JP2000112030A - 投射型画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表示する画像の明るさを変えることが可能
で、明るさを変えても画像のホワイトバランスを一定に
保ち得る簡素な構成の投射型画像表示装置を提供する。 【解決手段】 画像投射用の光源としてメタルハライド
ランプを使用し、ランプへの印加電圧を変化させてラン
プの出力すなわち発光量を変化させ、これにより表示す
る画像の明るさを変える。ランプが発する光から得る３
原色の光の変調をランプの出力の変化に応じて変えるこ
とで、出力の変化に伴うランプの発する光の色温度の変
化を補償し、表示する画像のホワイトバランスを略一定
に保つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は投射型の画像表示装
置に関し、特に、表示する画像の明るさが可変の投射型
画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像に応じて光を変調し、変調後の光を
スクリーンに投射して画像を表示する投射型の画像表示
装置がある。このような投射型画像表示装置は、一度に
多数の人に画像を提示するために利用され、近年では、
比較的大画面のカラーテレビにも用いられるようになっ
ている。

【０００３】投射型画像表示装置で表示する画像の明る
さは、画像の観易さおよび電力消費の低減の観点から、
環境の明るさに応じて変え得るようにするのが好まし
く、これを実現した装置が特開平９−９６７８６号公報
に提案されている。この装置では、画像投射用の光源と
して複数のランプを備え、同時に点灯させるランプの数
を変えることにより画像の明るさを変えるようにしてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報の
方法では、複数のランプを配置するための広い空間を確
保する必要がある上、複数のランプからの光を混合する
ための光学系が必要になって、装置が大型化する。ま
た、表示する画像の明るさは段階的になるから、明るさ
を細かく調節するためには多数のランプを備える必要が
生じて、装置は一層大型化する。しかも、画像の明暗に
かかわらず画像全体にわたって明るさが均一になるよう
にするためには、個々のランプを点灯するときも消灯す
るときも混合後の光が均一になるようにしなければなら
ず、そのためにランプの配置位置を工夫し、あるいは特
殊な光学系を備える必要が生じて、装置が複雑化する。

【０００５】メタルハライドランプのように印加電圧の
高低に応じて出力すなわち発光量が変化するランプもあ
り、このようなランプを画像投射用の光源として使用す
れば、唯１つのランプを備えてその印加電圧を変化させ
るだけで、容易にかつ連続的に画像の明るさを調節する
ことができる。しかしながら、出力可変のランプは発す
る光の色温度が出力に応じて変化するという性質も併せ
もっており、単に出力を変化させるだけでは、表示する
画像のホワイトバランスがその明るさに応じて変化して
しまい、常時良好な色合いの画像を表示することができ
なくなるという新たな不都合が生じる。

【０００６】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
ので、表示する画像の明るさを変えることが可能で、し
かも明るさを変えても画像のホワイトバランスを一定に
保ち得る簡素な構成の投射型画像表示装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、ランプが発する光を画像の色成分に応
じて変調し、変調後の光を投射することによりカラー画
像を表示する投射型画像表示装置であって、ランプの出
力を変え得るようにしたものにおいて、ランプが発する
光の変調をランプの出力に応じて変化させることによ
り、表示するカラー画像のホワイトバランスをランプの
出力の大小にかかわらず略一定とする。

【０００８】表示する画像のホワイトバランスは、ラン
プが発する光から得られる３色の光、例えば赤（Ｒ）、
緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の光の変調に際して、それ
らの光量の比率を変化させることで調整することができ
る。この調整をランプの出力に応じて行うことで、ラン
プの発する光の色温度が出力の変化に伴って変化して
も、ホワイトバランスを略一定にすることができる。例
えば、画像の明るさを下げるために出力を小さくすると
色温度は上昇するが、このとき短波長のＢ光に対する長
波長のＲ光の光量の比率を高めることで、画像が青みを
帯びることが防止される。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の投射型画像表示装置の一
実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１
に本実施形態の投射型画像表示装置（以下、単に投射表
示装置ともいう）１の画像の表示に関する構成の概略を
示す。投射表示装置１は、テレビジョン信号を受信して
そのＲＧＢ信号によって光源からの光を変調し、変調後
の光を背面側からスクリーンに投射して、スクリーン上
にカラー画像を表示する背面投射型テレビとして構成さ
れている。

【００１０】投射表示装置１は、画像を表示するための
スクリーン５０、画像投射用の光を供給する光源部２
０、光源部２０からの光をＲＧＢ信号によって変調する
変調部３０、変調後の光を拡大してスクリーン５０に投
射し結像させる投射部４０、およびこれら全てを収容す
る筺体１０より成る。投射表示装置１は画像投射用の光
源として、アーク放電ランプの一種であるメタルハライ
ドランプ８１を使用する。ランプ８１は交換可能であり
白色光を発する。

【００１１】光源部２０には、ランプ８１を装着するた
めの装着部２１が２つ備えられており、２つのランプ８
１を同時に装着することができる。ただし、装着された
２つのランプ８１を同時に点灯させるのではなく、符号
Ａで示した位置にある装着部２１に装着されているラン
プ８１のみを点灯させ、符号Ｂで示した位置にある装着
部２１に装着されているランプは点灯させない。位置Ａ
を点灯位置、位置Ｂを非点灯位置という。非点灯位置Ｂ
にあるランプは予備のランプである。

【００１２】点灯位置Ａと変調部３０の間には、点灯し
たランプ８１の光をＰ偏光またはＳ偏光の一方に揃える
偏光変換器２８が配置されている。これにより、光源部
２０からの光は全て、後述する変調部３０の液晶パネル
に適合する偏光とされて、変調部３０に導かれる。

【００１３】筺体１０のうち前面下部の非点灯位置Ｂに
対向する部位には、開閉自在の扉１１が設けられてい
る。扉１１を開くことによりその開口を通して、非点灯
位置Ｂにある装着部２１からランプを取り外し、またそ
の装着部２１にランプを装着することができる。図１は
非点灯位置Ｂにある装着部２１に予備のランプを装着す
る直前の状態を表しており、予備のランプは示されてい
ない。装着部２１が点灯位置Ａにあるとき、その装着部
２１のランプ８１に触れることはできず、当然、そのラ
ンプ８１の交換もできない。

【００１４】２つの装着部２１は、点灯位置Ａと非点灯
位置Ｂとに交互に配置されるように、可動に構成されて
いる。具体的には、装着部２１は回転軸２３を有する保
持部２２に保持されており、光源部２０には保持部２２
を回転させるためのモータ２４が備えられている。保持
部２２の回転軸２３およびモータ２４の回転軸２５には
それぞれ、互いに噛み合うギア２６およびギア２７が固
定されており、モータ２４の回転により、保持部２２が
回転して装着部２１も回転する。２つの装着部２１のう
ちの一方が点灯位置Ａにあるときに他方が非点灯位置Ｂ
にあるようにするために、点灯位置Ａおよび非点灯位置
Ｂならびに２つの装着部２１は、回転軸２３に関して対
称に配設されている。

【００１５】なお、装着部２１を３つ以上備えるととも
に非点灯位置Ｂを２以上に設定して、予備のランプを複
数装着しておくようにしてもよい。その場合、扉１１は
全ての非点灯位置Ｂに対向するように大きく形成しても
よく、唯１つの非点灯位置Ｂに対向するだけの大きさと
してもよい。装着部２１を３つ以上備える構成でも、点
灯位置Ａおよび非点灯位置Ｂならびに装着部２１を回転
軸２３に関して回転対称に配設する。

【００１６】変調部３０は光源部２０から供給される白
色光をＲ、Ｇ、Ｂの３原色の光に分解するとともに、分
解後の３色の光をそれぞれ個別に変調し、変調後の３色
の光を合成して、投射部４０に導く。変調部３０には、
光源部２０からの光を分解するための３つのカラーフィ
ルター３１、３２、３３、分解後の光を変調するための
３つの透過型液晶パネル（ＬＣＤ）３６、３７、３８、
変調後の光を合成するためのクロスプリズム３９が備え
られている。

【００１７】フィルター３１、３２、３３は、Ｒ光を反
射して他の光を透過させるもの、Ｇ光を反射して他の光
を透過させるもの、およびＢ光を反射して他の光を透過
させるものである。これらのフィルター３１、３２、３
３は、光源部２０から入射する光の光路上に、その光路
に対して４５゜傾けて配置されており、同じ方向に平行
に光を反射する。クロスプリズム３９は、中央のフィル
ター３２の反射光を直接受ける位置に配置されている。
クロスプリズム３９の側方には、フィルター３１および
３３の反射光をクロスプリズム３９に導くための全反射
ミラー３４ａおよび３４ｂが配設されている。

【００１８】ＬＣＤ３６、３７、３８は、ＲＧＢ信号の
うちのＲ信号によってＲ光を変調するもの、Ｇ信号によ
ってＧ光を変調するもの、Ｂ信号によってＢ光を変調す
るものであり、クロスプリズム３９に略接して、それぞ
れミラー３４ａ、フィルター３２、ミラー３４ｂからの
反射光に対して垂直に配置されている。フィルター３
１、３２、３３とＬＣＤ３６、３７、３８は、光と信号
とが対応するように配列すればよく、それらの配列順序
に他の制約はない。

【００１９】クロスプリズム３９は直角二等辺三角柱で
ある４つのプリズムを接合して成る正四角柱である。各
プリズムの接合面はハーフミラーとされており、入射す
る３色の光それぞれに対して４５゜傾いている。クロス
プリズム３９が、ＬＣＤ３７からの光を透過させ、ＬＣ
Ｄ３６からの光とＬＣＤ３８からの光とを反射すること
によって、変調後の３色の光が合成されて投射部４０に
導かれる。

【００２０】フィルター３１とフィルター３２の距離、
フィルター３２とフィルター３３の距離、フィルター３
１とミラー３４ａの距離およびフィルター３３とミラー
３４ｂの距離は全て等しく設定されており、また、フィ
ルター３２とＬＣＤ３７の距離、ミラー３４ａとＬＣＤ
３６の距離およびミラー３４ｂとＬＣＤ３８の距離も全
て等しく設定されている。したがって、フィルター３１
からミラー３４ａを経てＬＣＤ３６に至る光路長と、フ
ィルター３１からフィルター３２を経てＬＣＤ３７に至
る光路長は等しい。

【００２１】一方、フィルター３１からフィルター３
２、３３およびミラー３４ｂを経てＬＣＤ３８に至る光
路は上記の両光路よりも長く、実質の光路長を両光路と
同じにするために、フィルター３２とフィルター３３の
間およびフィルター３３とミラー３４ｂの間には、それ
ぞれリレーレンズ３５ａおよび３５ｂが配設されてい
る。なお、リレーレンズは必ずしも２つ配設する必要は
なく、２つのリレーレンズ３５ａ、３５ｂに相当する１
つのリレーレンズを、フィルター３２からＬＣＤ３８ま
での光路上の何処かに配設するようにしてもよい。

【００２２】投射部４０は、投射レンズ４１と全反射ミ
ラー４２より成る。投射レンズ４１はクロスプリズム３
９によって合成された変調後の光を上方に向けて射出
し、ミラー４２は投射レンズ４１からの光を前方のスク
リーン５０に向けて反射する。これにより、３色の画像
を表す光がスクリーン５０に結像して、スクリーン５０
上にカラー画像が表示される。

【００２３】投射表示装置１はテレビとして構成されて
いるため、スクリーン５０の大きさやクロスプリズム３
９からスクリーン５０までの光路長は一定不変であり、
したがって、投射レンズ４１には焦点調節の機能を備え
る必要はない。ただし、微小な組み立て誤差による表示
画像のぼけを防止するために、投射レンズ４１は焦点の
微調節を行うことができるように設定されている。

【００２４】投射レンズ４１から投射される光を全反射
ミラー４２で反射させる構成とすることにより、投射表
示装置１の大きさを小さく保ちながら、投射レンズ４１
からスクリーン５０までの光路を長くして画像を大きく
表示することができる。全反射ミラー４２は平面として
もよく、表示画像をより大きくするために凸面としても
よい。なお、変調部３０や投射レンズ４１の配設位置と
向きを変えて、投射レンズ４１の光軸がスクリーン５０
に対して垂直になるように設定し、ミラー４２を省略す
ることも可能である。

【００２５】スクリーン５０は表面に微細な凹凸が均一
に形成されて半透明になっており、スクリーン５０の背
面側から投射されて結像した光は、正面側に導かれかつ
拡散する。したがって、スクリーン５０の正面側に位置
する観察者は、スクリーン５０の正面側のあらゆる方向
からスクリーン５０上の画像を観ることができる。

【００２６】投射表示装置１では、前述のように光源と
して交換可能なランプ８１を用いるが、ランプ８１単体
を交換するのではなく、ランプ８１を組み込んだランプ
ユニットを使用して、ランプユニットを交換する。メタ
ルハライドランプは点灯時に高温になり、ランプのガラ
スの表面に脂分等の可燃性の汚れが付着していると破裂
することがある。ランプ単体でなくランプユニットを交
換することで、使用者がランプに直接触れて皮脂がガラ
スに付着する可能性が大きく低下し、破裂の危険性が防
止される。

【００２７】メタルハライドランプは発光量が大きいと
いう特長を有する反面、点灯時間が増すにつれてガラス
が劣化していき、劣化が進んだ状態で使用すると破裂す
るという欠点も有している。このため、メタルハライド
ランプには、点灯時間と劣化の程度の関係を考慮して、
安全に使用し得る点灯時間を保証する寿命が製造時に定
められる。投射表示装置１およびこれに使用するランプ
ユニットには、寿命を大きく超えてランプを点灯させる
危険性への対策が講じられている。

【００２８】投射表示装置１で使用するランプユニット
８０および装着部２１の構成を図２に示し、ランプユニ
ット８０を装着した状態の装着部２１を図３に示す。ラ
ンプユニット８０は、メタルハライドランプ８１、放物
面状の全反射ミラー（反射傘）８２、ランプ８１とミラ
ー８２を一体に保持しランプ８１の端子８４が設けられ
たランプ保持部８３、およびランプ８１に関する様々な
情報を記憶しておくためのメモリ８５より成る。ランプ
８１はミラー８２の焦点位置に配置されており、ミラー
８２によって反射された光は略平行な光となる。

【００２９】メモリ８５は不揮発性で書き換え可能なＥ
ＥＰＲＯＭであり、入出力用の端子８６を備え、ランプ
保持部８３に固着されている。メモリ８５には、ランプ
ユニット８０の製造時に、ランプ８１の定格出力、発光
効率、定格出力で点灯したときの寿命、出力と劣化速度
の関係、出力と発する光の色温度の関係、およびランプ
８１の温度と点灯に必要なイグニッション電圧の関係が
書き込まれる。投射表示装置１は、メモリ８５からラン
プ８１に関するこれらの情報を読み出して動作の制御に
利用する。特に、ランプ８１の寿命については、ランプ
８１を点灯させたときに、点灯時間から残り寿命を算出
してメモリ８５の記憶内容を書き換える。

【００３０】装着部２１は円筒状に形成されており、前
端に開口２１ａを有し、後端には扉２１ｂが備えられて
いる。扉２１ｂには、ランプ８１への電力供給用の端子
２１ｃと、メモリ８５の入出力用の端子２１ｄが設けら
れている。ランプユニット８０は、図２に矢印で示した
ように後方から装着部２１に挿入され、放物面状のミラ
ー８２の前端縁が開口２１ａの周辺部に当接し、閉じら
れた扉２１ｂの端子２１ｃおよび２１ｄに端子８４およ
び端子８６がそれぞれ当接することにより、装着部２１
内に固定される。

【００３１】扉２１ｂを閉じた状態に保つために、扉２
１ｂの端部には爪２１ｅが形成され、装着部２１の外周
面には爪２１ｅと係合する溝２１ｆが形成されている。
扉２１ｂは弾性を有しており、端部を指先で軽く操作す
ることにより爪２１ｅと溝２１ｆの係合が解除されて、
扉２１ｂは開く。したがって、装着部２１へのランプユ
ニット８０の着脱は容易である。

【００３２】投射表示装置１の画像の表示に関する回路
構成の概略を図４に示す。投射表示装置１は、装着部２
１に電力を供給してランプ８１を点灯させる点灯回路６
１、点灯位置Ａにある装着部２１に装着されたランプ８
１の温度を検出する温度センサ６２、非点灯位置Ｂに対
向して設けられた扉１１の開閉状態を検出する扉開閉セ
ンサ６３、モータ２４を駆動するドライバ６４、装着部
２１が点灯位置Ａおよび非点灯位置Ｂにあるときに閉
じ、点灯位置Ａと非点灯位置Ｂの間にあるときに開くス
イッチ６５を備えている。

【００３３】点灯回路６１からは電力供給用の配線６１
ａが点灯位置Ａまで設けられている。配線６１ａの端部
は接続端子とされて点灯位置Ａに露出しており、点灯位
置Ａに移動してきた装着部２１の端子２１ｃに自動的に
接続される。一方、点灯回路６１から非点灯位置Ｂに
は、電力供給用の配線は設けられておらず、非点灯位置
Ｂの装着部２１には電力は供給されない。

【００３４】投射表示装置１は、また、Ｒ信号、Ｇ信
号、Ｂ信号に応じてＬＣＤ３６、３７、３８を駆動し
て、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を変調させるＬＣＤドライバ６
６、ＬＣＤドライバ６６にＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を供
給するとともに、これら３信号の強度を変えて表示され
る画像のホワイトバランス（ＷＢ）を調整するＷＢ調整
部６７、警告用の２つの発光ダイオード（ＬＥＤ）６
８、６９、使用者によって操作される操作部７０および
コントローラ７１を備えている。

【００３５】投射表示装置１は、テレビジョン信号を受
信してＲＧＢ信号を生成するために、テレビジョン技術
では周知の信号処理回路（不図示）も備えており、ＷＢ
調整部６７にはその信号処理回路からＲＧＢ信号が供給
される。なお、ビデオ再生装置で再生したＲＧＢ信号を
ＷＢ調整部６７に供給することもできる。

【００３６】コントローラ７１はマイクロコンピュータ
より成り、点灯回路６１によるランプ８１の点灯、ドラ
イバ６４によるモータ２４の駆動、ＬＣＤドライバ６６
によるＬＣＤ３６、３７、３８の駆動、ＷＢ調整部６７
によるホワイトバランスの調整、および図外の信号処理
回路の動作を制御する。コントローラ７１はランプ８１
を点灯させた時間を計るためのタイマ７１ｃを備えてお
り、コントローラ７１から点灯位置Ａおよび非点灯位置
Ｂには、ランプユニット８０のメモリ８５の入出力用の
配線７１ａおよび７１ｂがそれぞれ設けられている。配
線７１ａ、７１ｂの端部はそれぞれ接続端子とされて点
灯位置Ａ、非点灯位置Ｂに露出しており、点灯位置Ａ、
非点灯位置Ｂに移動してきた装着部２１の端子２１ｄに
自動的に接続される。

【００３７】コントローラ７１は、ランプ破裂の危険を
避けるために、ランプ８１の残り寿命があるランプユニ
ット８０が装着されている装着部２１を、点灯位置Ａに
自動的に配置する。このために、画像の表示を行う前に
各ランプユニット８０のメモリ８５からランプ８１の残
り寿命を読み出す。残り寿命がないときすなわち残り寿
命が０以下のときは、その装着部２１を「点灯不可」と
し、また、ランプユニット８０が装着されていないとき
も、その装着部２１を「点灯不可」とする。ランプ８１
の残り寿命があるランプユニット８０が装着されている
装着部２１は、「点灯可」とする。

【００３８】点灯位置Ａにある装着部２１が点灯不可の
ときは、非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯可であるか否
かを判定し、点灯可であればその装着部２１を点灯位置
Ａに配置する。点灯位置Ａと点灯位置Ｂのいずれの装着
部２１も点灯不可のときには、ＬＥＤ６８を点灯させて
警告を発する。

【００３９】画像の表示を終了する時すなわち点灯位置
Ａにあるランプ８１を消灯する時、コントローラ７１は
点灯前の残り寿命からタイマ７１ｃで計った点灯時間を
減じて残り寿命の最新値を算出し、算出した値をそのラ
ンプユニット８０のメモリ８５に書き込んで、記憶して
いる残り寿命を更新する。その際、表示終了の指示が操
作部７０を介して使用者から与えられた時点で残り寿命
を算出し、算出した残り寿命が所定時間Ｈ以下のとき
は、非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯可であるか否かを
判定する。そして、非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯不
可であれば、ランプ８１の残り寿命があるランプユニッ
ト８０を非点灯位置Ｂの装着部２１に装着すべきこと告
げるメッセージを、スクリーン５０に数秒程度の短時間
表示させる。その後ランプ８１を消灯する。

【００４０】この表示は、例えば、「ランプの寿命が近
づいています。予備ランプホルダーに新しい予備ランプ
を装着して下さい。」とする。この表示を見た使用者
は、適当な時期に、新しいランプユニット８０を非点灯
位置Ｂの装着部２１に装着することになる。

【００４１】所定時間Ｈは１回の画像表示の時間の平均
的な値の２倍程度以上とする。テレビとして構成されて
いる本実施形態の投射表示装置１では、３〜４時間が適
当である。これは、新しいランプユニット８０が装着さ
れなかったときでも、残り寿命を確保して次回の画像表
示を可能にするためである。なお、ランプ８１を点灯さ
せている間に残り寿命がなくなっても、そのランプ８１
の点灯を継続する。残り寿命がなくなっても直ちにラン
プが破裂する訳ではなく、また、非点灯位置Ｂにあるラ
ンプ８１を点灯位置Ａに配置するために画像の表示を中
断しなければならなくなるという不都合を回避するため
である。寿命を超えて点灯する時間をできるだけ短くす
るためにも、所定時間Ｈは１回の画像表示の時間の平均
的な値の２倍程度以上とするのがよい。

【００４２】使用者は扉１１を開けて新しいランプユニ
ット８０を非点灯位置Ｂの装着部２１に装着するが、コ
ントローラ７１は、点灯回路６１が点灯位置Ａにあるラ
ンプ８１を点灯させている間、および温度センサ６２に
よって検出された点灯位置Ａにあるランプ８１の温度が
所定温度以上である間は、モータ２４の駆動を禁じる。
これにより、消灯後間もない高温のランプ８１が非点灯
位置Ｂに移動し、使用者がこれに触れて火傷する危険が
防止される。

【００４３】コントローラ７１は、また、扉開閉センサ
６３によって扉１１が開いていることが検出されている
間はモータ２４の駆動を禁じ、モータ２４の駆動中に扉
１１が開いたことが検出されたときは直ちにモータ２４
を停止させる。これにより、扉１１が閉じている間のみ
に装着部２１が回転することになり、使用者の指先が回
転する装着部２１や保持部２２に挟まれる危険が防止さ
れる。扉１１が開いている間は、ＬＥＤ６９を点灯させ
て閉め忘れを警告する。

【００４４】なお、装着部２１を回転させるためのモー
タ２４の駆動は、スイッチ６５が閉状態になった時点で
停止される。したがって、扉１１が開かれたことにより
モータ２４の駆動を中断して、装着部２１の位置が判ら
なくなっても、モータ２４の駆動を再開することで、装
着部２１を点灯位置Ａと点灯位置Ｂに確実に位置させる
ことができる。

【００４５】アーク放電管であるメタルハライドランプ
は、点灯を開始するためのイグニッション電圧が、ラン
プが低温であるか高温であるかによって異なる。低温時
には、封入されているガスがイオン化し易く、低いイグ
ニッション電圧で点灯することができる。一方、高温時
には、封入されているガスがイオン化し難く、低いイグ
ニッション電圧の２〜１０倍程度の高いイグニッション
電圧を印加しなければ点灯することができない。

【００４６】投射表示装置１では、画像表示の終了直後
に画像表示を再開することを可能にするために、点灯回
路６１は高低２つのイグニッション電圧を出力し得るよ
うに構成されている。コントローラ７１は、温度センサ
６２で検出した点灯位置Ａにあるランプ８１の温度が所
定温度以下であるか否かに応じて、いずれか一方のイグ
ニッション電圧を出力するように点灯回路６１に指示を
与える。検出された温度が所定温度以下のときに低いイ
グニッション電圧を印加することにより、ランプ８１の
電極の損傷を防止しながら点灯させることができ、高温
のときに高いイグニッション電圧を印加することによ
り、消灯直後でも確実にランプを点灯させることができ
る。

【００４７】なお、検出した温度に応じてイグニッショ
ン電圧を選択することに代えて、消灯からの経過時間に
応じてイグニッション電圧を選択することも可能であ
る。例えば、消灯後８０秒以内であれば高いイグニッシ
ョン電圧を、消灯後８０秒を超えていれば低いイグニッ
ション電圧を選択する。また、高低２つのイグニッショ
ン電圧の間の中間のイグニッション電圧を設定して、ラ
ンプ８１の温度またはその消灯からの経過時間に応じ
て、いずれかのイグニッション電圧を選択するようにし
てもよい。さらに、最低電圧とその１０倍程度の最高電
圧の範囲でイグニッション電圧を連続可変として、ラン
プ８１の状態に応じたイグニッション電圧を印加するよ
うにしてもよい。

【００４８】点灯位置Ａにあるランプ８１が高温のとき
に、非点灯位置Ｂにある低温の予備のランプ８１を点灯
位置Ａに移動させるようにすれば、低いイグニッション
電圧のみを出力する構成であっても、画像表示の終了直
後に画像表示を再開することは可能である。しかしなが
ら、非点灯位置Ｂに予備のランプが装着されているとは
限らず、装着されていても残り寿命があるとは限らず、
確実性に欠ける制御となる。しかも、消灯直後の高温の
ランプ８１を非点灯位置Ｂに配置することになって、使
用者がこれに触れて火傷する危険性も生じる。高低２つ
のイグニッション電圧を用意して点灯位置Ａにあるラン
プ８１を再点灯する上記の制御の方が、確実性および安
全性の両面で好ましい。

【００４９】画像の観易さの向上および電力消費の低減
のために、表示する画像の明るさは環境の明るさに応じ
て変えられるようにするのが望ましい。このために、投
射表示装置１では、点灯を継続するために点灯回路６１
からランプ８１に印加する電圧（以下、定常電圧とい
う）を可変とし、操作部７０を介して使用者から与えら
れる明るさ設定の指示をコントローラ７１で検出して、
その指示に応じて変えるようにしている。定常電圧の高
低に応じてランプ８１の発光量が変わり、スクリーン５
０に投射される光量が変化して画像の明るさが変わる。

【００５０】メタルハライドランプでは、発光量すなわ
ち出力ワット数が変化すると発する光の色温度も変化す
る。出力ワット数と色温度の関係を図９に例示する。出
力ワット数が高いときは色温度は低く、出力ワット数が
低いときは色温度は高くなる。光は色温度が低いと赤味
を帯びて、高いと青味を帯びて観察される。したがっ
て、表示する画像の色合いをその明るさに関わらず一定
に保つためには、ランプ８１に印加する定常電圧に応じ
て、ホワイトバランスの設定を調整しなければならな
い。

【００５１】そこで、コントローラ７１は、点灯回路６
１に指示する定常電圧値に応じて、ＬＣＤドライバ６６
に出力するＲ、Ｇ、Ｂの各信号の強度を変えるようにＷ
Ｂ調整部６７に指示を与える。具体的には、Ｒ信号に対
するＢ信号の強度を、定常電圧を高くするときは相対的
に大きくさせ、定常電圧を低くするときは相対的に小さ
くさせる。これにより、ランプ８１の発光量が多く画像
を明るく表示するときに赤味を減じ、発光量が少なく画
像を暗く表示するときに青味を減じて、常に一定の色合
いの画像を表示することができる。

【００５２】前述のように、出力と色温度の関係はラン
プユニット８０のメモリ８５に記憶されており、コント
ローラ７１はこれを読み出して、ＷＢ調整部６７による
ホワイトバランスの調整の制御に利用する。したがっ
て、ワット数の異なるランプ８１を使用しても、常に適
正な色合いの画像を表示することができる。個々のラン
プユニット８０に出力ワット数と色温度の関係を記憶す
ることに代えて、コントローラ７１がメタルハライドラ
ンプの出力ワット数と色温度の一般的な関係を記憶して
おき、これをホワイトバランスの調整の制御に利用する
ようにしてもよい。

【００５３】なお、操作部７０には色合いの設定を指示
する操作部材が備えられており、コントローラ７１は、
出力ワット数と色温度の関係から求めたＲ、Ｇ、Ｂ信号
の比率を使用者からの指示に応じて補正する。したがっ
て、使用者は好みに応じて表示する画像の色合いを設定
することもできる。

【００５４】ランプ８１の劣化速度は点灯時の出力によ
って変動するから、残り寿命を正しく求めるためには、
ランプ８１を点灯状態に保った時間だけでなくその時の
出力を考慮する必要がある。そこで、投射表示装置１で
は、ランプ８１の点灯時間を計るためのタイマ７１ｃの
計時速度を可変としている。前述のように、ランプ８１
の出力と劣化速度の関係はランプユニット８０のメモリ
８５に記憶されており、コントローラ７１はこの情報を
参照して、点灯回路６１に指示する定常電圧値に応じて
タイマ７１ｃの計時速度を変化させる。これにより、環
境の明るさに応じてランプ８１の出力を変化させても、
残り時間を正しく算出することができる。

【００５５】投射表示装置１における画像表示の動作の
制御について、図５〜図８を参照して説明する。図５は
制御動作全体の概略を示すフローチャートである。電源
スイッチが操作されて投射表示装置１の各部への電力供
給が開始されると（ステップ＃５）、コントローラ７１
はまず、装着部２１へのランプユニット８０の装着の有
無およびメモリ８５に記憶されているランプ８１の残り
寿命に基づいて、各装着部２１のランプを点灯させるこ
とが可能か否かを調べるランプチェックを行い、点灯可
の装着部２１を点灯位置Ａに配置する（＃１０）。

【００５６】次いで、操作部７０に設けられた表示の開
始と終了を指示するスイッチにより、表示の開始が指示
されているか否かを判定する（＃１５）。表示の開始が
指示されていなければ、その指示があるのを待つ。指示
があると、イグニッション電圧を印加して点灯位置Ａの
ランプ８１を点灯させる点灯開始処理を行う（＃２
０）。これで、テレビジョン信号に応じたカラー画像が
スクリーン５０に表示される。

【００５７】表示は、表示の開始と終了を指示するスイ
ッチにより、終了が指示されるまで継続される（＃３
０）。この間、使用者からの指示に応じて、ランプ８１
に印加する定常電圧を変えて画像の明るさを変える処理
を行う（＃２５）。画像の明るさを変えるときには、同
時に、ホワイトバランス調整の処理とタイマ７１ｃの計
時速度の変更の処理も行う。

【００５８】表示終了の指示があると（＃３０）、ラン
プ８１の残り寿命を算出し、必要なときにはランプユニ
ット８０の交換を促す処理を行う（＃３５）。そして、
ランプ８１を消灯し（＃４０）、算出した残り寿命を点
灯位置Ａのランプユニット８０のメモリ８５に書き込む
（＃４５）。さらに、次回の表示に備えて、ステップ＃
１０と同じランプチェックの処理をし（＃５０）、電源
スイッチの操作により電力供給が断たれることにより全
処理を終了する（＃５５）。

【００５９】ステップ＃１０および＃５０におけるラン
プチェックの処理の流れを図６のフローチャートに示
す。まず、点灯位置Ａおよび点灯位置Ｂの装着部２１に
装着されているランプユニット８０のメモリ８５から、
残り寿命をはじめとするランプ８１に関する諸情報を読
み出す（ステップ＃１０５）。そして、装着部２１にラ
ンプユニット８０が装着されていたか否かおよびランプ
８１の残り寿命があるか否かに応じて、前述のように、
装着部２１が点灯可であるか点灯不可であるかを決定す
る（＃１１０）。

【００６０】次いで、点灯位置Ａの装着部２１が点灯可
であるか否かを判定し（＃１１５）、点灯可のときは図
５の処理に戻る。点灯位置Ａの装着部２１が点灯不可の
ときは、非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯可であるか否
かを判定する（＃１２０）。非点灯位置Ｂの装着部２１
も点灯不可のときは、ＬＥＤ６８を点灯することによ
り、残り寿命のあるランプ８１が装着されていないこと
を警告して（＃１２５）、全処理を終了する。

【００６１】非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯可のとき
は、温度センサ６２で検出される点灯位置Ａのランプ８
１の温度が所定温度以上であるか否かを判定し（＃１３
０）、所定温度以上であれば所定温度よりも低くなるの
を待つ。点灯位置Ａのランプ８１の温度が所定温度より
も低ければ、扉開閉センサ６３によって検出される扉１
１の状態を判定する。扉１１が開いているときは、ＬＥ
Ｄ６９を点灯することによりランプユニット８０の切り
替えをしないことを警告をして（＃１４０）、扉１１が
閉じられるのを待つ。

【００６２】扉１１が閉じられているときは、モータ２
４の駆動により保持部２２を回転させて、点灯位置Ａに
あった装着部２１を非点灯位置Ｂに、非点灯位置Ｂにあ
った装着部２１を点灯位置Ａに移動させて、ランプ８１
を切り替える（＃１４５）。これで残り寿命のあるラン
プ８１が点灯位置Ａに配置されて、いつでも表示を開始
できる状態となり、処理は図５に戻る。

【００６３】図５のステップ＃２０における点灯開始処
理の流れを図７のフローチャートに示す。まず、温度セ
ンサ６２で検出される点灯位置Ａのランプ８１の温度か
ら、消灯直後の再点灯であるか否かを判定する（ステッ
プ＃２０５）。検出された温度が所定温度以下で消灯直
後の再点灯でないときは、低いイグニッション電圧を点
灯回路６１からランプ８１に印加する標準イグニッショ
ンを行い（＃２１０）、逆に、検出された温度が所定温
度を超え消灯直後の再点灯のときには、高いイグニッシ
ョン電圧を印加する高圧イグニッションを行う（＃２１
５）。そして、残り寿命の算出に用いる点灯時間を計測
するために、タイマ７１ｃを起動して（＃２２０）、図
５の処理に戻る。

【００６４】図５のステップ＃３５におけるランプ８１
の残り寿命の算出とランプユニット８０の交換要求の処
理の流れを図８のフローチャートに示す。まず、図５の
ステップ＃１０（図６、ステップ＃１０５）で読み出し
た残り寿命からステップ＃２０（図７、ステップ＃２２
０）で起動したタイマ７２ｃの計測時間を減じて、点灯
位置Ａにある点灯したランプ８１の残り寿命を算出する
（ステップ＃３０５）。次いで、算出した残り寿命が所
定時間Ｈを超えるか否かを判定し（＃３１０）、超えて
いるときは図５の処理に戻る。

【００６５】残り寿命が所定時間Ｈ以下のときは、非点
灯位置Ｂの装着部２１が点灯可であるか否かを判定する
（＃３１５）。非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯可のと
きは図５の処理に戻り、点灯不可のときは、ランプ８１
の残り寿命があるランプユニット８０を非点灯位置Ｂの
装着部２１に装着すべきことを告げる前述のメッセージ
を表示して（＃３２０）、図５の処理に戻る。

【００６６】このメッセージは使用者が読み取るに足る
時間だけ表示すればよく、表示時間は数秒程度と短いか
ら、図５のステップ＃４５でメモリ８５に書き込む残り
時間に誤差はほとんど生じない。より厳密な残り時間を
メモリ８５に書き込む必要がある場合には、ステップ＃
３０５で算出した残り時間からこのメッセージの表示時
間を減じればよい。

【００６７】以上説明したように、本実施形態の投射型
画像表示装置１では、ランプの残り寿命をランプユニッ
トに記憶させて、残り寿命のあるランプのみを点灯させ
るとともに、ランプ単体ではなくランプユニットを交換
するようにして使用者がランプに直接触れるのを防止し
ているので、ランプ破裂の危険性がほとんどない。ま
た、非点灯位置のランプのみを交換可能とし、高温のラ
ンプを非点灯位置に移動させず、ランプ交換用の扉が開
いているときはランプ移動用の機構を駆動しないように
しているので、使用者が火傷等の怪我をするおそれもな
い。

【００６８】しかも、環境条件に応じて表示画像の明る
さを調節することが可能であり、表示画像の明るさに応
じたホワイトバランス調整がなされるので、観易い明る
さで自然な色合いの画像を提供することができる上、無
駄な電力消費も避けられる。また、高いイグニッション
電圧の印加が可能であり、画像表示の終了直後に容易に
画像の表示を再開することができる。さらに、ランプ交
換の必要性をあらかじめ判断して適切な時期にその旨を
表示するので、予備のランプを準備し易い。

【００６９】このような特徴により、投射型画像表示装
置１は安全性がきわめて高く、表示画像の質も高く、操
作性に優れ、低電力消費の装置となっており、家庭用の
テレビとして適している。なお、環境の明るさを検出す
るためのセンサを備えて、環境の明るさに応じて表示画
像の明るさを調節するようにしてもよく、その構成では
さらに電力消費の低減を図ることができる。その場合
も、表示する画像の明るさに応じてホワイトバランスを
調整する。

【００７０】また、ここでは背面投射型テレビの例を示
したが、本発明はスクリーンを別体とした投射型画像表
示装置にも適用することができる。例えば、前面投射型
のデータプロジェクターにも好適である。その場合、ス
クリーンまでの距離に応じて投射光の結像位置を変えら
れるように、また、スクリーンの大小に応じて表示範囲
の大きさを変えられるようにするために、投射部に焦点
調節機能とズーム機能を備えるのが望ましい。

【００７１】

【発明の効果】本発明の投射型画像表示装置によるとき
は、ランプの出力を変えることで表示する画像の明るさ
を変えるから、ランプを唯１つ備えるだけで画像の明る
さを変えることができる。ランプの出力は印加電圧を変
えることで容易に変えることができ、出力を変えるため
に特殊な回路が必要になることもない。また、ランプが
発する光の色温度が出力の変化に伴って変化しても、光
の変調をランプの出力に応じて変化させることで、色温
度の変化を補償して表示する画像のホワイトバランスを
略一定にするから、表示する画像の明るさを変えてもそ
の色合いは変化しない。このため、簡素な構成でありな
がら、色合いの変化を招くことなく画像の明るさを環境
の明るさに応じて変化させ得る投射型画像表示装置とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 背面投射型テレビとして構成された本発明の
投射型画像表示装置の一実施形態の画像の表示に関する
構成の概略を示す図。

【図２】 上記投射型画像表示装置の装着部およびこれ
に装着して使用するランプユニットの構成を示す図。

【図３】 上記投射型画像表示装置のランプユニットを
装着した状態の装着部を示す図。

【図４】 上記投射型画像表示装置の画像の表示に関す
る回路構成の概略を示す図。

【図５】 上記投射型画像表示装置の画像の表示に関す
る制御動作全体の概略を示すフローチャート。

【図６】 上記投射型画像表示装置のランプチェックの
処理を示すフローチャート。

【図７】 上記投射型画像表示装置の点灯開始の処理を
示すフローチャート。

【図８】 上記投射型画像表示装置のランプの残り寿命
の算出とランプユニットの交換要求の処理を示すフロー
チャート。

【図９】 メタルハライドランプの出力ワット数と色温
度の関係の例を示す図。

【符号の説明】

１ 背面投射型テレビ（投射型画像表示装置） １０ 筺体 １１ 筺体扉 ２０ 光源部 ２１ 装着部 ２１ａ 開口 ２１ｂ 装着部扉 ２１ｃ 電力供給用端子 ２１ｄ 入出力用端子 ２２ 保持部 ２３ 保持部回転軸 ２４ モータ ２５ モータ回転軸 ３０ 変調部 ３１、３２、３３ カラーフィルター ３４ａ、３４ｂ 全反射ミラー ３５ａ、３５ｂ リレーレンズ ３６、３７、３８ 透過型液晶パネル（ＬＣＤ） ３９ クロスプリズム ４０ 投射部 ４１ 投射レンズ ４２ 全反射ミラー ５０ スクリーン ６１ 点灯回路 ６１ａ 電力供給用配線 ６２ 温度センサ ６３ 扉開閉センサ ６４ モータドライバ ６５ スイッチ ６６ ＬＣＤドライバ ６７ ホワイトバランス調整部 ６８、６９ 発光ダイオード ７０ 操作部 ７１ コントローラ ７１ａ、７１ｂ 入出力用配線 ８０ ランプユニット ８１ メタルハライドランプ ８２ 全反射ミラー ８３ ランプ保持部 ８４ ランプ端子 ８５ メモリ ８６ メモリ端子 Ａ 点灯位置 Ｂ 非点灯位置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長田 英喜 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 (72)発明者 川端 明 大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪 国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 5C060 BA04 BA09 BC05 DB00 EA00 GA02 GB02 GB06 GC03 HB26 HD00 HD02 JA11 JA14 JB06 5C066 AA03 BA20 CA27 EA14 GA01 KE09 KM00 KM11 LA02

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ランプが発する光を画像の色成分に応じ
   て変調し、変調後の光を投射することによりカラー画像
   を表示する投射型画像表示装置であって、前記ランプの
   出力を変え得るようにしたものにおいて、 前記ランプが発する光の変調を前記ランプの出力に応じ
   て変化させることにより、表示するカラー画像のホワイ
   トバランスを前記ランプの出力の大小にかかわらず略一
   定とすることを特徴とする投射型画像表示装置。