JP6887116B2

JP6887116B2 - 光源変調回路及び方法、並びにプロジェクタ装置

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Publication number: JP6887116B2
Application number: JP2017119545A
Authority: JP
Inventors: 行天　敬明; 敬明行天; 亮佳山口
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-06-19
Filing date: 2017-06-19
Publication date: 2021-06-16
Anticipated expiration: 2037-06-19
Also published as: JP2019004412A; US20180367218A1; US10205529B2

Description

本開示は、光源の強度をパルス幅変調（以下、ＰＷＭ変調という）にて調整し、かつ、光源をオン／オフ変調することにより画面情報に対して通信情報を重畳する光源変調回路及び方法、並びにプロジェクタ装置に関する。

特許文献１は、レーザー走査型画像装置において、画面の位置による輝度の変化を補正するために、画像の表示位置に応じてＰＷＭ変調を用いてレーザー光源の明るさを変調する、パルス幅変調信号生成装置及びそれを備えた画像表示装置、並びにパルス幅変調信号生成方法を開示する。

当該パルス幅変調信号生成装置等において、パルス幅変調信号生成部は、レーザーダイオードを用いて画像データＰＤを描画する際の描画レートに応じた周期を示すランプ波ＬＳを出力する位相同期ループ（ＰＬＬ）と、画像データＰＤとランプ波ＬＳとの供給を受け、ランプ波ＬＳから定まる周期のパルス波のデューティ比を画像データＰＤに基づいて変化させて変調することにより、パルス幅変調信号を生成するＰＷＭ変調回路とを備える。

特開２００９−３００９３１号公報

しかし、半導体光源を光源とし、多数の２次元配列された画素構造の光変調素子すべてを、同一タイミングで照明し、その反射光もしくは透過光を投射レンズにて投射するするプロジェクタ装置において、光源の輝度をＰＷＭ変調にて調整し、さらにそのＰＷＭ波形を、伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調を行う場合に、ＰＷＭ変調信号と、伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調信号との間で発生する干渉により発生する、伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調波形のジッタが発生するという問題点があった。

本開示は、前記ジッタの発生を防止することができ、伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調による情報伝送を安定に行うことができる光源変調回路等を提供する。

本開示にかかる光源変調回路は、
入力されるオン時間比率信号に従って、入力されるＰＷＭ用キャリア信号をＰＷＭ変調してＰＷＭ変調信号を出力するＰＷＭ変調器と、
前記ＰＷＭ用キャリア信号を所定の分周比で分周して通信用キャリア信号を出力する分周回路と、
入力される通信用変調コードに従って前記通信用キャリア信号を変調して通信用変調信号を出力する通信用変調器と、
前記ＰＷＭ変調信号と前記通信用変調信号の論理積演算を行って、演算結果の信号を光源変調信号として出力する演算回路と、
前記光源変調信号に基づいて光源駆動信号を生成する光源駆動回路と、
を備える。

本開示にかかる光源変調回路によれば、前記ジッタの発生を防止することができ、伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調による情報伝送を安定に行うことができる。

実施の形態１にかかる光源変調回路２１１を備えたプロジェクタ装置２０１の構成例を示すブロック図比較例にかかる光源変調回路２１３を備えたプロジェクタ装置２０３の構成例を示すブロック図比較例及び実施の形態１にかかる光源変調回路２１１，２１３の動作例を示す各信号のタイミングチャート実施の形態２にかかる光源変調回路２１２を備えたプロジェクタ装置２０２の構成例を示すブロック図比較例及び実施の形態２にかかる光源変調回路２１２，２１３の動作例を示す各信号のタイミングチャート

以下、適宜図面を参照しながら、比較例及び実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面及び以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために、提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することは意図されていない。
（実施の形態１）
以下、図１〜図３を参照して、実施の形態１について説明する。

［１−１．構成］
図１は、実施の形態１にかかる光源変調回路２１１を備えたプロジェクタ装置２０１の構成例を示すブロック図である。図１において、プロジェクタ装置２０１は、光源変調回路２１１と、半導体光源１０１と、波長変換素子１０２と、光変調素子１０３と、投射レンズ１０４と、コントローラ１１０とを備える。ここで、光源変調回路２１１は、分周回路１０５と、ＰＷＭ変調器１０６と、通信用変調器１０７と、ＡＮＤ演算回路１０８とを備える。

コントローラ１１０はプロジェクタ装置２０１の動作を制御し、半導体光源１０１の輝度を調整するためのオン時間比率信号と、プロジェクタ装置２０１で投射する映像信号に重畳するための情報信号を含む通信用変調コードを発生して、それぞれＰＷＭ変調器１０６、通信用変調器１０７に出力する。

図１において、ＰＷＭ変調器１０６は、ＰＷＭ用キャリア信号とオン時間比率信号に基づいて、オン時間比率信号に従ってＰＷＭ用キャリア信号をＰＷＭ変調することで、ＰＷＭ用キャリア信号の繰り返し周波数又は周期と、オン時間比率信号のオン時間比率とを有するＰＷＭ変調信号を発生してＡＮＤ演算回路１０８に出力する。分周回路１０５は、ＰＷＭ用キャリア信号を、例えば整数分の１の所定の分周比で分周することで、ＰＷＭ用キャリア信号の周波数が分周された通信用キャリア信号を発生して通信用変調器１０７に出力する。通信用変調器１０７は、分周回路１０５からの通信用キャリア信号を、コントローラ１１０からの通信用変調コードに従って変調することで、通信用キャリア信号の周期に従ったタイミングで通信用変調コードに応じた通信用変調信号を発生してＡＮＤ演算回路１０８に出力する。ＡＮＤ演算回路１０８は、ＰＷＭ変調器１０６からのＰＷＭ変調信号と、通信用変調器１０７からの通信用変調信号との論理積演算を行って、演算結果の信号を光源変調信号として半導体光源駆動回路１００に出力する。

半導体光源駆動回路１００は、ＡＮＤ演算回路１０８からの光源変調信号に従って、光源駆動信号であるオン／オフ信号を発生して半導体光源１０１を駆動する。半導体光源１０１は半導体光源駆動回路１００からのオン／オフ信号に従って駆動され、当該駆動に応じて光信号を発生して、光変調素子１０３及び波長変換素子１０２に出力する。波長変換素子１０２は、入力される光信号の波長を所定の波長に変換して光変調素子１０３に出力する。光変調素子１０３は、入力される２つの光信号を、入力される映像信号に従って強度変調することで、強度変調された光信号は投射レンズ１０４を介して投射面１２０に投射される。
［１−２．動作］

以上のように構成された光源変調回路２１１の動作について、図１〜図３を参照して説明する。

図２は比較例にかかる光源変調回路２１３を備えたプロジェクタ装置２０３の構成例を示すブロック図であり、図３は比較例及び実施の形態１にかかる光源変調回路２１１，２１３の動作例を示す各信号のタイミングチャートである。

図２に示す比較例にかかる光源変調回路２１３では、ＰＷＭ変調器１０６は、オン時間比率信号に従ってＰＷＭ用キャリア信号をＰＷＭ変調して、ＰＷＭ用キャリア信号の繰り返し周波数（又は周期）及びオン時間比率を有するＰＷＭ信号を発生する。図３のＰＷＭ信号(オン時間８０％)及びＰＷＭ信号(オン時間２０％)に、オン時間８０％及び２０％におけるＰＷＭ信号を示す。また、比較例にかかる光源変調回路２１３では、通信用変調器１０７は、通信用変調コードに従って通信用キャリア信号を変調することで、通信用キャリア信号の周期に従ったタイミングで通信用変調コードに応じた変調信号を発生する。

まず、比較例にかかる図３の「分周回路１０５の不使用時」について以下説明する。

通信用変調器１０７の入力信号（ＰＷＭ用キャリア非同期）は、この通信用キャリア信号がＰＷＭ用キャリア信号と非同期の場合の通信用キャリア信号を示す。このような通信用キャリア信号を用いた場合の、通信用変調器１０７の出力信号を、図３の通信用変調器１０７の出力信号に示す。この通信用変調器１０７の出力信号と、図３のＰＷＭ信号(オン時間８０％)及びＰＷＭ信号(オン時間２０％)から、ＡＮＤ演算回路１０８が生成した出力を、図３のＡＮＤ演算回路出力(オン時間８０％) （分周回路不使用）及びＡＮＤ演算回路出力(オン時間２０％) （分周回路不使用）に示す。

図３のＡＮＤ演算回路１０８の出力信号(オン時間８０％)においては、ＰＷＭ信号のオフ時間２０％と、通信用変調器１０７の出力信号のタイミングがずれることにより、ＡＮＤ演算回路１０８の出力信号(オン時間８０％)のパルスの重心位置がずれ、すなわち伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調波形のジッタが発生する。また、図３のＡＮＤ演算回路１０８の出力信号(オン時間２０％)でも同様の重心位置ずれが発生し、さらにこの場合は、ＰＷＭ信号のオン期間の２０％が通信用変調器１０７の出力信号のオン期間に含まれる数が異なるためパルスの重心位置のずれが大きい。

次に、実施の形態１にかかる図３の「分周回路１０５の使用時」について以下説明する。

上記に対して、図１に示す実施の形態１にかかる光源変調回路２１１では、通信用キャリア信号が分周回路１０５の出力信号になる。このような構成では、ＰＷＭ用キャリア信号と通信用変調器１０７の通信用キャリア信号の変化のタイミングが常に一定となる。図３から明らかなように、図３の通信用変調器１０７の入力信号(１／２分周時）は、分周回路１０５の分周比が１／２のときの、分周回路１０５の出力信号を示す。分周回路１０５の出力信号を通信用キャリア信号に用いた場合の、通信用変調器１０７の出力信号を、図３の通信用変調器１０７の出力信号に示す。この通信用変調器１０７の出力信号と、図３のＰＷＭ信号(オン時間８０％)及びＰＷＭ信号(オン時間２０％)から、ＡＮＤ演算回路１０８が生成した出力信号を、図３のＡＮＤ演算回路１０８の出力信号(オン時間８０％)及びＡＮＤ演算回路１０８の出力信号(オン時間２０％)に示す。分周回路１０５の使用時は、ＰＷＭ用キャリア信号と通信用変調器１０７の通信用キャリア信号の変化のタイミングが常に一定となるため、分周回路１０５不使用時に発生したパルスの重心位置のずれが発生しない。

［１−３．効果］
以上説明したように、本実施の形態では、半導体光源１０１を光源とし、多数の２次元配列された画素構造の光変調素子１０３すべてを、同一タイミングで照明し、その反射光もしくは透過光を投射レンズ１０４にて投射するするプロジェクタ装置において、光源の輝度をＰＷＭ変調にて調整し、さらにそのＰＷＭ波形を、伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調を行う場合に課題となる、「ＰＷＭ変調と伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調との間で発生する干渉により発生する、伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調波形のパルスの重心位置のずれ伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調波形のジッタ」を防止することができる。これにより、伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調による情報伝送を安定に行うことができる光源変調回路２１１を提供できる。

（実施の形態２）
以下、図３〜図５を参照して、実施の形態２について説明する。

［２−１．構成］
図４は実施の形態２にかかる光源変調回路２１２を備えたプロジェクタ装置２０２の構成例を示すブロック図であり、図５は比較例及び実施の形態２にかかる光源変調回路２１２，２１３の動作例を示す各信号のタイミングチャートである。

図４において、実施の形態２にかかる光源変調回路２１２は、図１の光源変調回路２１１に比較して、分周回路１０５に代えて、逓倍回路１０９を備えたことを特徴とする。以下、相違点について詳述する。

図４において、逓倍回路１０９は、通信用キャリア信号を所定の逓倍数で逓倍して、ＷＭ用キャリア信号を発生してＰＷＭ変調器１０６に出力する。一方、通信用変調器１０７は、通信用キャリア信号を、コントローラ１１０からの通信用変調コードに従って変調することで、通信用キャリア信号の周期に従ったタイミングで通信用変調コードに応じた変調信号を発生してＡＮＤ演算回路１０８に出力する。

［２−２．動作］
以上のように構成された光源変調回路２１２の動作について、図３〜図５を参照して説明する。

まず、比較例にかかる図３の「逓倍回路１０９の不使用時」について以下説明する。

図２の光源変調回路２１３では、通信用変調器１０７は、通信用変調コードに従って通信用キャリア信号を変調することで、通信用キャリア信号の周期に従ったタイミングで通信用変調コードに応じた変調信号を発生する。通信用変調器１０７の出力信号を、図５の通信用変調器１０７の出力信号に示す。ＰＷＭ変調器１０６は、オン時間比率信号に従ってＰＷＭ用キャリア信号をＰＷＭ変調することで、ＰＷＭ用キャリア信号の繰り返し周波数でかつオン時間比率に応じたＰＷＭ信号を発生する。図５のＰＷＭ信号(オン時間８０％)及びＰＷＭ信号(オン時間２０％)に、オン時間８０％及び２０％におけるＰＷＭ信号を示す。この通信用変調器１０７の出力信号と図５のＰＷＭ信号(オン時間８０％)及びＰＷＭ信号(オン時間２０％)から、ＡＮＤ演算回路１０８が生成した出力信号を、図５のＡＮＤ演算回路１０８の出力信号(オン時間８０％)及びＡＮＤ演算回路１０８の出力信号(オン時間２０％)に示す。ここで、図５のＡＮＤ演算回路１０８の出力信号(オン時間８０％)においては、ＰＷＭ信号のオフ時間２０％と、通信用変調器１０７の出力信号のタイミングがずれることにより、ＡＮＤ演算回路１０８の出力信号(オン時間８０％)のパルスの重心位置がずれ、すなわち伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調波形のジッタが発生する。また、図５のＡＮＤ演算回路１０８の出力信号(オン時間２０％)でも同様の重心位置ずれが発生し、さらにこの場合は、ＰＷＭ信号のオン期間の２０％が通信用変調器１０７の出力信号のオン期間に含まれる数が異なるため、パルスの重心位置のずれが大きい。

次に、実施の形態２にかかる図５の「逓倍回路１０９の使用時」について以下説明する。

上記に対して、図４に示す実施の形態２にかかる光源変調回路２１２では、ＰＷＭ用キャリア信号が逓倍回路１０９の出力信号になる。逓倍回路１０９は、通信用キャリア信号を逓倍し、ＰＷＭ用キャリア信号を生成する。図５の通信用変調器１０７のＰＷＭ用キャリア信号（２逓倍時）は、逓倍回路１０９の逓倍数が２のときの、逓倍回路１０９の出力信号を示す。逓倍回路１０９の出力信号をＰＷＭ用キャリア信号に用いた場合の、ＰＷＭ変調器１０６の出力信号を、図５のＰＷＭ信号(オン時間８０％)及びＰＷＭ信号(オン時間２０％)に示す。この通信用変調器１０７の出力信号と図５のＰＷＭ信号(オン時間８０％)及びＰＷＭ信号(オン時間２０％)から、ＡＮＤ演算回路１０８が生成した出力信号を、図５のＡＮＤ演算回路ｇ１０８の出力信号(オン時間８０％)及びＡＮＤ演算回路１０８の出力信号(オン時間２０％)に示す。逓倍回路１０９の使用時は、逓倍回路１０９の不使用時に発生したパルスの重心位置のずれが発生しない。

［２−３．効果］
本発明の実施の形態２は、本発明の実施の形態１と同じ作用効果を得る。

（他の実施の形態）
以上説明したように、本願において開示する技術の例示として、実施の形態１及び２を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態１及び２で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。例えば、実施の形態１及び２では、波長変換素子１０２を用いるシステムであるが、半導体光源１０１に直接Ｒ、Ｇ、Ｂ三色の光を発生するものを用いれば、波長変換素子１０２が存在しないシステムも可能である。

本開示は、半導体光源を光源とし、多数の２次元配列された画素構造の光変調素子すべてを、同一タイミングで照明し、その反射光もしくは透過光を投射レンズにて投射するするプロジェクタ装置において、光源の輝度をＰＷＭ変調にて調整し、さらにそのＰＷＭ波形を、伝送すべき情報に応じたオン／オフ変調を行う光源変調回路に適用可能である。

１００半導体光源駆動回路
１０１半導体光源
１０２波長変換素子
１０３光変調素子
１０４投射レンズ
１０５分周回路
１０６ＰＷＭ変調器
１０７通信用変調器
１０８ＡＮＤ演算回路
１０９逓倍回路
１１０コントローラ
１２０投射面
２０１，２０２，２０３プロジェクタ装置
２１１，２１２，２１３光源変調回路

Claims

入力されるオン時間比率信号に従って、入力されるＰＷＭ用キャリア信号をＰＷＭ変調してＰＷＭ変調信号を出力するＰＷＭ変調器と、
前記ＰＷＭ用キャリア信号を所定の分周比で分周して通信用キャリア信号を出力する分周回路と、
入力される通信用変調コードに従って前記通信用キャリア信号を変調して通信用変調信号を出力する通信用変調器と、
前記ＰＷＭ変調信号と前記通信用変調信号の論理積演算を行って、演算結果の信号を光源変調信号として出力する演算回路と、
前記光源変調信号に基づいて光源駆動信号を生成する光源駆動回路と、
を備える、光源変調回路。
請求項１に記載の光源変調回路を備える、プロジェクタ装置。
入力される通信用変調コードに従って、入力される通信用キャリア信号を変調して通信用変調信号を出力する通信用変調器と、
前記通信用キャリア信号を所定の逓倍数で逓倍してＰＷＭ用キャリア信号を出力する逓倍回路と、
入力されるオン時間比率信号に従って、前記ＰＷＭ用キャリア信号をＰＷＭ変調してＰＷＭ変調信号を出力するＰＷＭ変調器と、
前記ＰＷＭ変調信号と前記通信用変調信号の論理積演算を行って、演算結果の信号を光源変調信号として出力する演算回路と、
前記光源変調信号に基づいて光源駆動信号を生成する光源駆動回路と、
を備える、光源変調回路。
請求項３に記載の光源変調回路を備える、プロジェクタ装置。
入力されるオン時間比率信号に従って、入力されるＰＷＭ用キャリア信号をＰＷＭ変調してＰＷＭ変調信号を出力するステップと、
前記ＰＷＭ用キャリア信号を所定の分周比で分周して通信用キャリア信号を出力するステップと、
入力される通信用変調コードに従って前記通信用キャリア信号を変調して通信用変調信号を出力するステップと、
前記ＰＷＭ変調信号と前記通信用変調信号の論理積演算を行って、演算結果の信号を光源変調信号として出力するステップと、
前記光源変調信号に基づいて光源駆動信号を生成するステップと、
を含む、光源変調方法。
入力される通信用変調コードに従って、入力される通信用キャリア信号を変調して通信用変調信号を出力するステップと、
前記通信用キャリア信号を所定の逓倍数で逓倍してＰＷＭ用キャリア信号を出力するステップと、
入力されるオン時間比率信号に従って、前記ＰＷＭ用キャリア信号をＰＷＭ変調してＰＷＭ変調信号を出力するステップと、
前記ＰＷＭ変調信号と前記通信用変調信号の論理積演算を行って、演算結果の信号を光源変調信号として出力するステップと、
前記光源変調信号に基づいて光源駆動信号を生成するステップと、
を含む、光源変調方法。