JP2003102030A - 色順次表示装置とこれに用いる光源駆動制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高輝度・高画質で、最適なホワイトバランス
を容易に設定できる色順次表示装置を低コストで提供す
る。 【解決手段】 光源３と、光源から放射される光線を時
分割で色分離する色分離手段と、色分離手段により色分
離された光を順次変調して光学像を形成する空間光変調
素子２と、光学像を投影する投写手段４とを備える。更
に、色分離手段により切り替えられる色に応じて光源の
強度を変化させる光源駆動制御手段８を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光源ならびに空間
光変調素子（ＳＬＭ：Spatial Light Modulator）また
はライトバルブを用いた表示装置のうち、時分割、色順
次でカラー表示を行う色順次表示装置ならびにこれに用
いる光源駆動制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ホームシアター、プレゼンテーションに
用いる大画面表示が近年にわかに注目を集めており、シ
リコン基板上にスイッチング素子や反射電極などを作り
込んだ液晶パネル（ＬＣＯＳ：Liquid Crystal On Sili
con）や、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device）等の
反射型ライトバルブの表示画像を投写レンズなどにより
拡大投影し、大画面の表示画像を得るプロジェクタが商
品化されている。ＤＭＤはＳＬＭの１種であり、主に投
写型ディスプレイとして用いられる。ＤＭＤ素子は、１
個のチップに数十万または百万個以上の極めて微小なミ
ラーを有し、各ミラーはそれぞれ１画素に相当する。こ
のミラーを傾斜させて、ミラーへ入射する光線の出射角
度を変えることで、オン／オフを制御する。そのため
に、それぞれのミラーを、支持柱に取り付けられた１個
または複数のヒンジに取り付け、制御回路上へエアギャ
ップにより隔離して設置する構造になっている。この制
御回路は、それぞれのミラーを選択的に傾斜させる静電
気力を作用させる。ディスプレイに応用する場合は、画
像データがＤＭＤ素子のメモリセルへロードされ、ミラ
ーはこのデータによって、光をオン方向へ反射し、また
はオン方向からそらせるように反射するようにいずれか
１方向に傾斜させられる。

【０００３】従来プロジェクタに採用されている方式に
は、主として３板式と単板式がある。３板式プロジェク
タの例としては、ＲＧＢに色分解した各色光をそれぞれ
対応する３つのＳＬＭで変調し、色合成して同時にスク
リーンに投影する方式が挙げられる。この方式では、３
つのＳＬＭが並列に、各々が赤（Ｒ）用、緑（Ｇ）用そ
して青（Ｂ）用に使用される。これに比較して、単板式
プロジェクタは、ＳＬＭを１つしか必要とせず、Ｒ、Ｇ
そしてＢの光は、時系列で順番に単板のＳＬＭにより反
射される。３板式プロジェクタはＳＬＭを３つも必要と
するとともに、ＳＬＭを駆動するためのハードウェア
も、単板式プロジェクタに較べて３倍必要である。その
ため、低コスト化を目的とするプロジェクタは単板式が
有利である。プロジェクタに関わらず、ＳＬＭを用いた
カラー表示ディスプレイ全てに関して、上記の状況は同
様である。

【０００４】一方、単板式プロジェクタの例としては、
上記のように、時分割による混色を利用した色順次表示
方式が挙げられる。色順次表示方式とは、それぞれの画
素は各々赤、緑、または青に設定され、それぞれのフレ
ーム期間中において、そのフレームの諸画素は、赤、
青、緑の色毎のデータにより、順次アドレス指定され
る。一方でこれらと同じ色のフィルタが円盤状に構成さ
れ、少なくとも３つの異なる色領域を有するカラーホイ
ールが、このデータに同期して回転される。それによっ
て、それぞれの色に対応するデータに基いてＳＬＭが表
示を行う期間、ＳＬＭに入射する光はカラーホイールに
より帯域制御される。以上のようにして時分割でカラー
表示が可能となり、毎秒６０画像の標準ディスプレイ速
度以上に時分割レートが速くなれば、目は画像を本来の
色を有するものとして知覚する。

【０００５】従来の色順次表示装置の概略図を図１２に
示す。１２１はカラーホイール、１２２はＤＭＤ素子、
１２３はランプ、１２４は投写レンズ、１２５はスクリ
ーン、１２６はモータ、１２７はフィールドレンズであ
る。ランプ１２３は、ランプ駆動制御回路１２８により
制御される。モータ制御駆動回路１２９は、所定の回転
数でモータ１２６を駆動するための制御を行うととも
に、カラーホイール１２１の回転および位置に関する情
報を、ＤＭＤ駆動回路１３０に伝送する。ＤＭＤ駆動回
路１３０は、カラーホイール１２１の位置情報を受け、
ＤＭＤ素子１２２に照射される光線の色フレームを識別
する。そしてこの色に対応する映像信号を基に、変調を
行う。

【０００６】ＤＭＤ素子１２２はＳＬＭの１種であり、
マトリクス状のミラーアレイを有し、映像信号によって
瞬時に表示の切り替えが可能である。ビデオレートの動
画を表示するためには１秒間に６０フレームの映像を表
示できることが必要で、そのためにはミラーの応答速度
は１／６０＝１６．７ｍ秒以下であることが要求され
る。さらにこの間に少なくともＲＧＢ３色の表示が可能
であるためには、応答速度としては５．６ｍ秒以下が要
求される。この応答速度を満足すれば、ＤＭＤ素子１２
２は反射型液晶パネルでも構わない。高速応答の液晶と
しては、例えば強誘電液晶、反強誘電液晶、ＯＣＢ(Opt
ically Compensated Bend)液晶などが挙げられる。ＯＣ
Ｂ液晶とは、ベンド配向セルを用い、液晶の複屈折によ
り視野角方向の変化を自己補償する方式を用い、負の光
学補償フィルムと組み合わせることで、広視野角にでき
ることに加え、高速応答が可能となる液晶である。

【０００７】従来の色順次表示装置の動作について説明
する。ランプ１２３はキセノン、メタルハライドラン
プ、超高圧水銀灯などの放電タイプの高出力ランプであ
り、凹面鏡のほぼ焦点位置に配置され、ランプ１２３よ
り出射する白色光が楕円形状の凹面鏡によりカラーホイ
ール１２１のカラーフィルタ上に集光するように配置さ
れる。カラーホイール１２１は、赤、青、緑の各色の色
フィルタが円盤状に配置されるように構成され、それぞ
れのフィルタがランプ１２３より出射する光線を遮るの
に同期して、ＤＭＤ素子１２２は各光線の色に対応した
画像フレームを表示する。単一の画像フレームの期間、
通常は１／６０秒に対して、カラーホイール１２１を画
像フレーム毎に１回転、または毎分３６００回転（r.p.
m）で、モータ１２６により回転させる。この様なシス
テムでは、１フレーム周波数間に６つのカラーサブフレ
ームが存在し、その各々は赤、緑、青、赤、緑、青であ
る。このように色分離された光線がフィールドレンズ１
２７により平行光となって、ＤＭＤ素子１２２に照射さ
れる。それぞれの色に対応してＤＭＤ素子１２２は瞬時
に表示画像を切り替え、変調された各色光線は、投写レ
ンズ１２４を用いてスクリーン１２５に拡大投影され
る。スクリーン１２５に投写された表示は、１／６０秒
の間にＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の映像が順次表示
されるため、目ではこれらは残像として見え、フルカラ
ーの映像が認識される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従来、最も一般的に用
いられている光源として、超高圧水銀ランプが挙げられ
るが、その分光放射強度は、緑帯域において高いピーク
を有するとともに、ＲＧＢのそれぞれの帯域でその強度
が異なる特性を有する。従って超高圧水銀ランプから出
射する白色光線を使用する色順次表示装置において、カ
ラーホイールで色分離されたＲＧＢの光線をそのまま混
色すると、白色色温度は黒体軌跡からは大きく緑側にシ
フトして緑っぽい白色となり、ビデオ画像においては極
めて印象の悪い表示となる。

【０００９】そこでホワイトバランスを最適化するため
に、従来はカラーホイールのＲＧＢフィルタの中心角度
をそれぞれ異なる角度で設計し、時間軸方向でＲＧＢそ
れぞれの光量を調整していた。さらには十分な階調性を
得るために、ＤＭＤミラーの応答速度からＲＧＢのフレ
ーム期間が制約され、フィルタの中心角度の最小値が規
定される。従って、特に不要な光量が多い緑表示におい
ては、フィルタを最小角度まで小さくしてもなお光量が
多く、所定の白色色温度が実現できないために、さらに
フィルタ透過率を下げることで減光しなければならなく
なる。

【００１０】従って、従来の色順次表示装置に用いるカ
ラーホイールにおいては、最適なホワイトバランスを取
るために、ＲＧＢでそれぞれ角度の異なる扇形のフィル
タを貼り合わせるとともに、Ｇフィルタでは減光させる
構成を必要とし、カラーホイールのコストを高くしてい
た。さらにランプの出射する光線が有効に利用されない
ので、光利用効率を低下させていた。

【００１１】さらにカラーホイールに用いるダイクロイ
ックフィルタは、バッチプロセスで製造されるために個
々のフィルタ間でのバラツキが大きく、また超高圧水銀
ランプにおいても同様のことがいえる。色順次表示装置
において、表示色を規定する最大の光学要素部品はラン
プとカラーホイールであり、この２つのバラツキが、装
置のホワイトバランスのバラツキに大きく影響する。ま
た両者の経時変化によるホワイトバランスの変化も問題
となる。

【００１２】ＤＭＤ素子等の階調表示方法は、サブフィ
ールド法等と呼ばれる、例えば特開平４−１９５０８７
号公報に開示されるような、２値のメモリー効果を持つ
表示装置に、中間調を持つ画像を表示するために用いら
れる方式である。１個のＤＭＤ素子と回転するカラーフ
ィルタを用いて、赤色、緑色、青色を順次表示すること
でカラー表示、ならびに８ビット、２５６階調のテレビ
ジョン画像を表示する例を挙げて説明する。

【００１３】ＤＭＤ素子は微小なミラーの集合体であ
り、映像信号によって非常に高速でミラーのＯＮ（点
灯）／ＯＦＦ（非点灯）を切り替えることにより、表示
が可能となる。１枚の画像（１フィールド）は８枚の２
値画像（サブフィールド）により構成される。各サブフ
ィールドにおいて、ＤＭＤ素子のミラーがＯＮ（点灯）
する期間の時間的長さ、あるいはこの期間での点灯する
パルス数により、それぞれのサブフィールドでの重み付
けを行う（すなわち輝度を変える）ことができる。それ
ぞれのサブフィールドは２進法に従って、それぞれ
「１」、「２」、「４」、「８」、「１６」、「３
２」、「６４」、「１２８」の重み（輝度）を持ってい
る。ＤＭＤ素子のそれぞれの画素は、点灯させるサブフ
ィールドの組み合わせにより中間調を表示する。たとえ
ば「１７３」に相当する輝度は、重み付けが「１２８」
のサブフィールド番号８、重み付けが「３２」のサブフ
ィールド番号６、重み付けが「８」のサブフィールド番
号４、重み付けが「４」のサブフィールド番号３、およ
び重み付けが「１」のサブフィールド番号１の、各サブ
フィールドを点灯させることにより得られる。このよう
な駆動方法を採用することにより、ミラーのようにＯＮ
かＯＦＦかの２値しか取り得ない素子であっても、階調
表示が可能になる。

【００１４】ところが１フィールドに少なくともＲＧＢ
の３色を表示し、８ビットの階調表示を行うためには、
ミラーの応答速度が１６．６７ｍ秒／３／２５６＝２
１．７μ秒より速くなければＬＳＢを表現できない。さ
らに階調を増やそうとすれば、その半分の応答速度が要
求され、現状のＤＭＤ素子では非常に困難である。

【００１５】また一方、高輝度表示を実現するために
は、カラーホイールにＲＧＢフィルタ領域に加えてホワ
イトセグメントが追加される。階調レベルの高いグレー
表示の際に、ＲＧＢフィルタで再現される輝度にホワイ
トセグメントでの輝度を加えて、より明るいグレー表示
を行うためである。その際に課題となるのが、コントラ
ストである。黒表示の場合にはライトバルブで光線を遮
断するが、それでも微小の光量が漏れるために、コント
ラストは数百：１という有限値を示す。ランプから出射
される光線は、黒表示であろうと、白表示と同様にカラ
ーホイールを透過してライトバルブを照明する。特にホ
ワイトセグメントを透過する光量は、ＲＧＢフィルタを
透過する光量の約３倍の強度を有している。その結果、
ホワイトセグメントを追加して明るさは向上するが、コ
ントラストは同等、あるいは低下する。

【００１６】本発明は、高輝度・高画質で、最適なホワ
イトバランスを容易に設定できる色順次表示装置、なら
びにこれに用いる光源駆動制御装置を、低コストで提供
することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明の色順次表示装置
は、光源と、前記光源から放射される光線を時分割で色
を切り替えて色分離する色分離手段と、前記色分離手段
により色分離された光を順次変調して光学像を形成する
空間光変調素子と、前記光学像を投影する投写手段とを
備える。上記の目的を達成するため、前記色分離手段よ
り色の切り替え情報が供給され、前記色分離手段により
切り替えられる色に応じて光源の強度を変化させる光源
駆動制御手段を更に備える。

【００１８】この構成によれば、従来、例えばカラーホ
イールで減光していたＧ光を、ランプで出力調整するこ
とができる。それにより、従来と同レベルのホワイトバ
ランス、輝度であっても、平均ランプ電力を低減させる
ことが可能であり、反対に従来と同じランプ電力であれ
ば、同レベルのホワイトバランスでありながら、輝度を
向上させることが可能である。

【００１９】この色順次表示装置において、前記色分離
手段はカラーホイールを含み、分離される色が前記カラ
ーホイールの回転により切り替わるとともに、前記カラ
ーホイールの回転に応じてパルスを発生するように構成
され、前記光源駆動制御手段は、前記パルスに同期して
前記光源の強度を変化させる構成とすることができる。

【００２０】また、１フィールド内の各色における表示
期間が等しい構成とすることができる。

【００２１】好ましくは、パルスを遅延させることによ
り、光源駆動制御装置が光源の強度を変化させるタイミ
ングを、カラーホイールの色が切り替わるタイミングと
合致させるパルス遅延手段を有する。

【００２２】また上記の色順次表示装置において、空間
光変調素子はオンとオフの２値表示の光学像を形成し、
時間幅あるいはパルス数によりそれぞれ重みづけられた
複数の２値の光学像を時間的に重ねて表示する階調表示
を行うとともに、光源駆動制御装置が光源の強度を変化
させることによる階調レベルが更に組み合わされた構成
とすることができる。

【００２３】本発明の他の構成の色順次表示装置は、光
源と、前記光源からの放射される光線を時分割で色分離
する色分離手段と、前記色分離手段により色分離された
光を順次変調して光学像を形成する空間光変調素子と、
前記光学像を投影する投写手段とを備え、色分離された
ＲＧＢの各色の切り替わりに同期するとともに、映像信
号のレベルに応じて前記光源の強度を変化させる光源駆
動制御手段を更に備える。

【００２４】この色順次表示装置において好ましくは、
色分離手段はＲＧＢの３色のセグメントおよび透明なセ
グメントから構成されるカラーホイールであり、透明な
セグメントに光線が照射され、かつ空間光変調素子がオ
フの期間は、光源駆動制御手段により光源の強度を低下
させる構成とする。

【００２５】または、色分離手段はＲＧＢの３色のセグ
メントから構成されるカラーホイールであり、少なくと
もＧフィルタに光線が照射されている期間において、映
像信号のレベルに応じて、光源駆動制御手段により光源
の強度を低下させる構成とすることができる。

【００２６】本発明の光源駆動表示装置は、光源から放
射される光線を時分割で色分離し、前記色分離される光
を空間光変調素子により順次変調して形成される光学像
を投影するように構成された色順次表示装置に用いら
れ、マイコン内にあらかじめ格納された前記光源の駆動
電圧と電流値データテーブルを有し、前記光源点灯時に
検出した前記駆動電圧に応じた前記電流値を前記マイコ
ンより読み出し、所定の電流を前記光源に供給して点灯
させるよう制御する。そして、前記マイコン内に複数の
前記データテーブルを有し、外部の信号によって参照す
るデータを異ならせる。

【００２７】この光源駆動制御装置において、過大な電
流および過小な電流が供給されないよう制限するリミッ
タ回路を有することが好ましい。

【００２８】

【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１における色順次表示装置の概略図を図１に示す。
１はカラーホイール、２はＤＭＤ素子、３はランプ、４
は投写レンズ、５はスクリーンである。６はモータであ
り、カラーホイール１を回転させる。７はフィールドレ
ンズである。８はランプ駆動制御回路、９はモータ制御
駆動回路、１０はＤＭＤ駆動回路である。

【００２９】ＤＭＤ素子２はＳＬＭの１種であり、マト
リクス状のミラーアレイを有し、映像信号によって瞬時
に表示の切り替えが可能である。ランプ３としては、キ
セノン、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯などの放
電タイプの高出力ランプが用いられる。ランプ３は、凹
面鏡のほぼ焦点位置に配置され、ランプより出射する白
色光が、楕円形状の凹面鏡によりカラーホイール１のカ
ラーフィルタ上に集光するように配置される。

【００３０】カラーホイール１は、各１２０°毎に分割
された領域に、赤、青、緑の各色の色フィルタが円盤状
に配置されるように構成される。それぞれのフィルタが
光線を遮るのに同期して、ＤＭＤ素子２は光線の色の画
像フレームを表示する。単一画像フレーム、通常は１／
６０秒のフレームに対して、カラーホイール１を画像フ
レーム毎に２回転させる。すなわち、カラーホイール１
は毎分７２００回転（r.p.m）で回転する。

【００３１】モータ制御駆動回路９は、所定の回転数で
モータ６を駆動するように制御するとともに、カラーホ
イール１の回転および位置に関する情報を、ＤＭＤ駆動
回路１０ならびにランプ駆動制御回路８へ伝送する。Ｄ
ＭＤ駆動回路１０は、カラーホイール１の位置情報を受
け、ＤＭＤ素子２に照射される光線の色フレームを識別
する。そしてこの色に対応する映像信号を基に、変調を
行う。

【００３２】この様なシステムでは、１フレーム周波数
間に６つのカラーサブフレームが存在し、その各々は
赤、緑、青、赤、緑、青である。このように色分離され
た光線が、フィールドレンズ７により平行光となって、
ＤＭＤ素子２に照射される。それぞれの色に対してＤＭ
Ｄ素子２は瞬時に表示画像を切り替え、変調された各色
光線は、投写レンズ４を通してスクリーン５に拡大投影
される。スクリーンに投写された表示は、１／６０秒の
間にＲ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、Ｇ、Ｂの各色の映像が順次表示さ
れるため、目にはこれらが残像として見え、フルカラー
の映像が認識される。

【００３３】ランプ駆動制御回路８は、カラーホイール
１の位置情報を受け、ＤＭＤ素子２に照射される光線の
色に対応するように、ランプ強度を変調する。図２に、
一例として、ランプ駆動回路８を制御する入力信号波形
（ａ）と、モータ制御駆動回路９から送られてくるカラ
ーホイール１回転につき１パルスのパルス信号波形
（ｂ）を示す。これによって図２（ｃ）に示すような電
流出力波形がランプ３へ供給され、ＲＧＢで異なるラン
プ出力が可能となる。例えば光源として１００Ｗ超高圧
水銀ランプを用いる場合は、光量が少ない赤を表示する
期間は１００Ｗ以上、例えば１２０Ｗになるようにラン
プ制御信号の電圧値を設定し、青は１００Ｗ、光量が多
い緑を表示する期間は１００Ｗ以下、例えば８０Ｗにな
るようにランプ制御信号の電圧値を設定する。このよう
に、従来カラーホイールで減光していたＧ光を、ランプ
で出力調整する。それにより、平均ランプ電力は従来と
変わらない１００Ｗでありながら、Ｇ光を減光していた
ときのホワイトバランスと同レベルに調整すれば、約２
０％の明るさ向上が可能となる。

【００３４】（実施の形態２）次に本発明の実施の形態
２における色順次表示装置について説明する。装置の概
略図は図１に示すものと同じであるので、説明は省略す
る。本実施の形態は、表示の階調性を向上させることを
目的とし、液晶パネルまたはＤＭＤ素子などの表示素子
で可能な階調レベルに加えて、ランプ輝度の変化を組み
合わせることにより、さらに高階調の制御を行う。

【００３５】例えばＤＭＤ素子をライトバルブとして用
いる色順次表示装置において、ＤＭＤ素子はミラーのオ
ンとオフの２値制御であるために、階調表示方法として
パルス幅変調方式を採用している。この方式は、パルス
の時間幅の長さによって階調を規定するものであり、２
進法に従ったサブフィールドでの重み付けを行う（すな
わち輝度を変える）ことによって、全ての階調を表現可
能とする。例えば２５６階調表示の場合、それぞれのサ
ブフィールドは２進法に従って、（０）から（７）まで
の８つのビットに、それぞれ「１」、「２」、「４」、
「８」、「１６」、「３２」、「６４」、「１２８」の
重み（輝度）を持った時間幅が与えられている。ＤＭＤ
素子のそれぞれの画素は、どのサブフィールドを点灯さ
せるかの組み合わせにより、中間調を表示する。このよ
うな駆動方法を採用することにより、ミラーのようにＯ
ＮかＯＦＦかの２値しか取り得ない素子であっても、階
調表示が可能になる。

【００３６】更に本実施の形態においては、時間幅の重
みに加えて、一部のサブフィールドに対しては、ランプ
輝度の重みも与える。

【００３７】図３（ａ）に、ＤＭＤ素子の駆動パターン
の一例を、時間軸を横軸にして模式的に示す。図３
（ｂ）には、対応する時間におけるランプ輝度を示す。
説明を簡略にするために、１フィールド中のＲＧＢの切
り替わりは１回のみとして示した。また、ＲＧＢの駆動
法はそれぞれ同様なので、代表としてＧ光の場合につい
て説明する。この例では、最小ビット（「１」の重みを
持ったビット）が２個存在し、そのうちの１個はランプ
変調によって明るさが１／２となっているので、全体で
９ビット、５１２階調表示が実現できる。

【００３８】図４（ａ）に、ＤＭＤ素子の駆動パターン
の他の例を示す。図４（ｂ）には、対応する時間におけ
るランプ輝度を示す。この例では、最小ビット（「１」
の重みを持ったビット）が３個存在し、そのうちの１個
は、ランプ変調によって明るさが１／２、別の１個はラ
ンプ変調によって明るさが１／４となっているので、全
体で１０ビット、１０２４階調表示が実現できる。

【００３９】また例えば図５に示すように、「１」、お
よび「１２８」の重みを持ったサブフィールドに対し
て、１／２のランプ輝度の重みを与えることもできる。
このランプ変調パターンでも、８ビット２５６階調か
ら、２倍の９ビット５１２階調表示が可能となる。この
ように種々のパターンが考えられるが、本発明は、ラン
プの明るさ制御を時間軸の定められた期間で行うことに
より、表示の階調制御を可能とする、全ての場合に適用
可能である。

【００４０】（実施の形態３）本発明の実施の形態３に
おける色順次表示装置の概略図を図６に示す。６１はカ
ラーホイール、６２はＤＭＤ素子、６３はランプ、６４
は投写レンズ、６５はスクリーン、６６はモータ、６７
はフィールドレンズ、６８はランプ駆動制御回路、６９
はモータ制御駆動回路、６１０はＤＭＤ駆動回路であ
る。実施の形態１と同じ構成、動作の説明は省略する。

【００４１】本実施の形態では、ランプ駆動制御回路６
８には、モータ制御駆動回路６９からの信号に加えて、
ＤＭＤ駆動回路６１０からの信号も入力される。従っ
て、ランプ駆動制御回路６８は、カラーホイール６１の
位置情報に基きＤＭＤ素子６２に照射される光線の色に
対応するようにランプ強度を変調するとともに、ＤＭＤ
駆動回路６１０の信号レベルに応じて制御電圧値をダイ
ナミックに変化させる。これにより、見かけのコントラ
スト向上と全階調レベルに渡るホワイトバランスの最適
化が可能となる。以下、具体的な例を挙げて説明する。

【００４２】例えば図７に示すように、ＲＧＢの入力信
号レベルに対して、出力信号レベルを変換するガンマ特
性が異なる場合がある。これは例えば中間調、特に肌色
の再現性等を忠実に行う為などに良く用いられている
が、このような調整もＲＧＢに応じてランプの出力を変
調することにより、容易に行うことが可能となる。ラン
プ駆動制御回路６８にマイコンを搭載し、ＲＧＢ映像信
号レベルに応じて最適な色度値を設定するようなデータ
をあらかじめ記憶させておけばよい。

【００４３】また、映像信号レベルに応じてランプを変
調する技術が、米国特許第５７１７４２２号に開示され
ている。本実施の形態では、まず視感度の最も高いＧ光
に着目して、ＤＭＤ素子６２に照射される光線が緑表示
に対応する期間のみランプ強度を変調するとともに、制
御電圧値をＤＭＤ駆動回路６１０の信号レベルに応じて
可変とする。特に黒表示において、Ｇの光量を減光する
ことでコントラストが増加するとともに、黒の明るさの
絶対値が下がるので、無光の黒レベルとの差が小さくな
り引き締まった表示となる。また緑がかった黒レベルは
表示品位を下げる要因となるが、これが大幅に改善され
る。ランプ点灯全期間においてランプ電力を低下させる
ような制御であると、ランプ温度の低下を招き、これに
よってハロゲンサイクルが壊れ、管壁の黒化などによる
ランプ輝度低下を引き起こし、ランプ信頼性を損なう課
題があった。これに対して、本実施の形態のようにＧ表
示期間のみランプ電力を低下させる制御を行うことによ
ってランプ温度低下を抑え、ランプ寿命の劣化が少な
く、画質が向上する効果が得られる。

【００４４】またカラーホイール６１がＲＧＢフィルタ
領域以外に無色透明なホワイトの領域を持ち、高輝度グ
レーレベルを表示する場合に、このホワイトセグメント
が光線を透過させる期間、ＤＭＤ素子６２をオンして、
白表示の輝度を高める技術が知られている。図８に示す
ように、入力信号レベルが１２８階調レベル以上でホワ
イトセグメント期間のＤＭＤ素子がオンとなり、それ以
上の階調ではホワイトセグメントの階調に応じて、２５
６階調までステップ状にホワイトセグメントがオンして
いき、明るさが上昇する。

【００４５】ここで、ホワイトセグメントの領域が大き
くなればなるほど、ＲＧＢのみのフィルタで構成される
カラーホイールに比べて明るくなるが、黒レベルも同じ
割合で上昇する。白黒でのコントラストは変わらない
が、単色でのコントラストや、ホワイトセグメントが光
らない階調レベルでの中間調のコントラストは明らかに
低下し、ビデオ表示などで暗いシーンなどの見た目のコ
ントラストは劣化する。本実施の形態ではこの点に着目
し、図９に示すようなランプ駆動制御回路６８の入力信
号波形でランプの光出力を制御する。ホワイトセグメン
トがオンしている期間はランプ出力を定常値にしてお
き、ホワイトセグメントがオフの期間はランプ出力を最
小にするように制御する。これにより、単色コントラス
トならびにホワイトセグメントが光らない階調レベルで
の中間調コントラストを向上できる。

【００４６】本実施の形態では、映像信号レベルをＤＭ
Ｄ駆動回路６１０からランプ駆動制御回路６８へ供給す
る例を示したが、ＤＭＤ駆動回路６１０に映像信号を供
給する映像信号処理回路からランプ駆動制御回路６８へ
供給するように構成してもよい。その場合も動作は同じ
である。

【００４７】（実施の形態４）本発明の実施の形態４に
おけるランプ駆動制御回路について詳細に説明する。図
１０は、本実施の形態のランプ駆動制御装置の回路構成
を説明するブロック図である。大きく分けると、ランプ
点灯回路１０１と、ランプ制御信号発生回路１０２から
構成される。ランプ点灯回路１０１は、バラスト１０
３、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０４、およびＰＦＣ（力率
改善回路）１０５を含む。ランプ制御信号発生回路１０
２は、遅延回路１０６、分周回路１０７、およびリミッ
タ回路１０８を含む。

【００４８】ランプ制御信号発生回路１０２には、モー
タ制御駆動回路から供給されるカラーホイール１回転に
つき１パルスの同期パルス信号が基準信号として入力さ
れ、まず遅延回路１０６でＲＧＢのフィルタ位置を調整
する。この遅延回路１０６を設けることで、カラーホイ
ールをモータに対して任意の位置に取り付けても、基準
信号をＲＧＢフィルタと同期させることができる。この
外部から供給される基準信号を分周回路１０７でＲＧＢ
それぞれの周波数に分周し、各パルスの電圧レベルの制
御に用いることができる。この電圧レベルによりランプ
の電流値を規定し、ランプの出力電力を決定する。ＲＧ
Ｂ各色期間におけるランプ出力電力値は、あらかじめ決
められた固定値とするか、あるいは外部からの入力信号
により制御可能な構成とすることもできる。さらに制御
信号出力段には、リミッタ回路１０８を設ける。これは
ランプ電力が所定値より低下、または上昇するのを防止
するためである。これによってランプの信頼性を確保す
るとともに、フリッカや輝点移動、立ち消えなどの性能
劣化やランプの破裂を防止する。このようにしてランプ
制御信号発生回路１０２により、図２に示すような制御
信号を作成し、ランプ点灯回路１０１へ入力する。

【００４９】（実施の形態５）図１１は、実施の形態５
におけるランプ駆動制御装置の回路構成を示すブロック
図である。このランプ駆動制御回路は、データコントロ
ール回路１１１、インバータ回路１１２、インバータ制
御回路１１３、電圧検出回路１１４から構成されてい
る。データコントロール回路１１１内のマイコン１１５
が、ＲＧＢそれぞれのランプ電圧値と電流値のデータを
テーブルとして記憶している。外部信号に応じて参照す
るデータテーブルを切り替えて、電圧値・電流値データ
をインバータ制御回路１１３へ送る。インバータ制御回
路１１３は、所定のランプ電流、ランプ電圧がランプへ
印加されるようにインバータ回路１１２を制御する。さ
らに電圧検出部１１４で検出した電圧値を、再度データ
コントロール部１１１へ戻し、マイコンで最適な電流値
を参照し、フィードバックさせて制御を行う。これより
ＲＧＢの各々について所定のランプ出力に制御すること
ができる。

【００５０】以上の実施の形態では、投写レンズを用い
た投写型ディスプレイを色順次表示装置の例として説明
したが、投写レンズの代わりに接眼レンズを用いた直視
型の色順次表示装置であっても、本発明を適用すること
ができる。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、光利用効率が向上して
高輝度であり、最適なホワイトバランスを容易に設定可
能な色順次表示装置を、低コストで実現できる。

【００５２】また本発明によれば、映像信号に応じたラ
ンプ出力変調によって、黒レベルを改善し、見かけのコ
ントラストを向上させるとともに黒表示品位を向上させ
た色順次表示装置を実現できる。

【００５３】さらに本発明によれば、表示素子により表
現できる階調レベルに加えて、光源の明るさレベルを制
御することによる新規な階調レベルを追加して、高画質
化した色順次表示装置を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１における色順次表示装
置の構成を示す概略図

【図２】 本発明の実施の形態１における色順次表示装
置のランプ信号波形図

【図３】 本発明の実施の形態２における色順次表示装
置のランプ変調動作を示す模式図

【図４】 本発明の実施の形態２における色順次表示装
置のランプ変調動作の他の例を示す模式図

【図５】 本発明の実施の形態２における色順次表示装
置のランプ変調動作の更に他の例を示す模式図

【図６】 本発明の実施の形態３における色順次表示装
置の構成を示す概略図

【図７】 ＲＧＢのガンマ特性を説明する模式図

【図８】 本発明の実施の形態３における色順次表示装
置のランプ変調動作の例を示す模式図

【図９】 本発明の実施の形態３における色順次表示装
置のランプ変調動作の他の例を示す模式図

【図１０】 本発明の実施の形態４におけるランプ駆動
制御装置の回路構成を示すブロック図

【図１１】 本発明の実施の形態５におけるランプ駆動
制御装置の回路構成を示すブロック図

【図１２】 従来の色順次表示装置の構成を示す概略図

【符号の説明】

１ カラーホイール ２ ＤＭＤ素子 ３ ランプ ４ 投写レンズ ５ スクリーン ６ モータ ７ フィールドレンズ ８ ランプ駆動制御回路 ９ モータ制御駆動回路 １０ ＤＭＤ駆動回路

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｇ０３Ｂ 21/00 Ｆ 21/14 21/14 Ａ Ｆターム(参考） 2H041 AA21 AB10 AC01 AZ02 AZ06 2H048 AA12 AA18 AA24 AA26 5C060 AA07 BA03 BA09 BB13 BC01 BE05 BE10 EA00 GB06 HB09 HB21 HC17 HD01 JA11 JA14 JB06

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源と、前記光源から放射される光線を
   時分割で色を切り替えて色分離する色分離手段と、前記
   色分離手段により色分離された光を順次変調して光学像
   を形成する空間光変調素子と、前記光学像を投影する投
   写手段とを備えた色順次表示装置において、前記色分離
   手段より色の切り替え情報が供給され、前記色分離手段
   により切り替えられる色に応じて光源の強度を変化させ
   る光源駆動制御手段を更に備えたことを特徴とする色順
   次表示装置。
2. 【請求項２】 前記色分離手段はカラーホイールを含
   み、分離される色が前記カラーホイールの回転により切
   り替わるとともに、前記カラーホイールの回転に応じて
   パルスを発生するように構成され、前記光源駆動制御手
   段は、前記パルスに同期して前記光源の強度を変化させ
   ることを特徴とする請求項１記載の色順次表示装置。
3. 【請求項３】 １フィールド内の各色における表示期間
   が等しいことを特徴とする請求項１記載の色順次表示装
   置。
4. 【請求項４】 パルスを遅延させることにより、光源駆
   動制御装置が光源の強度を変化させるタイミングを、カ
   ラーホイールの色が切り替わるタイミングと合致させる
   パルス遅延手段を有することを特徴とする請求項２記載
   の色順次表示装置。
5. 【請求項５】 空間光変調素子はオンとオフの２値表示
   の光学像を形成し、時間幅あるいはパルス数によりそれ
   ぞれ重みづけられた複数の２値の光学像を時間的に重ね
   て表示する階調表示を行うとともに、光源駆動制御装置
   が光源の強度を変化させることによる階調レベルが更に
   組み合わされることを特徴とする請求項１記載の色順次
   表示装置。
6. 【請求項６】 光源と、前記光源からの放射される光線
   を時分割で色分離する色分離手段と、前記色分離手段に
   より色分離された光を順次変調して光学像を形成する空
   間光変調素子と、前記光学像を投影する投写手段とを備
   えた色順次表示装置において、色分離されたＲＧＢの各
   色の切り替わりに同期するとともに、映像信号のレベル
   に応じて前記光源の強度を変化させる光源駆動制御手段
   を更に備えたことを特徴とする色順次表示装置。
7. 【請求項７】 色分離手段はＲＧＢの３色のセグメント
   および透明なセグメントから構成されるカラーホイール
   であり、透明なセグメントに光線が照射され、かつ空間
   光変調素子がオフの期間は、光源駆動制御手段により光
   源の強度を低下させることを特徴とする請求項６記載の
   色順次表示装置。
8. 【請求項８】 色分離手段はＲＧＢの３色のセグメント
   から構成されるカラーホイールであり、少なくともＧフ
   ィルタに光線が照射されている期間において、映像信号
   のレベルに応じて、光源駆動制御手段により光源の強度
   を低下させることを特徴とする請求項６記載の色順次表
   示装置。
9. 【請求項９】 光源から放射される光線を時分割で色分
   離し、前記色分離される光を空間光変調素子により順次
   変調して形成される光学像を投影するように構成された
   色順次表示装置に用いられ、マイコン内にあらかじめ格
   納された前記光源の駆動電圧と電流値データテーブルを
   有し、前記光源点灯時に検出した前記駆動電圧に応じた
   前記電流値を前記マイコンより読み出し、所定の電流を
   前記光源に供給して点灯させるよう制御する光源駆動制
   御装置において、前記マイコン内に複数の前記データテ
   ーブルを有し、外部の信号によって参照するデータを異
   ならせることを特徴とする光源駆動制御装置。
10. 【請求項１０】 過大な電流および過小な電流が供給さ
    れないよう制限するリミッタ回路を有する請求項９記載
    の光源駆動制御装置。