(57)【要約】【課題】キーストーンの補正量に連動して、ランプを駆動する波形を変化させ、映像信号を変化させることなく投映画像の明るさを均一にする。【解決手段】映像信号の１垂直周期において、映像信号ｓの始まりはスクリーン上部に相当し、映像信号ｓの終わりはスクリーン下部に相当する。スクリーンに対して下方斜めから投射するときに、ランプ駆動電流ａが一定である場合には、スクリーン６０上の投射映像は、相対的にその上部が暗くなって下部が明るくなる。映像信号の１周期において、その映像信号の始まりのランプ駆動電流ａを大きな電流とし、映像信号の終わりのランプ駆動電流ａが小さくなるようにし、駆動電流ａがのこぎり状となるように変調をかける。こうして、斜め投射による投映画像の明るさの不均一性を解消し、かつ明るさの低下を最小限におさえることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、該光源を点灯駆動する光源駆動回路部と、該光源から出射した光源光を映像信号に従って変調して投射映像光を生成する映像表示デバイスと、該映像表示デバイスで生成した投射映像光を被投射面に投射して画像表示を行う投射光学系とを有し、被投射面に斜めから投射する際に生じる台形歪みを電気的に補正する台形歪み補正手段を有するプロジェクタにおいて、該プロジェクタは、前記台形歪み補正手段における台形補正量に基づいて、前記光源駆動回路部による光源の駆動電流の波形を変化させることにより、被投射面に対する斜めからの投射による明るさの不均一を補正する明るさ補正手段を有することを特徴とするプロジェクタ。
【請求項２】
請求項１に記載のプロジェクタにおいて、前記明るさ補正手段は、前記光源の駆動電流を、映像信号に同期してのこぎり状に変化させることを特徴とするプロジェクタ。
【請求項３】
請求項２に記載のプロジェクタにおいて、前記明るさ補正手段は、前記台形歪み補正手段による補正量に基づいて、台形補正量が大きいほど駆動電流を大きくすることにより、映像信号の１周期毎に前記駆動電流が漸減または漸増するように制御し、周期的に繰り返す映像信号に同期して前記駆動電流が前記のこぎり状となるようにすることを特徴とするプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プロジェクタ、より具体的には、ランプからの光を液晶などの表示デバイスで変調し、スクリーン上に映像を投影する映像表示用のプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタに代表される映像表示装置は、映像表示デバイス、光源、及び投射レンズを有し、光源からの光を映像表示デバイスで変調し、投射レンズにてスクリーン等の指定の位置に結像させることによって、簡単に大画面の映像を楽しむことができる装置である。
【０００３】
近年は、ＤＶＤの普及に伴い、家庭で気軽に映画を楽しめるホームシアターが広がり始め、その表示装置としてプロジェクタは重要な役割を担ってきている。
【０００４】
また、従来のデータプロジェクタは、スクリーンの正面にプロジェクタを設置し、スクリーンにパソコンなどの画面を大画面で表示し、投映画面を用いて大勢の聴衆にプレゼンテーションを行う目的の使われ方が主であった。また、ホームシアターの場合は、一般家庭内で、一人ないし数名で映画などを視聴する娯楽的な意味合いの強い使われ方が主であった。
【０００５】
この場合、問題となるのがプロジェクタの設置場所である。データプロジェクタの場合は、スクリーンの正面にプロジェクタを設置しても、使用環境、投射距離などの関係からそれほど問題となることはなかった。しかしながら、ホームシアターの場合、前述のように一般家庭内で使用するため、部屋の大きさもおのずと制限され、スクリーン正面の最適な位置にプロジェクタを設置することができなかったり、また、投射映像を一人ないし数名で鑑賞するため、プロジェクタをスクリーンの正面に設置すると、最適鑑賞ポイントがプロジェクタで占領され、鑑賞者はスクリーンの斜めから鑑賞することになるという問題が生じることがある。
【０００６】
上記のような問題を解決するために、プロジェクタをスクリーン正面の床あるいは天井に取り付け、投射レンズをシフトして映像の位置を上下させるようにしたプロジェクタが知られている。
また、レンズシフト機構を備えていないプロジェクタであっても、上または下方の斜め方向からスクリーンに映像を投射し、それにより生じるスクリーン上の映像の台形歪を打ち消すように電気的に映像信号を補正することによって、スクリーン上で映像を矩形にする方式が一般的に採用されている。このような台形歪み補正は、キーストーン補正として知られている。このようなキーストーン補正によって、鑑賞者の視線を遮る位置にプロジェクタが配置されないようにすることができる。
【０００７】
また、更に他の方式として、スクリーンに対して左右の斜め方向から投射するプロジェクタも提案されている。この場合も上下斜め方向からスクリーンに投射するときと同様に、レンズをシフトさせたり、キーストーン補正によりスクリーン上での投射映像を補正するようにしている。
【０００８】
図４は、垂直キーストーン補正前後の投射映像の表示領域の一例を示す図で、図中、１はプロジェクタ本体、６０はスクリーン、６１はキーストーン補正前の投射映像の表示領域、６１ａはキーストーン補正後の投射映像の表示領域である。図４において、表示領域の濃淡は画面の明るさを示している。ここでは、映像表示領域には全白画面の信号を表示しているものとする。
【０００９】
スクリーン６０に対して斜め方向から投射を行う場合、スクリーン６０上の投射映像の表示領域６１は、当然ながらプロジェクタ本体１の投射レンズに近い側が小さく、投射レンズから遠いほうが大きくなって台形形状になる。この台形歪みを補正する機能がキーストーン補正により実現され、キーストーン補正を行うことにより、矩形の投射映像の表示領域６１ａが得られる。この場合、投射映像の垂直方向の補正を行うため、この台形補正を垂直キーストーン補正という。
【００１０】
このときに、上記のように投射映像が台形となる状態では、投射映像の明るさも面積の２乗に比例して変化するため、投射映像の表示領域６１において、投射レンズに近い方は明るく、投射レンズから遠い方は暗くなる。また、スクリーン６０に対して反対側の斜め方向から投射すれば、当然、台形歪は逆の形状になり、明るさの変化も逆方向になる。
【００１１】
上記のような明るさを補正する手段として、例えば、特許文献１及び特許文献２で示されるように、デバイスに加える映像信号にその明るさの差に見合ったような変調をかけ、スクリーン上の明るさを均一にする方法が提案されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−１０１８５号公報
【特許文献２】
特開２００１−６１１２０号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の方法で投射映像の明るさ補正を行う場合、投射映像の明るさを均一にするためには、投射映像のなかの一番暗い部分の明るさに合うように、明るい部分を合わせこむ必要がある。例えば、投射映像の上辺が長く、下辺が短い台形補正を行う場合、上辺部は暗く、下辺部が明るくなる。仮にその明るさの差が２０％であったとすると、下辺部の映像信号を補正して２０％暗くすることによってのみ、明るさの均一性が取れることになる。このことは、投射映像全体の明るさを損なうことになる。また、映像信号を２０％落とすことにより、ダイナミックレンジ（黒から白までの表現できるレンジ）が上辺部と下辺部で異なってしまい、下辺部に移行するに従ってダイナミックレンジが狭くなり、映像の表現能力が下がることにもつながる。
【００１４】
本発明は、上述のごとくの実情に鑑み、キーストーンの補正量に連動して、ランプを駆動する電流波形を変化させ、映像信号を変化させることなく投射映像の明るさの均一性を得るようにしたプロジェクタを提供することを目的とするものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明のプロジェクタは、光源と、その光源を点灯駆動する光源駆動回路部と、光源から出射した光源光を映像信号に従って変調して投射映像光を生成する表示デバイスと、映像表示デバイスで生成した投射映像光を被投射面に投射して画像表示を行う投射光学系とを有し、被投射面に斜めから投射する際に生じる台形歪みを電気的に補正する台形歪み補正手段を有するプロジェクタに適用されるものである。本発明のプロジェクタは、上記の台形歪み補正手段における台形補正量に基づいて、光源駆動回路部による光源の駆動電流の波形を変化させることにより、被投射面に対する斜めからの投射による明るさの不均一を補正する明るさ補正手段を有することを特徴としている。
【００１６】
さらに本発明のプロジェクタは、上記の明るさ補正手段が、光源の駆動電流を、映像信号に同期してのこぎり状に変化させることを特徴としている。
【００１７】
さらに本発明のプロジェクタは、上記の明るさ補正手段が、台形歪み補正手段による補正量に基づいて、台形補正量が大きいほど駆動電流を大きくすることにより、映像信号の１周期毎に前記駆動電流が漸減または漸増するように制御し、周期的に繰り返す映像信号に同期して駆動電流がのこぎり状となるようにすることを特徴としている。
【００１８】
【発明の実施の形態】
プロジェクタは、光源のランプとして、主に高圧水銀ランプを使用している。ランプを点灯駆動する回路をバラストと呼ぶ。バラストは、ランプ点灯時に数キロボルトの電圧をランプ電極に印加して放電を生じさせ、放電後は放電したアークが一定になるように電流を制御して、常に同じ明るさを保つようにする回路である。逆に考えると、バラストへの電流を制御すればランプの明るさが変化することになる。上記バラストは、本発明の光源駆動回路部に該当する。
【００１９】
実際に昨今のプロジェクタにおいて、ランプ電流を一定間隔でパルス状に変化させ、ある特定の色のみ明るくする手法を取り入れたプロジェクタもある。本発明は、映像信号に同期してランプ電流をのこぎり状に変化させ、ランプの明るさを変化させることによって、映像信号を変化させることなくスクリーン上の明るさを一定にすることを特徴とするものである。なお、ランプ電流と明るさの変化は、ほぼ比例する。
【００２０】
図１は、本発明のプロジェクタの回路ブロックを示す図である。一般的に液晶などの固定画素を持つ表示デバイスを駆動するための回路には、映像信号をＡ−Ｄコンバータなどでデジタルデータに変換して、表示デバイスの画素数に映像信号を割り付ける、所謂、スケーリングという方法がとられている。これは、入力された映像信号を一定の周波数でサンプリングし、デジタル変換した後、データを補間あるいは間引きして表示デバイスの画素数に合う様に変換するものである。
【００２１】
図１の場合、映像回路１０に入力した映像信号は、Ａ−Ｄ変換部１１でＡ−Ｄ変換され、メモリ１２に保持される。そして、メモリ１２に保持されたデジタル映像信号は、垂直スケーラ１３及び水平スケーラ１４にてそれぞれ垂直方向及び水平方向の上記スケーリング処理が行われ、映像データ出力部１５からプロジェクタの液晶パネル等の映像表示デバイス５０に出力される。
【００２２】
キーストーン補正は、上記のスケーリングの段階で映像信号を補正し、光学的に台形に歪んだ映像を補正するものである。一般的には、台形補正においては、ユーザが画面を見ながら投射画面が矩形に成るように調整する。図１では、キーストーン補正入力部１６からユーザによるキーストーン補正入力が行われ、垂直キーストーン補正部１７及び水平キーストーン補正部１８によってそれぞれ垂直及び水平方向の台形歪み補正信号を生成し、垂直スケーラ１３及び水平スケーラ１４に入力せしめて台形補正を行う。本発明の台形歪み補正手段には、キーストーン補正入力部１６，垂直キーストーン補正部１７，水平キーストーン補正部１８，垂直スケーラ１３，及び水平スケーラ１４が該当する。
【００２３】
上記のキーストーン補正の段階では、すでにどの程度の補正量であるかが明確になっているため、光学的な台形歪がどの程度発生しているかが分かることになる。すなわちレンズとスクリーンとの最短部の距離と最長部の距離との差が分かることになる。これにより投射映像の明るい部分と暗い部分との明るさの差が概略計算できる。本発明は、この投射映像の明るさの差を補正するように、バラスト（ランプバラスト）３０からのランプ駆動電流をのこぎり状に変化させ、スクリーン６０上の投射映像の明るさを一定にする。
【００２４】
図１の例では、垂直キーストーン補正部１７と水平キーストーン補正部１８は、台形歪みの補正量に従って、明るさ補正のための補正信号をそれぞれ垂直明るさ補正部１９及び水平明るさ補正部２０に入力せしめ、これら垂直明るさ補正部１９と水平明るさ補正部２０によって、各方向の明るさを補正するためのランプ駆動電流の制御信号を生成して、バラスト３０に入力させる。バラスト３０では、入力した制御信号に従ってランプの駆動電流を変化させ、スクリーン６０上で投射画像の明るさを一定にするように、ランプ４０の駆動を制御する。こうして駆動制御されたランプ４０から出射した光Ｌは、映像表示デバイス５０によって変調を受けて、図示しない投射レンズ等を含む投射光学系によってスクリーン６０に投射される。本発明の明るさ補正手段は、上記垂直キーストーン補正部１７，水平キーストーン補正部１８，垂直明るさ補正部１９，水平明るさ補正部２０，及びランプバラスト３０が該当する。
【００２５】
再度図４を参照して、スクリーン対して下方斜め方向からプロジェクタによる投射を行う場合を例として説明する。図４でわかるように、この場合は、スクリーン６０に投射された映像光の表示領域６１は、スクリーン上部側が広く、下部側が狭くなる。つまり、スクリーン上部側は暗くなり、下部側に移行するに従って徐々に明るくなる。
【００２６】
図２は、図４に示す投射例における映像信号ｓ、ランプ駆動電流ａ及び投射映像の明るさｌの関係を示す図である。映像信号ｓの１垂直周期において、映像信号ｓの始まりはスクリーン上部に相当し、映像信号ｓの終わりはスクリーン下部に相当する。図２に示すように、スクリーン６０に対して下方斜めから投射するときに、ランプ駆動電流ａが一定である場合には、スクリーン６０上の投射映像は、相対的にその上部が暗くなって下部が明るくなる。
【００２７】
図３は、本発明に従ってランプ駆動電流にのこぎり変調をかけた場合の駆動電流ａ、映像信号ｓ及び投射映像の明るさｌの関係を示す図である。図３に示すように、本発明では、ランプの駆動電流ａとして、映像信号の１周期において、その映像信号の始まりを大きな電流とし、映像信号の終わりに小さな電流となるようにし、駆動電流ａがのこぎり状となるように変調をかけている。ちなみに図３の破線ｂは変調をかけていない場合のランプ駆動電流を示している。
【００２８】
すなわち、この場合、台形歪み補正量に基づいて、台形補正量が大きいほどランプ駆動電流を大きくすることにより、映像信号の１周期毎に駆動電流が漸減するようにし、周期的に繰り返す映像信号に同期して駆動電流がのこぎり状となるように制御する。
【００２９】
ここで、前述のようにスクリーン上に投射した映像の画面が、その上部と下部で２０％の明るさの差を有し、これを補正する場合を考える。従来のように映像信号で変調をかける場合は、画面上部の明るさに合わせるために、画面下部の明るさが２０％低下するように変調をかける必要があった。しかしながら、本発明に従ってランプ駆動電流に変調をかける場合は、画面上部を１０％明るくし、下部を１０％暗くすることで、画面全体の明るさの低下を１０％にとどめながら、かつ均一な明るさを得ることができる。この場合、画面全体は、補正前から１０％暗くなった明るさで均一になる。
【００３０】
ランプ電力は平均で考えることができるので、例えば、１００Ｗのランプで考えた場合、画面上部は１１０Ｗに相当する明るさにし、画面下部では９０Ｗに相当する明るさで駆動する。これにより、画面は９０Ｗの明るさ相当で均一に保たれる。この場合ランプの平均電力はあくまで１００Ｗであり、変調をかけない場合と同じである。従って消費電力及びランプの温度などは変調をかけない場合と同じとなる。
【００３１】
なお、スクリーンの上斜め方向から投射する場合には、投射画像はスクリーンの上部が明るく、下部が暗くなる。このような場合には、のこぎり状の駆動電流は、１周期内で電流が漸増するように制御される。
上記の実施例においては、垂直キーストーン補正を行う場合の処理例について説明したが、水平キーストーンの場合も、垂直キーストーンとまったく同じ考え方で良好な明るさ補正を実現することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ランプ駆動電流を変化させることにより、キーストーン補正により映像を表示した際に生じる光学的な明るさの不均一性を解消し、かつ明るさの低下を最小限におさえることができるプロジェクタを提供することができる。また、このときに、本発明では映像信号を変化させることがないために、映像を劣化させることがなく、高品質な投射映像を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプロジェクタの回路ブロックを示す図である。
【図２】図４に示す投射例における映像信号、ランプ駆動電流及び投射映像の明るさの関係を示す図である。
【図３】本発明に従ってランプ駆動電流にのこぎり変調をかけた場合の駆動電流、映像信号及び投射映像の明るさの関係を示す図である。
【図４】垂直キーストーン補正前後の投射映像の表示領域の一例を示す図である。
【符号の説明】
１…プロジェクタ本体、１０…映像回路、１１…Ａ−Ｄ変換部、１２…メモリ、１３…垂直スケーラ、１４…水平スケーラ、１５…映像データ出力部、１６…キーストーン補正入力部、１７…垂直キーストーン補正部、１８…水平キーストーン補正部、１９…垂直明るさ補正部、２０…水平明るさ補正部、３０…バラスト（ランプバラスト）、４０…ランプ、５０…映像表示デバイス、６０…スクリーン、６１…キーストーン補正前の投射映像の表示領域、６１ａ…キーストーン補正による歪み補正後の投射映像の表示領域、ａ，ｂ…ランプ駆動電流、ｌ…投射映像の明るさ、ｓ…映像信号、Ｌ…ランプからの光。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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