光源装置、投影装置及び光源制御方法
【課題】制御系に大きな負担をかけず、点灯期間内の温度変化に起因する発光効率の変化、及びそれに伴う発光輝度の変動に対処して、安定した発光動作を実現させる。
【解決手段】半導体発光素子を用いた光源部24と、光源部24に駆動信号を供給して発光させる光源ドライバ44と、光源部24の発光期間の開始時と終了時の発光状態を検出する照度センサ28と、照度センサ28の検出結果に応じ、(Ｄ／Ａ変換器42を介して出力する)電流調整信号と、遅延特性の切替信号とを生成する制御部41と、制御部41からの切替信号により遅延特性が可変設定される、電流調整信号を遅延して光源ドライバ44に供給させる反転回路45及び遅延回路43とを備える。
【解決手段】半導体発光素子を用いた光源部24と、光源部24に駆動信号を供給して発光させる光源ドライバ44と、光源部24の発光期間の開始時と終了時の発光状態を検出する照度センサ28と、照度センサ28の検出結果に応じ、(Ｄ／Ａ変換器42を介して出力する)電流調整信号と、遅延特性の切替信号とを生成する制御部41と、制御部41からの切替信号により遅延特性が可変設定される、電流調整信号を遅延して光源ドライバ44に供給させる反転回路45及び遅延回路43とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を光源に用いるプロジェクタ装置等に好適な光源装置、投影装置及び光源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子を用いた光源を有するプロジェクタ装置での、主として光源制御系の一般的な制御内容について説明する。図６は制御回路の構成を示すブロック図である。同図で、駆動対象となる光源１１は、光源ドライバ１２からの駆動電流に応じた輝度で発光する。
【０００３】
この光源１１の発光の度合いを照度センサ１３により検出する。この照度センサ１３は、光源１１の発する光を用いた投影光路中に設けられ、検出された照度信号がＣＰＵ１４に送出される。このＣＰＵ１４は、光源１１の駆動制御を含めてプロジェクタ装置全体の動作制御を司る。
【０００４】
ＣＰＵ１４は、Ｄ／Ａ変換器１５に対して電流調整変更信号を、上記光源ドライバ１２に対して点灯タイミング信号をそれぞれ出力する。Ｄ／Ａ変換器１５は、ＣＰＵ１４から送られてくる、光源１１の駆動電流値に応じたパルス幅を有する電流調整変更信号をＤ／Ａ変換することでアナログ値の電流調整信号を生成し、生成した電流調整信号を上記光源ドライバ１２へ出力する。
【０００５】
光源ドライバ１２では、ＣＰＵ１４からの点灯タイミング信号に同期して、Ｄ／Ａ変換器１５から供給される電流調整信号に基づいた駆動電流を発生し、上記光源１１に供給して発光駆動させる。
【０００６】
図７は、上記図６の回路における各信号波形を例示する。図７（Ａ）は、ＣＰＵ１４が光源ドライバ１２に出力する点灯タイミング信号を示す。図７（Ｂ）は、Ｄ／Ａ変換器１５がＣＰＵ１４からの電流調整変更信号をアナログ化して光源ドライバ１２に出力する、波高値Ｖａの電流調整信号を示す。図７（Ｃ）は、上記信号に応じて光源ドライバ１２が光源１１に供給する方形波状の駆動電流である。
【０００７】
しかるにこの駆動電流により駆動される光源１１の半導体発光素子、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）は、発光と同時に熱を発生して素子の温度が上昇し、結果として発光効率が低下する基本的な温度特性を有している。この特性は、ＬＥＤに限らず、他の半導体発光素子であるＬＤ（半導体レーザ）や有機ＥＬ素子（いずれも広義にはＬＥＤに属する）も同様である。
【０００８】
したがって、実際に光源１１の発光時の明るさは図７（Ｄ）に示すように発光開始時と発光停止時とでは大きく異なるように変動する。そのため、この光源１１からの光を用いて微妙な階調表現を行なうのが困難となる。
【０００９】
このような事態に対処するべく、ＣＰＵ１４が照度センサ１３から得られる照度信号をＤ／Ａ変換器１５への電流調整変更信号にフィードバックし続ける方法も考えられる。
【００１０】
図８は、そのような制御を実現した場合の動作例を示す。
ＣＰＵ１４が照度センサ１３からの照度信号に応じて点灯期間中、常に光源１１での明るさが一定となるようなフィードバック制御をかけるものとした場合、Ｄ／Ａ変換器１５が出力するアナログ化した電流調整信号の波高値Ｖａは、図８（Ｃ）に示すように変化する。
【００１１】
このようにＣＰＵ１４が常時照度信号を監視してフィードバック制御を実行することは、装置全体の制御動作を行なうＣＰＵ１４にとって非常に負担が大きく、専用のプロセッサが必要となる。
【００１２】
加えて、複数色の半導体発光素子を同時に発光させて混色を発生させるような動作時には、照度センサ１３を光源色毎に設けて個別に制御する必要があり、実現するのは困難となる。
【００１３】
また上記従来技術とは別に、光源の発光輝度を変化させる際に該変化の度合いを必要により適切に調整するようにした技術が考えられている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１１−１１３８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記特許文献に記載された技術は、急峻な輝度変化の有無に応じて遅延回路を選択的に動作させるものであり、上記図６乃至図８で説明したような、１点灯期間内での発光素子の温度変化に起因する発光効率の変化、及びそれに伴う発光輝度の変動には対処することができない。
【００１６】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、制御系の回路に大きな負担をかけることなく、１点灯期間内での発光素子の温度変化に起因する発光効率の変化、及びそれに伴う発光輝度の変動に対処して、安定した発光動作を実現させることが可能な光源装置、投影装置及び光源制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様は、半導体発光素子を用いた光源と、上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部と、上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出手段と、上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、及び上記検出手段の検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御手段と、上記制御手段からの切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、制御系の回路に大きな負担をかけることなく、１点灯期間内での発光素子の温度変化に起因する発光効率の変化、及びそれに伴う発光輝度の変動に対処して、安定した発光動作を実現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータプロジェクタ装置の機能回路構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態に係る主として光源制御系の各回路を抜き出して示すブロック図。
【図３】同実施形態に係る図２の回路での信号波形を示すタイミングチャート。
【図４】同実施形態に係る信号は系に対する制御原理を説明する図。
【図５】同実施形態に係る制御の一連の流れを示す図。
【図６】半導体発光素子を用いた光源を有するプロジェクタ装置の、主として光源制御系の各回路の一般的な構成を示すブロック図。
【図７】図６の回路での信号波形を示すタイミングチャート。
【図８】図７の動作から考え得る制御内容を例示するタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明をＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式を採用したデータプロジェクタに適用した場合の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るデータプロジェクタ装置２０が備える電子回路の機能構成を示すブロック図である。図中、２１は入力部である。この入力部２１は、例えばビデオ入力端子、ＲＧＢ入力端子、及びＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格の画像／音声入力端子を有し、有線接続された外部機器からの画像信号及び音声信号を入力する。入力部２１から入力された各種規格の画像信号は、システムバスＳＢを介し、投影画像処理部２２に入力される。
【００２２】
投影画像処理部２２は、入力される画像信号を投影に適した所定のフォーマットの画像信号に統一し、内蔵する表示用のバッファメモリに適宜書込んだ後に、書込んだ画像信号に応じて、上記所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば６０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により表示素子２３に原色画像を表示させる。
【００２３】
この表示素子２３は、マイクロミラー素子で構成する。当該マイクロミラー素子は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術で作成された、アレイ状に配列された複数、例えばＸＧＡ（横１０２４画素×縦７６８画素）個の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作して表示動作することで、その反射光により光像を形成する。
【００２４】
一方で、光源部２４から時分割でＲ，Ｇ，Ｂの原色光が循環的に出射される。この光源部２４からの原色光が、ミラー２５で全反射して上記表示素子２３に照射される。
【００２５】
そして、表示素子２３での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズユニット２６を介して、投影対象となる図示しないスクリーンに投影される。
【００２６】
上記光源部２４は、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、及び青色（Ｂ）光を発する３色の半導体発光素子、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）とそれらの光学系を備え、光源駆動部２７の駆動に基づいてＲ，Ｇ，Ｂの各原色光を時分割で循環的に発生する。
【００２７】
ここで光源駆動部２７は、上記投影画像処理部２２から与えられる、画像信号に同期したタイミング信号と、後述するＣＰＵ２８の制御に応じて光源部２４を駆動して発光させる。
【００２８】
また表示素子２３の反射光で、投影レンズユニット２６への投影光として利用されなかった光、所謂オフ光が照射される位置に照度センサ２８を設ける。この照度センサ２８は、後述するＣＰＵ２９からの測定タイミング信号を受けて投影光の使用度を検出し、その検出結果をシステムバスＳＢを介してＣＰＵ２９へ出力する。
【００２９】
上記各回路の動作すべてをＣＰＵ２９が制御する。このＣＰＵ２９は、メインメモリ３０及びプログラムメモリ３１と接続される。上記メインメモリ３０は、ＤＲＡＭで構成され、このＣＰＵ２９のワークメモリとして機能する。
【００３０】
上記プログラムメモリ３１は、電気的書換可能な不揮発性メモリ、例えばフラッシュメモリで構成され、ＣＰＵ２９が実行する動作プログラムや、その他各種定型データ等を記憶する。
【００３１】
ＣＰＵ２９は、プログラムメモリ３１に記憶されている動作プログラムやデータ等を読出し、メインメモリ３０に展開して記憶させた上で、当該プログラムを実行することにより、このデータプロジェクタ装置２０を統括して制御する。
【００３２】
ＣＰＵ２９は、操作部３２からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。
この操作部３２は、データプロジェクタ装置２０の本体に設けられるキー操作部と、このデータプロジェクタ装置２０専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光するレーザ受光部とを含む。
【００３３】
操作部３２は、ユーザが本体のキー操作部またはリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ２９へ出力する。
【００３４】
上記ＣＰＵ２９はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声駆動部３３とも接続される。
【００３５】
上記音声駆動部３３は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声信号をアナログ化し、スピーカ部３４を駆動して放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。
次に図２により、上記データプロジェクタ装置２０内の主として光源制御系の回路を抜き出して示す。同図で、駆動対象となる光源部２４は、光源駆動部２７からの駆動電流に応じた輝度で発光する。
【００３６】
この光源部２４の発光の度合いを上記照度センサ２８により検出する。この照度センサ２８は、制御部４１からの測定タイミング信号に応じて検出動作を実行し、検出結果としての照度信号を上記制御部４１に送出する。ここで制御部４１は、上記投影画像処理部２２とＣＰＵ２９とからなる。
【００３７】
しかして制御部４１は、光源駆動部２７内の、Ｄ／Ａ変換器４２に対して電流調整変更信号を、遅延回路４３に対して容量切替信号を、そして光源ドライバ４４、反転回路４５、及びＮＰＮタイプのトランジスタＴＲ３のベースに対して点灯タイミング信号を、それぞれ送出する。
【００３８】
Ｄ／Ａ変換器４２は、制御部４１から送られてくる、光源部２４の駆動電流値に応じたパルス幅を有する電流調整変更信号をＤ／Ａ変換することでアナログ値の電流調整信号を生成し、生成した電流調整信号を上記トランジスタＴＲ３のコレクタに供給する。同トランジスタＴＲ３のエミッタが、上記光源ドライバ４４及び遅延回路４３と接続される。
光源ドライバ４４では、制御部４１からの点灯タイミング信号に同期して、光源ドライバ４４から上記トランジスタＴＲ３を介して供給される電流調整信号に基づいた駆動電流を発生し、上記光源部２４に供給して発光駆動させる。
【００３９】
反転回路４５では、制御部４１からの点灯タイミング信号を抵抗Ｒ１を介してＰＮＰタイプのトランジスタＴＲ１のベースに与える。同トランジスタＴＲ１のベース−エミッタ間を抵抗Ｒ２で接続する。トランジスタＴＲ１のエミッタには、上記制御部４１を構成するＣＰＵ２９と同一電源となる電圧Ｖを印加する。そして、トランジスタＴＲ１のコレクタを、抵抗Ｒ３を介して上記遅延回路４３内のＮＰＮタイプのトランジスタＴＲ２のベースと接続する。
【００４０】
遅延回路４３では、上記トランジスタＴＲ３のエミッタを、上記トランジスタＴＲ２のコレクタと、抵抗Ｒ５を介して可変容量コンデンサＶＣ１の一端とに接続する。トランジスタＴＲ２のベース−エミッタ間には抵抗Ｒ４を接続する。さらに、トランジスタＴＲ２のエミッタと上記可変容量コンデンサＶＣ１の他端とを接地する。可変容量コンデンサＶＣ１は、上記制御部４１からの容量切替信号によって静電容量を可変する。
【００４１】
次に上記実施形態の動作について説明する。
図３は上記図２の構成回路における各信号波形を例示する。図３（Ａ）は、制御部４１が光源駆動部２７内の光源ドライバ４４と反転回路４５、及び上記トランジスタＴＲ３のベースに与える点灯タイミング信号を示す。この点灯タイミング信号は、オン時に上記ＣＰＵ２９の電源と同電位の電圧Ｖとなるものとする。
【００４２】
点灯タイミング信号がオンの時、この点灯タイミング信号が直接ベースに与えられるトランジスタＴＲ３が導通し、Ｄ／Ａ変換器４２の出力する電流調整信号が光源ドライバ４４及び遅延回路４３に与えられる。
【００４３】
このとき反転回路４５のトランジスタＴＲ１においては、ベースとエミッタとが共に電圧Ｖで同電位となるため、導通しない。その結果、遅延回路４３のトランジスタＴＲ２のベースはＧＮＤレベルとなって、このトランジスタＴＲ２も導通しない。そのため、遅延回路４３にあっては、抵抗Ｒ５を介して可変容量コンデンサＶＣ１に電流調整信号が流れて可変容量コンデンサＶＣ１が充電される。
【００４４】
点灯タイミング信号がオフとなると、トランジスタＴＲ３が導通しないためにＤ／Ａ変換器４２の出力する電流調整信号の光源ドライバ４４への供給が停止される。反転回路４５では、トランジスタＴＲ１へのベースがオフとなっているためにコレクタ−ベース間に電位差が生じ、トランジスタＴＲ１が導通する。
そのため、遅延回路４３のトランジスタＴＲ２が導通し、可変容量コンデンサＶＣ１に充電されていた電荷が抵抗Ｒ５、トランジスタＴＲ２を通って放電される。
【００４５】
図３（Ｂ）に上記光源ドライバ４４に供給される電流調整信号の波形を例示する。点灯タイミング信号がオンの時に可変容量コンデンサＶＣ１に電流調整信号が流れ込み、この可変容量コンデンサＶＣ１の充電に電流調整信号が用いられることで、図示する如く光源ドライバ４４に入力される電流調整信号は、同図（Ｂ）に示す如く立上り及び立下りでそれぞれ応答に遅れを有した、所謂「鈍った」波形となる。
【００４６】
この波形の応答の遅れは、上述したように遅延回路４３での時定数に起因するもので、可変容量コンデンサＶＣ１の容量を可変調整することにより、応答の遅れの大小も制御できる。
【００４７】
光源ドライバ４４では、上記電池調整信号の立下り時の応答の遅れを排除するべく、点灯タイミング信号に応じて動作する内部スイッチにより、立下りタイミングでの波形を急峻なものとするように補正することで、図３（Ｃ）に示すような波形の駆動電流を生成して光源部２４を発光駆動する。
【００４８】
結果として光源部２４の発光により得られる明るさは、半導体発光素子が点灯開始後から自身の発熱により徐々に発光効率が低下することと相殺して、図３（Ｄ）に示すように発光期間中、ほとんど変化せずに一定のレベルを保つように制御できる。
【００４９】
制御部４１では、光源部２４を点灯させる期間当初から一定時間、例えば０．５［ｍｓ］経過後のタイミングｔ1と、点灯終了直前のタイミングｔ2とにそれぞれ照度センサ２８により照度を測定させる。
【００５０】
図４は、制御部４１による上記遅延回路４３の可変容量コンデンサＶＣ１の調整について説明する図である。図４（Ａ）は、上記図６（Ｄ）でも示した如く電流値が一定な方形波状の駆動電流により半導体発光素子を駆動した場合に得られる、明るさの変化特性を示す。
【００５１】
制御部４１は、上述した点灯開始から一定時間、例えば０．５［ｍｓ］経過後のタイミングｔ1で測定した照度をＷ１、点灯終了直前のタイミングｔ2で測定した照度をＷ２とし、制御部４１はそれらの比に応じて遅延回路４３の可変容量コンデンサＶＣ１の容量を選定し、容量切替信号を次の点灯サイクルに合わせて送出する。
【００５２】
すなわち制御部４１は、光源部２４の発光期間の第１の時期と第２の時期との発光状態を検出し、この検出結果に基づいて遅延回路４３の可変容量コンデンサＶＣ１の容量を選定する。
【００５３】
すなわち事前に実験等で、タイミングｔ１で測定した照度Ｗ１及びタイミングｔ２で測定した照度Ｗ２の比Ｗ１/Ｗ２の所定の値に対する最適な可変容量コンデンサＶＣ１の容量値を測定し、得られたＷ１/Ｗ２の値と可変容量コンデンサＶＣ１の容量値との対応関係テーブルを作成しておく。
【００５４】
そして、この対応関係テーブルを例えばプログラムメモリ３１に記憶し、制御部４１がそのプログラムメモリ３１に記憶されている対応関係テーブルを読み込むことで、Ｗ１/Ｗ２の値に応じた可変容量コンデンサＶＣ１の容量を選定し、容量切替信号を次の点灯サイクルに合わせて送出することとなる。
【００５５】
なお、このように発光期間の点灯開始時のタイミングｔ１と点灯終了直前のタイミングｔ２で照度を測定することで、発光素子の温度変化に起因する発光効率の変化量を正確に測定することができる。
【００５６】
そして、これにより図４（Ｂ）に示すように点灯時の駆動電流が本来の駆動電流の１０［％］から９０［％］まで到達するのに要する時間が一定時間、例えば０．５［ｍｓ］となるように遅延回路４３での遅延の度合いを制御することで、光源部２４が点灯期間中ほとんど一定の輝度レベルを維持するように制御できる。
【００５７】
また、例えば画像全体の明るさを優先するプレゼンテーションモードや、明るさよりも色彩を優先するシアターモードといったように、ユーザが投影画像全体の明るさや投影画像全体の彩度等を使用状況に応じて切り換えて投影する場合が考えられるが、タイミングｔ１とタイミングｔ２との照度の比Ｗ１／Ｗ２は投影画像全体の明るさが変化しても大きくは変化しない。
【００５８】
したがって、投影モード毎に可変容量コンデンサＶＣ１の容量値を決定するための異なる対応関係テーブルを複数記憶せずとも、本実施形態のように１点灯期間における異なるタイミングでの照度の比Ｗ１／Ｗ２と可変容量コンデンサＶＣ１の容量値との対応関係テーブルを１つ記憶さえしておけば、投影モードが切り替わったとしても光源部２４が一定の輝度レベルを維持するように制御できる。
【００５９】
よって、このような構成で制御すれば、投影モード毎に対応関係テーブルを作成する必要を無くすことができ、さらにプログラムメモリ３１等に記憶しておく容量も節約できる。
【００６０】
図５は、本実施形態の投影動作の制御の一連の流れを示す図である。制御部４１により投影タイミング信号及び電流調整信号が送信され、投影動作が開始されると、制御部４１は、第１の投影サイクル時での光源部２４を点灯させる期間当初から一定時間経過後のタイミングｔ１と、点灯終了直前のタイミングｔ２とで、表示素子２３を制御して照度センサ２８に向けて光を照射し、この照度センサ２８により照度Ｗ１と照度Ｗ２とを測定させる（ステップＳ１）。
【００６１】
次いで、測定された照度Ｗ１の値と照度Ｗ２の値とからＷ１／Ｗ２の値を算出する(ステップＳ２）。
【００６２】
そして、制御部４１はプログラムメモリ３１に記憶されているＷ１／Ｗ２の値と可変容量コンデンサＶＣ１の容量値との対応関係テーブルを参照し、この対応関係テーブルから測定されたＷ１／Ｗ２の値に対応する可変容量コンデンサＶＣ１の容量値の値を読出す（ステップＳ３）。
【００６３】
次いで、制御部４１は読出した可変容量コンデンサＶＣ１の容量値に応じた容量切替信号を次の点灯サイクルである第２の投影サイクルに合わせて可変容量コンデンサＶＣ１に送信する（ステップＳ４）。
【００６４】
そして、制御部４１は、次いで、ステップＳ１に戻って第２の投影サイクル時での光源部２４を点灯させる期間当初から一定時間経過後のタイミングｔ１の照度Ｗ１と、点灯終了直前のタイミングｔ２での照度Ｗ２の照度とを照度センサ２８により測定する。
【００６５】
以上の制御を、投影動作を行っている期間中繰返し実行する。この制御を繰返すことで、投影動作を行なっている間に光源部２４の温度が変化して光源部２４の発光効率が変動し、それに伴って初期の投影サイクルと後の投影サイクルとで発光開始時と発光停止時との明るさの差が変動したとしても、光源部２４が点灯期間中ほとんど一定の輝度レベルを維持するように制御できる。
【００６６】
以上詳述した如く本実施形態によれば、制御系の回路に大きな負担をかけることなく、１点灯期間内での発光素子の温度変化に起因する発光効率の変化、及びそれに伴う発光輝度の変動に対処して、安定した発光動作を実現させることが可能となる。
【００６７】
なお上記実施形態では、遅延回路４３としてＲＣ積分回路を用い、可変容量コンデンサＶＣ１の容量を可変するものとしてその遅延特性を制御するものとした。これにより、比較的簡易な回路構成ながら確実に光源部２４での発光輝度を一定となるように維持できる。
【００６８】
その場合、上記実施形態では可変容量コンデンサＶＣ１を用いる場合について説明したが、抵抗Ｒ５に代えて可変抵抗を用い、その抵抗値を制御部４１が切換えるような構成としても良い。
【００６９】
また上記実施形態では、点灯サイクル毎に制御部４１が遅延回路４３への制御を行なうものとして説明したが、点灯期間の開始時ｔ1と終了時ｔ2の明るさの差「Ｗ１−Ｗ２」を予め設定したしきい値Ｗthと比較し、その比較結果がしきい値より大きい場合にのみ必要に応じた切替信号を生成して遅延回路４３での遅延時間を可変設定するものとしても良い。
【００７０】
こうすることで、明るさの差がしきい値以下であり、特に明るさが階調表現上問題となるほどには変化していないと判断できる場合には、あらたな切替信号の精製糖の処理を一時的に停止して、制御部４１の負担を軽減できる。
【００７１】
さらに上記実施形態では、光源部２４での明るさを照度センサ２８により検出するものとして説明したが、光源部２４での発光効率の低下は光源部２４を構成する半導体発光素子の温度に起因するため、当該半導体発光素子の温度を検出することで、発光状態を測定するものとしても良い。
【００７２】
このように発光動作による明るさを測定するか、あるいは素子の温度を測定するか、の少なくとも一方を装置構成上の制約等を勘案して設計時に選択することで、装置構成の自由度を上げて、構成がより簡易で正確な測定が可能な装置を提供できる。
【００７３】
なお本実施形態では、光源部２４は、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、及び青色（Ｂ）光を発する３色のＬＥＤ等の半導体発光素子としたが、光源部を蛍光体が設けられた回転ホイールに励起光を照射することで所望の色の光を発するような構成としても良く、その場合は励起光を照射する励起光源の制御に本実施形態を用いればよい。
【００７４】
その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００７５】
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項１記載の発明は、半導体発光素子を用いた光源と、上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部と、上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出手段と、上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、及び上記検出手段の検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御手段と、上記制御手段からの切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延手段とを具備したことを特徴とする。
【００７６】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記制御手段は、上記検出手段で検出した上記第１の時期と上記第２の時期との上記光源の発光状態の比を算出し、該発光状態の比に応じて切替信号を生成して上記遅延手段での遅延特性を可変設定することを特徴とする。
【００７７】
請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明において、上記制御手段は、上記検出手段で検出した上記第１の時期と上記第２の時期との上記光源の発光状態の差を予め設定したしきい値と比較し、その比較結果に応じて切替信号を生成して上記遅延手段での遅延特性を可変設定することを特徴とする。
【００７８】
請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３の何れか記載の発明において、上記検出手段は、上記第1の時期と上記第２の時期との上記光源の発光輝度及び温度の少なくとも一方を検出することを特徴とする。
【００７９】
請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４の何れか記載の発明において、遅延手段は、抵抗とコンデンサを組み合わせた積分回路を含むことを特徴とする。
【００８０】
請求項６記載の発明は、上記請求項１乃至５の何れか記載の発明において、上記第１の時期は上記光源の発光期間の発光開始時であり、上記第２の時期は上記光源の発光期間の発光終了時であることを特徴とする。
【００８１】
請求項７記載の発明は、半導体発光素子を用いた光源、上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部、上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出手段、上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、上記検出手段の検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御手段、及び上記制御手段からの切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延手段を有する光源部と、画像信号を入力する入力手段と、上記入力手段で入力した画像信号に基づき、上記光源部からの光を用いて光像を形成する光像形成手段と、上記光像形成手段で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影手段とを具備したことを特徴とする。
【００８２】
請求項８記載の発明は、半導体発光素子を用いた光源と、上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部とを備えた装置での光源制御方法であって、上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出工程と、上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、及び上記検出工程での検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御工程と、上記制御工程で生成した切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延工程とを有したことを特徴とする。
【符号の説明】
【００８３】
１１…光源、１２…光源ドライバ、１３…照度センサ、１４…ＣＰＵ、１５…Ｄ／Ａ変換器、２０…データプロジェクタ装置、２１…入力部、２２…投影画像処理部、２３…表示素子（マイクロミラー素子）、２４…光源部、２５…ミラー、２６…投影レンズユニット、２７…光源駆動部、２８…照度センサ、２９…ＣＰＵ、３０…メインメモリ、３１…プログラムメモリ、３２…操作部、３３…音声駆動部、３４…スピーカ部、４１…制御部、４２…Ｄ／Ａ変換器、４３…遅延回路、４４…光源ドライバ、４５…反転回路、ＳＢ…システムバス。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体発光素子を光源に用いるプロジェクタ装置等に好適な光源装置、投影装置及び光源制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体発光素子を用いた光源を有するプロジェクタ装置での、主として光源制御系の一般的な制御内容について説明する。図６は制御回路の構成を示すブロック図である。同図で、駆動対象となる光源１１は、光源ドライバ１２からの駆動電流に応じた輝度で発光する。
【０００３】
この光源１１の発光の度合いを照度センサ１３により検出する。この照度センサ１３は、光源１１の発する光を用いた投影光路中に設けられ、検出された照度信号がＣＰＵ１４に送出される。このＣＰＵ１４は、光源１１の駆動制御を含めてプロジェクタ装置全体の動作制御を司る。
【０００４】
ＣＰＵ１４は、Ｄ／Ａ変換器１５に対して電流調整変更信号を、上記光源ドライバ１２に対して点灯タイミング信号をそれぞれ出力する。Ｄ／Ａ変換器１５は、ＣＰＵ１４から送られてくる、光源１１の駆動電流値に応じたパルス幅を有する電流調整変更信号をＤ／Ａ変換することでアナログ値の電流調整信号を生成し、生成した電流調整信号を上記光源ドライバ１２へ出力する。
【０００５】
光源ドライバ１２では、ＣＰＵ１４からの点灯タイミング信号に同期して、Ｄ／Ａ変換器１５から供給される電流調整信号に基づいた駆動電流を発生し、上記光源１１に供給して発光駆動させる。
【０００６】
図７は、上記図６の回路における各信号波形を例示する。図７（Ａ）は、ＣＰＵ１４が光源ドライバ１２に出力する点灯タイミング信号を示す。図７（Ｂ）は、Ｄ／Ａ変換器１５がＣＰＵ１４からの電流調整変更信号をアナログ化して光源ドライバ１２に出力する、波高値Ｖａの電流調整信号を示す。図７（Ｃ）は、上記信号に応じて光源ドライバ１２が光源１１に供給する方形波状の駆動電流である。
【０００７】
しかるにこの駆動電流により駆動される光源１１の半導体発光素子、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）は、発光と同時に熱を発生して素子の温度が上昇し、結果として発光効率が低下する基本的な温度特性を有している。この特性は、ＬＥＤに限らず、他の半導体発光素子であるＬＤ（半導体レーザ）や有機ＥＬ素子（いずれも広義にはＬＥＤに属する）も同様である。
【０００８】
したがって、実際に光源１１の発光時の明るさは図７（Ｄ）に示すように発光開始時と発光停止時とでは大きく異なるように変動する。そのため、この光源１１からの光を用いて微妙な階調表現を行なうのが困難となる。
【０００９】
このような事態に対処するべく、ＣＰＵ１４が照度センサ１３から得られる照度信号をＤ／Ａ変換器１５への電流調整変更信号にフィードバックし続ける方法も考えられる。
【００１０】
図８は、そのような制御を実現した場合の動作例を示す。
ＣＰＵ１４が照度センサ１３からの照度信号に応じて点灯期間中、常に光源１１での明るさが一定となるようなフィードバック制御をかけるものとした場合、Ｄ／Ａ変換器１５が出力するアナログ化した電流調整信号の波高値Ｖａは、図８（Ｃ）に示すように変化する。
【００１１】
このようにＣＰＵ１４が常時照度信号を監視してフィードバック制御を実行することは、装置全体の制御動作を行なうＣＰＵ１４にとって非常に負担が大きく、専用のプロセッサが必要となる。
【００１２】
加えて、複数色の半導体発光素子を同時に発光させて混色を発生させるような動作時には、照度センサ１３を光源色毎に設けて個別に制御する必要があり、実現するのは困難となる。
【００１３】
また上記従来技術とは別に、光源の発光輝度を変化させる際に該変化の度合いを必要により適切に調整するようにした技術が考えられている。（例えば、特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２０１１−１１３８７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上記特許文献に記載された技術は、急峻な輝度変化の有無に応じて遅延回路を選択的に動作させるものであり、上記図６乃至図８で説明したような、１点灯期間内での発光素子の温度変化に起因する発光効率の変化、及びそれに伴う発光輝度の変動には対処することができない。
【００１６】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、制御系の回路に大きな負担をかけることなく、１点灯期間内での発光素子の温度変化に起因する発光効率の変化、及びそれに伴う発光輝度の変動に対処して、安定した発光動作を実現させることが可能な光源装置、投影装置及び光源制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一態様は、半導体発光素子を用いた光源と、上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部と、上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出手段と、上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、及び上記検出手段の検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御手段と、上記制御手段からの切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延手段とを具備したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、制御系の回路に大きな負担をかけることなく、１点灯期間内での発光素子の温度変化に起因する発光効率の変化、及びそれに伴う発光輝度の変動に対処して、安定した発光動作を実現させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータプロジェクタ装置の機能回路構成を示すブロック図。
【図２】同実施形態に係る主として光源制御系の各回路を抜き出して示すブロック図。
【図３】同実施形態に係る図２の回路での信号波形を示すタイミングチャート。
【図４】同実施形態に係る信号は系に対する制御原理を説明する図。
【図５】同実施形態に係る制御の一連の流れを示す図。
【図６】半導体発光素子を用いた光源を有するプロジェクタ装置の、主として光源制御系の各回路の一般的な構成を示すブロック図。
【図７】図６の回路での信号波形を示すタイミングチャート。
【図８】図７の動作から考え得る制御内容を例示するタイミングチャート。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明をＤＬＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）（登録商標）方式を採用したデータプロジェクタに適用した場合の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本実施形態に係るデータプロジェクタ装置２０が備える電子回路の機能構成を示すブロック図である。図中、２１は入力部である。この入力部２１は、例えばビデオ入力端子、ＲＧＢ入力端子、及びＨＤＭＩ（Ｈｉｇｈ−Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）規格の画像／音声入力端子を有し、有線接続された外部機器からの画像信号及び音声信号を入力する。入力部２１から入力された各種規格の画像信号は、システムバスＳＢを介し、投影画像処理部２２に入力される。
【００２２】
投影画像処理部２２は、入力される画像信号を投影に適した所定のフォーマットの画像信号に統一し、内蔵する表示用のバッファメモリに適宜書込んだ後に、書込んだ画像信号に応じて、上記所定のフォーマットに従ったフレームレート、例えば６０［フレーム／秒］と色成分の分割数、及び表示階調数を乗算した、より高速な時分割駆動により表示素子２３に原色画像を表示させる。
【００２３】
この表示素子２３は、マイクロミラー素子で構成する。当該マイクロミラー素子は、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｓｙｓｔｅｍｓ）技術で作成された、アレイ状に配列された複数、例えばＸＧＡ（横１０２４画素×縦７６８画素）個の微小ミラーの各傾斜角度を個々に高速でオン／オフ動作して表示動作することで、その反射光により光像を形成する。
【００２４】
一方で、光源部２４から時分割でＲ，Ｇ，Ｂの原色光が循環的に出射される。この光源部２４からの原色光が、ミラー２５で全反射して上記表示素子２３に照射される。
【００２５】
そして、表示素子２３での反射光で光像が形成され、形成された光像が投影レンズユニット２６を介して、投影対象となる図示しないスクリーンに投影される。
【００２６】
上記光源部２４は、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、及び青色（Ｂ）光を発する３色の半導体発光素子、例えばＬＥＤ（発光ダイオード）とそれらの光学系を備え、光源駆動部２７の駆動に基づいてＲ，Ｇ，Ｂの各原色光を時分割で循環的に発生する。
【００２７】
ここで光源駆動部２７は、上記投影画像処理部２２から与えられる、画像信号に同期したタイミング信号と、後述するＣＰＵ２８の制御に応じて光源部２４を駆動して発光させる。
【００２８】
また表示素子２３の反射光で、投影レンズユニット２６への投影光として利用されなかった光、所謂オフ光が照射される位置に照度センサ２８を設ける。この照度センサ２８は、後述するＣＰＵ２９からの測定タイミング信号を受けて投影光の使用度を検出し、その検出結果をシステムバスＳＢを介してＣＰＵ２９へ出力する。
【００２９】
上記各回路の動作すべてをＣＰＵ２９が制御する。このＣＰＵ２９は、メインメモリ３０及びプログラムメモリ３１と接続される。上記メインメモリ３０は、ＤＲＡＭで構成され、このＣＰＵ２９のワークメモリとして機能する。
【００３０】
上記プログラムメモリ３１は、電気的書換可能な不揮発性メモリ、例えばフラッシュメモリで構成され、ＣＰＵ２９が実行する動作プログラムや、その他各種定型データ等を記憶する。
【００３１】
ＣＰＵ２９は、プログラムメモリ３１に記憶されている動作プログラムやデータ等を読出し、メインメモリ３０に展開して記憶させた上で、当該プログラムを実行することにより、このデータプロジェクタ装置２０を統括して制御する。
【００３２】
ＣＰＵ２９は、操作部３２からのキー操作信号に応じて各種投影動作を実行する。
この操作部３２は、データプロジェクタ装置２０の本体に設けられるキー操作部と、このデータプロジェクタ装置２０専用の図示しないリモートコントローラからの赤外光を受光するレーザ受光部とを含む。
【００３３】
操作部３２は、ユーザが本体のキー操作部またはリモートコントローラで操作したキーに基づくキー操作信号をＣＰＵ２９へ出力する。
【００３４】
上記ＣＰＵ２９はさらに、上記システムバスＳＢを介して音声駆動部３３とも接続される。
【００３５】
上記音声駆動部３３は、ＰＣＭ音源等の音源回路を備え、投影動作時に与えられる音声信号をアナログ化し、スピーカ部３４を駆動して放音させ、あるいは必要によりビープ音等を発生させる。
次に図２により、上記データプロジェクタ装置２０内の主として光源制御系の回路を抜き出して示す。同図で、駆動対象となる光源部２４は、光源駆動部２７からの駆動電流に応じた輝度で発光する。
【００３６】
この光源部２４の発光の度合いを上記照度センサ２８により検出する。この照度センサ２８は、制御部４１からの測定タイミング信号に応じて検出動作を実行し、検出結果としての照度信号を上記制御部４１に送出する。ここで制御部４１は、上記投影画像処理部２２とＣＰＵ２９とからなる。
【００３７】
しかして制御部４１は、光源駆動部２７内の、Ｄ／Ａ変換器４２に対して電流調整変更信号を、遅延回路４３に対して容量切替信号を、そして光源ドライバ４４、反転回路４５、及びＮＰＮタイプのトランジスタＴＲ３のベースに対して点灯タイミング信号を、それぞれ送出する。
【００３８】
Ｄ／Ａ変換器４２は、制御部４１から送られてくる、光源部２４の駆動電流値に応じたパルス幅を有する電流調整変更信号をＤ／Ａ変換することでアナログ値の電流調整信号を生成し、生成した電流調整信号を上記トランジスタＴＲ３のコレクタに供給する。同トランジスタＴＲ３のエミッタが、上記光源ドライバ４４及び遅延回路４３と接続される。
光源ドライバ４４では、制御部４１からの点灯タイミング信号に同期して、光源ドライバ４４から上記トランジスタＴＲ３を介して供給される電流調整信号に基づいた駆動電流を発生し、上記光源部２４に供給して発光駆動させる。
【００３９】
反転回路４５では、制御部４１からの点灯タイミング信号を抵抗Ｒ１を介してＰＮＰタイプのトランジスタＴＲ１のベースに与える。同トランジスタＴＲ１のベース−エミッタ間を抵抗Ｒ２で接続する。トランジスタＴＲ１のエミッタには、上記制御部４１を構成するＣＰＵ２９と同一電源となる電圧Ｖを印加する。そして、トランジスタＴＲ１のコレクタを、抵抗Ｒ３を介して上記遅延回路４３内のＮＰＮタイプのトランジスタＴＲ２のベースと接続する。
【００４０】
遅延回路４３では、上記トランジスタＴＲ３のエミッタを、上記トランジスタＴＲ２のコレクタと、抵抗Ｒ５を介して可変容量コンデンサＶＣ１の一端とに接続する。トランジスタＴＲ２のベース−エミッタ間には抵抗Ｒ４を接続する。さらに、トランジスタＴＲ２のエミッタと上記可変容量コンデンサＶＣ１の他端とを接地する。可変容量コンデンサＶＣ１は、上記制御部４１からの容量切替信号によって静電容量を可変する。
【００４１】
次に上記実施形態の動作について説明する。
図３は上記図２の構成回路における各信号波形を例示する。図３（Ａ）は、制御部４１が光源駆動部２７内の光源ドライバ４４と反転回路４５、及び上記トランジスタＴＲ３のベースに与える点灯タイミング信号を示す。この点灯タイミング信号は、オン時に上記ＣＰＵ２９の電源と同電位の電圧Ｖとなるものとする。
【００４２】
点灯タイミング信号がオンの時、この点灯タイミング信号が直接ベースに与えられるトランジスタＴＲ３が導通し、Ｄ／Ａ変換器４２の出力する電流調整信号が光源ドライバ４４及び遅延回路４３に与えられる。
【００４３】
このとき反転回路４５のトランジスタＴＲ１においては、ベースとエミッタとが共に電圧Ｖで同電位となるため、導通しない。その結果、遅延回路４３のトランジスタＴＲ２のベースはＧＮＤレベルとなって、このトランジスタＴＲ２も導通しない。そのため、遅延回路４３にあっては、抵抗Ｒ５を介して可変容量コンデンサＶＣ１に電流調整信号が流れて可変容量コンデンサＶＣ１が充電される。
【００４４】
点灯タイミング信号がオフとなると、トランジスタＴＲ３が導通しないためにＤ／Ａ変換器４２の出力する電流調整信号の光源ドライバ４４への供給が停止される。反転回路４５では、トランジスタＴＲ１へのベースがオフとなっているためにコレクタ−ベース間に電位差が生じ、トランジスタＴＲ１が導通する。
そのため、遅延回路４３のトランジスタＴＲ２が導通し、可変容量コンデンサＶＣ１に充電されていた電荷が抵抗Ｒ５、トランジスタＴＲ２を通って放電される。
【００４５】
図３（Ｂ）に上記光源ドライバ４４に供給される電流調整信号の波形を例示する。点灯タイミング信号がオンの時に可変容量コンデンサＶＣ１に電流調整信号が流れ込み、この可変容量コンデンサＶＣ１の充電に電流調整信号が用いられることで、図示する如く光源ドライバ４４に入力される電流調整信号は、同図（Ｂ）に示す如く立上り及び立下りでそれぞれ応答に遅れを有した、所謂「鈍った」波形となる。
【００４６】
この波形の応答の遅れは、上述したように遅延回路４３での時定数に起因するもので、可変容量コンデンサＶＣ１の容量を可変調整することにより、応答の遅れの大小も制御できる。
【００４７】
光源ドライバ４４では、上記電池調整信号の立下り時の応答の遅れを排除するべく、点灯タイミング信号に応じて動作する内部スイッチにより、立下りタイミングでの波形を急峻なものとするように補正することで、図３（Ｃ）に示すような波形の駆動電流を生成して光源部２４を発光駆動する。
【００４８】
結果として光源部２４の発光により得られる明るさは、半導体発光素子が点灯開始後から自身の発熱により徐々に発光効率が低下することと相殺して、図３（Ｄ）に示すように発光期間中、ほとんど変化せずに一定のレベルを保つように制御できる。
【００４９】
制御部４１では、光源部２４を点灯させる期間当初から一定時間、例えば０．５［ｍｓ］経過後のタイミングｔ1と、点灯終了直前のタイミングｔ2とにそれぞれ照度センサ２８により照度を測定させる。
【００５０】
図４は、制御部４１による上記遅延回路４３の可変容量コンデンサＶＣ１の調整について説明する図である。図４（Ａ）は、上記図６（Ｄ）でも示した如く電流値が一定な方形波状の駆動電流により半導体発光素子を駆動した場合に得られる、明るさの変化特性を示す。
【００５１】
制御部４１は、上述した点灯開始から一定時間、例えば０．５［ｍｓ］経過後のタイミングｔ1で測定した照度をＷ１、点灯終了直前のタイミングｔ2で測定した照度をＷ２とし、制御部４１はそれらの比に応じて遅延回路４３の可変容量コンデンサＶＣ１の容量を選定し、容量切替信号を次の点灯サイクルに合わせて送出する。
【００５２】
すなわち制御部４１は、光源部２４の発光期間の第１の時期と第２の時期との発光状態を検出し、この検出結果に基づいて遅延回路４３の可変容量コンデンサＶＣ１の容量を選定する。
【００５３】
すなわち事前に実験等で、タイミングｔ１で測定した照度Ｗ１及びタイミングｔ２で測定した照度Ｗ２の比Ｗ１/Ｗ２の所定の値に対する最適な可変容量コンデンサＶＣ１の容量値を測定し、得られたＷ１/Ｗ２の値と可変容量コンデンサＶＣ１の容量値との対応関係テーブルを作成しておく。
【００５４】
そして、この対応関係テーブルを例えばプログラムメモリ３１に記憶し、制御部４１がそのプログラムメモリ３１に記憶されている対応関係テーブルを読み込むことで、Ｗ１/Ｗ２の値に応じた可変容量コンデンサＶＣ１の容量を選定し、容量切替信号を次の点灯サイクルに合わせて送出することとなる。
【００５５】
なお、このように発光期間の点灯開始時のタイミングｔ１と点灯終了直前のタイミングｔ２で照度を測定することで、発光素子の温度変化に起因する発光効率の変化量を正確に測定することができる。
【００５６】
そして、これにより図４（Ｂ）に示すように点灯時の駆動電流が本来の駆動電流の１０［％］から９０［％］まで到達するのに要する時間が一定時間、例えば０．５［ｍｓ］となるように遅延回路４３での遅延の度合いを制御することで、光源部２４が点灯期間中ほとんど一定の輝度レベルを維持するように制御できる。
【００５７】
また、例えば画像全体の明るさを優先するプレゼンテーションモードや、明るさよりも色彩を優先するシアターモードといったように、ユーザが投影画像全体の明るさや投影画像全体の彩度等を使用状況に応じて切り換えて投影する場合が考えられるが、タイミングｔ１とタイミングｔ２との照度の比Ｗ１／Ｗ２は投影画像全体の明るさが変化しても大きくは変化しない。
【００５８】
したがって、投影モード毎に可変容量コンデンサＶＣ１の容量値を決定するための異なる対応関係テーブルを複数記憶せずとも、本実施形態のように１点灯期間における異なるタイミングでの照度の比Ｗ１／Ｗ２と可変容量コンデンサＶＣ１の容量値との対応関係テーブルを１つ記憶さえしておけば、投影モードが切り替わったとしても光源部２４が一定の輝度レベルを維持するように制御できる。
【００５９】
よって、このような構成で制御すれば、投影モード毎に対応関係テーブルを作成する必要を無くすことができ、さらにプログラムメモリ３１等に記憶しておく容量も節約できる。
【００６０】
図５は、本実施形態の投影動作の制御の一連の流れを示す図である。制御部４１により投影タイミング信号及び電流調整信号が送信され、投影動作が開始されると、制御部４１は、第１の投影サイクル時での光源部２４を点灯させる期間当初から一定時間経過後のタイミングｔ１と、点灯終了直前のタイミングｔ２とで、表示素子２３を制御して照度センサ２８に向けて光を照射し、この照度センサ２８により照度Ｗ１と照度Ｗ２とを測定させる（ステップＳ１）。
【００６１】
次いで、測定された照度Ｗ１の値と照度Ｗ２の値とからＷ１／Ｗ２の値を算出する(ステップＳ２）。
【００６２】
そして、制御部４１はプログラムメモリ３１に記憶されているＷ１／Ｗ２の値と可変容量コンデンサＶＣ１の容量値との対応関係テーブルを参照し、この対応関係テーブルから測定されたＷ１／Ｗ２の値に対応する可変容量コンデンサＶＣ１の容量値の値を読出す（ステップＳ３）。
【００６３】
次いで、制御部４１は読出した可変容量コンデンサＶＣ１の容量値に応じた容量切替信号を次の点灯サイクルである第２の投影サイクルに合わせて可変容量コンデンサＶＣ１に送信する（ステップＳ４）。
【００６４】
そして、制御部４１は、次いで、ステップＳ１に戻って第２の投影サイクル時での光源部２４を点灯させる期間当初から一定時間経過後のタイミングｔ１の照度Ｗ１と、点灯終了直前のタイミングｔ２での照度Ｗ２の照度とを照度センサ２８により測定する。
【００６５】
以上の制御を、投影動作を行っている期間中繰返し実行する。この制御を繰返すことで、投影動作を行なっている間に光源部２４の温度が変化して光源部２４の発光効率が変動し、それに伴って初期の投影サイクルと後の投影サイクルとで発光開始時と発光停止時との明るさの差が変動したとしても、光源部２４が点灯期間中ほとんど一定の輝度レベルを維持するように制御できる。
【００６６】
以上詳述した如く本実施形態によれば、制御系の回路に大きな負担をかけることなく、１点灯期間内での発光素子の温度変化に起因する発光効率の変化、及びそれに伴う発光輝度の変動に対処して、安定した発光動作を実現させることが可能となる。
【００６７】
なお上記実施形態では、遅延回路４３としてＲＣ積分回路を用い、可変容量コンデンサＶＣ１の容量を可変するものとしてその遅延特性を制御するものとした。これにより、比較的簡易な回路構成ながら確実に光源部２４での発光輝度を一定となるように維持できる。
【００６８】
その場合、上記実施形態では可変容量コンデンサＶＣ１を用いる場合について説明したが、抵抗Ｒ５に代えて可変抵抗を用い、その抵抗値を制御部４１が切換えるような構成としても良い。
【００６９】
また上記実施形態では、点灯サイクル毎に制御部４１が遅延回路４３への制御を行なうものとして説明したが、点灯期間の開始時ｔ1と終了時ｔ2の明るさの差「Ｗ１−Ｗ２」を予め設定したしきい値Ｗthと比較し、その比較結果がしきい値より大きい場合にのみ必要に応じた切替信号を生成して遅延回路４３での遅延時間を可変設定するものとしても良い。
【００７０】
こうすることで、明るさの差がしきい値以下であり、特に明るさが階調表現上問題となるほどには変化していないと判断できる場合には、あらたな切替信号の精製糖の処理を一時的に停止して、制御部４１の負担を軽減できる。
【００７１】
さらに上記実施形態では、光源部２４での明るさを照度センサ２８により検出するものとして説明したが、光源部２４での発光効率の低下は光源部２４を構成する半導体発光素子の温度に起因するため、当該半導体発光素子の温度を検出することで、発光状態を測定するものとしても良い。
【００７２】
このように発光動作による明るさを測定するか、あるいは素子の温度を測定するか、の少なくとも一方を装置構成上の制約等を勘案して設計時に選択することで、装置構成の自由度を上げて、構成がより簡易で正確な測定が可能な装置を提供できる。
【００７３】
なお本実施形態では、光源部２４は、赤色（Ｒ）光、緑色（Ｇ）光、及び青色（Ｂ）光を発する３色のＬＥＤ等の半導体発光素子としたが、光源部を蛍光体が設けられた回転ホイールに励起光を照射することで所望の色の光を発するような構成としても良く、その場合は励起光を照射する励起光源の制御に本実施形態を用いればよい。
【００７４】
その他、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上述した実施形態で実行される機能は可能な限り適宜組み合わせて実施しても良い。上述した実施形態には種々の段階が含まれており、開示される複数の構成要件による適宜の組み合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、効果が得られるのであれば、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【００７５】
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
請求項１記載の発明は、半導体発光素子を用いた光源と、上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部と、上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出手段と、上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、及び上記検出手段の検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御手段と、上記制御手段からの切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延手段とを具備したことを特徴とする。
【００７６】
請求項２記載の発明は、上記請求項１記載の発明において、上記制御手段は、上記検出手段で検出した上記第１の時期と上記第２の時期との上記光源の発光状態の比を算出し、該発光状態の比に応じて切替信号を生成して上記遅延手段での遅延特性を可変設定することを特徴とする。
【００７７】
請求項３記載の発明は、上記請求項１または２記載の発明において、上記制御手段は、上記検出手段で検出した上記第１の時期と上記第２の時期との上記光源の発光状態の差を予め設定したしきい値と比較し、その比較結果に応じて切替信号を生成して上記遅延手段での遅延特性を可変設定することを特徴とする。
【００７８】
請求項４記載の発明は、上記請求項１乃至３の何れか記載の発明において、上記検出手段は、上記第1の時期と上記第２の時期との上記光源の発光輝度及び温度の少なくとも一方を検出することを特徴とする。
【００７９】
請求項５記載の発明は、上記請求項１乃至４の何れか記載の発明において、遅延手段は、抵抗とコンデンサを組み合わせた積分回路を含むことを特徴とする。
【００８０】
請求項６記載の発明は、上記請求項１乃至５の何れか記載の発明において、上記第１の時期は上記光源の発光期間の発光開始時であり、上記第２の時期は上記光源の発光期間の発光終了時であることを特徴とする。
【００８１】
請求項７記載の発明は、半導体発光素子を用いた光源、上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部、上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出手段、上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、上記検出手段の検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御手段、及び上記制御手段からの切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延手段を有する光源部と、画像信号を入力する入力手段と、上記入力手段で入力した画像信号に基づき、上記光源部からの光を用いて光像を形成する光像形成手段と、上記光像形成手段で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影手段とを具備したことを特徴とする。
【００８２】
請求項８記載の発明は、半導体発光素子を用いた光源と、上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部とを備えた装置での光源制御方法であって、上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出工程と、上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、及び上記検出工程での検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御工程と、上記制御工程で生成した切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延工程とを有したことを特徴とする。
【符号の説明】
【００８３】
１１…光源、１２…光源ドライバ、１３…照度センサ、１４…ＣＰＵ、１５…Ｄ／Ａ変換器、２０…データプロジェクタ装置、２１…入力部、２２…投影画像処理部、２３…表示素子（マイクロミラー素子）、２４…光源部、２５…ミラー、２６…投影レンズユニット、２７…光源駆動部、２８…照度センサ、２９…ＣＰＵ、３０…メインメモリ、３１…プログラムメモリ、３２…操作部、３３…音声駆動部、３４…スピーカ部、４１…制御部、４２…Ｄ／Ａ変換器、４３…遅延回路、４４…光源ドライバ、４５…反転回路、ＳＢ…システムバス。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体発光素子を用いた光源と、
上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部と、
上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出手段と、
上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、及び上記検出手段の検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御手段と、
上記制御手段からの切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延手段と
を具備したことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
上記制御手段は、上記検出手段で検出した上記第１の時期と上記第２の時期との上記光源の発光状態の比を算出し、該発光状態の比に応じて切替信号を生成して上記遅延手段での遅延特性を可変設定することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記検出手段で検出した上記第１の時期と上記第２の時期との上記光源の発光状態の差を予め設定したしきい値と比較し、その比較結果に応じて切替信号を生成して上記遅延手段での遅延特性を可変設定することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項４】
上記検出手段は、上記第1の時期と上記第２の時期との上記光源の発光輝度及び温度の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか記載の光源装置。
【請求項５】
遅延手段は、抵抗とコンデンサを組み合わせた積分回路を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか記載の光源装置。
【請求項６】
上記第１の時期は上記光源の発光期間の発光開始時であり、上記第２の時期は上記光源の発光期間の発光終了時であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか記載の光源装置。
【請求項７】
半導体発光素子を用いた光源、上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部、上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出手段、上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、上記検出手段の検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御手段、及び上記制御手段からの切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延手段を有する光源部と、
画像信号を入力する入力手段と、
上記入力手段で入力した画像信号に基づき、上記光源部からの光を用いて光像を形成する光像形成手段と、
上記光像形成手段で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
【請求項８】
半導体発光素子を用いた光源と、上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部とを備えた装置での光源制御方法であって、
上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出工程と、
上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、及び上記検出工程での検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御工程と、
上記制御工程で生成した切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延工程と
を有したことを特徴とする光源制御方法。
【請求項１】
半導体発光素子を用いた光源と、
上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部と、
上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出手段と、
上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、及び上記検出手段の検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御手段と、
上記制御手段からの切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延手段と
を具備したことを特徴とする光源装置。
【請求項２】
上記制御手段は、上記検出手段で検出した上記第１の時期と上記第２の時期との上記光源の発光状態の比を算出し、該発光状態の比に応じて切替信号を生成して上記遅延手段での遅延特性を可変設定することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
上記制御手段は、上記検出手段で検出した上記第１の時期と上記第２の時期との上記光源の発光状態の差を予め設定したしきい値と比較し、その比較結果に応じて切替信号を生成して上記遅延手段での遅延特性を可変設定することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項４】
上記検出手段は、上記第1の時期と上記第２の時期との上記光源の発光輝度及び温度の少なくとも一方を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか記載の光源装置。
【請求項５】
遅延手段は、抵抗とコンデンサを組み合わせた積分回路を含むことを特徴とする請求項１乃至４の何れか記載の光源装置。
【請求項６】
上記第１の時期は上記光源の発光期間の発光開始時であり、上記第２の時期は上記光源の発光期間の発光終了時であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか記載の光源装置。
【請求項７】
半導体発光素子を用いた光源、上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部、上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出手段、上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、上記検出手段の検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御手段、及び上記制御手段からの切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延手段を有する光源部と、
画像信号を入力する入力手段と、
上記入力手段で入力した画像信号に基づき、上記光源部からの光を用いて光像を形成する光像形成手段と、
上記光像形成手段で形成した光像を投影対象に向けて投影する投影手段と
を具備したことを特徴とする投影装置。
【請求項８】
半導体発光素子を用いた光源と、上記光源に駆動信号を供給して発光させる駆動部とを備えた装置での光源制御方法であって、
上記光源の発光期間の第１の時期と第２の時期との該光源の発光状態を検出する検出工程と、
上記駆動部の出力する駆動信号を調整する調整信号、及び上記検出工程での検出結果に応じて遅延特性の切替信号を生成する制御工程と、
上記制御工程で生成した切替信号により遅延特性が可変設定される、上記調整信号を遅延して上記駆動部に供給させる遅延工程と
を有したことを特徴とする光源制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７３８０３（Ｐ２０１３−７３８０３Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２１２３８３（Ｐ２０１１−２１２３８３）
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２８日（２０１１．９．２８）
【出願人】（０００００１４４３）カシオ計算機株式会社 (8,748)
【Ｆターム（参考）】
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