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JP2011090239A - 放電ランプ点灯装置および投射型映像表示装置 - Google Patents

放電ランプ点灯装置および投射型映像表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】定常点灯周波数の反転の間隔で投射光の低下が繰り返される中に、投射光の低下がない期間（低周波数で反転のない期間）が挿入されることによってフリッカが視認される。
【解決手段】本発明は、低周波数の期間に定常点灯周波数の半周期毎の電流低下波形９を挿入し、輝度低下波形１１を発生させ、定常点灯周波数の反転時に発生する輝度低下波形１０に輝度低下波形１１を近づけることにより、フリッカを軽減することを目的とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、投射型映像表示装置において使用される高輝度放電ランプを点灯するための放電ランプ点灯装置、および放電ランプ点灯装置を用いた投射型映像表示装置に関する。
投射型映像表示装置（以下、単に「プロジェクタ」とも記載する）としては、液晶表示素子の透過光で投射映像を得る液晶プロジェクタや、デジタル マイクロ ミラー デバイス（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ（ＤＭＤ））素子などの反射型ミラーデバイス素子の反射光で投射映像を得るデジタル ライト プロセッシング（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ（ＤＬＰ））（登録商標）プロジェクタなどがあり、プロジェクタに使用される白色光源としては、高圧水銀ランプやキセノンランプなどの高輝度の放電ランプが用いられる場合が多い。
放電ランプは直流電源で駆動すると、アーク放電時に電子が陽極に衝突して陰極よりも高温度になり、結果としてランプ寿命が短くなるので電極対には所定の周波数の交流を印加して陽極と陰極を周期的に交番させて駆動する。
また放電ランプにおいて、アーク輝点を位置的に安定させて、いわゆるフリッカの発生を防止する方法として、特許文献１には定常点灯周波数として交流電流を供給するとともに、前記定常点灯周波数よりも低い低周波数の交流電流を挿入しながら点灯させる技術が開示されている。
特開２００６−０５９７９０号公報
しかしながら、ランプ電流の反転時には一瞬電流が０になるため、投射光が一瞬低下する。従って特許文献１に示す方法では、定常点灯周波数の反転時に投射光が一瞬低下し、低周波数で反転のない期間は投射光の低下が発生しない。
図６（ａ）に特許文献１に示す方法のランプ電流波形の例を模式図に示す。同図（ｂ）に投射光の例を示す。定常点灯周波数の反転時は図６（ｂ）の２１に示すように投射光が一瞬低下する。図７は輝度低下波形２１の拡大図である。しかし低周波数で反転のない期間は投射光の低下は発生しない。図６の２２で示した楕円箇所がその反転のないタイミングに相当する。
もし低周波数の期間が存在しなければ、比較的高周波（６０Hz以上）の定常点灯周波数の反転の間隔で投射光の低下が発生するため、この輝度低下波形２１に起因するフリッカが視認されることは少ない。
しかし低周波数で反転のない期間が存在すると、定常点灯周波数の反転の間隔で投射光の低下が繰り返される中に、投射光の低下がない期間（低周波数で反転のない期間、図６（ｂ）の２２で示した楕円箇所）が挿入されるため、これがフリッカとして視認されることがある。
また図８には１チップＤＬＰプロジェクタの一般的な４色のカラーホイールの例を、図９（ａ）にはランプ電流の例を、同図（ｂ）には映像表示素子（ＤＭＤ）のある画素におけるＯＮ／ＯＦＦタイミングの例を、同図（ｃ）には投射光の例を示す。
１チップＤＬＰプロジェクタの場合、カラーホイールの各セグメントの境界で定常点灯周波数の反転を実施し、反転による投射光の低下やオーバーシュート、リンギング等による映像の品質の悪影響を最小限にすることが多い。図９（ａ）では各色のセグメントの境界で定常点灯周波数の反転が実施されている。また図９（ｂ）ではある画素におけるＯＮ／ＯＦＦタイミングの例を示している。通常は色の境界でＯＮとなることは少ないが、細かな映像表現のため、１３や１４のように境界も使用することがある。この場合投射光は１５、２５のようになり、拡大図を図１０、図１１に示す。図１０の１５では定常点灯周波数の反転の影響で投射光が低下しており、図１１の２５では低周波数で反転のない期間のため投射光の低下はない。
このように図９の１チップＤＬＰプロジェクタの例でも定常点灯周波数の反転の間隔で投射光の低下が繰り返される中に、投射光の低下がない期間が挿入されるため、これがフリッカとして視認される場合がある。しかも図９の場合のように、図９（ｂ）のＯＮの期間が少なく、全体的な輝度が低い場合、（１５で示す投射光低下分）／（全体の輝度）の割合が大きくなり、フリッカとして視認される可能性が更に大きくなる。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、放電ランプにおいて、アーク輝点を位置的に安定させて、いわゆるフリッカの発生を防止するとともに、定常点灯周波数の反転の間隔で投射光の低下が繰り返される中に、投射光の低下がない期間（低周波数で反転のない期間）が挿入されることによって視認されるフリッカを軽減することができる放電ランプの点灯装置と、この放電ランプの点灯装置を用いた投射型映像表示装置を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するために、本発明の放電ランプ点灯装置は、定常点灯周波数の交流電流を供給するとともに、前記定常点灯周波数よりも低い低周波数の交流電流を挿入してランプを点灯させる放電ランプ点灯装置であって、入力された映像信号に同期して、前記定常点灯周波数の交流電流及び低周波数の交流電流の反転制御をし、前記低周波数の交流電流に挿入する輝度低下波形を挿入するタイミングを制御する制御信号を生成するランプ電流制御部と、前記ランプ電流制御部の出力に基づいて放電ランプを駆動するランプ駆動部と、を備えたことを特徴とするものである。
また、本発明の投射型表示装置は、前記放電ランプ点灯装置を備えたことを特徴とする。
さらに、本発明の投射型表示装置は、映像表示素子と、入力された映像信号に対して前記映像表示素子を駆動する映像表示素子駆動部と、前記放電ランプ点灯装置と、前記放電ランプ点灯装置と前記映像表示素子との間に位置し、複数色のセグメントを有するカラーホイールとを備え、前記カラーホイールが回転するにより、前記放電ランプ装置が発光する白色光を時分割的に複数色の透過光にして発生させて前記映像表示素子に照射することを特徴とする。
これにより、定常点灯周波数の反転の間隔で投射光の低下が繰り返される中に、投射光の低下がない期間（低周波数で反転のない期間）が挿入されることによって視認されるフリッカを軽減することができる。
また、カラーホイールを備えた投写型表示装置では、これにより、時分割的な動作の影響で、（定常点灯周波数の反転による投射光低下分）／（全体の輝度）の割合が大きくなり、フリッカとして視認される可能性が更に大きくなる場合でも、フリッカを軽減することができる。
本発明の投射型映像表示装置は、放電ランプで発光する光を照射することにより投射映像を生成する投射型映像表示装置であって、上記の放電ランプ点灯装置を備えたことを特徴とする。
本発明によれば、アーク輝点を位置的に安定させて、いわゆるフリッカの発生を防止するとともに、定常点灯周波数の反転の間隔で投射光の低下が繰り返される中に、投射光の低下がない期間（低周波数で反転のない期間）が挿入されることによって視認されるフリッカを軽減することができる。
本発明の放電ランプ点灯装置と投射型映像表示装置の構成を示すブロック図 本発明の放電ランプ点灯装置の動作を示す放電ランプの波形図 本発明の放電ランプ点灯装置の動作を示す放電ランプの波形図 輝度低下波形１５の拡大図 輝度低下波形１６の拡大図 従来の放電ランプ点灯装置の動作を示す放電ランプの波形図 輝度低下波形２１の拡大図 １チップＤＬＰプロジェクタの一般的な４色のカラーホイールの例を示す図 従来の放電ランプ点灯装置の動作を示す放電ランプの波形図 輝度低下波形１５の拡大図 輝度低下波形２５の拡大図
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
（実施の形態）
図１は、本発明の実施の形態における放電ランプ点灯装置と投射型映像表示装置の構成を示すブロック図である。
投射型映像表示装置１は、入力された映像信号に対して映像表示素子３を駆動する映像表示素子駆動部２と、入力された映像信号に同期して、ランプ電流の反転の制御信号や、低周波数の交流電流に挿入する輝度低下波形の挿入タイミングの制御信号を、ランプ駆動部８に出力するランプ電流制御部７と、入力された制御信号により放電ランプ４に必要な電圧を印加するためのランプ駆動部８と、ミラー５と、投射レンズ６を備えている。
放電ランプ４の点灯で発生する光は、ミラー５に照射、屈折されて映像表示素子３に照射され、その反射光が投射レンズ６で拡大されてスクリーン（図示しない）に映像として投射される。
図２は、本実施の形態における放電ランプ点灯装置の動作を示す放電ランプ４の波形図である。なお、ここで放電ランプ点灯装置は図１における放電ランプ４、ランプ電流制御部７、ランプ駆動部８含む部分である。
図２（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、放電ランプ４の電流波形、投射レンズ６から投射される投射光との関係を示す図である。
まず図２（ａ）は、図６（ａ）と同様に、定常点灯周波数と低周波数の期間が存在する。図６との相違点は、低周波数の期間に定常点灯周波数の半周期毎に電流低下波形９が挿入されている点である。ランプ電流制御部７は、定常点灯周波数の半周期毎に、輝度低下波形の制御信号をランプ駆動部８へ出力し、ランプ駆動部８はその制御信号を受けて放電ランプ４に印加する電圧を低下し、電流低下波形９を発生させる。
図２（ｂ）は、投射レンズ６から投射される投射光である。低周波数の期間に挿入された電流低下波形９の効果により、投射光にも輝度低下波形１１が発生する。定常点灯周波数の反転時に発生する輝度低下波形１０に輝度低下波形１１を近づけることにより、フリッカを軽減することが可能になる。
次に本実施の形態の他の事例について図３、図４および図５を用いて説明する。図３は、図８で示した４色のカラーホイールを持つ１チップＤＬＰプロジェクタの場合の波形図の例である。図３（ａ）にはランプ電流の例を、（ｂ）には映像表示素子（ＤＭＤ）のある画素におけるＯＮ／ＯＦＦタイミングの例を、（ｃ）には投射光の例を示す。
まず図３（ａ）は、図９（ａ）と同様に、定常点灯周波数と低周波数の期間が存在する。また図３（ａ）では図９（ａ）と同様に、各色のセグメントの境界で定常点灯周波数の反転が実施されている。図９との相違点は、低周波数の期間に定常点灯周波数の半周期毎に電流低下波形１２が挿入されている点である。ランプ電流制御部７は、定常点灯周波数の半周期毎に、輝度低下波形の制御信号をランプ駆動部８へ出力し、ランプ駆動部８はその制御信号を受けて放電ランプ４に印加する電圧を低下し、電流低下波形１２を発生させる。
図３（ｂ）では図９（ｂ）と全く同等の例として、ある画素におけるＯＮ／ＯＦＦタイミングの例を示している。図３（ｂ）においても、図９（ｂ）と同様に、細かな映像表現のため、１３や１４のように境界も使用している。この場合投射光は図３（ｃ）の１５、１６のようになり、拡大図を図４、図５に示す。図４の１５では定常点灯周波数の反転の影響で投射光が低下している。一方図５の１６では低周波数の期間に挿入された電流低下波形１２の効果により、投射光が低下する。
前述したように、１チップＤＬＰプロジェクタの例では、図３（ｂ）のＯＮの期間が少なく、全体的な輝度が低い場合、（図３（ｃ）の１５で示す投射光低下分）／（全体の輝度）の割合が大きくなり、フリッカとして視認される可能性が更に大きくなるが、定常点灯周波数の反転時に発生する輝度低下波形１５に輝度低下波形１６を近づけることにより、フリッカを軽減することが可能になる。
本発明は、交流駆動の放電ランプを搭載した投射型映像表示装置一般に広く利用することが可能である。
１ 投射型映像表示装置
２ 映像表示素子駆動部
３ 映像表示素子
４ 放電ランプ
５ ミラー
６ 投射レンズ
７ ランプ電流制御部
８ ランプ駆動部
９，１２ 低周波数の期間に挿入された電流低下波形
１０，２１ 定常点灯周波数の反転時に発生する輝度低下波形
１１ 電流低下波形９の効果により発生する輝度低下波形
１３ 定常点灯周波数期間のＢＷ間の映像表示素子ＯＮ／ＯＦＦ信号
１４ 低周波数期間のＢＷ間の映像表示素子ＯＮ／ＯＦＦ信号
１５ 定常点灯周波数期間のＢＷ間の投射光
１６ 電流低下波形１２の効果により発生する輝度低下波形
２２ 低周波数で反転のない期間で投射光の低下が発生しないタイミング
２５ 低周波数期間のＢＷ間の投射光

Claims (3)

  1. 定常点灯周波数の交流電流を供給するとともに、前記定常点灯周波数よりも低い低周波数の交流電流を挿入してランプを点灯させる放電ランプ点灯装置であって、
    入力された映像信号に同期して、前記定常点灯周波数の交流電流及び低周波数の交流電流の反転制御をし、前記低周波数の交流電流に挿入する輝度低下波形を挿入するタイミングを制御する制御信号を生成するランプ電流制御部と、
    前記ランプ電流制御部の出力に基づいて放電ランプを駆動するランプ駆動部と、
    を備えたことを特徴とする放電ランプ点灯装置。
  2. 請求項１記載の放電ランプ点灯装置を備えた投射型表示装置。
  3. 映像表示素子と、
    入力された映像信号に対して前記映像表示素子を駆動する映像表示素子駆動部と、
    請求項１記載の放電ランプ点灯装置と、
    前記放電ランプ点灯装置と前記映像表示素子との間に位置し、複数色のセグメントを有するカラーホイールとを備え、
    前記カラーホイールが回転するにより、前記放電ランプ装置が発光する白色光を時分割的に複数色の透過光にして発生させて前記映像表示素子に照射することを特徴とする投射型映像表示装置。
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