JP2002055394A - プロジェクション装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数光源を用いた好適なプロジェクション装
置を実現する。 【解決手段】 複数の光源を用いたプロジェクション装
置において、複数の光源とそれらの出力光をライトバル
ブに導くミラーとの相対位置を動かすことによりライト
バルブを主に照射する光源を切り替える。また、複数の
光源の集光装置を共通化することにより構成を簡素化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は液晶パネルまたはマ
イクロミラー動揺画素パネル類の映像を拡大投写するラ
イトバルブプロジェクション装置に関するもので、特に
光源として、瞬時発光タイプの光源と、高効率、高演色
の特性を持ったタイプの光源とを併せ持つプロジェクシ
ョン装置に関するものである。そして、本発明は、透過
型または、反射型の液晶による、或いはマイクロミラー
動揺画素等を利用した、直接反射型スクリーンに投射す
るフロント型プロジェクタ、或いは透過型スクリーンに
投影するリアプロジェクタ、または前記いずれかを他の
機器と組み合わせた装置のいずれにも適用可能である。

【０００２】

【従来の技術】従来からメタルハライドランプ等の光源
を使用して液晶などによる、ライトバルブパネルの映像
を拡大投影する装置が実用化されている。これは光源か
ら発する光がミラー等を経由してライトバルブパネルに
集光され、投写レンズを通してスクリーンに写し出され
るものである。タイプとしては液晶パネル１枚の単板方
式と液晶パネル３枚にダイクロイックミラー等で色分
解、色合成して照明する３板方式、液晶パネルには、透
過型と、近年は反射型も実用化されている。また液晶を
用いず、マイクロミラーを画素として半導体チップ上
に、配列させ、各々の画素のミラーを動揺させ階調を制
御するようにしたタイプのパネルも発売され、これらも
色順次光源によるパネル１枚の単板方式と、パネル３枚
にダイクロイックミラー等で色分解、色合成して照明す
る３板方式が知られている。

【０００３】また、使用される照明は、最近では明るい
部屋でも大画面で投写映像が見られるように高輝度なも
のが要求されており、光源には、高効率、高演色なメタ
ルハライドランプ、高圧水銀ランプ、などが主流であ
る。

【０００４】図１１は、従来の、３板式液晶プロジェク
タの構成図の例である。図１１において、１ａは放電管
であるメタルハライドランプ、１ｂは楕円面または放物
面に形成された反射鏡、１ｃはメタルハライドランプ１
ａの電極、５は第１のフライアイレンズ、６は反射ミラ
ー、７は第２のフライアイレンズ、８，９はダイクロイ
ックミラー、１０，１１，１２はミラー、１３はクロス
ダイクロイックプリズム、１４は投射レンズ、１５は赤
色用透過型液晶パネル、１６は緑色用透過型液晶パネ
ル、１７は青色用透過型液晶パネル、１８は光学系遮光
ケース、１００は本投射系全体を収納する外装ケースで
ある。

【０００５】次に図１１において装置の電源スイッチを
投入すると、メタルハライドランプ１ａが点灯開始す
る。次に、メタルハライドランプ１ａの発光光が反射鏡
１ｂにより比較的平行な照明光として、フライアイレン
ズ５に入射する。フライアイレンズ５は、複数のレンズ
を構成した構造を取り、フライアイレンズ７とコンビネ
ーションで、後段の被照射面の輝度を均一化する効果を
持つ。

【０００６】６は反射ミラーであって、フライアイレン
ズ５からの照明光の光路を９０度折り曲げて、フライア
イレンズ７に入射させる。ミラー６はダイクロイック膜
構成の赤外線と紫外線を透過させる特性として、フライ
アイレンズ７ヘの色光の赤外線と紫外線を低減させ、発
熱や信頼性を改善している。フライアイレンズ７より出
射した色光はダイクロイックミラー８に入射し、青色光
が透過して、ミラー１０にて光路を折り曲げられ、青色
用透過型液晶パネル１７を照明する。

【０００７】一方、ダイクロイックミラー８では、青色
よりも波長の長い緑色、及び赤色の光は反射され、ダイ
クロイックミラー９に入射する。ダイクロイックミラー
９は緑光を反射する特性を持ち、緑色用透過型液晶パネ
ル１６を照明する。また、ダイクロイックミラー８で
は、緑色よりも波長の長い赤色光は、透過され、ミラー
１１及び１２により光路を変えられ、赤色用透過型液晶
パネル１５を照明する。

【０００８】以上の赤色用透過型液晶パネル１５、緑色
用透過型液晶パネル１６、及び青色用透過型液晶パネル
１７には、図示しないが、それぞれ各色用の駆動信号が
入力され、パネルの表示エリアに映像を表示し、前記照
明光を光学的に変調する。

【０００９】ここで、前記緑色用液晶パネル１６の表示
画像は、前記他の色用の液晶パネル１５，１７の表示画
像とは、ダイクロイックミラー１３での像の合成過程を
考慮して、予め、電気的或いは、パネルの裏表逆転等に
より、像を上下方向（図１１は上面図）に対して、逆転
しておく。

【００１０】赤色用透過型液晶パネル１５、緑色用透過
型液晶パネル１６、及び青色用透過型液晶パネル１７か
らの映像光は、それぞれクロスダイクロイックプリズム
１３に、図示するように予め決められた方向から入射
し、合成され、カラー画像として、図示された第４面よ
り投影レンズ１４に出射され、投影レンズ１４にてスク
リーンに拡大投影される。また、光源として２つの光源
を用いる構成が、実開平４−３３０３４号と特開平９−
１２７４６７号に開示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本願発明は、プロジェ
クション装置において、複数の光源を用いた好適な構成
を実現することを課題とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】例えば、液晶、またはマ
イクロミラー動揺画素方式のプロジェクション装置の光
源に、高効率、高演色性である、メタルハライドラン
プ、高圧水銀ランプなどの放電型ランプを使用すると、
装置の電源投入から、前記照明用のランプの光量が、所
定の光量になるまで、約２〜３分間以上の、時間を要す
る。

【００１３】また、何らかの供給電源の瞬間的停止等か
らの回復に至っては、再点灯ができるまでに、更に多く
の時間（３〜５分）が要求される。この間、重要なプレ
ゼンテーション、会議など、緊急性を要する用途におい
て、映像を投射出来ないという、著しい不都合があっ
た。

【００１４】例えば上記の場合などにおいて、ライトバ
ルブを照射する光源を複数設けると好適である場合があ
る。本願発明は光源を複数用いた場合において、ライト
バルブを効率よく照射できる構成や、光源を複数用いた
場合でも構成を簡便にできる構成を実現できるものであ
る。

【００１５】本願に係るプロジェクション装置の発明の
一つは以下のように構成される。ライトバルブを有して
おり、該ライトバルブにおいて２次元配列された複数画
素により光を変調し、該変調した光を投射するプロジェ
クション装置であって、第１の光源と、第２の光源と、
前記第１の光源からの光もしくは前記第２の光源からの
光を前記ライトバルブに導くミラーと、該ミラーと前記
第１の光源及び前記第２の光源との相対位置を変更する
可動機構とを有することを特徴とするプロジェクション
装置。この構成においては、ミラーと光源との相対位置
を変更する可動機構を有しているので、第１の光源がラ
イトバルブを主に照射している状態と、第２の光源がラ
イトバルブを主に照射している状態とを、ミラーと光源
との相対位置を変更することによって切り替えることが
出来る。これにより、別々に設けた光源からの出力光の
光路上にそれぞれの光源からの光の光路を一部共通化す
るためのハーフミラーを設ける必要がなくなる。これに
より光を効率よく用いることが可能となる。なお、ミラ
ーと光源との相対位置の変更としては、ミラーの位置を
動かす構成や、光源の位置を動かす構成を好適に採用で
きる。

【００１６】また、本願に係るプロジェクション装置の
他の発明の一つは以下のように構成される。ライトバル
ブを有しており、該ライトバルブにおいて２次元配列さ
れた複数画素により光を変調し、該変調した光を投射す
るプロジェクション装置であって、第１の光源と、第２
の光源と、前記第１の光源からの光と前記第２の光源か
らの光を集光する反射鏡と、を有しており、前記反射鏡
の焦点近傍に前記第１の光源と前記第２の光源とを設け
ていることを特徴とするプロジェクション装置。

【００１７】この発明においては、光源部の構造を極め
て簡素化できる。なお、前記第１の光源と第２の光源の
発光特性(特には電源投入後の時間経過に対する光量の
変化特性)が異なるものである構成を好適に採用でき
る。なお、この発明において、前記第１の光源が前記ラ
イトバルブを照射する光量を調整する調光手段を有する
構成を採用できる。この調光手段としては、前記第１の
光源の出力光光量を調光する制御回路を好適に用いるこ
とが出来る。前記第１の光源が前記ライトバルブを照射
する光量を、前記第２の光源への電源投入後該第２の光
源が安定点灯に至るまでの間に徐々に減光させる構成が
好適である。

【００１８】前記第１の光源が前記ライトバルブを照射
する光量と前記第２の光源が前記ライトバルブを照射す
る光量とをあわせた光量が、一定の値に近づくように制
御することにより、視覚される映像の違和感を減らすこ
とが出来る。なお、この制御部としては具体的には、前
記第１の光源の出力光光量を調光する制御回路を用いる
ことが出来る。このような調光を実現する構成として
は、前記第２の光源の発光開始からの時間経過に伴う光
量変化に基づいて決められた補正データに応じて調光す
る構成を採用することが出来る。このときの調光は時間
経過に基づいて行うことが出来る。タイマーを用いるこ
とにより時間経過に応じた調光を行うことが出来る。ま
た、前記調光は、前記ライトバルブを照射する光の光量
を検出した結果に基づいて行わう構成としても良い。

【００１９】なお上記各発明は、２つの光源の特性が異
なる場合に好適に採用できるものであるが、特に、前記
第１の光源は、電源投入から安定点灯に至るまでの時間
が、前記第２の光源よりも短いものである場合に好適に
採用できる。ここで電源投入から安定点灯に至るまでの
時間とは、電源投入した時点から、電源投入後十分に時
間が経過した時点(定常発光している時点)での光量の９
０パーセントの光量が得られる時点までの時間のことを
言う。なお、第１の光源における電源投入から安定点灯
に至るまでの時間は、第２の光源における電源投入から
安定点灯に至るまでの時間よりも１５秒以上短いと特に
好適である。

【００２０】なお、上記各発明において、前記第１の光
源からの光による前記ライトバルブの照射を制御するた
めのタイマーを有する構成や、前記第１の光源からの光
による前記ライトバルブの照射を制御するための光量セ
ンサを有する構成を好適に採用できる。例えば第２の光
源の出力光量を検出するセンサの出力値に応じて第１の
光源がライトバルブを照射する光量を制御することが出
来る。また、上記各発明において、前記第２の光源の発
光を所定期間停止させる停止手段を有すると好適であ
る。これにより、電力供給が停止された後、所定時間の
間第２の光源の発光を停止することが出来る。このよう
な場合は第１の光源からの光によりライトバルブを照射
するようにするとよい。なお、前記第１の光源として
は、キセノン系ランプ、ハロゲン電球、タングステン型
電球、蛍光ランプ、発光ダイオード、電子源型光源、の
いずれかを好適に採用でき、第２の光源としては、メタ
ルハライドランプ、水銀封入型放電ランプのいずれかを
好適に採用できる。

【００２１】また、上記各発明において、前記ライトバ
ルブに照射される光をフィルタするフィルタとして、前
記第１の光源により前記ライトバルブを主に照射してい
る期間と前記第２の光源により前記ライトバルブを主に
照射している期間とのいずれか一方で用いる光学フィル
タを用いる構成を好適に採用できる。また、上記各発明
において、前記第１の光源により前記ライトバルブを主
に照射している期間と前記第２の光源により前記ライト
バルブを主に照射している期間とで、前記ライトバルブ
を駆動する映像信号に対する演算を異ならせる回路を有
している構成を好適に採用できる。上記映像信号に対す
る演算としては、映像のコントラストやブライトやデガ
ンマ特性を調整する演算が挙げられる。

【００２２】

【発明の実施の形態】（第１の実施例）以下の実施例で
は、光源と該光源からの照明を、二次元複数画素配列の
ライトバルブに照射して、投射レンズによりスクリーン
に投射するプロジェクタを有するプロジェクション装置
において、第１の瞬時点灯可能な光源と、第２の高効
率、高演色な光源と、光源切り替え手段、光源点灯順序
制御手段により装置の電源投入時は、点灯速度の速い光
源により瞬時に映像の投射を行い、点灯速度に制限のあ
る高効率で安定点灯が可能なランプが、安定点灯した時
点において、光路を後者の光源に切換えると共に、その
時点で、前記点灯速度の速い光源を、停止させ、後者の
光源を照明光源として、高演色、高効率に、映像を投射
可能としている。

【００２３】図１は、本実施例の特徴を最もよく表した
ものであって、本実施例に係るプロジェクション装置の
プロジェクタ投射系内部構造を表す上面図であり、図１
において、１ａは電源投入から安定発光に至るまでの時
間（ｔ＝Ｂ）の比較的長い照明手段としての放電管であ
るメタルハライドランプ、１ｂは楕円面または放物面に
形成された反射鏡、１ｃはメタルハライドランプ１ａの
電極、２ａは電源投入から安定点灯に至るまでの時間
（ｔ＝Ａ）の短い照明手段であるハロゲンランプ、２ｂ
は楕円面または放物面に形成された反射鏡、２ｃはハロ
ゲンランプ２ａの電極、３は移動式ミラー、４はシャッ
タ、５は第１のフライアイレンズ、６は反射ミラー、７
は第２のフライアイレンズ、８，９はダイクロイックミ
ラー、１０，１１，１２はミラー、１３はクロスダイク
ロイックプリズム、１４は投射レンズ、１５は赤色用透
過型液晶パネル、１６は緑色用透過型液晶パネル、１７
は青色用透過型液晶パネルである。

【００２４】また、１８は光学系遮光ケース、１９ａは
タイミングベルト、１９ｂはタイミングベルト１９ａと
移動式ミラー３とを連結する結合部材、１９ｃはタイミ
ングベルト１９ａとシャッタ４とを連結する結合部材、
２０ａ，２０ｂ，２０ｃはタイミングベルト走路用プー
リ、２０ｄはギア連動型タイミングベルト走路用プー
リ、２０ｅはプーリ２０ｄと連結連動し該プーリ２０ｄ
よりも径が大きいギア、２０ｆは前記ギア２０ｅと噛み
合う連結ギア、２１は前記ギア２０ｆと同軸で結合され
た駆動用電動機、１００は本投射系全体を収納する外装
ケースである。

【００２５】図４は、本実施例の電気的な構成を示す図
である。図４において、１０１は赤色用信号入力端子、
１０２は緑色用信号入力端子、１０３は青色用信号入力
端子、１０４は信号処理回路ブロック、１０５はメタル
ハライドランプ点灯用回路、１０６はハロゲンランプ点
灯用回路、１０７は全体の電源回路、１０８は本システ
ムの制御を司る装置制御手段であるマイクロコンピュー
タ、１０９は電動機駆動回路、２１はタイミングベルト
１９ａを駆動する電動機、１１１，１１２はタイミング
ベルト１９ａ、或いはシャッタ４、またはミラー３の位
置を検出する位置センサとしてのスイッチ、１１０は本
実施例に係るプロジェクション装置の電源端子を示す。

【００２６】図５は、プロジェクタ起動時、及び停止時
の、内部制御フローチャートを表す図である。図６は、
プロジェクタ瞬断処理の内部フローチャートを表す図で
ある。

【００２７】次に、図１に示す本実施例に係る投射系に
おけるメタルハライドランプユニット構造を図２に示
す。先ず、メタルハライドランプ１ａは、楕円面または
放物面を持った反射鏡１ｂのおおよそ焦点部分に固定さ
れ、メタルハライドランプ１ａの電極１ｃは反射鏡１ｂ
の投射方向と逆の光軸中心位置に開けられている小さな
孔を通して設けられる。

【００２８】もう一方の電極は図示しないが、反射鏡１
ｂの外周の前記メタルハライドランプ１ａの電極１ｃよ
り比較的離れた位置にて金属線１ｅが貫通するようにし
て、前記図１４のメタルハライドランプ点灯回路１０５
に絶縁されたコードにより接続される。

【００２９】本実施例に係るハロゲンランプユニット構
造を図３に示す。ハロゲンランプ２ａは、楕円面や放物
面を持った反射鏡２ｂのおおよそ焦点部分に固定され、
電極２ｃは前記反射鏡２ｂの光軸後部の比較的小さな貫
通孔より、後部に引き出され、前記図１４のハロゲンラ
ンプ点灯回路１０６に絶縁コードにより接続される。

【００３０】次に、本実施例に係るプロジェクション装
置の電源を投入しない状態、或いは電源を投入、また
は、親電源が投入されたスタンバイ状態からの投影モー
ドヘの操作スイッチが、投入された直後（以下初期状態
と呼ぶ）から、図５に示すシーケンス図に従って、順次
動作を説明する。

【００３１】尚、本体の光源等による発熱による温度上
昇は、図示による具体的な説明は省くが、本体内部の冷
却ファン等により、安全な温度に保つものとする。先
ず、図５のシーケンス図に示すように、ステップＳ１で
電源を投入、または、親電源が投入されたスタンバイ状
態からの投影モードヘの操作スイッチが、投入された直
後において、マイクロコンピュータの初期設定がなされ
（ステップＳ２）、前記ハロゲンランプ２ａが点灯され
る（ステップＳ３）。同様に、メタルハライドランプ１
ａも点灯される（ステップＳ５）。

【００３２】前記ハロゲンランプ２ａとメタルハライド
ランプ１ａの点灯直後の照度の立上り特性は以下のとお
りである。ハロゲンランプ２ａは点灯直後より充分な明
るさ（一般的には、約３００ｍＳｅｃ．程度で、最終明
るさの約９０％に達する。）に到達し、その後において
は、安定した発光を持続する。従って、ステップＳ４で
ハロゲンランプ２ａを光源として、信号処理回路の起
動、映像出画がなされる。

【００３３】しかし、一方のメタルハライドランプ１ａ
は、徐々に光量は増加するものの点灯から２０秒前後す
ると、ランプ内部の水銀蒸気圧が上がり始め、急激にラ
ンプ電圧は上昇しだし、２〜３分間経過すると、ほぼ定
格電圧に近い値になる。ランプが安定するまでの時間
は、ランプ立ち上がり途中の外部強制空冷状態、レフレ
クタやランプ前面ガラスの有無などの影響で増減する。

【００３４】ランプ安定までの期間、点灯回路１０５に
てランプ電圧を観測しながら、電流制御を行わせる。従
って光の立ち上がりは、ほぼランプ電圧の挙動に連動し
た関係に成るという状況にある。つまり光量が安定する
には、２〜３分間以上は必要である。また、図示しない
が、装置の、特に前記光源等からの発熱に起因した温度
上昇を回避する為に、冷却ファン等により冷却を行う。

【００３５】次に、前記初期状態において、反射ミラー
３は、ハロゲンランプ２ａからの光を、フライアイレン
ズ５に反射させる位置３（イ）に、配置されている。同
様にシャッタ４は、メタルハライドランプ１ａからの、
光束を遮断する位置４（ハ）に配置されている。

【００３６】ここで、反射ミラー３は結合部材１９ｂに
より、タイミングベルト１９ａに前記ミラー３の上辺
（非光路部分）で、機械的に連結され、またシャッタ４
もタイミングベルト１９ａの（ハ）の位置で結合部材１
９ｃにより、シャッタ４の上辺（非光路部分）で、機械
的に連結されている。

【００３７】タイミングベルト１９ａは、４つのプーリ
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄで、図１のように、走
路が決定されている。プーリ２０ｄは、ギア２０ｅと、
同一軸上で力学的に結合され、ギア２０ｅは、プーリ２
０ｄよりも大きく、ギア２０ｅの外周の一点には、ギア
２０ｆが力学的に結合され、電動機２１からの駆動によ
り、プーリ２０ｄの回転が減速され、タイミングベルト
１９ａは、充分なトルクが得られ、タイミングベルト１
９ａを、搬送させる構造になっている。

【００３８】また、前記ミラー３及び前記シャッタ４
は、図示してないが、検出する手段により、停止位置
が、決定される。前記ミラー３及び前記シャッタ４は、
一部に突起機構を施し、或いは、タイミングベルト１９
ａに特定光学的のマーキングまたは突起構造を施し、フ
ォトインタラプタ等により検出する、または、機構的に
マイクロスイッチにより検出、或いは、電気的伝導体を
前記ミラー３及び前記シャッタ４の一部に突起機構とし
て施し、或いは、タイミングベルト１９ａに直接構成
し、接触子によって、電気的導通により位置が検出され
る。そのため磁気的にも可能である。本実施例では、図
４のブロックダイアグラムに示すように、検出スイッチ
１１１，１１２にて検出して、マイクロコンピュータ１
０８の２つの入力ポートに接続され、マイクロコンピュ
ータ１０８のプログラミング処理により、電動機駆動回
路１０９により、電動機２１が駆動され、前記タイミン
グベルト１９ａの回転と方向の制御を行い、前記ミラー
３及び前記シャッタ４の位置が制御される。

【００３９】従って、前記初期状態においては、ハロゲ
ンランプ２ａからの色光がミラー３ａを介して、第１の
フライアイレンズ５に入射され、フライアイレンズ５を
通った色光は、ミラー６を介して第２のフライアイレン
ズ７に入射され、第２のフライアイレンズ７に入射した
色光は更に、ダイクロイックミラー８に照射される。

【００４０】ダイクロイックミラー８は、所定の角度で
は、透過光が青色の波長に設定され、青色光は、反射ミ
ラー１０に照射され、反射ミラー１０において光路の角
度を変えて、液晶パネル１７を照明する。一方ダイクロ
イックミラー８においては、緑色光と赤色光は、反射さ
れ、図示したように、４５度の光路を変えて、ダイクロ
イックミラー９に入射する。

【００４１】ダイクロイックミラー９は緑光を反射し液
晶パネル１６を照明する。また、ダイクロイックミラー
９は、赤色光を透過して、次段の反射ミラー１１と１２
にて、光路の角度を変えて、液晶パネル１５を照明す
る。

【００４２】次に、前記液晶パネル１５は、赤色用の信
号処理回路により、赤色画像が表示されており、同様
に、液晶パネル１６は、緑色用の信号処理により、緑色
画像が表示され、液晶パネル１７は、青色用の信号処理
回路により、青色画像が表示される。この電気的な構成
は、図４のブロックダイヤグラムに示す。

【００４３】図１において、ライトバルブとしての液晶
パネル１５，１６，１７は、近年では、０．９インチか
ら１．８インチ程度の透過型ポリシリコンのＴＦＴアク
ティブマトリクス液晶パネルなどが主流に、搭載される
ようになった。

【００４４】前記液晶パネル１５，１６，１７より出射
される、それぞれの青色、緑色、赤色光の像は、それぞ
れの角度から、クロスダイクロイックプリズム１３に
て、合成され、投射レンズ１４によりカラー画像がスク
リーンに拡大投射される。ここにおける各液晶パネル１
５，１６，１７の表示画像の向きに関しては、本明細書
に記載の従来例と同様である。

【００４５】次に、前記メタルハライドランプ１ａが電
源投入時より、図５のステップＳ５で点灯開始されてか
ら、徐々に光量が増加し約２〜３分間程度の立上り時間
を経て、ほぼ安定光量の発光状態に近づいた時点におい
て、ステップＳ６でメタルハライドランプ１ａからの光
量が充分であるか判断される。充分と判断されると、ス
テップＳ７でシャッタ４及びミラー３がメタルハライド
ランプモードの位置に移動する。即ち、前記電動機２１
を駆動させ、機構的伝達系のプーリ２０ｆ，２０ｅ，２
０ｄを介して、タイミングベルト１９ａを矢印ａの方向
に搬送させる。その結果、反射ミラー３は、位置（ロ）
まで移動する。

【００４６】一方、同じタイミングベルト１９ａに、結
合されている、シャッタ４も同様の回転方向に沿って、
位置（ニ）まで移動する。前記タイミングベルト１９ａ
もしくはシャッタ４、反射ミラー３、回転機構２０（２
０ａ〜２０ｆ）には、図示してないが、前述したように
位置検出センサが連動しており、図４に示すマイクロコ
ンピュータ１０８に、フィードバックされ、マイクロコ
ンピュータ１０８のプログラミング処理により、電動機
駆動回路１０９から、電動機２１が駆動され、前記タイ
ミングベルト１９ａの回転と方向の制御を行い、前記ミ
ラー３及び前記シャッタ４の位置が制御され、所定の場
所に停止する。そして、ステップＳ８でシャッタ４及び
ミラー３の移動が完了したか判断する。かくして、放電
管であるメタルハライドランプ１ａからの発光光が、反
射ミラー３を介して、フライアイレンズ５に入射する。

【００４７】フライアイレンズ５より後段の光路は、前
記の説明の通りで、投射レンズ１４により、スクリーン
に投射される。同時に前記ハロゲンランプ２からの、色
光は、シャッタ４により、遮光されると同時に、任意の
安全時間をおいて間もなく、光源制御回路１０６によ
り、遮断消灯され（ステップＳ９）、それ以降の投射
は、光源であるメタルハライドランプ１ａにて、行わ
れ、効率の良い、演色性に優れた、安定した、映像の投
射が可能となる。

【００４８】図５において、装置を停止させる動作は、
停止スイッチ制御（ステップＳ１０）、メタルハライド
ランプ１ａの停止（ステップＳ１１）、信号処理回路１
０４の停止（ステップＳ１２）、シャッタ４及びミラー
３の初期位置への復帰（ステップＳ１３）、ファンの冷
却終了（ステップＳ１４）、スタンバイランプ停止（ス
テップＳ１５）、マイクロコンピュータ１０８のウオー
ミングアップ（ステップＳ１６）の順序にて行われる。

【００４９】次に、上記光源であるハロゲンランプ２ａ
から、光源であるメタルハライドランプ１ａに切り替わ
った後の、効率の良い、演色性に優れた、安定した投射
状態において、万が一、瞬間的な電源の停止が発生した
場合は、図６のシーケンス図に示すように、ステップＳ
２１で瞬間的停電を検出し、ステップＳ２２で電源再投
入処理を行い、電源が復帰した時点において、図示しな
いが、冷却ファンを、回転させ、内部を所定の温度に保
つと共に、図５に示したのと同様に、ステップＳ１の電
源投入／スタート制御及びステップＳ２のマイクロコン
ピュータ初期設定を経て、ステップＳ２３において、電
動機２１は、シャッタ４及び反射ミラー３をそれぞれ前
記位置（イ），（ハ）に、復帰させるように、回転させ
て、動力伝達系の連結ギア２０ｆ、大きいギア２０ｅ、
及びプーリ２０ｄを介して、タイミングベルト１９ａを
搬送させる。

【００５０】また、ハロゲンランプ２ａを、瞬時に点灯
させる（ステップＳ３）。ハロゲンランプ２ａの色光
が、フライアイレンズ５に照射され映像が、スクリーン
に投影される（ステップＳ４）。

【００５１】メタルハライドランプ１ａは、メタルハラ
イドランプ再点灯処理され、ステップＳ２４でメタルハ
ライドランプ再投入と判断されると、ステップＳ２５で
タイマにより定められた再点灯禁止時間の間、メタルハ
ライドランプ１ａの点灯を停止する。ステップＳ２５の
タイマの再点灯禁止時間は、メタルハライドランプの信
頼性の補償に基づく時間であり、一般的には、２〜数分
間程度である。

【００５２】以上の動作により、本実施例に係るプロジ
ェクション装置の、電源の瞬間的停止に対して、電源
が、再供給された時点で、前記メタルハライドランプ１
ａの再点灯禁止時間に、拘束されることなく、投射が即
座に可能となるものである。

【００５３】メタルハライドランプ１ａの再点灯禁止時
間を経過した時点で、前記メタルハライドランプ１ａ
を、再点灯し（ステップＳ５）、メタルハライドランプ
１ａの光量が所定の光量になったか判断し（ステップＳ
６）、所定の光量になった時点で、前記初期の点灯から
のシーケンス同様、ステップＳ７で電動機２１を起動さ
せ、動力伝達系の連結ギア２０ｆ、大きいギア２０ｅ、
プーリ２０ｄ、を介して、タイミングベルト１９ａを搬
送させ、シャッタ４を（ハ）の位置に移動させると同時
に、ミラー６を（ニ）の位置に移動させ、ステップＳ８
で移動完了を確認したら、ステップＳ９で安定した、メ
タルハライドランプ１ａからの色光を、フライアイレン
ズ５を介して照明光とし、演色性が高く、高効率な投影
が回復できるものである。

【００５４】以上の実施例において、点灯開始より安定
点灯に至る時間が長いランプとしては、メタルハライド
ランプ１ａに示した放電管はメタルハライドランプの他
に、高圧水銀ランプなど水銀系ガスを封入したランプが
ある。

【００５５】また、点灯より直ちに安定光量が得られる
光源としては、ハロゲンランプ２ａのほかに、タングス
テン電球等の白熱型電球や、キセノンガスを封入したキ
セノン放電発光管、蛍光ランプ、発光ダイオード、蛍光
表示管、電子源型光源なども使用出来ることはもちろん
である。

【００５６】また、シャッタ４は、省いて、ミラー３に
おいて反射されず直進した色光を、光学系遮光ケース１
８等に直接当てても良い。この場合、光学系遮光ケース
１８は、黒色等の光が反射し難い表面処理にするのがよ
い。また、光学系遮光ケース１８が光線により加熱され
て温度が上昇することに対しては、放熱を考慮すればよ
い。

【００５７】また、上記のミラー４を移動して、前記２
種類の光源を切り替える以外に、前記ミラー４以降の光
路を固定として、前記ハロゲンランプ２ａと、メタルハ
ライドランプ１ａとを、移動させても同様の効果は得ら
れる。

【００５８】以上説明したように、光源であるメタルハ
ライドランプ１ａ等の放電管の点灯時の光量が安定する
までの期間、ハロゲンランプ２ａを光源とする構造とす
ることにより、本体の電源投入、或いは待機状態からの
スタート操作から直ちに、映像の投射が可能となるもの
である。また、瞬間的電源停止に対しても速やかに、投
影状態に回復出来るものである。

【００５９】（第２の実施例）前記第１の実施例におい
ては光源をミラーとシャッタにより切り替えたが、本発
明の第２の実施例に係るプロジェクション装置は、図８
及び図４に示す構造において、放電管であるメタルハラ
イドランプ１ａと、ハロゲンランプ２ａは、隣合わせで
配置され、共通の楕円面または放物面を持った反射鏡１
ｄのおおよそ焦点部分に固定され、各々の電極１ｃと２
ｃは、それぞれ、前記反射鏡１ｄを貫通して取り出さ
れ、図４のブロックダイアグラムに示す点灯回路１０５
と１０６に接続される。

【００６０】前記共通の反射鏡１ｄに取り付けられたメ
タルハライドランプ１ａと、ハロゲンランプ２ａ及び各
々の端子を、以下において複合ランプユニット２０１と
呼ぶ。複合ランプユニット２０１の外観図を図７に示
す。

【００６１】以下、第２の実施例におけるプロジェクシ
ョン装置の要部構造図を、図８に示し、その動作を説明
する。図８において、複合ランプユニット２０１は、前
記反射ミラー３を介して、フライアイレンズ５に入射さ
れる構造を取り、以降の光路は前記第１の実施例の場合
と同じである。

【００６２】次に、図９に示す、シーケンスに従って、
電源投入からの本実施例に係るプロジェクション装置の
動作を説明する。先ず、ステップＳ１で電源を投入、ま
たは、親電源が投入されたスタンバイ状態からの投影モ
ードヘの操作スイッチが、投入された直後において、ス
テップＳ２のマイクロコンピュータ初期設定を経て、ス
テップＳ３で前記ハロゲンランプ２ａが点灯される。同
様に、メタルハライドランプ１ａも点灯される。

【００６３】前記２つのランプの点灯直後の照度の立上
り特性は、前述したように、ハロゲンランプ２ａは点灯
直後より充分な明るさ（一般的には、約３００ｍＳｅ
ｃ．程度で、最終明るさの約９０％に達する。）に到達
し、その後においては、安定した発光を持続する。従っ
て、ステップＳ４で信号処理回路が起動し映像が出画さ
れる。

【００６４】一方、メタルハライドランプ１ａは、前述
したように緩やかに光量が増加し、２〜３分間程度で最
終的な明るさに到達する（ステップＳ５）。ステップＳ
６でメタルハライドランプ１ａの光量が充分であるとの
判断がされると、ステップＳ９でハロゲンランプ２ａが
停止消灯される。一方、メタルハライドランプ１ａは、
前述したように、緩やかに光量が増加し、２〜３分間程
度で最終的な明るさに到達する。

【００６５】反射鏡１ｄにおいては、双方の色光をまと
めて集光して、フライアイレンズ５に入射させ、以降は
第１の実施例と同様に、映像が投映されるものであり、
メタルハライドランプ１ａにおいて徐々に、その発光光
量が増加してくるのに対応して、前記ハロゲンランプ点
灯用回路１０６において、時間と共に、ハロゲンランプ
２ａの点灯光量を、減衰させて、常に照明光の光量を一
定になるように、制御するものである。

【００６６】この場合、前記ハロゲンランプ点灯用回路
１０６は、図４に示す前記マイクロコンピュータ１０８
において、予め、メタルハライドランプ１ａの光量増加
を補正するデータにより、前記ハロゲンランプ点灯用回
路１０６を制御しハロゲンランプ２ａの光量を徐々に減
衰させる構造とした。具体的にはハロゲンランプ点灯用
回路１０６において、チョッパ制御を行うと電力ロスは
少ない。

【００６７】また、前記マイクロコンピュータ１０８よ
りのハロゲンランプ点灯用回路１０６の制御は、デジタ
ル信号パラレル制御や、デジタル信号シリアル制御、ま
たはマイクロコンピュータ１０８にＤ／Ａコンバータ
や、パルス幅変調（ＰＷＭ）出力のポートを持たせ、ア
ナログ的電圧制御でも良い。この場合ハロゲンランプ点
灯用回路１０６においては、前記マイクロコンピュータ
１０８よりの制御データを例えばパルス幅に変換し、チ
ョッパ時間を制御して出力電圧を制御するものである。

【００６８】図９の停止時フローにおいて、停止動作
は、停止スイッチ制御（ステップＳ１０）、メタルハラ
イドランプ１ａ停止（ステップＳ１１）、信号処理回路
１０４停止（ステップＳ１２）、ファン冷却終了（ステ
ップＳ１４）、メイン電源停止（ステップＳ１７）の順
序にて行われる。

【００６９】（第３の実施例）また、上記第２の実施例
において、図８に示すように、光路の途中に光量センサ
を配して、マイクロコンピュータにより、光量が一定に
なるように、前記ハロゲンランプ点灯用回路１０６を制
御することにより、更に光量は安定する。

【００７０】図８に示す液晶パネル１６のイメージエリ
ア下辺に接近した位置に、光量センサ２００を、配置し
て、ノイズ等の外乱に対応して積分化等のしかるべき信
号処理を施し、マイクロコンピュータ１０８にフィード
バックして、例えば内部に具備されたＡ／Ｄコンバータ
により、量子化デジタル化を施し、図１０に示すシーケ
ンス処理等により前記ハロゲンランプ点灯用回路１０６
を制御する。

【００７１】図１０において、電源投入時フローのステ
ップＳ１〜ステップＳ５は図９の場合と同じであり、そ
の後ステップＳ３１の光量センサレベル検出がなされ
て、ステップＳ３２で光量値＞規定値Ａが成立するか判
断され、これが成立すると、ステップＳ３３でハロゲン
ランプ制御電圧１ステップ降下、ステップＳ３４でハロ
ゲンランプ駆動電圧＜規定電圧Ｂならば、ステップＳ９
でハロゲンランプ停止となり、動作が終了する。この場
合、光量センサは、フォトトランジスタ、フォトダイオ
ード、太陽電池、Ｃｄｓセンサ等が、実用的である。

【００７２】また、この場合、ハロゲンランプは、電圧
により調光可能であるが、定格値の約５０％以下におい
ては、ハロゲンランプの劣化につながる為、それ以下
の、駆動電圧においては、ハロゲンランプ２ａの点灯を
停止させる必要はある。

【００７３】また、他の前記点灯立上りの早い光源の中
に在っても同様に、調光範囲を考慮する必要はある。

【００７４】また、前記第１の実施例においても、前記
第１の実施例が、メタルハライドランプの点灯開始から
の時間をマイクロコンピュータ等の手段により、計数し
て得て、点灯時間により前記ランプの切り替えを行って
いるのに対して、同様の光量センサにより、規定の明る
さを検出した時点において、前記ランプの切り替えを行
うことにより、更に精度は向上する。この場合前記光量
センサは図示してないが、メタルハライドランプの光路
の一部に設置することが望ましい。

【００７５】（第４の実施例）前記の第１の実施例、第
２の実施例及び第３の実施例等において、第１の光源と
しての放電管であるメタルハライドランプ１ａと第２の
光源であるハロゲンランプ２ａとを、切り替えることに
より、特に、ハロゲンランプ２ａは、前記メタルハライ
ドランプ１ａに比較して、一般的には、色温度が低い。

【００７６】従って、本実施例に係るプロジェクション
装置は、ハロゲンランプ２ａと光路切り替え手段との間
に、色温度を改善すべく、トリミングフィルタを挿入す
ることにより、色温度の変動を改善するものである。

【００７７】（第５の実施例）また、上述のように光学
的に色温度を改善するほかに、光源の切り替え制御と連
動して、信号処理回路の、赤、青、緑の３色の信号のレ
ベル及びセットアップ（ブライトネス）及びデガンマ補
正のバランスを変える手段により、色温度の変動が、改
善できる。

【００７８】図４に示す回路ブロックダイアグラムの、
信号処理回路１０４において、前記光源の切り替え制御
と連動して、信号処理回路１０４の、赤、青、緑の３色
の信号のレベル及びセットアップ（ブライトネス）及び
デガンマ補正の値のバランスを、図示してないがマイク
ロコンピュータ１０８により、光源切り替え制御に連動
した色温度切り替え信号により、制御することにより、
前記光源切り替えにおいて、色温度の極端な変動を回避
できる。

【００７９】以上の各実施例に係るプロジェクション装
置は、瞬時投影できるように、２種類の光源を用いて電
源投入時から即座に、実用的な明るい映像を投射でき、
更に、立上り後、段階的に高効率、高演色性の投射画像
が得られる。また、電源の瞬間的な切断においても、即
座に投影状態に回復が可能となる。

【発明の効果】本発明によれば、複数光源を用いた好適
なプロジェクション装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施例に係る液晶プロジェク
ション装置におけるプロジェクタの光学レイアウトの平
面図である。

【図２】 本発明の実施例に係るメタルハライドランプ
ユニットの構造図である。

【図３】 本発明の実施例に係るハロゲンランプユニッ
トの構造図である。

【図４】 本発明の実施例に係る回路ブロックダイアグ
ラムである。

【図５】 本発明の第１の実施例に係るランプ点灯制御
フローチャートである。

【図６】 本発明の第１の実施例に係るランプ再点灯処
理制御フローチャートである。

【図７】 本発明の第１の実施例に係る複合ランプユニ
ットの構造を示し、（Ａ）は側面図、（Ｂ）は正面図で
ある。

【図８】 本発明の第２の実施例に係る液晶プロジェク
ション装置におけるプロジェクタの光学レイアウトの平
面図である。

【図９】 本発明の第２の実施例及び第３の実施例に係
るプロジェクション装置の動作説明のためのフローチャ
ート図である。

【図１０】 本発明の第２の実施例及び第３の実施例に
係るプロジェクション装置の動作説明のためのフローチ
ャート図である。

【図１１】 従来のプロジェクション装置の例を示す構
成図である。

【符号の説明】

１ａ：放電管であるメタルハライドランプ、１ｂ：楕円
面または放物面に形成された反射鏡、１ｃ：メタルハラ
イドランプ１ａの電極、１ｄ:反射鏡、２ａ：ハロゲン
ランプ、２ｂ：楕円面または放物面に形成された反射
鏡、２ｃ：ハロゲンランプ２ａの電極、３：移動式ミラ
ー、４：シャッタ、５：第１のフライアイレンズ、６：
反射ミラー、７：第２のフライアイレンズ、８，９：ダ
イクロイックミラー、１０，１１，１２：ミラー、１
３：クロスダイクロイックプリズム、１４：投射レン
ズ、１５：赤色用透過型液晶パネル、１６：緑色用透過
型液晶パネル、１７：青色用透過型液晶パネル、１８：
光学系遮光ケース、１９ａ：タイミングベル卜、１９
ｂ：タイミングベルトと移動式ミラー３を連結する結合
部材、１９ｃ：タイミングベルトとシャッタ４を連結す
る結合部材、２０ａ，２０ｂ，２０ｃ：タイミングベル
ト走路用プーリ、２０ｄ：ギア連動型タイミングベルト
走路用プーリ、２０ｅ：プーリ２０ｄと連結連動しプー
リ２０ｄよりも径が大きいギア、２０ｆ：前記ギア２０
ｅと噛み合う連結ギア、２１：前記ギア２０ｆと同軸で
結合された駆動電電動機、１００：本投射系全体を収納
する外装ケース、１０１：赤色用信号入力端子、１０
２：緑色用信号入力端子、１０３：青色用信号入力端
子、１０４：信号処理回路ブロック、１０５：メタルハ
ライドランプ点灯用回路、１０６：ハロゲンランプ点灯
用回路、１０７：全体の電源回路、１０８：本システム
の制御を司るマイクロコンピュータ、１０９：タイミン
グベルトを駆動する電動機駆動回路、１１０：本装置の
電源端子、１１１，１１２：タイミングベルト或いはシ
ャッタまたはミラーの位置を検出する位置センサとして
のスイッチ、２００：光量センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 門田 茂宏 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 繁田 和之 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 廣部 俊典 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 2H088 EA15 HA13 HA18 HA20 HA21 HA23 HA24 HA28 MA06 MA09 MA10 2H091 FA05Z FA14Z FA21X FA26Z FA34Y FA41Z LA15 LA17 MA07

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ライトバルブを有しており、該ライトバ
   ルブにおいて２次元配列された複数画素により光を変調
   し、該変調した光を投射するプロジェクション装置であ
   って、 第１の光源と、 第２の光源と、 前記第１の光源からの光もしくは前記第２の光源からの
   光を前記ライトバルブに導くミラーと、 該ミラーと前記第１の光源及び前記第２の光源との相対
   位置を変更する可動機構とを有することを特徴とするプ
   ロジェクション装置。
2. 【請求項２】 ライトバルブを有しており、該ライトバ
   ルブにおいて２次元配列された複数画素により光を変調
   し、該変調した光を投射するプロジェクション装置であ
   って、 第１の光源と、 第２の光源と、 前記第１の光源からの光もしくは前記第２の光源からの
   光を前記ライトバルブに導くミラーと、 該ミラーの位置を変更させることにより前記第１の光源
   からの光を前記ライトバルブに照射するのかもしくは前
   記第２の光源からの光を前記ライトバルブに照射するの
   かを選択することを有することを特徴とするプロジェク
   ション装置。
3. 【請求項３】 ライトバルブを有しており、該ライトバ
   ルブにおいて２次元配列された複数画素により光を変調
   し、該変調した光を投射するプロジェクション装置であ
   って、 第１の光源と、 第２の光源と、 前記第１の光源からの光もしくは前記第２の光源からの
   光を前記ライトバルブに導くミラーと、 前記第１の光源と前記第２の光源の少なくとも一方の前
   記ミラーに対する位置を変更させることにより前記第１
   の光源からの光を前記ライトバルブに照射するのかもし
   くは前記第２の光源からの光を前記ライトバルブに照射
   するのかを選択することを有することを特徴とするプロ
   ジェクション装置。
4. 【請求項４】 ライトバルブを有しており、該ライトバ
   ルブにおいて２次元配列された複数画素により光を変調
   し、該変調した光を投射するプロジェクション装置であ
   って、 第１の光源と、 第２の光源と、 前記第１の光源からの光と前記第２の光源からの光を集
   光する反射鏡と、を有しており、 前記反射鏡の焦点近傍に前記第１の光源と前記第２の光
   源とを設けていることを特徴とするプロジェクション装
   置。
5. 【請求項５】 前記第１の光源が前記ライトバルブを照
   射する光量を調整する調光手段を有する請求項４に記載
   のプロジェクション装置。
6. 【請求項６】 前記第１の光源が前記ライトバルブを照
   射する光量を、前記第２の光源への電源投入後該第２の
   光源が安定点灯に至るまでの間に徐々に減光させる請求
   項４もしくは５に記載のプロジェクション装置。
7. 【請求項７】 前記第１の光源が前記ライトバルブを照
   射する光量と前記第２の光源が前記ライトバルブを照射
   する光量とをあわせた光量が、一定の値に近づくように
   制御する制御部を有する請求項４乃至６のいずれかに記
   載のプロジェクション装置。
8. 【請求項８】 前記調光手段が、前記第２の光源の発光
   開始からの時間経過に伴う光量変化に基づいて決められ
   た補正データに応じて光量調整を行う請求項５に記載の
   プロジェクション装置。
9. 【請求項９】 前記調光手段が、前記ライトバルブを照
   射する光の光量を検出した結果に基づいて光量調整を行
   う請求項５に記載のプロジェクション装置。
10. 【請求項１０】 前記第１の光源は、電源投入から安定
    点灯に至るまでの時間が、前記第２の光源よりも短い請
    求項１乃至４のいずれかに記載のプロジェクション装
    置。
11. 【請求項１１】 前記第１の光源からの光による前記ラ
    イトバルブの照射を制御するためのタイマーを有する請
    求項１乃至１０のいずれかに記載のプロジェクション装
    置。
12. 【請求項１２】 前記第１の光源からの光による前記ラ
    イトバルブの照射を制御するための光量センサを有する
    請求項１乃至１０のいずれかに記載のプロジェクション
    装置。
13. 【請求項１３】 前記第２の光源の出力光量を検出する
    センサを有する請求項１乃至１０のいずれかに記載のプ
    ロジェクション装置。
14. 【請求項１４】 前記第２の光源の発光を所定期間停止
    させる停止手段を有する請求項１乃至１３のいずれかに
    記載のプロジェクション装置。
15. 【請求項１５】 前記第１の光源が、キセノン系ラン
    プ、ハロゲン電球、タングステン型電球、蛍光ランプ、
    発光ダイオード、電子源型光源、のいずれかである請求
    項１乃至１４のいずれかに記載のプロジェクション装
    置。
16. 【請求項１６】 前記第２の光源が、メタルハライドラ
    ンプ、水銀封入型放電ランプのいずれかである請求項１
    乃至１５のいずれかに記載のプロジェクション装置。
17. 【請求項１７】 前記ライトバルブに照射される光をフ
    ィルタするフィルタとして、前記第１の光源により前記
    ライトバルブを主に照射している期間と前記第２の光源
    により前記ライトバルブを主に照射している期間とのい
    ずれか一方で用いる光学フィルタを有する請求項１乃至
    １６のいずれかに記載のプロジェクション装置。
18. 【請求項１８】 前記第１の光源により前記ライトバル
    ブを主に照射している期間と前記第２の光源により前記
    ライトバルブを主に照射している期間とで、前記ライト
    バルブを駆動する映像信号に対する演算を異ならせる回
    路を有している請求項１乃至１６のいずれかに記載のプ
    ロジェクション装置。