проекторах согласно первому и второму аспектам настоящего изобретения вращающаяся люминофорная пластина предпочтительно включает в себя люминофорный материал, который преобразует свет возбуждения в люминесцентный свет и который непрерывно вращается вместе с диском при помощи двигателя.
[0018] В проекторах согласно первому и второму аспектам настоящего изобретения твердотельный источник света предпочтительно излучает синий свет в качестве света возбуждения, а люминофорный материал преобразует синий свет от твердотельного источника света в свет, включающий в себя красный свет и зеленый свет.
[0019] Альтернативно, в проекторах согласно первому и второму аспектам настоящего изобретения твердотельный источник света предпочтительно излучает фиолетовый свет или ультрафиолетовый свет в качестве света возбуждения, а люминофорный материал преобразует фиолетовый свет или ультрафиолетовый свет от твердотельного источника света в свет, включающий в себя красный свет, зеленый свет и синий свет.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0020] Фиг. 1 представляет собой блок-схему, иллюстрирующую конфигурацию главной части проектора в соответствии с первым вариантом осуществления настоящего изобретения.
Фиг. 2A представляет собой структурный вид вращающейся люминофорной пластины, предусмотренной в проекторе по первому варианту осуществления.
Фиг. 2B представляет собой структурный вид вращающейся люминофорной пластины, предусмотренной в проекторе по первому варианту осуществления.
Фиг. 3A показывает характеристику люминофорного материала вращающейся люминофорной пластины, предусмотренной в проекторе по первому варианту осуществления.
Фиг. 3B показывает характеристику люминофорного материала вращающейся люминофорной пластины, предусмотренной в проекторе по первому варианту осуществления.
Фиг. 4A представляет собой таблицу, показывающую результаты визуальной оценки мерцания в зависимости от изменения частоты широтно-импульсной модуляции твердотельного источника света в первом варианте осуществления.
Фиг. 4B представляет собой таблицу, показывающую результаты визуальной оценки мерцания в зависимости от изменения частоты широтно-импульсной модуляции твердотельного источника света в первом варианте осуществления.
Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую сигналы, используемые в проекторе по первому варианту осуществления.
Фиг. 6 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую сигналы, используемые в проекторе по второму варианту осуществления настоящего изобретения.
[0021] Проекторы в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения будут подробно описаны ниже со ссылкой на чертежи. Следующие варианты осуществления являются всего лишь примерными вариантами осуществления настоящего изобретения и не ограничивают настоящее изобретение. Различные модификации могут быть произвольно выполнены в пределах объема технической идеи настоящего изобретения.
ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0022] Фиг. 1 является блок-схемой, иллюстрирующей конфигурацию главной части проектора 1 согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения. Как показано на Фиг. 1, проектор 1 по первому варианту осуществления включает в себя осветительное устройство 10, цветоделительную и направляющую оптическую систему 20, жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G, 30B (светомодулирующие устройства), перекрестную дихроичную призму 40, проекционную оптическую систему 50 и управляющее устройство 60. Проектор 1 проецирует изображение на экран SCR в соответствии с внешним входным сигналом V1 изображения таким образом, чтобы показывать изображение на экране SCR. Проектор 1 может отображать трехмерное (3-D) изображение на экране SCR.
[0023] Осветительное устройство 10 включает в себя твердотельный источник 11 света, светособирающую оптическую систему 12, вращающуюся люминофорную пластину 13, двигатель 14, коллиматорную оптическую систему 15, первый массив 16 линз, второй массив 17 линз, элемент 18 преобразования поляризации и линзу 19 наложения. Осветительное устройство 10 излучает белый свет, включающий в себя красный свет, зеленый свет и синий свет. Твердотельный источник 11 света излучает в качестве света возбуждения синий свет, сформированный лазерным светом (пик интенсивности излучения света: приблизительно 445 нм, см. Фиг. 3A).
[0024] Например, твердотельный источник 11 света может включать в себя одиночный полупроводниковый лазерный элемент или множество полупроводниковых лазерных элементов, расположенных в плоской форме. Когда твердотельный источник 11 света включает в себя множество полупроводниковых лазерных элементов, может быть получен синий свет высокой интенсивности. Хотя твердотельный источник 11 света испускает синий свет, имеющий пиковую интенсивность светового излучения при длине волны 445 нм в первом варианте осуществления, он может излучать синий свет, имеющий другой пик интенсивности светового излучения (например, при длине волны приблизительно 460 нм). Светособирающая оптическая система 12 включает в себя первую линзу 12а и вторую линзу 12b и предусмотрена на оптическом пути между твердотельным источником 11 света и вращающейся люминофорной пластиной 13. Светособирающая оптическая система 12 собирает синий свет, излучаемый твердотельным источником 11 света на область вблизи вращающейся люминофорной пластины 13.
[0025] Вращающаяся люминофорная пластина 13 преобразует часть синего света, собранного как свет возбуждения светособирающей оптической системой 12, в люминесцентный свет, включающий в себя красный и зеленый свет. Вращающаяся люминофорная пластина 13 поддерживается с возможностью вращения двигателем 14. Фиг. 2А и Фиг. 2В представляют собой структурные виды вращающейся люминофорной пластины 13, предусмотренной в проекторе 1 по первому варианту осуществления. Фиг. 2A представляет собой вид спереди вращающейся люминофорной пластины 13, а Фиг. 2B представляет собой поперечное сечение, выполненное по линии IIB-IIB на Фиг. 2A. Как показано на Фиг. 2A и Фиг. 2B, во вращающейся люминофорной пластине 13 на одной поверхности прозрачного диска 13а предусмотрен непрерывно в круговом направлении диска 13а люминофорный материал 13b, выступающий в качестве единственного слоя люминофора.
3
5
12
[0026] Диск 13a образован из материала, который пропускает синий свет, например из кварцевого стекла, хрусталя, сапфира, оптического стекла или прозрачного полимера. Диск 13а имеет в своем центре отверстие, в котором установлен вращающийся вал двигателя 14. Люминофорный материал 13b преобразует часть синего света от твердотельного источника 11 света в свет, включающий в себя красный свет и зеленый свет (люминесцентный свет), и передает оставшуюся часть синего света без преобразования. Например, люминофорный материал 13b может быть сформирован из иттрий-алюминий-гранатового люминофора, содержащего (Y,GD)(Al,Ga)O:Ce. Как показано на Фиг. 2B, люминофорный материал 13b предусмотрен на одной поверхности диска 13а, с дихроичной пленкой 13с, расположенной между ними. Дихроичная пленка 13с пропускает синий свет и отражает красный свет и зеленый свет.
[0027] Фиг. 3A и Фиг. 3B показывают характеристику люминофорного материала 13В вращающейся люминофорной пластины 13, предусмотренной в проекторе 1 по первому варианту осуществления. Фиг. 3A показывает спектр синего света, падающего на люминофорный материал 13В, а Фиг. 3B показывает спектр люминесцентного света, преобразованного люминофорным материалом 13b. Люминофорный материал 13b, предусмотренный на вращающейся люминофорной пластине 13, преобразует часть синего света (В), имеющего спектр, показанный на Фиг. 3A, в желтый свет (люминесцентный свет), включающий в себя красный свет (R) и зеленый свет (G), показанный на Фиг. 3В.
[0028] На Фиг. 3A буквенная ссылка B представляет собой цветовую компоненту, излучаемую как свет возбуждения (синий свет) твердотельным источником 11 света. На Фиг. 3B буквенная ссылка R представляет собой цветовую компоненту люминесцентного света, преобразованного люминофорным материалом 13b, которая применима как красный свет, а буквенная ссылка G представляет собой цветовую компоненту люминесцентного света, преобразованного люминофорным материалом 13b, которая применима как зеленый свет. То есть, когда синий свет падает на люминофорный материал 13b, красный свет и зеленый свет, преобразованные люминофорным материалом 13b, и синий свет, проходящий сквозь люминофорный материал 13b, обеспечивают три цвета, необходимые для цветного отображения.
[0029] Вращающаяся люминофорная пластина 13, имеющая вышеописанную структуру, помещается поверхностью, на которую нанесен люминофорный материал 13b, в сторону, противоположную стороне падения синего света от твердотельного источника 11 света, так что синий свет падает на люминофорный материал 13b со стороны диска 13а. Кроме того, вращающаяся люминофорная пластина 13 расположена рядом с положением сбора света светособирающей оптической системой 12, так что синий свет постоянно падает на ту область, где предусмотрен люминофорный материал 13b, в таком состоянии, в котором вращающаяся люминофорная пластина 13 приводится во вращение двигателем 14.
[0030] Во время использования вращающаяся люминофорная пластина 13 приводится во вращение двигателем 14, например, со скоростью вращения (частотой вращения) приблизительно от 3600 до 12000 оборотов в минуту (от 60 до 200 Гц). Диаметр вращающейся люминофорной пластины 13 составляет 50 мм, и положение, в котором синий свет, собранный светособирающей оптической системой 12, падает на вращающуюся люминофорную пластину 13, установлено на расстоянии около 22,5 мм от центра вращения вращающейся люминофорной пластины 13. Таким образом, вращающаяся люминофорная пластина 13 приводится во вращение двигателем 14 с такой скоростью вращения, что пятно собранного синего света движется по люминофорному материалу 13b со скоростью около 18 м/с.
[0031] Возвращаясь к Фиг. 1, коллиматорная оптическая система 15 включает в себя первую линзу 15а и вторую линзу 15b, и преобразует свет от вращающейся люминофорной пластины 13 в по существу параллельный свет. Первый массив 16 линз включает в себя множество микролинз 16а и разбивает по существу параллельный свет от коллиматорной оптической системы 15 на множество отдельных пучков света. Более конкретно, микролинзы 16а первого массива 16 линз расположены в виде матрицы с множеством строк и множеством столбцов в плоскости, перпендикулярной оптической оси освещения АХ. Внешняя форма микролинз 16а первого массива 16 линз по существу аналогична внешней форме образующих изображение областей жидкокристаллических устройств модуляции света 30R, 30G и 30B.
[0032] Второй массив 17 линз включает в себя множество микролинз 17а, соответствующих микролинзам 16а первого массива 16 линз. Таким образом, микролинзы 17а второго массива 17 линз расположены в виде матрицы с множеством строк и множеством столбцов в плоскости, перпендикулярной к оптической оси освещения АХ, аналогично микролинзам 16а первого массива 16 линз. Второй массив 17 линз формирует изображения на микролинзах 16а первого массива 16 линз рядом с областями формирования изображения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G, и 30B, при помощи линзы 19 наложения.
[0033] Элемент 18 преобразования поляризации включает в себя слой разделения поляризации, отражающий слой, и замедляющую фазовую пластину, которые не показаны. Элемент 18 преобразования поляризации преобразует расщепленные световые пучки от первого массива линз 16 в примерно один тип линейно поляризованного света, поляризованного в одном и том же направлении поляризации. Слой разделения поляризации передает одну из компонент поляризованного света, включенную в свет от вращающейся люминофорной пластины 13, и отражает другую линейно поляризованную компоненту света в направлении, перпендикулярном к оптической оси освещения АХ. Отражающий слой отражает другую компоненту линейно поляризованного света, которая отражается от слоя разделения поляризации, в направлении, параллельном оптической оси освещения АХ. Замедляющая фазовая пластина преобразует другую компоненту линейно поляризованного света, отраженного отражающим слоем, в одну линейно поляризованную компоненту света.
[0034] Линза 19 наложения расположена таким образом, что ее оптическая ось совпадает с оптической осью осветительного устройства 10. Линза 19 наложения собирает и накладывает друг на друга частичные световые пучки от элемента 18 преобразования поляризации вблизи областей формирования изображения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B. Первый массив 16 линз, второй массив 17 линз и линза 19 наложения, описанные выше, вместе составляют интегрированную оптическую систему, которая униформизует свет от твердотельного источника 11 света.
[0035] Цветоделительная и направляющая оптическая система 20 включает в себя дихроичные зеркала 21 и 22, отражающие зеркала 23-25, передающие линзы 26 и 27 и светособирающие линзы 28R, 28G, и 28В. Цветоделительная и направляющая оптическая система 20 расщепляет свет от осветительного устройства 10 на красный свет, зеленый свет и синий свет и направляет красный свет, зеленый свет и синий свет на жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B соответственно. Каждое из дихроичных зеркал 21 и 22 имеет пленку, селективно прозрачную для определенной длины волны, предусмотренную на прозрачной подложке. Пленка, селективно прозрачная для определенной длины волны, отражает свет в заданном диапазоне длин волн и пропускает свет в другом диапазоне длин волн. Более конкретно, дихроичное зеркало 21 пропускает красную компоненту света и отражает зеленую компоненту света и синюю компоненту света. Дихроичное зеркало 22 отражает зеленую компоненту света и пропускает синюю компоненту света.
[0036] Отражающее зеркало 23 отражает красную компоненту света, а отражающие зеркала 24 и 25 отражают синюю компоненту света. Передающая линза 26 расположена между дихроичным зеркалом 22 и отражающим зеркалом 24, а передающая линза 27 расположена между отражающим зеркалом 24 и отражающим зеркалом 25. Эти передающие линзы 26 и 27 используются для предотвращения уменьшения эффективности использования света за счет рассеивания света, потому что оптический путь синей компоненты света больше, чем оптические пути других цветовых компонент света. Светособирающие линзы 28R, 28G и 28B собирают красную компоненту света, отраженную от отражающего зеркала 23, зеленую компоненту света, отраженную от дихроичного зеркала 22, и синюю компоненту света, отраженную от отражающего зеркала 25 соответственно в области формирования изображения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B.
[0037] Красная компонента света, проходящая через дихроичное зеркало 21, отражается отражающим зеркалом 23, и входит в область формирования изображения жидкокристаллического светомодулирующего устройства 30R для красного света через светособирающую линзу 28R. Зеленая компонента света, отраженная дихроичным зеркалом 21, отражается дихроичным зеркалом 22 и входит в область формирования изображения жидкокристаллического светомодулирующего устройства 30G для зеленого света через светособирающую линзу 28G. Синяя компонента света, отраженная от дихроичного зеркала 21 и прошедшая через дихроичное зеркало 22, входит в область формирования изображения жидкокристаллического светомодулирующего устройства 30B для синего света после прохождения через передающую линзу 26, отражающее зеркало 24, передающую линзу 27, отражающее зеркало 25 и светособирающую линзу 28B, в порядке прохождения.
[0038] Жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B модулируют попадающие на них цветовые компоненты света в соответствии с внешним входным сигналом изображения таким образом, чтобы генерировать свет красного изображения, свет зеленого изображения, и свет синего изображения. Хотя это и не показано на Фиг. 1, между светособирающими линзами 28R, 28G и 28В, и жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B предусмотрены входные поляризующие пластины, а между жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B и перекрестной дихроичной призмой 40 предусмотрены выходные поляризующие пластины.
[0039] Жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B являются пропускающими жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами, в каждом из которых жидкий кристалл, служащий в качестве электрооптического вещества, герметично запечатан между парой прозрачных стеклянных подложек, а в качестве переключающего элемента предусмотрен, например, поликремниевый тонкопленочный транзистор (TFT). Направления поляризации цветных компонент света (линейно поляризованный свет), проходящих через вышеописанные непоказанные входные поляризующие пластины, модулируются переключением переключающих элементов, предусмотренных в жидкокристаллических светомодулирующих устройствах 30R, 30G и 30B, в результате чего производятся свет красного изображения, свет зеленого изображения, и свет синего изображения, соответствующие сигналу изображения.
[0040] Перекрестная дихроичная призма 40 объединяет свет одноцветных изображений, выходящий из вышеописанных непоказанных выходных поляризующих пластин в цветное изображение. Более конкретно, перекрестная дихроичная призма 40 представляет собой оптический компонент, имеющий по существу кубическую форму, образованную путем соединения четырех прямоугольных призм. Прямоугольные призмы соединены так, чтобы образовывать между собой стыки по существу Х-образной формы, и эти стыки снабжены диэлектрическими многослойными пленками. Диэлектрическая многослойная пленка, предусмотренная на одном из стыков, отражает красный свет, а диэлектрическая многослойная пленка, предусмотренная на другом стыке, отражает синий свет. Эти диэлектрические многослойные пленки поворачивают красный свет и синий свет так, что их направления прохождения совпадают с направлением прохождения зеленого света, так что три одноцветных изображения объединяются в цветное изображение. Проекционная оптическая система 50 увеличивает и проецирует цветное изображение, сформированное перекрестной дихроичной призмой 40, на экран SCR.
[0041] Управляющее устройство 60 включает в себя блок 61 обработки сигнала, блок 62 генерации ШИМ сигнала, блок 63 возбуждения источника света, блок 64 привода вращающейся люминофорной пластины и блок 65 возбуждения жидкого кристалла. Управляющее устройство 60 обрабатывает внешний входной сигнал V1 изображения и управляет твердотельным источником 11 света, вращающейся люминофорной пластиной 13 (двигателем 14) и жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B в соответствии с различной информацией, полученной в результате обработки сигнала V1 изображения. В первом варианте осуществления управляющее устройство 60 управляет количеством света, излучаемого твердотельным источником 11 света, посредством управления широтно-импульсной модуляцией твердотельным источником 11 света.
[0042] Блок 61 обработки сигнала осуществляет сигнальную обработку внешнего входного сигнала V1 изображения для получения информации, необходимой для управления твердотельным источником 11 света, вращающейся люминофорной пластиной 13 (двигателем 14) и жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B. Более конкретно, блок 61 обработки сигнала извлекает параметр яркости, показывающий представительную яркость изображения, подлежащего отображению на экране, на основе сигнала V1 изображения, и выводит параметр яркости как управляющий сигнал C1 для управления твердотельным источником 11 света.
[0043] Кроме того, блок 61 обработки сигнала осуществляет расширительную обработку сигнала V1 изображения на основе извлеченного параметра яркости и выводит расширенный сигнал изображения как сигнал V2 изображения. Например, когда изображение, которое может быть отображено на основе сигнала V1 изображения, имеет 255 уровней серого, а извлеченный параметр яркости указывает 200-й уровень серого, сигнал V1 изображения умножается на коэффициент альфа (=255/200). Такая расширительная обработка выполняется для отображения высококонтрастного изображения посредством максимизации динамических диапазонов жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B.
[0044] Более того, блок 61 обработки сигнала выдает сигнал С2 управления вращением для управления скоростью вращения вращающейся люминофорной пластины 13 (двигателем 14), одновременно отслеживая сигнал обнаружения вращения (сигнал обнаружения, показывающий скорость вращения вращающейся люминофорной пластины 13 (скорость вращения двигателя 14)), выводимый из блока 64 привода вращающейся люминофорной пластины. Хотя подробности будут описаны ниже, для того чтобы предотвратить мерцание в результате вращения вращающейся люминофорной пластины 13, блок 61 обработки сигнала выдает сигнал С2 управления вращением и управляющий сигнал C1 так, что управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света и скорость вращения вращающейся люминофорной пластины 13 имеют заданное соотношение.
[0045] Блок 62 генерации ШИМ сигнала определяет коэффициент заполнения, служащий отношением времени излучения света к времени неизлучения света в периоде управления твердотельным источником 11 света на основе управляющего сигнала C1, выходящего из блока 61 обработки сигнала, и генерирует ШИМ сигнал S1, имеющий определенный коэффициент заполнения. Более конкретно, блок 62 генерации ШИМ сигнала включает в себя таблицу (не показана), показывающую взаимосвязь между количеством света, излучаемого твердотельным источником 11 света, и коэффициентом заполнения и определяет коэффициент заполнения, соответствующий управляющему сигналу C1, по этой таблице.
[0046] Описанный выше период управления является периодом управления широтно-импульсной модуляции, в котором твердотельный источник 11 света управляется управляющим устройством 60 и является величиной, обратной управляющей частоте широтно-импульсной модуляции. Здесь управляющая частота широтно-импульсной модуляции превышает или равна частоте кадров (например, 60 Гц) изображения, которое будет отображаться на экране SCR, а верхний предел управляющей частоты широтно-импульсной модуляции составляет, например, несколько мегагерц. Управляющая частота широтно-импульсной модуляции устанавливается так, чтобы быть больше или равной частоте кадров, чтобы предотвратить мерцание в результате управления широтно-импульсной модуляцией твердотельным источником 11 света.
[0047] Блок 63 возбуждения источника света создает сигнал D1 возбуждения для возбуждения твердотельного источника 11 света на основе ШИМ-сигнала S1, порожденного блоком 62 генерации ШИМ-сигнала. Сигнал D1 возбуждения, порожденный блоком 63 возбуждения источника света, представляет собой импульсный сигнал, чьи частота, коэффициент заполнения и фаза определяются на основе ШИМсигнала S1 и чей ток является постоянным, когда ШИМ-сигнал S1 находится на H (высоком) уровне. Сигнал D1 возбуждения подается на твердотельный источник 11 света.
[0048] Блок 64 привода вращающейся люминофорной пластины определяет скорость вращения вращающейся люминофорной пластины 13 (двигателя 14) и выводит результат в качестве сигнала обнаружения вращения на блок 61 обработки сигнала. Кроме того, блок 64 привода вращающейся люминофорной пластины генерирует сигнал D2 возбуждения для привода вращающейся люминофорной пластины 13 (двигателя 14) на основе управляющего сигнала С2, выводимого из блока 61 обработки сигнала, и выводит сигнал D2 возбуждения на двигатель 14.
[0049] Блок 65 возбуждения жидкого кристалла генерирует сигнал D3 возбуждения для возбуждения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B на основе сигнала V1-изображения, расширенного блоком 61 обработки сигнала.
[0050] Блок 61 обработки сигнала управляет твердотельным источником 11 света и вращающейся люминофорной пластиной 13 путем генерации управляющих сигналов C1 и C2, которые удовлетворяют любому одному из следующих условных выражений (1)-(3):
A=B (1)
A=2B (2)
|A-B| больше или равно 20 и |A-2B| больше или равно 20, (3)
где A представляет собой управляющую частоту широтно-импульсной модуляции в герцах твердотельного источника 11 света, а B представляет собой частоту вращения в герцах вращающейся люминофорной пластины 13 (двигателя 14).
[0051] То есть блок 61 обработки сигнала управляет твердотельным источником 11 света и вращающейся люминофорной пластиной 13 так, чтобы управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света была равна частоте вращения вращающейся люминофорной пластины 13 в соответствии с вышеуказанным условным выражением (1) или так, чтобы управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света была в два раза больше частоты вращения вращающейся люминофорной пластины 13 в соответствии с вышеуказанным условным выражением (2). Альтернативно, блок 61 обработки сигнала управляет твердотельным источником 11 света и вращающейся люминофорной пластиной 13 в соответствии с вышеуказанным условным выражением (3) так, что абсолютное значение разности между управляющей частотой широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света и частотой вращения вращающейся люминофорной пластины 13 или абсолютное значение разности между управляющей частотой широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света и удвоенной частотой вращения вращающейся люминофорной пластины 13 составляло не менее 20 Гц.
[0052] Блок 61 обработки сигнала выполняет вышеописанное управление для того, чтобы предотвратить появление мерцания низкочастотной компоненты, которое видно пользователю, вследствие интерференции между мерцанием в результате управления широтно-импульсной модуляцией твердотельным источником 11 света и мерцанием в результате вращения вращающейся люминофорной пластины 13. Здесь мерцание в результате вращения вращающейся люминофорной пластины 13 возникает, когда интенсивность люминесцентного света, преобразованного вращающейся люминофорной пластиной 13, изменяется в соответствии с углом поворота вращающейся люминофорной пластины 13 из-за различных факторов, таких как неравномерность количества люминофорного материала 13b на плоскости, монтажные ошибки между двигателем 14 и вращающейся люминофорной пластиной 13 и монтажные ошибки между вращающейся люминофорной пластиной 13 и твердотельным источником 11 света. Это мерцание в основном включает в себя высокочастотную компоненту, которая невидима для пользователя.
[0053] Фиг. 4A и Фиг. 4B показывают результаты визуальной оценки мерцания, возникающего, когда управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника света изменяется в первом варианте осуществления настоящего изобретения. Фиг. 4A показывает результаты визуальной оценки, когда частота вращения вращающейся люминофорной пластины составляет 100 Гц, а Фиг. 4B показывает результат визуальной оценки, когда частота вращения вращающейся люминофорной пластины составляет 150 Гц. На Фиг. 4A и Фиг. 4B "OK" означает, что мерцание визуально не распознается, а «NG» означает, что мерцание визуально распознается.
[0054] В том случае, когда частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 составляет 100 Гц, мерцание визуально не распознается, когда управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света кратна частоте вращения вращающейся люминофорной пластины 13 (коэффициент кратности равен 1 или более, 100, 200, 300 Гц), как показано на Фиг. 4A. В противоположность этому мерцание визуально распознается, когда управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света равна от 101 до 115, 190, и от 205 до 210 Гц.
[0055] Далее, в случае, когда частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 составляет 150 Гц, мерцание визуально не распознается, когда управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света кратна частоте вращения вращающейся люминофорной пластины 13 (коэффициент кратности равен 1 или более, 150, 300, 450 Гц), как показано на Фиг. 4B. В противоположность этому мерцание визуально распознается, когда управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света равна от 151 до 165, 290, и от 305 до 310 Гц.
[0056] Таким образом, результаты визуальной оценки Фиг. 4A и Фиг. 4B показывают, что мерцание визуально не распознается, когда управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света равна частоте вращения вращающейся люминофорной пластины 13 (А=B) или в два раза больше частоты вращения вращающейся люминофорной пластины 13 (А=2В). По этой причине блок 61 обработки сигнала управляет твердотельным источником 11 света и вращающейся люминофорной пластиной 13 таким образом, чтобы выполнялось любое из вышеописанных условных выражений (1) и (2).
[0057] Результаты визуальной оценки Фиг. 4A и Фиг. 4B также показывают, что мерцание визуально распознается, когда управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света выше, чем частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13, а разница между ними меньше 20 Гц (0<(A-B)<20) или когда абсолютное значение разности между ними составляет менее 20 Гц (|А-2B|<20). Хотя это и не показано на Фиг. 4A и Фиг. 4B, мерцание также визуально распознается, когда управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света ниже, чем частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13, а разница между ними составляет менее 20 Гц (-20<(AB)<0). По этой причине блок 61 обработки сигнала управляет твердотельным источником 11 света и вращающейся люминофорной пластиной 13 таким образом, чтобы выполнялось вышеописанное условное выражение (3).
[0058] Как показано на Фиг. 4A и Фиг. 4B, мерцание визуально распознается даже тогда, когда управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света лишь слегка отклоняется от частоты вращения вращающейся люминофорной пластины 13 или от удвоенной частоты вращения. По этой причине, чтобы удовлетворить вышеописанные условные выражения (1) или (2), необходимо строго контролировать управляющую частоту широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света и частоту вращения вращающейся люминофорной пластины 13. В противоположность этому, даже если управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света или частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 слегка отклоняются, вышеописанное условное выражение (3) зачастую удовлетворяется. По этой причине, если точность управления, которая удовлетворяет вышеописанным условным выражениям (1) или (2) недостижима, то предпочтительно управлять твердотельным источником 11 света и вращающейся люминофорной пластиной 13 таким образом, чтобы выполнялось вышеописанное условное выражение (3).
[0059] Например, блок 61 обработки сигнала генерирует управляющий сигнал C1 так, что управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света становится частотой кадров (120 Гц) трехмерного изображения и генерирует управляющий сигнал C2 таким образом, что частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 составляет 167 Гц (10000 оборотов в минуту). Когда управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света и частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 установлены таким образом, абсолютное значение разности между ними составляет 47 Гц и вышеописанное условное выражение (3) выполняется. Для отображения трехмерного изображения на экране SCR блок 65 возбуждения жидкого кристалла генерирует сигнал D3 возбуждения, который возбуждает жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B при частоте 240 Гц.
[0060] Далее будет приведено описание работы проектора 1, имеющего вышеописанную конфигурацию. Когда проектор 1 включен, во-первых, блок 61 обработки сигнала выдает управляющий сигнал С2 блоку 64 привода вращающейся люминофорной пластины, в результате чего блок 64 привода вращающейся люминофорной пластины генерирует сигнал D2 возбуждения для возбуждения двигателя 14 и вращающаяся люминофорная пластина 13 начинает вращаться. Когда вращение вращающейся люминофорной пластины 13 начинается, блок 61 обработки сигнала выдает сигнал С2 управления вращением, одновременно контролируя сигнал вращения, выходящий из блока 64 привода вращающейся люминофорной пластины, и осуществляет управление так, чтобы частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 имела постоянное значение (167 Гц).
[0061] Когда частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 становится постоянной величиной, блок 61 обработки сигнала выдает управляющий сигнал С1 на блок 62 генерации ШИМ-сигнала. Затем блок 62 генерации ШИМ-сигнала генерирует ШИМ-сигнал S1 на основе управляющего сигнала C1, а блок 63 возбуждения источника света генерирует сигнал D1 возбуждения на основе ШИМ-сигнала S1. Сигнал D1 возбуждения, сгенерированный блоком 63 возбуждения источника света, подается на твердотельный источник 11 света и твердотельный источник 11 света управляется широтно-импульсной модуляцией на управляющей частоте широтно-импульсной модуляции, равной 120 Гц.
[0062] Хотя для простоты объяснения твердотельный источник 11 света управляется широтно-импульсной модуляцией сразу после того, как частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 становится постоянной величиной в первом варианте осуществления, он может управляться широтно-импульсной модуляцией после того, как частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 становится постоянной величиной, и затем подается сигнал V1 изображения. Если частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 значительно снижается после того, как она становится постоянной величиной, предпочтительно остановить управление твердотельным источником 11 света, чтобы предотвратить снижение эффективности, деградацию и разрушение, вызванные образованием тепла от люминофорного материала 13b вращающейся люминофорной пластины 13.
[0063] Когда твердотельный источник 11 света управляется широтно-импульсной модуляцией, он излучает синий свет (свет возбуждения), имеющий спектр, показанный на Фиг. 3A. Синий свет, излучаемый твердотельным источником 11 света, собирается светособирающей оптической системой 12 так, чтобы падать на вращающуюся люминофорную пластину 13, которая приводится во вращение двигателем 14. Часть синего света, падающего на вращающуюся люминофорную пластину 13, преобразуется люминофорным материалом 13В вращающейся люминофорной пластины 13 в желтый свет (люминесцентный свет), включающий в себя красный свет (R) и зеленый свет (G), а другая часть синего света проходит сквозь люминофорный материал 13b.
[0064] Синий свет, проходящий через люминофорный материал 13b, и желтый свет (красный свет и зеленый свет), преобразованный люминофорным материалом 13b, преобразуются коллиматорной оптической системой 15 в по существу параллельный свет и униформизуются последовательным прохождением через элементы первого массива 16 линз к линзе 19 наложения, и их состояние поляризации контролируется, так что они испускаются как белый свет из осветительного устройства 10. Белый свет, излучаемый из осветительного устройства 10, разделяется на красный свет, зеленый свет и синий свет цветоделительной и направляющей оптической системой 20. Разделенные красный свет, зеленый свет и синий свет подаются на жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B соответственно.
[0065] Красный свет, зеленый свет и синий свет, падающие на жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B, модулируются жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B соответственно, в результате чего генерируются свет красного изображения, свет зеленого изображения и свет синего изображения. Здесь жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B работают на частоте 240 Гц в соответствии с сигналом D3 возбуждения, генерируемым на основе сигнала V2 изображения, полученного путем проведения расширительной обработки сигнала V1 изображения в блоке 61 обработки сигнала. Одноцветные изображения, сгенерированные жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B, объединяются в цветное изображение перекрестной дихроичной призмой 40, и цветное изображение увеличивается и проецируется на экран SCR проекционной оптической системой 50. Таким образом, изображение, соответствующее внешнему входному сигналу изображения, отображается на экране SCR.
[0066] Далее будет дано более подробное описание управления твердотельным источником 11 света и жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B, выполняемого в управляющем устройстве 60. Фиг. 5 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую сигналы, используемые в проекторе 1 по первому варианту осуществления. Фиг. 5 иллюстрирует сигнал вертикальной синхронизации (VSYNC), включенный в сигнал V2 изображения, данные изображения и сигнал сканирования, включенный в сигнал D3 возбуждения, сигнал D1 возбуждения и управляющие сигналы (сигнал управления левой линзой и сигнал управления правой линзой) для управления очками, которые пользователь надевает для просмотра трехмерного изображения. В дальнейшем сначала будут описаны сигналы Фиг. 5, а затем подробно будет описано управление твердотельным источником 11 света и жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30В.
[0067] Как показано на Фиг. 5, сигнал VSYNC, включенный в сигнал V2 изображения, имеет частоту 120 Гц и период T1 длиной 8,33 мс. Это сделано потому, что изображение для левого глаза и изображение для правого глаза должны проецироваться на экран SCR с частотой 60 кадров в секунду для того, чтобы показывать трехмерное изображение на экране SCR. Данные изображения, включенные в сигнал D3 возбуждения, таковы, что данные L изображения для левого глаза и данные R изображения для правого глаза сменяют друг друга через один период сигнала VSYNC.
[0068] Сигнал сканирования последовательно сканирует жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B два раза за один период сигнала VSYNC. Фиг. 5 не иллюстрирует сам сигнал сканирования, но для удобства понимания иллюстрирует те позиции сканирования, где жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B сканируются сигналом сканирования. Более конкретно, на графике Фиг. 5, иллюстрирующем сигнал сканирования, вертикальная ось показывает позицию сканирования жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B, а горизонтальная ось показывает время. Когда жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B сканируются последовательно, взаимосвязь между позицией и временем, где начинается сканирование, представлена косыми линиями L1 и L2.
[0069] В каждом из жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B в ответ на вышеописанный сигнал сканирования изображение для левого глаза сканируется два раза за один период сигнала VSYNC, после чего изображение для правого глаза сканируется два раза за один период сигнала VSYNC. Такое сканирование выполняется для предотвращения смешения изображения для левого глаза и изображения для правого глаза, когда жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B сканируются последовательно.
[0070] То есть, когда жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B сканируются последовательно, например, даже если сканирование изображения для правого глаза начинается в верхних частях жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B, данные изображения для левого глаза все еще удерживаются в нижних частях жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B, и изображение для левого глаза и изображение для правого глаза смешиваются. Если эти смешанные изображения воспринимаются пользователем, трехмерное изображение дает ощущение дискомфорта для пользователя. Таким образом, жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B сканируются последовательно и дважды для того, чтобы избежать такой ситуации.
[0071] Сигнал D1 возбуждения возбуждает твердотельный источник 11 света и генерируется на основе ШИМ-сигнала S1, имеющего коэффициент заполнения, который определяется на основе уравляющего сигнала C1. Как показано на Фиг. 5, в каждом периоде сигнала VSYNC уровень сигнала D1 возбуждения повышается после начала второго сканирования в соответствии с сигналом сканирования и падает после завершения кадра. Момент времени, в который сигнал D1 возбуждения повышается, изменяется в соответствии с коэффициентом заполнения, определяемым на основе управляющего сигнала C1.
[0072] Управляющий сигнал левой линзы и управляющий сигнал правой линзы выводятся из блока 61 обработки сигнала и, соответственно, управляют пропусканием той части очков, надетых пользователем, которая находится на левой стороне глаз (левая линза), и той части очков, которая находится на правой стороне глаз (правая линза). Управляющий сигнал левой линзы увеличивает пропускание левой линзы так, чтобы привести левую линзу в открытое состояние, когда на экран SCR проецируется изображение для левого глаза, и уменьшает пропускание левой линзы так, чтобы привести левую линзу в закрытое состояние, когда проецируется изображение для правого глаза. В противоположность управляющему сигналу левой линзы управляющий сигнал правой линзы уменьшает пропускание правой линзы так, чтобы привести правую линзу в закрытое состояние, когда на экран SCR проецируется изображение для левого глаза, и увеличивает пропускание правой линзы так, чтобы привести правую линзу в открытое состояние, когда проецируется изображение для правого глаза.
[0073] Как показано на Фиг. 5, каждый из управляющих сигналов левой линзы и правой линзы повышается до того, как запускается второе сканирование в соответствии с сигналом сканирования, и понижается при завершении кадра. Управляющий сигнал левой линзы и управляющий сигнал правой линзы повышаются перед началом второго сканирования с учетом быстродействия левой линзы и правой линзы. Кроме того, управляющий сигнал левой линзы и управляющий сигнал правой линзы понижаются при завершении кадра для того, чтобы предотвратить восприятие пользователем изображения для левого глаза и изображения для правого глаза в смешанном состоянии.
[0074] Когда сигнал D3 возбуждения, включающий в себя данные L изображения для левого глаза и сигнал сканирования на Фиг. 5 выводятся из блока 65 возбуждения жидкого кристалла, начинается первое сканирование изображения для левого глаза в каждом из жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B. В заранее определенный момент времени между началом и концом первого сканирования изображения для левого глаза блок 61 обработки сигнала выдает управляющий сигнал левой линзы на непоказанные очки, надетые на пользователя, в результате чего левая линза приводится в открытое состояние. Поскольку управляющий сигнал правой линзы не выводится на очки, правая линза остается в закрытом состоянии.
[0075] Как показано на Фиг. 5, сигнал D1 возбуждения не выводится во время первого сканирования изображения для левого глаза, и, следовательно, твердотельный источник 11 света не излучает синий свет. Следовательно, жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B не генерируют свет красного изображения, свет зеленого изображения и свет синего изображения, и изображение не отображается на экране SCR. По этой причине, даже если левая линза находится в открытом состоянии, пользователь не воспринимает изображение для левого глаза.
[0076] Когда первое сканирование изображения для левого глаза завершено, начинается второе сканирование изображения для левого глаза. По завершении первого сканирования жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B содержат только данные L изображения для левого глаза. Когда начинается второе сканирование, блок 63 возбуждения источника света выдает сигнал D1 возбуждения на твердотельный источник 11 света в заранее определенный момент времени, в результате чего твердотельный источник 11 света излучает синий свет в количестве, соответствующем коэффициенту заполнения сигнала D1 возбуждения. Как описано выше, часть синего света от твердотельного источника 11 света преобразуется в желтый свет (красный свет и зеленый свет) люминофорным материалом 13b, а оставшаяся его часть проходит сквозь люминофорный материал 13b.
[0077] Когда эти три цвета входят в жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B, в соответствии с изображением для левого глаза свет красного изображения, свет зеленого изображения и свет синего изображения генерируются и проецируются на экран SCR для отображения изображения для левого глаза на экране SCR. В этом случае, так как левая линза находится в открытом состоянии, а правая линза находится в закрытом состоянии в очках, надетых на пользователя, изображение для левого глаза, отображаемое на экране SCR, воспринимается только левым глазом пользователя. Когда второе сканирование изображения для левого глаза завершено, как сигнал D1 возбуждения, так и управляющий сигнал левой линзы понижаются, излучение синего света от твердотельного источника 11 света прекращается, а левая линза переводится в закрытое состояние.
[0078] Далее, когда второе сканирование изображения для левого глаза завершено, блок 65 возбуждения жидкого кристалла выводит сигнал D3 возбуждения, включающий в себя данные R изображения для правого глаза и сигнал сканирования на Фиг. 5, и начинается первое сканирование изображения для правого глаза в каждом из жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B. В заранее определенный момент времени между началом и концом первого сканирования изображения для правого глаза блок 61 обработки сигнала выдает управляющий сигнал правой линзы на очки, надетые на пользователя, так что правая линза приводится в открытое состояние. Поскольку управляющий сигнал левой линзы не выводится на очки, то левая линза остается в закрытом состоянии.
[0079] Как и в случае первого сканирования изображения для левого глаза, сигнал D1 возбуждения не выводится во время первого сканирования изображения для правого глаза, и, следовательно, твердотельный источник 11 света не излучает синий свет. Следовательно, жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B не генерируют свет красного изображения, свет зеленого изображения и свет синего изображения и изображение не отображается на экране SCR. По этой причине, даже когда правая линза находится в открытом состоянии, изображение для правого глаза не воспринимается пользователем.
[0080] Когда первое сканирование изображения для правого глаза завершено, начинается второе сканирование изображения для правого глаза. По завершении первого сканирования жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B содержат только данные изображения для правого глаза. Когда второе сканирование начинается, блок 63 возбуждения источника света выдает сигнал D1 возбуждения на твердотельный источник 11 света в заранее определенный момент времени, в результате чего твердотельный источник 11 света излучает синий свет в количестве, соответствующем коэффициенту заполнения сигнала D1 возбуждения. Как описано выше, часть синего света от твердотельного источника 11 света преобразуется в желтый свет (красный свет и зеленый свет) люминофорным материалом 13b, а оставшаяся его часть проходит сквозь люминофорный материал 13b.
[0081] Когда эти три света входят в жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B, свет красного изображения, свет зеленого изображения и свет синего изображения, соответствующие изображению для правого глаза, формируются и проецируются на экран SCR. Таким образом, изображение для правого глаза отображается на экране SCR. В этом случае правая линза очков, надетых на пользователя, находится в открытом состоянии, а левая линза находится в закрытом состоянии. Таким образом, изображение для правого глаза на экране SCR воспринимается только правым глазом пользователя. Когда второе сканирование изображения для правого глаза завершено, как сигнал D1 возбуждения, так и управляющий сигнал правой линзы понижаются, излучение синего света от твердотельного источника 11 света прекращается и правая линза переводится в закрытое состояние.
[0082] Когда второе сканирование изображения для правого глаза завершено, блок 65 возбуждения жидкого кристалла выдает сигнал D3 возбуждения, включающий в себя данные L изображения для левого глаза и сигнал сканирования на Фиг. 5, и сканирование начинается аналогичным образом. Как показано на Фиг. 5, сигнал D3 возбуждения, включающий в себя данные L изображения для левого глаза и сигнал сканирования, и сигнал D3 возбуждения, включающий в себя данные R изображения для правого глаза и сигнал сканирования, поочередно выводятся через один период сигнала VSYNC и выполняются аналогичные операции.
[0083] Как описано выше, в первом варианте осуществления блок 61 обработки сигнала управляет твердотельным источником 11 света и вращающейся люминофорной пластиной 13 путем генерации управляющих сигналов C1 и C3 так, что управляющая частота широтно-импульсной модуляции твердотельного источника 11 света и частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 удовлетворяют любому из вышеописанных условных выражений (1)-(3). Благодаря этому становится возможным предотвратить мерцание, вызванное широтно-импульсной модуляцией твердотельного источника 11 света и вращением вращающейся люминофорной пластины 13.
ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0084] Далее будет описан проектор в соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения. Общая конфигурация проектора по второму варианту осуществления по существу аналогична проектору 1, показанному на Фиг. 1. Тем не менее, проектор по второму варианту осуществления отличается от проектора 1, изображенного на Фиг. 1, тем, что твердотельный источник 11 света постоянно действует без управления широтно-импульсной модуляции, тем, что жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B подвергаются цифровому возбуждению и тем, что частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 и частота возбуждения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B поддерживаются в заданном отношении.
[0085] То есть проектор по второму варианту осуществления включает в себя блок возбуждения источника света для непрерывного возбуждения твердотельного источника 11 света вместо блока 62 генерации ШИМ-сигнала и блока 63 возбуждения источника света, показанных на Фиг. 1, и включает в себя блок возбуждения жидкого кристалла с поддержкой цифрового возбуждения вместо блока 65 возбуждения жидкого кристалла. Проектор также включает в себя вместо блока 61 обработки сигнала блок обработки сигнала, который выполняет управление для поддержания заранее определенного соотношения между частотой вращения вращающейся люминофорной пластины 13 и частотой возбуждения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B. В то время как проектор по второму варианту осуществления может отображать трехмерное изображение аналогично проектору 1, изображенному на Фиг. 1, ниже в качестве примера для простоты объяснения будет приведен случай, в котором отображаются двумерные (2-D) изображения.
[0086] Здесь термин "цифровое возбуждение" относится к способу управления, в котором жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B управляются путем изменения отношения времени, в течение которого свет от вращающейся люминофорной пластины 13 (красный свет, зеленый свет, или синий свет) передается, и времени, в течение которого свет не передается, в соответствии с уровнем серого для изображения, которое будет отображаться на экране SCR. То есть способ цифрового возбуждения выражает уровень серого для изображения посредством временного интегрального эффекта света, проходящего через жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B, в отличие от способа управления, принятого в проекторе 1, изображенном на Фиг. 1, в котором уровень серого для изображения выражается изменением пропускания жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B.
[0087] Блок обработки сигнала, предусмотренный в управляющем устройстве 60, управляет вращающейся люминофорной пластиной 13 и жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B, генерируя управляющий сигнал, удовлетворяющий любому одному из следующих условных выражений (4) и (5):
nxC=2B (n - любое целое число от 1 и больше) (4)
|(n/2)xC-B| больше или равно 20 (n - любое целое число от 1 и больше) (5)
где B представляет собой частоту вращения в герцах вращающейся люминофорной пластины 13 (двигателя 14), а C представляет собой частоту возбуждения в герцах жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B.
[0088] То есть блок обработки сигнала управляет вращающейся люминофорной пластиной 13 и жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B в соответствии с вышеописанным условным выражением (4) так, что скорость вращения вращающейся люминофорной пластины 13 в (n/2) раз больше частоты возбуждения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B. Альтернативно, блок обработки сигнала управляет вращающейся люминофорной пластиной 13 и жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B в соответствии с вышеописанным условным выражением (5) так, что абсолютное значение разности между частотой вращения вращающейся люминофорной пластины 13 и умноженной на (n/2) частотой возбуждения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30В составляет не менее 20 Гц.
[0089] Вышеприведенное условное выражение (5) указывает, что вращающаяся люминофорная пластина 13 и жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B управляются так, чтобы удовлетворить условные выражения |(1/2)xC-B| больше или равно 20, |(2/2)xC-B| больше или равно 20, |(3/2)xC-B| больше или равно 20,... и |(n/2)xC-B| больше или равно 20. Другими словами, условное выражение (5) указывает, что вращающаяся люминофорная пластина 13 и жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B управляются так, чтобы условные выражения |(1/2)xC-B|<20, |(2/2)xC-B|<20, |(3/2)xC-B|<20,..., или |(n/2)xC-B|<20 не удовлетворялись.
[0090] Блок обработки сигнала выполняет вышеописанное управление для того, чтобы предотвратить появление мерцания низкочастотной компоненты, которое видно пользователю, вызванное интерференцией между мерцанием в результате вращения вращающейся люминофорной пластины 13 и мерцанием в результате цифрового возбуждения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B. Здесь мерцание в результате цифрового возбуждения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B включает в себя частотную компоненту, кратную (целый коэффициент кратности равен 1 или более) частоте возбуждения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B. По этой причине, согласно условному выражению (5), блок обработки сигнала управляет вращающейся люминофорной пластиной 13 и жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30В таким образом, что абсолютное значение разности между частотой вращения вращающейся люминофорной пластины 13 и частотой, определяемой по формуле (n/2)xC, составляет не менее 20 Гц.
[0091] Вышеописанная частота С возбуждения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B равна частоте кадров изображения, которое будет отображаться на экране SCR. Например, когда на экране SCR отображается двумерное изображение в соответствии со стандартом Национального комитета по телевизионным системам (National Television System Committee (NTSC)), частота C возбуждения устанавливается на 60 Гц, что равно частоте кадров. Когда на экране SCR отображается трехмерное изображение, частота C возбуждения устанавливается на 120 Гц.
[0092] Далее будет описана работа проектора по второму варианту осуществления. Вообще говоря, проектор по второму варианту осуществления отличается от проектора 1, изображенного на Фиг. 1, в способах возбуждения твердотельного источника 11 света и жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30В, но остальные операции в основном аналогичны тем, которые приняты в проекторе 1, изображенном на Фиг. 1. Следовательно, нижеследующее описание будет в основном касаться управления вращающейся люминофорной пластиной 13 и жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B. Фиг. 6 представляет собой временную диаграмму, иллюстрирующую сигналы, используемые в проекторе по второму варианту осуществления.
[0093] Фиг. 6 иллюстрирует интенсивность света, излучаемого из верхних частей жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B, в дополнение к сигналу вертикальной синхронизации (VSYNC), включенному в сигнал V2 изображения, данным изображения, включенным в сигнал D3 возбуждения, сигналу сканирования и коду SF. Далее сначала будут описаны сигналы, показанные на Фиг. 6, а затем будет описано управление вращающейся люминофорной пластиной 13 и жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B.
[0094] Как показано на Фиг. 6, сигнал VSYNC, включенный в сигнал V2 изображения, имеет частоту 60 Гц и длину периода T2, равную 16,67 мс. Эта частота равна частоте кадров, используемой в вышеописанном случае, в котором двумерное изображение отображается в соответствии со стандартом NTSC. Данные изображения в сигнале D3 возбуждения включают в себя данные изображения, соответствующие кадрам, расположенным во временной последовательности.
n
[0095] Сигнал сканирования повторяется дважды, чтобы сканировать жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B на заданном интервале времени (операции сканирования с первой по шестую). Похожее сканирование, таким образом, повторяется дважды за один период сигнала VSYNC для того, чтобы изменить полярность при сканировании. Как и в случае сигнала сканирования, изображенного на Фиг. 5, сигнал сканирования, изображенный на Фиг. 6, не иллюстрирует сам сигнал сканирования, но иллюстрирует позиции сканирования, где сканирование жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B начинается в ответ на сигнал сканирования. Временной интервал операций сканирования жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B в ответ на сигнал сканирования устанавливается так, чтобы он был равен двум в степени (2), например.
[0096] То есть, если предположить, что время от момента, когда начинается первая операция сканирования, до момента, когда начинается вторая операция сканирования, равно 1, то время от момента, когда начинается вторая операция сканирования, до момента, когда начинается третья операция сканирования, будет равно 2, а время от момента, когда начинается третья операция сканирования, до момента, когда начинается четвертая операция сканирования, будет равно 4. Похожим образом время от момента, когда начинается четвертая операция сканирования, до момента, когда начинается пятая операция сканирования, будет равно 8, а время от момента, когда начинается пятая операция сканирования, до момента, когда начинается шестая операция сканирования, будет равно 16. Время от момента, когда начинается шестая операция сканирования, до момента, когда начинается следующее сканирование (первая операция сканирования во втором сканировании), будет равно 32.
[0097] Что касается соотношения между позицией и временем, когда сканирование начинается в ответ на вышеописанный сигнал сканирования, первое сканирование показано косыми линиями L11-L16, а второе сканирование показано косыми линиями L21-L26 на Фиг. 6. В то время как набор из шести операций сканирования повторяется дважды на заданном интервале времени за один период сигнала VSYNC в примере, изображенном на Фиг. 6, могут быть использованы другие методы сканирования. Например, количество операций сканирования в первом сканировании может быть увеличено, а повторение может быть устранено или количество операций сканирования в первом сканировании может быть уменьшено, а количество повторений может быть увеличено.
[0098] Код SF указывает на уровень серого и определяет, должно ли светопропускание жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30В быть увеличено (устанавливается открытое состояние) или уменьшено (устанавливается закрытое состояние) при каждом сканировании в соответствии с вышеуказанным сигналом сканирования. Для простоты объяснения, код SF, изображенный на Фиг. 6, переводит жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30В в открытое состояние в операциях сканирования с первой по пятую и переводит жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B в закрытое состояние в шестой операции сканирования в первом и во втором сканировании каждого периода сигнала VSYNC.
[0099] Когда используются сигнал сканирования и код SF, изображенные на Фиг. 6, интенсивность света, излучаемого из верхних частей жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B, постепенно увеличивается от момента времени, в который начинается первая операция сканирования в первом и втором сканировании, и постепенно уменьшается от момента времени, в который начинается шестая операция сканирования, в каждом периоде сигнала VSYNC. Таким образом, интенсивность света постепенно меняется из-за скорости отклика жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B.
[0100] Когда блок возбуждения жидкого кристалла в управляющем устройстве 60 выдает сигнал D3 возбуждения, включающий в себя данные изображения, сигнал сканирования и код SF, описанные выше со ссылкой на Фиг. 6, первое сканирование начинается в каждом из жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B. Здесь жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B управляются с использованием частоты кадров 60 Гц в качестве опорной, а частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 установлена на уровне 150 Гц, например. Такая настройка удовлетворяет вышеописанным условным выражениям (4) и (5) и, следовательно, позволяет избежать видимого мерцания.
[0101] В первом сканировании жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B сканируются в общей сложности шесть раз в вышеописанном интервале времени. В этом случае код SF на Фиг. 6 находится на уровне H в операциях сканирования с первой по пятую и находится на уровне L в шестой операции сканирования. По этой причине интенсивность света, излучаемого из верхних частей жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B, постепенно увеличивается от начала первой операции сканирования и постепенно уменьшается от начала шестой операции сканирования, как показано на Фиг. 6.
[0102] Когда первое сканирование жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B завершено, второе сканирование жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B запускается при измененной полярности. Во втором сканировании жидкокристаллические светомодулирующие устройства 30R, 30G и 30B также сканируются в общей сложности шесть раз с временным интервалом, сходным с принятым в первом сканировании. Так как код SF, используемый во втором сканировании, является тем же самым, что и при первом сканировании, интенсивность света, излучаемого из верхних частей жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B, постепенно увеличивается от начала первой операции сканирования и постепенно уменьшается от начала шестой операции сканирования, как показано на Фиг. 6. Впоследствии аналогичная операция выполняется в каждом периоде сигнала VSYNC, и двумерное изображение отображается на экране SCR в соответствии с входным сигналом изображения.
[0103] Как описано выше, во втором варианте осуществления управляющее устройство 60 управляет вращающейся люминофорной пластиной 13 и жидкокристаллическими светомодулирующими устройствами 30R, 30G и 30B так, что частота вращения вращающейся люминофорной пластины 13 и частота возбуждения жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B удовлетворяют любому из вышеописанных условных выражений (4) и (5). По этой причине становится возможным предотвратить мерцание, вызванное вращением вращающейся люминофорной пластины 13 и цифровым возбуждением жидкокристаллических светомодулирующих устройств 30R, 30G и 30B.
[0104] Несмотря на то, что проекторы в соответствии с вариантами осуществления настоящего изобретения были описаны выше, настоящее изобретение не ограничено вышеописанными вариантами осуществления, и модификации могут быть свободно осуществлены в пределах объема настоящего изобретения. Например, могут быть осуществлены следующие модификации.
[0105] (1) В то время как в качестве светомодулирующего устройства в вышеприведенном варианте осуществления используется жидкокристаллическое светомодулирующее устройство, настоящее изобретение этим не ограничивается. В общем, может быть использовано любое светомодулирующее устройство, если оно модулирует падающий на него свет в соответствии с сигналом изображения. Например, может быть использован световой клапан или микрозеркальный оптический модулятор. В качестве микрозеркального оптического модулятора могут быть использованы, например, цифровое микрозеркальное устройство (DVD) (торговая марка Texas Instruments Inc.) или жидкий кристалл на кремнии (LCOS).
[0106] (2) В то время как вышеприведенные варианты осуществления используют твердотельный источник 11 света для излучения синего света в качестве света возбуждения и вращающуюся люминофорную пластину 13 для преобразования части синего света от твердотельного источника 11 света в красный свет и зеленый свет, настоящее изобретение этим не ограничивается. Например, могут быть предусмотрены твердотельный источник света для излучения фиолетового света или ультрафиолетового света в качестве света возбуждения и вращающаяся люминофорная пластина для генерации цветного света, включая красный свет, зеленый свет и синий свет, из фиолетового света или ультрафиолетового света.
[0107] (3) В то время как вышеприведенные варианты осуществления используют в качестве проектора пропускающий проектор, настоящее изобретение этим не ограничивается. Например, настоящее изобретение также применимо к отражающему проектору. Здесь термин "пропускающий" означает, что светомодулирующее устройство пропускает свет как пропускающий жидкокристаллический дисплей, а термин "отражающий" означает, что светомодулирующее устройство отражает свет как отражающий жидкокристаллический дисплей. Даже тогда, когда настоящее изобретение применяется к отражающему проектору, могут быть получены преимущества, аналогичные преимуществам пропускающего проектора.
[0108] (4) В то время как настоящий проектор использует в вышеприведенных вариантах осуществления три жидкокристаллических светомодулирующих устройства, настоящее изобретение этим не ограничивается. Настоящее изобретение также применимо к проектору, который использует одно, два, четыре или более жидкокристаллических светомодулирующих устройств.
[0109] (5) Настоящее изобретение применимо к проектору передней проекции, который проецирует изображение со смотровой стороны, и к проектору задней проекции, который проецирует изображение со стороны, противоположной стороне просмотра.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
[0110] 1 проектор
11 твердотельный источник света
13 вращающаяся люминофорная пластина
13a диск
13b люминофорный материал
14 двигатель
30R, 30G, 30B жидкокристаллическое светомодулирующее устройство
50 проекционная оптическая система
60 управляющее устройство
SCR экран