光源控制裝置及方法以及投影儀的製作方法
2023-05-14 10:55:01 2
專利名稱：光源控制裝置及方法以及投影儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及光源控制裝置及方法以及投影儀。
背景技術：
LD (Laser Diode 雷射二極體)、LED (Light Emitting Diode 發光二極體)等固體光源具有消耗電力低、壽命長、發熱量少、能夠小型化且點亮/熄滅的控制容易等優點。 因此，近年來固體光源在各種領域中迅速地開始使用。例如，在屏幕上顯示圖像的投影儀中，主要出於抑制消耗電力以及發熱量、實現小型/輕型化的目的，而積極地開始使用固體光源。固體光源大多被進行脈衝寬度調製(PWM :Pulse Width Modulation)控制。這是由於數字電路下的控制容易、能夠穩定地得到一定的光量且效率高等理由。投影儀中使用的固體光源以幾百Hz左右的控制頻率被PWM控制，以使用戶不會視覺確認出閃變(閃爍 flicker)。另外，設置在投影儀中的光調製裝置(根據圖像信號調製來自固體光源的光的光閥等)也被以用戶不會視覺確認出閃爍的頻率(例如60Hz)驅動。通過對上述的固體光源進行PWM控制而產生的閃爍、以及通過驅動光調製裝置而產生的閃爍都是以用戶不能視覺確認的高頻率成分為主體。但是，有時因兩個閃爍幹擾而產生低頻率成分，發生用戶能夠視覺確認的閃爍或滾動噪聲(scroll noise)。這裡，滾動噪聲是沿畫面的橫方向延伸的帶狀的明亮部分與昏暗部分向畫面的上方向或者下方向緩慢移動的現象。在以下的專利文獻1中，公開了通過使固體光源的明滅周期變化來防止滾動噪聲的產生的技術。專利文獻1日本特開2009-175627號公報上述專利文獻1中公開的技術是通過使固體光源的明滅周期變化、消除兩個閃爍 (因對固體光源進行PWM控制而產生的閃爍與因驅動光調製裝置而產生的閃爍)的幹擾成分的規則性，來防止滾動噪聲的產生的技術。因此，專利文獻1中設定的固體光源的明滅周期(PWM控制的控制頻率)與因驅動光調製裝置而產生的閃爍的狀態緊密相關。因此，會產生即使對某個光調製裝置設定能防止滾動噪聲的產生的固體光源的明滅周期，如果改變光調製裝置則不能防止滾動噪聲的產生的狀況。因此，在上述專利文獻1 所公開的技術中，當使用特性不同的光調製裝置時，需要再設定固體光源的明滅周期，存在強迫進行麻煩的作業的問題。
發明內容
本發明鑑於上述情況而提出，其目的在於，提供不受光調製裝置的特性影響而能防止滾動噪聲的產生的光源控制裝置及方法、以及具備該裝置的投影儀。第1發明的光源控制裝置是對具有多個固體光源的光源裝置進行控制的光源控制裝置，具備決定部，基於對作為應該從上述光源裝置射出的光的光量的目標光量進行表示的信號，決定上述光源裝置的控制周期內的作為上述固體光源的發光時間與熄滅時間之比的佔空比；和驅動控制部，生成具有由上述決定部決定的佔空比、並使驅動上述多個固體光源中的至少一個固體光源的相位與驅動其他固體光源的相位不同的控制信號，進行上述多個固體光源的驅動控制。根據本發明，生成具有基於表示目標光量的信號而決定的佔空比、並使驅動多個固體光源中的至少一個固體光源的相位與驅動其他固體光源的相位不同的控制信號，進行多個固體光源的驅動控制，由於能夠使對光源裝置進行脈衝寬度調製控制時產生的閃爍減少或者消失，所以能夠不受對從光源裝置射出的光進行調製的光調製裝置的特性影響，防止滾動噪聲的產生。另外，在第1發明的光源控制裝置中，具備根據上述目標光量以及由上述決定部決定的佔空比，控制向上述固體光源供給的電流的電流控制部。另外，在第1發明的光源控制裝置中，上述決定部具有表示從上述光源裝置射出的光的光量與上述佔空比的關係的表，使用該表來決定與上述目標光量對應的佔空比。另外，在第1發明的光源控制裝置中，上述電流控制部具有表示從上述光源裝置射出的光的光量、上述佔空比、以及向上述固體光源供給的電流的關係的表，使用該表將與上述目標光量以及上述佔空比對應的電流向上述固體光源供給。另外，在第1發明的光源控制裝置中，上述多個固體光源被區分為能夠獨立地控制發光以及熄滅的η個(η為2以上的整數)塊，如果將上述目標光量設為(m是滿足 0彡m彡100的數)，將由m/ (100/n)的式子得到的值的小數點以下進位後的值設為a，則上述決定部將上述佔空比決定為由aX (100/n)的式子得到的值，上述驅動控制部生成相位相互錯開360/n度的η個控制信號，上述電流控制部將向上述固體光源供給的電流控制為在上述目標光量為100%的情況下向上述固體光源供給的電流的m/DX 100%。另外，第2發明的光源控制裝置是一邊使施加電壓的極性反轉一邊對具有多個光源的光源裝置進行驅動控制的光源控制裝置，具備驅動控制部，所述驅動控制部生成使驅動上述多個光源中的至少一個光源的相位與驅動其他光源的相位不同的控制信號，進行上述多個光源的驅動控制。根據本發明，由於使驅動多個光源中的至少一個光源的相位與驅動其他光源的相位不同地進行極性反轉，能夠使驅動控制光源裝置時產生的閃爍減少，所以能夠不被對從光源裝置射出的光進行調製的光調製裝置的特性影響，可防止滾動噪聲的產生。第1發明的光源控制方法是對具有多個固體光源的光源裝置進行控制的光源控制方法，基於對作為應該從上述光源裝置射出的光的光量的目標光量進行表示的信號，決定上述光源裝置的控制周期內的作為上述固體光源的發光時間與熄滅時間之比的佔空比， 生成具有所決定的佔空比、並使驅動上述多個固體光源中的至少一個固體光源的相位與驅動其他固體光源的相位不同的控制信號，進行上述多個固體光源的驅動控制。第2發明的光源控制方法是一邊使施加電壓的極性反轉一邊對具有多個光源的光源裝置進行驅動控制的光源控制方法，生成使驅動上述多個光源中的至少一個光源的相位與驅動其他光源的相位不同的控制信號，進行上述多個光源的驅動控制。本發明的投影儀具備光源裝置、基於應該顯示的圖像的圖像信號對來自該光源裝置的光進行調製的光調製裝置、和將由該光調製裝置調製後的光向屏幕投射的投射光學系統，還具備控制上述光源裝置的上述任意一項所述的光源控制裝置。
根據本發明，由於具備能夠使驅動控制光源裝置時產生的閃爍減少或者消失的光源控制裝置，所以能夠不被對從光源裝置射出的光進行調製的光調製裝置的特性影響，可防止滾動噪聲的產生。 另外，在本發明的投影儀中，具備目標光量計算部，所述目標光量計算部根據上述圖像信號求出表示上述目標光量的信號。另外，在本發明的投影儀中，具備解壓處理部，所述解壓處理部根據由上述目標光量計算部求出的上述目標光量，進行在上述光調製裝置的調製中使用的圖像信號的解壓處理。
圖1是表示本發明的第1實施方式涉及的光源控制裝置的主要部分構成的框圖。圖2是表示本發明的第1實施方式中的驅動信號與光輸出的關係的圖。圖3是表示本發明的第2實施方式涉及的光源控制裝置的主要部分構成的框圖。圖4是表示本發明的第2實施方式中的驅動信號與光輸出的關係的圖。圖5是表示本發明的第3實施方式涉及的光源控制裝置的主要部分構成的框圖。圖6是表示本發明的第3實施方式中的驅動信號與光輸出的關係的圖。圖7是表示本發明的一個實施方式涉及的投影儀的構成的圖。附圖標記說明1、1'、1〃 ...光源控制裝置，2...佔空比決定部，3. ..PWM信號生成部3a 4d...光源驅動部，5...佔空比選擇部，6...驅動電流控制部，7a 7d...光源驅動部，8...極性反轉信號生成部，11...固體光源陣列，Ila...固體光源，30R、30G、 30B...液晶光調製裝置，50...投射光學系統，61...亮度參數提取部，62...解壓處理部， PJ...投影儀，Si...目標光量信號，Sll S14. . .PWM信號，S31、S32...極性反轉信號， SCR...屏幕，T1、T2...表，U...燈單元，U1、U2...燈，VI...圖像信號。
具體實施例方式以下，參照附圖對本發明的實施方式涉及的光源控制裝置及方法以及投影儀詳細地進行說明。其中，以下說明的實施方式表示本發明的一部分的形態，並不限定本發明，在本發明的技術思想的範圍內能夠任意地變更。《光源控制裝置》〔第1實施方式〕圖1是表示本發明的第1實施方式涉及的光源控制裝置的主要部分構成的框圖。 如圖ι所示，本實施方式的光源控制裝置1具備佔空比決定部2 (決定部)、PWM信號生成部3(驅動控制部)、以及光源驅動部如 4d(驅動控制部)，基於被從外部輸入的目標光量信號Sl對固體光源陣列11 (光源裝置)進行驅動控制。這裡，上述的目標光量信號Sl 是對作為應該從固體光源陣列11射出的光的光量的目標光量進行表示的信號。此外，目標光量信號Sl也可以是表示應該從固體光源陣列11射出的光的亮度的信號。固體光源陣列11如圖1所示，具備在近似矩形形狀的基板SB上以面狀(矩陣狀) 排列的多個固體光源11a，通過被光源控制裝置1驅動控制而輸出例如藍色光。基板SB是可搭載固體光源Ila的近似矩形形狀的板狀部件，固體光源Ila例如是射出發光強度的峰
6值約為460nm的藍色光的半導體雷射器。在圖1所示的例子中，M個固體光源Ila在基板SB上以6行4列的矩陣狀排列， 配置於相同列的固體光源1 Ia串聯連接。即，配置在被標註了附圖標記Cl的列的6個固體光源Ila串聯連接，配置在被標註了附圖標記C2的列的6個固體光源Ila串聯連接。對於排列在被標註了附圖標記C3、C4的列的固體光源Ila也同樣。這樣，設置於固體光源陣列11的多個固體光源Ila以按列Cl C4設置的6個為單位，被區分為4個塊，能夠以該塊為單位(即按列Cl C4)控制發光以及熄滅。其中，設置於固體光源陣列11的固體光源Ila的數量可以根據需要的光量適當地增減。設置於光源控制裝置1的佔空比決定部2基於目標光量信號Si，決定固體光源陣列11的控制周期內的作為固體光源Ila的發光時間與熄滅時間之比的佔空比。具體而言， 佔空比決定部2具有表示從固體光源陣列11射出的光的光量與佔空比的關係的表Tl (第 1表)，使用該表Tl來決定與目標光量信號Sl對應的佔空比。由該佔空比決定部2決定的佔空比大致隨著由目標光量信號Sl表示的目標光量變高而變高。其中，上述的控制周期是光源控制裝置1對固體光源陣列11的PWM控制周期，是PWM控制頻率(幾百Hz左右)的倒數。PWM信號生成部3基於由佔空比決定部2決定的佔空比，生成對設置於固體光源陣列11的多個固體光源Ila進行驅動的PWM信號。具體而言，生成頻率是上述PWM控制頻率、並具有由佔空比決定部2決定的佔空比、且使對設置於固體光源陣列11的固體光源Ila 進行驅動的相位按列Cl C4分別差異90度的PWM信號Sll S14(控制信號)。這裡，對由PWM信號生成部3生成的PWM信號Sll S14的頻率進行規定的上述 PWM控制頻率被設定為幾百Hz左右，以使用戶視覺確認不出閃變(閃爍)。另外，由於設置於固體光源陣列11的多個固體光源Ila能夠以4個列(列Cl C4)為單位控制發光以及熄滅，所以PWM信號Sll S14之間的相位被設定為分別差異90度(360度/4)。光源驅動部如 4d基於由PWM信號生成部3生成的PWM信號Sll S14，分別生成對設置於固體光源陣列11的多個固體光源Ila按列Cl C4進行驅動的驅動信號Dl D4。其中，驅動信號Dl D4是基於PWM信號Sll S14來規定頻率、佔空比以及相位，且 PWM信號Sll S14的信號電平為「H(高)」電平時的電流為一定(在本實施方式中設為 ID的脈衝狀信號。接下來，對於上述構成中的光源控制裝置1的動作進行說明。如果將來自外部的目標光量信號Sl向光源控制裝置1輸入，則其被輸入到佔空比決定部2中，使用表Tl決定固體光源陣列11的PWM控制周期內的作為固體光源Ila的發光時間與熄滅時間之比的佔空比。其中，這裡設為由目標光量信號Sl表示的目標光量是從固體光源陣列11射出得到的最大光量的80%的光量，使用上述表Tl將佔空比決定為80%。由佔空比決定部2決定的佔空比被向PWM信號生成部3輸出，基於該佔空比，生成對設置於固體光源陣列11的多個固體光源Ila進行驅動的PWM信號Sll S14。具體而言，生成頻率為上述PWM控制頻率、且具有由佔空比決定部2決定的佔空比、並相位相互差異90度的PWM信號Sll S14。由PWM信號生成部3生成的PWM信號Sll S14被分別輸出到光源驅動部如 4d中，分別生成對設置於固體光源陣列11的多個固體光源Ila按列Cl C4進行驅動的驅動信號Dl D4。這些驅動信號Dl D4被供給到固體光源陣列11中，設置於固體光源陣列11的多個固體光源Ila的發光以及熄滅以列Cl C4為單位進行。圖2是表示本發明的第1實施方式中的驅動信號與光輸出的關係的圖。如圖2所示，從光源驅動部如 4d向固體光源陣列11供給的驅動信號Dl D4是具有與前述的 PWM控制周期相同的周期Tw、佔空比為80%、取0[A]與Il [A]這兩個值的電流值、相位相互差異90度的信號。這裡，如果假設驅動信號D2 D4的相位與驅動信號Dl的相位一致，則從固體光源陣列1射出光量如圖2中的曲線L12那樣變化的光。即，從固體光源陣列11射出最大光量為L、且光量的時間變化與驅動信號Dl的時間變化同樣的光。從固體光源陣列11射出這樣的光時的閃爍以作為與驅動信號Dl的頻率相同的頻率的PWM控制頻率的頻率成分為主體。與此相對，在如圖2所示那樣向固體光源陣列11供給相位相互差異90度的驅動信號Dl D4的情況下，從固體光源陣列11射出光量如圖2中的曲線Lll那樣變化的光。 艮口，在驅動信號Dl D4的周期Tw的四分之一的周期(Tw/4)中，射出光量在(3L/4)與L 之間變化(L/4)的光。從固體光源陣列11射出這樣的光時的閃爍以驅動信號Dl的4倍的頻率(PWM控制頻率的4倍的頻率)的頻率成分為主體。這樣，如果通過相位相互差異90度的驅動信號Dl D4驅動固體光源陣列11，則與通過同一相位的驅動信號驅動固體光源陣列11的情況相比，能夠使射出的光的光量變化降低為四分之一，並且，能夠使閃爍的頻率成分上升為4倍。因此，即使將從固體光源陣列11射出的光由光閥等光調製裝置進行調製的情況下，也並不怎麼會被光調製裝置的特性影響，能夠減少閃爍及滾動噪聲的產生。以上的說明是由佔空比決定部2決定的佔空比為80%時的說明，但在由佔空比決定部2決定的佔空比為75^^50^^25%的情況下也能夠使閃爍完全消失。於是，由於即使將從固體光源陣列11射出的光由光閥等光調製裝置調製，也不會產生光調製裝置的閃爍與固體光源陣列11的閃爍的幹擾，所以能夠防止閃爍及滾動噪聲的產生。〔第2實施方式〕圖3是表示本發明的第2實施方式涉及的光源控制裝置的主要部分構成的框圖。 如圖3所示，本實施方式的光源控制裝置1'構成為，對圖1所示的光源控制裝置1追加了驅動電流控制部6 (電流控制部)，將佔空比決定部2替換為佔空比選擇部5 (決定部)，並且，將光源驅動部如 4d替換為光源驅動部7a 7d(驅動控制部)。該構成的光源控制裝置1'能夠根據由佔空比選擇部5選擇的佔空比，變更向固體光源陣列11供給的驅動信號Dl D4的電流值。佔空比選擇部5根據由目標光量信號Sl表示的目標光量，從0%、25%,50%, 75%、100%中選擇佔空比。例如，在由目標光量信號Sl表示的目標光量是預先設定的最大光量的60%的情況下，選擇75%的佔空比。即，圖1所示的佔空比決定部2使用表Tl精細地決定與目標光量信號Sl對應的佔空比，但本實施方式的佔空比選擇部5通過根據由目標光量信號Sl表示的目標光量選擇上述佔空比的一個，來粗略決定佔空比。驅動電流控制部6基於目標光量信號Sl以及由佔空比選擇部5選擇的佔空比，輸出對向固體光源陣列11供給的驅動信號Dl D4的電流進行控制的控制信號S21 S24。具體而言，驅動電流控制部6具有對從固體光源陣列11射出的光的光量、佔空比以及向固體光源陣列11供給的電流的關係進行表示的表T2 (第2表)，輸出使用該表T2將驅動信號 Dl D4的電流控制為與目標光量信號Sl以及佔空比對應的電流的控制信號S21 S24。由驅動電流控制部6生成的控制信號S21 SM大致隨著由目標光量信號Sl表示的目標光量變高，或隨著佔空比變低而使驅動信號Dl D4的電流值變大。例如，在由目標光量信號Sl表示的目標光量為預先設定的最大光量的60%、由佔空比選擇部5選擇的佔空比為75%的情況下，輸出將驅動信號Dl D4的電流值控制為從固體光源陣列11射出最大光量的光時被供給的電流值的80%的控制信號S21 S24。光源驅動部7a 7d基於由PWM信號生成部3生成的PWM信號Sll S14以及由驅動電流控制部6生成的控制信號S21 S24，分別生成對設置於固體光源陣列11的多個固體光源Ila按列Cl C4進行驅動的驅動信號Dl D4。其中，驅動信號Dl D4是基於 PWM信號Sll S14規定了頻率、佔空比以及相位，並基於控制信號S21 SM規定了 PWM 信號Sll S14的信號電平為「H」電平時的電流值的脈衝狀信號。接下來，對於上述構成中的光源控制裝置1 『的動作進行說明。如果將來自外部的目標光量信號Sl向光源控制裝置1輸入，則其被輸入到佔空比選擇部5中，選擇與由目標光量信號Sl表示的目標光量對應的佔空比。其中，這裡設為由目標光量信號Sl表示的目標光量是從固體光源陣列11射出得到的最大光量的60%的光量，並選擇75%的佔空比。由佔空比選擇部5選擇的佔空比被向PWM信號生成部3輸出，基於該佔空比生成對設置於固體光源陣列11的多個固體光源Ila進行驅動的PWM信號Sll S14。具體而言，生成頻率為上述PWM控制頻率、具有由佔空比選擇部5選擇的佔空比、且相位相互差異 90度的PWM信號Sll S14。與其並行，目標光量信號Sl以及由佔空比選擇部5選擇的佔空比被輸入到驅動電流控制部6中，生成並輸出對向固體光源陣列11供給的驅動信號Dl D4的電流值進行控制的控制信號S21 S24。其中，這裡設為輸出將驅動信號Dl D4的電流值控制為從固體光源陣列11射出最大光量的光時被供給的電流值的80%的控制信號S21 S24。由PWM信號生成部3生成的PWM信號Sll S14以及由驅動電流控制部6生成的控制信號S21 SM分別被輸出到光源驅動部7a 7d中，分別生成對設置於固體光源陣列 11的多個固體光源Ila按列Cl C4進行驅動的驅動信號Dl D4。這些驅動信號Dl D4被供給到固體光源陣列11中，設置於固體光源陣列11的多個固體光源Ila的發光以及熄滅以列Cl C4為單位進行。圖4是表示本發明的第2實施方式中的驅動信號與光輸出的關係的圖。如圖4所示，從光源驅動部7a 7d供給到固體光源陣列11中的驅動信號Dl D4是具有與前述的 PWM控制周期相同的周期Tw、佔空比為75%、相位相互差異90度的信號。其中，其電流值被來自驅動電流控制部6的控制信號S21 SM控制成最大值為I1[A]的80%。這裡，如果驅動信號D2 D4的相位與驅動信號Dl的相位一致，驅動信號Dl D4 的電流值的最大值為Il [A]，則從固體光源陣列11射出光量如圖4中的曲線L22那樣變化的光。即，從固體光源陣列11射出最大光量為L、且光量的時間變化與驅動信號Dl的時間變化相同的光。從固體光源陣列11射出這樣的光時的閃爍以作為與驅動信號Dl的頻率相同的頻率的PWM控制頻率的頻率成分為主體。
與此相對，在如圖4所示那樣，向固體光源陣列11供給被控制為相位相互差異90 度、最大值為I1[A]的80%的驅動信號Dl D4時，從固體光源陣列11射出如圖4中的曲線L21那樣具有一定的光量的光。具體而言，射出具有最大光量L的60%的光量、且不產生時間上的光量的變動的光。這樣，在本實施方式中，通過由佔空比被設定為75%、相位相互差異90度的驅動信號Dl D4驅動固體光源陣列11，也能夠使閃爍完全消失。於是，由於即使通過光閥等光調製裝置對從固體光源陣列11射出的光進行調製，也不產生光調製裝置的閃爍與固體光源陣列11的閃爍的幹擾，所以能夠防止閃爍及滾動噪聲的產生。在以上的第1、第2實施方式中，對於將固體光源陣列11的固體光源Ila區分為4 個列Cl C4、使用表Tl來決定佔空比、或者選擇佔空比進而使用表T2進行電流控制的例子進行了說明。但是，在設置於固體光源陣列11的固體光源Ila的特性(電流與光量的特性、佔空比與光量的特性)為線形的情況下，也可以不使用表T1、T2而是通過運算等進行佔空比的決定以及電流控制。具體而言，如果將設置於固體光源陣列11的固體光源Ila區分為η個(η為2以上的整數)塊、由目標光量信號Sl表示的目標光量為預先設定的最大光量的(m為滿足 0彡m彡100的數)，則能夠基於以下的式子，決定佔空比。D = aX (100/n)其中，上述式中的變量a是對將由m/(100/n)的式子得到的值的小數點以下進位後的值進行表示的變量。此時，由PWM信號生成部3生成的控制信號是具有與PWM控制周期相同的周期Tw、 相位相互錯開360/n度的η個控制信號。另外，在第2實施方式中，通過驅動電流控制部6 將向固體光源陣列11供給的驅動信號Dl D4的電流的最大值控制為Il [A](在目標光量為100%的情況下向固體光源陣列11供給的電流)的m/DX100%。〔第3實施方式〕圖5是表示本發明的第3實施方式涉及的光源控制裝置的主要部分構成的框圖。 如圖5所示，本實施方式的光源控制裝置1"具備極性反轉信號生成部8 (驅動控制部)以及燈驅動部9a、9b，一邊使施加電壓的極性反轉一邊對具有多個燈U1、U2的燈單元U (光源裝置)進行驅動控制。前述的第1、第2實施方式的光源控制裝置1、1'對能夠瞬時進行點亮以及熄滅的固體光源Ila進行控制。與此相對，本實施方式的光源控制裝置1"對一旦熄滅則再點亮需要幾分鐘左右的時間的燈U1、U2進行控制。設置在燈單元U中的燈U1、U2例如是超高壓水銀燈等放電燈。設置於光源控制裝置1 「的極性反轉信號生成部8生成使向燈單元U供給的驅動信號D11、D12的極性反轉的極性反轉信號S31、S32(控制信號)。具體而言，生成頻率被規定為使燈Ul、U2的極性反轉的控制頻率、相位差異90度的極性反轉信號S31、S32。這裡， 使極性反轉信號S31、S32的相位差異90度是為了提高從燈單元U射出的光的閃爍的頻率成分。燈驅動部9a、9b基於由極性反轉信號生成部8生成的極性反轉信號S31、S32，分別生成驅動燈Ul、U2的驅動信號Dll、D12。這裡，燈驅動部9a、9b生成到進行極性反轉的定時為止使電壓上升某種程度的驅動信號Dll、D12。這是因為為了使燈Ul、U2的極性反轉， 需要在極性反轉前使電壓上升某種程度。其中，使電壓上升的方法是任意的。例如，可以在進行極性反轉之前的定時以脈衝狀使電壓上升，也可以以三角波狀使電壓上升。圖6是表示本發明的第3實施方式中的驅動信號與光輸出的關係的圖。如圖6所示，從燈驅動部9a 9d向燈單元U供給的驅動信號Dll、D12是具有與使燈Ul、U2的極性反轉的控制頻率相同的頻率、相位差異90度的信號。其中，圖6所示的驅動信號Dll、D12 都是從極性反轉了的時點到極性接下來反轉的時點電壓以曲線狀緩緩上升的信號。參照圖6可知，從燈單元U射出的光的光量在驅動信號Dll、D12的極性反轉的定時不連續地變化。此外，雖然在圖6中沒有明示，但光量的變化量比使驅動信號D11、D12的相位相同的情況下的變化量小。另外，可知從燈單元U射出的光的光量發生變化的周期(頻率)是驅動信號D11、D12的周期(頻率)的一半0倍)。這樣，在本實施方式中，也與第1實施方式同樣，能夠使極性反轉時的光量的變化量變小，並且，能夠使光量發生變化的頻率成為2倍。因此，即使在通過光閥等光調製裝置對從燈單元U射出的光進行調製的情況下，也並不怎麼受光調製裝置的特性影響，能夠減少閃爍及滾動噪聲的產生。《投影儀》接下來，對於本發明的一個實施方式涉及的投影儀進行說明。其中，以下以具備使用圖1說明過的光源控制裝置1的投影儀為例進行說明。圖7是表示本發明的一個實施方式涉及的投影儀的構成的圖。如圖7所示，投影儀PJ具備照明裝置10、色分離導光光學系統20、液晶光調製裝置30R、30G、30B(光調製裝置)、交叉二向色稜鏡40、投射光學系統 50以及信號處理部60，通過將與從外部輸入的圖像信號Vl對應的圖像光朝向屏幕SCR投射而在屏幕SCR上顯示圖像。照明裝置10具備圖1所示的光源控制裝置1以及固體光源陣列11、準直透鏡陣列12、聚光光學系統13、螢光生成部14、準直光學系統15、第1透鏡陣列16、第2透鏡陣列 17、偏振光變換元件18以及重疊透鏡19，射出包含紅色光、綠色光、以及藍色光的白色光。 準直透鏡陣列12具備分別與設置於固體光源陣列11的多個固體光源Ila對應的多個準直透鏡，使分別從固體光源Ila射出的藍色光大致平行化。具體而言，準直透鏡陣列12通過將M個作為平凸透鏡的準直透鏡排列為6行4 列的矩陣狀而成。該準直透鏡陣列12以使準直透鏡的凸面朝向固體光源陣列11、且使各準直透鏡分別與各固體光源Ila對應的狀態配置。聚光光學系統13具備第1透鏡13a以及第2透鏡13b，將由準直透鏡陣列12大致平行化後的藍色光聚光到螢光生成部14的附近的位置。螢光生成部14配置在聚光光學系統13的聚光位置的附近，具有從由聚光光學系統13聚光後的藍色光中的一部分生成包含紅色光以及綠色光的螢光的螢光層(圖示省略)、和擔載該螢光層的透明部件(省略圖示)。具體而言，螢光生成部14被配設在將由聚光光學系統13聚光後的藍色光在散焦狀態下向螢光層入射的位置。螢光生成部14射出包含螢光和與螢光的生成無關地通過螢光層的藍色光、作為整體成為白色光的光。上述的螢光層例如由含有作為YAG類螢光體的(Y，Gd)3(Al，Ga)5012:Ce的層構成。 螢光層將由聚光光學系統13聚光後的藍色光中的一部分變換為包含紅色光(發光強度的峰值約eiOnm)以及綠色光(發光強度的峰值約550nm)的螢光而射出。其中，藍色光中與螢光的生成無關地通過螢光層的一部分的藍色光與螢光一起射出。準直光學系統15具備第1透鏡15a以及第2透鏡15b，使來自螢光生成部14的光大致平行化。第1透鏡陣列16具有多個小透鏡16a，將來自固體光源陣列11的光分割為多個部分光束。具體而言，第1透鏡陣列16所具有的多個小透鏡16a在與照明光軸AX正交的面內，遍及多行以及多列排列為矩陣狀。其中，第1透鏡陣列16所具有的多個小透鏡16a的外形形狀是與液晶光調製裝置30R、30G、30B的圖像形成區域的外形形狀大致相似的形狀。第2透鏡陣列17具有與設置在第1透鏡陣列16中的多個小透鏡16a對應的多個小透鏡17a。S卩，第2透鏡陣列17所具有的多個小透鏡17a與第1透鏡陣列16所具有的多個小透鏡16a同樣，在與照明光軸AX正交的面內，遍及多行以及多列排列為矩陣狀。該第 2透鏡陣列17與重疊透鏡19 一起，使第1透鏡陣列16所具有的各小透鏡16a的像在液晶光調製裝置30R、30G、30B的圖像形成區域附近成像。偏振光變換元件18具有偏振光分離層、反射層、以及相位差板(都省略圖示)，將由第1透鏡陣列16分割的各部分光束的偏振光方向作為偏振光方向一致的大致1種直線偏振光射出。這裡，偏振光分離層使來自固體光源陣列11的光所包含的偏振光成分中的一方的直線偏振光成分直接透過，將另一方的直線偏振光成分向與照明光軸AX垂直的方向反射。另外，反射層將由偏振光分離層反射後的另一方的直線偏振光成分向與照明光軸AX 平行的方向反射。進而，相位差板將由反射層反射後的另一方的直線偏振光成分變換為一方的直線偏振光成分。重疊透鏡19被配置成其光軸與照明裝置10的光軸一致，將來自偏振光變換元件 18的各部分光束聚光而重疊在液晶光調製裝置30R、30G、30B的圖像形成區域附近。上述的第1透鏡陣列16、第2透鏡陣列17、以及重疊透鏡19構成了使來自固體光源陣列11的光均勻化的透鏡積分儀光學系統。色分離導光光學系統20具備二向色鏡21、22、反射鏡23 25、中繼透鏡沈、27、以及聚光透鏡^RJ8GJ8B，將來自照明裝置10的光分離為紅色光、綠色光、以及藍色光而分別向液晶光調製裝置30R、30G、30B導光。二向色鏡21、22是在透明基板上形成有將規定的波長區域的光反射而使其他的波長區域的光通過的波長選擇透過膜的鏡。具體而言，二向色鏡21將紅色光成分反射而使綠色光以及藍色光成分通過，二向色鏡22將綠色光成分反射而使藍色光成分通過。反射鏡23是將紅色光成分反射的鏡，反射鏡M、25是將藍色光成分反射的鏡。中繼透鏡沈被配設在二向色鏡22與反射鏡M之間，中繼透鏡27被配設在反射鏡M與反射鏡25之間。由於藍色光的光路的長度比其他色光的光路的長度長，所以這些中繼透鏡沈、 27是為了防止光的發散等引起光的利用效率降低而設置的。聚光透鏡^RJ8G、28B將由反射鏡23反射後的紅色光成分、由二向色鏡22反射後的綠色光成分、以及由反射鏡25反射後的藍色光成分分別在液晶光調製裝置30R、30G、30B的圖像形成區域聚光。由二向色鏡21反射後的紅色光被反射鏡23反射，經由聚光透鏡^R向紅色光用的液晶光調製裝置30R的圖像形成區域入射。通過了二向色鏡21的綠色光被二向色鏡22 反射，經由聚光透鏡^G向綠色光用的液晶光調製裝置30G的圖像形成區域入射。通過了二向色鏡21、22的藍色光按順序經由中繼透鏡沈，反射鏡24、中繼透鏡27、反射鏡25以及聚光透鏡^B，向藍色光用的液晶光調製裝置30B的圖像形成區域入射。液晶光調製裝置30R、30G、30B根據從信號處理部60輸出的圖像信號對入射的色光進行調製，分別生成紅色的圖像光、綠色的圖像光、以及藍色的圖像光。此外，雖然在圖7 中省略了圖示，但是在聚光透鏡與液晶光調製裝置30R、30G、30B之間分別夾設配置有入射側偏光板，在液晶光調製裝置30R、30G、30B與交叉二向色稜鏡40之間分別夾設配置有射出側偏光板。液晶光調製裝置30R、30G、30B是在一對透明的玻璃基板之間封閉封入有作為電光學物質的液晶的透射式液晶光調製裝置，例如，作為開關元件而具備多晶矽TFTCThin Film Transistor 薄膜電晶體)。通過基於分別設置在液晶光調製裝置30R、30G、30B中的開關元件的開關動作對分別經過上述未圖示的入射側偏光板的色光(直線偏振光)的偏振光方向進行調製，來分別生成與圖像信號對應的紅色的圖像光、綠色的圖像光、以及藍色的圖像光。交叉二向色稜鏡40將分別從上述未圖示的射出側偏光板射出的圖像光合成而形成彩色圖像。具體而言，交叉二向色稜鏡40是將4個直角稜鏡貼合而成的大致立方體形狀的光學部件，在將直角稜鏡彼此貼合的大致X字狀的界面上形成有電介質多層膜。在大致 X字狀的一個界面形成的電介質多層膜反射紅色光，在另一個界面形成的電介質多層膜反射藍色光。通過紅色光以及藍色光被這些電介質多層膜彎折，與綠色光的行進方向一致，從而三個色光被合成。投射光學系統50將由交叉二向色稜鏡40合成後的彩色圖像朝向屏幕 SCR放大投射。信號處理部60具備亮度參數提取部61 (目標光量計算部)、解壓處理部62、以及液晶驅動部63，進行從外部輸入的圖像信號Vl的信號處理，生成在光源控制裝置1中使用的目標光量信號Sl以及在液晶光調製裝置30R、30G、30B中使用的圖像信號。亮度參數提取部61基於圖像信號Vl提取出對應該顯示的圖像的亮度的代表值進行表示的信息、即亮度參數。例如，將圖像信號Vl分割為多個塊(例如由4像素X4像素構成的塊)，計算出各塊中包含的像素的亮度的平均值，將這些平均值的最大值作為亮度參數提取出。該亮度參數作為目標光量信號Sl被向設置在照明裝置10中的光源控制裝置1 輸出。這裡，如圖7所示，除了來自亮度參數提取部61的目標光量信號Sl以外，對光源控制裝置1(準確地說是光源控制裝置1具備的佔空比決定部幻還輸入控制白平衡的控制信號Al。解壓處理部62基於由亮度參數提取部61提取出的亮度參數，對從外部輸入的圖像信號Vl進行解壓處理。例如，在基於圖像信號Vl能夠顯示的圖像的灰度為255灰度、 提取出的亮度參數表示第200灰度的亮度的情況下，進行對圖像信號Vl乘以係數α = (255/200)的處理。通過進行該解壓處理，能夠實現使液晶光調製裝置30R、30G、30B的動態範圍最大發揮的高對比度的圖像顯示。液晶驅動部63根據由解壓處理部62進行了解壓處理後的圖像信號，生成分別驅動液晶光調製裝置30R、30G、30B的驅動信號。如果向上述構成的投影儀PJ輸入圖像信號VI，則由信號處理部60的亮度參數提取部61提取出亮度參數，作為目標光量信號Sl向光源控制裝置1輸出。如果向光源控制裝置1輸入目標光量信號Si，則如前述那樣進行使用了表Tl的佔空比的決定、PWM信號Sll S14的生成、以及驅動信號Sl S4的生成，對固體光源陣列11進行驅動。
另一方面，由亮度參數提取部61提取出的亮度參數與圖像信號Vl —起被向解壓處理部62輸出，在解壓處理部62中進行圖像信號Vl的解壓處理。然後，在液晶驅動部63 中，基於進行了解壓處理後的圖像信號生成驅動信號，驅動液晶光調製裝置30R、30G、30B。這裡，本實施方式的投影儀PJ具備光源控制裝置1，所述光源控制裝置1能夠使從固體光源陣列11射出的光的光量變化減少並且使閃爍的頻率成分上升為4倍，或者使從固體光源陣列11射出的光的閃爍完全消失。因此，即使將從固體光源陣列11射出的光由液晶光調製裝置30R、30G、30B調製，也並不會受液晶光調製裝置30R、30G、30B中的特性影響， 能夠減少或防止閃爍及滾動噪聲的產生。此外，在是代替光源控制裝置1而具備光源控制裝置1'的構成的情況下，或代替固體光源陣列11以及準直透鏡陣列12而具備燈單元U並且代替光源控制裝置1而具備光源控制裝置1"的構成的情況下，也能夠實現光量變化的減少以及閃爍的頻率成分的上升。 因此，即使在這樣的構成的情況下，也並不會受液晶光調製裝置30R、30G、30B中的特性影響，能夠減少或防止閃爍及滾動噪聲的產生。以上，對於本發明的實施方式涉及的光源控制裝置及方法以及投影儀進行了說明，但本發明並受上述實施方式限制，在本發明的範圍內能夠自由地變更。例如，能夠實現以下所示的變形例。(1)在上述實施方式中，以在固體光源陣列11中排列形成的固體光源Ila為半導體雷射器的情況為例進行了說明，但本發明並不限於此。例如，在固體光源為發光二極體的固體光源陣列中也能夠應用本發明。(2)在上述實施方式中，對於固體光源以面狀排列的例子進行了說明，但本發明並不限於此。例如，在固體光源以線狀排列的情況下也能夠應用本發明。並且，在上述實施方式中對於沿基板SB的縱方向以及橫方向以一定的間隔排列有固體光源的例子進行了說明，但也可以排列成蜂窩狀。這裡，蜂窩狀是指固體光源位於將正六邊形在平面上無縫隙地排列時的各交點的排列。(3)在上述實施方式中，作為投影儀舉出透射式的投影儀為例進行了說明，但本發明並不限於此。例如，在反射型的投影儀中也能夠應用本發明。這裡，「透射式」是指如透射式液晶顯示裝置等那樣光調製裝置透過光的類型，「反射型」是指如反射型液晶顯示裝置等那樣光調製裝置反射光的類型。在反射型的投影儀中應用本發明的情況下，也能夠得到與透射式投影儀相同的效果。(4)在上述實施方式中，對於作為光調製裝置使用了液晶光調製裝置的例子進行了說明，但本發明並不限於此。作為光調製裝置，一般只要是根據圖像信號對入射光進行調製的裝置即可，也可以使用光閥或微鏡型光調製裝置等。作為微鏡型光調製裝置，例如可以使用DMD (數字微鏡設備)(Tl公司的商標)。(5)本發明也能夠應用於從觀察投射圖像的一側進行投射的前投射型投影儀，還能夠應用於從與觀察投射圖像的一側相反側進行投射的後投射型投影儀。
權利要求
1.一種光源控制裝置，其特徵在於，是對具有多個固體光源的光源裝置進行控制的光源控制裝置，具備決定部，基於對作為應該從上述光源裝置射出的光的光量的目標光量進行表示的信號，決定上述光源裝置的控制周期內的作為上述固體光源的發光時間與熄滅時間之比的佔空比；和驅動控制部，生成具有由上述決定部決定的佔空比、並使驅動上述多個固體光源中的至少一個固體光源的相位與驅動其他固體光源的相位不同的控制信號，進行上述多個固體光源的驅動控制。
2.根據權利要求1所述的光源控制裝置，其特徵在於，具備根據上述目標光量以及由上述決定部決定的佔空比，控制向上述固體光源供給的電流的電流控制部。
3.根據權利要求1或2所述的光源控制裝置，其特徵在於，上述決定部具有表示從上述光源裝置射出的光的光量與上述佔空比的關係的第1表， 使用該第1表來決定與上述目標光量對應的佔空比。
4.根據權利要求2所述的光源控制裝置，其特徵在於，上述電流控制部具有表示從上述光源裝置射出的光的光量、上述佔空比、以及向上述固體光源供給的電流的關係的第2表，使用該第2表將與上述目標光量以及上述佔空比對應的電流向上述固體光源供給。
5.根據權利要求2所述的光源控制裝置，其特徵在於，上述多個固體光源被區分為能夠獨立地控制發光以及熄滅的η個塊，如果將上述目標光量設為m%，將由m/(100/n)的式子得到的值的小數點以下進位後的值設為a，則上述決定部將上述佔空比決定為由aX (100/n)的式子得到的值，上述驅動控制部生成相位相互錯開360/n度的η個控制信號，上述電流控制部將向上述固體光源供給的電流控制成在上述目標光量為100%的情況下向上述固體光源供給的電流的m/D X 100 %，其中，η為2以上的整數，m是滿足0彡m彡100的數。
6.一種光源控制裝置，其特徵在於，是一邊使施加電壓的極性反轉一邊對具有多個光源的光源裝置進行驅動控制的光源控制裝置，具備驅動控制部，所述驅動控制部生成使驅動上述多個光源中的至少一個光源的相位與驅動其他光源的相位不同的控制信號，進行上述多個光源的驅動控制。
7.一種光源控制方法，其特徵在於，是對具有多個固體光源的光源裝置進行控制的光源控制方法，基於對作為應該從上述光源裝置射出的光的光量的目標光量進行表示的信號，決定上述光源裝置的控制周期內的作為上述固體光源的發光時間與熄滅時間之比的佔空比，生成具有所決定的佔空比、並使驅動上述多個固體光源中的至少一個固體光源的相位與驅動其他固體光源的相位不同的控制信號，進行上述多個固體光源的驅動控制。
8.一種投影儀，其特徵在於，是具備光源裝置、基於應該顯示的圖像的圖像信號對來自該光源裝置的光進行調製的光調製裝置、和將由該光調製裝置調製後的光向屏幕投射的投射光學系統的投影儀，具備控制上述光源裝置的權利要求1至6中任意一項所述的光源控制裝置。
9.根據權利要求8所述的投影儀，其特徵在於，具備目標光量計算部，所述目標光量計算部根據上述圖像信號求出表示上述目標光量的信號。
10.根據權利要求9所述的投影儀，其特徵在於，具備解壓處理部，所述解壓處理部根據由上述目標光量計算部求出的上述目標光量， 進行在上述光調製裝置的調製中使用的圖像信號的解壓處理。
全文摘要
本發明涉及光源控制裝置及方法以及投影儀，可以不被光調製裝置的特性影響地防止滾動噪聲的產生。光源控制裝置具備佔空比決定部，基於對作為應該從具有多個固體光源的固體光源陣列射出的光的光量的目標光量進行表示的目標光量信號，決定固體光源陣列的控制周期內的作為固體光源的發光時間與熄滅時間之比的佔空比；和驅動控制部，生成具有由佔空比決定部決定的佔空比、並使驅動多個固體光源中的至少一個固體光源的相位與驅動其他固體光源的相位不同的PWM信號，進行多個固體光源的驅動控制。
文檔編號G03B21/14GK102455577SQ20111030567
公開日2012年5月16日 申請日期2011年9月30日 優先權日2010年10月20日
發明者豐岡隆史, 水迫和久 申請人:精工愛普生株式會社