JP2014222295A

JP2014222295A - 投射型画像表示装置

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Publication number: JP2014222295A
Application number: JP2013101774A
Authority: JP
Inventors: 繁治吉川; Shigeji Yoshikawa; 一彰的場; Kazuaki Matoba; 恭貴黒田; Yasutaka Kuroda
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2014-11-27

Abstract

【課題】本発明は、駆動電力を周期的に変化させて光源を駆動した場合に、光源の明るさの変化による画像光の明るさの変化を抑制した投射型画像表示装置の提供を目的とする。【解決手段】本発明に係る投射型画像表示装置１は、入力される映像信号を画像光に変換して投射する投射型画像表示装置１であって、光源５と、光源５の発する光を変調して画像光を形成する光変調素子３と、光変調素子３を駆動する光変調素子駆動部１０と、光源５を駆動する光源駆動部４と、光源５の駆動電力値を検出する駆動電力検出部６と、駆動電力値の変化による画像光の明るさの変化を補正する信号レベル補正量を取得する補正量取得部７と、信号レベル補正量に基づいて映像信号の信号レベルを補正して光変調素子駆動部１０に入力する映像信号補正部２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は投射型画像表示装置に関し、特に入力される映像信号を画像光に変換して投射する投射型画像表示装置に関する。

一般に、投射型画像表示装置（例えばプロジェクター）は、高圧水銀ランプに代表される放電ランプ等の光源を用い、液晶やＤＩＧＩＴＡＬＭＩＲＲＯＲＤＥＶＩＣＥ等の光変調素子を用いて、スクリーン上に画像を投射している。

このような投射型画像表示装置は、学校等の教育機関や企業の会議室等で使用されることが多く、使用環境上の理由から省電力や低騒音が要求される。例えば、光源であるランプの駆動電力を切替え可能にすることによって、省電力や低騒音を実現している。

上述したランプの駆動電力が切り替え可能な投射型画像表示装置の用途に供される放電ランプはあらかじめ設定された範囲の電力で点灯可能であり、例えば定格電力の８０〜７０パーセントの電力で点灯が可能である。例えば、特許文献１に記載されているランプ点灯装置は、放電ランプに供給する電力を複数の電力モードに切り替え可能としている。

さらに、より一層の省電力と低騒音の要求から、放電ランプを一定の電力で駆動するのではなく、周期的に駆動電力を変化させる技術が知られている（例えば特許文献２参照）。

ランプの駆動電力を周期的に変化させることにより、一定電力で駆動する場合よりも平均的な電力消費量を減少させることが可能である。また、ランプの電力消費量を下げることで、ランプの発熱が低減されるため、ランプの冷却のためのファンの回転数を下げて装置の騒音を減らすことも可能である。特許文献２に記載された点灯制御装置は、供給する電力を変化させるパターンを選択、発生させることにより、ランプの寿命を延ばすことが可能である。

特開２００３−１３１３２４号公報特開２００５−２０９５７２号公報

しかし、上述した様に放電ランプに供給する駆動電力を周期的に変化させると、光源の明るさが変化するため、投射されている映像の明るさも変化してしまう問題があった。投射される映像の明るさが変化することで、使用者に違和感を与えてしまう。

本発明は以上のような課題を解決するためになされたものであり、駆動電力を周期的に変化させて光源を駆動した場合に、光源の明るさの変化による画像光の明るさの変化を抑制した、投射型画像表示装置の提供を目的とする。

入力される映像信号を画像光に変換して投射する投射型画像表示装置であって、光源と、光源の発する光を変調して画像光を形成する光変調素子と、光変調素子を駆動する光変調素子駆動部と、光源を駆動する光源駆動部と、光源の駆動電力値を検出する駆動電力検出部と、駆動電力値の変化による画像光の明るさの変化を補正する信号レベル補正量を取得する補正量取得部と、信号レベル補正量に基づいて映像信号の信号レベルを補正して光変調素子駆動部に入力する映像信号補正部と、を備え、光源駆動部は、光源を一定の駆動電力で駆動する第１駆動モードと、周期的に変化する駆動電力で駆動する第２駆動モードとを備え、第１、第２駆動モードを切り替える操作部をさらに備える。

本発明によれば、操作部からの指示によって第２駆動モードで動作を行う場合に、画像補正量算出部は、駆動電力検出部が検出した駆動電力値に基づいて、駆動電力値の変化による画像光の明るさの変化を打ち消すような信号レベル補正量を取得する。そして、映像信号補正部は、信号レベル補正量に従って映像信号の信号レベルに補正を加えることにより、画像光の明るさの時間変化を抑制する。よって、光源の駆動電力を周期的に変化させる場合であっても、画像光の明るさをほぼ一定に保つことが可能である。画像光の明るさがほぼ一定に保たれることにより、画像光の明るさの変化が視聴者に与える違和感を低減することが可能である。

実施の形態１における投射型画像表示装置の機能ブロック図である。前提技術における駆動電力と画像光の明るさの時間変化を示す図である。駆動電力と画像光の明るさの関係を示す図である。映像信号の信号レベルと画像光の明るさの関係を示す図である。駆動電力に対する信号レベル補正量を示す図である。実施の形態１における駆動電力、画像光の明るさおよび信号レベル補正量の時間変化を示す図である。駆動電力に対する赤色成分、青色成分、緑色成分の信号レベル補正量を示す図である。

＜実施の形態１＞
＜構成＞
図１に、本実施の形態における投射型画像表示装置１の機能ブロック図を示す。投射型画像表示装置１は、光源５と、光源５の発する光を変調して画像光を形成する光変調素子３と、光変調素子３を駆動する光変調素子駆動部１０と、光源５を駆動する光源駆動部４とを備える。光源５は、例えばメタルハライドランプや水銀ランプなどの高圧放電ランプである。

投射型画像表示装置１はさらに、光源５の駆動電力値を取得する駆動電力検出部６と、補正量取得部７と、映像信号補正部２とを備える。補正量取得部７は、駆動電力値に基づいて、後述する信号レベル補正量ΔＳを取得する。

映像信号補正部２には、外部から映像信号入力部８を介して映像信号が入力される。また、映像信号補正部２には、信号レベル補正量ΔＳが補正量取得部７から入力される。映像信号補正部２は、信号レベル補正量ΔＳに基づいて映像信号の信号レベルを補正して、光変調素子駆動部１０に出力する。

また、光源駆動部４は、光源５を一定の駆動電力で駆動する第１駆動モードと、光源５を周期的に変化する駆動電力で駆動する第２駆動モードとを備える。投射型画像表示装置１はさらに、第１、第２駆動モードを切り替える操作部９を備える。使用者は操作部９を操作することによって、第１、第２駆動モードを切り替えることが可能である。なお、光源５の駆動電力とは、光源５に供給される電力のことである。

＜動作＞
まず、前提技術として、投射型画像表示装置１が、駆動電力検出部６、補正量取得部７および映像信号補正部２を備えない構成である場合の動作について説明する。この場合、投射型画像表示装置に入力される映像信号は、光源５の駆動電力に関わらず、そのまま光変調素子駆動部１０に入力される。

図２に前提技術において、第１、第２駆動モードで光源５を駆動した場合の駆動電力の時間変化を示す。また、図２に、第２駆動モードにおいて光源５を駆動した場合に、投射型画像表示装置が出力する画像光の明るさの時間変化を併せて示す。

第１駆動モードにおいては、光源５は一定の駆動電力Ｐ_Ｃで駆動されるため、画像光の明るさは一定となる。第２駆動モードにおいては、光源５は電力がＰ_ＡとＰ_Ｃの間で周期的に変化する駆動電力で駆動される。背景技術において述べた様に、第２モードで駆動すると、駆動電力の平均値は第１駆動モードよりも低くなるため、省エネルギー等の観点から好ましい。また、光源５の発熱も抑制されるため、光源５を冷却するファンの回転数を下げて騒音を低減させることもできる。

光源５の駆動電力と画像光の明るさは、例えば図３に示すような比例関係にあるとする。よって、図２に示す様に、光源５の駆動電力の周期的な変化に伴って、画像光の明るさも、明るさＬ_ＡとＬ_Ｃの間で周期的に変化する。このように、第２駆動モードで光源５を駆動すると、駆動電力の周期的な変化に伴って画像光の明るさが変化する。よって、画像光の明るさが変化することにより、視聴者に違和感を与える問題があった。また、映像自体の明るさが変化していると視聴者に誤解を与える可能性があった。

本実施の形態における投射型画像表示装置１は、第２駆動モードで光源５を駆動する場合に、画像光の明るさの変化を抑制して、視聴者が感じる違和感を軽減するものである。本実施の形態における投射型画像表示装置１において、映像信号補正部２には、映像入力部８を介して外部から映像信号が入力される。映像信号補正部２は、補正量取得部７から入力される信号レベル補正量ΔＳに従って映像信号の補正を行う。信号レベル補正量ΔＳについては後述する。補正された映像信号は、光変調素子駆動部１０に送られる。光変調素子駆動部１０は、入力された映像信号に従って光変調素子３を駆動する。光変調素子３は、光源５からの光を変調して画像光を形成する。

一方、光源駆動部４は、第１駆動モードもしくは第２駆動モードで光源５を駆動する。第１モード、第２モードの切り替えは操作部９において行われる。駆動電力検出部６は、光源駆動部４が光源に供給している瞬時の電力値を常時検出し、読み取った駆動電力値を補正量取得部７に送る。補正量取得部７は、入力された駆動電力値に基づいて、信号レベル補正量ΔＳを取得して、映像信号補正部２に出力する。操作部９は、光源駆動部４に対して、第１駆動モード、第２駆動モードのどちらのモードで光源５を駆動するかを指示する信号を出力する。また、操作部９は、補正量取得部７に対して、映像信号の補正を行うか否かの指示を出力することが可能であるとする。

＜映像信号補正動作＞
以下で、映像信号の信号レベルを補正する動作について詳しく説明する。画像光の明るさは映像信号の信号レベルによっても変化する。投射型画像表示装置１において、映像信号の信号レベルと画像光の明るさの関係は、例えば図４のように表される。つまり、図４を参照することによって、信号レベルの変化に応じて、画像光の明るさがどの程度変化するか知ることができる。

図３および図４から、駆動電力が基準値（例えばＰ_Ｃ）からある値に変化した場合に、画像光の明るさを一定に保つには、どの程度映像信号の信号レベルを補正すればよいかを知ることが可能である。投射型画像表示装置１は、駆動電力がＰ_Ｃから変化したときに、画像光の明るさをＬ_Ｃに保つように動作するとする。この場合の駆動電力と信号レベル補正量ΔＳとの関係を図５に示す。信号レベル補正量ΔＳとは、画像光の明るさを一定に保つために必要な、映像信号の信号レベルの変化量である。

補正量取得部７は、駆動電力検出部６から光源５の駆動電力の瞬時値を取得すると、図５を参照して、取得した駆動電力値に応じた信号レベル補正量ΔＳを取得して、映像信号補正部２に対して出力する。例えば、取得した駆動電力値がＰ_Ｃの場合、信号レベル補正量ΔＳとしてゼロを出力する。これは信号レベルの補正が必要ないことを意味する。一方、取得した駆動電力値がＰ_Ｃより小さいＰ_Ａの場合、信号レベル補正量ΔＳとしてΔＳ_Ａを出力する。また、駆動電力値がＰ_Ｂの場合、信号レベル補正量ΔＳとしてΔＳ_Ｂを出力する。

映像信号補正部２は、補正量取得部７から入力された信号レベル補正量ΔＳだけ映像信号の信号レベルを補正し、補正を行った映像信号を光変調素子駆動部１０に対して出力する。

図６に、投射型画像表示装置１の第２駆動モードにおける駆動電力の時間変化を示す。また、図６に、画像光の明るさと、信号レベル補正量ΔＳの時間変化も併せて示す。また、図６において、比較のために、前提技術（図２）における画像光の明るさの変化を破線で示す。

前提技術においては、駆動電力の周期的な変化に伴って、画像光の明るさも周期的に変化していた（図６破線部）。一方、本実施の形態では、駆動電力がＰ_ＣとＰ_Ａの間で周期的に変化しても、画像光の明るさはＬ_Ｃでほぼ一定となっている。これは、画像光の明るさの変化を打ち消すように、信号レベル補正量ΔＳによって映像信号の信号レベルが補正されているからである。

＜効果＞
本実施の形態における投射型画像表示装置１は、入力される映像信号を画像光に変換して投射する投射型画像表示装置１であって、光源５と、光源５の発する光を変調して画像光を形成する光変調素子３と、光変調素子３を駆動する光変調素子駆動部１０と、光源５を駆動する光源駆動部４と、光源５の駆動電力値を検出する駆動電力検出部６と、駆動電力値の変化による画像光の明るさの変化を補正する信号レベル補正量を取得する補正量取得部７と、信号レベル補正量に基づいて映像信号の信号レベルを補正して光変調素子駆動部１０に入力する映像信号補正部２と、を備え、光源駆動部４は、光源５を一定の駆動電力で駆動する第１駆動モードと、周期的に変化する駆動電力で駆動する第２駆動モードとを備え、第１、第２駆動モードを切り替える操作部９をさらに備える。

従って、操作部９からの指示によって第２駆動モードで動作を行う場合に、画像補正量算出部７は、駆動電力検出部６が検出した駆動電力値に基づいて、駆動電力値の変化による画像光の明るさの変化を打ち消すような信号レベル補正量を取得する。そして、映像信号補正部２は、信号レベル補正量に従って映像信号の信号レベルに補正を加えることにより、画像光の明るさの時間変化を抑制する。よって、光源５の駆動電力を周期的に変化させる場合であっても、画像光の明るさをほぼ一定に保つことが可能である。画像光の明るさがほぼ一定に保たれることにより、画像光の明るさの変化が視聴者に与える違和感を低減することが可能である。

＜実施の形態２＞
本実施の形態における投射型画像表示装置の機能ブロックの構成は、実施の形態１（図１）と同じため説明を省略する。

本実施の形態における投射型画像表示装置において、補正量取得部７は、映像信号の色成分ごとに、信号レベル補正量ΔＳを取得して、映像信号補正部２に出力する。映像信号の色成分とは、一般に赤色成分、緑色成分、青色成分である。図７に、駆動電力に対する各色成分の信号レベル補正量ΔＳの一例を示す。

映像信号補正部２は、入力された赤色成分の信号補正量に基づいて、映像信号の赤色成分の信号レベルを補正する。同様に、入力された緑色成分、青色成分の信号補正量に基づいて、映像信号の緑色成分の信号レベル、青色成分の信号レベルをそれぞれ補正する。

映像信号の信号レベルを色成分ごとに補正することで、光源５の発する光の色が駆動電力に応じて変化する場合であっても、画像光の明るさの変化だけでなく、画像光の色合いの変化も抑制することが可能である。

＜効果＞
本実施の形態における投射型画像表示装置において、補正量取得部７は、画像光を構成する赤色光、青色光、緑色光のそれぞれについて信号レベル補正量ΔＳを取得し、映像信号補正部２は、映像信号の赤色成分、青色成分、緑色成分のそれぞれについて信号レベルを補正することを特徴とする。

従って、光源５の発する光の色が駆動電力に応じて変化する場合であっても、補正量取得部７は色成分ごとに信号レベル補正量を取得するため、光源５の発する光の色の変化を打ち消すように映像信号の信号レベルを補正することが可能である。よって、実施の形態１で述べた効果に加えて、駆動電力の変化によって生じる画像光の色合いの変化を抑制することが可能であるため、画像光の明るさおよび色合いの変化が視聴者に与える違和感を低減することが可能である。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１投射型画像表示装置、２映像信号補正部、３光変調素子、４光源駆動部、５光源、６駆動電力検出部、７補正量取得部、８映像信号入力部、９操作部、１０光変調素子駆動部。

Claims

入力される映像信号を画像光に変換して投射する投射型画像表示装置であって、
光源と、
前記光源の発する光を変調して前記画像光を形成する光変調素子と、
前記光変調素子を駆動する光変調素子駆動部と、
前記光源を駆動する光源駆動部と、
前記光源の駆動電力値を検出する駆動電力検出部と、
前記駆動電力値の変化による前記画像光の明るさの変化を補正する信号レベル補正量を取得する補正量取得部と、
前記信号レベル補正量に基づいて前記映像信号の信号レベルを補正して前記光変調素子駆動部に入力する映像信号補正部と、
を備え、
前記光源駆動部は、前記光源を一定の駆動電力で駆動する第１駆動モードと、周期的に変化する駆動電力で駆動する第２駆動モードとを備え、
前記第１、第２駆動モードを切り替える操作部をさらに備える、
投射型画像表示装置。
前記補正量取得部は、前記画像光を構成する赤色光、青色光、緑色光のそれぞれについて前記信号レベル補正量を取得し、
前記映像信号補正部は、前記映像信号の赤色成分、青色成分、緑色成分のそれぞれについて前記信号レベルを補正することを特徴とする、
請求項１に記載の投射型画像表示装置。