JP5605861B2 - プロジェクタおよびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタおよびその制御方法に関する。

一般的なプロジェクタの光源として、高圧放電ランプ（以下、ランプと称する）が用いられている。ランプの点灯中には、ランプ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。このハロゲンサイクルを適切に制御することで、ランプの寿命低下やフリッカの発生を抑制することができる。なお、ハロゲンサイクルは、ランプの点灯電力、点灯周波数、温度等により制御することができる。

ここで、プロジェクタの消費電力の低減のために点灯電力を抑えて使用する場合など、ハロゲンサイクルが安定して発生する定格電力でランプを点灯できないことがある。そうすると、ランプの寿命低下やフリッカの発生といったランプ特性の劣化が生じる。その対策として、ランプの点灯電力を一時的に変化させてランプ特性を回復させる方法が特許文献１（特開２００９−０９３８６２号公報）に開示されている。

特許文献１に開示の方法では、ランプの点灯電力が一定時間以上、定格電力よりも低い場合、適当な時間間隔で一時的に、点灯電力を定格電力まで上げるランプリフレッシュ処理が行われる。ランプリフレッシュ処理を行うことで、ランプ特性を回復させることができる。

しかしながら、ランプの点灯電力を変化させることは、すなわちランプ輝度を変化させることになるので、プロジェクタの投射映像の輝度が変化するという課題がある。このため、ランプリフレッシュ処理を開始するタイミングを使用者が決定し、投射映像の輝度が変化することをあらかじめ認知しておくといった対応が必要であった。

なお、特許文献２（特開２００４−２６４８１９号公報）に開示されるような、ランプから出力された光の光量を光路に設けた光学絞りにより調整するプロジェクタによれば、ランプの点灯電力と光学絞りとを同時に制御することで、投射映像の輝度を調整することができる。しかし、このプロジェクタは、投射映像のコントラストの向上を目的とし、入力映像信号に基づいてランプの点灯電力の制御量と光学絞りの絞り量とを分配しあうものであり、ランプリフレッシュ処理による投射映像の輝度変化に対応することはできない。

特開２００９−０９３８６２号公報 特開２００４−２６４８１９号公報

特許文献１に開示の方法によれば、プロジェクタの投射映像の輝度が変化するという課題がある。

特許文献２に開示されるプロジェクタは、ランプリフレッシュ処理による投射映像の輝度変化に対応するものではない。

本発明の目的は、上述した課題を解決することができるプロジェクタ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映像表示装置は、
ランプと、前記ランプから出力された光の光量を調整する光学絞りと、を有するプロジェクタであって、
前記ランプの点灯電力が一定時間以上、該ランプの定格電力よりも低いことを検出すると、前記点灯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制御部と、
前記点灯電力の変化に応じて、前記光学絞りを通過する光の光量が一定となるように前記光学絞りの絞り量を制御する絞りデータ作成部と、を有し、
前記ランプリフレッシュ制御部は、前記定格電力に上げる前の前記点灯電力の値と該点灯電力での点灯時間とに応じて、前記定格電力に上げる際の前記点灯電力の値と前記所定時間とを決めることを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明のプロジェクタの制御方法は、
ランプと、前記ランプから出力された光の光量を調整する光学絞りと、を有するプロジェクタの制御方法であって、
ランプリフレッシュ制御部が、前記ランプの点灯電力が一定時間以上、該ランプの定格電力よりも低いことを検出すると、前記点灯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、
絞りデータ作成部が、前記点灯電力の変化に応じて、前記光学絞りを通過する光の光量が一定となるように前記光学絞りの絞り量を制御し、
前記ランプリフレッシュ制御部が、前記定格電力に上げる前の前記点灯電力の値と該点灯電力での点灯時間とに応じて、前記定格電力に上げる際の前記点灯電力の値と前記所定時間とを決めることを特徴とする。

本発明によれば、プロジェクタは、ランプの点灯電力が一定時間以上、ランプの定格電力よりも低いことを検出すると、点灯電力を定格電力まで上げ、所定時間経過後に元の電力まで下げ、その点灯電力の変化に応じて、光学絞りを通過する光の光量が一定となるように絞り量を制御する。

このように、ランプの点灯電力の変化に応じて光学絞りの絞り量を調整するので、ランプリフレッシュ処理を行う際にも、投射映像の輝度変化を抑制することができる。

本発明の第１の実施形態のプロジェクタの構成を示すブロック図である。 図１に示す光学絞りの構成の一例を示す図である。 図１に示すランプの点灯電力の時間変化の一例を示す図である。 図１に示す光学絞りによる光量変化の特性の一例を示す図である。 図１に示すランプの点灯電力による光量変化の特性を示す図である。 本発明の第２の実施形態におけるランプの点灯電力の時間変化の一例を示す図である。 ランプの点灯電力と絞りモータの制御位置との関係を示す図である。 本発明の第２の実施形態における絞りモータの制御位置の時間変化を示す図である。

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１は、本発明による第１の実施形態のプロジェクタの構成を示すブロック図である。

図１に示すプロジェクタ１０は、表示素子駆動部１１と、表示素子１２と、ランプリフレッシュ制御部１３と、ランプ駆動部１４と、ランプ１５と、絞りデータ作成部１６と、絞りモータ駆動部１７と、光学絞り１８と、を有する。

なお、図１において、実線矢印は電気信号の入出力を示し、白抜き矢印は光信号の入出力を示す。

外部から与えられる映像信号は、表示素子駆動部１１に入力される。

表示素子駆動部１１は、映像信号に応じて表示素子１２を駆動させる。

表示素子１２は、例えば、一般的な構成を備える透過型液晶パネルであり、ランプ１５から出力された光を変調する。

ランプリフレッシュ制御部１３は、ランプ１５の点灯電力が一定時間以上、定格電力よりも低いことを検出すると、出力すべき点灯電力を示す点灯電力制御信号をランプ駆動部１４と絞りデータ作成部１６とに出力する。ここで定格電力とは、ハロゲンサイクルが安定して発生する電力のことを意味し、減光モード（エコモード）電力も含む。一般に、減光モードにおける電力は、ハロゲンサイクルが安定して発生する最大電力の７５％から８０％程度である。

ランプ駆動部１４は、ランプリフレッシュ制御部１３から出力された点灯電力制御信号に基づき、ランプ１５を点灯する点灯電力を出力する。

ランプ１５は、ランプ駆動部１４から出力された点灯電力で点灯し、表示素子１２を照明する光を出力する。

絞りデータ作成部１６は、ランプリフレッシュ制御部１３から出力された点灯電力制御信号に基づき光学絞り１８の絞り量を求め、光学絞り１８の絞り量を調整するための絞り量制御信号を絞りモータ駆動部１７に出力する。

絞りモータ駆動部１７は、絞りデータ作成部１６から出力された絞り量制御信号に基づき光学絞り１８の絞り量を調整する。

光学絞り１８は、表示素子１２とランプ１５との間に設けられ、ランプ１５から出力された光の光量を調整する。

図２は、光学絞り１８の構成の一例を示す図である。

図２に示すように、光学絞り１８は、絞りモータ２１と、ギア２２，２３ａ，２３ｂと、ギア２３ａ，２３ｂの回転軸上に取り付けられた遮光板２４ａ，２４ｂとを有する。

絞りモータ駆動部１７が、絞りモータ２１を駆動すると、絞りモータ２１の回転に伴い、ギア２２が回転する。ギア２２とギア２３ａ、ギア２３ａとギア２３ｂとはそれぞれかみ合っており、ギア２２の回転に伴い、ギア２３ａ，２３ｂが回転し、遮光板２４ａ，２４ｂの開閉角度が変わることで絞り量を調整できる。つまり、絞りモータ２１の回転位置を制御することで光学絞り１８の絞り量を調整することができる。

次に、プロジェクタ１０の動作を説明する。

図３は、ランプ１５の点灯電力の変化を示す図である。

図３に示すように、プロジェクタ１０の駆動後、時刻Ｔ１まで、ランプ１５が定格電力の５０％の点灯電力で点灯していたとする。

時刻Ｔ１において、ランプリフレッシュ制御部１３は、一定時間以上、定格電力よりも低い点灯電力でランプ１５を点灯する低電力点灯が続いたことを検出すると、ランプ特性を回復させるために、ランプリフレッシュ処理を行う。具体的には、ランプリフレッシュ制御部１３は、時刻Ｔ１〜Ｔ２間で、点灯電力を定格電力程度まで上げ、時刻Ｔ２において、元の点灯電力（定格電力の５０％の電力）まで下げるという点灯電力制御信号をランプ駆動部１４および絞りデータ作成部１６に出力する。

ランプ駆動部１４は、ランプリフレッシュ制御部１３から出力された点灯電力制御信号に従い、図３に示すように、時刻Ｔ１〜Ｔ２間は、点灯電力を定格電力程度まで上げ、時刻Ｔ２において定格電力の５０％まで下げる。

なお、ランプリフレッシュ処理を行う時間（時刻Ｔ１〜Ｔ２間）は、ハロゲンサイクルにより、蒸発した電極物質が再び電極に、十分に付着し、ランプ特性が回復するのに必要な時間であればよく、ランプ１５の大きさや構造によるが、一般的には数十分の低電力点灯に対して数分程度の時間である。

具体的には、定格電力の５０％の電力で１０分間の低電力点灯が続いた場合は、１分間の定格電力で点灯し、その後定格電力の５０％の電力の低電力点灯に復帰する。このときの定格電力は、減光モードであってもよい。さらに、定格電力の２５％の電力で３０分間の低電力点灯が続いた場合は、５分間の減光モードで点灯し、その後定格電力の２５％の電力の低電力点灯に復帰する。減光モードでの点灯の代わりに、ハロゲンサイクルが安定して発生する最大電力である、１００％電力であってもよい。つまり、低電力点灯における電力の値と点灯時間に応じて、リフレッシュ時における点灯電力の値と時間を決めてもよい。

なお、ランプリフレッシュ処理を行う時間は予め測定等により求められ、ランプリフレッシュ制御部１３に記憶されている。

次に、絞りデータ作成部１６は、ランプリフレッシュ処理による投射映像の輝度変化を補正するために、ランプリフレッシュ制御部１３から出力された点灯電力制御信号に基づき光学絞り１８の絞り量を求める。

以下、投射映像の輝度変化の補正の具体的な方法について説明する。

図４は、光学絞り１８による光量変化の特性を示す図である。

図４において、横軸は、絞りモータ２１の制御位置を示す。なお、絞りモータ２１の制御位置が０％とは、光学絞り１８が開放状態（絞り量が最小）となる制御位置であることを示し、絞りモータ２１の制御位置が１００％とは、光学絞り１８を最大限に絞った状態（絞り量が最大）となる制御位置であることを示す。

また、図４において、縦軸は、光学絞り１８が開放状態である場合の光学絞り１８を通過する通過光の光量に対する各制御位置での通過光の光量の割合を示す。

図４に示すように、絞り量が多いほど、通過光の光量は少なくなり、投射映像の輝度が低下する。

また、絞りモータ２１の制御位置と通過光の光量との関係、すなわち、絞りモータ２１の制御位置と光学絞り１８の絞り量との関係は、直線的な関係とはならない。

なお、以下では、定格電力の５０％の点灯電力での点灯時、絞りモータ２１の制御位置は０％であったとする。

図５は、ランプ１５の点灯電力による光量変化の特性を示す図である。

なお、図５において、横軸は、ランプ１５の定格電力に対する点灯電力の割合を示し、縦軸は、定格電力で点灯した場合に出力される光の光量に対する各点灯電力で点灯した場合に出力される光の光量の割合を示す。

図５に示すように、一般的に、ランプ１５の点灯電力と出力される光の光量とは比例関係にある。

絞りデータ作成部１６は、図４および図５の特性を予め記憶しており、これらの特性に基づき、絞り量制御信号を生成する。

例えば、点灯電力が定格電力の５０％である場合、図５の特性より、ランプ１５から出力される光の光量は、定格電力で点灯した場合の４０％となる。ランプ１５を定格電力で点灯させても投射映像の輝度変化を生じさせないためには、通過光の光量を定格電力で点灯した場合の４０％に調整する必要がある。ここで、図４の特性より、絞りモータ２１の制御位置が７０％の場合に、通過光の光量が４０％になると分かる。

従って、絞りデータ作成部１６は、絞りモータ２１の制御位置を０％から７０％の位置にする絞り量制御信号を絞りモータ駆動部１７に出力し、絞りモータ駆動部１７は、その絞り量制御信号に従い絞りモータ２１を駆動する。

こうすることで、点灯電力の変化に合わせて、光学絞り１８の絞り量も調整されるので、投射映像の輝度変化を補正することができる。なお、時刻Ｔ２において低電力点灯に戻す場合も同様にして、投射映像の輝度変化を補正することができる。

このように本実施形態によれば、プロジェクタ１０は、ランプリフレッシュ処理によりランプ１５の点灯電力を変化させる際に、その変化に応じて、光学絞り１８を通過する光の光量が一定となるように絞り量を制御する。

このように、ランプ１５の点灯電力の変化に応じて光学絞り１８の絞り量を調整するので、ランプリフレッシュ処理を行う際の投射映像の輝度変化を抑制することができる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態においては、ランプリフレッシュ処理を行う際に、点灯電力を一度に変化させていた。

しかしながら、一般的に、点灯電力制御によるランプ１５の輝度変化の応答時間に比べて、絞りモータ２１の位置制御による投射映像の輝度変化の応答時間は遅い。また、図５に示すように、ランプ１５の点灯電力と輝度変化とは比例関係にあるが、図４に示すように、絞りモータ２１の制御位置と通過光の光量の変化とは比例関係にない。従って、たとえ点灯電力制御と絞りモータ２１の位置制御との応答時間を合わせても、投射映像の輝度を一定にするのは困難であった。

そこで本実施形態では、ランプリフレッシュ制御部１３は、ランプリフレッシュ処理を行う際に、ランプ１５の点灯電力を段階的に変化させる。

図６は、本実施形態によるランプ１５の点灯電力の変化を示す図である。

図６に示すように、ランプリフレッシュ制御部１３は、時刻Ｔ１から開始して１０段階で定格電力に達するようにしている。

また、本実施形態では、絞りデータ作成部１６は、各点灯電力の段階で光学絞り１８の絞り量、すなわち絞りモータ２１の制御位置を求め、絞り量制御信号を生成する。

図７は、投射映像の輝度が一定となるランプ１５の点灯電力と絞りモータ２１の制御位置との関係を示す図である。なお、図７においては、ランプ１５の点灯電力が定格電力の５０％である場合の絞りモータ２１の制御位置を基準（０％）として、各点灯電力で投射映像の輝度が一定となる絞りモータ２１の制御位置の特性を示している。

絞りデータ作成部１６は、図７の特性を予め記憶しており、この特性に基づき、各点灯電力の段階で絞りモータ２１の制御位置を求める。

図８は、本実施形態による絞りモータ２１の制御位置の時間変化を示す図である。

図８に示すように、点灯電力が段階的に変化するのに合わせて、絞りモータ２１の制御位置も段階的に変化する。

なお、実際の装置では、ランプリフレッシュ制御部１３は、別途設定されるランプ１５の点灯電力の微小電力変化量、微小変化間隔時間により図６の電力変化を実現する。例えば、微小電力変化量が定格電力の５％刻みであり、微小変化感覚時間が１秒であった場合、ランプリフレッシュ制御部１３は、定格電力の５０％の状態から、１０段階を１０秒かけて定格電力まで変化させる。また、絞りデータ作成部１６は、図７の表形式の特性を予め記憶しており、各点灯電力で絞りモータ２１の制御位置を求める。

なお、絞りデータ作成部１６は、点灯電力を定格電力から５０％に下げる場合も同様に、表形式の特性に基づき絞りモータ２１の位置制御を実現する。ただし、この場合、絞りデータ作成部１６は、点灯電力を上げるときに使用した図７の特性ではなく、別途、点灯電力を下げる場合の特性を記憶しておき、その特性を用いて位置制御を実現する。

つまり、絞りデータ作成部１６は、ランプ１５の点灯電力を上げる場合と下げる場合とで、異なる特性を用いる。

これは、光学絞り１８は、ギアを用いて駆動されており、ギアのバックラッシュがあるので、電力を上げる場合と下げる場合とでは特性に差が生じるからである。

このように本実施形態によれば、プロジェクタ１０は、ランプリフレッシュ処理を行う際に、ランプ１５の点灯電力を段階的に変化させる。

そのため、ランプ１５の点灯電力変化に対する光量変化の特性や応答時間と、絞りモータ２１の位置制御に対する光量変化の特性や応答時間とを、正確に一致させる必要がなくなり、プロジェクタ１０の実現が容易となる。

なお、第１および第２の実施形態においては、光学絞り１８を、表示素子１２とランプ１５との間に設ける構成について説明したがこれに限られるものではなく、表示素子１２の後に設けることも可能である。

この場合、絞りデータ作成部１６に記憶されるランプ１５の点灯電力と絞りモータ２１の制御位置との特性を変更すればよい。

また、一定時間、低電力点灯が続いたときに、点灯電力を減光モードを含む定格電力まで上げることを説明したが、定格電力まで上げるのではなく、ランプの黒化や電極損耗などを解消するような電力（例えば、定格電力の７０％）まで上げてもよい。

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、本願発明のスコープ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 (8)

1. ランプと、前記ランプから出力された光の光量を調整する光学絞りと、を有するプロジェクタであって、
   前記ランプの点灯電力が一定時間以上、該ランプの定格電力よりも低いことを検出すると、前記点灯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制御部と、
   前記点灯電力の変化に応じて、前記光学絞りを通過する光の光量が一定となるように前記光学絞りの絞り量を制御する絞りデータ作成部と、を有し、
   前記ランプリフレッシュ制御部は、前記定格電力に上げる前の前記点灯電力の値と該点灯電力での点灯時間とに応じて、前記定格電力に上げる際の前記点灯電力の値と前記所定時間とを決めることを特徴とするプロジェクタ。
2. 請求項１記載のプロジェクタにおいて、
   前記ランプリフレッシュ制御部は、前記点灯電力を段階的に変化させることを特徴とするプロジェクタ。
3. 請求項１または請求項２記載のプロジェクタにおいて、
   前記所定時間は、前記ランプのハロゲンサイクルによるランプ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プロジェクタ。
4. 請求項１ないし請求項３記載のプロジェクタにおいて、
   前記ランプから出力された光を変調する表示素子を更に有し、
   前記ランプ、前記光学絞り、前記表示素子の順に、光路に沿って設けられたことを特徴とするプロジェクタ。
5. 請求項１ないし請求項３記載のプロジェクタにおいて、
   前記ランプから出力された光を変調する表示素子を更に有し、
   前記ランプ、前記表示素子、前記光学絞りの順に、光路に沿って設けられたことを特徴とするプロジェクタ。
6. ランプと、前記ランプから出力された光の光量を調整する光学絞りと、を有するプロジェクタの制御方法であって、
   ランプリフレッシュ制御部が、前記ランプの点灯電力が一定時間以上、該ランプの定格電力よりも低いことを検出すると、前記点灯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、
   絞りデータ作成部が、前記点灯電力の変化に応じて、前記光学絞りを通過する光の光量が一定となるように前記光学絞りの絞り量を制御し、
   前記ランプリフレッシュ制御部が、前記定格電力に上げる前の前記点灯電力の値と該点灯電力での点灯時間とに応じて、前記定格電力に上げる際の前記点灯電力の値と前記所定時間とを決めることを特徴とするプロジェクタの制御方法。
7. 請求項６記載のプロジェクタの制御方法において、
   前記ランプリフレッシュ制御部が、前記点灯電力を段階的に変化させることを特徴とするプロジェクタの制御方法。
8. 請求項６または請求項７記載のプロジェクタ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ランプ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プロジェクタの制御方法。
   

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