(57)【要約】【課題】様々な色調をユーザーの好みに合わせて自由に調整することができる、高画質な投射型システムを提供する。【解決手段】光源Ｅ、回転式のカラーフィルタ３、階調付けと映像信号による変調とを行う反射型の光学素子４、直流点灯手段５、投影レンズ系６を含む投射型システムであって、  パルス回路により、前記カラーフィルタの回転速度及び前記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Ｓ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） ポジティブパルスのいずれか一つの電流強度を持つパルス電流が、同期信号の立ち上がりの時刻を基準として一定時間（Ｔ０）経過した後に直流電流に重畳して印加されると共に、前記第１又は第２のネガティブパルスと、前記ポジティブパルスとが少なくとも一つ以上のカラーセグメントに相当する時間、分離して印加される。【選択図】 図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（Ｅ）と、前記光源から照射された光束（Φ１）を複数の色に時分割する複数のカラーセグメントに分割された回転式のカラーフィルタ（３）と、このカラーフィルタを通過した光束（Φ２）に階調付けと映像信号による変調とを行う反射型の光学素子（４）と、前記光源を駆動する直流電流を発生させる直流電源回路及び前記直流電源回路に重畳してパルス電流を印加するパルス回路を含む直流点灯手段（５）と、この光学素子によって反射された光束（Φ３）をスクリーン上に投影する投影レンズ系（６）とを含む投射型システムであって、
前記パルス回路により、前記カラーフィルタの回転速度及び前記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（Ｓ）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） ポジティブパルス
のいずれか一つの電流強度を持つパルス電流が、同期信号の立ち上がりの時刻を基準として一定時間（Ｔ０）経過した後に前記直流電流に重畳して印加されると共に、前記第１又は第２のネガティブパルスと、前記ポジティブパルスとが少なくとも一つ以上のカラーセグメントに相当する時間、分離して印加されることを特徴とする投射型システム。
【請求項２】
前記一定時間（Ｔ０） 内の前記同期信号Ｓのオン時間により前記第１のネガティブパルス、第２のネガティブパルス及びポジティブパルスを識別することを特徴とする請求項１に記載の投射型システム。
【請求項３】
前記ポジティブパルスの立ち下がり時刻は、カラーセグメントの立ち下がり時刻と同期されていることを特徴とする請求項１記載の投射型システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子とカラーフィルタを搭載した投射型システム（投射型画像表示システム）に関する。
【背景技術】
【０００２】
投射型システムは高速で回転するカラーフィルタに光を照射して例えば三原色（すなわち、Ｒ（赤）・Ｇ(緑)・Ｂ（青））を時分割に取り出し、ディジタル・マイクロミラー・デバイス［通称ＤＭＤ（登録商標）］と呼ばれる反射型の光学素子を用いて画像パターンを作り、投影レンズ系を介してスクリーン上にカラー画像を投射するシステムであり、ホームシアターやＲＰＴＶ（リヤープロジェクションテレビ）などに利用されている。
【０００３】
初期のカラーフィルタはカラーセグメントがＲ・Ｇ・Ｂ・Ｒ・Ｇ・Ｂのように、三原色のみによるものが主流であったが、近年はＢ・Ｃ・Ｇ・Ｙ・Ｒ・Ｍのように、シアンＣ（青と緑の中間色）・イエローＹ（緑と赤の中間色）・マゼンタＭ（赤と青の中間色）など、中間色のカラーセグメントを含むカラーフィルタも提案されている。
【０００４】
三原色のみの投射型システムを用いて中間色を表現する場合、中間色は複数の原色を組み合わせて作られるために全体的に暗くなりがちであった。ところが中間色のカラーセグメントを用いると明るさを落とさずに目的とする鮮やかな色調が得られ易いという利点がある。中間色を用いると原色を組み合わせた場合よりも１．５倍程度明るくすることができるというデータも報告されている。このようにユーザーの好みに合わせて様々な色調表現を実現するための努力が続けられている。
【０００５】
ところで、直流点灯の高圧放電灯による投射型システムにおいて、画質を向上させる技術として、カラーフィルタの回転と同期して所定のタイミングで高圧放電灯の電流に重畳して、正の矩形パルス電流（以下本明細書では「ポジティブパルス」という。）を印加する技術が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
例えば、図３は赤セグメントと同期してポジティブパルスを印加するように同期信号を制御したランプ電流駆動波形を示している。一定以上の強度のポジティブパルスを印加すると高圧放電灯のアークジャンプに起因するフリッカを抑制できるほか、色温度を調整（ここでは赤色を強調すること）ができる。
【０００７】
一方、負の矩形パルス電流（以下本明細書では「ネガティブパルス」という。）を印加して、特定の色の階調数（ビット数）を補う方法なども提案されている。
【０００８】
このように、所定のパルスを印加することで従来よりも一層高画質な色調表現が可能となる。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２１２８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
一つのシステムにおいて、ネガティブパルスとポジティブパルスの両方を印加する場合には、以下のような問題が発生する可能性がある。
【００１１】
（１）高圧放電灯の寿命劣化の問題
ネガティブパルスとポジティブパルスが連続して印加されると、瞬間的な電力の落差が大きくなる。その結果、高圧放電灯の電極（例えばタングステン電極）が消耗し易くなるため、高圧放電灯の寿命が短くなる。特に、ネガティブパルスは高圧放電灯の電極を劣化させると考えられているが、ネガティブパルスのみの場合よりも、ネガティブパルスに引き続きポジティブパルスが印加された場合の方が、一層電極が劣化し易くなると考えられる（第１の課題）。
【００１２】
（２）画質低下の問題
ネガティブパルスとポジティブパルスの両方を印加すると、立ち上がりの電流過度特性がネガティブパルスとポジティブパルスの２つ分発生する。その結果、過度特性の時間が長くなるため画質が乱れ易い（第２の課題）。
【００１３】
このように、ネガティブパルス及びポジティブパルスを印加することは画質を向上させる上でそれぞれメリットもあるが、両方を印加する場合には、上記のような問題点が発生するおそれがある。換言すると、パルス配置の自由度が大きすぎると却って悪影響を及ぼす場合があるのである。この問題を解決するため、パルスを印加するタイミング（パルスの配置）を精度よく制御する技術が求められる。
【００１４】
本発明は、様々な色調をユーザーの好みに合わせて自由に調整することができる、従来よりも一層高画質な投射型システムを提供することを目的とし、これを実現する同期信号の印加方法を提供することを主たる技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明に係る投射型システムは、光源Ｅと、前記光源から照射された光束Φ１を複数の色に時分割する複数のカラーセグメントに分割された回転式のカラーフィルタ３と、このカラーフィルタを通過した光束Φ２に階調付けと映像信号による変調とを行う反射型の光学素子４と、前記光源を駆動する直流電流を発生させる直流電源回路及び前記直流電源回路に重畳してパルス電流を印加するパルス回路を含む直流点灯手段５と、この光学素子によって反射された光束Φ３をスクリーン上に投影する投影レンズ系６とを含む投射型システムであって、
前記パルス回路により、前記カラーフィルタの回転速度及び前記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Ｓ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） ポジティブパルス
のいずれか一つの電流強度を持つパルス電流が、同期信号の立ち上がりの時刻を基準として一定時間Ｔ０経過した後に前記直流電流に重畳して印加されると共に、前記第１又は第２のネガティブパルスと、前記ポジティブパルスとが少なくとも一つ以上のカラーセグメントに相当する時間、分離して印加されることを特徴とする。
【００１６】
具体的には、ネガティブパルスを印加するカラーセグメントと、ポジティブパルスを印加するカラーセグメントとが連続しないように、カラーフィルタの色配置順序を選択する。既にカラーセグメントの色配置順序が決定している場合は、連続する２つのカラーセグメントに対しネガティブパルスとポジティブパルスとが連続して印加しないように構成してもよい。
【００１７】
ここで、第１及び第２のネガティブパルスは、大きさの異なる２種類のネガティブパルスであって、例えば第１のネガティブパルスを重畳印加すると電流値は一定時間定常値の概ね５０％に低減し、第２のネガティブパルスを重畳印加すると電流値は一定時間定常値の概ね２５％に低減することが好ましい。なお光源に用いられる高圧放電灯の光強度は電流値に対し通常は非線形の関係にあるので、光出力を考慮してネガティブパルスの大きさを定めてもよい。
【００１８】
このように２つのネガティブパルスを組み合わせると、等価的にＤＭＤ（登録商標）のビット数を１ビット乃至２ビット増加させることができる。また、ポジティブパルスを印加すると、高圧放電灯のアークジャンプに起因するフリッカを抑制したり、所定のカラーセグメントを強調して色温度調整を行うことができる。
【００１９】
さらに、本発明では、「第１又は第２のネガティブパルス」と、「ポジティブパルス」とが少なくとも一つ以上のカラーセグメントに相当する時間、分離して印加されるので、高圧放電灯の電極の先端に局所的に印加される瞬間的な電力の落差が小さくなる。その結果、高圧放電灯の電極が消耗しにくい。
【００２０】
また、印加するパルスが異なる種類（（１）〜（３））であっても、パルスの印加開始時刻は同期信号の立ち上がりから一定時間（Ｔ０）経過後に一致させている。その結果、過度特性のタイミング変動が最小限に抑えられるため画質が乱れにくい。
【００２１】
ところで、以上のように異なる種類の複数のパルスを組み合わせて用いる場合、同期信号の立ち上がりから一定時間後に送り出されるパルスの種類（（１）〜（３））を予め識別する必要がある。これを可能にするには、前記一定時間（Ｔ０） 内の前記同期信号Ｓのオン時間を変化させるとよい。こうすると、前記第１のネガティブパルス、第２のネガティブパルス及びポジティブパルスを識別することができる。すなわち、予めオン時間とパルスの種類を対応付けておき、例えばＴｓ１秒のオン時間があったときは、第１のネガティブパルスが同期信号の立ち上がり時刻からＴ０秒後に発せられ、Ｔｓ２秒のオン時間があったときは第２のネガティブパルスが同期信号の立ち上がり時刻からＴ０秒後に発せられ、Ｔｓ３秒のオン時間があったときは同期信号の立ち上がり時刻からＴ０秒後にポジティブパルスが発せられると定義しておけばよい。
【００２２】
さらに、前記ポジティブパルスの立ち下がり時刻は、カラーセグメントの立ち下がり時刻と同期されていることが好ましい。このようにすると、ポジティブパルスの立ち上がり、立ち下がり、及びネガティブパルスの立ち上がり時刻が、スポークタイム内に配置される。なお、本明細書において「スポークタイム」とは、カラーセグメントの境界の空白時間を意味する。
【００２３】
このようにすると、ポジティブパルスの立ち上がり及び立ち下がり又はネガティブパルスの立ち上がりに起因する過度電流がスポークタイム内に終了する。そのため、画質が一層乱れ難くなる。なお、スポークタイムの大きさは必要最小限でよい。そのため、画質の乱れが小さくなるにもかかわらず明るさが低下しない。
【００２４】
本発明における投射型システムの光源は直流電流で駆動する高圧放電灯であることが好ましい。交流電流で駆動する高圧放電灯は極性が頻繁に切り替わるためパルスを印加するタイミングの制御が難しいからである。
【００２５】
なお、本発明に係る投射型システムは一定時間Ｔ０ 内のオン時間を変えることより第１のネガティブパルス、第２のネガティブパルス及びポジティブパルスの識別を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、任意のカラーセグメントに対し極めて精度よくパルス（ネガティブパルス又はポジティブパルス）を配置できる。その結果、画質乱れを最小限に抑えながら、ネガティブパルスを印加して緑色などの表現しにくい色の階調力を補ってディザノイズを低減したり、ポジティブパルスを印加してアークジャンプに起因するフリッカを抑圧し、かつ目的に応じた色温度調整を行ったりすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（実施形態）
図１は本発明に係る投射型システムのシステム構成図を表すブロック図の一例を示している。本システムは高圧放電灯１及びリフレクタ２より構成される光源Ｅと、カラーフィルタ３と光学素子４と投影レンズ系６とから構成される。高圧放電灯１から照射された光束Φ１はリフレクタ２に反射されてカラーフィルタ３に照射され、光学素子４によって光変調された後、所定の画像パターンが投影レンズ系６を介してスクリーン７に投影される。
【００２８】
カラーフィルタは可視光の波長を選択的に通過させる性質を持つダイクロイックフィルタよりなる複数のカラーセグメントである。図１におけるカラーフィルタ３は、Ｂ・Ｃ・Ｇ・Ｙ・Ｒ・Ｍ（青・シアン・緑・黄・赤・マゼンタ）の６色よりなる（３ａ〜３ｆ）。
【００２９】
光学素子４はＤＭＤ（登録商標）のような反射型の光変調素子よりなり、カラーセグメント３ａ〜３ｆを通過してそれぞれの色に分解された光Φ２を反射し、光学素子駆動装置１４より供給される映像信号（例えばビデオ信号など）により光変調を行う。
【００３０】
ＤＭＤ（登録商標）とはカラーフィルタを通過した各セグメントの光に明度を与えて階調付けを行うと共に映像信号による変調を行うための光学素子（光変調素子）であり、例えば半導体メモリーセル上に多数のミラーエレメントがとりつけられたものである。その一つ一つのミラーエレメントの傾きは光学素子駆動装置により制御することができ、各ミラーの光の透過と遮断又は偏向をスイッチングすることにより所定のパターンを作り出すことができる。
【００３１】
直流点灯手段５は直流電源回路とパルス回路とを内蔵しており、高圧放電灯１を点灯させるためのランプ電流を供給する装置である。この装置は、直流電流に所定のパルスを所定のタイミングで重畳印加することができる。高圧放電灯への駆動電流パターンの詳細については後述する。
【００３２】
投影レンズ系６は光学素子４の表面で反射された光（Φ３）をスクリーン７上に投射するための光学レンズである。
【００３３】
カラーフィルタ駆動装置８はカラーフィルタ３を回転させるための駆動装置であり、カラーフィルタ３を一定速度で回転させる働きをする。例えば１フレームの周波数６０Ｈｚ（１画面が毎秒６０回で変化すること）のビデオ信号の場合で、カラーフィルタ３は上記１フレームの周波数の整数倍（例えば４倍、すなわち周波数２４０Ｈｚ）の速度で回転する。
【００３４】
光源Ｅからの照射された光束Φ１は定速回転しているカラーフィルタ３の各セグメント３ａ〜３ｆを透過したときに時分割で色分解が行われ、それぞれの色に分解された光Φ２は、ライトパイプ（図示を省略する）などを介して光学素子４に入射される。
【００３５】
−電流駆動パターンについて−
図２は本発明に係る投射型システムにおけるカラーフィルタのセグメントの状態と直流ランプ電流波形Ａと同期信号Ｓの波形の一例を示している。ここでは、図１に示すような、Ｂ・Ｃ・Ｇ・Ｙ・Ｒ・Ｍの６つのセグメントを含むカラーフィルタを１フレームの周波数の４倍速で回転した例を示す。
【００３６】
同図のランプ電流波形Ａにおける１００％のラインは、パルスを印加していない状態の直流電流の大きさを表している。（この電流値を便宜上「定常値」という。）。ここにポジティブパルスを印加すると、ランプ電流波形Ａの電流値は定常値よりも大きくなり、ネガティブパルスを加えると、定常値よりも小さくなる。
【００３７】
１回転目の緑セグメント（Ｇ）に第１のネガティブパルス、２回転目の緑セグメント（Ｇ）に第２のネガティブパルスが配置され、これで等価的にＤＭＤ（登録商標）のビット数を２ビット増加することができる。２回転分で一つのサブフレームを構成し、さらに２倍の４回転分で１フレームを構成する。
【００３８】
図２におけるタイミング−１は緑セグメント（Ｇ）の途中（後半のタイミング）で電流強度を定常値の概ね５０％に低減するネガティブパルス（第１のネガティブパルス）を印加したことを示している。タイミング−２は同じく緑セグメント（Ｇ）の途中（後半のタイミング）で電流強度を定常値の概ね２５％に低減するネガティブパルス（第２のネガティブパルス）を印加したことを示している。  
【００３９】
すなわち、同じ緑色でも、第１のネガティブパルスを印加した場合と、第２のネガティブパルスを印加した場合とでは明るさ等が異なり、これにより暗い緑色など従来は表現が難しかった色調を表現できることになる。
【００４０】
タイミング−３は赤セグメント（Ｒ）と同期してポジティブパルスを印加したことを示し、タイミング−４はシアン（Ｃ）と同期してポジティブパルスを印加したことを示している。これにより赤とシアンが強調される。なお、定常値の１２０％以上のポジティブパルスを印加するとアークジャンプを抑圧する効果もある（前掲、特許文献１参照）。
【００４１】
図２の例では緑セグメントの後に電流強度が定常値である黄セグメントを配置している。電流強度が定常値とはネガティブパルスもポジティブパルスもどちらも印加しないことを意味する。換言すると、ネガティブパルスとポジティブパルスとが、少なくとも一つ以上のカラーセグメントの時間離れて配置されている。
【００４２】
このようにすると、高圧放電灯の電極の先端に局所的に印加される瞬間的な電力の落差が小さくなる。その結果、高圧放電灯の電極が消耗しにくい。このとき、緑セグメントの後半はネガティブパルスの立ち上がり電流過度特性のみスポークタイムに配置すればよい。
【００４３】
−タイミング制御について−
次に、パルスのタイミング制御について説明する。第１のネガティブパルス、第２のネガティブパルス及びポジティブパルスは同期信号Ｓの立ち上がりの時刻を基準として一定時間Ｔ０経過した後に前記直流電流に重畳して印加する。このように、同期信号の立ち上がりの時刻を適切に設定、調整することで第１のネガティブパルス、第２のネガティブパルス及びポジティブパルスの立ち上がりの電流過度特性を精度よくスポークタイムに配置することができ、画質乱れを防止することができる。
【００４４】
なお、一定時間Ｔ０は説明を簡単にするために一定時間としているが、第１のネガティブパルス（Ｔ０Ｎ１）、第２のネガティブパルス（Ｔ０Ｎ２）及びポジティブパルス（Ｔ０Ｐ）のように、それぞれ異なる一定時間を設定してもよい。ここでいう一定時間とは、少なくとも「パルスの種類に応じて一定時間」という意味である。
【００４５】
このように一定時間Ｔ０を設定している理由は次に来るパルスの種類（第１のネガティブパルス、第２のネガティブパルス及びポジティブパルス）を容易に識別できるようにするためである。これには、Ｔ０内のオン時間を変化させることで達成している。
【００４６】
例えば、以下のようにルールを決めておく。
（ｉ）タイミング−１においてはオン時間Ｔｓ１(＝例えば１００μｓ)を検出すればＴｄ１経過後に第１のネガティブパルスを発生させる。
（ｉｉ）タイミング−２においてはオン時間Ｔｓ２(＝例えば５０μｓ)を検出すればＴｄ２経過後に第２のネガティブパルスを発生させる。
（ｉｉｉ）タイミング−３及びタイミング−４においてはオン時間Ｔｓ３(＝例えば１５０μｓ)を検出すれば即時ポジティブパルスを発生させると共に、同期信号はポジティブパルスを終了させるまでオンを継続する。
【００４７】
このようにして、次に来るパルスの種類を識別することができる。
【００４８】
一方、ポジティブパルスの終了のタイミングは、カラーセグメントの立下りの時刻と同期させておく。図２の例では赤セグメントとシアンセグメントの終了タイミングに同期信号の立下り時刻を一致させて、ポジティブパルスを精度よいタイミングで終了させている。
【００４９】
以上のように同期信号のタイミング制御によって電流駆動パターンを制御することで、任意のカラーセグメントに対し極めて精度よくパルス（ネガティブパルス又はポジティブパルス）を配置できる。その結果、ポジティブパルスの立ち上がり、立ち下がり、及びネガティブパルスの立ち上がり時刻が、スポークタイム内に配置されることになる。
【００５０】
以上のように、本発明によると、画質乱れを最小限に抑えながら、ネガティブパルスを印加して緑色などの表現しにくい色の階調力を補ってディザノイズを低減したり、ポジティブパルスを印加してアークジャンプに起因するフリッカを抑圧し、かつ目的に応じた色温度調整を行ったりすることができる。
【００５１】
なお、フレーム周波数は６０Ｈｚで説明したがこれに限らず例えば５０Ｈｚであってもよい。その場合、同期信号をフレームの周波数と同じ５０Ｈｚとすればよい。また、カラーフィルタの回転速度についても４倍速に限らず、２倍速、３倍速などについても同期信号を変更すれば適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明に係る投射型システムの作動方法はパルス電流の印加パターンによって特定の色を強調してくっきりとした画像を表現したり、また特定の色のビット数を増やしてディザノイズ（震動ノイズ）を減少させたりする場合に、画質乱れのない高画質を達成し、プロジェクターやリヤープロジェクションテレビなどの画質を飛躍的に高めることができる技術として産業上の利用可能性は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のブロック図
【図２】本発明のランプ電流波形と同期信号の関係を示す図
【図３】従来例のランプ電流波形と同期信号の関係を示す図
【符号の説明】
【００５４】
Ａ  直流ランプ電流
Ｅ  光源
Ｓ  同期信号
φ  光（光束）
１  高圧放電灯
２  リフレクタ
３  カラーフィルタ
３ａ〜３ｆ  カラーセグメント
４  光学素子
５  直流点灯手段
６  投影レンズ系
７  スクリーン
８  カラーフィルタ駆動装置
１３  ビデオ入力部
１４  光学素子駆動装置
【図１】
2007047234.tif 000003
【図２】
2007047234.tif 000004
【図３】
2007047234.tif 000005