(57)【要約】【課題】回転カラーフィルタの各セグメント毎にランプ電流を可変制御する画像投影装置において、簡単な構成で各セグメント毎のランプ電流の制御を可能とする。【解決手段】高圧放電灯２の光を回転カラーフィルタ４により色分離し、画像表示素子６により変調し、投影レンズ７によりスクリーン上に投影する画像投影装置であって、回転カラーフィルタ４の回転状態を検出して同期信号Ｓｙｎｃを発生させる同期信号発生装置１０を備え、前記同期信号Ｓｙｎｃは、回転カラーフィルタ４内の複数のカラーセグメントのうち１つのセグメントの時間幅に同期して高圧放電灯点灯装置１にオン信号が入力され、そのオン信号の時間幅に応じて残りのカラーセグメントの時間幅を設定すると共に、高圧放電灯２のランプ電流ＩL を各カラーセグメント毎に設定された電流値となるように制御する。【選択図】図１
2009053452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧放電灯点灯装置と、前記高圧放電灯点灯装置により点灯される高圧放電灯と、前記高圧放電灯の光束を少なくとも３つ以上の色に分離する回転カラーフィルタと、前記回転カラーフィルタを透過した光束を照射される画像表示素子と、前記画像表示素子により変調された光束をスクリーン上に投影する投影レンズと、前記回転カラーフィルタの回転状態を検出して同期信号を発生させる同期信号発生装置を備える画像投影装置であって、前記同期信号発生装置から出力される同期信号は、前記回転カラーフィルタ内の複数のカラーセグメントのうち１つのセグメントの時間幅に同期して前記高圧放電灯点灯装置にオン信号が入力され、そのオン信号の時間幅に応じて残りのカラーセグメントの時間幅を設定すると共に、前記高圧放電灯に流れるランプ電流を各カラーセグメント毎に設定された電流値となるように制御することを特徴とする画像投影装置。
【請求項２】
請求項１において、高圧放電灯点灯装置は高圧放電灯を交流点灯せしめる点灯装置であって、高圧放電灯に流れるランプ電流の極性を反転させるタイミングは、前記同期信号がオンするタイミングまたはオフするタイミングに同期していることを特徴とする画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転カラーフィルタと微細可動ミラー集積素子等の画像表示素子を用いた画像投影装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プロジェクタやプロジェクションテレビ等に用いられる画像投影装置として、高圧放電灯点灯装置で点灯した高圧放電灯からの光束を回転カラーフィルタに照射してＲＧＢ等のような光の３原色に分割して、ＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）と呼ばれる反射型画像表示素子を用いて画像を作成し、投影レンズを介してスクリーン上にカラーの画像を投影する装置が知られている。
【０００３】
プロジェクタ市場は業務用だけでなく家庭用へも急速に拡大しており、今後も更なる市場拡大が期待されている。しかしテレビ市場においては液晶テレビやプラズマテレビに代表されるように大画面化へと移行しつつある。これまでは大画面の液晶テレビやプラズマテレビは高価であったため、プロジェクタの画質向上などの技術の進化と共に、この技術を生かした安価なリアプロジェクションテレビが北米を中心に需要が高まってきていた。ところが、近年、液晶テレビやプラズマテレビの低価格化が進み、安価なリアプロジェクションテレビとの差異が縮まる傾向にある。そのため、プロジェクションテレビの市場を維持、拡大していくためには更なる画質の向上と低価格化が重要な要素になってくる。
【０００４】
そこで、画質の向上を図るのに色再現性の向上が挙げられる。これに関して特表平８−５０５０３１号公報（特許文献１）では、高圧放電灯を交流点灯させる方式において、回転カラーホイールのカラーセグメントがＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３種類で構成された画像投影装置において、カラーセグメント毎に電流レベルを変化させることが提案されている。また、特開２００７−７９３３０号公報（特許文献２）では、高圧放電灯を直流点灯させる方式において、回転カラーフィルタのカラーセグメントがＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）の６種類で構成された画像投影装置において、カラーセグメント毎に電流レベルを変化させて画質の向上を図ることが提案されている。
【特許文献１】特表平８−５０５０３１号公報
【特許文献２】特開２００７−７９３３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１では、各ユーザ（プロジェクタメーカー）の使用する回転カラーフィルタのセグメント数や各セグメントの角度、回転カラーフィルタの回転数すなわち同期信号周波数等に応じて、同期信号周波数のオンオフ信号のタイミングを変更しなければならない。また、同期信号のオン時間もユーザの使用する各セグメントの最小時間を考慮しなければならない。また、特許文献２では、回転カラーフィルタの各セグメント毎に同期信号を発生させており、同期信号の発生とその処理が複雑化するという問題があった。
【０００６】
本発明は、回転カラーフィルタの各セグメント毎にランプ電流を可変制御する画像投影装置において、簡単な構成で各セグメント毎のランプ電流の制御を可能とすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明によれば、上記の課題を解決するために、図１に示すように、高圧放電灯点灯装置１と、前記高圧放電灯点灯装置１により点灯される高圧放電灯２と、前記高圧放電灯２の光束を少なくとも３つ以上の色に分離する回転カラーフィルタ４と、前記回転カラーフィルタ４を透過した光束を照射される画像表示素子６と、前記画像表示素子６により変調された光束をスクリーン上に投影する投影レンズ７と、前記回転カラーフィルタ４の回転状態を検出して同期信号を発生させる同期信号発生装置１０を備える画像投影装置であって、前記同期信号発生装置１０から出力される同期信号Ｓｙｎｃは、図２に示すように、前記回転カラーフィルタ４内の複数のカラーセグメントのうち１つのセグメントＹの時間幅Ｔｙに同期して前記高圧放電灯点灯装置１にオン信号が入力され、そのオン信号の時間幅Ｔｙに応じて残りのカラーセグメントの時間幅Ｔｇ，Ｔｃ，Ｔｗ，Ｔｂ，Ｔｒを設定すると共に、前記高圧放電灯１に流れるランプ電流ＩL を各カラーセグメント毎に設定された電流値Ｉｙ，Ｉｇ，Ｉｃ，Ｉｗ，Ｉｂ，Ｉｒとなるように制御することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明において、高圧放電灯点灯装置１は高圧放電灯２を交流点灯せしめる点灯装置であって、高圧放電灯２に流れるランプ電流ＩL の極性を反転させるタイミングは、図３に示すように、前記同期信号Ｓｙｎｃがオンするタイミングまたはオフするタイミングに同期していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、回転カラーフィルタの各セグメント毎にランプ電流を可変制御する画像投影装置において、回転カラーフィルタ内の複数のカラーセグメントのうち１つのセグメントの時間幅に同期するオン信号を入力し、そのオン信号の時間幅に応じて残りのカラーセグメントの時間幅を設定すると共に、前記高圧放電灯に流れるランプ電流を各カラーセグメント毎に設定された電流値となるように制御するようにしたので、高圧放電灯の出力光を各カラーセグメント毎に可変とする制御を簡単な構成で実現することができ、回転カラーフィルタの回転数に関わらず、ユーザの要望に合った様々な色再現性を実現できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（実施形態１）
図１は本発明の実施形態１に係る画像投影装置のシステム構成を示すブロック図であり、図２は本実施形態に用いる回転カラーフィルタのセグメントの選択状態と、同期信号Ｓｙｎｃの波形と、直流点灯方式の高圧放電灯のランプ電流ＩL の関係を同一時間軸に示したものである。なお、各カラーセグメント間にはＳＰＯＫＥと呼ばれるセグメント間の影響を低減する部分が設定されていたりするが、過渡動作を示す部分でもあるので、今回は説明を省略する。
【００１１】
図１に示すように、高圧放電灯点灯装置１により高圧放電灯２が点灯され、高圧放電灯２から出力された白色の光束は、レンズ３により集光され、回転カラーフィルタ４を透過した光束がレンズ５を介して反射型画像表示素子であるＤＭＤ素子６に照射され、その反射光が投射レンズ７を介してスクリーン（図示せず）に投影される。ここでＤＭＤ（デジタル・マイクロミラー・デバイス）素子６とは、ＣＭＯＳ半導体上に独立して動くミラーが数十万〜数百万個、敷き詰められた素子であり、個々のミラーを制御することにより濃淡画像を表示できる。
【００１２】
回転カラーフィルタ駆動装置９はＤＭＤ素子６に表示される映像信号の同期信号に応じて回転カラーフィルタ４を回転させる。回転カラーフィルタ駆動装置９からの駆動信号で回転カラーフィルタ４が高速で回転するにつれて、ＤＭＤ素子６に照射される光がＲ（ｒｅｄ）、Ｙ（ｙｅｌｌｏｗ）、Ｇ（ｇｒｅｅｎ）、Ｃ（ｃｙａｎ）、Ｗ（ｗｈｉｔｅ）、Ｂ（ｂｌｕｅ）と切り替わる。この回転カラーフィルタ４の回転を検出して、同期信号発生装置１０から同期信号Ｓｙｎｃが高圧放電灯点灯装置１に入力され、また、ＤＭＤ素子６を駆動させる信号が光学素子駆動装置８にそれぞれ伝達されて、ＤＭＤ素子６にカラーセグメント毎の光束と光学素子駆動装置８からの輝度の画像信号を与えることにより、スクリーンにカラー映像を投影することができる。
【００１３】
ここで、図２に示すように、各カラーセグメントＲ（ｒｅｄ）、Ｙ（ｙｅｌｌｏｗ）、Ｇ（ｇｒｅｅｎ）、Ｃ（ｃｙａｎ）、Ｗ（ｗｈｉｔｅ）、Ｂ（ｂｌｕｅ）の角度をそれぞれθｒ、θｙ、θｇ、θｃ、θｗ、θｂとし、光が各カラーセグメントを透過する時間をそれぞれＴｒ、Ｔｙ、Ｔｇ、Ｔｃ、Ｔｗ、Ｔｂとする。角度θｒ、θｙ、θｇ、θｃ、θｗ、θｂの合計は、回転カラーフィルタの１回転となるから３６０°であり、光が各カラーセグメントを透過する時間の合計は回転カラーフィルタ４の１回転の時間に相当する。同期信号Ｓｙｎｃがオンとなるタイミングは、各カラーセグメントのどれかで設定するが、本実施形態ではカラーセグメントＹ（ｙｅｌｌｏｗ）に同期している場合を示す。
【００１４】
画像投影装置内にセットされ、使用される回転カラーフィルタは１種類であることが多いので、各セグメントの角度は予め既知であり、同期信号ＳｙｎｃがオンとなるカラーセグメントＹ（ｙｅｌｌｏｗ）以外の残りの各カラーセグメントＧ（ｇｒｅｅｎ）、Ｃ（ｃｙａｎ）、Ｗ（ｗｈｉｔｅ）、Ｂ（ｂｌｕｅ）、Ｒ（ｒｅｄ）の時間をそれぞれＴｇ＝Ｔｙ×θｇ÷θｙ、Ｔｃ＝Ｔｙ×θｃ÷θｙ、Ｔｗ＝Ｔｙ×θｗ÷θｙ、Ｔｂ＝Ｔｙ×θｂ÷θｙ、Ｔｒ＝Ｔｙ×θｒ÷θｙのように、高圧放電灯点灯装置内で設定しておくことで、カラーセグメントＹ（ｙｅｌｌｏｗ）を除く残りの各カラーセグメントの時間設定が可能となる。なお、カラーセグメントＲ（ｒｅｄ）の時間Ｔｒを演算式（Ｔｒ＝Ｔｙ×θｒ÷θｙ）で計算しているが、演算式を使用せずにカラーセグメントＹ（ｙｅｌｌｏｗ）に同期している同期信号Ｓｙｎｃのオンするタイミングで時間Ｔｒを終了させてもよい。
【００１５】
次に、各カラーセグメントＲ（ｒｅｄ）、Ｙ（ｙｅｌｌｏｗ）、Ｇ（ｇｒｅｅｎ）、Ｃ（ｃｙａｎ）、Ｗ（ｗｈｉｔｅ）、Ｂ（ｂｌｕｅ）を光が透過するときの高圧放電灯のランプ電流ＩL をそれぞれＩｒ、Ｉｙ、Ｉｇ、Ｉｃ、Ｉｗ、Ｉｂとなるように設定しておくことで、ユーザの要望に合わせた色再現性を実現することが可能となる。
【００１６】
また、同期信号Ｓｙｎｃの周波数が変化しても、カラーセグメントＹ（ｙｅｌｌｏｗ）の角度θｙは同じであるので、全体（回転カラーフィルタ１回転の時間）に占める時間Ｔｙの割合は同じのままであるから、演算式の精度にもよるが、残りの各カラーセグメントの全体（回転カラーフィルタ１回転の時間）に占める割合もほとんど変化はなく、画像投影装置から出力されるカラー画像の明るさ及び色再現性の変化はほとんどない。
【００１７】
（実施形態２）
図３は本発明の実施形態２の動作説明図である。画像投影装置のシステム構成は図１と同じで良いが、高圧放電灯は交流点灯タイプであり、高圧放電灯点灯装置は交流点灯可能な点灯装置である。図３は本実施形態に用いる回転カラーフィルタのセグメントの選択状態と、同期信号Ｓｙｎｃの波形と、交流点灯方式の高圧放電灯のランプ電流ＩL の関係を同一時間軸に示したものである。なお、本実施形態１と同様に各カラーセグメント間に介在するＳＰＯＫＥについての説明は省略する。
【００１８】
図３に示す通り、交流点灯方式の高圧放電灯を使用する場合において、高圧放電灯のランプ電流ＩL の極性を反転させるタイミングを同期信号Ｓｙｎｃがオフされるタイミングに設定することで、同期信号Ｓｙｎｃの周波数が変化しても、同期信号の周波数に対応して、高圧放電灯のランプ電流と回転カラーフィルタのカラーセグメント切替タイミングは同期が取れている。
【００１９】
図３では、同期信号Ｓｙｎｃがオフされるタイミングで高圧放電灯の電流極性を反転させているが、同期信号Ｓｙｎｃがオンされるタイミングに高圧放電灯の電流極性を反転させても同様の効果が得られる。
【００２０】
上記各実施形態の説明において、高圧放電灯点灯装置１の回路構成は周知であるので、図示しなかったが、例えば、商用交流電圧を整流する整流回路と、整流回路の出力電圧を昇圧された直流電圧に変換する昇圧チョッパ回路と、昇圧チョッパ回路の出力電圧を降圧して放電灯に供給される電流（ひいてはランプ電力）を調整する降圧チョッパ回路と、降圧チョッパ回路の出力電圧を極性反転して放電灯に供給するフルブリッジ回路と、フルブリッジ回路の出力と放電灯の間に介挿されて始動時に高電圧を印加するイグナイタ回路と、これらを制御する制御回路とから構成されている。制御回路は降圧チョッパ回路のスイッチング素子の周波数やデューティを可変制御することで、放電灯に流れるランプ電流ＩL を所定の値となるように制御する。また、フルブリッジ回路の出力極性を切り替えるタイミングを制御する。制御回路はマイクロコンピュータ（以下「マイコン」と呼ぶ）で構成される。
【００２１】
同期信号発生装置１０に接続されたセンサーは、回転カラーフィルタ４の回転を検出し、選択されている色がＹ（ｙｅｌｌｏｗ）であるタイミングでＨｉｇｈレベルとなる同期信号Ｓｙｎｃを出力する。この信号は制御回路を構成するマイコンの２値入力ポートに入力されて監視される。例えば、マイコンのタイマー割込機能を用いて微小時間毎に割り込み動作を行い、同期信号ＳｙｎｃがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化すると、タイマーカウント用の変数Ｔｙをリセットして初期値０からカウントを開始し、同期信号ＳｙｎｃがＨｉｇｈレベルである間は、タイマー割り込みが発生する毎に変数Ｔｙを１つずつカウントアップしていく。この間、ランプ電流の目標値はＩｙに設定されており、マイコンの出力ポートからランプ電流をＩｙに制御するための信号が出力されている。この信号を受けて降圧チョッパ回路のスイッチング素子が制御されることでランプ電流はＩｙとなるように制御される。同期信号ＳｙｎｃがＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化すると、変数Ｔｙのカウントを停止し、そのカウント値をＹ（ｙｅｌｌｏｗ）の色が選択されていた時間Ｔｙのカウント値とする。
【００２２】
次に、同期信号ＳｙｎｃがＬｏｗレベルになったタイミングからタイマーカウント用の変数Ｔｇをリセットして初期値０からカウントを開始し、タイマー割り込みが発生する毎に変数Ｔｇを１つずつカウントアップしていく。マイコンの演算機能により、変数Ｔｇのカウント終了の目標値を（Ｔｙ×θｇ÷θｙ）として演算し、変数Ｔｇのカウント値が目標値に達した段階でカウントを終了する。この間、ランプ電流の目標値はＩｇに設定されており、マイコンの出力ポートからランプ電流をＩｇに制御するための信号が出力されている。この信号を受けて降圧チョッパ回路のスイッチング素子が制御されることでランプ電流はＩｇとなるように制御される。
【００２３】
次に、変数Ｔｇのカウントが終了すると、そのタイミングからタイマーカウント用の変数Ｔｃのカウントを開始し、ランプ電流の目標値はＩｃに設定する。以下、同様にして、変数Ｔｗ、Ｔｂ、Ｔｒを初期値０から目標値Ｔｙ×θｗ÷θｙ、Ｔｙ×θｂ÷θｙ、Ｔｙ×θｒ÷θｙまでカウントしている間、ランプ電流の目標値をそれぞれＩｗ、Ｉｂ、Ｉｒに設定する。
【００２４】
なお、最後の期間についてはタイマー変数Ｔｒのカウントに代えて、同期信号ＳｙｎｃがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化するタイミングまでランプ電流ＩL の目標値をＩｒに設定しておくように構成しても良い。
【００２５】
同期信号ＳｙｎｃがＬｏｗレベルからＨｉｇｈレベルに変化したタイミング（またはＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに変化したタイミング）では、フルブリッジ回路を切替制御して、出力極性を反転させる。これにより放電灯の一方の電極のみが消耗することを防止し、放電灯の寿命を改善することができる。
【００２６】
上述の説明では、同期信号ＳｙｎｃはオンであるときにＨｉｇｈレベル、オフであるときにＬｏｗレベルである正論理を例示したが、オンであるときにＬｏｗレベル、オフであるときにＨｉｇｈレベルである負論理であっても構わない。
【００２７】
また、同期信号Ｓｙｎｃがオンとなる期間をカラーセグメントのＹ（ｙｅｌｌｏｗ）が選択されている期間としたが、これに限定されるものではなく、他の任意の色が選択されている期間に置き換えても良い。
【００２８】
回転カラーフィルタの特定の色が選択されている期間に同期信号Ｓｙｎｃをオンとする手段については、例えば、フォトインタラプタ等を用いて、回転カラーフィルタの特定箇所に設けた透過窓を透過する光または回転カラーフィルタの特定箇所に設けた反射板で反射される光を検出しても良いし、その他の手段を用いても良い。例えば、特定の色の光のみを検出するセンサーをレンズ５の周辺に配置し、光源側のレンズ３で集光された光が回転カラーフィルタ４に照射される箇所をレンズ５側から観察し、特定の色の光が出力されている間、同期信号Ｓｙｎｃをオンとするような構成を用いても構わない。
【００２９】
図示された実施形態では、ＤＭＤ素子６のような反射型の画像表示素子を用いる構成を例示したが、これに限定されるものではなく、カラーフィルタを通過した光をモノクロ液晶表示素子のような透過型の画像表示素子により各色の濃淡画像に変調して投影レンズ７を介してスクリーンに投影する構成であっても、本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態１の画像投影装置のシステム構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態１の同期信号と直流点灯方式の高圧放電灯のランプ電流との関係を示す説明図である。
【図３】本発明の実施形態２の同期信号と交流点灯方式の高圧放電灯のランプ電流との関係を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３１】
１  高圧放電灯点灯装置
２  高圧放電灯
３  レンズ
４  回転カラーフィルタ
５  レンズ
６  ＤＭＤ素子
７  投影レンズ
８  光学素子駆動装置
９  回転カラーフィルタ駆動装置
１０  同期信号発生装置
【図１】
2009053452.tif 000003
【図２】
2009053452.tif 000004
【図３】
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