JP5081526B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Description

本願発明は、液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置に係わり、特にその光源として用いられる高圧放電ランプの起動時の制御に関するものである。

液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置は、超高圧水銀ランプ等の高圧放電ランプから出射された光を、液晶パネル等の光変調手段にて映像信号に基づき変調して投写することにより、映像をスクリーンに拡大表示するものである。

この種の高圧放電ランプの起動時の制御としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。これは、高圧水銀ランプ等の高圧放電ランプの点灯開始後、ランプ電圧が所定の電圧に到達し定電力制御に切り替えるまでの初期点灯区間において、点灯開始から、高圧放電ランプの少なくとも一方の電極に継続的にアークスポットが形成され始めるランプ電圧に到るまでの第１点灯区間の全部又は一部において、所定の電流値より大きいランプ電流を供給する第１のステップと、第１点灯区間経過後、定電力制御に切り替えるまでの第２点灯区間の全部又は一部において、前記所定の電流値以下のランプ電流を供給する第２のステップとを有するものである。これにより、電極などを損傷することなく、光立ち上がり時間を短縮することができるようにしている。

また、この特許文献１の段落００６９には、高圧水銀ランプの他、メタルハライドランプ等の高圧放電ランプであってもよく、これらは、発光の原理が高圧水銀ランプと同じであり、内部の金属蒸気圧の上昇と共にランプ電圧が上昇し、特定のランプ電圧に至ると継続的にアークスポットが形成され始める現象が同様に生じ、当該アークスポットが形成されるまでは、大きな電流を供給しても電極の損傷は発生せず、光立ち上がり時間が短縮される、旨が記載されている。
特開２００５−３２７１１号公報

ところで、液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置の光源として多用されるようになってきた超高圧水銀ランプの起動時の特徴として、青色光の立ち上がりが他の色に比べて遅いことがあげられる。そのため、装置の起動時に出力光が黄色味を帯びた色味となる。

この問題は、超高圧水銀ランプに限らず、上記特許文献１記載のように発光の原理が同様な高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の高圧放電ランプでも生じるものと思われるが、上記特許文献１に示されたような単なる光立ち上がり時間を短縮する技術では解決されない。

そこで、本願発明者は、ランプの立ち上がり時にのみ、立ち上がりの遅い青色光の光量に合わせるように赤色光と緑色光の光量を減らすことで、色味を補正することが可能ではないかと着想するに至ったが、色味補正を終了する時点の決定方法が問題になる。

一般に、超高圧水銀ランプ等の高圧放電ランプの立ち上がり時間は、ランプの個体差、ランプ点灯前のランプ温度、ランプの冷却条件などによって左右されるため、立ち上がり時間を決定することは困難である。

色味補正の終了が早ければ黄色味を帯び、遅ければ青色光が強くなってしまって、立ち上がり時の色味を的確に補正することができなくなる。

なお、ＣＣＤ（Charge-Coupled Device)）カメラをプロジェクタ内に配置し、出力光の色味をモニタリングして、色味を管理することも可能ではあるが、コストアップになるため、実用的ではない。

そこで、本願発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ランプ起動時の黄色味を的確に抑制することができる投写型映像表示装置を提供することを目的とするものである。

また、ランプ起動時の黄色味を低コストで的確に抑制することができる投写型映像表示装置を提供することを目的とするものである。

上記のような目的を達成するために、本願の請求項１に係る発明は、高圧放電ランプからの光を赤色、緑色、青色の３色に分光し、各色光を映像信号に基づき各々の液晶パネルで変調した後、合成することにより映像を投写する投写型映像表示装置において、前記高圧放電ランプの起動時の立ち上がり状態を検出する検出手段と、前記高圧放電ランプからの光のうち赤色光と緑色光の光量を調節可能な赤色用の液晶パネル及び緑色用の液晶パネルと、前記超高圧水銀ランプの起動開始時から前記検出手段によって検出されるランプ立ち上がり状態が所定以上になるまで前記赤色用の液晶パネル及び緑色用の液晶パネルを制御して前記赤色光と緑色光の光量を抑制する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

請求項２に係る発明は、前記検出手段は、前記ランプに印加されているランプ電圧を検出するものである。

請求項３に係る発明は、前記制御手段は、前記ランプの起動開始時から前記検出手段によって検出されるランプ電圧の変化の傾きが所定値以上になるまで前記赤色用の液晶パネル及び緑色用の液晶パネルを制御して前記赤色光と緑色光の光量を抑制することを特徴とするものである。

請求項４に係る発明は、前記検出手段として、前記ランプへの電力供給を制御すると共に、当該ランプに印加されているランプ電圧情報を出力する機能を有するランプバラストを用いたことを特徴とするものである。

本願の発明によれば、ランプ起動時の立ち上がり状態を検出手段で検出して、制御手段が、ランプ起動開始時から検出手段によって検出されるランプ立ち上がり状態が所定以上になるまで、赤色光と緑色光の光量を抑制するように赤色用の液晶パネル及び緑色用の液晶パネルを制御して、ランプの立ち上がり時にのみ、立ち上がりの遅い青色光の光量に合わせるように赤色光と緑色光の光量を減らすことで、ランプ起動時の黄色味を的確に抑制することができるようになる。

以下、本願発明の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本願発明に係る投写型映像表示装置の一実施形態である液晶プロジェクタの要部構成を示すブロック図であり、ここでは、本願発明の実施形態に係る構成のみを示している。また、図２〜図５は、本願発明の原理を説明するためのグラフを示した図、図６，図７は、制御例を示すフローチャートである。

図１では、この液晶プロジェクタの光源として超高圧水銀ランプを用いたランプ１と、当該ランプ１を駆動するランプバラスト２と、プロジェクタメインボード３に搭載されて上記ランプバラスト２を含む装置全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit）４、当該液晶プロジェクタに必要な画像処理を行う画像処理ＩＣ（Integrated Circuit）５、各色（赤色，緑色，青色）毎のパネルドライバ６ｒ，６ｇ，６ｂと、各色毎に分離された光路上に配置されて、上記画像処理ＩＣ５から各パネルドライバ６ｒ，６ｇ，６ｂを介して供給される各色毎の映像信号等に基づき、各色光を変調する液晶パネル７ｒ，７ｇ，７ｂを示している。

上記ランプバラスト２は、ランプ１への電力供給を制御すると共に、当該ランプ１に印加されているランプ電圧情報を出力する機能を有しており、本実施形態においてはランプ起動時の立ち上がり状態を検出する検出手段としても用いている。

また、本願発明の制御手段に相当するＣＰＵ４は、上記ランプバラスト２に点灯信号を出力すると共に、ランプバラスト２からのランプ電圧情報をモニタリングして、このランプ電圧情報に基づき後述するような制御を行う。

また、光変調手段として備えられた各色光用の液晶パネル７ｒ，７ｇ，７ｂのうち、赤色光用の液晶パネル７ｒと緑色光用の液晶パネル７ｇを、本実施形態においては赤色光と緑色光の光量を調節可能な光量調節手段としても用いている。

ここで、具体的な制御例を説明する前に、本願発明の原理を図２〜図５を用いて説明する。

ランプ１の立ち上がり状態を知るパラメータとして、「ランプ電圧」がある。ランプ１が点灯し、発光管の内圧が上昇するに伴い、ランプ電圧は上昇し、ランプ１は徐々に明るくなる。発光管内の温度が一定になり、内圧が安定すると、ランプ電圧は一定値になる。

ランプ１の立ち上がり時には、図２に示すように、照度が急激に上昇する点があり、その際、図３に示すように、ランプ電圧の上昇する傾きが変化する。

また、図４に示すように、照度が急激に上昇する点まで上昇すると、（ｘ、ｙ）の二次元座標で全ての色を表現可能なｘｙ色度図におけるｘ値，ｙ値が下がり、発光色が白色となる。すなわち、それまでが黄色味をおびた期間となる。以上のように、ランプ電圧の急激な変化点を検出することにより、ランプ１の立ち上がりの状態を知ることが可能である（図５参照）。

一方、液晶プロジェクタのＣＰＵ４がランプ電圧をモニタリングすることは、ランプ電圧を検出して出力可能なランプバラスト２を有効利用することにより、低コストで実現可能である。

ランプ電圧をモニタリングするための機能を有しているランプバラスト２を有効利用し、液晶プロジェクタのＣＰＵ４でランプ電圧情報を一定期間毎に受信し、（１）ランプ電圧が所定値以上に上昇した場合に、照度が一定値以上に上昇し、色味が白色になったと判断することが可能である。あるいは（２）ランプ電圧の変化の傾きが所定値以上になった場合、照度が一定値以上に上昇し、色味が白色になったと判断することが可能である。

上記の手法により、ランプ１の立ち上がり状態を検出し、ランプ１の照度が一定値より低い場合、立ち上がりの遅い青色光の光量に合わせるように赤色光と緑色光の光量を減らして色味を白色に補正し、ランプ１の照度が一定値より高くなった場合、色味補正を終了することにより、ランプ立ち上がり時の色味を的確に補正することが可能となる。

図６は、上記（１）に基づく制御例を示すフローチャートである。

図６のフローチャートで示す処理が開始すると、ＣＰＵ４は先ずランプバラスト２に点灯信号を出力することによりランプ１を点灯する（ステップＳ１０１）。そして、画像処理ＩＣ５及び赤色用のパネルドライバ６ｒと緑色用のパネルドライバ６ｇを介して、赤色光用の液晶パネル７ｒと緑色光用の液晶パネル７ｇを制御して、赤色光と緑色光の光量を所定割合抑制する色味補正を開始する（ステップＳ１０２）。なお、青色光用の液晶パネル７ｂは上記のような光量抑制は行わずに通常制御とする。

次に、ランプバラスト２からのランプ電圧情報をモニタリングし（ステップＳ１０３）、ランプ電圧の検出値が前述の図５等に示したような所定値以上になった否かをチェックする（ステップＳ１０４）。ランプ点灯直後は、図５等に示したようにランプ電圧は所定値以上になっていないので、ランプ電圧をモニタリングしながらランプ電圧が所定値以上になるのを待つ（ステップＳ１０４のＮ→ステップＳ１０３のループ）。

上記ステップＳ１０４でランプ電圧の検出値が所定値以上になると、ステップＳ１０５に進んで、前記ステップＳ１０２で開始した色味補正を終了する。

以上のように制御して、ランプ１の立ち上がり時にのみ、立ち上がりの遅い青色光の光量に合わせるように赤色光と緑色光の光量を減らすことで、ランプ起動時の黄色味を的確に抑制することができるようになる。

また、ランプ１の立ち上がり状態を知ることができるパラメータであるランプ電圧によって、ランプ１の立ち上がり状態を的確に検出することができる。

さらに、ランプ１の起動開始時からランプ電圧が前述した所定値以上になるまで赤色光と緑色光の光量を抑制するようにしたことにより、使用するランプ１のランプ電圧における上記所定値を予め求めておけば、比較的容易に実現することができる。

また、ランプ１への電力供給を制御すると共に、当該ランプに印加されているランプ電圧情報を出力する機能を有するランプバラスト２を検出手段として用いたことにより、ランプ駆動に必要なランプバラスト２を有効利用して、ランプ起動時の黄色味を低コストで的確に抑制することができる。

さらに、光量調節手段として赤色光と緑色光用の液晶パネル７ｒ，７ｇを用いたことにより、液晶プロジェクタに必要な液晶パネルを有効利用して、ランプ起動時の黄色味をさらに低コストで的確に抑制することができる。すなわち、本実施形態においては、上記ランプバラスト２及び赤色光と緑色光用の液晶パネル７ｒ，７ｇを有効利用することで、新たな部品を追加することなく制御のみの低コストで実現することができる。

図７は、前述した（２）に基づく制御例を示すフローチャートであり、装置構成は前記図１に示したブロック図と同様である。

図７のフローチャートで示す処理が開始すると、前記同様、ＣＰＵ４は先ずランプバラスト２に点灯信号を出力することによりランプ１を点灯する（ステップＳ２０１）。そして、画像処理ＩＣ５及び赤色用のパネルドライバ６ｒと緑色用のパネルドライバ６ｇを介して、赤色光用の液晶パネル７ｒと緑色光用の液晶パネル７ｇを制御して、赤色光と緑色光の光量を所定割合抑制する色味補正を開始する（ステップＳ２０２）。なお、青色光用の液晶パネル７ｂは上記のような光量抑制は行わずに通常制御とする。

次に、ランプバラスト２からのランプ電圧情報をモニタリングする（ステップＳ２０３）。本制御例では、この電圧モニタリングの２回目から前回の検出値と今回の検出値に基づきランプ電圧の変化の傾きを算出するようにしている。そして、ランプ電圧の変化の傾きが前述の図５に示したような所定値以上になった否かをチェックする（ステップＳ２０４）。ランプ点灯直後は、ランプ電圧の変化の傾きは図５に示したようになだらかで所定値以上になっていないので、ランプ電圧をモニタリングしながらランプ電圧の変化の傾きが所定値以上になるのを待つ（ステップＳ２０４のＮ→ステップＳ２０３のループ）。

上記ステップＳ２０４でランプ電圧の変化の傾きが所定値以上になると、ステップＳ２０５に進んで、前記ステップＳ２０２で開始した色味補正を終了する。

以上のように制御しても前記図６のフローチャートで示した制御例とほぼ同様な作用効果が得られる。

さらに、ランプ１の起動開始時からランプ電圧の変化の傾きが所定値以上になるまで赤色光と緑色光の光量を抑制するようにしたことにより、ランプの個体差等によらずランプ電圧の変化の傾きにおける上記所定値はほぼ同様であるので、制御時にランプ電圧の変化の傾きを算出する必要はあるが、汎用性が得られる。

なお、上記実施形態では、ランプバラスト２のランプ電圧情報出力機能を有効利用したが、そのような機能を有していない場合等においても、ランプ電圧を検出するランプ電圧検出手段を別途設ければ、上述したとほぼ同様な作用効果が得られる。

また、上記実施形態では、ランプ電圧に基づきランプ立ち上がり状態を検出したが、ランプ立ち上がり状態に応じて変化するものであれば他の検出手段を用いても良く、例えば前記図２〜図５に示したグラフから照度の変化も明らかであるので、ランプ照度を検出する照度センサを設けてランプ照度情報に基づきランプ立ち上がり状態を検出するようにしても良い。

さらに、上記実施形態では、ランプ電圧やその変化の傾きが所定値に達するまで赤色光と青色光を所定割合抑制するようにしたが、ランプ電圧やその変化の傾きに応じて段階的又は連続的に抑制量を減らすように制御しても良い。

また、液晶プロジェクタ等の投写型映像表示装置の光源として多用されるようになってきた超高圧水銀ランプに適用して本願発明は好適であるが、発光の原理が同様である高圧水銀ランプやメタルハライドランプ等の高圧放電ランプに適用しても、ほぼ同様な作用効果が期待できる。

また、本願発明に係る投写型映像表示装置としては、光変調手段に液晶パネルを用いた液晶プロジェクタに限らず、他の映像光生成系を備える投写型映像表示装置においても本願発明を適用することができる。すなわち、ＤＬＰ（Digital Light Processing；テキサス・インスツルメンツ（TI）社の登録商標）方式等のプロジェクタにおいても本願発明を適用することができる。また、前面投写型の他、背面投写型映像表示装置においても本願発明を適用することができる。

本願発明に係る投写型映像表示装置の一実施形態である液晶プロジェクタの要部構成を示すブロック図。 本願発明の原理を説明するためのグラフを示した図で、照度の変化を示す図。 同じく、照度とランプ電圧の変化を示す図。 同じく、照度とｘｙ色度図のｘ値及びｙ値の変化を示す図。 同じく、照度とランプ電圧及びその変化の傾きを示す図。 上記図２〜図５に基づく制御例を示すフローチャート。 同じく、他の制御例を示すフローチャート。

符号の説明

１ ランプ
２ ランプバラスト
４ ＣＰＵ
５ 画像処理ＩＣ
６ｒ，６ｇ，６ｂ パネルドライバ
７ｒ，７ｇ，７ｂ 液晶パネル

Claims (4)

1. 高圧放電ランプからの光を赤色、緑色、青色の３色に分光し、各色光を映像信号に基づき各々の液晶パネルで変調した後、合成することにより映像を投写する投写型映像表示装置において、
   前記超高圧水銀ランプの起動時の立ち上がり状態を検出する検出手段と、前記高圧放電ランプからの光のうち赤色光と緑色光の光量を調節可能な赤色用の液晶パネル及び緑色用の液晶パネルと、前記高圧放電ランプの起動開始時から前記検出手段によって検出されるランプ立ち上がり状態が所定以上になるまで前記赤色用の液晶パネル及び緑色用の液晶パネルを制御して前記赤色光と緑色光の光量を抑制する制御手段とを備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 前記検出手段は、前記ランプに印加されているランプ電圧を検出することを特徴とする請求項１記載の投写型映像表示装置。
3. 前記制御手段は、前記ランプの起動開始時から前記検出手段によって検出されるランプ電圧の変化の傾きが所定値以上になるまで前記赤色用の液晶パネル及び緑色用の液晶パネルを制御して前記赤色光と緑色光の光量を抑制することを特徴とする請求項２記載の投写型映像表示装置。
4. 前記検出手段として、前記ランプへの電力供給を制御すると共に、当該ランプに印加されているランプ電圧情報を出力する機能を有するランプバラストを用いたことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の投写型映像表示装置。