JP2006215136A - 投射型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源投入後に映像の画面表示が素早く、且つより簡易な構造の投射型映像表示装置を提供する。
【解決手段】 第１の光源１と、ＤＭＤ４と、拡大投影する光学レンズとを備えるプロジェクタ１００に、第１の光源１よりも点灯応答性のよい第２の光源２と、第１の光源１と第２の光源２との間に配置される回動可能なミラー３と、電源投入時に、第２の光源２から照射される光をＤＭＤ４に入射させるとともに、第１の光源１の立ち上げが開始されてから、所定時間経過後、又は第１の光源１に印加される電圧が所定電圧に達した後に、第１の光源１が点灯したと判断し、第１の光源１から照射される光をＤＭＤ４に入射させるようにミラー３を回動させ、第２の光源２を消灯する光源切替手段（ＣＰＵ１１，光源切替プログラム１３ａ）と、投影画面を小さくする、光路Ｘの内と外とに出し入れ可能な集光レンズ７と、を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、投射型映像表示装置に関する。

従来、光源から照射された光をＤＭＤ等の表示デバイスにより変調した後、光学レンズを通してスクリーン上に投射することによって映像を表示するプロジェクタなどの投射型映像表示装置が知られている。

このような投射型映像表示装置における光源は、高輝度であるものの点灯するのに時間がかかるため、電源を入れてから実際に映像が表示されるまでに時間がかかってしまっていた。

このような問題を解決するため、光源として、高輝度だが点灯に時間がかかる第１の光源と輝度は低いが瞬時に点灯する第２の光源の二つの光源を反射鏡により同時に照射する投射型映像表示装置が知られている（特許文献１）。

また、投射型映像表示装置として、対向して配置された光源と予備光源との間に回動式反射ミラーを設け、光源が切れたことを検知して反射ミラーを回動させることにより、予備の光源に自動的に切り替えるものも知られている（特許文献２）。
特開平１−２７００３８号公報 特開平３−０５０５４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明のように、電源投入時に二つの光源を同時に照射することとすると、第１の光源と第２の光源とを反射鏡の供役点に配置しないと効率が悪くなるため、配置位置の位置決めが難しいという問題がある。また、特許文献２に記載の発明では、投射型映像表示装置の電源を入れる際の光源が点灯するのに時間がかかることを解決することはできない。

本発明の課題は、電源投入後に映像の画面表示が素早く、且つより簡易な構造の投射型映像表示装置を提供することである。

請求項１に記載の発明は、第１の光源と、前記第１の光源から照射された光を変調する光学変調素子と、前記光学変調素子により変調された光を集光して拡大投影する光学レンズとを備える投射型映像表示装置において、電源投入時に前記第１の光源よりも点灯応答性のよい第２の光源と、前記第１の光源と前記第２の光源との間に配置される回動可能なミラーと、電源投入時に、前記第２の光源から照射される光を前記光学変調素子に入射させるとともに、前記第１の光源の立ち上げが開始されてから、所定時間経過後、又は前記第１の光源に印加される電圧が所定電圧に達した後に、前記第１の光源が点灯したと判断して、前記第１の光源から照射される光を前記光学変調素子に入射させるように前記ミラーを回動させる光源切替手段と、前記光学レンズにより投影される画面の大きさを小さくし、前記第１の光源から照射される光および前記第２の光源から照射されて前記ミラーに反射される光の光路の内と外とに出し入れ可能な集光レンズと、を備えることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、第１の光源と、前記第１の光源から照射された光を変調する光学変調素子と、前記光学変調素子により変調された光を集光して拡大投影する光学レンズとを備える投射型映像表示装置において、電源投入時に前記第１の光源よりも点灯応答
性のよい第２の光源と、前記第１の光源と前記第２の光源との間に配置される回動可能なミラーと、電源投入時に、前記第２の光源から照射される光を前記光学変調素子に入射させるとともに、前記第１の光源が点灯したときに、前記第１の光源から照射される光を前記光学変調素子に入射させるように前記ミラーを回動させる光源切替手段と、を備えることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の投射型映像表示装置であって、前記光学変調素子により変調された光を集光して拡大投影する前記光学レンズにより投影される画面の大きさを小さくする光学機構を備えることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の投射型映像表示装置であって、前記光学機構は、前記第１の光源から照射される光および前記第２の光源から照射されて前記ミラーに反射される光の光路の内と外とに出し入れ可能な集光レンズにより構成されることを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、請求項２〜４の何れか一項に記載の投射型映像表示装置であって、前記第１の光源の立ち上げが開始されてから、所定時間経過後、又は前記第１の光源に印加される電圧が所定電圧に達した後に、前記第１の光源が点灯したと判断することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、光源切替手段により、電源投入時に、点灯応答性のよい第２の光源から照射される光を光学変調素子に入射させるとともに、第１の光源の立ち上げが開始されてから、所定時間経過後、又は第１の光源に印加される電圧が所定電圧に達した後に、第１の光源が点灯したと判断して、第１の光源から照射される光を光学変調素子に入射させるようにミラーを回動させるので、電源投入後であって第１の光源が十分点灯していない場合であっても、点灯応答性のよい第２の光源から照射される光が光学変調素子に入射されることとなって、電源投入後、素早く映像を画面表示できる。

また、第２の光源から第１の光源への切替は、ミラーの回動のみにより行えるので、より簡易な構造の投射型映像表示装置を提供することができる。

また、出し入れ可能な集光レンズにより、光学変調素子により変調された光を集光して拡大投影する光学レンズにより投影される画面の大きさを小さくするので、第２の光源から照射される光が弱い場合であっても、画面の大きさを小さくおさえて、画面を明るく表示するように調節することができる。

また、光源切替手段により、第１の光源の立ち上げが開始されてから、所定時間経過後、又は第１の光源に印加される電圧が所定電圧に達した後に、第１の光源が点灯したと判断されるので、第１の光源が十分明るく点灯したか否かをより確実に判断できることとなって、より適切に第２の光源から第１の光源への切替を行うことができる。

請求項２に記載の発明によれば、光源切替手段により、電源投入時に、点灯応答性の良い第２の光源から照射される光を光学変調素子に入射させるとともに、第１の光源が点灯したときに、第１の光源から照射される光を光学変調素子に入射させるようにミラーを回動させるので、電源投入後であって第１の光源が十分点灯していない場合であっても、点灯応答性のよい第２の光源から照射される光が光学変調素子に入射されることとなって、電源投入後、素早く映像を画面表示できる。

また、第２の光源から第１の光源への切替は、ミラーの回動のみにより行えるので、より簡易な構造の投射型映像表示装置を提供することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明と同様の効果が得られるのは勿論のこと、特に、光学機構により、光学変調素子により変調された光を集光して拡大投影
する光学レンズにより投影される画面の大きさを小さくするので、第２の光源から照射される光が弱い場合であっても、画面の大きさを小さくおさえて、画面を明るく表示するように調節することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項３に記載の発明と同様の効果が得られるのは勿論のこと、特に、光学機構が、第１の光源から照射される光および第２の光源から照射されてミラーに反射される光の光路の内と外とに出し入れ可能な集光レンズにより構成されるので、光学機構を簡易な構造で構成することができる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項２〜４の何れか一項に記載の発明と同様の効果が得られるのは勿論のこと、特に、光源切替手段により、第１の光源の立ち上げが開始されてから、所定時間経過後、又は第１の光源に印加される電圧が所定電圧に達した後に、第１の光源が点灯したと判断されるので、第１の光源が十分明るく点灯したか否かをより確実に判断できることとなって、より適切に第２の光源から第１の光源への切替を行うことができる。

以下、図を参照して本発明に係る投射型映像表示装置を実施するための最良の形態を詳細に説明する。本実施形態では、投射型映像表示装置としてプロジェクタ１００を例示して説明する。なお、本発明に係る投射型映像表示装置は、プロジェクタ１００に限定されるものではない。
＜プロジェクタの光学系＞
本実施形態に係るプロジェクタ１００の光学系９の概略を、図１に示す。

プロジェクタ１００の光学系９は、図１に示すように、第１の光源１と、第２の光源２と、第１の光源１と第２の光源２との間に配置される回動可能なミラー３と、第１の光源１又は第２の光源２から照射される光を変調するＤＭＤ（digital micromirror device）４と、第１の光源１及び第２の光源２とＤＭＤ４との間に配置されるカラーホイール５と、ＤＭＤ４により変調された光を集光してスクリーン８に拡大投影する光学レンズ６と、ＤＭＤ４と光学レンズ６との間に出し入れ可能に配置される集光レンズ７等を備えて構成される。

第１の光源１は、例えば、メタルハライドランプや超高圧水銀ランプ等の点灯応答性は良くないが、高輝度，高効率な光源ランプ等から構成される。

第２の光源２は、例えば、白熱灯やハロゲンランプ等の点灯応答性は良いが、低輝度、低効率な光源ランプ等から構成される。また、第２の光源２は、第１の光源１から照射される光の光路Ｘに対して略垂直に光を照射するように配置される。

ミラー３は、第１の光源１と第２の光源２との間に回動可能に配置されている。そして、ミラー３は、例えば、プロジェクタ１００の電源（図示省略）が投入された際に、第１の光源１からの照射光を遮るとともに、第２の光源２からの照射光がカラーホイール５及びＤＭＤ４に入射させるような角度（以下、初期角度）になっており、初期角度から、例えば、時計回りに回動することにより第１の光源１からの照射光がカラーホイール５及びＤＭＤ４に入射させるとともに、第２の光源２からの照射光を遮るようになる。

より具体的には、ミラー３には、例えば、付勢ばね（図示省略）と、ミラー用モータ１５（後述）に接続されたギア（図示省略）等が取り付けられている。そして、ミラー３は、付勢ばねにより付勢されて初期角度となっている状態から、ミラー用モータ１５が回転することにより、第１の光源１からの照射光がカラーホイール５及びＤＭＤ４に入射させるとともに、第２の光源２からの照射光を遮るように回動するようになっている。

ＤＭＤ４は、第１の光源１から照射される光および第２の光源２から照射されてミラー３に反射される光の光路Ｘ（以下、光学系９の光路Ｘという。）上に配置され、当該第１の光源１又は第２の光源２からの照射光を画像情報に応じて変調することにより光学像を形成する光学変調素子として機能する。なお、本発明に係る光学変調素子は、ＤＭＤ４に限定されるものではなく、液晶等の光学素子により構成されても良い。

カラーホイール５は、光学系９の光路Ｘ上に配置され、第１の光源１又は第２の光源２から照射される光を、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の何れかの単色光に切り替える回転式の分割カラーフィルタである。カラーホイール５には、同期回路（図示省略）が接続されており、この同期回路によりカラーホイール５は回転制御されるように構成されている。

光学レンズ６は、ズームレンズ（図示省略）等により構成され、ＤＭＤ４によって変調された光（光学像）を集光してスクリーン８に拡大投影する。

集光レンズ７は、光学機構として、光学レンズ６とＤＭＤ４との間の光学系９の光路Ｘの内と外とに出し入れ可能に配置され、光学レンズ６により投影される画面の大きさを小さくする。

集光レンズ７は、当該集光レンズ７を支持するとともに移動させる移動機構部１６（後述）に取り付けられ、当該移動機構部１６が後述するＣＰＵ１１により制御されて、集光レンズ７の移動が制御される。
＜プロジェクタの光源点灯動作に係る主要構成＞
図２に、本実施形態に係るプロジェクタ１００の光源点灯動作に係る主要構成を示す。プロジェクタ１００は、上述の光学系９を構成するものの他に、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１，ＲＡＭ（Random Access Memory）１２，記憶部１３，ランプ信号
出力部１４，ミラー用モータ１５，集光レンズ７を移動させる移動機構部１６、第１の光源１および第２の光源２を点灯させる光源駆動部１７等を備えて構成される。

ＣＰＵ１１は、記憶部１３に格納された各種処理プログラムに従って各種の制御動作を行う。より具体的には、ＣＰＵ１１は、例えば、プロジェクタ１００の電源が投入されてから第１の光源１が十分明るく点灯するまでの間において、移動機構部１６を制御して集光レンズ７を移動させて光学系９の光路Ｘ上に位置させるとともに、第１の光源１が十分明るく点灯した後において、移動機構部１６を制御して集光レンズ７を移動させて光学系９の光路Ｘ上から出し、ミラー用モータ１５を駆動してミラー３を回動させ、第１の光源１から照射される光をカラーホイール５及びＤＭＤ４に入射させるとともに第２の光源２を消灯するという、プロジェクタ１００全体の制御を行う。

ＲＡＭ１２は、ＣＰＵ１１により実行された処理プログラム等を、ＲＡＭ１２内のプログラム格納領域に展開するとともに、入力データや上記処理プログラムが実行される際に生じる処理結果等をワークエリアに格納する。

記憶部１３は、プログラムやデータ等が予め記憶されている記録媒体（図示せず）を有しており、この記録媒体は磁気的、光学的記録媒体、若しくは半導体メモリで構成されている。記憶部１３は、例えば、図２に示すように、光源切替プログラム１３ａ，集光レンズ移動プログラム１３ｂ等を記憶する。

光源切替プログラム１３ａは、例えば、ＣＰＵ１１に、ミラー用モータ１５を制御してミラー３の回動を制御することにより、カラーホイール５及びＤＭＤ４に入射する光を、
第２の光源２から照射される光から第１の光源１から照射される光へ切り替える機能を実現させるプログラムである。より具体的には、ＣＰＵ１１に、ランプ信号出力部１４からの所定のランプ信号の入力に基づいて、第１の光源１が十分明るくなったか否かを判断し、第１の光源１が十分明るくなったと判断した場合に、ミラー用モータ１５を駆動してミラー３を回動させて、第１の光源１から照射される光をカラーホイール５及びＤＭＤ４に入射させるとともに第２の光源２を消灯する機能を実現させるプログラムである。ＣＰＵ１１は、かかる光源切替プログラム１３ａを実行することにより、光源切替手段として機能する。

集光レンズ移動プログラム１３ｂは、例えば、ＣＰＵ１１に、移動機構部１６を制御して集光レンズ７を移動させる機能を実現するプログラムである。より具体的には、ＣＰＵ１１に、プロジェクタ１００の電源が投入されてから、ランプ信号出力部１４を制御して第１の光源１が十分明るくなったと判断するまでの間において、移動機構部１６を制御して集光レンズ７を移動させて光学系９の光路Ｘ上に位置させ、第１の光源１が十分明るくなったと判断した後において、移動機構部１６を制御して集光レンズ７を移動させて光学系９の光路Ｘの外に出す機能を実現させるプログラムである。

ランプ信号出力部１４は、第１の光源１が十分明るくなった際に、所定のランプ信号をＣＰＵ１１に出力する。第１の光源１が十分明るくなったか否かは、プロジェクタ１００の電源が投入されてから所定時間が経過したか否か、第１の光源１に印加される電圧が所定電圧に達したか否か、第１の光源１の光量を直接測定して所定光量に達したか否か、の何れかにより判断される。

ミラー用モータ１５は、ＣＰＵ１１からの制御信号に基づいて、ミラー３を回動させる。

移動機構部１６は、例えば、ラックアンドピニオン等のスライド機構などにより構成され、集光レンズ７をスライド移動可能に支持し、ＣＰＵ１１からの制御信号に基づいて、集光レンズ７をスライド移動させて、光学系９の光路Ｘの内と外との間を出し入れする。

光源駆動部１７は、図示しない電源に接続され、ＣＰＵ１１からの制御信号に基づいて、第１の光源１および第２の光源２を点灯させる。
＜動作＞
次に、上述のような構成のプロジェクタ１００の動作を図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、プロジェクタ１００の電源が投入されると、光源駆動部１７を介して第１の光源１及び第２の光源２に電流が供給され始める。ここで、第１の光源１は点灯応答性が良くないためすぐには明るくならないが、第２の光源２は、点灯応答性が良いためすぐに安定して明るく点灯する。また、この時、ミラー３は付勢ばね（図示省略）により付勢されており、第１の光源１から照射される光はミラー３により遮断され、第２の光源２から照射される光はミラー３により反射されてカラーホイール５及びＤＭＤ４に入射するようになっている。そして、ＣＰＵ１１は、集光レンズ移動プログラム１３ｂを実行することにより、移動機構部１６を制御して集光レンズ７を移動させ、光学系９の光路Ｘ上に位置させる（ステップＳ１）。これにより、スクリーン８に投影される画面の大きさが小さくおさえられ、第２の光源２の光が弱くても画面が明るくなるようになっている。

次に、ＣＰＵ１１は、光源切替プログラム１３ａを実行することにより、ランプ信号出力部１４からのランプ信号の有無から、第１の光源１が十分明るくなったか否かを判断する（ステップＳ２）。

ステップＳ２において、ランプ信号出力部１４からのランプ信号が出力されず、第１の光源１が十分明るくなっていないと判断した場合には（ステップＳ２；Ｎｏ）、ステップＳ２の前に戻って、第１の光源１が十分明るく点灯するまで待機する。

ステップＳ２において、ランプ信号出力部１４からランプ信号が出力されて、第１の光源１が十分明るくなったと判断した場合には（ステップＳ２；Ｙｅｓ）、ＣＰＵ１１は、ミラー用モータ１５を制御してミラー３を回動させ（ステップＳ３）、第２の光源２を消灯させる（ステップＳ４）。これにより、第１の光源１から照射される光がミラー３により遮断されなくなり、カラーホイール５及びＤＭＤ４に入射することとなる。

また、ＣＰＵ１１は、集光レンズ移動プログラム１３ｂを実行することにより、移動機構部１６を制御して集光レンズ７を移動させ、光学系９の光路Ｘの外に出す（ステップＳ５）。これにより、スクリーン８に投影される画面の大きさは通常通りに拡大されたものとなる。

以上に説明した、本実施形態に係るプロジェクタ１００によれば、ＣＰＵ１１は、光源切替プログラム１３ａを実行することにより、電源投入時に、点灯応答性のよい第２の光源２から照射される光をＤＭＤ４に入射させるとともに、第１の光源１の立ち上げが開始されてから、所定時間経過後、又は第１の光源１に印加される電圧が所定電圧に達した後に、第１の光源１が点灯したと判断し、第１の光源１から照射される光をＤＭＤ４に入射させるようにミラー３を回動させ、第２の光源２を消灯するので、電源投入後であって第１の光源１が十分点灯していない場合であっても、点灯応答性のよい第２の光源２から照射される光がＤＭＤ４に入射されることとなって、電源投入後、素早く映像を画面表示できる。

また、第２の光源２から第１の光源１への切替は、ミラー３の回動のみにより行えるので、より簡易な構造のプロジェクタ１００を提供することができる。

また、光学系９の光路Ｘの内と外とに出し入れ可能な集光レンズ７により、光学レンズ６によって投影される画面の大きさを小さくするので、第２の光源２から照射される光が弱い場合であっても、画面の大きさを小さくおさえて、画面を明るく表示するように調節することができる。

また、ＣＰＵ１１は、光源切替プログラム１３ａを実行することにより、第１の光源１の立ち上げが開始されてから、所定時間経過後、又は第１の光源１に印加される電圧が所定電圧に達した後に、第１の光源１が点灯したと判断され、第２の光源２が消灯されるので、第１の光源１が十分明るく点灯したか否かをより確実に判断できることとなって、より適切に第２の光源２から第１の光源１への切替を行うことができる。

なお、ミラー３は、第１の光源１から照射される光を透過し、第２の光源２から照射される光を反射するハーフミラー等により構成されても良い。この場合、ミラー３を回動させるミラー用モータ１５及び当該ミラー用モータ１５の駆動制御は省略されることとなって、より簡易な構造のプロジェクタ１００を実現することができる。

また、集光レンズ７は必ずしも設ける必要はなく、光学機構として、光学レンズ６のズームレンズにより、投影される画面を小さくしても良い。

本発明に係るプロジェクタの光学系の構成を示す図である。 本発明に係るプロジェクタの光源点灯動作に係る主要構成を示すブロック図である。 本発明に係るプロジェクタの動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ 第１の光源
２ 第２の光源
３ ミラー
４ ＤＭＤ（光学変調素子）
６ 光学レンズ
７ 集光レンズ（光学機構）
１１ ＣＰＵ（光源切替手段）
１３ａ 光源切替プログラム（光源切替手段）
１００ プロジェクタ（投射型映像表示装置）
Ｘ 光路

Claims (5)

1. 第１の光源と、前記第１の光源から照射された光を変調する光学変調素子と、前記光学変調素子により変調された光を集光して拡大投影する光学レンズとを備える投射型映像表示装置において、
   電源投入時に前記第１の光源よりも点灯応答性のよい第２の光源と、
   前記第１の光源と前記第２の光源との間に配置される回動可能なミラーと、
   電源投入時に、前記第２の光源から照射される光を前記光学変調素子に入射させるとともに、前記第１の光源の立ち上げが開始されてから、所定時間経過後、又は前記第１の光源に印加される電圧が所定電圧に達した後に、前記第１の光源が点灯したと判断して、前記第１の光源から照射される光を前記光学変調素子に入射させるように前記ミラーを回動させる光源切替手段と、
   前記光学レンズにより投影される画面の大きさを小さくし、前記第１の光源から照射される光および前記第２の光源から照射されて前記ミラーに反射される光の光路の内と外とに出し入れ可能な集光レンズと、
   を備えることを特徴とする投射型映像表示装置。
2. 第１の光源と、前記第１の光源から照射された光を変調する光学変調素子と、前記光学変調素子により変調された光を集光して拡大投影する光学レンズとを備える投射型映像表示装置において、
   電源投入時に前記第１の光源よりも点灯応答性のよい第２の光源と、
   前記第１の光源と前記第２の光源との間に配置される回動可能なミラーと、
   電源投入時に、前記第２の光源から照射される光を前記光学変調素子に入射させるとともに、前記第１の光源が点灯したときに、前記第１の光源から照射される光を前記光学変調素子に入射させるように前記ミラーを回動させる光源切替手段と、
   を備えることを特徴とする投射型映像表示装置。
3. 前記光学変調素子により変調された光を集光して拡大投影する前記光学レンズにより投影される画面の大きさを小さくする光学機構を備えることを特徴とする請求項２に記載の投射型映像表示装置。
4. 前記光学機構は、前記第１の光源から照射される光および前記第２の光源から照射されて前記ミラーに反射される光の光路の内と外とに出し入れ可能な集光レンズにより構成されることを特徴とする請求項３に記載の投射型映像表示装置。
5. 前記光源切替手段は、
   前記第１の光源の立ち上げが開始されてから、所定時間経過後、又は前記第１の光源に印加される電圧が所定電圧に達した後に、前記第１の光源が点灯したと判断することを特徴とする請求項２〜４の何れか一項に記載の投射型映像表示装置。

Images