JP4707646B2 - プロジェクタ - Google Patents

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Description

本発明は、フィールドカラーシーケンシャル方式のプロジェクタに関する。
プレゼンテーション又は映像の映写の分野では、外部へ光を投射することによって外部のスクリーン又は壁等に映像を投影するプロジェクタが用いられている。このようなプロジェクタは、液晶パネル又はDMD(Digital Micromirror Device)等の光変調素子に映像信号に基づいた画像を形成し、光変調素子で反射又は透過した光を外部へ投射することにより、光変調素子上の画像を外部へ投影する構成となっている。カラー画像を投影する方式には、光源から放射された白色光を透過させて透過色が赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)となる各RGBフィルタ並びに透過色が白色(W)のままのWフィルタを備えたカラーホイールを採用して各色の画像を時分割で投影することによってカラー画像を投影するフィールドカラーシーケンシャル方式がある。また、光源で生じるフリッカの抑制を目的として光源に供給する電流にパルス電流を重畳する技術が特許文献1に開示されている。しかし、フィールドカラーシーケンシャル方式のプロジェクタでは、光源に供給する供給電流にパルス電流を周期的に発生させただけでは、パルス電流が発生するタイミングによっては、投影される映像にフリッカが見える場合があるため、カラーホイールの回転とパルス電流の重畳を同期させる必要がある。そのため、制御回路から電流供給回路へカラーホイールの回転に同期した制御パルスを入力してパルス電流を重畳するか否かを制御する技術が特許文献2及び3に開示されており、これらの技術は、投影画像の輝度及びホワイトバランスの改善することを更なる目的とする。
図11は、従来のフィールドカラーシーケンシャル方式のプロジェクタの構造を示すブロック図である。フィールドカラーシーケンシャル方式のプロジェクタは、回転軸周りにRGBWの各色のフィルタに分割された円盤状のカラーホイール106を備えている。電流供給回路104は、光源101に電流を供給する。制御部110は、回転制御信号をカラーホイール106の図示しない駆動回路に出力することにより、カラーホイール106の回転速度等を制御する。また、制御部110は、カラーホイール106の図示しない検出回路から回転位置を検出し、回転位置に同期した制御パルスを電流供給回路104に与えて光源101に供給する電流にパルス電流の重畳を行うか否かを制御する。回転するカラーホイール106に光源101からの光をレンズ105を介して透過させ、透過した光をレンズ107を介して光変調素子108へ照射させる。光変調素子108は、映像信号に基づき照射された色の光に対応する画像を形成する。画像を形成した光変調素子108で反射した光は、投射レンズ109を介して図示しないスクリーン上に照射され各色の画像が時分割で投影される。プロジェクタが投影する画像を目視した利用者は、時分割で投影された各色の画像を合わせてカラー画像であると認識する。
図12は、従来技術におけるフィルタ位置、制御パルス及び供給電流の対応関係を示すタイミングチャートである。図12(a)は、各時点において光源101からの光がカラーホイール106中のいずれの透過色のフィルタを透過するかをRGBWで示している。図12(b)は、制御部110が電流供給回路104へ与える制御パルスを示している。図12(c)は、電流供給回路104が光源101に供給する電流を示している。図12に示す例では、制御部110は、制御パルスとして透過色Wの光が生成される時間と同期しており、Wの透過光が生成される時間に対応するパルス幅を有する素パルスを電流供給回路104に与える。電流供給回路104は制御パルスの素パルスに同期して、光源101に供給する電流にパルス電流を重畳し、透過色Wの光が生成される時間においてのみ、光源101へ供給する電流を増大させる。これにより、光源101が放射する白色光の光量が増大し、投射画像の輝度が増大する。
特開2003−272879号公報 特開2004−212890号公報 特開2005−353488号公報
しかるに、投影画像の輝度及びホワイトバランスを最適化するには、供給電流に重畳するパルス電流のパルス電流値及びパルス幅を自在に変更することが可能であることが望ましいが、従来のプロジェクタは、制御パルスによりパルス電流の重畳の有無を制御することが可能であるものの、パルス電流のパルス電流値とパルス幅の両方を制御することが不可能であるという問題がある。また、光源の信頼性及び寿命を確保するためには、光源に供給される電力の実効値を一定、すなわち定格電力で駆動する必要があるが、従来のプロジェクタでは、きめ細かな電力制御を行うことが不可能であるという問題がある。
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、制御部から与えられた制御パルスの素パルスの幅に従って、光源へ供給する電力を決定するように構成することにより、光源へ供給する電力を制御し、投射画像の輝度及びホワイトバランスを最適に調整することが可能となるプロジェクタを提供することにある。
本発明の他の目的は、制御部から与えられた制御パルスの素パルスのデューティ比に従って、光源へ供給する電力を決定する電力供給装置を備えることにより、電力制御を行うことが可能なプロジェクタを提供することにある。
本発明の他の目的は、制御パルスの素パルスの幅又はデューティ比に従って、光源へ印加する電圧の極性反転を行うか否かを決定する電力供給回路を備えることにより、光源を交流駆動させて、光源に直流ランプだけでなく、交流ランプも使用することが可能なプロジェクタを提供することにある。
本発明の他の目的は、光源へ供給する電力を決定した後に制御部から与えられる制御パルスの素パルスの前縁部に同期して光源へ電力を供給する電力供給回路を備えることにより、供給する電力を決定するために必要な処理時間を十分に確保することが可能なプロジェクタを提供することにある。
本発明の他の目的は、色生成手段が複数色の光の夫々を生成する時間に同期して制御パルスの素パルスを電力供給回路に与える制御部を備えることにより、電力供給回路は、複数色の光の夫々に同期して光源に電力を供給し、光源へ供給する電力の変化に伴う表示画像の乱れを抑えることが可能となるプロジェクタを提供することにある。
本発明の他の目的は、電力供給回路が光源へ供給する電力の実効値を略一定に保つように制御パルスを電力供給回路に与える制御部を備えることにより、光源を定格電力で駆動することが可能なプロジェクタを提供することにある。
本発明の他の目的は、映像信号に含まれる輝度信号を検出する手段及び輝度信号に応じた制御パルスを電力供給回路に与える制御部を備えることにより、映像信号に応じて供給電力を随時制御して、最適な輝度とホワイトバランスを得ることが可能なプロジェクタを提供することにある。
本発明に係るプロジェクタは、供給された電力に応じた光量で発光する光源と、該光源へ電力を供給する電力供給回路と、前記光源が発生する光から予め定められた順に複数色の光の夫々を繰り返し生成する色生成手段と、該色生成手段が生成する各色の光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と、変調された前記各色の光を投射する手段とを備えるプロジェクタにおいて、制御パルスを前記電力供給回路に与える制御部を備え、前記電力供給回路は、前記制御パルスの素パルスの幅に従って、前記光源へ供給する電力を決定し、前記光源へ供給する電力を決定した後に与えられる前記制御パルスの素パルスの前縁部に同期して前記光源へ電力を供給するように構成してあることを特徴とする。
本発明にあっては、色生成手段によって光源が発生する光から予め定められた順に複数色の光の夫々が繰り返し生成され、光変調素子によって各色の光は変調されて投射される。また、制御部は、電力供給回路に制御パルスを与え、電力供給回路は、制御パルスの素パルスの幅に従って、光源へ供給する電力を決定し、プロジェクタの輝度及びホワイトバランスを調整する。しかも、電力供給回路は、光源へ供給する電力を決定した後に制御部から与えられた制御パルスの素パルスの前縁部に同期して光源へ電力を供給する。
本発明に係るプロジェクタは、供給された電力に応じた光量で発光する光源と、該光源へ電力を供給する電力供給回路と、前記光源が発生する光から予め定められた順に複数色の光の夫々を繰り返し生成する色生成手段と、該色生成手段が生成する各色の光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と、変調された前記各色の光を投射する手段とを備えるプロジェクタにおいて、制御パルスを前記電力供給回路に与える制御部を備え、前記電力供給回路は、前記制御パルスの素パルスのデューティ比に従って、前記光源へ供給する電力を決定し、前記光源へ供給する電力を決定した後に与えられる前記制御パルスの素パルスの前縁部に同期して前記光源へ電力を供給するように構成してあることを特徴とする。
本発明にあっては、色生成手段によって光源の発生する光から予め定められた順に複数色の光の夫々が繰り返し生成され、光変調素子によって各色の光は変調されて投射される。制御部は、電力供給回路に制御パルスを与え、電力供給回路は、制御パルスの素パルスのデューティ比に従って、光源へ供給する電力を決定して供給し、プロジェクタの輝度及びホワイトバランスを調整する。しかも、電力供給回路は、光源へ供給する電力を決定した後に制御部から与えられた制御パルスの素パルスの前縁部に同期して光源へ電力を供給する。
本発明に係るプロジェクタは、供給された電力に応じた光量で発光する光源と、該光源へ電力を供給する電力供給回路と、前記光源が発生する光から予め定められた順に複数色の光の夫々を繰り返し生成する色生成手段と、該色生成手段が生成する各色の光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と、変調された前記各色の光を投射する手段とを備えるプロジェクタにおいて、制御パルスを前記電力供給回路に与える制御部を備え、前記電力供給回路は、前記制御パルスの素パルスの幅が確定した後、確定した素パルスの幅に従って、前記光源へ供給する電力を無段階又は3段階以上の値のうちから選択して決定するように構成してあることを特徴とする。
本発明に係るプロジェクタは、供給された電力に応じた光量で発光する光源と、該光源へ電力を供給する電力供給回路と、前記光源が発生する光から予め定められた順に複数色の光の夫々を繰り返し生成する色生成手段と、該色生成手段が生成する各色の光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と、変調された前記各色の光を投射する手段とを備えるプロジェクタにおいて、制御パルスを前記電力供給回路に与える制御部を備え、前記電力供給回路は、前記制御パルスの素パルスのデューティ比が確定した後、確定した素パルスのデューティ比に従って、前記光源へ供給する電力を無段階又は3段階以上の値の中から選択し決定するように構成してあることを特徴とする。
本発明に係るプロジェクタは、前記電力供給回路は、前記制御パルスの素パルスの幅又はデューティ比に従って、前記光源へ印加する電圧の極性反転を行うか否かを決定するように構成してあることを特徴とする。
本発明にあっては、制御部は、電力供給回路が光源へ印加する印加電圧の極性反転の有無及び電力を制御すべく制御パルスを電力供給回路に与える。電力供給回路は、光源へ電力を供給する場合、制御パルスの素パルスの幅又はデューティ比に従って、光源へ印加する電圧の極性反転を行うか否かを決定する。
本発明に係るプロジェクタは、前記制御部は、前記色生成手段が複数色の光の夫々を生成する時間に同期して、前記制御パルスの素パルスを前記電力供給回路に与えるように構成してあることを特徴とする。
本発明にあっては、制御部は、色生成手段が複数色の光の夫々を生成する時間に同期して、制御パルスの素パルスを電力供給回路に与え、電力供給回路は、制御パルスに従い複数色の光の夫々に同期して光源に電力を供給し、プロジェクタの輝度及びホワイトバランスを調整する。
本発明に係るプロジェクタは、前記制御部は、前記電力供給回路が前記光源へ供給する電力の実効値を略一定に保つべく前記制御パルスを前記電力供給回路に与えるように構成してあることを特徴とする。
本発明にあっては、制御部は、電力供給回路が光源へ供給する電力の実効値を略一定に保つように制御パルスを電力供給回路に与え、電力供給回路は光源を定格電力で駆動させる。
本発明に係るプロジェクタは、前記映像信号に含まれる輝度信号を検出する手段を備え、前記制御部は、前記輝度信号に応じて前記制御パルスを前記電力供給回路に与えるように構成してあることを特徴とする。
本発明にあっては、制御部は、映像信号に含まれる輝度信号を検出し、輝度信号に応じて電力供給回路が光源へ供給する電力を制御し、映像信号に応じたプロジェクタの輝度及びホワイトバランスの調整を行う。
本発明にあっては、制御部から与えられた制御パルスの素パルスの幅に従って、光源へ供給する電力を決定する電力供給装置を備えることにより、光源へ供給する電力の値及び時間幅を制御して、プロジェクタの輝度及びホワイトバランスを最適に調整することが可能となる。
本発明にあっては、制御部から与えられた制御パルスの素パルスのデューティ比に従って、光源へ供給する電力を決定する電力供給装置を備えることにより、供給する電力を放送形式の違い等によるフィールド周波数の変化に容易に追従させて様々なフィールド周波数の映像信号に対応することが可能となる。
本発明にあっては、制御部は、制御パルスの素パルスの幅又はデューティ比に従って、光源へ印加する電圧の極性反転を行うか否かを決定する電力供給回路を備えることにより、光源に直流ランプだけでなく、交流ランプも用いることが可能となる。
本発明にあっては、光源へ供給する電力を決定した後に制御部から与えられる制御パルスの素パルスの前縁部に同期して光源へ電力を供給する電力供給回路を備えることにより、供給する電力を決定するために必要な処理時間が十分に確保され、低速で安価な回路を電力供給回路に採用することが可能となる。
本発明にあっては、色生成手段が複数色の光の夫々を生成する時間に同期して制御パルスの夫々の素パルスを電力供給回路に与える制御部を備えることにより、電力供給回路は、複数色の光の夫々に同期して光源に電力を供給し、光源へ供給する電力の変化に伴う表示画像の乱れを抑えることが可能となる。
本発明にあっては、電力供給回路が光源へ供給する電力の実効値を略一定に保つように制御パルスを電力供給回路に与える制御部を備えることにより、電力供給回路は光源を定格電力で駆動させ、光源の信頼性及び寿命を確保することが可能となる。
本発明にあっては、映像信号に含まれる輝度信号を検出する手段を備えることにより、映像信号に応じて光源へ供給する電力を制御し、常時、最適な輝度とホワイトバランスを得ることが可能となる等、本発明は優れた効果を奏する。
実施の形態1
図1は、本発明のプロジェクタの構成を示すブロック図である。図中の白抜矢印は、光を示す。プロジェクタ1は、光源となるハロゲンランプ、メタルハライドランプ又は超高圧水銀ランプ等の白色光を放射する直流ランプからなるランプ11及びランプ11に電力を供給する電力供給回路21を備える。電力供給回路21及びランプ11は、電力線で接続されており、ランプ11は、電力供給回路21から供給された電力に応じた光量の白色光を放射する。ランプ11から放射された白色光は、カラーホイール12に投射される。カラーホイール12は、円盤の中心軸周りに夫々に固有の色の光を透過させる複数のフィルタを備えており、中心軸にモータが直結され、中心軸を回転軸としてモータによって回転する構成となっている。カラーホイール12の各フィルタは、赤色(R)、緑色(G)及び青色(B)となる透過光を生成する各RGBフィルタ並びに透過色が白色(W)のままのWフィルタとなっており、ランプ11から放射された白色光は、いずれかのフィルタを透過する。これによりカラーホイール12は、回転に伴いRGBW各色の色を繰り返し生成し、本発明に係る色生成手段として機能する。カラーホイール12のフィルタを透過した各RGBWのいずれかの色を有する光は、平板状の素子であるDMDを用いてなる光変調素子13に投射される。光変調素子13は、映像信号に基づいた画像を形成し画像に対応して投射光を反射させる。光変調素子13で反射されたRGBWの各色の光は、プリズム、投射レンズ及び投射レンズを駆動させるための機構等からなる投射光学系14によって外部へ投射される。時分割でRGBW各色の画像が外部のスクリーン又は壁等に投影され、使用者にはカラー画像として認識される。光変調素子13には、液晶パネルを用いて光変調素子13を透過した光を投射光学系14によって外部へ投射しても良い。
映像入力部25には、パーソナルコンピュータ又は映像再生装置等の外部装置が接続され、映像信号が入力される。プロジェクタ1は、演算を行うCPU、演算に必要なプログラム及び各種テーブル等の情報を記憶するROM、並びに一時的に発生した情報を記憶するRAM等からなる制御部24を備えている。映像入力部25に入力された映像信号は制御部24に与えられ、映像信号のフィールド周波数に同期した信号がカラーホイール制御部22に与えられる。カラーホイール制御部22は、映像信号のフィールド周波数の3倍の回転周波数となるようにカラーホイール12に設けられた図示しないモータの回転を制御してカラーホイール12を回転させる。カラーホイール12の回転部分には、図示しない基準位置検出用マークが設けられている。また、図示しない基準位置検出用フォトインタラプタが設けられている。カラーホイール12が回転する場合、基準位置検出用フォトインタラプタは、1回転毎に基準位置信号を制御部24に対して出力する。
制御部24は、基準位置信号に基づきランプ11から放射される白色光がカラーホイール12のRGBWのいずれのフィルタを透過しているかを判定し、映像信号に基づいて各色に対応する画像を光変調素子制御部23に与える。また、制御部24は、電力供給回路21と信号線で接続されており、プロジェクタ1の輝度及びホワイトバランスの調整並びにランプ11の定格電力駆動を行うように電力供給回路21がランプ11に供給する電力を制御すべく、RGBW各色が生成される時間に同期した素パルスからなる制御パルスを電力供給回路21に与える。
電力供給回路21は、図示しない直流電源回路、CPU及びROM等を備えており、ROMにはパルス幅又はデューティ比と電力値とを対応付けたテーブルが記憶されている。電力供給回路21のCPUは、制御部24から与えられた制御パルスの素パルスの幅又はデューティ比から、ROMに記憶されているテーブルを参照して電力値を決定し、直流電源回路からランプ11に決定した電力値を有する電力を供給させる。なお、テーブルの内容が比較的簡素な場合には、CPU及びROM等の素子を使用せずに、ディスクリート部品のみで同様の処理を行うハードウェアを構築してもよい。
次に、パルス幅と供給電力との対応関係の例を示して、制御パルスによる供給電力の制御方法を具体的に説明する。図2は、実施の形態1におけるフィルタ位置、制御パルス及び供給電力の対応関係を示すタイミングチャートである。図中の横軸は、時間であり、ランプ11からの白色光が透過しているカラーホイール12のRGBW各フィルタの位置、制御パルス及び供給電力を上から順に図2(a)、(b)及び(c)に示す。図2(a)に示すT0 、T1 、T2 及びT3 は、ランプ11が放射する白色光がBRGWの各フィルタを透過して透過光が生成される時間を示している。図2(b)は、制御部24が電力供給回路21へ与える制御パルスの波形を示している。制御パルスは、t0 、t1 、t2 及びt3 のパルス幅を有する素パルスからなり、夫々期間T0 、T1 、T2 及びT3 に同期した区間で構成されている。
図2(c)は、供給電力を示しており、P0 、P1 、P2 及びP3 は、各フィルタ位置に同期して電力供給回路21からランプ11へ供給される電力値を示している。図2に示すように電力供給回路21は、与えられた制御パルスの素パルスの幅からROMに記憶されたテーブルを参照して電力値を決定し、次に与えられた制御パルスの素パルスの前縁部に同期してランプ11へ決定した電力値を有する電力を供給する。すなわち、図2に示すように電力供給回路21は、素パルスのパルス幅t0 によって電力値P1 を決定し、次に与えられるパルス幅t1 の素パルスの前縁部に同期して電力値P1 を有する電力を供給する。電力値P1 を決定したパルス幅t0 の素パルスの次の素パルスのパルス幅t1 によって電力値P2 を決定し、パルス幅t2 の素パルスの前縁部に同期して電力値P2 を有する電力をランプ11へ供給する。続いて、電力値P2 を決定したパルス幅t1 の素パルスの次の素パルスのパルス幅t2 によって電力値P3 を決定し、パルス幅t3 の素パルスの前縁部に同期して電力値P3 を有する電力を供給し、さらに電力値P3 を決定したパルス幅t2 の素パルスの次の素パルスのパルス幅t3 によって電力値P0 を決定し、パルス幅t0 を有する素パルスの前縁部に同期して電力値P0 を有する電力を供給する。以降、同様に電力値の決定及び電力の供給が繰り返される。
図3は、実施の形態1におけるパルス幅及び電力値を対応付けたテーブルの例を示すグラフである。このテーブルは、電力供給回路21の図示しないROMに記憶されている。横軸は、パルス幅を、縦軸は、ランプ11の定格電力を100%とした場合の相対値で表された電力値を示している。図3に示すように、パルス幅0ms≦t≦1.00msの範囲においては、パルス幅の増加に伴い電力値が線形に増加する線形関数に従い、電力値は0%≦P≦200%の範囲となるように設定されている。また、t>1.00msの範囲においては、P=200%の一定の電力値となるように制限されている。図3は、パルス幅及び電力値が線形関数で関係付けられた一例であり、図中に記載されているパルス幅1.00msにおける電力値200%等の数値は、これに限るものではない。
制御部24は、電力供給回路21がランプ11に供給する電力の値を各RGBWに対応した値に個別に制御するため、プロジェクタ1の輝度を最適に調整すると共に、ランプ11に供給する電力の実効値(平均電力)をランプ11の定格電力と一致するように制御することが可能である。電力の実効値は(P0 *T0 +P1 *T1 +P2 *T2 +P3 *T3 )/(T0 +T1 +T2 +T3 )で計算される。図2に示す例では、透過色B及びGの透過光が生成されている時間に供給される電力の値と、透過色Rの透過光が生成されている時間に供給される電力の値、Wの透過光が生成されている時間に供給される電力の値は、それぞれ異なる値に制御されており、映像のR成分を増大させて投射される映像のホワイトバランスを調整すると共に、W成分を増大させて投射される映像の輝度を増加させている。また、電力の実効値が100%、換言すればランプ11の定格電力に一致するように制御パルスの素パルスの幅t0 、t1 、t2 及びt3 が調整されている。これにより、ホワイトバランス及び輝度の調整並びにランプ11の定格電力駆動を同時に行うことが可能である。入力される映像信号の輝度及びランプ11が放射する白色光の波長分布、カラーホイール12の各フィルタの透過波長分布が経年劣化等により変化した場合、及びカラーホイール12、投射光学系14又はランプ11等を交換した場合においても、制御部24が電力供給回路21に与える制御パルスの素パルスの幅を調整することによって制御部24及び電力供給回路21を構成する回路等を変更することなく対応することが可能である。
図2中の各色の透過光が生成される時間T0 、T1 、T2 及びT3 として夫々記載されている数値、1.55ms、1.55ms、1.55ms及び0.9msは、1/(T0 +T1 +T2 +T3 )で示されるカラーホイール12の回転周波数、換言すればフィールドカラーシーケンシャルの駆動周波数を、映像信号のフィールド周波数60Hzの3倍の180Hzとした場合の具体的な数値を示す例であり、これに限るものではない。また、図2中に示すパルス幅t0 、t1 、t2 及びt3 として夫々記載されている数値、0.6ms、0.4ms、0.675ms及び0.4ms、並びに供給電力P0 、P1 、P2 及びP3 として夫々記載されている数値、80%、120%、80%及び135%は、図3の関係に基づき電力の実効値が100%となるように設定された一例を示しており、これに限るものではない。
なお、パルス幅及び電力値を対応付けたテーブルは、パルス幅が増加するに従い、電力値を階段状に増加させる階段状関数に従っても良い。図4は、実施の形態1におけるパルス幅及び電力値を階段状関数に基づいて対応付けたテーブルの例を示すグラフである。パルス幅が0ms≦t≦0.375msの範囲、0.375ms<t≦0.625msの範囲、及び0.625ms<tの範囲にある夫々の場合につき、電力値が50%、100%、150%となるように設定されている。映像信号のフィールド周波数の変動等により制御パルスの素パルスの幅tが図4の区分された夫々の範囲内で揺らいだ場合でも、電力値Pは、一定値に保たれるため、電力の揺らぎを抑えることが可能となる。図4中のパルス幅として記載された数値、0.375ms及び0.625ms、並びに電力値として記載された数値、50%、100%及び150%は、一例でありこれに限るものではない。また、図4では、パルス幅を3種類の範囲に分割しているが、分割する範囲の数はこれに限るものではない。パルス幅及び電力値を対応づける関数は、電力供給回路21又はランプ11の電気特性によって決まる非線形関数としても良い。図3に示す電力制御を線形制御する場合と比較して非線形制御の場合は、簡便な制御回路で構成することが可能であるため、電力供給回路21の部品点数が削減され、コストが低減される。
供給電力は、制御パルスの素パルスの前縁部に同期して供給する場合に限るものではなく、後縁部に同期して供給するようにしても良い。図5は、実施の形態1におけるパルスの後縁部に同期して電力を供給する場合のフィルタ位置、制御パルス及び供給電力の対応関係を示すタイミングチャートである。図5に示す記号及び数値は、図2と同様であり説明を省略する。図5に示すように、パルス幅t0 を有する素パルスの後縁部に同期して電力値P1 を有する電力が供給されており、パルス幅t1 、t2 及びt3 を有する夫々の素パルスにおいても後縁部に同期して電力値P2 、P3 及びP0 を有する電力が夫々供給されている。尚、制御部24は、制御パルスの素パルスとしてパルス幅が各素パルスのHレベルの時間幅に対応する正極性の素パルスを出力する例を示したが、これに限るものではなく、各素パルスのLレベルの時間幅に対応する負極性の素パルスを出力し、電力供給回路21は負極性の素パルスからなる制御パルスに従って電力制御を行うように構成しても良い。
実施の形態2
制御部24及び電力供給回路21を、制御パルスの素パルスのデューティ比で供給電力を制御するように構成する例について説明する。本実施の形態は実施の形態1と同様な構成であり、その詳細な説明を省略する。図6は、実施の形態2におけるフィルタ位置、制御パルス及び供給電力との対応関係を示すタイミングチャートである。図中の横軸は、時間であり、ランプ11からの白色光が透過しているカラーホイール12のRGBW各フィルタの位置、制御パルス及び供給電力を上から順に図6(a)、(b)及び(c)に示す。図6(a)に示すθ0 、θ1 、θ2 及びθ3 は、カラーホイール12の軸に対して各フィルタ位置に占める角度幅を示しており、フィールドカラーシーケンシャルの駆動周波数を規定すれば時間幅へ一意に変換可能であり、ランプ11からの白色光がBRGWの各フィルタを透過して透過光が生成される時間、すなわち図2のT0 、T1 、T2 及びT3 に対応する。図6(b)は、制御部24が電力供給回路21へ与える制御パルスの波形を示している。制御パルスは、d0 、d1 、d2 及びd3 のデューティ比を有する素パルスを夫々有し、角度幅θ0 、θ1 、θ2 及びθ3 に同期した区間で構成されている。素パルスのデューティ比d0 、d1 、d2 及びd3 は、各区間の角度幅θ0 、θ1 、θ2 及びθ3 に対応する時間幅に占める夫々の素パルスのパルス幅の割合を示しており、0%から100%の範囲の値を取り得る。
図6(c)は、供給電力を示しており、P0 、P1 、P2 及びP3 は、各フィルタ位置に同期して電力供給回路21からランプ11へ供給される電力値を示している。電力供給回路21は、与えられた制御パルスの素パルスのデューティ比からROMに記憶されたテーブルを参照して電力値を決定し、次に与えられた制御パルスの素パルスの前縁部に同期してランプ11へ決定した電力値を有する電力を供給する。すなわち、図6に示すように電力供給回路21は、制御パルスのデューティ比d0 によって供給電力P1 を決定し、次に与えられるデューティ比d1 のパルスの前縁部に同期して供給電力P1 を供給する。同様に、デューティ比d1 によって供給電力P2 を決定し、デューティ比d2 の制御パルスの前縁部に同期して供給電力P2 をランプ11へ供給する。続いて、デューティ比d2 によって供給電力P3 を決定し、デューティ比d3 の制御パルスの前縁部に同期して供給電力P3 を供給し、さらにデューティ比d3 によって供給電力P0 を決定し、デューティ比d0 のパルスの前縁部に同期して供給電力P0 を供給する。以降、同様に電力値の決定及び電力の供給が繰り返される。
図7は、実施の形態2におけるデューティ比及び電力値を対応付けたテーブルの例を示すグラフである。横軸は、デューティ比を、縦軸は、ランプ11の定格電力を100%とした場合の相対値で表された電力値を示している。図7のように、デューティ比及び電力値との関係は、デューティ比が0%から100%に増大するに従い、電力値が50%から150%へ増加する線形関数に従う。図7は、デューティ比及び電力値が線形関数で関係付けられた一例であり、図中に記載されたd=0%におけるP=50%、d=50%におけるP=100%、d=100%におけるP=150%等の数値は、これに限るものではない。
制御部24は、電力供給回路21がランプ11に供給する電力の値を各RGBWに対応した値に個別に制御するため、プロジェクタ1の輝度を調整すると共に、ランプ11に供給する電力の実効値(平均電力)をランプ11の定格電力と一致するように制御することが可能である。電力の実効値は(P0 *θ0 +P1 *θ1 +P2 *θ2 +P3 *θ3 )/(θ0 +θ1 +θ2 +θ3 )で計算される。図6に示す例では、透過色B及びGの透過光が生成されている角度幅(時間幅)に供給される電力の値と、透過色Rの透過光が生成されている角度幅(時間幅)に供給される電力の値、Wの透過光が生成されている角度幅(時間幅)に供給される電力の値は、それぞれ異なる値に制御されており、映像のR成分を増大させて投射される映像のホワイトバランスを調整する共に、W成分を増大させて投射される映像の輝度を増加させている。さらに、電力の実効値が100%、換言すればランプ11の定格電力に一致するように制御パルスの素パルスのデューティ比d0 、d1 、d2 及びd3 が調整されている。これにより、ホワイトバランス及び輝度の調整並びにランプ11の定格電力駆動を同時に行うことが可能となる。入力される映像信号の輝度及びランプ11が放射する白色光の波長分布、カラーホイール12の各フィルタの透過波長分布が経年劣化等により変化した場合、及びカラーホイール12、投射光学系14又はランプ11等を交換した場合においても、制御部24が電力供給回路21に与える制御パルスの素パルスのデューティ比を調整することによって制御部24及び電力供給回路21を構成する回路を変更することなく対応することが可能である。
図6中の各色の透過光が生成される角度幅θ0 、θ1 、θ2 及びθ3 として夫々記載されている数値、100°、100°、100°、及び60°は、各色の時間比率を実施の形態1と略同一とした場合の具体的な数値を示す例であり、これに限るものではない。また、図6中に示すデューティ比d0 、d1 、d2 及びd3 として夫々記載されている数値、70%、30%、85%、及び30%、並びに供給電力P0 、P1 、P2 及びP3 として夫々記載されている数値、80%、120%、80%及び135%は、図7の関係に基づき電力の実効値が100%となるように設定された一例を示しており、これに限るものではない。
制御パルスの素パルスのデューティ比は映像信号のフィールド周波数と独立した関係にあるため、各フィルタ位置に対応して供給すべき電力の値をフィールド周波数に因らず一定に保つことができる。一般にNTSC方式の映像信号は60Hz、PAL方式は50Hz、パーソナルコンピュータでは45Hz程度から85Hz程度までのフィールド周波数が使用されるが、制御部24及び電力供給回路21は、このような多様なフィールド周波数に対しても、構成する回路を変更することなく対応することが可能である。
次に、制御部24及び映像信号に含まれる輝度情報の変化に追随して電力供給回路21からランプ11に供給される電力を制御する方法を説明する。図8は、実施の形態2におけるフィルタ位置、制御パルス及び供給電力の対応関係を示すタイミングチャートである。図中の横軸は、時間であり、ランプ11からの白色光が透過しているカラーホイール12のRGBW各フィルタの位置、制御パルス及び供給電力を上から順に図8(a)、(b)及び(c)に示す。図中に示す記号等は、図6と同様であり説明を省略する。映像入力部25は、入力された映像信号から輝度情報を随時取得する。輝度情報が変化し、プロジェクタ1は投射画像の輝度を減少させる場合、図8に示すように制御部24は、透過色Wの光が生成される角度幅(時間幅)に同期して出力されるデューティ比d3 の素パルスの1つ前の素パルスのデューティ比d2 を減少させ、一方で、他のデューティ比d0 、d1 、及びd3 を増加させて電力の実効値を100%に維持するように調整して制御パルスを電力供給回路21に与える。電力供給回路21は、制御パルスに基づき透過色Wを有する透過光が生成される角度幅(時間幅)において、供給する電力の値を減少させ、透過色Wの透過光の光量を他の透過色の透過光に対して相対的に減少させることにより投影画像の輝度を減少させる。これにより、プロジェクタ1は映像を投射している間に、映像信号の輝度情報に基づき随時、輝度を調整することが可能となる。尚、このような制御パルスの切り替えに関しては、映像信号に含まれる輝度情報を検知する手段をプロジェクタに設けずに、プロジェクタの使用者が操作ボタン等を通して行う方式を採用することも考えられる。
実施の形態3
次に、ランプ11を交流ランプに変更した場合の電力制御について説明する。本実施の形態は実施の形態1と同様な構成であり、その詳細な説明を省略する。図9は、実施の形態3におけるフィルタ位置、デューティ比及び電力値の対応関係を示すタイミングチャートである。図中の横軸は、時間であり、ランプ11からの白色光が透過しているカラーホイール12のRGBW各フィルタの位置、制御パルス及び供給電力を上から順に図9(a)、(b)及び(c)に示す。図9(a)及び(b)に示す記号等は、実施の形態2の図6(a)及び(b)と同様であり説明を省略する。P0 、P1 、P2 及びP3 の夫々の先頭に付された符号は、電力の供給に伴いランプ11に印加される印加電圧の極性を示す。すなわち、図9(c)では、本来正の値しか取り得ない電力値に対して印加電圧の符号を掛け合わせ、供給電力と印加電圧の極性を同時に図示するようにしている。また、電力供給回路21は、ランプ11に印加する印加電圧の極性反転が可能となるように構成されている。電力供給回路21は、制御パルスの素パルスの前縁部に同期し、直前の素パルスのデューティ比に基づいて、極性反転の有無及び電力値の決定を行いランプ11に電力を供給する。図10は、実施の形態3におけるデューティ比並びに極性反転の有無及び電力値を対応付けたテーブルの例を示すグラフである。図10のように、0%≦d≦50%の範囲及び50%<d≦100%の二つの範囲に分割されており、0%≦d≦50%の範囲では、印加電圧の極性反転を行い、50%<d≦100%の範囲では、極性反転を行わないように設定されている。また、デューティ比及び電力値の関係は、デューティ比が0%から50%へ増加するに伴って電力値は50%から150%へ増加する線形関数に従い、デューティ比が50%から100%へ増加するに伴って電力値は150%から50%へ減少する線形関数に従う。図10は、極性反転を行う場合のデューティ比及び電力値が関係付けられた一例であり、図中に記載の極性反転を行うか否かの境界を示すデューティ比50%並びに、電力値の最低値及び最高値として夫々記載している50%及び150%等の数値は、これに限るものではない。また、実施の形態1のような素パルスの幅により電力値を決める方式において、パルス幅の大小によって極性反転を行うか否かを決定するようにしてもよい。
図9に示す例では、デューティ比d1 =15%が設定された素パルスの直前の素パルスには、デューティ比d0 =35%が設定されている。デューティ比d0 =35%は、図10により極性反転を行う範囲であり、デューティ比d1 を有する素パルスの前縁部で、直前の負の印加電圧を伴う供給電力80%から極性反転を行うと共に、図10からd0 =35%のデューティ比に対応する供給電力120%を決定し、正の印加電圧を伴う電力値120%を有する電力が供給されている。また、初めにBの透過色に同期して供給される電力と、カラーホイール12が1回転し、RGWの各色を経て次にBの透過光が生成される角度幅(時間幅)に同期してランプ11に印加される電圧の極性及び供給される電力の値とは、それぞれ、+P0 及び−P0 となり電力値は同じであり、印加電圧の極性反転のみが行われている。RGWについても、同様にカラーホイール12が1回転して夫々RGWの透過光が生成される角度幅(時間幅)に同期して極性反転のみが行われる。極性反転の制御と電力値の制御とを同時に行うことにより、光源を交流駆動させて直流ランプの代わりに交流ランプを用いることが可能となる。
図9に示す例では、透過色B及びGの透過光が生成されている角度幅(時間幅)に同期して供給される電力の値と、透過色Rの透過光が生成されている角度幅(時間幅)に同期して供給される電力の値、Wの透過光が生成されている角度幅(時間幅)に同期して供給される電力の値は、それぞれ異なる値に制御されており、映像のR成分を増大させて投射映像のホワイトバランスを調整する共に、W成分を増大させて投射映像の輝度を増加させている。さらに、電力の実効値が100%、換言すればランプ11の定格電力に一致するように制御パルスの素パルスのデューティ比d0 、d1 、d2 及びd3 が調整されている。これにより、輝度の調整及びランプ11の定格電力駆動を同時に行うことが可能となる。入力される映像信号の輝度及びランプ11が放射する白色光の波長分布、カラーホイール12の各フィルタの透過波長分布が経年劣化等により変化した場合、及びカラーホイール12、投射光学系14又はランプ11等を交換した場合においても、制御部24が電力供給回路21に与える制御パルスの素パルスのデューティ比を調整することによって制御部24及び電力供給回路21を構成する回路を変更することなく対応することが可能である。
図9中の各色の透過光が生成される角度幅θ0 、θ1 、θ2 及びθ3 として夫々記載されている数値、100°.100°、100°、及び60°は、各色の時間比率を実施の形態1と略同一とした場合の具体的な数値を示す例であり、これに限るものではない。また、図9中に示すデューティ比d0 、d1 、d2 及びd3 として夫々記載されている数値、35%、15%、57.5%、及び15%、並びに供給電力P0 、P1 、P2 及びP3 として夫々記載されている数値、80%、120%、80%及び135%は、図9の関係に基づき電力の実効値が100%となるように設定された一例を示しており、これに限るものではない。尚、デューティ比と電力値との関係は、実施の形態1に示したパルス幅と電力値との関係と同様に階段状の関数又は非線形関数を基にして対応づけても良い。
以上に述べた説明では、電力供給回路21は、制御パルスの素パルスの幅又はデューティ比に従って供給すべき電力の値を決定した後、次に与えられる素パルスの前縁部に同期してランプ11に電力が供給される場合を示したが、2つ以上後に与えられる素パルスの前縁部に同期して電力を供給するようにしても良い。例えば、図6のタイミングチャートで、2つ以上後に与えられる素パルスの前縁部に同期して電力を供給する場合、電力供給回路21は、制御パルスのデューティ比d0 によって供給電力P2 を決定し、2つ後に与えられるデューティ比d2 のパルスの前縁部に同期して供給電力P2 を供給する。同様に、デューティ比d1 によって供給電力P3 を決定し、デューティ比d3 の制御パルスの前縁部に同期して供給電力P3 をランプ11へ供給する。続いて、デューティ比d2 によって供給電力P0 を決定し、デューティ比d0 の制御パルスの前縁部に同期して供給電力P0 を供給し、さらにデューティ比d3 によって供給電力P1 を決定し、デューティ比d1 のパルスの前縁部に同期して供給電力P1 を供給する。この場合、電力供給回路21が電力の供給を行う前に、素パルスのパルス幅又はデューティ比に従って供給電力を決定するために必要な処理時間を十分に確保することが可能となる。
本発明は制御部24及び電力供給回路21の間を制御パルスを伝える1本の信号線で接続されるため、従来技術と比較して信号線を増設する必要がなく生産コストの上昇を招くことがない。また、制御パルスの素パルスの前縁部及び各透過色を有する透過光が生成される期間の開始位置(フィルタが切り替わる位置)が同期している場合を示したが、投射映像のフリッカ抑制のために、各透過色を有する透過光が生成される期間の開始から所定の時間を経過した位置に制御パルスの前縁部が同期するようにしても良い。また、ランプ11に高圧水銀灯のような放電ランプを使用する場合、点灯中のランプ放電電圧はほぼ一定に保たれるため、電力供給回路21は、ランプ11に供給するランプ電流を制御するような回路構成とすることで電力制御の代わりとしても良い。制御部24から電力供給回路21へ与えられる制御パルスを用いてランプ11の点灯/消灯制御を同時に行っても良い。この場合、電力供給回路21は、制御パルスが継続的に与えられている場合、電力制御を行い、制御パルスが一定時間途絶えた場合、例えば、その信号レベルがLレベルの時はランプを消灯させ、Hレベルの時は供給電力を定格値に保ちランプ11を駆動するように構成すると良い。なお、本発明は、プロジェクタに限らず、バックライトを用いるフィールドカラーシーケンシャル方式の画像表示装置であれば、例えば、直視型の液晶表示装置などにも適用しても良い。
本発明のプロジェクタの構成を示すブロック図である。 実施の形態1におけるフィルタ位置、制御パルス及び供給電力の対応関係を示すタイミングチャートである。 実施の形態1におけるパルス幅及び電力値を対応付けたテーブルの例を示すグラフである。 実施の形態1におけるパルス幅及び電力値を階段状関数に基づいて対応付けたテーブルの例を示すグラフである。 実施の形態1におけるパルスの後縁部に同期して電力を供給する場合のフィルタ位置、制御パルス及び供給電力の対応関係を示すタイミングチャートである。 実施の形態2におけるフィルタ位置、制御パルス及び供給電力の対応関係を示すタイミングチャートである。 実施の形態2におけるデューティ比及び電力値を対応付けたテーブルの例を示すグラフである。 実施の形態2におけるフィルタ位置、制御パルス及び供給電力の対応関係を示すタイミングチャートである。 実施の形態3におけるフィルタ位置、デューティ比及び電力値の対応関係を示すタイミングチャートである。 実施の形態3におけるデューティ比並びに極性反転の有無及び電力値を対応付けたテーブルの例を示すグラフである。 従来のフィールドカラーシーケンシャル方式のプロジェクタの構造を示すブロック図である。 従来技術におけるフィルタ位置、制御パルス及び供給電流の対応関係を示すタイミングチャートである。
符号の説明
1 プロジェクタ
11 ランプ
12 カラーホイール
13 光変調素子
14 投射光学系
21 電力供給回路
22 カラーホイール制御部
23 光変調素子制御部
24 制御部
25 映像入力部

Claims (8)

  1. 供給された電力に応じた光量で発光する光源と、該光源へ電力を供給する電力供給回路と、前記光源が発生する光から予め定められた順に複数色の光の夫々を繰り返し生成する色生成手段と、該色生成手段が生成する各色の光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と、変調された前記各色の光を投射する手段とを備えるプロジェクタにおいて、
    制御パルスを前記電力供給回路に与える制御部を備え、
    前記電力供給回路は、前記制御パルスの素パルスの幅に従って、前記光源へ供給する電力を決定し、前記光源へ供給する電力を決定した後に与えられる前記制御パルスの素パルスの前縁部に同期して前記光源へ電力を供給するように構成してあること
    を特徴とするプロジェクタ。
  2. 供給された電力に応じた光量で発光する光源と、該光源へ電力を供給する電力供給回路と、前記光源が発生する光から予め定められた順に複数色の光の夫々を繰り返し生成する色生成手段と、該色生成手段が生成する各色の光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と、変調された前記各色の光を投射する手段とを備えるプロジェクタにおいて、
    制御パルスを前記電力供給回路に与える制御部を備え、
    前記電力供給回路は、前記制御パルスの素パルスのデューティ比に従って、前記光源へ供給する電力を決定し、前記光源へ供給する電力を決定した後に与えられる前記制御パルスの素パルスの前縁部に同期して前記光源へ電力を供給するように構成してあること
    を特徴とするプロジェクタ。
  3. 供給された電力に応じた光量で発光する光源と、該光源へ電力を供給する電力供給回路と、前記光源が発生する光から予め定められた順に複数色の光の夫々を繰り返し生成する色生成手段と、該色生成手段が生成する各色の光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と、変調された前記各色の光を投射する手段とを備えるプロジェクタにおいて、
    制御パルスを前記電力供給回路に与える制御部を備え、
    前記電力供給回路は、前記制御パルスの素パルスの幅が確定した後、確定した素パルスの幅に従って、前記光源へ供給する電力を無段階又は3段階以上の値のうちから選択して決定するように構成してあること
    を特徴とするプロジェクタ。
  4. 供給された電力に応じた光量で発光する光源と、該光源へ電力を供給する電力供給回路と、前記光源が発生する光から予め定められた順に複数色の光の夫々を繰り返し生成する色生成手段と、該色生成手段が生成する各色の光を映像信号に基づいて変調する光変調素子と、変調された前記各色の光を投射する手段とを備えるプロジェクタにおいて、
    制御パルスを前記電力供給回路に与える制御部を備え、
    前記電力供給回路は、前記制御パルスの素パルスのデューティ比が確定した後、確定した素パルスのデューティ比に従って、前記光源へ供給する電力を無段階又は3段階以上の値の中から選択し決定するように構成してあること
    を特徴とするプロジェクタ。
  5. 前記電力供給回路は、前記制御パルスの素パルスの幅又はデューティ比に従って、前記光源へ印加する電圧の極性反転を行うか否かを決定するように構成してあることを特徴とする請求項1から4のいずれか1つに記載のプロジェクタ。
  6. 前記制御部は、前記色生成手段が複数色の光の夫々を生成する時間に同期して、前記制御パルスの素パルスを前記電力供給回路に与えるように構成してあることを特徴とする請求項1から5のいずれか1つに記載のプロジェクタ。
  7. 前記制御部は、前記電力供給回路が前記光源へ供給する電力の実効値を略一定に保つべく前記制御パルスを前記電力供給回路に与えるように構成してあることを特徴とする請求項1から6のいずれか1つに記載のプロジェクタ。
  8. 前記映像信号に含まれる輝度信号を検出する手段を備え、前記制御部は、前記輝度信号に応じて前記制御パルスを前記電力供給回路に与えるように構成してあることを特徴とする請求項1から7のいずれか1つに記載のプロジェクタ。
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