(57)【要約】【課題】映像投射装置の画質の向上を図る。【解決手段】映像投射装置において、少なくとも２つの制御信号を用いて、放電ランプの電流、電圧及び電力の少なくとも一つをカラーセグメントごとに可変制御する。放電ランプは、点灯後安定状態に達すると、定電圧特性を持ち、ランプより放出される光量は印加される電流すなわち電力により変化する。本発明では、例えば、映像信号により、各色（例えば、赤、青、緑、白）で強弱させるべき色にタイミングを合わせて、ランプの光量を同時に少なくとも３段階変化させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
映像投射装置であって、
ランプと、
前記ランプに接続されるランプ点灯電源と、
略均等に区分された複数の色領域を有し、回転移動する前記複数の色領域に、前記ランプから出射した光束が入射する回転式のカラーフィルタと、
前記ランプ点灯電源及び前記カラーフィルタの回転を制御するための制御部とを有し、
前記ランプの光量は、前記カラーフィルタの回転タイミングに同期して少なくとも３段階に制御される映像投射装置。
【請求項２】
請求項１記載の映像投射装置であって、外部から入力される映像信号に基づいて前記複数の色に対する前記ランプの光量が制御される映像投射装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の映像投射装置であって、
前記制御部は、前記カラーフィルタの前記複数の色のタイミングに同期して前記ランプに供給される電流、電圧及び電力の少なくとも一つを増加させる第１制御信号と、
前記カラーフィルタの前記複数の色のタイミングに同期して前記ランプに供給される電流、電圧及び電力の少なくとも一つを減少させる第２制御信号とを前記ランプ点灯電源に出力することを特徴とする映像投射装置。
【請求項４】
請求項３記載の映像投射装置であって、前記第１制御信号及び前記第２制御信号はパルス信号である映像投射装置。
【請求項５】
請求項４記載の映像投射装置であって、前記第１制御信号及び前記第２制御信号の少なくとも一方のＯＮ信号を複数のパルス信号で構成し、前記複数のパルス幅又はパルス周期が制御される映像投射装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の映像投射装置であって、前記複数の色は、白、赤、緑及び青である映像投射装置。
【請求項７】
映像投射装置の作動方法であって、
前記映像投射装置は、
ランプと、
前記ランプに接続されるランプ点灯電源と、
略均等に区分された複数の色領域を有し、回転移動する前記複数の色領域に、前記ランプから出射した光束が入射する回転式のカラーフィルタと、
前記ランプ点灯電源及び前記カラーフィルタの回転を制御するための制御部とを有しており、
前記ランプの光量を、前記カラーフィルタの回転タイミングに同期して少なくとも３段階に制御する映像投射装置の作動方法。
【請求項８】
請求項７記載の映像投射装置の作動方法であって、外部から映像信号を取得し、
前記映像信号に基づいて前記複数の色に対する前記ランプの光量を制御する映像投射装置の作動方法。
【請求項９】
請求項７又は８記載の映像投射装置の作動方法であって、
前記制御部は、前記カラーフィルタの前記複数の色のタイミングに同期して前記ランプに供給される電流、電圧及び電力の少なくとも一つを増加させる第１制御信号と、
前記カラーフィルタの前記複数の色のタイミングに同期して前記ランプに供給される電流、電圧及び電力の少なくとも一つを減少させる第２制御信号とを前記ランプ点灯電源に出力することを特徴とする映像投射装置の作動方法。
【請求項１０】
請求項９記載の映像投射装置の作動方法であって、前記第１制御信号及び前記第２制御信号はパルス信号である映像投射装置の作動方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の映像投射装置の作動方法であって、前記第１制御信号及び前記第２制御信号の少なくとも一方のＯＮ信号を複数のパルス信号で構成し、前記複数のパルス幅又はパルス周期が制御される映像投射装置の作動方法。
【請求項１２】
請求項７から１１のいずれか一項に記載の映像投射装置の作動方法であって、前記複数の色は、白、赤、緑及び青である映像投射装置の作動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放電ランプを使用して映像を投射により表示させる映像投射装置及びその作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電ランプを使用して映像を投射により表示させる映像投射装置に関する技術として、例えば、下記特許文献１及び２がある。
【０００３】
特許文献１には、直流点灯された高圧放電灯から照射された光を、カラーフィルタを複数に分割したカラーセグメントに順次通して画像をスクリーンに投射する投射型システムの作動方法で、少なくとも一つの特定のカラーセグメントに同期して高圧放電灯の直流ランプ電流にパルス電流を重畳する技術が開示されている。
【０００４】
また、特許文献２には、画質を向上させる技術として、投射型システムにおいて、パルス回路により、カラーフィルタの回転速度及び光学素子と同期する複数のオンオフパターンからなる同期信号を発生させ、そのオンオフパターンに応じて、
１）第１のネガティブパルス
２）第２のネガティブパルス
３）パルスなし
のいずれか１つの電流強度をもつ電流を、赤セグメント又は青セグメントの立ち下がりの時刻を基準として一定時間経過した後に、直流電流に重畳して印加することにより、直流電流を緑セグメントの一定時間、定常値以下に制御する技術が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２１２８９０号公報
【特許文献２】特開２００６−３４９９１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の映像投射装置では、画像を制御する制御部分からランプを駆動する電源への制御信号は１本であり、オンまたはオフの制御信号のみとなっている。従来の映像投射装置では、画質の改善が初期設定のみであり、更なる高階調化が困難であった。
【０００７】
本発明は、映像投射装置の画質の向上を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明では、映像投射装置において、少なくとも２つの制御信号を用いて、放電ランプの電流、電圧及び電力の少なくとも一つをカラーセグメントごとに可変制御する。
【０００９】
放電ランプは、点灯後安定状態に達すると、定電圧特性を持ち、ランプより放出される光量は印加される電流すなわち電力により変化する。本発明では、例えば、映像信号により、各色（例えば、赤、青、緑、白）で強弱させるべき色にタイミングを合わせて、ランプの光量を同時に少なくとも３段階変化させる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、映像投射装置の画質の向上を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に従う映像投射装置及びその作動方法の実施形態について、図面を用いて説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００１２】
図１に、本発明に従う映像投射装置の一構成例を模式的に示した。映像投射装置は、投射レンズ２と、カラーフィルタ３と、反射型デバイス４と、装置制御回路５と、光源としてのランプ６と、ランプ点灯電源７と、を有する。ランプ６としては、例えば、高圧水銀ランプを用いることができ、ランプ６の光はリフレクタにより所定方向に出射される。ランプ点灯電源７は、ランプ６と接続され、ランプ６を点灯させるための電圧、電流、電力の供給を行う。
【００１３】
カラーフィルタ３は、可視光の波長を選択的に通過させる性質を有する複数のダイクロイックフィルタであり、白（Ｗ）、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の４色のカラーセグメントに分割されている。また、カラーフィルタ３は円盤状の形状を有し、図示しない回転手段によって回転可能となっている。
【００１４】
本実施形態では、カラーフィルタ３を、Ｗ，Ｒ，Ｇ，Ｂの４色に分割して構成したが、これに限定されるものではなく、Ｒ，Ｇ，Ｂの３色から構成されても良いし、更に、他の色を加えて６色以上から構成されてもよい。
【００１５】
反射型デバイス４は、ＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）のような反射型の光変調素子であり、カラーフィルタ３を通過した各色の光を投射レンズ２に向けて反射させる。投射レンズ２から出射した各光は、投射スクリーン１などの被投射体に投射され、被投射体に映像が映し出される。
【００１６】
制御部としての装置制御回路５は、外部から入力された映像信号に基づいて、反射型デバイス４のオンとオフの制御、カラーフィルタ３の回転制御や位置情報の読み取り、ランプ点灯電源７の制御を行うことができる。装置制御回路５は、入力された映像信号に基づいて、ランプ点灯電源７に、制御信号Ｓ１と制御信号Ｓ２の２つの制御信号を出力する。ランプ点灯電源７は、２つの制御信号Ｓ１及びＳ２に基づいてランプ６に供給する電圧、電流及び電力を生成する。これにより、ランプ６の光量が段階的に調整される。
【００１７】
つぎに、映像投射装置の作動方法について説明する。
【００１８】
図２に、従来のカラーフィルタと制御信号とランプ電流（電力）のタイミングチャートを示す。また、図２には、カラーフィルタの構成例も図示している。ＷＢＲＧで１周期Ｔとなっている。
【００１９】
図２のタイミングチャートは、映像の明るさを上げる例であり、カラーフィルタの白（W）のタイミングに同期して制御信号Ｓ１がＬからＨに切り替わるように制御されている。これにより、白のタイミングでランプ電流（電力）がアップし、映像全体を明るくすることができる。しかし、かかる作動方法では、２階調の調整しかできず、映像を高い階調で表示することはできない。
【００２０】
図３に、本発明に従う作動方法の一実施例を示す。図３は、カラーフィルタと、第１制御信号Ｓ１と、第２制御信号Ｓ２と、それらＳ１とＳ２の組み合わせに基づいて生成されたランプ電流（電力）との関係を示すタイミングチャートである。カラーフィルタのＷＢＲＧが１周期Ｔである。
【００２１】
第１制御信号Ｓ１と第２制御信号Ｓ２は、ともに各色のオン信号に同期してＯＮとＯＦＦが切り替わる。第１制御信号Ｓ１は、ランプに供給する電流又は電力が増加するようランプ点灯電源を制御するための信号である。これに対し、第２制御信号Ｓ２は、ランプに供給する電流又は電力が低下するようランプ点灯電源を制御するための信号である。
【００２２】
本実施形態では、第１制御信号Ｓ１がＯＦＦ（Ｌ）からＯＮ（Ｈ）に切り替わると、電流又は電力が１００％から１３０％に増加するように設定され、第２制御信号Ｓ２がＯＦＦ（Ｌ）からＯＮ（Ｈ）に切り替わると、電流又は電力が１００％から８５％に低下するように設定されている。
【００２３】
下記表１に、第１制御信号Ｓ１と第２制御信号Ｓ２をそれぞれＯＮ、OFFさせたときの電流又は電力の比率を示した。ここでは、第１制御信号と第２制御信号がともにＯＦＦのときを基準（１００％）としている。
【００２４】
【表１】
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上記表１からわかるように、第１制御信号と第２制御信号を組み合わせることにより、ランプへの供給電力が４段階に制御される。その結果、カラーフィルタのＷＲＧＢのタイミングに応じて第１制御信号と第２制御信号のタイミングを設定することにより、各色の階調も４段階に制御可能となり、高階調の映像を表示させることが可能となる。
【００２５】
図３に示した例では、明るさが抑制され、青色と赤色の階調が高めになるように調整された例であり、ランプ電流は、白（Ｗ）のとき８５％、Ｂ（青）のとき１１５％、Ｒ（赤）のとき１３０％、Ｇ（緑）のとき１００％となるように調整している。この場合の第１制御信号は、カラーフィルタがＢとＲのタイミングでＨとなるように設定され、第２制御信号は、カラーフィルタがＷとＢのタイミングでＨとなるように設定される。
【００２６】
制御信号Ｓ１のＯＮ、ＯＦＦ時の電流又は電力の比率は、上記比率に限定されるものではなく、種々の比率に設定することができる。上記表１では、一例として、第１制御信号による電流の増加率を１３０％、第２制御信号による低下率を８５％としたが、増加率を１５０％、低下率を７５％に設定することもできる。
【００２７】
第１制御信号による増加率と、第２制御信号による低下率は同じであっても良いが、その場合、３段階にしか階調の制御ができないため、上記例のように第１制御信号による増加率と、第２制御信号による低下率は異なるように設定することが好ましく、両制御信号を組み合わせた際の電流又は電力の比率が均等な比率になるように設定することが好ましい。
【００２８】
制御部は、入力される映像信号を解析し、明るさと色階調どちらを優先させるかを判定することができる。制御部は、判定結果に基づいて、ランプ点灯電源に出力する第１制御信号Ｓ１と第２制御信号Ｓ２を生成する。第１制御信号と第２制御信号の組み合わせにより、明るさと色階調が個別に調整され、画質改善がされる。また、制御信号は、外部からユーザが設定可能としてもよい。
【００２９】
映像投射装置に入力される映像信号が、例えば、明るさを優先するような場合には、第１制御信号Ｓ１のみ使用し、白セグメントにオン信号を同期させることで明るさを増加することができる。また、色の階調調整のみが必要となる映像信号が入力された場合は、白を強調すると映像が白っぽくなるので、白セグメントのタイミングでは、ランプ電流を増加させる第１制御信号はＯＦＦとし、ランプ電流を低下させる第２制御信号のみＯＮさせる。こうして、映像の明るさを抑える。そして、所望するＲＧＢの強弱に応じて第１制御信号Ｓ１と第２制御信号Ｓ２を、強調したい色に合わせて選択する。これにより、各色の階調のみを調整することができる。
【００３０】
つぎに、映像投射装置の作動方法の変形例について図４を用いて説明する。図４に示した例は、図３に示すタイミングチャートにおいて、第２制御信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）させた例である。すなわち、第２制御信号のＯＮ信号を、更に複数のパルスに分割したマルチパルスで構成した例である。
【００３１】
図４に示した例では、Ｇの後半とＢの前半のタイミングで、第２制御信号にＰＷＭ信号を入力している。ＰＷＭ信号としては、ＯＮ−ＯＦＦ比率が５０％の信号としている。これにより、ランプ電力が、Gのタイミングで約９３％、Bのタイミングで約１２３％となり、各比率の略中間となっている。これにより、更に、細かい階調制御が可能となる。
【００３２】
図５には、ＰＷＭ信号のＯＮ−ＯＦＦ比率（パルス幅信号比率）とランプ電力（電流量）との関係を示した。ＰＷＭ信号のＯＮ−ＯＦＦ比率を変化させることによって、ランプ電力を細かく変化させることができることがわかる。
【００３３】
ここでは、ＰＷＭ信号のＯＮ−ＯＦＦ比率を５０％としたが、これに限定されず、種々の値に設定することができる。また、第２制御信号のみをマルチパルス化したが、第１制御パルスをマルチパルス化することもできる。
【００３４】
また、所定の色のタイミングの第２制御信号に対してパルス幅変調をかけたが、パルス周期の変調をかけても良い。
【００３５】
ところで、反射型デバイスは、各色のスクリーンへの投射を高速に切替えることができ、ある色に対して反射型デバイス（例えばDMD）のＯＮの時間が長いほど、すなわち、スクリーンに投射されている時間が長いほど明るさが増して見える。すなわち、ある色がスクリーンに長く投射されるほど、その色は明るく見えることになる。このとき、反射型デバイスのＯＮ時間はデジタル制御であることが多いため、ＯＮ時間の時間経過に伴い明るさは段階的に増加する。
【００３６】
本実施形態では、上述したとおり、第１制御信号と第２制御信号を用いたり、ＰＷＭ信号を用いたりすることによって、ランプ電力を色に同期して段階的に可変制御させているので、ランプ電力を一定とした場合に比べて所定の色の明るさの変化分も細かくなる。そのため、反射型デバイスのＯＮ時間の時間経過に伴う所定の色の明るさの変化が滑らかになり、その色の再現性が良くなる。
【００３７】
また、ランプ電力を色に同期して段階的に可変制御する代わりに、反射型デバイスのＯＮ時間のデジタル制御を更に段階的に細かく制御してもよい。これにより、色の明るさの変化分を小さくすることができるので、所定の色の明るさの変化が滑らかになり、その色の再現性が良くなる。また、ランプ電力を色に同期して段階的に可変制御するとともに、反射型デバイスのＯＮ時間のデジタル制御を段階的に細かく制御することも可能である。
【００３８】
以上、本発明に従う映像投影システム及びその作動方法の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、第１制御信号と第２制御信号の２つの制御信号を用いたが、更なる高階調を実現するために第３の制御信号や第４の制御信号を追加することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明に従う映像投射装置の一構成例の模式図である。
【図２】従来のカラーフィルタと制御信号とランプ電流（電力）のタイミングチャートである。
【図３】カラーフィルタと、第１制御信号Ｓ１と、第２制御信号Ｓ２と、それらＳ１とＳ２の組み合わせに基づいて生成されたランプ電流（電力）との関係を示すタイミングチャートである。
【図４】図３に示すタイミングチャートにおいて、第２制御信号をパルス幅変調（ＰＷＭ）させた例である。
【図５】ＰＷＭ信号のＯＮ−ＯＦＦ比率（パルス幅信号比率）とランプ電力（電流量）との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１  投影スクリーン
２  投射レンズ
３  カラーフィルタ
４  反射型デバイス
５  装置制御回路
６  ランプ
７  ランプ点灯電源
Ｓ１  第１制御信号
Ｓ２  第２制御信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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