(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ランプと、
入射した光を光変調する光変調部と、
前記ランプと前記光変調部との間に設けられ、前記ランプから光を機械的に遮光する調光部と、
前記光変調部からの光を投射する投射部と、
表示すべき画像を示す入力画像信号に基づいて、前記光変調部に入射させる入射光量を決定する処理と、前記入射光量に基づいて、前記ランプの減光率である第１減光率と前記調光部の減光率である第２減光率とを決定する処理とを実行する制御部と、
前記第１減光率に基づいて前記ランプを駆動する光源駆動部と、
前記第２減光率に基づいて前記調光部を駆動する調光駆動部と、
を備え、
前記入射光量に基づくシステム減光率が所定の値以下の場合、前記入射光量の調整は、前記調光部による調光が実行されることなく、前記ランプを駆動することによって実行され、
前記システム減光率が前記所定の値よりも大きい場合、前記入射光量の調整は、前記ランプ及び前記調光部の両方を駆動することによって実行され、
前記所定の値は、前記ランプにおけるハロゲンサイクルが正常に機能する最大の減光率である、
ことを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
前記システム減光率が前記所定の値よりも大きい場合、前記光源駆動部は、前記第１減光率を前記所定の値に維持するように前記ランプを駆動しつつ、前記調光駆動部は、所望のシステム減光率が得られるように前記調光部を駆動する、
ことを特徴とする請求項１に記載の投射型表示装置。
【請求項３】
ランプと、入射した光を光変調する光変調部と、前記ランプと前記光変調部との間に設けられ、前記ランプから光を機械的に遮光する調光部と、前記光変調部からの光を投射する投射部と、を備えた投射型表示装置の制御方法であって、
表示すべき画像を示す入力画像信号に基づいて、前記光変調部に入射させる入射光量を決定し、
決定された前記入射光量に基づいて、前記ランプの減光率である第１減光率、前記調光部の減光率である第２減光率、及び前記第１減光率と前記第２減光率とを複合したシステム減光率を決定し、
前記第１減光率に基づいて前記ランプを駆動し、
前記第２減光率に基づいて前記調光部を駆動し、
前記システム減光率が所定の値以下の場合、前記入射光量の調整は、前記調光部による調光が実行されることなく、前記ランプを駆動することによって実行され、
前記システム減光率が前記所定の値よりも大きい場合、前記入射光量の調整は、前記ランプ及び前記調光部の両方を駆動することによって実行され、
前記所定の値は、前記ランプにおけるハロゲンサイクルが正常に機能する最大の減光率である、
ことを特徴する投射型表示装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ランプ調光とメカ調光を備えた投射型表示装置及びその制御方法に関連する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大画面をスクリーンに表示する投射型表示装置としてプロジェクターが普及している。プロジェクターは、画面の大型化には有利であるが、表示コントラストが液晶ライトバルブでのコントラストに依存するため、十分なコントラストが得られないという問題があった。そこで、液晶ライトバルブへの入射光量を調整するために、画像信号に応じて光源の輝度を変化させるようにしたものが知られている（例えば、特許文献１）。さらに、光源から液晶ライトバルブまでの光路上に機械式の調光手段を設けたプロジェクターも知られている（例えば、特許文献２）。機械式の調光手段は、遮光板を開閉するものであり、絞りとして機能する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−６６５０１号公報
【特許文献２】特許第４１５８６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、光源として高圧水銀ランプを用いることがある。高圧水銀ランプは減光率が高い状態を長時間継続すると、ランプ内部のハロゲンサイクルの機能が低下し、蒸発した電極の成分がランプの内壁に析出する黒化現象が生じる。このため、ランプ調光には、減光率に一定の限界があり、コントラストを十分高くできないといった問題があった。さらに、ランプ調光では、光量を低下させると、発光スペクトルが変化し、色ずれが発生するといった問題があった。
一方、機械式のメカ調光は、遮光板の熱の負荷が大きいので使用材料や構造が制約され、また、光源の消費電力を削減できないといった問題があった。さらに、メカ調光には、減光率を変化させると、液晶ライトバルブに入射する斜め光の成分が変化するため、色むらが発生するといった問題があった。
本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、ランプ調光とメカ調光の問題点を改善することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明に係る投射型表示装置は、ランプと、入射した光を光変調する光変調部と、前記ランプと前記光変調部との間に設けられ、前記ランプから光を機械的に遮光する調光部と、前記光変調部からの光を投射する投射部と、表示すべき画像を示す入力画像信号に基づいて、前記光変調部に入射させる入射光量を決定する処理と、前記入射光量に基づいて、前記ランプの減光率である第１減光率と前記調光部の減光率である第２減光率とを決定する処理とを実行する制御部と、前記第１減光率に基づいて前記ランプを駆動する光源駆動部と、前記第２減光率に基づいて前記調光部を駆動する調光駆動部と、を備え、前記入射光量に基づくシステム減光率が所定の値以下の場合、前記入射光量の調整は、前記調光部による調光が実行されることなく、前記ランプを駆動することによって実行され、前記システム減光率が前記所定の値よりも大きい場合、前記入射光量の調整は、前記ランプ及び前記調光部の両方を駆動することによって実行され、
前記所定の値は、前記ランプにおけるハロゲンサイクルが正常に機能する最大の減光率である、ことを特徴とする。
【０００６】
この発明によれば、システム減光率が、ランプのハロゲンサイクルが正常に機能する最大の減光率以下の場合にはランプ調光を行い、システム減光率が、ランプのハロゲンサイクルが正常に機能する最大の減光率よりも大きい場合にはランプ調光とメカ調光とを組み合わせることにより、ランプのハロゲンサイクルを正常に機能させつつ、メカ調光の第２減光率を下げることができるので、調光部の熱負荷を軽減することができ、その使用材料の自由度を拡げることができ、また構造を簡素化することができる。さらに、ランプ調光とメカ調光を複合して得られるシステム減光率をランプ調光にも担わせることができるので、光源の消費電力を削減することができ、しかも、メカ調光の第２減光率の変化範囲を狭くできるので、画像のムラを抑制できる。
【０００９】
上述した投射型表示装置において、前記システム減光率が前記所定の値よりも大きい場合、前記光源駆動部は、前記第１減光率を前記所定の値に維持するように前記ランプを駆動しつつ、前記調光駆動部は、所望のシステム減光率が得られるように前記調光部を駆動することが好ましい。この場合は、システム減光率が、ランプのハロゲンサイクルが正常に機能する最大の減光率よりも大きい場合には、ランプの減光率である第１減光率を、ランプのハロゲンサイクルが正常に機能する最大の減光率に維持するようにランプが駆動されるので、ランプのハロゲンサイクルが正常に機能する状態を維持しつつ、調光部の熱負荷が軽減される。
【００１７】
本発明は、ランプと、入射した光を光変調する光変調部と、前記ランプと前記光変調部との間に設けられ、前記ランプから光を機械的に遮光する調光部と、前記光変調部からの光を投射する投射部と、を備えた投射型表示装置を制御する方法として把握することもできる。
この場合、投射型表示装置の制御方法は、表示すべき画像を示す入力画像信号に基づいて、前記光変調部に入射させる入射光量を決定し、決定された前記入射光量に基づいて、前記ランプの減光率である第１減光率、前記調光部の減光率である第２減光率、及び前記第１減光率と前記第２減光率とを複合したシステム減光率を決定し、前記第１減光率に基づいて前記ランプを駆動し、前記第２減光率に基づいて前記調光部を駆動し、前記システム減光率が所定の値以下の場合、前記入射光量の調整は、前記調光部による調光が実行されることなく、前記ランプを駆動することによって実行され、前記システム減光率が前記所定の値よりも大きい場合、前記入射光量の調整は、前記ランプ及び前記調光部の両方を駆動することによって実行され、前記所定の値は、前記ランプにおけるハロゲンサイクルが正常に機能する最大の減光率である、ことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係るプロジェクターのブロック図である。
【図２】制御テーブルの記憶内容を説明するための説明図である。
【図３】第１実施形態に係るプロジェクターのランプ調光及びメカ調光の減光率とシステム減光率との関係を示すグラフである。
【図４】第２実施形態に係るプロジェクターのランプ調光及びメカ調光の減光率とシステム減光率との関係を示すグラフである。
【図５】第３実施形態に係るプロジェクターのランプ調光及びメカ調光の減光率とシステム減光率との関係を示すグラフである。
【図６】色ずれとランプ調光の第１減光率との関係を示すグラフである。
【図７】第４実施形態に係るプロジェクターのランプ調光及びメカ調光の減光率とシステム減光率との関係を示すグラフである。
【図８】第５実施形態に係るプロジェクターのランプ調光及びメカ調光の減光率とシステム減光率との関係を示すグラフである。
【図９】画素データの階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）を説明するための説明図であり、（ａ）は出現数分布に含まれる最も明るい階調数が１９０の例を示す図、（ｂ）は階調数０〜１９０までの映像信号を階調数０〜２５５まで伸長した例を示す図である。
【図１０】映像信号の出現数分布を説明するための説明図である。
【図１１】複数のブロックに分割した画面を説明するための説明図である。
【図１２】本発明の第６実施形態に係るプロジェクターのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜１．第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るプロジェクター１００の構成を示すブロック図である。
まず、プロジェクター１００の機械的な構成について説明する。プロジェクター１００は、白色の光を発光する光源１０と、光源１０からの光を遮光板を可動することによって調光する機械式の調光機構２０、赤色（Ｒ色）,緑色（Ｇ色）,青色（Ｂ色）の各々に対応する液晶ライトバルブ３０Ｒ,３０Ｇ,３０Ｂ、調光機構２０から射出する光を液晶ライトバルブ３０Ｒ,３０Ｇ,３０Ｂに導く照明光学系４０、液晶ライトバルブ３０Ｒ,３０Ｇ,３０Ｂを透過した光を合成してスクリーンＳに投射する投射光学系５０を備える。
【００２４】
光源１０は、高圧水銀ランプなどのランプ１１と、ランプ１１の光を反射するリフレクター１２を備える。調光機構２０は、システム光軸Ｃに対して軸対称に配置された一対の遮光板２１と、遮光板２１の面と平行な方向に延在する一対の回動軸２２と、回動軸２２に設けられたステッピングモータ（図示せず）とを備える。遮光板２１は回動軸２２の回転により、回動するようになっている。
照明光学系４０は、ダイクロイックミラー４１及び４２と、反射ミラー４３,４４,及び４５とを備える。照明光学系４０によって分光された各色光が液晶ライトバルブ３０Ｒ,３０Ｇ,３０Ｂに導かれる。
【００２５】
調光機構２０から出射された白色光は、ダイクロイックミラー４１に入射され、白色光中の 赤色光ｒが反射されるとともに、青色光ｂと緑色光ｇとが透過する。ダイクロイックミラー４１で反射した赤色光ｒは反射ミラー４５で反射されて液晶ライトバルブ３０Ｒに入射し、液晶ライトバルブ３０Ｒにより、光変調されて、クロスダイクロイックプリズム５１に入射する。一方、ダイクロイックミラー４１を透過した光は、ダイクロイックミラー４２に入射して 、緑色光ｇが ダイクロイックミラー４２によって反射され、液晶ライトバルブ３０Ｇに入射し、液晶ライトバルブ３０Ｇにより、光変調されて、クロスダイクロイックプリズム５１に入射する。一方、ダイクロイックミラー４２を透過した青色光ｂは、反射ミラー４３及び４４で反射され、液晶ライトバルブ３０Ｂに入射し、液晶ライトバルブ３０Ｂにより、光変調されて、クロスダイクロイックプリズム５１に入射する。
【００２６】
液晶ライトバルブ３０Ｒ,３０Ｇ,３０Ｂには、複数の走査線と、複数のデータ線と、走査線とデータ線の交差に対応して複数の画素が形成されている、複数の画素の各々は、子画素電極と、走査線に介して供給される走査信号に応じてオン・オフが制御され、データ線と画素電極との間に設けられた薄膜トランジスターと、画素電極と対向する対向電極と、画素電極と対向電極とに挟持された液晶とを備える。また、液晶ライトバルブ３０Ｒ,３０Ｇ,３０Ｂには、複数の走査線に順次アクティブとなる走査信号を供給する走査線駆動回路と、表示すべき階調に応じたレベルを有する点順次の画像信号を線順次のデータ信号に変換して複数のデータ線に供給するデータ線駆動回路とを備える。各画素の薄膜トランジスターは走査信号がアクティブになると、オン状態となりデータ線を介して供給されるデータ信号を画素電極に供給する。対向電極には一定の電位が供給される。これにより、液晶には、表示すべき階調に応じた電圧が印加され、透過率が制御される。
【００２７】
投射光学系５０は、クロスダイクロイックプリズム５１及び投射レンズ５２を備える。クロスダイクロイックプリズム５１は４つの直角プリズムが貼り合わされ、その内面に赤色光を反射する誘電体多層膜と青色光を反射する誘電体多層膜とが十字状に形成されている。クロスダイクロイックプリズム５１に入射された３つの色光はここで合成されて カラー画像を表す光が形成される。合成された光は投射レンズ５２によりスクリーンＳ上に投射され、拡大された画像が表示される。
【００２８】
次に、プロジェクター１００の電気的な構成について説明する。プロジェクター１００は、制御中枢として機能する制御回路６０、第１制御信号ＣＴＬ１に基づいて光源１０を駆動する照明駆動回路７０、及び第２制御信号ＣＴＬ２に基づいて調光機構２０を駆動する遮光板駆動回路８０を備える。
【００２９】
制御回路６０には、赤色の画像を示す入力画像信号Ｄｒ、緑色の画像を示す入力画像信号Ｄｇ、及び青色の画像を示す入力画像信号Ｄｂが供給される。制御回路６０はこれらの入力画像信号Ｄｒ、Ｄｇ、及びＤｂに基づいて、明るさ制御信号を決定する。
制御回路６０は、この明るさ制御信号に基づいて、照明光学系４０に入射させる入射光量（各液晶ライトバルブに入射させる入射光量と等価）を決定するとともに、前記入力画像信号Ｄｒ、Ｄｇ、及びＤｂを適当な階調範囲に伸長する。
伸長された画像信号は、ＤＡコンバーターにより、アナログ信号に変換された後、出力画像信号Ｖｒ、Ｖｇ、及びＶｂとして、各液晶ライトバルブ３０Ｒ、３０Ｇ、及び３０Ｂに供給される。また、制御回路６０は、液晶ライトバルブ３０Ｒ、３０Ｇ、及び３０Ｂに設けられた走査線駆動回路及びデータ線駆動回路を駆動する制御信号を液晶ライトバルブ３０Ｒ、３０Ｇ、及び３０Ｂに供給する。
ここで、プロジェクター１００の制御方法に関しては、（１）表示映像適応型の制御、の他に、（２）投射拡大率による制御、（３）外部からの制御、などが考えられる。以下にそれぞれの方法について説明する。
【００３０】
（１）表示映像適応型の制御
まず、表示映像適応型の制御、すなわち明るい映像シーンでは光量が多くなり、暗いシーンでは光量が少なくなるような表示映像に適応した明るさ制御を行う場合について考える。この場合、上記で説明したように、制御回路６０で入力画像信号Ｄｒ、Ｄｇ、及びＤｂに基づいて明るさ制御信号が決定されるが、その方法には例えば次の３通りが考えられる。
【００３１】
（ａ）注目しているフレームに含まれている画素データのうち、明るさが最大の階調数を明るさ制御信号とする方法（明るさ制御信号決定方法１）。
例えば０〜２５５の２５６ステップの階調数を含む映像信号を想定する。連続した映像を構成する任意の１フレームに着目した場合、そのフレームに含まれる画素データの階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）が、図９（ａ）に示すようになったとする。この図の場合、ヒストグラムに含まれる最も明るい階調数が１９０であるので、この階調数１９０を明るさ制御信号とする。この方法は、入力される入力画像信号Ｄｒ、Ｄｇ、及びＤｂに対し、最も忠実に明るさを表現できる方法である。
【００３２】
（ｂ）注目しているフレームに含まれている階調数毎の出現数分布（ヒストグラム）より、最大の明るさから出現数について一定の割合（例えば１０％）となる階調数を明るさ制御信号とする方法（明るさ制御信号決定方法２）。
例えば映像信号の出現数分布が図１０に示すようであった場合、ヒストグラムより明るい側から１０％の領域をとる。１０％に相当するところの階調数が２３０であったとすると、この階調数２３０を明るさ制御信号とする。図１０に示したヒストグラムのように、階調数２５５の近傍に突発的なピークがあった場合、上記（ａ）の方法（明るさ制御信号決定方法１）を採用すれば、階調数２５５が明るさ制御信号となる。しかしながら、この突発的なピーク部分は画面全体における情報としてはあまり意味をなしていない。これに対して、階調数２３０を明るさ制御信号とする本方法は、画面全体の中で情報として意味を持つ領域によって判定する方法と言うことができる。なお、上記の割合は２〜５０％程度の範囲で変化させてもよい。
【００３３】
（ｃ）画面を複数のブロックに分割して、ブロック毎、含まれている画素の階調数の平均値を求め、最大のものを明るさ制御信号とする方法（明るさ制御信号決定方法３）。
例えば図１１に示すように、画面をｍ×ｎ個のブロックに分割し、それぞれのブロックＡ１１，…，Ａｍｎ毎の明るさ（階調数）の平均値を算出し、そのうちで最大のものを明るさ制御信号とする。なお、画面の分割数は６〜２００程度とすることが望ましい。この方法は、画面全体の雰囲気を損なうことなく、明るさを制御できる方法である。
本発明では、上記（ａ）〜（ｃ）の明るさ制御信号決定方法のいずれも用いることができるが、以下に説明する例では、（ａ）の明るさ制御信号決定方法１を用いている。
なお、上記（ａ）〜（ｃ）の明るさ制御信号決定方法においては、明るさ制御信号の判定を、表示領域全体に対して行う他に、例えば表示領域の中央部分など、特定の部分だけに上記方法を適用することもできる。この場合、視聴者が注目している部分から明るさを決定するような制御の仕方が可能となる。
【００３４】
次に制御回路６０において、上記の方法で決定した明るさ制御信号に基づいて、照明光学系４０に入射させる入射光量を決定し、この入射光量を得られるように、光源１０の減光率（以下、第１減光率と称する。）と調光機構２０の減光率（以下、第２減光率と称する。）とを決定して、第１減光率と第２減光率に基づいて、光源１０と調光機構２０とを制御するが、この方法にも例えば次の３通りが考えられる。
【００３５】
（ａ）出力された明るさ制御信号に応じてリアルタイムで制御する方法（光源及び調光機構の制御方法１）。
この方法は映像の明るさに完全に追従する点で理想的ではあるが、映像の内容により画面の明暗が短い周期で変化することもあり、鑑賞時に余計なストレスを感じるなどの問題が発生する恐れがある。
【００３６】
（ｂ）出力された明るさ制御信号にＬＰＦ（ローパスフィルター）をかけ、その出力で制御する方法（光源及び調光機構の制御方法２）。
例えばＬＰＦによって１〜３０秒以下の明るさ制御信号の変化分をカットし、その出力によって制御する。この方法によれば、細かい時間の変化分はカットされるため、上記のような短い周期での明暗の変化を避けることができる。
【００３７】
（ｃ）明るさ制御信号の切り替わりエッジを検出する方法（光源及び調光機構の制御方法３）。
明るさ制御信号に所定の大きさ以上（例えば６０階調以上）の変化があった場合にのみ光源１０と調光機構２０とを制御する。この方法によれば、シーンの切り替わりなどのみに応じた制御を行うことができる。
【００３８】
本発明では、上記（ａ）〜（ｃ）の光源及び調光機構の制御方法のいずれも用いることができるが、以下に説明する例では、（ａ)の光源及び調光機構の制御方法１を用いている。
このようにして、例えば階調数１９０が明るさ制御信号に決定された場合、最大明るさ（階調数２５５）の光量を１００％とすると、照明光学系４０に入射させる入射光量は、７５％（１９０／２５５＝７５％）となり、制御回路６０は、照明光学系４０に入射させる入射光量が７５％となるように、光源１０と調光機構２０とを駆動する。
本実施の形態の場合、光源１０は、具体的には、高圧水銀ランプ１１であり、調光機構２０は具体的には遮光板２１であるから、透過率が７５％（遮光率が２５％）となるように、高圧水銀ランプ１１を駆動する電力値と、遮光板２１の回動角度を制御する。
同様に、階調数２３０が明るさ制御信号である場合、２３０／２５５＝９０％の入射光量が得られるように光源１０と調光機構２０とを制御する。
一方、制御回路６０では、制御回路６０で決定された明るさ制御信号と映像信号に基づいて映像信号を適当な階調範囲まで伸張する。例えば最大階調範囲にまで伸張する場合、上記の例では表示可能な最大階調数が２５５であるから、図９（ａ）に示す例で明るさ制御信号が階調数１９０の場合、階調数０〜１９０までの映像信号を図９（ｂ）に示すように階調数０〜２５５まで伸張する。このような照明光量の制御と映像信号の伸張処理によって、映像のダイナミックレンジを拡張しつつ、滑らかな階調表現を実現することができる。
【００３９】
（２）投射拡大率による制御
投射レンズ５２のズーミングに対応させて制御する。通常は液晶ライトバルブ（被照明領域）における単位面積あたりの光量が一定であるから、拡大側では画面が暗くなり、縮小側で明るくなる傾向にある。したがって、これを補正するように、拡大側に変化させた場合には光量が増えるように、縮小側に変化させた場合には光量が減るように光源１０と調光機構２０とを制御する。
【００４０】
（３）外部からの制御
使用者が好みに応じて、光源１０と調光機構２０とを制御できるようにする。例えば暗い鑑賞環境においては光量が少なく、明るい鑑賞環境においては光量が多くなるように光源１０と調光機構２０を制御する。この場合、使用者がコントローラを用いて、もしくは光源１０と調光機構２０を直接操作するなどして調節する構成としてもよいし、明るさセンサなどを設けて自動的に制御される構成としてもよい。
【００４１】
次に、光源１０と調光機構２０との制御について説明する。
プロジェクター１００のコントラスト比は、液晶ライトバルブ３０Ｒ,３０Ｇ,３０Ｂにおける最大透過率と最小透過率の比と、光源１０の最大減光率と、調光機構２０の最大減光率とによって定まる。例えば、液晶ライトバルブの最大透過率が９８％で最小透過率が０．２４５％の場合、液晶ライトバルブ自体のコントラスト比は４００：１である。この場合に、光源１０と調光機構２０とを総合したシステムの減光率が９５％であれば、コントラスト比を８０００：１に高めることができる。
制御回路６０は、入力画像信号Ｄｒ、Ｄｇ、及びＤｂに基づく明るさ制御信号に基づいて、照明光学系４０に入射させる入射光量を決定し、この入射光量が得られるように、光源１０の第１減光率と調光機構２０の第２減光率とを決定する。
【００４２】
具体的には、制御回路６０は不揮発性のメモリで構成される制御テーブルＴＢＬを備えており、制御テーブルＴＢＬを参照することによって、第１減光率及び第２減光率を決定している。図２に制御テーブルＴＢＬの記憶内容を示す。制御テーブルＴＢＬは、入射光量と対応づけて、第１減光率、第２減光率、及び伸長率を記憶している。したがって、入射光量が決定されると、制御テーブルＴＢＬを参照することにより、第１減光率、第２減光率、及び伸長率を特定することができる。
このようにして、例えば、階調数１９０が明るさ制御信号に決定された場合、最大明るさ（階調数２５５）の光量を１００％とすると、照明光学系４０に入射させる入射光量は、７５％（１９０／２５５＝７５％）となる。そして、制御テーブルＴＢＬを参照することにより、制御回路６０は、照明光学系４０に入射させる入射光量が７５％となるように、光源１０の減光率を６３％とし、調光機構２０の減光率を３２％と特定する。また、階調数０〜１９０までの映像信号を階調数０〜２５５まで伸張するように、伸長率を１２８％と特定する。
【００４３】
制御回路６０は、特定された伸長率に従って、入力画像信号Ｄｒ、Ｄｇ、及びＤｂを伸長した出力画像信号Ｖｒ、Ｖｇ、及びＶｂを生成する。また、制御回路６０は、特定された第１減光率に従って第１制御信号ＣＴＬ１を生成する。照明駆動回路７０は、第１制御信号ＣＴＬ１に基づく電力値で、高圧水銀ランプ１１を駆動するので、光源１０の減光率は第１減光率となる。なお、光源１０の減光率は、光源１０が発光可能な最大光量をＬｍａｘ、現在の光量をＬｘとしたとき、「１−Ｌｘ／Ｌｍａｘ」で与えられる。また、制御回路６０は、特定された第２減光率に従って第２制御信号ＣＴＬ２を生成する。遮光板駆動回路８０は、第２制御信号ＣＴＬ２に基づいて、調光機構２０の遮光板２１の角度を調整する。これにより、調光機構２０の減光率は第２減光率となるように調整される。なお、調光機構２０の減光率は、調光機構２０に入射する光の光量をＬｉｎ、調光機構２０から出射する光の光量をＬｏｕｔとしたとき、「１−Ｌｏｕｔ／Ｌｉｎ」で与えられる。
【００４４】
ここで、第１減光率に基づく光源１０による調光をランプ調光、第２減光率に基づく調光機構２０による調光をメカ調光、ランプ調光とメカ調光とを複合したシステム全体の減光率をシステム減光率と称する。システム減光率は、ランプ調光の第１減光率とメカ調光の第２減光率の積で与えられる。
これらの関係を式にすると次のようになる。
システム減光率［％］＝１００％−（１００％−ランプ調光の減光率［％］）×（１００％−メカ調光の減光率［％］）
例えば、上記したように照明光学系４０に入射させる入射光量が７５％となるように、光源１０の減光率を６３％とし、調光機構２０の減光率を３２％とした場合、複合したシステム減光率は、７５％となる（図３参照）。このように、制御回路６０は、照明光学系４０に入射させる入射光量に応じて、必要な複合したシステム減光率を得るために、図３に示すように、ランプ調光及びメカ調光の減光率を各々設定する。
【００４５】
この例では、ランプ調光の第１減光率は、システム減光率が増加するにつれ直線的に増加し、その最大値は８０％となっている。第１減光率の最大値は、高圧水銀ランプにおける調整可能な最大の減光率である最大減光率に設定されている。システム減光率が０％である場合、液晶ライトバルブに入射する光の入射光量が最大光量となる。従って、制御回路６０は、入射光量が最大光量から減少するにつれ、ランプ調光の第１減光率を単調増加させてシステム減光率が最大となる９５％において最大減光率となるように制御するとともに、必要とされるシステム減光率を補うようにメカ調光の第１減光率を増加させている。
【００４６】
このように、ランプ調光とメカ調光とを組み合わせることにより、メカ調光の第２減光率を下げることができるので、遮光板２１の熱負荷を軽減することができ、その使用材料の自由度を拡げることができ、また構造を簡素化することができる。さらに、システム減光率をランプ調光にも担わせることができるので、光源１０の消費電力を削減することができ、しかも、メカ調光の第２減光率の変化範囲を狭くできるので、色ムラの発生を抑制できる。
なお、ランプ調光の第１減光率がメカ調光の第２減光率を上回るように制御したのは、消費電力の削減を優先しつつ、遮光板２１の熱負荷を軽減するためである。
【００４７】
＜２．第２実施形態＞
第２実施形態に係るプロジェクター１００は、制御テーブルＴＢＬの記憶内容を除いて、図１に示す第１実施形態のプロジェクター１００と同様に構成されている。
図４に、第２実施形態の制御回路で実行するランプ調光及びメカ調光の減光率とシステム減光率の関係を示す。
【００４８】
この例では、所望のシステム減光率を得るのにランプ調光で調整が可能な範囲はランプ調光のみで調光し、ランプ調光のみではシステム減光率を確保できない範囲において、メカ調光を併用している。
【００４９】
上述したようにランプ調光の最大減光率は８０％である。制御回路６０は、入射光量が最大光量から減少するにつれ、ランプ調光の第１減光率が最大減光率である８０％に達するまではメカ調光の第２減光率をゼロとして第１減光率を増加させる。そして、制御回路６０は、ランプ調光の第１減光率が８０％（最大減光率）に達した後は、メカ調光の第２減光率を増加させて、システム減光率が０％から９５％の範囲で変化するように制御する。
【００５０】
このような制御を行うことにより、ランプ調光では減光ができないレベルまで減光を行なうことができるので、コントラスト比を高めることができダイナミックレンジの広い画像を表示することが可能となる。また、メカ調光の第２減光率を下げることができるので、遮光板２１の熱負荷を軽減することができ、その使用材料の自由度を拡げることができ、さらに構造を簡素化することができる。また、システム減光率をランプ調光にも担わせることができるので、光源１０の消費電力を削減することができる。くわえて、メカ調光の遮光板による減光は小さくできるので液晶ライトバルブに入射する光の斜め方向の成分を低減でき、色ムラを改善することができる。
【００５１】
＜３．第３実施形態＞
第３実施形態に係るプロジェクター１００は、制御テーブルＴＢＬの記憶内容を除いて、図１に示す第１実施形態のプロジェクター１００と同様に構成されている。
この例では、所望のシステム減光率を得るのに高圧水銀ランプ１１のハロゲンサイクルが正常に機能する範囲はランプ調光のみで調光し、ハロゲンサイクルが異常となる範囲では、メカ調光を併用している。
【００５２】
高圧水銀ランプ１１の電極は、タングステンが用いられるのが一般的であり、高温になるとタングステンが昇華する。高圧水銀ランプ１１では、昇華してガラスに析出したタングステンがランプの内部に気化されているハロゲンと化合しハロゲン化タングステンを形成する。この物質は高温の電極先端付近で分解しタングステンが再び電極に戻る。この一連の化学変化をハロゲンサイクルと呼ぶ。この反応によりタングステンの蒸発による電極の損耗が抑制されるため、長寿命化が図られる。しかしながら、高圧水銀ランプ１１の減光率を高くすると、水銀の圧力が低下し、一部が液体となり、そこにハロゲンが取り込まれてしまう。すると、ハロゲンの量が減り、正常にハロゲンサイクルが機能しなくなってしまう。この結果、タングステンが高圧水銀ランプ１１の内壁に析出し、黒くなる黒化現象が起こる。
高圧水銀ランプ１１においてハロゲンサイクルが正常に機能する最大の減光率を第１基準減光率としたとき、この例では、第１基準減光率が３０％となる。
【００５３】
図５に、第３実施形態の制御回路で実行するランプ調光及びメカ調光の減光率とシステム減光率の関係を示す。同図に示すように、制御回路６０は、入射光量が最大光量から減少するにつれ、ランプ調光の第１減光率が第１基準減光率である３０％に達するまでは、メカ調光の第２減光率をゼロとして第１減光率を増加させ、第１減光率が３０％（第１基準減光率）に達した後はメカ調光の第２減光率を増加させて、システム減光率が０％から９５％の範囲で変化するように制御する。
【００５４】
このような制御を行うことにより、高圧水銀ランプ１１のハロゲンサイクルを正常に機能させつつ、所望のシステム減光率を得るにはランプ調光で不足する分をメカ調光で補うことができる。この結果、高圧水銀ランプ１１の長寿命化を図りつつ、コントラスト比を高めることができる。また、メカ調光の第２減光率を下げることができるので、遮光板２１の熱負荷を軽減することができ、その使用材料の自由度を拡げることができ、さらに構造を簡素化することができる。また、システム減光率をランプ調光にも担わせることができるので、光源１０の消費電力を削減することができる。
【００５５】
＜４．第４実施形態＞
第４実施形態に係るプロジェクター１００は、制御テーブルＴＢＬの記憶内容を除いて、図１に示す第１実施形態のプロジェクター１００と同様に構成されている。
この例では、所望のシステム減光率を得るのに投射された画像の色ずれが許容値に達するまでは、ランプ調光のみで調光し、色ずれの許容値を超える範囲では、メカ調光を併用している。
【００５６】
高圧水銀ランプ１１は、発光輝度に応じて発光スぺクトルが変化する。従って、ランプ調光によって第１減光率を次第に大きくしていくと、第１減光率がゼロの場合と比較して、スクリーンＳに投射される色がずれてしまう。図６にCIE u',v'色度図上での白の色ずれΔu',v'とランプ調光の第１減光率との関係を示す。この図に示すように第１減光率が大きくなる程、色ずれΔu',v'は大きくなる。この例において、人の視覚によって色ずれが許容される限界となる許容値（所定の基準）は「0.010」であり、これに対応する減光率である第２基準減光率は５４％となる。なお、許容値は、プロジェクター１００の用途などによって適宜定まる。
【００５７】
図７に、第４実施形態の制御回路で実行するランプ調光及びメカ調光の減光率とシステム減光率の関係を示す。同図に示すように、制御回路６０は、入射光量が最大光量から減少するにつれ、ランプ調光の第１減光率が第２基準減光率である５４％に達するまでは、メカ調光の第２減光率をゼロとして第１減光率を増加させ、第１減光率が５４％（第２基準減光率）に達した後はメカ調光の第２減光率を増加させて、システム減光率が０％から９５％の範囲で変化するように制御する。
【００５８】
このような制御を行うことにより、色ずれが許容される範囲で、光源１０の消費電力を削減することができ、所望のシステム減光率を得るにはランプ調光で不足する分をメカ調光で補うことができる。この結果、コントラスト比を高めることができる。また、メカ調光の第２減光率を下げることができるので、遮光板２１の熱負荷を軽減することができ、その使用材料の自由度を拡げることができ、さらに構造を簡素化することができる。
【００５９】
＜５．第５実施形態＞
第１、第２及び第４実施形態に係るプロジェクター１００は、ランプ調光とメカ調光とを組み合わせてシステム全体の調光を実行した。これに対して、第６実施形態のプロジェクターは、所定の条件が充足された場合には、メカ調光のみで調光を実行し、所定の条件が充足されない場合は、第１、第２及び第４実施形態と同様の調光動作を実行する点で相違する。
【００６０】
第３実施形態で説明したように、ランプ調光の減光率が高い状態を長時間続けた場合に、高圧水銀ランプ１１の内部のハロゲンサイクルの機能が低下し、蒸発した電極の成分がランプの内壁に析出し劣化する現象が生じる。このような不具合を防ぐために、第１減光率が高い状態が長く続いた場合には、一時的にランプ調光を止めて、高輝度で駆動する必要がある。
第５実施形態の制御回路６０は、ランプ調光の第１減光率の時間変化を監視しており、第１減光率の時間変化が所定の条件を充足すると、高圧水銀ランプ１１の劣化を抑制するため所定期間において、光源１０が所定の輝度で発光するように第１減光率を設定し、且つ、所望のシステム減光率が得られるようにメカ調光の第２減光率を制御する。
【００６１】
図８に、第５実施形態の制御回路が所定期間に実行するランプ調光及びメカ調光の減光率とシステム減光率の関係を示す。この例では、光源１０が最大輝度（所定の輝度）で発光するように第１減光率をゼロに設定し、システム減光率の全てをメカ調光の第２減光率で担うように制御している。なお、所定期間以外では、制御回路６０は第１乃至第３及び第５実施形態と同様の調光動作を実行する。
【００６２】
このような制御を行うことにより、高圧水銀ランプ１１の劣化を抑制することができ、高圧水銀ランプ１１の長寿命化を図ることができる。また、メカ調光を備えない場合には、所定期間において、システム減光率を制御することができないので、コントラスト比が低下してしまうが、本実施形態によれば、所定期間においてもコントラスト比を向上させることができる。さらに、所定期間を短くすれば、遮光板２１の熱負荷を軽減することができ、その使用材料の自由度を拡げることができ、さらに構造を簡素化することができる。この場合には、通常の動作期間と劣化を抑制の所定期間を交互に繰り返せばよい。
【００６３】
＜６．第６実施形態＞
図１２を参照して本発明の第６実施形態について説明する。図１２は第６実施形態に係るプロジェクター１０１の構成を示すブロック図である。
第６実施形態は、投射型表示装置として、ＤＬＰ（Digital Light Processing）方式のプロジェクター１０１を採用した例である。このＤＬＰ方式で使用されるマイクロミラーの集合体素子は、ＤＭＤ（Digital Mirror Device ）と呼ばれている。そのため、ここではマイクロミラーの集合体素子をＤＭＤと呼ぶ。ＤＭＤは、多数の微細なマイクロミラーを１枚のパネル状に形成したものである。これらのマイクロミラーは、それぞれ±１０度程度傾けることが可能に装着されている。１つのミラーは、１つの画素に対応して例えば＋１０度に傾いた時に光源ランプからの入射光を投射レンズの方向に反射し、−１０度に傾いた時に投射レンズの方向に反射しないように作用させる。従って、表示映像のデジタル信号を受け取ったＤＭＤがそのミラー１つ１つの傾斜角度を変え、光源ランプから発せられた光のオン／オフを行う仕組みになっており、オン／オフというデジタルで色階調を制御できるため、色ムラの無い鮮明な画像を得ることができるプロジェクタとして構成することが可能である。
【００６４】
第６実施形態に係るＤＬＰ方式のプロジェクターでは、３枚の液晶ライトバルブ３０Ｒ，３０Ｇ，３０Ｂの代わりに、図１２に示すうに、赤色（Ｒ色）,緑色（Ｇ色）,青色（Ｂ色）の各々に対応する３枚のＤＭＤ（Digital Mirror Device ）３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを備える。
調光機構２０から出射された白色光は、ダイクロイックミラー４１に入射され、白色光中の 赤色光ｒが反射されるとともに、青色光ｂと緑色光ｇとが透過する。ダイクロイックミラー４１で反射した赤色光ｒはＤＭＤ３１Ｒに入射し、ＤＭＤ３１Ｒにより、光変調されて、クロスダイクロイックプリズム５１に入射する。一方、ダイクロイックミラー４１を透過した光は、ダイクロイックミラー４２に入射して 、緑色光ｇが ダイクロイックミラー４２によって反射され、さらに、反射ミラー４６で反射され、ＤＭＤ３１Ｇに入射され、ＤＭＤ３１Ｇにより、光変調されて、クロスダイクロイックプリズム５１に入射される。さらに、ダイクロイックミラー４２を透過した青色光ｂは、反射ミラー４３で反射され、ＤＭＤ３１Ｂに入射され、ＤＭＤ３１Ｂにより、光変調されて、クロスダイクロイックプリズム５１に入射される。
【００６５】
制御回路６０は、明るさ制御信号に基づいて、照明光学系４０に入射させる入射光量（各ＤＭＤに入射させる入射光量と等価）を決定するとともに、前記入力画像信号Ｄｒ、Ｄｇ、及びＤｂを適当な階調範囲に伸長する。
伸長された画像信号は、ＤＡコンバーターにより、アナログ信号に変換された後、出力画像信号Ｖｒ、Ｖｇ、及びＶｂとして、各ＤＭＤ３１Ｒ、３１Ｇ、及び３１Ｂに供給される。また、制御回路６０は、ＤＭＤ３１Ｒ、３１Ｇ、及び３１Ｂを駆動する制御信号をＤＭＤ３１Ｒ、３１Ｇ、及び３１Ｂに供給する。
第６実施形態のＤＬＰ方式のプロジェクター１０１も、図１に示す第１実施形態のプロジェクター１００と同様に、明るさ制御信号に基づいて、照明光学系４０に入射させる入射光量を決定し、この入射光量を得られるように、光源１０の第１減光率と調光機構２０の第２減光率とを決定して、第１減光率と第２減光率に基づいて、光源１０と調光機構２０とを制御する。
具体的な制御の方法等については、上述した第１実施形態〜第５実施形態で説明した事項が本実施形態においても適用可能である。
ＤＬＰ方式のプロジェクター１０１としては、カラーホイールと１枚のＤＭＤの構成であっても良い。
尚、上記各実施形態では、ランプ１１の例として、高圧水銀ランプの例を記載したが、この他にも、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプ、ハロゲンランプ、キセノンランプなどの高輝度放電ランプや白熱電球（レフランプ）、ＬＥＤランプなどを採用することも可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１００，１０１……プロジェクター、１０……光源、１１……高圧水銀ランプ、２０……調光機構、２１……遮光板、３０Ｒ,３０Ｇ,３０Ｂ……液晶ライトバルブ、３１Ｒ,３１Ｇ,３１Ｂ……ＤＭＤ、６０……制御回路、７０……照明駆動回路、８０……遮光板駆動回路、ＣＴＬ１……第１制御信号、ＣＴＬ２……第２制御信号、Ｄｒ,Ｄｇ, Ｄｂ……入力画像信号、Ｓ……スクリーン、ＴＢＬ……制御テーブル、Ｖｒ,Ｖｇ,Ｖｂ……出力画像信号。
【図１】
0006047987.tif 000002
【図２】
0006047987.tif 000003
【図３】
0006047987.tif 000004
【図４】
0006047987.tif 000005
【図５】
0006047987.tif 000006
【図６】
0006047987.tif 000007
【図７】
0006047987.tif 000008
【図８】
0006047987.tif 000009
【図９】
0006047987.tif 000010
【図１０】
0006047987.tif 000011
【図１１】
0006047987.tif 000012
【図１２】
0006047987.tif 000013