JP2010113287A - 投射型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】点灯中の第１ランプから予備ランプである第２ランプに切り換えを行う際に、消費電力の小さいランプ切り換え動作が可能な投射型映像表示装置を提供する。
【解決手段】 第１ランプ及び第２ランプと、第１ランプまたは第２ランプから出射した光を変調してスクリーンに投射する光学処理手段と、第１ランプの点灯中に消灯中の第２ランプを点灯し、光学処理手段に光を入射するランプを第１ランプから第２ランプに切り換える点灯制御手段とを備え、点灯制御手段は、光学処理手段に光を入射するランプが第１ランプから第２ランプに切り換えられる前に、第１ランプを定常点灯時の電力よりも低い所定の電力で点灯させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の光源を備える投射型映像表示装置に関し、より詳細には、点灯させる光源を切り換える光源の切り換え機能を有する投射型映像表示装置に関するものである。

スクリーンに映像を投射する投射型映像表示装置は、光源としてランプを使用することが一般的であるが、ランプは点灯した時間が長時間に上ると寿命に達しランプ切れを起こしてしまう。そこで、例えば、特許文献１（特開平２−２５７１９２号公報）や特許文献２（特開平６−８２９０９号公報）に示すように、光源としてのランプを複数備え、点灯していたランプがランプ切れを起こすと、ランプからの光を反射していたミラーを駆動し、ランプ切れしたランプから予備のランプに点灯させるランプを切り換える構成が提案されている。しかし、特許文献１及び２では、点灯させるランプを切り換えた後に予備ランプの点灯を開始していることから、予備ランプの輝度が上昇するまでの間、スクリーン上に映像が表示されない無表示時間となってしまう。このような問題に対し、例えば、特許文献３（特開２００３−２１５７０４号公報）に示すように、予備ランプに切り換える際に、切り換え前から予め予備のランプを点灯させておくことで、無表示時間を短縮させる構成が提案されている。

特開平２−２５７１９２号公報 特開平６−８２９０９号公報 特開２００３−２１５７０４号公報

しかし、特許文献３に係る装置のランプの切り換えにおいては、予備ランプを予め点灯させておく際に、元々点灯中であったランプはそのままの状態で点灯させている。そのため、切り換え動作において、点灯中のランプに加え、予備ランプにも電力供給を行わなければならないので、消費電力が大きくなってしまい、容量の大きい電源を用いなければならないという問題がある。

そこで、本発明は、元々点灯していた第１ランプの輝度が低下し、予備ランプである第２ランプに切り換えを行う際に、第１ランプに供給する電力を低減させることにより、消費電力の小さいランプ切り換え動作が可能な投射型映像表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る投射型表示装置は、第１ランプ及び第２ランプと、第１ランプまたは第２ランプから出射した光を変調してスクリーンに投射する光学処理手段と、第１ランプの点灯中に消灯中の第２ランプを点灯し、光学処理手段に光を入射するランプを第１ランプから第２ランプに切り換える点灯制御手段とを備え、点灯制御手段は、光学処理手段に光を入射するランプが第１ランプから第２ランプに切り換えられる前に、第１ランプを定常点灯時の電力よりも低い所定の電力で点灯させるものである。

本願発明においては、光学処理手段に光を入射するランプが第１ランプから第２ランプに切り換えられる前に、第１ランプを定常点灯時の電力よりも低い所定の電力で点灯させるため、小さい消費電力でランプ切り換え動作が可能な投射型映像表示装置を提供することができる。

実施の形態１．

以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。

図１はこの発明の実施の形態１の投射型映像表示装置を示す図である。実施の形態１に係る投射型映像表示装置２は、信号変換回路２０、光学エンジン１１（光学処理手段）、輝度センサ１２、制御回路４、ランプ電源５、ランプ電源６、ランプ７（第１ランプ）、ランプ８（第２ランプ）、回転モータ９（駆動手段）、ミラー１０（反射手段）、及び電源回路３から構成されており、投射型映像表示装置２から出力される光によりスクリーン１に映像が投影される。

図１において、投射型映像表示装置２は、映像信号を出力する外部の映像信号出力手段（例えば、パーソナルコンピュータ等）（図示せず）に接続されており、当該映像信号出力手段から出力された映像信号が、信号変換回路２０に入力される。信号変換回路２０では、入力した映像信号をＡＤ変換等した後、スクリーン１に投射型映像表示で表示できるように、表示に適したスクリーン解像度へ拡大または縮小する変換をし、さらにＯＳＤ等の信号処理を行う。この信号処理によって、信号変換回路２０には、光学エンジン１１内にあるＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）（登録商標）を駆動する駆動信号が発生し、当該駆動信号は光学エンジン１１に出力される。ここで、光学エンジン１１はＤＭＤ（変調手段）（図示せず）を含む光学系であり、入力された光を空間変調して出力する。なお、制御回路４、ランプ電源５、及びランプ電源６が点灯制御手段に相当し、ミラー１０、及び回転モータ９が切換手段に相当する。

また、信号変換回路２０の出力信号は制御回路４にも入力され、制御回路４は、入力された出力信号に基づいて、ランプ電源５及びランプ電源６を駆動する駆動信号を生成し、ランプ電源５及びランプ電源６にそれぞれ出力する。ランプ電源５は、制御回路４から入力された駆動信号に基づいてランプ７を駆動し、ランプ電源６は、制御回路４から入力された駆動信号に基づいてランプ８を駆動する。いずれか一方のランプの出力はミラー１０を介して光学エンジン１１に入力され（図１においてはランプ７）、光学エンジン１１に入力されたランプの出力は、信号変換回路２０から出力される駆動信号及び制御回路４から出力される信号によって駆動するＤＭＤにより空間変調されるとともに、光学エンジン１１内に設けた投射レンズ（出力手段）（図示せず）により、スクリーン１上に投影される。これにより、信号変換回路２０に入力された映像信号に基づいた映像がスクリーン１上に表示される。

輝度センサ１２は、光学エンジン１１が出力する光の輝度レベルを計測し、制御回路４に出力する。制御回路４は輝度センサ１２の出力にしたがって、現在点灯中のランプが輝度低下した場合は、回転モータ９を制御してミラー１０の位置を変えることにより第１のランプ７と第２のランプ８の出力を切り換えるように制御する。電源回路３は、ランプ電源５、ランプ電源６、制御手段４、及び信号変換回路２０に電力を供給する電源手段である。

次に制御回路４におけるランプ切り換え動作について図２にしたがって説明する。図２は、ランプ７からランプ８にランプを切り換えるランプ切り換え動作を示すフローチャートである。

光学エンジン１１の出力は輝度センサ１２にて常時計測されており、計測結果は制御回路４に入力されている。光学エンジン１１から出力される光の輝度レベルが一定値以下になった場合（Ｓ１）、制御回路４はランプ電源６に対してランプ８を点灯するよう駆動信号を出力し、ランプ電源６は当該駆動信号に基づいてランプ８の点灯を開始する（Ｓ２）。これと同時または一定時間経過後に、制御回路４はランプ電源５に対してランプ７に流れる電流値を小さくするよう駆動信号を出力し、ランプ電源５は当該駆動信号に基づいて、ランプ７に流れる電流値を小さくするようにランプ７を制御する（Ｓ３）。

次にＴ１時間待機した（ＷＡＩＴを行った）（Ｓ４）後に、制御回路４は回転モータ９に対してチェンジ信号を出力し、回転モータ９は当該チェンジ信号によりランプ８の出力が光学エンジン１１に入力されるようにミラー１０の位置を変更する（ランプチェンジ）（Ｓ５）。その後、制御回路４はランプ電源５に対してランプ７を消灯するよう駆動信号を出力し、ランプ電源５は当該駆動信号に基づいてランプ７を消灯して（Ｓ６）ランプ切り換え動作を終了する（Ｓ７）。

ランプ切り換え時におけるランプ７及びランプ８の輝度は、実際には図３に示すような変化になる。図３は、ランプ７及びランプ８の輝度レベルの変化について示した波形図である。

図３に示すようにランプ７とランプ８を１５０Ｗで駆動する場合、第２のランプが点灯してからＴ２時間後に定常点灯時の出力である１５０Ｗの出力になる。
輝度センサ１２で計測された光の輝度レベルが一定値以下になると、ランプ電源６がランプ８の点灯を開始すると同時に、ランプ電源５はランプ７の出力が１５０Ｗから１３２Ｗになるように電流制御を行う。

ランプ８の点灯が開始されてからＴ１時間後には、制御回路４は回転モータ９にチェンジ信号を出力し、ランプ７とランプ８の出力を切り換える。ここで、制御回路４から回転モータ９にチェンジ信号が出力されている間（ｔ時間）は、ミラー１０が回転してているため、光学エンジン１１へはランプの出力が入力されない。そのため図３のｔ時間はスクリーン１上には何も表示されない無表示時間となる。ここで、通常のランプの場合ではＴ２時間は２分程度となり、ＷＡＩＴ時間である時間Ｔ１を１分に設定し、チェンジ信号によりランプが切り換るのに要するｔ時間は約１．５秒程度である。

以上のように、実施の形態１に係る投射型映像表示装置においては、ランプ７はチェンジ信号が出力されるまえにすでに出力電力が小さくなるように電流を制御されているため、２個のランプが同時に点灯している状態でも消費電力を小さくすることができ、電流制御を行っていない場合に比べて消灯後のランプ温度を低くできるので、ランプ冷却に要する時間も短くなり、ランプ消灯後すぐにランプ交換作業を行った場合でも火傷等による心配がなく安全に作業できる。

また、ランプ８が点灯を開始してからランプ７が消灯するまでの間の、ランプ７の電力を１３２Ｗに低減させていることから、ランプ切り換え動作において、ランプ７及びランプ８を点灯するために必要な電力を最大でも１３２Ｗ（ランプ７）＋１５０Ｗ（ランプ８）＝２８２Ｗに抑えることができる。そのため、ランプ電源５及び６に電源を供給する電源回路３の回路規模も小さくすることができる上に、映像表示装置２の筐体内の温度上昇も抑えることができる。

ランプ７からランプ８へ切り換えを行う際に、ランプ８の点灯を予め開始しておき、点灯の開始から所定時間経過後に切り換えを行うので、切り換えに伴うスクリーン１上での無表示期間を最小にできる。

また、ＷＡＩＴ時間を約１分に設定したことで、ランプ切り換え後のランプ８の出力はほぼ１３２Ｗとなりランプ切り換え前のランプ７の電力とほぼ等しいレベルになるので、ランプ切り換え前後におけるスクリーン１に投射する光の輝度レベルの変化を小さく抑えることができる。

また、チェンジ信号を出力するとほぼ同時にランプ７を消灯するため映像表示装置全体での消費電力をより小さくすることができる。例えば、上記のようにランプが切り換えられる時点でのランプ８の出力が１３２Ｗの場合であれば、最大でも約２６４Ｗに抑えることができる。

また、点灯中のランプ７が切れてからランプの切り換えを行った場合、スクリーン１上に何も表示されない無表示時間が長くなるが、輝度センサ１２にて光学エンジン１１が出力する光の輝度レベルを計測し輝度低下を検出することにより、ランプ切れを予測することができ、ランプ切れが発生する前にランプ７とランプ８を切り換えることができる。

なお、上述においては、ランプ８の点灯を開始すると同時に、ランプ７の出力を低減させるものとしたが、ランプ８の点灯開始後、一定時間経過してからランプ７の出力を低減させることもできる。また、ランプ７の出力を低減させてから、ランプ８の点灯を開始することもできる。

実施の形態２．

上記実施の形態１では、制御回路４はランプ交換時に一定時間のＷＡＩＴを行った後、回転モータ９に対してチェンジ信号を出力していたが、ランプ８に流れる電流値を測定する電流検出手段としての機能をランプ電源６にもたせ、当該ランプ電源６で測定した電流値に基づいてランプの切り替えを行うようにすることもできる。例えば、ランプ８の点灯が開始した後、ランプ８に流れる電流値が閾値以上になった場合に、ランプ８の輝度が一定以上に到達したと判断し、制御回路４から回転モータ９に対してチェンジ信号を出力するように制御をしてもよい。

上記のようなランプ切り換え動作について図４にしたがって説明する。図４は、ランプ８の電流値に基づいてランプ切り換え動作を示すフローチャートである。図４において、図２と同一の工程については同一符号を付し、一部の工程を除き説明を省略する。

図４において、光学エンジン１１の輝度レベルが一定値以下になった場合、制御回路４は、ランプ電源８に対して点灯信号を出力し（Ｓ２）、これと同時にランプ電源５に対してランプ７の電流値を小さくするよう制御する（Ｓ３）。次にランプ電源６においてランプ電源８に流れる電流値を計測し、ランプ電流がＩｔｈ以上になった時点で（Ｓ８）、制御回路４は回転モータ９に対してチェンジ信号を出力する（Ｓ５）。

図５は、ランプ７及びランプ８の輝度レベルの変化について示した波形図である。ランプ８の出力電力が図５に示すように増加する場合、ランプの切り換えが完了した時刻Ｔｅの時点でランプ８出力が１３２Ｗになるように、時刻Ｔｓの時点でランプ８に流れる電流値を計算してＩｔｈとする。なお、通常のランプの場合ではＴ２が２分程度となり、チェンジ信号によりランプが切り換るのに要する時間は約１．５秒程度であることから、Ｉｔｈはランプ８の電力が１３２Ｗ（ランプ切り換え前のランプ７の消費電力）になる電流を選択すればいい。

上記実施の形態１のように一定時間のＷＡＩＴによってチェンジ信号の管理をしていると、ランプ８の点灯が失敗した場合にはランプ切り換え後も無表示期間となってしまうが、ランプ８に流れる電流値を計測していればランプ８の点灯に失敗した場合でも、再点灯動作等によりランプ８が点灯したことを電流値によって確認した上でランプ切り換えを行うことができるので、確実に無表示期間を最小にすることができる。

なお上記実施の形態２においては、ランプ８に流れる電流値がＩｔｈになった時点でランプを切り換えていたが、ランプ７に流れる電流値を計測する電流検出手段としての機能をランプ電源５に設け、ランプ７とランプ８に流れる電流値が等しくなった時点あるいは、その差が一定値以下になった場合にランプを切り換えるように制御を行うことで、ランプの切り替わり前後における投射型映像表示装置２からの出力の大きさを一定に保つことができる。

なお、ランプ７及びランプ８としては、ハロゲンランプ、高輝度放電ランプ等を用いることができる。

なお、上述ではミラー１０から出力された光を空間変調するものとしてＤＭＤを用いたが、透過型あるいは反射型液晶表示素子のような他のライトバルブを用いても良い。

本実施形態に係る投射型映像表示装置の概略図である。 本実施形態に係るランプ切り換え動作を示すフローチャートである。 本実施形態に係るランプの輝度レベルの変化について示した波形図である。 他の実施形態に係るランプ切り換え動作を示すフローチャートである。 他の実施形態に係るランプの輝度レベルの変化について示した波形図図である。

符号の説明

１ スクリーン
３ 電源回路
４ 制御回路
５，６ ランプ電源
７，８ ランプ
９ 回転モータ
１０ ミラー
１１ 光学エンジン
１２ 輝度センサ
２０ 信号変換回路

Claims (7)

1. 第１ランプ及び第２ランプと、
   前記第１ランプまたは第２ランプから出射した光を変調してスクリーンに投射する光学処理手段と、
   第１ランプの点灯中に消灯中の第２ランプを点灯し、前記光学処理手段に光を入射するランプを前記第１ランプから前記第２ランプに切り換える点灯制御手段と
   を備え、
   前記点灯制御手段は、前記光学処理手段に光を入射するランプが前記第１ランプから前記第２ランプに切り換えられる前に、前記第１ランプを定常点灯時の電力よりも低い所定の電力で点灯させることを特徴とする投射型表示装置。
2. 前記点灯制御手段は、前記第２ランプを点灯した後に、前記第１ランプの電力を定常点灯時の電力よりも低い所定の電力に低減することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
3. 前記点灯制御手段は、前記点灯制御手段が前記第２ランプの点灯を開始してから所定時間経過後に、前記光学処理手段に光を入射するランプを前記第１ランプから前記第２ランプに切り換えることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
4. 前記第２ランプに流れる電流値を検出する電流検出手段をさらに備え、
   前記点灯制御手段は、前記第２ランプに流れる電流値が所定の閾値以上になった場合、前記光学処理手段に光を入射するランプを前記第１ランプから前記第２ランプに切り換えることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
5. 前記第１ランプ及び第２ランプに流れる電流値を検出する電流検出手段をさらに備え、
   前記点灯制御手段は、前記第１ランプの電流値と前記第２ランプの電流値との差が所定の値よりも小さくなった場合、前記光学処理手段に光を入射するランプを前記第１ランプから前記第２ランプに切り換えることを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
6. 前記光学処理手段の出力する光の輝度レベルを検出する輝度検出手段をさらに備え、
   前記点灯制御手段は、前記輝度レベルが所定の閾値以下になった場合、前記第２ランプの点灯を開始することを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
7. 前記切換手段は、前記第１ランプまたは前記第２ランプから出射した光を前記光学処理手段に向かって反射する反射手段と、前記反射手段を駆動し、前記反射手段が光を反射するランプを前記第１ランプから前記第２ランプに切り換える駆動手段とを備える請求項１に記載の投射型表示装置。

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