JP2014115330A - 表示装置および光源駆動方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーに画質の低下を知覚させにくくしつつ、光源の寿命を延ばす。
【解決手段】表示装置は、高圧水銀灯を用いた光源と、前記光源から出力された光を、画像データに応じて変調する光変調器と、前記光変調器により変調された光により示される画像が、当該画像がユーザーに注目されていないことに関する所定の条件を満たす場合には、所定の周波数の第１信号を駆動信号として用いて前記光源を駆動し、前記画像が前記所定の条件を満たさない場合にはより前記第１信号より低周波の信号を前記駆動信号として用いて前記光源を駆動する光源駆動回路とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源を駆動する技術に関する。

高圧水銀灯を光源として用いたプロジェクター等の表示装置が知られている。このような表示装置において、光源の安定動作は、表示される画像の品質を決定する要因の一つである。特許文献１は、低周波の信号を挿入してフリッカーの発生を防止する技術を開示している。特許文献２は、高周波の信号を用いてランプ発光管の黒化を抑制する技術を開示している。

特開２００６−３３２０１５号公報 特開２０１１−１３８７４２号公報

特許文献１に記載された低周波の信号と特許文献２に記載された高周波の信号とを併用しようとした場合、ある種の駆動回路、特に低コスト化を図った駆動回路においては、駆動信号の周波数が大きく変化すると電力精度を保つことができなかった。このため、低周波の信号と高周波の信号とを切り替えたときに電力の変化が、画像の明るさの変化すなわち画質の低下としてユーザーに知覚されてしまう場合があった。

これに対し本発明は、ユーザーに画質の低下を知覚させにくくしつつ、光源の寿命を延ばす技術を提供する。

本発明は、高圧水銀灯を用いた光源と、前記光源から出力された光を、画像データに応じて変調する光変調器と、前記光変調器により変調された光により示される画像が、当該画像がユーザーに注目されていないことに関する所定の条件を満たす場合には、所定の周波数の第１信号を駆動信号として用いて前記光源を駆動し、前記画像が前記所定の条件を満たさない場合には前記第１信号より低周波の信号を前記駆動信号として用いて前記光源を駆動する光源駆動回路とを有する表示装置を提供する。
この表示装置によれば、ユーザーに画質の低下を知覚させにくくしつつ、黒化現象の影響を低減することができる。

前記光源駆動回路は、前記画像が前記所定の条件を満たさない場合は、前記第１信号より低周波の第２信号および前記第２信号より低周波の第３信号の一方を前記駆動信号として用いて前記光源を駆動してもよい。
この表示装置によれば、ユーザーに画質の低下を知覚させにくくしつつ、電極間距離の変化を抑制することができる。

前記光源駆動回路は、前記光源における電極間電圧に応じて、前記駆動信号を前記第２信号および前記第３信号のいずれかに切り替えてもよい。
この表示装置によれば、電極間距離に応じて駆動信号を選択することができる。

前記光源駆動回路は、前記電極間電圧がしきい値より低くなると、前記駆動信号を前記第３信号に切り替えてもよい。
この表示装置によれば、電極間距離がしきい値より長い場合に、低周波の駆動信号を選択することができる。

前記第３信号は、直流成分を含む複数の周波数成分を含む信号であってもよい。
この表示装置によれば、より効果的に電極間距離の変化を抑制することができる。

前記所定の条件は、前記画像データを示す信号が前記表示装置に入力されていないという条件であってもよい。
この表示装置によれば、画像データを示す信号が前記表示装置に入力されていない場合に、黒化現象の影響を低減することができる。

この表示装置は、前記光源の光量を低下させる指示を受け付ける受け付け手段を有し、前記所定の条件は、前記指示に応じて前記光源の光量が低減された状態にあるという条件であってもよい。
この表示装置によれば、光源の光量が低減されている場合に、黒化現象の影響を低減することができる。

この表示装置は、前記光源の光を遮断するシャッターを有し、前記所定の条件は、前記シャッターが閉じられているという条件であってもよい。
この表示装置によれば、シャッターが閉じられている場合に、黒化現象の影響を低減することができる。

前記所定の条件は、前記ボタンを介した指示により前記表示装置が起動してから所定の時間が経過する前という条件であってもよい。
この表示装置によれば、表示装置が起動中である場合に、黒化現象の影響を低減することができる。

また、本発明は、光源、前記光源から出力された光を画像データに応じて変調する光変調器、および前記光源を駆動する光源駆動回路を有する表示装置において、前記光変調器により変調された光により示される画像が、当該画像がユーザーに注目されていないことに関する所定の条件を満たすか判断するステップと、前記所定の条件が満たされていると判断された場合、前記光源駆動回路が、所定の周波数の第１信号を駆動信号として用いて前記光源を駆動するステップと、前記所定の条件が満たされていないと判断された場合、前記光源駆動回路が、前記第１信号より低周波の信号を前記駆動信号として用いて前記光源を駆動するステップとを有する光源駆動方法を提供する。
この光源駆動方法によれば、ユーザーに画質の低下を知覚させにくくしつつ、黒化現象の影響を低減することができる。

一実施形態に係る画像表示装置１の構成を示す図。 本実施形態で用いられる駆動信号を例示する図。 画像表示装置１の動作を示すフローチャート。 投写される映像とランプ４０の駆動信号との対応関係を例示する図。

１．概要
図１は、一実施形態に係る画像表示装置１の構成を示す図である。この例で、画像表示装置１は、入力された映像信号に応じた映像をスクリーンに投写する装置、すなわちプロジェクターである。画像表示装置１は、画像処理回路１０と、電源２０と、ランプ駆動回路３０（光源駆動回路）と、ランプ４０（光源）と、ライトバルブ５０と、投写レンズ６０とを有する。

画像処理回路１０は入力された映像信号に対して画像処理を行う装置である。この例で、画像処理回路１０は、ＭＣＵ（Micro Control Unit）１１を有する。ＭＣＵ１１は、画像処理に加え、ランプ駆動回路３０を制御する。電源２０は、ランプ駆動回路３０等に電力を供給する。ランプ駆動回路３０は、ランプ４０を点灯させる装置である。ライトバルブ５０は、ランプ４０から発生された光を、画像処理回路１０から供給される信号に応じて変調する光変調器、例えば液晶パネルである。投写レンズ６０は、ライトバルブ５０により変調された光により示される映像をスクリーン（図示略）に投写するレンズである。

ランプ４０は、投写される画像の光源となるランプであり、この例では高圧水銀灯を有する。ランプ４０すなわち高圧水銀灯の寿命は、画像表示装置１の品質を決める要因の一つである。高圧水銀灯の寿命を決める要因は主として以下の２つである。
（ａ）対向電極の電極間距離の変化
（ｂ）水銀灯ガラス管内部の黒化現象
以下、これらの現象についてそれぞれ説明する。

１−１．対向電極の電極間距離の変化
高圧水銀灯を長時間、点灯し続けると、高圧水銀灯内部にある１組の対向電極がそれぞれ溶融し、電極間距離が長くなる。電極間距離が長くなると、アーク放電の形が細長くなる（すなわち発光部の形も細長くなる）。発光部の形が細長くなるとプロジェクターの光学系全体を通じて投写面に出力される光束が減る。その結果、表示される画像の明るさが低減してしまう。

対向電極の電極間距離が長くなってしまうことを抑制する方法として、高圧水銀灯を低周波（例えば１ｋＨｚ以下の周波数）の信号で駆動する方法がある。詳細なメカニズムは不明であるが、低周波の信号を用いて駆動すると、長くなった電極間距離が回復して短くなることが知られている。なお、この場合において、駆動周波数に定期的な揺らぎを設けて（すなわち複数の周波数成分を有する駆動信号を用いて）、水銀灯内部の高圧ガスを熱的に撹拌することもある。

１−２．水銀灯ガラス管内部の黒化現象
高圧水銀灯を使用していると、累積使用時間の経過とともに水銀灯のガラス管面内部に電極からの飛散物質が付着する。その結果、水銀灯のガラス管面内部が徐々に黒化する。黒化現象は水銀灯のガラス管光透過率を減少させるだけなく、光がガラス管表面で熱に変化することにより、ガラスの温度上昇をもたらす。その結果、ガラスが白濁し、さらに光透過率が低下することを加速させる。水銀灯ガラス管内部の黒化を抑制する方法としては、高圧水銀灯を高周波（例えば３ｋＨｚ以上の周波数）の信号で駆動する方法が知られている。

１−３．水銀灯駆動の問題点
既に説明したように、電極間距離の変化および黒化現象のそれぞれについて、駆動信号によって抑制することができる。しかし、電極間距離の変化を抑制する駆動信号は低周波であり、黒化現象を抑制する駆動信号は高周波であるという点において、これらの駆動信号はそれぞれ相反している。

ランプ駆動回路３０は、これら相反する駆動信号を出力するが、特に低コスト化を図った回路においては、駆動信号の周波数が大きく変化すると、低周波と高周波とで電力の精度を一定に保つことができないことがある。例えば、低周波の駆動信号における電力精度は±１％であるが、高周波の駆動信号における電力精度は±５％である。この状況で、低周波の駆動信号から高周波の駆動信号に切り替えられると、高圧水銀灯に供給される電力が変動する場合がある。また、この例では、高周波の駆動信号で駆動している間でも低周波の駆動信号で駆動している場合よりも電力の変動が大きい。高圧水銀灯に供給される電力の変動は投写される画像の明るさとして知覚されるので、ユーザーには画像の明るさの変動が知覚されてしまう。本実施形態に係る画像表示装置１は、この問題に対処する。

２．動作
図２は、本実施形態で用いられる駆動信号を例示する図である。この例で、ランプ駆動回路３０は、相対的に低周波（例えば４０ないし２００Ｈｚ。信号Ｓ１）、中周波（例えば５００Ｈｚ。信号Ｓ２）、および高周波（例えば１ｋＨｚ。信号Ｓ３）の３種類の駆動信号を出力する。信号Ｓ１は、長くなった電極間距離を戻す（または電極間距離を維持する）効果のある駆動信号である。この例で信号Ｓ１は、直流成分を含む複数の周波数成分を含む。信号Ｓ２は、通常用いられる駆動信号であり、電極間距離を長くし、またガラス管内部の黒化を進行させる効果がある。信号Ｓ３は、黒化を防止（または低減）する効果のある駆動信号である。

図３は、画像表示装置１の動作を示すフローチャートである。図３のフローは、例えば、画像表示装置１の電源が投入されたことを契機として開始される。この例では、このフローの開始時点において、信号Ｓ２が駆動信号として用いられている。

ステップＳ１００において、ＭＣＵ１１は、投写レンズ６０から投写される画像が、その画像がユーザーに注目されていないことに関する所定の条件を満たすか判断する。この例で、所定の条件は、映像信号が入力されていない状態（いわゆるノーシグナル（No Signal）の状態）である、という条件である。所定の条件が満たされたと判断された場合（ステップＳ１００：ＹＥＳ）、ＭＣＵ１１は、処理をステップＳ１０１に移行する。所定の条件が満たされていないと判断された場合（ステップＳ１００：ＮＯ）、ＭＣＵ１１は、処理をステップＳ１０２に移行する。

ステップＳ１０１において、ＭＣＵ１１は、ランプ４０の駆動信号を信号Ｓ３に切り替えるように、ランプ駆動回路３０を制御する。ランプ駆動回路３０は、ＭＣＵ１１の制御に従って、駆動信号を信号Ｓ３に切り替える。

ステップＳ１０２において、ランプ駆動回路３０は、ランプ４０の対向電極間の電圧があらかじめ決められたしきい値電圧より低いか判断する。この例で、ランプ駆動回路３０は、ランプ４０の対向電極間の電圧としきい値電圧との比較をする機能（例えば比較器）を有している。電極間電圧がしきい値電圧より低いと判断された場合（ステップＳ１０２：ＹＥＳ）、ランプ駆動回路３０は、駆動信号を信号Ｓ２に切り替える（ステップＳ１０３）。電極間電圧がしきい値電圧より高いと判断された場合（ステップＳ１０２：ＮＯ）、ランプ駆動回路３０は、駆動信号を信号Ｓ１に切り替える（ステップＳ１０４）。なお、図３のフローは、所定のタイミング（例えば定期的に）で繰り返し実行される。

本実施形態によれば、投写される画像がユーザーに注目されていない場合に、高周波の駆動信号Ｓ３への切り替えが行われる。したがって、この間に画像の明るさが変化してもユーザーにはそれが知覚されにくく、すなわち画質の低下が知覚されにくい。また、投写される画像がユーザーに注目されている場合には、ランプ４０の電極間電圧すなわち電極間距離に応じて、信号Ｓ１とＳ２とが切り替えられる。より具体的には、ランプ４０の電極間電圧がしきい値電圧より低い場合すなわち電極間距離がしきい値より長い場合には、電極間距離を回復（または維持）する効果のある信号Ｓ１が駆動信号として用いられる。

３．変形例
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。以下、変形例をいくつか説明する。以下の変形例のうち２つ以上のものが組み合わせて用いられてもよい。

投写される画像がユーザーに注目されていないことに関する所定の条件は、実施形態で例示されたものに限定されない。以下に例示するもののうち少なくとも１つが、所定の条件として用いられてもよい。
（ｃ）いわゆるＡＶミュートされているとき。すなわち、ランプ４０の光量が低減された状態にあるとき。この場合、画像表示装置１は、光源の光量を低下させる指示を受け付ける受け付け手段を有し、光源の光量を低下させる指示が入力されると、ランプ４０の光量を低減させる。
（ｄ）シャッターが閉じられているとき。この場合、画像表示装置１は、ランプ４０からの光を遮断するシャッターを有する。
（ｅ）画像表示装置１が起動（スタートアップ）中であって、特定の画像（ロゴ等）が表示されていないとき。この場合、画像表示装置１が起動されてから所定の時間が経過するまでは、起動中であると判断される。

なお、例えば映像信号が入力されていないときでも、画像表示装置１の機能を設定するためのメニュー画面が表示されているときは、その画像は注目されている、すなわち所定の条件は満たしていないと判断されてもよい。

図４は、投写される映像とランプ４０の駆動信号との対応関係を例示する図である。この例では、起動時のロゴが表示されている期間、映像信号が入力されている期間、およびメニュー表示が行われている期間において、信号Ｓ１または信号Ｓ２が駆動信号として用いられ、ノーシグナルの期間において、信号Ｓ３が駆動信号として用いられている。

ランプ４０の駆動信号は、実施形態で例示した信号Ｓ１、信号Ｓ２、および信号Ｓ３に限定されない。例えば、信号Ｓ１および信号Ｓ３のみが用いられてもよい。この場合、ステップＳ１０２の処理は不要であり、ステップＳ１０１において条件が満たされていないと判断された場合には、信号Ｓ１が駆動信号として用いられてもよい。

画像表示装置１は、プロジェクターに限定されない。高圧水銀灯を光源として用いるものであれば、プロジャクター以外の装置であってもよい。

１…画像表示装置、１０…画像処理回路、１１…ＭＣＵ、２０…電源、３０…ランプ駆動回路、４０…ランプ、５０…ライトバルブ、６０…投写レンズ

Claims (10)

1. 高圧水銀灯を用いた光源と、
   前記光源から出力された光を、画像データに応じて変調する光変調器と、
   前記光変調器により変調された光により示される画像が、当該画像がユーザーに注目されていないことに関する所定の条件を満たす場合には、所定の周波数の第１信号を駆動信号として用いて前記光源を駆動し、前記画像が前記所定の条件を満たさない場合には前記第１信号より低周波の信号を前記駆動信号として用いて前記光源を駆動する光源駆動回路と
   を有する表示装置。
2. 前記光源駆動回路は、前記画像が前記所定の条件を満たさない場合は、前記第１信号より低周波の第２信号および前記第２信号より低周波の第３信号の一方を前記駆動信号として用いて前記光源を駆動する
   ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記光源駆動回路は、前記光源における電極間電圧に応じて、前記駆動信号を前記第２信号および前記第３信号のいずれかに切り替える
   ことを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 前記光源駆動回路は、前記電極間電圧がしきい値より低くなると、前記駆動信号を前記第３信号に切り替える
   ことを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 前記第３信号は、直流成分を含む複数の周波数成分を含む信号である
   ことを特徴とする請求項２ないし４のいずれか一項に記載の表示装置。
6. 前記所定の条件は、前記画像データを示す信号が前記表示装置に入力されていないという条件である
   ことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の表示装置。
7. 前記光源の光量を低下させる指示を受け付ける受け付け手段を有し、
   前記所定の条件は、前記指示に応じて前記光源の光量が低減された状態にあるという条件である
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の表示装置。
8. 前記光源の光を遮断するシャッターを有し、
   前記所定の条件は、前記シャッターが閉じられているという条件である
   ことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の表示装置。
9. 前記所定の条件は、前記表示装置が起動してから所定の時間が経過する前という条件である
   ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の表示装置。
10. 光源、前記光源から出力された光を画像データに応じて変調する光変調器、および前記光源を駆動する光源駆動回路を有する表示装置において、前記光変調器により変調された光により示される画像が、当該画像がユーザーに注目されていないことに関する所定の条件を満たすか判断するステップと、
    前記所定の条件が満たされていると判断された場合、前記光源駆動回路が、所定の周波数の第１信号を駆動信号として用いて前記光源を駆動するステップと、
    前記所定の条件が満たされていないと判断された場合、前記光源駆動回路が、前記第１信号より低周波の信号を前記駆動信号として用いて前記光源を駆動するステップと
    を有する光源駆動方法。

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