(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラー画像を表示する投射型画像表示装置であって、
ランプと、
該ランプが発する光を画像の色成分ごとの信号に応じて変調する変調部と、
該変調部による変調後の光を投射する投射部と、
前記ランプの出力を変えるとともに、前記変調部に供される色成分ごとの信号の強度を前記出力に応じて変化させることにより、表示するカラー画像のホワイトバランスを前記ランプの出力の大小にかかわらず略一定となるように調節するコントローラと、
前記ランプの出力と色温度との関係を記憶したメモリとを備え、
前記コントローラは、前記メモリに記憶されている関係に基づいて、ホワイトバランスを調節することを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項２】
前記メモリが前記ランプを含むランプユニットに備えられてい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。
【請求項３】
表示する画像の明るさを調整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。
【請求項４】
環境の明るさを検出するためのセンサを備え、
環境の明るさに応じて表示する画像の明るさを調整することを特徴とする請求項３に記載の投射型画像表示装置。
【請求項５】
使用者が色合いの設定を指示するための操作部を備え、
前記コントローラは、前記出力に応じて調節したホワイトバランスを、使用者からの指示に応じて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。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は投射型の画像表示装置に関し、特に、表示する画像の明るさが可変の投射型画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像に応じて光を変調し、変調後の光をスクリーンに投射して画像を表示する投射型の画像表示装置がある。このような投射型画像表示装置は、一度に多数の人に画像を提示するために利用され、近年では、比較的大画面のカラーテレビにも用いられるようになっている。
【０００３】
投射型画像表示装置で表示する画像の明るさは、画像の観易さおよび電力消費の低減の観点から、環境の明るさに応じて変え得るようにするのが好ましく、これを実現した装置が特開平９−９６７８６号公報に提案されている。この装置では、画像投射用の光源として複数のランプを備え、同時に点灯させるランプの数を変えることにより画像の明るさを変えるようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記公報の方法では、複数のランプを配置するための広い空間を確保する必要がある上、複数のランプからの光を混合するための光学系が必要になって、装置が大型化する。また、表示する画像の明るさは段階的になるから、明るさを細かく調節するためには多数のランプを備える必要が生じて、装置は一層大型化する。しかも、画像の明暗にかかわらず画像全体にわたって明るさが均一になるようにするためには、個々のランプを点灯するときも消灯するときも混合後の光が均一になるようにしなければならず、そのためにランプの配置位置を工夫し、あるいは特殊な光学系を備える必要が生じて、装置が複雑化する。
【０００５】
メタルハライドランプのように印加電圧の高低に応じて出力すなわち発光量が変化するランプもあり、このようなランプを画像投射用の光源として使用すれば、唯１つのランプを備えてその印加電圧を変化させるだけで、容易にかつ連続的に画像の明るさを調節することができる。しかしながら、出力可変のランプは発する光の色温度が出力に応じて変化するという性質も併せもっており、単に出力を変化させるだけでは、表示する画像のホワイトバランスがその明るさに応じて変化してしまい、常時良好な色合いの画像を表示することができなくなるという新たな不都合が生じる。
【０００６】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、表示する画像の明るさを変えることが可能で、しかも明るさを変えても画像のホワイトバランスを一定に保ち得る簡素な構成の投射型画像表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、カラー画像を表示する投射型画像表示装置は、ランプと、該ランプが発する光を画像の色成分ごとの信号に応じて変調する変調部と、該変調部による変調後の光を投射する投射部と、前記ランプの出力を変えるとともに、前記変調部に供される色成分ごとの信号の強度を前記出力に応じて変化させることにより、表示するカラー画像のホワイトバランスを前記ランプの出力の大小にかかわらず略一定となるように調節するコントローラと、前記ランプの出力と色温度との関係を記憶したメモリとを備え、前記コントローラは、前記メモリに記憶されている関係に基づいて、ホワイトバランスを調節するものとする。
【０００８】
表示する画像のホワイトバランスは、ランプが発する光から得られる３色の光、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の光の変調に際して、それらの光量の比率を変化させることで調整することができる。この調整をランプの出力に応じて行うことで、ランプの発する光の色温度が出力の変化に伴って変化しても、ホワイトバランスを略一定にすることができる。例えば、画像の明るさを下げるために出力を小さくすると色温度は上昇するが、このとき短波長のＢ光に対する長波長のＲ光の光量の比率を高めることで、画像が青みを帯びることが防止される。各色成分の光の変調はそれぞれの信号の強度に基づいて行われるから、信号強度をランプの出力に応じて変化させることで、ホワイトバランスの調節ができる。また、前記ランプの出力と色温度との関係を記憶したメモリとを備え、前記コントローラは、前記メモリに記憶されている関係に基づいて、ホワイトバランスを調節できるので、ワット数の異なるランプを使用しても、常に適正な色合いの画像を表示することができる。
ここで、前記メモリが前記ランプを含むランプユニットに備えられている構成とするとよい。
また、表示する画像の明るさを調整するようにすることも可能である。その場合、環境の明るさを検出するためのセンサを備え、環境の明るさに応じて表示する画像の明るさを調整するようにするとよい。
また、使用者が色合いの設定を指示するための操作部を備え、前記コントローラは、前記出力に応じて調節したホワイトバランスを、使用者からの指示に応じて補正するものとすることもできる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の投射型画像表示装置の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１に本実施形態の投射型画像表示装置（以下、単に投射表示装置ともいう）１の画像の表示に関する構成の概略を示す。投射表示装置１は、テレビジョン信号を受信してそのＲＧＢ信号によって光源からの光を変調し、変調後の光を背面側からスクリーンに投射して、スクリーン上にカラー画像を表示する背面投射型テレビとして構成されている。
【００１０】
投射表示装置１は、画像を表示するためのスクリーン５０、画像投射用の光を供給する光源部２０、光源部２０からの光をＲＧＢ信号によって変調する変調部３０、変調後の光を拡大してスクリーン５０に投射し結像させる投射部４０、およびこれら全てを収容する筺体１０より成る。投射表示装置１は画像投射用の光源として、アーク放電ランプの一種であるメタルハライドランプ８１を使用する。ランプ８１は交換可能であり白色光を発する。
【００１１】
光源部２０には、ランプ８１を装着するための装着部２１が２つ備えられており、２つのランプ８１を同時に装着することができる。ただし、装着された２つのランプ８１を同時に点灯させるのではなく、符号Ａで示した位置にある装着部２１に装着されているランプ８１のみを点灯させ、符号Ｂで示した位置にある装着部２１に装着されているランプは点灯させない。位置Ａを点灯位置、位置Ｂを非点灯位置という。非点灯位置Ｂにあるランプは予備のランプである。
【００１２】
点灯位置Ａと変調部３０の間には、点灯したランプ８１の光をＰ偏光またはＳ偏光の一方に揃える偏光変換器２８が配置されている。これにより、光源部２０からの光は全て、後述する変調部３０の液晶パネルに適合する偏光とされて、変調部３０に導かれる。
【００１３】
筺体１０のうち前面下部の非点灯位置Ｂに対向する部位には、開閉自在の扉１１が設けられている。扉１１を開くことによりその開口を通して、非点灯位置Ｂにある装着部２１からランプを取り外し、またその装着部２１にランプを装着することができる。図１は非点灯位置Ｂにある装着部２１に予備のランプを装着する直前の状態を表しており、予備のランプは示されていない。装着部２１が点灯位置Ａにあるとき、その装着部２１のランプ８１に触れることはできず、当然、そのランプ８１の交換もできない。
【００１４】
２つの装着部２１は、点灯位置Ａと非点灯位置Ｂとに交互に配置されるように、可動に構成されている。具体的には、装着部２１は回転軸２３を有する保持部２２に保持されており、光源部２０には保持部２２を回転させるためのモータ２４が備えられている。保持部２２の回転軸２３およびモータ２４の回転軸２５にはそれぞれ、互いに噛み合うギア２６およびギア２７が固定されており、モータ２４の回転により、保持部２２が回転して装着部２１も回転する。２つの装着部２１のうちの一方が点灯位置Ａにあるときに他方が非点灯位置Ｂにあるようにするために、点灯位置Ａおよび非点灯位置Ｂならびに２つの装着部２１は、回転軸２３に関して対称に配設されている。
【００１５】
なお、装着部２１を３つ以上備えるとともに非点灯位置Ｂを２以上に設定して、予備のランプを複数装着しておくようにしてもよい。その場合、扉１１は全ての非点灯位置Ｂに対向するように大きく形成してもよく、唯１つの非点灯位置Ｂに対向するだけの大きさとしてもよい。装着部２１を３つ以上備える構成でも、点灯位置Ａおよび非点灯位置Ｂならびに装着部２１を回転軸２３に関して回転対称に配設する。
【００１６】
変調部３０は光源部２０から供給される白色光をＲ、Ｇ、Ｂの３原色の光に分解するとともに、分解後の３色の光をそれぞれ個別に変調し、変調後の３色の光を合成して、投射部４０に導く。変調部３０には、光源部２０からの光を分解するための３つのカラーフィルター３１、３２、３３、分解後の光を変調するための３つの透過型液晶パネル（ＬＣＤ）３６、３７、３８、変調後の光を合成するためのクロスプリズム３９が備えられている。
【００１７】
フィルター３１、３２、３３は、Ｒ光を反射して他の光を透過させるもの、Ｇ光を反射して他の光を透過させるもの、およびＢ光を反射して他の光を透過させるものである。これらのフィルター３１、３２、３３は、光源部２０から入射する光の光路上に、その光路に対して４５゜傾けて配置されており、同じ方向に平行に光を反射する。クロスプリズム３９は、中央のフィルター３２の反射光を直接受ける位置に配置されている。クロスプリズム３９の側方には、フィルター３１および３３の反射光をクロスプリズム３９に導くための全反射ミラー３４ａおよび３４ｂが配設されている。
【００１８】
ＬＣＤ３６、３７、３８は、ＲＧＢ信号のうちのＲ信号によってＲ光を変調するもの、Ｇ信号によってＧ光を変調するもの、Ｂ信号によってＢ光を変調するものであり、クロスプリズム３９に略接して、それぞれミラー３４ａ、フィルター３２、ミラー３４ｂからの反射光に対して垂直に配置されている。フィルター３１、３２、３３とＬＣＤ３６、３７、３８は、光と信号とが対応するように配列すればよく、それらの配列順序に他の制約はない。
【００１９】
クロスプリズム３９は直角二等辺三角柱である４つのプリズムを接合して成る正四角柱である。各プリズムの接合面はハーフミラーとされており、入射する３色の光それぞれに対して４５゜傾いている。クロスプリズム３９が、ＬＣＤ３７からの光を透過させ、ＬＣＤ３６からの光とＬＣＤ３８からの光とを反射することによって、変調後の３色の光が合成されて投射部４０に導かれる。
【００２０】
フィルター３１とフィルター３２の距離、フィルター３２とフィルター３３の距離、フィルター３１とミラー３４ａの距離およびフィルター３３とミラー３４ｂの距離は全て等しく設定されており、また、フィルター３２とＬＣＤ３７の距離、ミラー３４ａとＬＣＤ３６の距離およびミラー３４ｂとＬＣＤ３８の距離も全て等しく設定されている。したがって、フィルター３１からミラー３４ａを経てＬＣＤ３６に至る光路長と、フィルター３１からフィルター３２を経てＬＣＤ３７に至る光路長は等しい。
【００２１】
一方、フィルター３１からフィルター３２、３３およびミラー３４ｂを経てＬＣＤ３８に至る光路は上記の両光路よりも長く、実質の光路長を両光路と同じにするために、フィルター３２とフィルター３３の間およびフィルター３３とミラー３４ｂの間には、それぞれリレーレンズ３５ａおよび３５ｂが配設されている。なお、リレーレンズは必ずしも２つ配設する必要はなく、２つのリレーレンズ３５ａ、３５ｂに相当する１つのリレーレンズを、フィルター３２からＬＣＤ３８までの光路上の何処かに配設するようにしてもよい。
【００２２】
投射部４０は、投射レンズ４１と全反射ミラー４２より成る。投射レンズ４１はクロスプリズム３９によって合成された変調後の光を上方に向けて射出し、ミラー４２は投射レンズ４１からの光を前方のスクリーン５０に向けて反射する。これにより、３色の画像を表す光がスクリーン５０に結像して、スクリーン５０上にカラー画像が表示される。
【００２３】
投射表示装置１はテレビとして構成されているため、スクリーン５０の大きさやクロスプリズム３９からスクリーン５０までの光路長は一定不変であり、したがって、投射レンズ４１には焦点調節の機能を備える必要はない。ただし、微小な組み立て誤差による表示画像のぼけを防止するために、投射レンズ４１は焦点の微調節を行うことができるように設定されている。
【００２４】
投射レンズ４１から投射される光を全反射ミラー４２で反射させる構成とすることにより、投射表示装置１の大きさを小さく保ちながら、投射レンズ４１からスクリーン５０までの光路を長くして画像を大きく表示することができる。全反射ミラー４２は平面としてもよく、表示画像をより大きくするために凸面としてもよい。なお、変調部３０や投射レンズ４１の配設位置と向きを変えて、投射レンズ４１の光軸がスクリーン５０に対して垂直になるように設定し、ミラー４２を省略することも可能である。
【００２５】
スクリーン５０は表面に微細な凹凸が均一に形成されて半透明になっており、スクリーン５０の背面側から投射されて結像した光は、正面側に導かれかつ拡散する。したがって、スクリーン５０の正面側に位置する観察者は、スクリーン５０の正面側のあらゆる方向からスクリーン５０上の画像を観ることができる。
【００２６】
投射表示装置１では、前述のように光源として交換可能なランプ８１を用いるが、ランプ８１単体を交換するのではなく、ランプ８１を組み込んだランプユニットを使用して、ランプユニットを交換する。メタルハライドランプは点灯時に高温になり、ランプのガラスの表面に脂分等の可燃性の汚れが付着していると破裂することがある。ランプ単体でなくランプユニットを交換することで、使用者がランプに直接触れて皮脂がガラスに付着する可能性が大きく低下し、破裂の危険性が防止される。
【００２７】
メタルハライドランプは発光量が大きいという特長を有する反面、点灯時間が増すにつれてガラスが劣化していき、劣化が進んだ状態で使用すると破裂するという欠点も有している。このため、メタルハライドランプには、点灯時間と劣化の程度の関係を考慮して、安全に使用し得る点灯時間を保証する寿命が製造時に定められる。投射表示装置１およびこれに使用するランプユニットには、寿命を大きく超えてランプを点灯させる危険性への対策が講じられている。
【００２８】
投射表示装置１で使用するランプユニット８０および装着部２１の構成を図２に示し、ランプユニット８０を装着した状態の装着部２１を図３に示す。ランプユニット８０は、メタルハライドランプ８１、放物面状の全反射ミラー（反射傘）８２、ランプ８１とミラー８２を一体に保持しランプ８１の端子８４が設けられたランプ保持部８３、およびランプ８１に関する様々な情報を記憶しておくためのメモリ８５より成る。ランプ８１はミラー８２の焦点位置に配置されており、ミラー８２によって反射された光は略平行な光となる。
【００２９】
メモリ８５は不揮発性で書き換え可能なＥＥＰＲＯＭであり、入出力用の端子８６を備え、ランプ保持部８３に固着されている。メモリ８５には、ランプユニット８０の製造時に、ランプ８１の定格出力、発光効率、定格出力で点灯したときの寿命、出力と劣化速度の関係、出力と発する光の色温度の関係、およびランプ８１の温度と点灯に必要なイグニッション電圧の関係が書き込まれる。投射表示装置１は、メモリ８５からランプ８１に関するこれらの情報を読み出して動作の制御に利用する。特に、ランプ８１の寿命については、ランプ８１を点灯させたときに、点灯時間から残り寿命を算出してメモリ８５の記憶内容を書き換える。
【００３０】
装着部２１は円筒状に形成されており、前端に開口２１ａを有し、後端には扉２１ｂが備えられている。扉２１ｂには、ランプ８１への電力供給用の端子２１ｃと、メモリ８５の入出力用の端子２１ｄが設けられている。ランプユニット８０は、図２に矢印で示したように後方から装着部２１に挿入され、放物面状のミラー８２の前端縁が開口２１ａの周辺部に当接し、閉じられた扉２１ｂの端子２１ｃおよび２１ｄに端子８４および端子８６がそれぞれ当接することにより、装着部２１内に固定される。
【００３１】
扉２１ｂを閉じた状態に保つために、扉２１ｂの端部には爪２１ｅが形成され、装着部２１の外周面には爪２１ｅと係合する溝２１ｆが形成されている。扉２１ｂは弾性を有しており、端部を指先で軽く操作することにより爪２１ｅと溝２１ｆの係合が解除されて、扉２１ｂは開く。したがって、装着部２１へのランプユニット８０の着脱は容易である。
【００３２】
投射表示装置１の画像の表示に関する回路構成の概略を図４に示す。投射表示装置１は、装着部２１に電力を供給してランプ８１を点灯させる点灯回路６１、点灯位置Ａにある装着部２１に装着されたランプ８１の温度を検出する温度センサ６２、非点灯位置Ｂに対向して設けられた扉１１の開閉状態を検出する扉開閉センサ６３、モータ２４を駆動するドライバ６４、装着部２１が点灯位置Ａおよび非点灯位置Ｂにあるときに閉じ、点灯位置Ａと非点灯位置Ｂの間にあるときに開くスイッチ６５を備えている。
【００３３】
点灯回路６１からは電力供給用の配線６１ａが点灯位置Ａまで設けられている。配線６１ａの端部は接続端子とされて点灯位置Ａに露出しており、点灯位置Ａに移動してきた装着部２１の端子２１ｃに自動的に接続される。一方、点灯回路６１から非点灯位置Ｂには、電力供給用の配線は設けられておらず、非点灯位置Ｂの装着部２１には電力は供給されない。
【００３４】
投射表示装置１は、また、Ｒ信号、Ｇ信号、Ｂ信号に応じてＬＣＤ３６、３７、３８を駆動して、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光を変調させるＬＣＤドライバ６６、ＬＣＤドライバ６６にＲ信号、Ｇ信号、Ｂ信号を供給するとともに、これら３信号の強度を変えて表示される画像のホワイトバランス（ＷＢ）を調整するＷＢ調整部６７、警告用の２つの発光ダイオード（ＬＥＤ）６８、６９、使用者によって操作される操作部７０およびコントローラ７１を備えている。
【００３５】
投射表示装置１は、テレビジョン信号を受信してＲＧＢ信号を生成するために、テレビジョン技術では周知の信号処理回路（不図示）も備えており、ＷＢ調整部６７にはその信号処理回路からＲＧＢ信号が供給される。なお、ビデオ再生装置で再生したＲＧＢ信号をＷＢ調整部６７に供給することもできる。
【００３６】
コントローラ７１はマイクロコンピュータより成り、点灯回路６１によるランプ８１の点灯、ドライバ６４によるモータ２４の駆動、ＬＣＤドライバ６６によるＬＣＤ３６、３７、３８の駆動、ＷＢ調整部６７によるホワイトバランスの調整、および図外の信号処理回路の動作を制御する。コントローラ７１はランプ８１を点灯させた時間を計るためのタイマ７１ｃを備えており、コントローラ７１から点灯位置Ａおよび非点灯位置Ｂには、ランプユニット８０のメモリ８５の入出力用の配線７１ａおよび７１ｂがそれぞれ設けられている。配線７１ａ、７１ｂの端部はそれぞれ接続端子とされて点灯位置Ａ、非点灯位置Ｂに露出しており、点灯位置Ａ、非点灯位置Ｂに移動してきた装着部２１の端子２１ｄに自動的に接続される。
【００３７】
コントローラ７１は、ランプ破裂の危険を避けるために、ランプ８１の残り寿命があるランプユニット８０が装着されている装着部２１を、点灯位置Ａに自動的に配置する。このために、画像の表示を行う前に各ランプユニット８０のメモリ８５からランプ８１の残り寿命を読み出す。残り寿命がないときすなわち残り寿命が０以下のときは、その装着部２１を「点灯不可」とし、また、ランプユニット８０が装着されていないときも、その装着部２１を「点灯不可」とする。ランプ８１の残り寿命があるランプユニット８０が装着されている装着部２１は、「点灯可」とする。
【００３８】
点灯位置Ａにある装着部２１が点灯不可のときは、非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯可であるか否かを判定し、点灯可であればその装着部２１を点灯位置Ａに配置する。点灯位置Ａと点灯位置Ｂのいずれの装着部２１も点灯不可のときには、ＬＥＤ６８を点灯させて警告を発する。
【００３９】
画像の表示を終了する時すなわち点灯位置Ａにあるランプ８１を消灯する時、コントローラ７１は点灯前の残り寿命からタイマ７１ｃで計った点灯時間を減じて残り寿命の最新値を算出し、算出した値をそのランプユニット８０のメモリ８５に書き込んで、記憶している残り寿命を更新する。その際、表示終了の指示が操作部７０を介して使用者から与えられた時点で残り寿命を算出し、算出した残り寿命が所定時間Ｈ以下のときは、非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯可であるか否かを判定する。そして、非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯不可であれば、ランプ８１の残り寿命があるランプユニット８０を非点灯位置Ｂの装着部２１に装着すべきこと告げるメッセージを、スクリーン５０に数秒程度の短時間表示させる。その後ランプ８１を消灯する。
【００４０】
この表示は、例えば、「ランプの寿命が近づいています。予備ランプホルダーに新しい予備ランプを装着して下さい。」とする。この表示を見た使用者は、適当な時期に、新しいランプユニット８０を非点灯位置Ｂの装着部２１に装着することになる。
【００４１】
所定時間Ｈは１回の画像表示の時間の平均的な値の２倍程度以上とする。テレビとして構成されている本実施形態の投射表示装置１では、３〜４時間が適当である。これは、新しいランプユニット８０が装着されなかったときでも、残り寿命を確保して次回の画像表示を可能にするためである。なお、ランプ８１を点灯させている間に残り寿命がなくなっても、そのランプ８１の点灯を継続する。残り寿命がなくなっても直ちにランプが破裂する訳ではなく、また、非点灯位置Ｂにあるランプ８１を点灯位置Ａに配置するために画像の表示を中断しなければならなくなるという不都合を回避するためである。寿命を超えて点灯する時間をできるだけ短くするためにも、所定時間Ｈは１回の画像表示の時間の平均的な値の２倍程度以上とするのがよい。
【００４２】
使用者は扉１１を開けて新しいランプユニット８０を非点灯位置Ｂの装着部２１に装着するが、コントローラ７１は、点灯回路６１が点灯位置Ａにあるランプ８１を点灯させている間、および温度センサ６２によって検出された点灯位置Ａにあるランプ８１の温度が所定温度以上である間は、モータ２４の駆動を禁じる。これにより、消灯後間もない高温のランプ８１が非点灯位置Ｂに移動し、使用者がこれに触れて火傷する危険が防止される。
【００４３】
コントローラ７１は、また、扉開閉センサ６３によって扉１１が開いていることが検出されている間はモータ２４の駆動を禁じ、モータ２４の駆動中に扉１１が開いたことが検出されたときは直ちにモータ２４を停止させる。これにより、扉１１が閉じている間のみに装着部２１が回転することになり、使用者の指先が回転する装着部２１や保持部２２に挟まれる危険が防止される。扉１１が開いている間は、ＬＥＤ６９を点灯させて閉め忘れを警告する。
【００４４】
なお、装着部２１を回転させるためのモータ２４の駆動は、スイッチ６５が閉状態になった時点で停止される。したがって、扉１１が開かれたことによりモータ２４の駆動を中断して、装着部２１の位置が判らなくなっても、モータ２４の駆動を再開することで、装着部２１を点灯位置Ａと点灯位置Ｂに確実に位置させることができる。
【００４５】
アーク放電管であるメタルハライドランプは、点灯を開始するためのイグニッション電圧が、ランプが低温であるか高温であるかによって異なる。低温時には、封入されているガスがイオン化し易く、低いイグニッション電圧で点灯することができる。一方、高温時には、封入されているガスがイオン化し難く、低いイグニッション電圧の２〜１０倍程度の高いイグニッション電圧を印加しなければ点灯することができない。
【００４６】
投射表示装置１では、画像表示の終了直後に画像表示を再開することを可能にするために、点灯回路６１は高低２つのイグニッション電圧を出力し得るように構成されている。コントローラ７１は、温度センサ６２で検出した点灯位置Ａにあるランプ８１の温度が所定温度以下であるか否かに応じて、いずれか一方のイグニッション電圧を出力するように点灯回路６１に指示を与える。検出された温度が所定温度以下のときに低いイグニッション電圧を印加することにより、ランプ８１の電極の損傷を防止しながら点灯させることができ、高温のときに高いイグニッション電圧を印加することにより、消灯直後でも確実にランプを点灯させることができる。
【００４７】
なお、検出した温度に応じてイグニッション電圧を選択することに代えて、消灯からの経過時間に応じてイグニッション電圧を選択することも可能である。例えば、消灯後８０秒以内であれば高いイグニッション電圧を、消灯後８０秒を超えていれば低いイグニッション電圧を選択する。また、高低２つのイグニッション電圧の間の中間のイグニッション電圧を設定して、ランプ８１の温度またはその消灯からの経過時間に応じて、いずれかのイグニッション電圧を選択するようにしてもよい。さらに、最低電圧とその１０倍程度の最高電圧の範囲でイグニッション電圧を連続可変として、ランプ８１の状態に応じたイグニッション電圧を印加するようにしてもよい。
【００４８】
点灯位置Ａにあるランプ８１が高温のときに、非点灯位置Ｂにある低温の予備のランプ８１を点灯位置Ａに移動させるようにすれば、低いイグニッション電圧のみを出力する構成であっても、画像表示の終了直後に画像表示を再開することは可能である。しかしながら、非点灯位置Ｂに予備のランプが装着されているとは限らず、装着されていても残り寿命があるとは限らず、確実性に欠ける制御となる。しかも、消灯直後の高温のランプ８１を非点灯位置Ｂに配置することになって、使用者がこれに触れて火傷する危険性も生じる。高低２つのイグニッション電圧を用意して点灯位置Ａにあるランプ８１を再点灯する上記の制御の方が、確実性および安全性の両面で好ましい。
【００４９】
画像の観易さの向上および電力消費の低減のために、表示する画像の明るさは環境の明るさに応じて変えられるようにするのが望ましい。このために、投射表示装置１では、点灯を継続するために点灯回路６１からランプ８１に印加する電圧（以下、定常電圧という）を可変とし、操作部７０を介して使用者から与えられる明るさ設定の指示をコントローラ７１で検出して、その指示に応じて変えるようにしている。定常電圧の高低に応じてランプ８１の発光量が変わり、スクリーン５０に投射される光量が変化して画像の明るさが変わる。
【００５０】
メタルハライドランプでは、発光量すなわち出力ワット数が変化すると発する光の色温度も変化する。出力ワット数と色温度の関係を図９に例示する。出力ワット数が高いときは色温度は低く、出力ワット数が低いときは色温度は高くなる。光は色温度が低いと赤味を帯びて、高いと青味を帯びて観察される。したがって、表示する画像の色合いをその明るさに関わらず一定に保つためには、ランプ８１に印加する定常電圧に応じて、ホワイトバランスの設定を調整しなければならない。
【００５１】
そこで、コントローラ７１は、点灯回路６１に指示する定常電圧値に応じて、ＬＣＤドライバ６６に出力するＲ、Ｇ、Ｂの各信号の強度を変えるようにＷＢ調整部６７に指示を与える。具体的には、Ｒ信号に対するＢ信号の強度を、定常電圧を高くするときは相対的に大きくさせ、定常電圧を低くするときは相対的に小さくさせる。これにより、ランプ８１の発光量が多く画像を明るく表示するときに赤味を減じ、発光量が少なく画像を暗く表示するときに青味を減じて、常に一定の色合いの画像を表示することができる。
【００５２】
前述のように、出力と色温度の関係はランプユニット８０のメモリ８５に記憶されており、コントローラ７１はこれを読み出して、ＷＢ調整部６７によるホワイトバランスの調整の制御に利用する。したがって、ワット数の異なるランプ８１を使用しても、常に適正な色合いの画像を表示することができる。個々のランプユニット８０に出力ワット数と色温度の関係を記憶することに代えて、コントローラ７１がメタルハライドランプの出力ワット数と色温度の一般的な関係を記憶しておき、これをホワイトバランスの調整の制御に利用するようにしてもよい。
【００５３】
なお、操作部７０には色合いの設定を指示する操作部材が備えられており、コントローラ７１は、出力ワット数と色温度の関係から求めたＲ、Ｇ、Ｂ信号の比率を使用者からの指示に応じて補正する。したがって、使用者は好みに応じて表示する画像の色合いを設定することもできる。
【００５４】
ランプ８１の劣化速度は点灯時の出力によって変動するから、残り寿命を正しく求めるためには、ランプ８１を点灯状態に保った時間だけでなくその時の出力を考慮する必要がある。そこで、投射表示装置１では、ランプ８１の点灯時間を計るためのタイマ７１ｃの計時速度を可変としている。前述のように、ランプ８１の出力と劣化速度の関係はランプユニット８０のメモリ８５に記憶されており、コントローラ７１はこの情報を参照して、点灯回路６１に指示する定常電圧値に応じてタイマ７１ｃの計時速度を変化させる。これにより、環境の明るさに応じてランプ８１の出力を変化させても、残り時間を正しく算出することができる。
【００５５】
投射表示装置１における画像表示の動作の制御について、図５〜図８を参照して説明する。図５は制御動作全体の概略を示すフローチャートである。電源スイッチが操作されて投射表示装置１の各部への電力供給が開始されると（ステップ＃５）、コントローラ７１はまず、装着部２１へのランプユニット８０の装着の有無およびメモリ８５に記憶されているランプ８１の残り寿命に基づいて、各装着部２１のランプを点灯させることが可能か否かを調べるランプチェックを行い、点灯可の装着部２１を点灯位置Ａに配置する（＃１０）。
【００５６】
次いで、操作部７０に設けられた表示の開始と終了を指示するスイッチにより、表示の開始が指示されているか否かを判定する（＃１５）。表示の開始が指示されていなければ、その指示があるのを待つ。指示があると、イグニッション電圧を印加して点灯位置Ａのランプ８１を点灯させる点灯開始処理を行う（＃２０）。これで、テレビジョン信号に応じたカラー画像がスクリーン５０に表示される。
【００５７】
表示は、表示の開始と終了を指示するスイッチにより、終了が指示されるまで継続される（＃３０）。この間、使用者からの指示に応じて、ランプ８１に印加する定常電圧を変えて画像の明るさを変える処理を行う（＃２５）。画像の明るさを変えるときには、同時に、ホワイトバランス調整の処理とタイマ７１ｃの計時速度の変更の処理も行う。
【００５８】
表示終了の指示があると（＃３０）、ランプ８１の残り寿命を算出し、必要なときにはランプユニット８０の交換を促す処理を行う（＃３５）。そして、ランプ８１を消灯し（＃４０）、算出した残り寿命を点灯位置Ａのランプユニット８０のメモリ８５に書き込む（＃４５）。さらに、次回の表示に備えて、ステップ＃１０と同じランプチェックの処理をし（＃５０）、電源スイッチの操作により電力供給が断たれることにより全処理を終了する（＃５５）。
【００５９】
ステップ＃１０および＃５０におけるランプチェックの処理の流れを図６のフローチャートに示す。まず、点灯位置Ａおよび点灯位置Ｂの装着部２１に装着されているランプユニット８０のメモリ８５から、残り寿命をはじめとするランプ８１に関する諸情報を読み出す（ステップ＃１０５）。そして、装着部２１にランプユニット８０が装着されていたか否かおよびランプ８１の残り寿命があるか否かに応じて、前述のように、装着部２１が点灯可であるか点灯不可であるかを決定する（＃１１０）。
【００６０】
次いで、点灯位置Ａの装着部２１が点灯可であるか否かを判定し（＃１１５）、点灯可のときは図５の処理に戻る。点灯位置Ａの装着部２１が点灯不可のときは、非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯可であるか否かを判定する（＃１２０）。非点灯位置Ｂの装着部２１も点灯不可のときは、ＬＥＤ６８を点灯することにより、残り寿命のあるランプ８１が装着されていないことを警告して（＃１２５）、全処理を終了する。
【００６１】
非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯可のときは、温度センサ６２で検出される点灯位置Ａのランプ８１の温度が所定温度以上であるか否かを判定し（＃１３０）、所定温度以上であれば所定温度よりも低くなるのを待つ。点灯位置Ａのランプ８１の温度が所定温度よりも低ければ、扉開閉センサ６３によって検出される扉１１の状態を判定する。扉１１が開いているときは、ＬＥＤ６９を点灯することによりランプユニット８０の切り替えをしないことを警告をして（＃１４０）、扉１１が閉じられるのを待つ。
【００６２】
扉１１が閉じられているときは、モータ２４の駆動により保持部２２を回転させて、点灯位置Ａにあった装着部２１を非点灯位置Ｂに、非点灯位置Ｂにあった装着部２１を点灯位置Ａに移動させて、ランプ８１を切り替える（＃１４５）。これで残り寿命のあるランプ８１が点灯位置Ａに配置されて、いつでも表示を開始できる状態となり、処理は図５に戻る。
【００６３】
図５のステップ＃２０における点灯開始処理の流れを図７のフローチャートに示す。まず、温度センサ６２で検出される点灯位置Ａのランプ８１の温度から、消灯直後の再点灯であるか否かを判定する（ステップ＃２０５）。検出された温度が所定温度以下で消灯直後の再点灯でないときは、低いイグニッション電圧を点灯回路６１からランプ８１に印加する標準イグニッションを行い（＃２１０）、逆に、検出された温度が所定温度を超え消灯直後の再点灯のときには、高いイグニッション電圧を印加する高圧イグニッションを行う（＃２１５）。そして、残り寿命の算出に用いる点灯時間を計測するために、タイマ７１ｃを起動して（＃２２０）、図５の処理に戻る。
【００６４】
図５のステップ＃３５におけるランプ８１の残り寿命の算出とランプユニット８０の交換要求の処理の流れを図８のフローチャートに示す。まず、図５のステップ＃１０（図６、ステップ＃１０５）で読み出した残り寿命からステップ＃２０（図７、ステップ＃２２０）で起動したタイマ７２ｃの計測時間を減じて、点灯位置Ａにある点灯したランプ８１の残り寿命を算出する（ステップ＃３０５）。次いで、算出した残り寿命が所定時間Ｈを超えるか否かを判定し（＃３１０）、超えているときは図５の処理に戻る。
【００６５】
残り寿命が所定時間Ｈ以下のときは、非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯可であるか否かを判定する（＃３１５）。非点灯位置Ｂの装着部２１が点灯可のときは図５の処理に戻り、点灯不可のときは、ランプ８１の残り寿命があるランプユニット８０を非点灯位置Ｂの装着部２１に装着すべきことを告げる前述のメッセージを表示して（＃３２０）、図５の処理に戻る。
【００６６】
このメッセージは使用者が読み取るに足る時間だけ表示すればよく、表示時間は数秒程度と短いから、図５のステップ＃４５でメモリ８５に書き込む残り時間に誤差はほとんど生じない。より厳密な残り時間をメモリ８５に書き込む必要がある場合には、ステップ＃３０５で算出した残り時間からこのメッセージの表示時間を減じればよい。
【００６７】
以上説明したように、本実施形態の投射型画像表示装置１では、ランプの残り寿命をランプユニットに記憶させて、残り寿命のあるランプのみを点灯させるとともに、ランプ単体ではなくランプユニットを交換するようにして使用者がランプに直接触れるのを防止しているので、ランプ破裂の危険性がほとんどない。また、非点灯位置のランプのみを交換可能とし、高温のランプを非点灯位置に移動させず、ランプ交換用の扉が開いているときはランプ移動用の機構を駆動しないようにしているので、使用者が火傷等の怪我をするおそれもない。
【００６８】
しかも、環境条件に応じて表示画像の明るさを調節することが可能であり、表示画像の明るさに応じたホワイトバランス調整がなされるので、観易い明るさで自然な色合いの画像を提供することができる上、無駄な電力消費も避けられる。また、高いイグニッション電圧の印加が可能であり、画像表示の終了直後に容易に画像の表示を再開することができる。さらに、ランプ交換の必要性をあらかじめ判断して適切な時期にその旨を表示するので、予備のランプを準備し易い。
【００６９】
このような特徴により、投射型画像表示装置１は安全性がきわめて高く、表示画像の質も高く、操作性に優れ、低電力消費の装置となっており、家庭用のテレビとして適している。なお、環境の明るさを検出するためのセンサを備えて、環境の明るさに応じて表示画像の明るさを調節するようにしてもよく、その構成ではさらに電力消費の低減を図ることができる。その場合も、表示する画像の明るさに応じてホワイトバランスを調整する。
【００７０】
また、ここでは背面投射型テレビの例を示したが、本発明はスクリーンを別体とした投射型画像表示装置にも適用することができる。例えば、前面投射型のデータプロジェクターにも好適である。その場合、スクリーンまでの距離に応じて投射光の結像位置を変えられるように、また、スクリーンの大小に応じて表示範囲の大きさを変えられるようにするために、投射部に焦点調節機能とズーム機能を備えるのが望ましい。
【００７１】
【発明の効果】
本発明の投射型画像表示装置によるときは、ランプの出力を変えることで表示する画像の明るさを変えるから、ランプを唯１つ備えるだけで画像の明るさを変えることができる。ランプの出力は印加電圧を変えることで容易に変えることができ、出力を変えるために特殊な回路が必要になることもない。また、ランプが発する光の色温度が出力の変化に伴って変化しても、光の変調をランプの出力に応じて変化させることで、色温度の変化を補償して表示する画像のホワイトバランスを略一定にするから、表示する画像の明るさを変えてもその色合いは変化しない。このため、簡素な構成でありながら、色合いの変化を招くことなく画像の明るさを環境の明るさに応じて変化させ得る投射型画像表示装置となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  背面投射型テレビとして構成された本発明の投射型画像表示装置の一実施形態の画像の表示に関する構成の概略を示す図。
【図２】  上記投射型画像表示装置の装着部およびこれに装着して使用するランプユニットの構成を示す図。
【図３】  上記投射型画像表示装置のランプユニットを装着した状態の装着部を示す図。
【図４】  上記投射型画像表示装置の画像の表示に関する回路構成の概略を示す図。
【図５】  上記投射型画像表示装置の画像の表示に関する制御動作全体の概略を示すフローチャート。
【図６】  上記投射型画像表示装置のランプチェックの処理を示すフローチャート。
【図７】  上記投射型画像表示装置の点灯開始の処理を示すフローチャート。
【図８】  上記投射型画像表示装置のランプの残り寿命の算出とランプユニットの交換要求の処理を示すフローチャート。
【図９】  メタルハライドランプの出力ワット数と色温度の関係の例を示す図。
【符号の説明】
１        背面投射型テレビ（投射型画像表示装置）
１０        筺体
１１        筺体扉
２０        光源部
２１        装着部
２１ａ      開口
２１ｂ      装着部扉
２１ｃ      電力供給用端子
２１ｄ      入出力用端子
２２        保持部
２３        保持部回転軸
２４        モータ
２５        モータ回転軸
３０        変調部
３１、３２、３３  カラーフィルター
３４ａ、３４ｂ    全反射ミラー
３５ａ、３５ｂ    リレーレンズ
３６、３７、３８  透過型液晶パネル（ＬＣＤ）
３９        クロスプリズム
４０        投射部
４１        投射レンズ
４２        全反射ミラー
５０        スクリーン
６１        点灯回路
６１ａ      電力供給用配線
６２        温度センサ
６３        扉開閉センサ
６４        モータドライバ
６５        スイッチ
６６        ＬＣＤドライバ
６７        ホワイトバランス調整部
６８、６９  発光ダイオード
７０        操作部
７１        コントローラ
７１ａ、７１ｂ    入出力用配線
８０        ランプユニット
８１        メタルハライドランプ
８２        全反射ミラー
８３        ランプ保持部
８４        ランプ端子
８５        メモリ
８６        メモリ端子
Ａ        点灯位置
Ｂ        非点灯位置
【図１】
0003692798.tif 000002
【図２】
0003692798.tif 000003
【図３】
0003692798.tif 000004
【図４】
0003692798.tif 000005
【図５】
0003692798.tif 000006
【図６】
0003692798.tif 000007
【図７】
0003692798.tif 000008
【図８】
0003692798.tif 000009
【図９】
0003692798.tif 000010