JP2005037455A

JP2005037455A - 投射型表示装置、放電ランプの駆動装置、及び放電ランプの駆動方法

Info

Publication number: JP2005037455A
Application number: JP2003197425A
Authority: JP
Inventors: Shuichi Masukawa; 秀一増川; Hisayuki Mihara; 久幸三原; Yoshio Kubo; 良生久保
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-07-15
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-02-10

Abstract

【課題】省電力や低騒音のためにランプ電力を低電力モードにした場合に、照度変動が発生しやすく、投射映像がちらつくため、本発明では、照度変動を感知して、ランプ電力を制御し照度変動を抑える投射型表示装置を提供する。
【解決手段】本発明は、光源用のランプからの光が照射され、映像信号によって変調したカラー画像光を出射するライトバルブ素子と、ライトバルブ素子からの出射光を拡大投射する投射レンズと、前記ランプから出射される光の照度変動を検出する照度変動検出手段とを備え、低電力モード等でランプを駆動している際にランプの照度変動が検出されたときは、ランプ電力を段階的に上げ、照度変動が検出されなくなった後は、ランプ電力を初期のランプ電力値に近づけるように段階的に下げるように制御するランプ電源回路を有することを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶プロジェクタ等の投射型表示装置に関し、特に光源ランプの照度変動に対する投射映像のちらつきを軽減する投射型液晶表示装置、放電ランプの駆動装置、及び放電ランプの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、投射型表示装置として例えば液晶プロジェクタが知られている。液晶プロジェクタは、光源（ランプ）と光学エンジンとを有し、光学エンジンには、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）用の液晶パネルが配置されている。前記光源（ランプ）からの白色光は、ダイクロイックミラー等の色分離手段によってＲ、Ｇ、Ｂの３原色光に分離され、それぞれＲ，Ｇ，Ｂ用の３枚の液晶パネルに照射される。そして各液晶パネルに照射された光の透過率を画像信号によって変調することで強度の変調された光を出射し、液晶パネルからの出射光をダイクロイックプリズム等の色合成手段によって合成し、この合成された画像光を投射レンズによってスクリーン上に拡大投射するようにしている。
【０００３】
ところで、上記光源としては高圧水銀ランプに代表される放電ランプを用いているが、放電ランプの電極間に発生する光源アークの状態変動に伴って、照度変動が発生する場合がある。この照度変動が急峻で、短い時間で繰り返し発生すると、投射映像のちらつきとして観測され、画像品位が低下するという問題があった。
【０００４】
この現象は、放電ランプに対して予め設定された各種条件（定格電力、温度、設置角等）からかけ離れるほど発生し易くなっている。特に最近では省電力や低騒音のためにプロジェクタのランプ電力を切替え可能にしたものが多くなっており、低電力モードで使用した場合は、規格電力とは異なる使用状態になるため、照度変動を発生することがあった。
【０００５】
また、照度変動を抑えるため特許文献１には、高圧水銀蒸気放電ランプの放電電極間に交流電圧を印加して駆動する際に、交流電圧の周波数を所定値（２０ｋＨｚ〜４２ｋＨｚ）に限定することで照度のちらつきを低減した映像プロジェクタが記載されている。
【０００６】
しかしながら、この特許文献１に記載の映像プロジェクタでは、放電ランプを低電力モードで使用することは記載されておらず、ランプ電力を低下した場合の照度変動に対するちらつき防止策については示唆されていない。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−３２３２８７公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の投射型表示装置では、省電力や低騒音のためにプロジェクタのランプ電力を低電力モードにした場合に、照度変動が発生しやすく、投射映像にちらつきが生じるという不都合があった。また、特許文献１に記載の例では、放電ランプを低電力モードで使用した場合に照度変動を生じる可能性がある。
本発明は、上記事情に鑑み、照度変動が発生した場合にそれを感知して、ランプ電力を制御することにより照度変動を抑え、投射映像のちらつきを軽減した投射型表示装置、放電ランプの駆動装置、及び放電ランプの駆動方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光源用のランプと；前記ランプからの光が照射されるとともに、映像信号によって変調したカラー画像光を出射するライトバルブ素子と；前記ライトバルブ素子からの出射光を拡大投射する投射レンズと、；前記ランプから出射される光の照度変動を検出する照度変動検出手段と；前記照度変動検出手段によって照度変動が検出されたときに、照度変動を低減するように前記ランプの電力を制御するランプ電源回路とを具備したことを特徴とする投射型表示装置である。
【００１０】
また、本発明は、放電ランプを有し、この放電ランプからの光を利用する機器における放電ランプの駆動装置であって；前記放電ランプから出射される光を検出する光センサと；前記光センサからの検出結果を利用して前記放電ランプの照度変動を検出する照度変動検出手段と；前記照度変動検出手段の検出結果に応答して動作し、照度変動が検出されたときに、前記放電ランプの電力を照度変動が生じない値まで段階的に変化させ、照度変動が所定期間検出されなくなったときに初期の電力値の方向に前記放電ランプの電力を段階的に変化させるように制御するランプ電源回路とを具備したことを特徴とする放電ランプの駆動装置である。
【００１１】
さらに本発明は、放電ランプを有し、この放電ランプからの光を利用する機器における放電ランプの駆動方法であって；前記放電ランプから出射される光を光センサで検出し、この検出結果に基いて照度変動の有無を判別し；前記照度変動の判別結果に応答して、照度変動が生じたときには、前記放電ランプの電力を照度変動が生じない値まで段階的に変化させ、照度変動が所定期間検出されなくなったときは初期の電力値の方向に段階的に変化させるように制御し、前記放電ランプの照度変動を軽減することを特徴とする放電ランプの駆動方法である。
【００１２】
本発明においては、ランプの照度変動が変動した際に、ランプの電力を調整することにより、照度変動を抑えることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を図を参照して説明する。図１は、本発明の投射型表示装置を示すブロック図であり、液晶プロジェクタに適用した例を示している。
【００１４】
図１において１０は光学エンジンであり、１つのボックス内に構成さており、ボックス内には３枚の液晶パネル等を含んでいる（光学エンジンの詳細な構成については、図２の説明において詳述する）。また、１１はライトボックスであり、中に光源としての放電ランプ１を収容している。
【００１５】
また３０は、電源ユニットであり、プロジェクタ１００の各回路、例えば映像処理回路３１、ファン駆動回路３２、ランプ電源回路３３等に電源電圧を供給するものである。映像処理回路３１には、複数の入力映像信号源からの映像信号が入力選択回路３４によって選択されて入力され、入力映像信号を電気的に処理して出力し液晶駆動回路３５に供給する。液晶駆動回路３５は光学エンジン１０内の液晶パネルを駆動し、これにより、液晶パネルにはＲ，Ｇ，Ｂ信号による画像が表示され、光源からの光を液晶パネルに入射することにより、液晶パネルからは、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号によって変調された画像光が出射され、投射レンズ３６によってスクリーン３７に拡大して投影することができる。
【００１６】
一方、前記放電ランプ１は、ランプ電源回路３３によって点灯や消灯等が制御されるようになっている。また、この放電ランプ１の熱を放散するために、ファン３８がランプ近傍に配置され、このファン３８をファン駆動回路３２によって駆動し、冷却風をランプ１に送風するようにしている。
【００１７】
また、本発明では、ランプ１から発光された光を検知する光センサ３９を、ライトボックス１１又は光学エンジン１０に取付け、光センサ３９の出力を照度変化検出回路４０に供給するようにしている。尚、光センサ３９は、光学エンジン１０への照明を妨げない位置に設けられ、照度変化検出回路４０からの検出出力はマイクロコンピュータ４１（以下マイコン４１と称す）に供給されている。
【００１８】
マイコン４１は、プロジェクタ１００の各種動作を制御する制御回路であり、リモコン等の操作入力部４２からの指令に応答して動作し、前記入力選択回路３４での選択制御、前記映像処理回路３１におけるコントラスト・明るさ等の各種制御、前記ファン駆動回路３２の駆動制御、及び前記ランプ電源回路３３の制御等を行う。
【００１９】
次に図２を参照して、本発明における前記光学エンジン１０及びライトボックス１１の構成について説明する。
【００２０】
図２において、光学ボックス１０に近接してライトボックス１１が配置されている。ライトボックス１１の中には光源として、発光管２及びリフレクタ３から成るランプ１が備えられている。前記発光管２からの光はリフレクタ３によって反射され、赤外線や紫外線等の不要光をフィルタ１２で除去した後、コンデンサレンズ１３や反射ミラー１４を介してダイクロイックミラー１５に供給される。
【００２１】
ダイクロイックミラー１５は、ランプ１からの光をＲ光とＧＢ光に分光し、分離されたＲ光はミラー１６で反射され、フィールドレンズ１７を介してＲ用の液晶パネル１８に照射される。
【００２２】
またダイクロイックミラー１５により分離されたＧＢ光はダイクロイックミラー１９によりＧ光とＢ光に分光され、Ｇ光はフィールドレンズ２０を介してＧ用の液晶パネル２１に照射され、Ｂ光はリレーレンズ２２、反射ミラー２３、リレーレンズ２４、反射ミラー２５及びリレーレンズ２６を介してＢ用の液晶パネル２７に照射される。
【００２３】
さらに、各液晶パネル１８，２１，２７を透過したＲ光，Ｇ光，Ｂ光はダイクロイックプリズム２８によって合成され、この合成された映像光を投射レンズ３６によってスクリーン３７に投射するようにしている。
【００２４】
Ｒ，Ｇ，Ｂ用の各液晶パネル１８，２１，２７は、ライトバルブ素子を構成するものであり、Ｒ，Ｇ，Ｂの原色信号でそれぞれ駆動することにより、カラー画像を表示することができ、各液晶パネル１８，２１，２７からは原色信号で変調された出射光を得ることができる。
【００２５】
尚、前記液晶パネル１８，２１，２７の入射側及び出射側には偏光板が配置され、さらにランプ１や各液晶パネル部を冷却するためにファン３８（図２では図示せず）が設けられ、ランプ１や液晶パネル１８，２１，２７部分に外気を導入して冷却用の風を送風するとともに、プロジェクタの外に温まった空気を排気するようにしている。また、ファンとしては、液晶パネル１８，２１，２７に対して外気を導入し冷却用の風を送風するファンと、ランプ１に送風された風をプロジェクターの外に排気するファンを設けるが良い。
【００２６】
また、ランプ１を駆動するため、前記発光管２に前記ランプ電源回路３３が接続されており、さらに前記光センサ３９が光学エンジン１０の光入射部分に取付けられている。
【００２７】
次に、本発明の投射型表示装置の動作について説明する。プロジェクタ１００にＡＣ電源が投入されると、電源ユニット３０から前記マイコン４１に電源電圧Ｖｃｃが供給され、マイコン４１は初期状態となる。マイコン４１はリモコン４２等からの操作を周期的にチェックし、電源オンの操作があるとメインスイッチ（図示せず）をオンにして電源ユニット３０を起動して各回路に電源電圧を供給し、前記ランプ電源回路３３及び前記ファン駆動回路３２を動作させ、ランプ１を点灯するとともに、ファン３８を回転させてプロジェク１００内の冷却動作を開始する。
【００２８】
また映像処理回路３１からは映像信号（ＲＧＢ信号）が液晶駆動回路３５に供給され、液晶パネル１８，２１，２７に映像が表示され、投射レンズ３６を介して投射される。また光センサ３９からの検出結果が照度変化検出回路４０に供給され、照度の変化状態がマイコン４１に知らされる。この照度の変化を表す情報を受けてマイコン４１は、ランプ電源回路３３を制御し、ランプ電力を調整する。また、操作入力部４２から省電力モードが指示されると、マイコン４１はランプ電源回路３３を制御してランプ電力を下げ、ファン駆動回路３２を制御してファン３８の回転数を低くして騒音を抑えた省エネモードで動作させることができる。
【００２９】
一方、省電力モードのようにランプ電力を下げた場合、ランプ１は定格電力と離れた電力で駆動されるため、発光管２の電極間に発生するアークの状態が変動しやすくなり、照度変動を発生する場合がある。照度変動が急激に生じ、短い周期で繰り返し生じた場合は、投射映像がちらつくため、本発明では、光センサ３９を用いて、その光検出結果に応答してランプ１の駆動状態を制御するようにしている。
【００３０】
即ち、光センサ３９は、ランプ１からの光を検出しており、その検出結果を照度変化検出回路４０に供給している。照度変化検出回路４０は、基準となる照度データと光センサ３９で実際に測定した照度のデータとを比較し、その差が所定範囲内であれば、照度変動なしと判断する。また、比較結果の差が所定範囲を越えかつ所定時間継続した場合や、所定時間内に所定範囲外を越えることが何度も繰り返された場合は、照度変動ありと判断する。
【００３１】
尚、上記比較のための基準データは低電力モードの基準照度にあわせて設定することにより、低電力モードでの照度変動を検出することができる。また上記比較の基準データを通常モードでは高く、低電力モードでは低くなるように切換え可能にすることにより、いずれのモードであっても照度変動を検出することができる。
【００３２】
こうして、照度変動が検出された場合、マイコン４１は、ランプ電源回路３３を制御して、ランプ１の電力を調整する。この電力の調整は、センサ３９の検知出力に応答しながら、任意の電力まで上げられる。例えば予め設定した小幅のステップでランプ１の電力を段階的に上げるように調整する。これによって、ランプ１は規格電力に近い状態で駆動されることになり、照度変動を抑えることができ、投射映像のちらつきを軽減することができる。
【００３３】
また、照度変動が収まった場合は、所定時間経過後に段階的に初期のランプ電力に戻してゆく。この結果、照度変動が生じない程度の電力値まで下げられ、低電力レベルでランプ１を駆動することができる。また、投射映像のちらつきを軽減することができる。
【００３４】
図３は、光センサ３９、照度変化検出回路４０、及びマイコン４１を用いた本発明の動作を示すフローチャートである。
【００３５】
先ず、スタートステップＳ１を起点として、ＡＣ電源が投入されると、マイコン４１はステップＳ２において初期設定を行う。さらにマイコン４１はステップＳ３において、操作入力部４２からの操作を周期的にチェックし、電源オンの操作があるとステップＳ４にてメインスイッチをオンにし、各回路に電源電圧を供給し、ステップＳ５でランプ電源回路３３を起動してランプ１を点灯する。
【００３６】
次にステップＳ６において、マイコン４１は照度変化検出回路４０からの照度変動情報を取り込み、ランプ電源回路３３を制御してランプ電力を調整する。ステップＳ７で照度変動が検出された場合、ステップＳ８ではランプ電力が定格値以下か否かを判別し、定格以下であれば、ステップＳ９でランプ１の電力を段階的に上げる。そして次のステップＳ１０ではランプ電力の調整後に照度変動がなくなったか否かを検出し、照度変動がなくなった時点で、ステップＳ１１においてランプ電力の上昇を停止する。また、ステップＳ１２においてランプ電力が定格値になったことを検出した場合は、ステップＳ１１に進みランプ電力の上昇を停止する。
【００３７】
その後、ステップＳ１３で所定期間継続して照度変動のないことを検出すると、ステップＳ１４において、ランプ電力を段階的に下げるように調整する。ステップＳ１４の経過後は、再びステップＳ７に戻り、同様の処理が行われる。この結果、照度変動が生じない低電力レベルでランプ１を駆動することができる。
【００３８】
尚、以上の説明では、照度変化検出回路４０とマイコン４１は別回路で構成した例を説明したが、照度変化検出回路をマイコン４１の中に構成することもできる。
【００３９】
また、照度変動が生じやすいのは、低電力モードのときであり、通常モードでは生じにくいため、低電力モードのみにおいて上記の電力調整を行うようにしても良い。
【００４０】
こうして、本発明では、低電力モードと通常モードに切換えて使用することができ、低電力モードであっても照度変動を抑え投射映像のちらつきを軽減することができ投影品位が向上する。また、ランプの照度変動がなくなることにより、ランプ寿命を長くすることができる。さらに、段階的に電力を制御することによって、照度変動が生じない程度の電力値まで下げられ、低電力レベルでランプを駆動することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、照度変動を抑え投射映像のちらつきを軽減した投射型表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における投射型表示装置の一実施形態を示すブロック図。
【図２】本発明における投射型表示装置の光学エンジン部の構成を示す構成図。
【図３】本発明の投射型表示装置におけるランプ電力調整の動作を説明するフローチャート。
【符号の説明】
１００・・・液晶プロジェクタ
１０・・・光学ボックス
１１・・・ランプハウス
１８，２１，２７・・・液晶パネル
３０・・・電源ユニット
３１・・・映像処理回路
３２・・・ファン駆動回路
３３・・・ランプ電源回路
３５・・・液晶駆動回路
３６・・・投射レンズ
３７・・・スクリーン
３９・・・光センサ
４０・・・照度変化検出回路
４１・・・マイクロコンピュータ

Claims

光源用のランプと、
前記ランプからの光が照射されるとともに、映像信号によって変調したカラー画像光を出射するライトバルブ素子と、
前記ライトバルブ素子からの出射光を拡大投射する投射レンズと、
前記ランプから出射される光の照度変動を検出する照度変動検出手段と、
前記照度変動検出手段によって照度変動が検出されたときに、照度変動を低減するように前記ランプの電力を制御するランプ電源回路とを具備したことを特徴とする投射型表示装置。
前記ランプ電源回路は、前記照度変動が検出されたときに、前記ランプの電力を照度変動を低減する方向に段階的に制御することを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
前記ランプ電源回路は、前記照度変動が検出されたときに、前記ランプの電力を照度変動を低減する方向に段階的に制御し、照度変動が所定範囲内に収まった後は、所定時間経過後に初期設定の電力に戻すように制御することを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
前記ランプ電源回路は、前記照度変動が検出されたときに、前記ランプの電力を段階的に上昇させ、照度変動が検出されなくなった時点で電力の上昇を停止し、その後照度変動が生じない値まで前記ランプの電力を段階的に下降するように制御することを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
前記照度変動検出手段は、前記ランプの放電管の発光状態を検知する光センサと、この光センサの検知結果を基に照度の変動を検出する照度変化検出回路とを具備してなることを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
前記照度変動検出手段は、前記光センサの検知結果に応答して前記ランプ電源回路を制御するマイクロコンピュータを含むことを特徴とする請求項１記載の投射型表示装置。
光源用のランプと、
前記ランプからの光が照射されるとともに、映像信号によって変調したカラー画像光を出射するライトバルブ素子と、
前記ライトバルブ素子からの出射光を拡大投射する投射レンズと、
前記ランプを通常モードと低電力モードとに切換えて点灯制御するためのモード設定手段と、
前記ランプから出射される光の照度変動を検出する照度変動検出手段と、
前記照度変動検出手段の検出結果に応答して動作し、前記低電力モードにおいて照度変動が検出されたときに、前記ランプの電力を通常モードの電力値に近づく方向に段階的に制御し、それにより照度変動が検出されなくなった後は、照度変動が生じない値まで前記ランプの電力を段階的に下げるように制御するランプ電源回路とを具備したことを特徴とする投射型表示装置。
放電ランプを有し、この放電ランプからの光を利用する機器における放電ランプの駆動装置であって、
前記放電ランプから出射される光を検出する光センサと、
前記光センサからの検出結果を利用して前記放電ランプの照度変動を検出する照度変動検出手段と、
前記照度変動検出手段の検出結果に応答して動作し、照度変動が検出されたときに、前記放電ランプの電力を照度変動が生じない値まで段階的に変化させ、照度変動が所定期間検出されなくなったときに初期の電力値の方向に前記放電ランプの電力を段階的に変化させるように制御するランプ電源回路とを具備したことを特徴とする放電ランプの駆動装置。
放電ランプを有し、この放電ランプからの光を利用する機器における放電ランプの駆動装置であって、
前記放電ランプを通常モードと低電力モードとに切換えて点灯制御するためのモード設定手段と、
前記放電ランプから出射される光を検出する光センサと、
前記光センサからの検出結果を利用して前記放電ランプの照度変動を検出する照度変動検出手段と、
前記照度変動検出手段の検出結果に応答して動作し、前記低電力モードにおいて照度変動が検出されたときに、前記放電ランプの電力を通常モードの電力値に近づく方向に段階的に制御し、照度変動が所定期間検出されなくなったとき、初期の電力値の方向に前記放電ランプの電力を段階的に下げるように制御するランプ電源回路とを具備したことを特徴とするランプ駆動装置。
放電ランプを有し、この放電ランプからの光を利用する機器における放電ランプの駆動方法であって、
前記放電ランプから出射される光を光センサで検出し、この検出結果に基いて照度変動の有無を判別し、
前記照度変動の判別結果に応答して、照度変動が生じたときには、前記放電ランプの電力を照度変動が生じない値まで段階的に変化させ、照度変動が所定期間検出されなくなったときは初期の電力値の方向に段階的に変化させるように制御し、前記放電ランプの照度変動を軽減することを特徴とする放電ランプの駆動方法。