JP5536218B2 - 投射型表示装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、投射型表示装置およびその制御方法に関する。

図１に示す投射型表示装置１０は、電源部１１と、バラスト１２と、ランプ１３と、映像信号制御部１４と、表示素子１５と、光量制御部１６と、を有する。なお、図１において、白抜き矢印は光束を示す。

バラスト１２は、電源部１１からランプ１３に供給されるランプ１３を駆動するランプ電力量を光量制御部１６から入力される電力制御信号に応じて調整する。ランプ１３は、バラスト１２を介して電源部１１から供給されたランプ電力により点灯し、表示素子１５を照明する。

映像信号制御部１４は、外部から映像信号が入力され、その映像信号を表示素子１５に出力し、表示素子１５は、ランプ１３から出射された光を映像信号制御部１４から入力された映像信号の振幅に応じて変調し、映像光として出射する。表示素子１５から出射された映像光は、投射画面としてスクリーン２０に投射される。

上記のような投射型表示装置を用いて、暗い部屋で投射を行ったり、小さい画面に投射を行ったりする場合、投射画面が明るすぎると、見づらくなることがある。

そこで、外部から入力されるランプ電力を変更する電力変更操作を光量制御部１６で受け付け、入力された電力変更操作に応じて、ランプ電力を変更する投射型表示装置が検討されている。

上記の電力変更操作を採用した場合、光量制御部１６は、電力変更操作が入力されると、その電力変更操作に応じたランプ電力がランプ１３に供給されるようにバラスト１２に電力制御信号を出力する。

上述した投射型表示装置１０によれば、電力変更操作に応じてランプ電力量を変更させることで、ランプ１３の輝度が変化し、映像光の明るさを調整することができる。

ところで、一般的に、投射型表示装置のランプは放電灯であるため、既定の電力（定格電力）より低いランプ電力で点灯させると、発光が不安定になり、ランプの電極および発光管がダメージを受ける。

そこで、特許文献１（特開２００９−０９３８６２号公報）には、ランプ電力が一定時間以上、定格電力より低い場合、適当な時間間隔で一時的に、ランプ電力を定格電力まで上げ、所定時間経過後に元のランプ電力に戻すランプリフレッシュ処理を行う技術が開示されている。この技術によれば、定格電力より低いランプ電力で点灯させることで、ランプの電極および発光管がダメージを受けても、ランプリフレッシュ処理により、電極および発光管の状態を正常に戻すことができる。

特開２００９−０９３８６２号公報

しかしながら、図１に示す投射型表示装置１０に特許文献１に開示の技術を適用した場合、電力変更操作に応じて、定格電力よりも低いランプ電力でランプ１３を点灯させると、ランプリフレッシュ処理により、ユーザが意図しないタイミングでランプ電力が変化することがある。ランプ電力を変化させることは、すなわちランプ１３の輝度を変化させることになるので、映像光の明るさが変化するという課題がある。

本発明の目的は、上述した課題を解決することができる投射型表示装置およびその制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の投射型表示装置は、
映像信号に基づいて映像光を投射する投射型表示装置であって、
ランプと、
前記ランプから出射された光を前記映像信号の振幅に応じて変調して、前記映像光として出射する表示素子と、
外部から入力される前記ランプを駆動するランプ電力を変更する電力変更操作に応じて、前記ランプ電力を変更させ、該変更後のランプ電力が、前記ランプの定格電力よりも低く、かつ、一定時間以上、前記ランプに供給される場合には、前記ランプ電力を前記定格電力に上げ、所定時間経過後に元の電力に下げるとともに、前記ランプ電力の変更の前後で、前記映像光の光量が一定となる前記映像信号の振幅値を特定し、該特定した振幅値に前記映像信号の振幅を変更させる制御信号を生成する光量制御部と、
前記光量制御部により生成された前記制御信号に応じて、前記映像信号の振幅を制御し、該振幅を制御した映像信号を前記表示素子に供給する映像信号制御部と、を有する。

上記目的を達成するために本発明の投射型表示装置の制御方法は、
ランプと、前記ランプから出射された光を映像信号の振幅に応じて変調して、映像光として出射する表示素子と、を有する投射型表示装置の制御方法であって、
光量制御部が、外部から入力される前記ランプを駆動するランプ電力を変更する電力変更操作に応じて、前記ランプ電力を変更させ、該変更後のランプ電力が、前記ランプの定格電力よりも低く、かつ、一定時間以上、前記ランプに供給される場合には、前記ランプ電力を前記定格電力に上げ、所定時間経過後に元の電力に下げるとともに、前記ランプ電力の変更の前後で、前記映像光の光量が一定となる前記映像信号の振幅値を特定し、該特定した振幅値に前記映像信号の振幅を変更させる制御信号を生成する、
映像信号制御部が、前記光量制御部により生成された前記制御信号に応じて、前記映像信号の振幅を制御し、該振幅を制御した映像信号を前記表示素子に供給する。

本発明によれば、投射型表示装置は、ランプ電力の変化による映像光の明るさの変化を抑制することができる。

関連する投射型表示装置の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態の投射型表示装置の構成を示すブロック図である。 図２に示す投射型表示装置の動作を説明するための図である。 本発明の第２の実施形態の投射型表示装置の構成を示すブロック図である。 図４に示す投射型表示装置の絞りの開度のタイミングチャートである。

以下に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図２は、本発明の第１の実施形態の投射型表示装置１００の構成を示すブロック図である。なお、図２において、図１と同様の構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。また、図２において、白抜き矢印は光束を示す。

図２に示す投射型表示装置１００は、電源部１１と、バラスト１２と、ランプ１３と、表示素子１５と、光量制御部１０１と、映像信号制御部１０２と、を有する。

外部から与えられた映像信号は、映像信号制御部１０２に入力される。また、外部から電力変更操作が光量制御部１０１に入力される。

光量制御部１０１は、外部から入力された電力変更操作に応じて、電力制御信号を生成し、バラスト１２に出力する。

また、光量制御部１０１は、電力変更操作に応じて変更されたランプ電力が、ランプ１３の定格電力よりも低く、かつ、一定時間以上、ランプ１３に供給されたことを検出すると、ランプリフレッシュ処理が必要であると判定して、電力制御信号を生成し、バラスト１２に出力する。

なお、光量制御部１０１は、例えば、定格電力よりも低いランプ電力に変更する電力変更操作が入力された後、一定時間以上、定格電力よりも高いランプ電力に変更する電力変更操作が入力されなかった場合に、ランプリフレッシュ処理が必要であると判定する。

ランプリフレッシュ処理が必要であるとして光量制御部１０１から電力制御信号が入力されると、バラスト１２は、ランプ電力を定格電力まで上げ、所定時間経過後に元に戻すように制御する。

ここで、上述したように、ランプ１３には放電灯が用いられる。このランプ１３の点灯中には、ランプ１３の電極間の放電に伴い電極から蒸発した電極物質が、ランプ１３の発光管内に封入されたハロゲンガスの作用により、再び電極に付着するというハロゲンサイクルが生じる。定格電力は、ハロゲンサイクルを安定して発生させることができるような電力であり、所定時間は、ハロゲンサイクルによるランプ１３の特性回復に必要な時間以上の時間である。

また、光量制御部１０１は、ランプ電力の変化に応じて、表示素子１５から出射される映像光の光量が一定となるように映像信号の振幅を変更させる振幅制御信号を生成し、映像信号制御部１０２に出力する。

映像信号制御部１０２は、光量制御部１０１から入力された振幅制御信号に応じて、映像信号の振幅を変更し、その振幅を変更した映像信号を表示素子１５に出力する。

次に、投射型表示装置１００の動作について図３を参照して説明する。

なお、図３（ａ）は、ランプ電力のタイミングチャートであり、図３（ｂ）は、映像信号の振幅値のタイミングチャートである。

なお、以下では、映像光の投射が開始された後、ランプ電力をランプ１３の定格電力よりも低いランプ電力ａに変更する電力変更操作が外部から入力されたとする。

光量制御部１０１は、外部から入力された電力変更操作に応じて、ランプ電力ａがランプ１３に供給されるように電力制御信号をバラスト１２に出力する。また、光量制御部１０１は、ランプ電力ａが一定時間以上、ランプ１３に供給されたか否かを検出する。

時刻ｔ１において、ランプ電力ａが一定時間以上、供給されたことを検出すると、光量制御部１０１は、ランプリフレッシュ処理が必要であると判定し、ランプリフレッシュ処理が必要であるとする電力制御信号を生成し、バラスト１２に出力する。

バラスト１２は、光量制御部１０１から入力されたランプリフレッシュ処理が必要であるとする電力制御信号に応じて、図３（ａ）に示すように、ランプ電力を、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、ランプ電力ａからランプ電力ｂに上昇させ、時刻ｔ２から所定時間経過後の時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて、ランプ電力ｂからランプ電力ａに低下させて、ランプリフレッシュ処理を行う。なお、ランプ電力ｂは、例えば、ランプ１３の定格電力である。

また、光量制御部１０１は、ランプ電力の変化に応じて映像光の光量が一定となるように映像信号の振幅を変更する振幅制御信号を映像信号制御部１０２に出力する。

ここで、映像光の明るさは、ランプ電力が一定である場合、映像信号の振幅のガンマ値（Ｇ）乗となる。すなわち、振幅Ａの場合の映像光の明るさをＹとすると、Ｙ＝Ａ^Ｇと示される。なお、ガンマ値Ｇは、表示素子１５の特性などにより定まる定数である。

また、映像光の明るさは、映像信号の振幅が一定である場合、ランプ電力に比例する。従って、例えば、ランプ電力ａからランプ電力ｂに変更した場合、ランプ電力ａの場合の映像光の明るさをＹａ、ランプ電力ｂの場合の映像光の明るさをＹｂとすると、映像光の明るさは、Ｙｂ／Ｙａ倍になる。

このランプ電力の変化による映像光の明るさのＹｂ／Ｙａ倍の変化を打ち消すためには、映像信号の振幅の制御により、ランプ電力ａの場合の映像光の明るさがＹａ／Ｙｂ倍となるようにする必要がある。

上述したように、映像光の明るさは、映像信号の振幅のガンマ値乗となるので、ランプ電力ａ、ランプ電力ｂの場合の映像信号の振幅をそれぞれ、Ａａ，Ａｂとすると、振幅Ａｂは、下記の式（１）を満たす必要がある。

Ａｂ^Ｇ＝（Ｙａ／Ｙｂ）・Ａａ^Ｇ・・・式（１）
また、映像光の明るさＹａ，Ｙｂは、ランプ電力に比例するので、式（１）は、下記の式（２）となる。

Ａｂ^Ｇ＝（Ｌａ／Ｌｂ）・Ａａ^Ｇ・・・式（２）
式（２）を変形すると、式（３）となる。

Ａｂ／Ａａ＝（Ｌａ／Ｌｂ）^（１／Ｇ）・・・式（３）
光量制御部１０１は、ランプ電力ａからランプ電力ｂに変更させた場合、Ｌａ，Ｌｂ，Ｇの値を式（３）にそれぞれ入力し、ランプ電力の変化の前後における映像信号の振幅の比Ａｂ／Ａａを算出する。

なお、光量制御部１０１は、ランプ電力とそのランプ電力でのランプ１３の出力光量とを対応付けた光量テーブルを備えており、その光量テーブルを参照して、Ｌａ，Ｌｂを求める。

映像信号の振幅の比Ａｂ／Ａａを算出すると、光量制御部１０１は、映像信号の振幅をＡｂ／Ａａ倍する映像制御信号を生成し、映像信号制御部１０２に出力する。

映像信号制御部１０２は、光量制御部１０１から出力された映像制御信号に応じて、映像信号の振幅をＡｂ／Ａａ倍にし、表示素子１５に出力する。

図３（ａ）に示すように、時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて、ランプ電力ａから電力ｂに変更され、時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて、ランプ電力ｂからランプ電力ａに変更されている。光量制御部１０１からは、このランプ電力の変化に応じた映像制御信号が出力され、映像信号制御部１０２は、その映像制御信号に応じて、図３（ｂ）に示すように、ランプ電力ａからランプ電力ｂに上昇する時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、映像信号の振幅を小さくし、また、ランプ電力ｂからランプ電力ａに低下する時刻ｔ３から時刻ｔ４の間、映像信号の振幅を大きくする。

このように本実施形態によれば、投射型表示装置１００は、ランプ電力の変化に応じて、映像光の光量が一定となるように、映像信号の振幅を制御するので、ランプ電力が変化した場合にも、映像光の明るさが変化するのを抑制することができる。

なお、本実施形態においては、映像信号の振幅を式（３）に基づいて算出する例を用いて説明したが、これに限られるものではなく、ユーザに映像光の明るさが視認されない程度に映像信号の振幅値を変更させればよい。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態の投射型表示装置２００の構成を示す図である。なお、図４において、白抜き矢印は光束を示す。

図４に示す投射型表示装置２００は、第１の実施形態の投射型表示装置１００と比較して、絞り２０１および絞り制御部２０２を設けた点と、光量制御部１０１を光量制御部２０３に変更した点と、映像信号制御部１０２を映像信号制御部１４に変更した点と、が異なり、他の構成は投射型表示装置１０または投射型表示装置１００と同様であるので、説明を省略する。

絞り２０１は、ランプ１３と表示素子１５との間に設けられ、ランプ１３から出射された光を透過させる。

絞り制御部２０２は、光量制御部２０３から入力される開度制御信号に応じて、絞り２０１の開度を制御する。

光量制御部２０３は、ランプ電力の変化に応じて、絞り２０１が透過させる光の光量が一定となる開度制御信号を生成し、絞り制御部２０２に出力する。

なお、ランプ電力ａの場合に絞り２０１が透過させる光の光量をＫａ、ランプ電力ｂの場合に絞り２０１が透過させる光の光量をＫｂとすると、ランプ電力ａからランプ電力ｂに変更させた場合に映像光の明るさが一定であるためには、式（４）を満たす必要がある。

Ｋｂ／Ｋａ＝Ｌａ／Ｌｂ・・・式（４）
光量制御部２０３は、Ｌａ，Ｌｂを式（４）に入力し、ランプ電力の変化の前後における絞り２０１が透過させる光の光量の比Ｋｂ／Ｋａを算出し、変更前後のランプ電力量とともに、絞り２０１が透過させる光の光量をＫｂ／Ｋａ倍とする開度制御信号を生成し、変更前後のランプ電力量絞り制御部２０２に出力する。

絞り制御部２０２は、開度制御信号に応じて、絞り２０１が透過させる光の光量がＫｂ／Ｋａ倍となるように絞り２０１の開度を調整する。なお、絞り制御部２０２は、例えば、絞り２０１の開度とその開度での各ランプ出力光量における絞り２０１が透過させる光量とを対応付けた透過光量テーブルを備えており、その透過光量テーブルを参照して、絞り２０１の開度を調整する。

図５は、絞り２０１の開度のタイミングチャートを示す。なお、ランプ電力は、図３（ａ）と同様にして変化するものとし、図５において、図３（ａ）と同時刻については、同じ符号を付す。

図５に示すように、絞り２０１の開度は、ランプ電力ａからランプ電力ｂに上昇する時刻ｔ１から時刻ｔ２の間、小さくなり、ランプ電力ｂからランプ電力ａに低下する時刻ｔ３から時刻ｔ４の間、大きくなる。

このように、本実施形態の投射型表示装置２００によれば、ランプ電力の変化に応じて絞り２０１の開度を制御するので、映像光の明るさが変化するのを抑制することができる。

以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。

Claims (6)

1. 映像信号に基づいて映像光を投射する投射型表示装置であって、
   ランプと、
   前記ランプから出射された光を前記映像信号の振幅に応じて変調して、前記映像光として出射する表示素子と、
   外部から入力される前記ランプを駆動するランプ電力を変更する電力変更操作に応じて、前記ランプ電力を変更させ、該変更後のランプ電力が、前記ランプの定格電力よりも低く、かつ、一定時間以上、前記ランプに供給される場合には、前記ランプ電力を前記定格電力に上げ、所定時間経過後に元の電力に下げるランプリフレッシュ処理を行わせる制御信号を生成するとともに、前記ランプリフレッシュ処理における前記ランプ電力の変更の前後で、前記映像光の光量が一定となる前記映像信号の振幅値を特定し、該特定した振幅値に前記映像信号の振幅を変更させる制御信号を生成する光量制御部と、
   前記ランプを駆動し、前記光量制御部により生成された前記ランプリフレッシュ処理を行わせる制御信号に応じて、前記ランプリフレッシュ処理を行うバラストと、
   前記光量制御部により生成された前記映像信号の振幅を変更させる制御信号に応じて、前記映像信号の振幅を制御し、該振幅を制御した映像信号を前記表示素子に供給する映像信号制御部と、を有することを特徴とする投射型表示装置。
2. 請求項１記載の投射型表示装置において、
   前記光量制御部は、前記ランプリフレッシュ処理を行う前の前記ランプ電力と前記ランプリフレッシュ処理を行うときの前記ランプ電力との比に基づいて、前記映像信号の振幅値を特定することを特徴とする投射型表示装置。
3. 請求項１または２記載の投射型表示装置において、
   前記光量制御部は、前記ランプ電力を時刻ｔ１から時刻ｔ２にかけて前記定格電力に上げ、前記時刻ｔ２から所定時間経過後の時刻ｔ３から時刻ｔ４にかけて元の電力に下げるランプリフレッシュ処理を行わせる制御信号を生成することを特徴とする投射型表示装置。
4. 請求項１乃至３記載の投射型表示装置において、
   前記所定時間は、前記ランプのハロゲンサイクルによる特性の回復に必要な時間以上の時間であることを特徴とする投射型表示装置。
5. ランプと、前記ランプから出射された光を映像信号の振幅に応じて変調して、映像光として出射する表示素子と、を有する投射型表示装置の制御方法であって、
   光量制御部が、外部から入力される前記ランプを駆動するランプ電力を変更する電力変更操作に応じて、前記ランプ電力を変更させ、該変更後のランプ電力が、前記ランプの定格電力よりも低く、かつ、一定時間以上、前記ランプに供給される場合には、前記ランプ電力を前記定格電力に上げ、所定時間経過後に元の電力に下げるランプリフレッシュ処理を行わせる制御信号を生成するとともに、前記ランプリフレッシュ処理における前記ランプ電力の変更の前後で、前記映像光の光量が一定となる前記映像信号の振幅値を特定し、該特定した振幅値に前記映像信号の振幅を変更させる制御信号を生成し、
   バラストが、前記ランプを駆動し、前記光量制御部により生成された前記ランプリフレッシュ処理を行わせる制御信号に応じて、前記ランプリフレッシュ処理を行い、
   映像信号制御部が、前記光量制御部により生成された前記映像信号の振幅を変更させる制御信号に応じて、前記映像信号の振幅を制御し、該振幅を制御した映像信号を前記表示素子に供給することを特徴とする投射型表示装置の制御方法。
6. 請求項５記載の投射型表示装置の制御方法において、
   前記所定時間は、前記ランプのハロゲンサイクルによる特性の回復に必要な時間以上の時間であることを特徴とする投射型表示装置の制御方法。

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