TWI328140B - Projection device and projection method - Google Patents

Description

1328140 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於使用白色光源和彩色輪，以分時形成各個 原色成分之影像，藉以能夠投影彩色影像之投影裝置和投 影方法。 【先前技術】 在 DLP(Digital Light Processing)(註冊商標）方式之投 影裝置中，使來自白色光源之光，經由被稱爲彩色輪之至 少形成有R(紅）、G(綠）、B(藍）之各原色濾色器之構件，以 分時使每一個原色成分透過，該原色光藉由顯示單色影像 之光調變元件而依序地反射，而形成光影像並投影輸出， 藉以投影顯示彩色影像。 在此種投影裝置中，係將作爲白色光源而進行電弧放電 之高壓水銀燈泡等進行交流驅動而使用，將彩色輸之旋轉 頻率設定成其驅動頻率之整數倍。 第4圖表示一般之彩色輪1之構造實例。圖中之箭頭r 表示旋轉方向，在此處除了該R(紅）、G(綠）、B(藍）外’配 置有w(白）（正確說爲透明）之扇形體，成爲合計4個扇形體 之構造。 彩色輪1之旋轉驅動大多被設定爲與投影之影像之畫框 頻率同步之 50 (PAL) /60 (NTSC)〔 HZ〕。 成爲光源之燈泡之交流’當不與該影像之畫框頻率同步 時，會產生影像之閃爍（f 1 i c k e r)等之問題’所以一般之光 源燈泡以50/60[HZ]驅動爲常態。 1328140 月日修正補充 第5圖表示一般之彩色輪之驅動時序與光源燈泡之驅動 週期之對應關係。在該圖中，所示之實例是光源燈泡之頻 率爲60 [HZ]，與其相對地彩色輪1之驅動頻率係爲2倍之 120[HZ] ° 在燈泡之點亮驅動之1個週期（l/60[sec])中，在其前半 之l/120[sec]中，光源燈泡一方面例如以+ (正）之極性被 驅動點亮，與其同步地，彩色輪1之扇形體，以R、G、B 、W之順序插入到光路。 然後，在後半之l/120[sec]光源燈泡另外一方面以-( 負）之極性被驅動點亮，與其同步地，同樣使彩色輪之扇形 體以R、G、B、W之順序插入到光路。 依照此種方式，可以適當地使彩色輪之旋轉頻率成爲燈 泡之驅動頻率之整數倍，另外一方面，要實現更亮之投影 影像時，要求使用高發光亮度之燈泡。 但是，燈泡之驅動頻率係依照該燈泡之構造及性能而決 定，在只採用高發光亮度之構造之情況時，要求以該驅動 頻率以外之頻率驅動之可能性變高。 但是，以額定頻率（例如5 0 / 60 [HZ])以外之頻率驅動燈泡 時，如上所述，在閃燦等之畫質方面會有大問題，其結果 是此種燈泡即使是高發光亮度亦不能使用在DLP系統之投 影機。 另外，亦考慮使燈泡之驅動頻率成爲彩色輪之旋轉頻率 之例如0.75倍，依照此種技術彩色輪之旋轉頻率不一定爲 燈泡之頻率之整數倍。（例如，專利文獻1 )

年@修正補兔 1328140 [專利文獻1 ] 日本專利特開2003 - 1 6200 1號公報 但是，上述專利文獻所記載之技術亦是因爲彩色輪之各 個扇形體之期間（在彩色輪上之各個扇形體之佔用角度）會 受到燈泡之驅動頻率之影響，所以彩色輪之各個扇形體之 期間無法任意地設定。 【發明內容】 本發明之較佳態樣之一是一種投影裝置，其特徵在於具 備有： 光源，利用交流放電點亮而發出白色光： 彩色輪，被插入到以該光源爲起點之光路中，係複數色 彩之扇形體被以任意之圓心角沿周方向形成的彩色輪，而 該複數色彩之扇形體係利用旋轉驅動來分時地使該白色光 中之複數頻帶成分透過的扇形體； 彩色輪驅動裝置，以一定之速度旋轉驅動該彩色輪；和 光源驅動裝置，以比該彩色輪之旋轉週期短之週期，且 使光源之極性反轉時序同步於被插入到該光路中之彩色輪 之扇形體的變換時序，來點亮驅動該光源。 另外，本發明之較佳態樣之另外一個是一種投影裝置之 投影方法，該投影裝置具有：光源，利用交流放電點亮而 發出白色光；和彩色輪，被插入到以該光源爲起點之光路 中’係複數色彩之扇形體被以任意之圓心角形成爲放射狀 的彩色輪’而該複數色彩之扇形體係以一定之旋轉速度而 被旋轉驅動來分時地使該白色光中之複數頻帶成分透過的 扇形體：該投影方法之特徵在於： 1328140 以比該彩色輪之旋轉週期，且使光源之極性反轉時序同 步於被插入到該光路中之彩色輪之扇形體之變換時序，來 點亮驅動該光源β 【實施方式】 下面將參照圖面用來說明使本發明適用在DLP(數位光處 理）（註冊商標）方式之資料投影裝置10之情況的一實施形 能。 nit、 第1圖表示本實施例之資料投影裝置10之功能的電路構 造。在該圖中，由輸入/輸出連接器部11輸入之各種規格 之影像信號，經由輸入/輸出介面（I/F)12，系統匯流排SB ，在影像變換部13被統一成爲指定之格式之影像信號後， 發送到投影編碼器14。 投影編碼器1 4將送來之影像信號展開記憶在視訊RAM 1 5 之後，從該視訊RAM 1 5之記憶內容產生視訊信號，將其輸 出到投影驅動部1 6。 該投影驅動部16對應於送到之影像信號時，使適當之畫 框率，例如120[畫框/秒]與色成分之分割數和顯示色調數 相乘，以更高速之分時驅動，來顯示驅動屬於空間式光調 變元件的（SOM )例如微鏡元件1 7。 對於該微鏡元件17,使被配置在反射器18內之例如由高 壓水銀燈構成之光源燈1 9射出之高亮度白色光’經由彩色 輪20，選擇性地使適當之原色成分透過，利用光隧道21使 亮度分布均勻化之後，在鏡22全反射且進行照射’利用其 反射光形成光像，經由投影透鏡23投影顯示到未圖示之螢 1328140 • 今，年yOgkii修正補无 幕。 ΊΤΤ* 但是，光源燈泡1 9之點燈驅動係利用燈泡係驅動部24 . 實行，被配置在上述反射器1 8之光源燈泡1 9附近之溫度 . 感測器25之檢測輸出亦發送到該燈泡驅動部24，且被變成 數位信號。 另外，用來旋轉驅動上述彩色輪20的馬達（M)26，係依 照來自彩色驅轉部27之供給電壓而以一定之速度旋轉，此 彩色輪20之旋轉位置，具體上爲R(紅）、G(綠）、B(藍）、 W (白）之各個扇形體之境界之變換位置，利用位置感測器28 檢測，其檢測輸出被發送到彩色輪驅動部27且被數位化。 進行該各個電路之全部之動作控制者爲控制部29。該控 制部29由CPU，非揮發性記憶器（用來記憶投影動作時由此 CPU實行之動作程式），和工作記憶器等構成。 在該控制部29’更經由該系統匯流排SB連接有聲音處理 部30。 聲音處理部30。具備有PCM音源等之音源電路，在投影 動作時使被賦予之聲音資料類比化，驅動揚聲器31使其擴 聲放音，或是依照需要產生警笛音等。 另外，資料投影裝置10使其框體上面所具備之按鍵開關 (SW)路32之各個按鍵操作信號直接輸入到控制部29，同時 來自I r收訊部33之信號亦直接輸入到控制部29。 該Ir收訊部33經由分別被設在資料投影裝置1〇之框體 前面和背面之Ir收訊窗部，接受來自該資料投影裝置1〇

月佟正補充 1328140 附屬之未圖示的遙控器之操作信號，或依照來自外部機器 之Ϊ rDA規格之紅外線調變信號，使其收訊信號進行編碼信 號化，將其送出到控制部2 9。 其次說明該實施例之動作。 另外’在該資料投影裝置10將該光源燈泡19分成通常 發光時和低亮度發光時之2個階段地進行驅動控制。亦即 ’在通常發光時對光源燈泡19施加額定電壓而驅動，利用 該第1圖未顯示之冷卻風扇等之冷卻動作亦在額定之條件 實行’另一方面，在低亮度發光時，對光源燈泡19施加比 額定電壓低而且不會對其壽命等造成不良影響的程度之指 定電壓而進行驅動，依照發光亮度降低部份之發熱量，以 比額定低之條件實行利用冷卻風扇等之冷卻動作，可以將 全體之電力消耗和噪音之產生抑制成很低。 另外，彩色輪20具有例如R(紅）、G(綠）、B(藍）、W(白） 之2個扇形體，與該第4圖所示之彩色輪1同樣地，考慮 到各個扇形體所使用之濾波器之頻帶特性和色平衡，在扇 形體之每一個扇形體R、G、B、W，使其圓心角成爲不同， 以該等之和成爲3 60度之方式而任意設定。 第2圖表示通常發光時之光源燈泡19之發光驅動週期和 彩色輪20之彩色輪驅動時序》 如同一圖所示，彩色輪20以定速被驅動旋轉，其旋轉週 期例如固定爲1 / 1 20 [秒]，與此相對地，光源燈泡1 9依照 控制部29和燈泡驅動部24之控制，藉由插入到光路中之 彩色輪20之扇形體之變換時序使極性反轉時序同步，而被 -10- 1328140 分年7月·^日修正補充 驅動點亮。 另外’在以下之說明中’當光源燈泡19之交流驅動時， . 以其一方之驅動方向爲正，極性被反轉之另外一方之驅動 方向爲負地表示。 具體上，彩色輪20在第1旋轉週期中，在彩色輪20之R 之扇形體插入到光路之期間中，光源燈泡10以正方向之極 性被驅動點亮’然後，在G、B之扇形體插入到光路之期間 中，以反轉之負方向極性驅動點亮。 然後，當W之扇形體被插入到光路之期間中，光源燈泡 19以正方向之極性驅動點亮，然後在第2旋轉週期中之R 之扇形體插入到光路之期間中，以反轉之負方向之極性驅 動點亮。 然在在G、B之扇形體插入到光路之期間中，光源燈泡19 以正方向之極性驅動點亮，然後在W之扇形體插入到光路 之期間中，以反轉之負方向之極性驅動點亮。 依照此種方式，彩色輪20以2個之旋轉週期作爲1個之 驅動型樣循環，配合彩色輪20之扇形體之變換之時序，而 使光源燈泡19之點亮驅動之極性反轉時序作成同步。 亦即，利用位置感測器28檢測彩色輪20之旋轉位置， 彩色輪驅動部27使該檢測信號數位化，將其送到控制部29 ’控制部29將依照彩色輪20之各個扇形體之任意設定之 圓心角變換之驅動信號，送出到燈泡驅動部24，燈泡驅動 部24依照該驅動信號，而實現欲控制光源燈泡1 9之極性 反轉時序的點亮驅動。 -11- 1328140 年^月#日修正補充 依照此種方式，彩色輪20以2個之旋轉週期作爲1個之 驅動型樣循環，配合彩色輪20之扇形體之變換之時序，使 光源燈泡19之驅動點亮之極性反轉時序同步，光源燈泡19 成爲在3個週期被驅動控制。 另外，第3圖表示低亮度發光時之光源燈泡19之發光驅 動週期和彩色輪20之彩色輪之驅動時序之實例。 如同一圖所示，彩色輪20與通常發光時同樣地，以定速 被驅動旋轉，其旋轉週期例如被固定爲1/1 20 [秒]，與此相 對地，光源燈泡19係依照控制部29和燈泡驅動部24之控 制，藉由插入到光路中之彩色輪20之扇形體之變換時序， 使極性反轉時序同步，被驅動點亮。 具體上，彩色輪20在第1旋轉週期中，在彩色輪20之R 之扇形體插入到光路之期間中，光源燈泡1 9以正方向之極 性被驅動點亮，然後，在G之扇形體插入到光路之期間中 ，以反轉之負方向之極性驅動點亮》 同樣地，在下一個之B之扇形體插入到光路之期間中， 光源燈泡19以正方向之極性被驅動點亮，然後，在W之扇 形體插入到光路之期間之前半，以反轉之負方向之極性驅 動點亮。 然後，在W之扇形體插入到光路之期間之後半，光源燈 泡19以正方向之極性驅動點亮，然後在第2旋轉週期中之 R之扇形體插入到光路之期間中，以反轉之負方向之極性驅 動點亮。 其次，在G之扇形體插入到光路之期間中，以正方向之 -12- 1328140 極性驅動點亮光源燈泡1 9，然後在B之扇形體插入到光路 之期間中，以反轉之負方向之極性驅動點亮。 然後，在W之扇形體插入到光路之期間之前半，以正方 向之極性驅動點亮光源燈泡1 9，在該W之扇形體插入到光 路之期間之後半，以反轉之負方向之極性驅動點亮。 依照此種方式，彩色輪20以2個之旋轉週期作爲1個之 驅動型樣循環，配合彩色輪20之扇形體之變換之時序，同 時特別是在W之扇形體，與分成前半和後半2個之光源燈 泡19之驅動點亮之極性反轉時序同步地，以相當於5個週 期驅動控制光源燈泡1 9。 如以上所說明分成通常發光時和低亮度發光時之動作， 光源燈泡19之放電週期不是均等，使光源燈泡19之極性 反轉之時序與插入到光路中之彩色輪20之扇形體之變換時 序同步，以此方式驅動點亮。 利用#種方式，每單位時間之光源燈泡1 9之放電次數可 以對應到構成彩色輪20之各個扇形體之時間幅度（圓心角） 設定，光源燈泡1 9之溫度控制變成非常容易。 另外，當考慮到與構成彩色輪20之複數色彩之扇形體R 、G、B、W對應之時間幅度時，因爲可以以插入光路時之光 源燈泡19之極性交替反轉之方式，同步地驅動光源燈泡19 ，所以可以確實地防止發生閃爍（flicker)或色差等。 另外，在光源燈泡19之低亮度發光時，將W之扇形體插 入到光路之期間分成2個，在W之扇形體插入到光路時， 以使光源燈泡1 9之極性反轉之方式驅動光源燈泡1 9。 -13- 1328140 考，g月灰E设正福充 利用此種方式’即使在光源燈泡1 9之驅動電壓較低之低 亮度發光時，亦不會對色成分之平衡等造成不良之影響， 可以防止由於光源燈泡19之放電次數之增加造成其端子電 極之溫度降低到容許範圍以下，藉由使可溫度控制之範圍 擴大，可事先防止光源燈泡19之壽命的縮短。 另外，在上述實施例中所說明者是光源燈泡1 9由高壓水 銀燈構成，但是本發明並不只限於該者，只要是燈管內之 在更高之超高壓水銀燈等，利用交流驅動使極性反轉同時 發光之放電系燈泡，亦可以使用其他者。 另外，本發明並不只限於上述實施例者，在不脫離其要 點之範圍內可以實施各種變化。 另外，在上述之實施例包含各種階段之發明，在所描示 之複數構成要件中利用適當之組合可抽出而獲得各種發明 。例如，即使從實施例所示之全部構要件中刪除數個之構 成要件時，亦可以解決如「發明所欲解決之問題」欄所述 之問題之至少1個，在可以獲得「發明之效果」欄所述之 效果之至少一個之情況時，可以獲得該構成元件被刪除之 構造，抽出作爲本發明。 【圖式簡單說明】 第1圖是方塊圖，用來表示本發明之一實施例之資料投 影裝置之功能電路構造。 第2圖表示該實施例之彩色輪之驅動時序和光源燈泡之 驅動週期之對應關係。 第3圖表示該實施例之低亮度發光模態時之彩色輪之驅 -14- 1328140 動時序和光源燈泡之驅動週期之對應關係。 第4圖表示一般之彩色輪之構造。 第5圖表示一般之彩色輪之驅動時序和光源燈泡之驅動 週期之對應關係。 【元件符號說明】 10 資料投影裝置 11 輸入/輸出連接器部 12 輸入/輸出介面（I /F) 13 影像變換部 14 投影編碼器

15 視訊RAM 16 投影驅動部 17 微鏡元件 18 反射器 19 光源燈泡 20 彩色輪 21 光隧道 22 鏡 23 投影透鏡 23 燈泡驅動部 24 燈泡驅動部 25 溫度感測器 26 馬達（Μ ) 27 彩色輪驅動部 -15- 1328140 28 位置感測器 29 控制部 30 聲音處理部 3 1 揚聲器 32 按鍵開關（S W )部 33 I r收訊部 -16-

Claims (1)

1328140 年/月>今修正補充 第96 1 00907號「投影裝置及投影方法」專利案 (2010年4月20日修正) 十、申請專利範圍： 種投影裝置，其特徵在於具備有： 光源，利用交流放電點亮而發出白色光； 彩色輪，被插入到以該光源爲起點之光路中，係複 數色彩之扇形體被以任意之圓心角沿周方向形成的彩色 輪，而該複數色彩之扇形體係利用旋轉驅動來分時地使 胃白色光中之複數頻帶成分透過的扇形體； 彩色輪驅動裝置，以一定之速度旋轉驅動該彩色 輪；及 光源驅動裝置，以比該彩色輪之旋轉週期短之週 期，且使光源之極性反轉時序同步於被插入到該光路中 之彩色輪之扇形體之變換時序，來點亮驅動該光源。 2·如申請專利範圍第1項之投影裝置，其中該光源驅動裝 置係將該光源驅動成在構成該彩色輪之複數扇形體被插 入到該光路中之期間中交替地反轉該光源之極性。 3. 如申請專利範圍第2項之投影裝置，其中 該彩色輪係形成使來自該光源之白色光直接透過之 透明之扇形體； 該光源驅動裝置係將該光源驅動成在該透明之扇形 體之被插入到該光路之期間中使該光源之極性反轉。 4. 如申請專利範圍第1項之投影裝置，其中該光源驅動裝 置係將該光源驅動成在該光源之交流放電點亮之一個週 1328140 期中，包含構成該彩色輪之複數色彩之扇形體中之2個 色彩之扇形體被插入到該光路中之情況、和3個色彩之 扇形體被插入到該光路中之情況》 5·如申請專利範圍第1項之投影裝置，其中該光源驅動裝 置係將該光源驅動成在該光源之交流放電點亮之一個週 期中，僅構成上述彩色輪之複數色彩之扇形體中之1個 色彩被插入到該光路中。 6. 如申請專利範圍第1項之投影裝置，其中該光源驅動裝 置係將該光源驅動成在該光源之交流放電點亮之一個週 期中，包含僅構成該彩色輪之複數色彩之扇形體中之1 個色彩之扇形體被插入到該光路中之情況、和構成該彩 色輪之複數色彩之扇形體中之不同之2個色彩被插入到 該光路中之情況。 7. 如申請專利範圍第6項之投影裝置，其中在該光源之交 流放電點亮之一個週期中，包含僅構成該彩色輪之複數 色彩之扇形體中之透明之扇形體被插入到該光路中之情 況。 8.—種投影裝置之投影方法，該投影裝置具有：光源，利 用交流放電點亮而發出白色光；和彩色輪，被插入到以 該光源爲起點之光路中，係複數色彩之扇形體被以任意 之圓心角形成爲放射狀的彩色輪，而該複數色彩之扇形 體係以一定之旋轉速度而被旋動驅動來分時地使該白色 光中之複數頻帶成分透過的扇形體；該投影方法之特徵 在於： -2- 1328140 以比該彩色輪之旋轉週期短之週期，且使光源之極 性反轉時序同步於被插入到該光路中之彩色輪之扇形體 之變換時序，來點亮驅動該光源。 1328140 今$年修正捕充 七、指定代表圖： (一） 本案指定代表圖為：第2圖。 (二) 本代表圖之元件符號簡單說明： B藍 G綠 R紅 W白 八、本案若有化學式時，請揭示最能顯示發明特徵的化學式：