JP2014212513A - 投写型映像表示装置、映像投影制御装置、映像投影制御方法、及び映像投影制御プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、光源の長寿命化を図りつつ、画質の向上を図る。【解決手段】投写型映像表示装置１００は、印加された電流に応じた光を出射する光源部１３０と、光源部１３０からの出射光の光路上に設けられ所定の回転周期により回転して出射光を時分割して複数色の光を生成する色生成部１５０と、色生成部１５０により生成された複数色の光を入力映像信号に基づいて変調する光変調部１８０と制御部２００とを備える。制御部２００は、入力映像信号の色の成分に応じて、光源部１３０に印加する電流の電流値と光源部１３０の極性を反転させる極性反転タイミングとを設定し、色生成部１５０の回転に同期して、光源部１３０に対し極性反転タイミングで極性を反転させながら電流値の電流を印加し入力映像信号の色の成分の変化に応じて極性反転タイミングをシフトさせる。【選択図】図３

Description

本開示は、時分割カラー表示を行う投写型映像表示装置、映像投影制御装置、映像投影制御方法、及び映像投影制御プログラムに関する。

特許文献１は、投写型映像表示装置を開示する。この投写型映像表示装置は、複数のセグメントを有するカラーホイールと、光源（ランプ光源）を有する投写光学系とを備える。この投写型映像表示装置では、方形波電流の極性を一定間隔で変化させて一定電力を光源に供給し、かつ極性を変化させる前に毎回電流パルスを供給する。これにより、光源の電流強度を増加させて、光源におけるアーク放電の安定性を改善するとともに、光源の長寿命化を図っている。

特表２００３−５１８６４３号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている投写型映像表示装置では、カラーホイールの各色に一致し、且つその一致の回数が色間でおよそ等しくなるように電流パルスのタイミングを制御している。しかし、特許文献１に示すように一定期間毎に電流パルス供給する場合、電流値が低くなる特定の色の期間では、光源の長寿命化を達成するのに必要な電流値（以下、所定の電流値と呼ぶ）にならない。この結果、低電流値での極性反転が生じ、光源におけるアーク放電の安定性が低くなってしまい、映像の画質の低下の原因となる。

本開示は、光源の長寿命化を図りつつ、表示画像の画質を向上させるのに有効な投写型映像表示装置、映像投影制御装置、映像投影制御方法、及び映像投影制御プログラムを提供する。

本開示における投写型映像表示装置は、映像信号を入力し、入力映像信号に応じた映像を投写により表示する投写型映像表示装置であって、印加された電流に応じた光を出射する光源部と、光源部からの出射光の光路上に設けられ所定の回転周期により回転して出射光を時分割して複数色の光を生成する色生成部と、色生成部により生成された複数色の光を入力映像信号に基づいて変調する光変調部と、光源部と光変調部とを制御する制御部と、を備える。制御部は、入力映像信号の色の成分に応じて、光源部に印加する電流の電流値と光源部の極性を反転させる極性反転タイミングとを設定し、色生成部の所定の回転周期に同期して、光源部に対し極性反転タイミングで極性を反転させながら電流値の電流を印加する。制御部は更に、入力映像信号の色の成分の変化に応じて、極性反転タイミングをシフトさせる。

本開示における映像投影制御方法は、光源部とカラーホイールとを備え、映像信号を入力し、入力映像信号に応じた映像を投写により表示する投写型映像表示装置を制御する。映像投影制御方法は、入力映像信号の色の成分に応じて光源部に印加する電流の電流値と光源部の極性を反転させる極性反転タイミングとを設定し、カラーホイールの所定の回転周期に同期して光源部に対し極性反転タイミングで極性を反転させながら電流値の電流を印加し、入力映像信号の色の成分の変化に応じて極性反転タイミングをシフトさせる。

本開示における投写型映像表示装置、映像投影制御装置、映像投影制御方法、及び映像投影制御プログラムは、光源の長寿命化を図りつつ、画質の向上を図るのに有効である。

実施の形態１に係る投写型映像表示装置の使用状態を示す図。 実施の形態１に係る投写型映像表示装置の全体構成を概略的に示す図。 実施の形態１に係る制御ユニットの機能を示すブロック図。 実施の形態１の光量／電流値変換関数に関する図。 実施の形態１の処理例について説明するための図。 実施の形態１の彩度強調処理について説明するための図。 実施の形態１の彩度減少処理について説明するための図。 実施の形態１の変形例１の処理例について説明するための図。 実施の形態２の処理例について説明するための図。 実施の形態３に係る制御ユニットの機能を示すブロック図。 実施の形態３の処理例について説明するための図。

以下、適宜図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明や実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が不必要に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。
ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

（実施の形態１）
以下、図１〜８を用いて、実施の形態１を説明する。
［１−１］概要
図１は、実施の形態１に係るプロジェクタ１００（投写型映像表示装置の一例）の使用状態を示す。プロジェクタ１００は、光源部で発光した光をＤＭＤで反射することにより映像を生成し、生成した映像を投影光学系を介してスクリーン１１０に投影する。

［１−２］構成
１−２−１．全体構成
プロジェクタ１００の全体構成について図１及び図２を用いて説明する。図２は、実施の形態１に係るプロジェクタ１００の全体構成を概略的に示す図である。
以下、プロジェクタ１００の詳細構成について説明する。

プロジェクタ１００は、光源部１３０（光源部の一例）と、ロッドインテグレータ１４０と、カラーホイール１５０（色生成部の一例）と、リレー光学系１６０と、全反射プリズム１７０と、デジタルミラーデバイス１８０（以下、ＤＭＤと称する）（光変調部の一例）と、投影光学系１９０と、制御ユニット２００（映像投影制御装置又は制御部の一例）とを備える。光源部１３０と、ロッドインテグレータ１４０と、カラーホイール１５０と、リレー光学系１６０とは、照明光学系１２０を構成する。

プロジェクタ１００の光源部１３０から出射された光は、カラーホイール１５０を透過することにより、時分割に複数色の照明光が生成される。その後、照明光は、全反射プリズム１７０に入射する。全反射プリズム１７０に入射された光は、ＤＭＤ１８０に入射され、映像が生成される。生成された映像は、投影光学系１９０を介し、スクリーン１１０に投影される。

光源部１３０は、ランプ光源である。光源部１３０は、発光管１３１と、リフレクタ１３２とを備える。発光管１３１は、互いに波長域が異なる赤色光、緑色光、及び青色光を含む光束を射出する。発光管１３１は、例えば、超高圧水銀ランプやメタルハライドランプで構成される。リフレクタ１３２は、発光管１３１から射出された光束を反射させ、射出方向を揃える。

ロッドインテグレータ１４０は、入射光の照度を均一化する。ロッドインテグレータ１４０に入射された光は、ロッドインテグレータ１４０の内部で全反射を繰り返し、ロッドインテグレータ１４０の出射面において均一な照度分布となって出射される。ロッドインテグレータ１４０は、光源部１３０から出射した光が入射する位置に設けられる。
カラーホイール１５０は、ロッドインテグレータ１４０の近傍であって、光源部１３０からの出射光の光路上に配置される。カラーホイール１５０は、複数のセグメントを有する。カラーホイール１５０は、駆動機構（図示せず）により、所定の回転周期で回転されることにより、時分割で複数色の照明光を生成する。カラーホイール１５０は、円盤状であって、所定の角度毎に分割された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）のセグメントからなるカラーフィルタを有している（図示せず）。カラーホイール１５０は、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗの４つのセグメントで、１回転となるように構成されている。カラーホイール１５０は、入力映像の１フレームの表示に少なくとも２周以上回転するように構成されている。図９を用いて説明を後述するが、サブフレームは、対象フレームのカラーホイール１周分に相当するように構成される。映像解析結果を元に、サブフレーム毎に光源部１３０には、異なる電流値を設定するように構成される。

リレー光学系１６０は、カラーホイール１５０を透過した光を、ＤＭＤ１８０へ導く。リレー光学系１６０は、ロッドインテグレータ１４０から出射した光の照度分布の均一性を保つことができる複数のレンズにより構成される。
全反射プリズム１７０は、リレー光学系１６０から出射された光をＤＭＤ１８０へ導く。全反射プリズム１７０は、プリズム１７１と、プリズム１７２とにより構成される。プリズム１７１と、プリズム１７２との近接面には、空気層（図示せず）が存在する。空気層は、薄い空気の層である。空気層は、臨界角以上の角度で入射する光束を全反射する。全反射した光束は、ＤＭＤ１８０に入射する。

ＤＭＤ１８０は、入力された映像信号に応じて、各マイクロミラーを偏向させる。これにより、ＤＭＤ１８０は、投影光学系１９０に入射させる光と、投影光学系１９０の有効範囲外へ反射する光とに分離される。ＤＭＤ１８０で反射された光束のうち投影光学系１９０に入射する光束は、全反射プリズム１７０を透過して投影光学系１９０に入射する。全反射プリズム１７０に入射した光束は、空気層に臨界角以下で入射する。従って、この光束は空気層を透過して投影光学系１９０に入射する。

投影光学系１９０は、入射した光束を拡大させるための光学系である。投影光学系１９０は、フォーカス機能や拡大機能を有するレンズにより構成される。
制御ユニット２００は、光源部１３０及びＤＭＤ１８０を制御する。制御ユニット２００は、ＣＰＵ等のプロセッサやメモリを備え、プロセッサが所定のプログラムを実行することによって、後述する映像投影制御に係る各機能が実行する。メモリは、プロセッサが実行するプログラムや固定データを格納するＲＯＭや、プログラム処理において適宜変化するパラメータやデータの格納エリアやワーク領域として用いられるＲＡＭ等である。

１−２−２．システム構成
以下、実施の形態１に係るプロジェクタの機能について、主に制御ユニット２００による実行される機能を中心に、図面を参照しながら説明する。
図３は、実施の形態１に係る制御ユニット２００の機能を示すブロック図である。図３に示すように、制御ユニット２００は、信号受付部２１０と、解析部２２０と、算出部２３０と、光源制御部２４０と、素子制御部２５０とを有する。

信号受付部２１０は、ＤＶＤやＴＶチューナなどの外部機器から入力された映像信号を受け付ける。
解析部２２０は、信号受付部２１０により受け付けられた入力映像信号を解析する。具体的には、解析部２２０は、１フレームに対応する入力映像信号の彩度成分を解析する。なお、入力映像信号の彩度成分は、ＨＳＶ変換又はＹＵＶ変換によって得られる。また、解析部２２０は、フレームを構成する複数の画素毎の入力映像信号に基づいて、入力映像信号の彩度成分の最大値を入力信号彩度として取得する。

算出部２３０は、カラーホイールのＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各期間それぞれに同期して、光源部１３０から出射されるＲ、Ｇ、Ｂ、Ｗそれぞれの期間中の光量を算出する。例えば、算出部２３０は、入力映像信号に基づいてＲＧＢＷの期間における所定の光量比を求め、その所定の光量比に対し、解析部２２０で求めた入力信号彩度に基づいて光量比を変更する。具体的には、算出部２３０は、解析部２２０の解析結果である入力信号彩度に応じて、光源部１３０に印加される電流の電流値を算出する。

図４は、実施の形態１の光量／電流値変換関数を示すグラフである。上述した光源光量比から光源に設定する電流値を求めるには、図４に示す光量／電流値変換関数を用いる。ここでの電流値は絶対値で示している。
なお、算出部２３０は、前後フレームの相関から光量比を算出しても良い。例えば、前フレームより入力信号彩度が増加していれば、ＲＧＢ期間の光量を増加させ、Ｗ期間の光量を減少させる。その際、ＲＧＢ期間の光量比は、制御を簡単化するため、一定としても良い。入力信号彩度が前フレームより減少していれば、ＲＧＢ期間の光量を減少させ、Ｗ期間の光量を増加させる。

例えば、算出部２３０は、ＲＧＢＷ期間に対応した所定の光量比について、明るさを優先する場合に、ＲＧＢ期間の光量を低減させ、Ｗ期間の光量を高く設定することができる。その際、ＲＧＢＷ期間の光量の積算値がホワイトバランスの所定の値、例えば色温度が６５００Ｋ等の状態とすることが望ましい。一方、鮮やかさを優先する場合には、ＲＧＢ期間の光量を増加させ、Ｗ期間の光量を低く設定することができる。

ここで、色鮮やかな映像では、カラーホイールのＲＧＢＣＭＹ（単色または補色）の期間で光源光量を増加させることで、色鮮やかさを強調することができる。明るい映像では、ＣＭＹＷ（補色または白色）の期間の光源光量を増加させることで、明るさを強調することができる。
算出部２３０はまた、光源部１３０の長寿命化に必要な電流値(所定の電流値)をＲＧＢＷいずれかの期間で満たすように設定し、その期間に合わせて、光源部１３０の極性を反転するための極性反転タイミングを設定する。例えば、ＲＧＢ期間の光源光量のうち、いずれかがＷ期間より大きい場合には、ＲＧＢのうち少なくとも最も電流値の高い期間で上記所定の電流値を満たすように設定する。Ｗ期間の光源光量が最も大きい場合には、Ｗの期間で上記所定の電流値を満たすように設定する。

光源制御部２４０は、算出部２３０の出力結果であるＲＧＢＷの各期間の光量比に応じた電流値に基づき、光源部１３０に対し交流電流を印加する。光源制御部２４０はまた、設定した極性反転タイミングで光源部１３０の極性を反転させる制御を行う。

光源制御部２４０はまた、カラーホイール１５０の回転周期に同期して、光源部１３０に電流を印加させる。なお、極性反転タイミングは、カラーホイール１５０の回転周期または外部から入力される固定周期のうち、少なくとも１つの周期に合わせたものである。また、極性反転のタイミングは、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの各期間のうち、最大の光量となる期間中または直後か、所定の電流値以上となる期間またはその直後のいずれかとする。これにより極性反転のタイミングがシフトされる。

素子制御部２５０は、カラーホイール１５０の位置情報を受け、ＤＭＤ１８０に照射される光線の色に対応するように光源強度を変調する。素子制御部２５０はまた、算出部２３０により算出された入力信号彩度に応じて、入力映像信号を映像出力信号に変換し、映像出力信号に基づいてＤＭＤ１８０を制御する。これにより、ＷとＲＧＢの光量比が変化した場合の色ズレを低減する。具体的には、基準値に対して入力信号彩度が小さい場合には、彩度強調処理を行い、基準値に対して入力信号彩度が大きい場合には、彩度減少処理を行う。図６は彩度強調処理の関数を示すグラフであり、図７は彩度減少処理の関数を示すグラフである。素子制御部２５０は、入力映像信号の各画素に対して、図６及び図７に示す特性による彩度強調処理及び彩度減少処理を行う。

［１−３］動作
本実施形態において、光源部１３０には、カラーホイール１５０に同期して振幅を変調させた交流電流が印加される。このとき、光源部１３０に印加される振幅のうち、ＲＧＢＷいずれかの期間で所定の電流値以上となるように設定される。これにより、光源を安定して発光させることができるため光源の長寿命化を図ることができる。

信号受付部２１０により受け付けられた入力映像信号は、解析部２２０に入力される。解析部２２０においては、入力映像信号の彩度成分が解析され、入力映像信号の彩度を示す値が算出部２３０に入力される。
算出部２３０においては、解析部２２０で求めた入力映像信号の彩度に基づいてＲＧＢＷの各期間における光量比を決定し、光量比に対応する電流値が算出される。このとき、算出される電流値は、ＲＧＢＷいずれかの期間において所定の電流値以上となるように、光量比が決定される。

光源制御部２４０においては、算出部２３０によって算出されたＲＧＢＷの各期間における光量比に対応する電流値の電流を光源部１３０に印加する。また、所定の電流値以上となったＲＧＢＷいずれかの期間を極性反転タイミングとし、その極性反転タイミングに応じて印加電流の極性が反転される。
一方素子制御部２５０においては、算出部２３０により算出された入力信号彩度に応じて、入力映像信号が映像出力信号に変換され、映像出力信号に基づいてＤＭＤ１８０が制御される。

図５は、実施の形態１に係る制御ユニット２００による処理例を説明するための図である。図５に示すＲＧＢセグメントは、カラーホイール１５０のセグメントの色に対応している。同図に示す設定電流値は、セグメント毎に光源に印加される電流値を示している。同図に示す極性は、光源に印加される電流の極性を示している。
なお、理解を容易にするため、図５に示すＲＧＢセグメントは同じ長さの期間で示されているが、通常はカラーホイール１５０のセグメント角に合わせた異なる期間となる（後述する図８、図９、図１１も同様）。

図５では、極性反転の周期が、カラーホイール１５０の回転周期に同期しており、且つフレーム１からフレーム２にかけて、入力信号彩度が高い映像から入力信号彩度が低い映像に切替った場合を例示している。ＲＧＢの所定の比率は、Ｇが最も電流値が高い場合を示している。また、光源の長寿命化に必要な極性反転時の電流値の絶対値をβとする。
図５では、ＲＧＢＷ期間の光量比を、入力信号彩度が高い場合にＧ＞Ｒ＝Ｂ＞Ｗ、入力信号彩度が低い場合にＷ＞Ｇ＞Ｒ＝Ｂとしている。

フレーム１では、算出部２３０により算出されるＲＧＢＷの各期間の光量により、ＲＧＢ期間の電流値をＷ期間に対して相対的に増加させ、増加分だけＷ期間の電流値を小さくする。光源制御部２４０は、カラーホイール１５０の回転周期に同期して、電流値の絶対値がβ以上となるＧ期間の直後で極性反転を行うよう設定する。一方、フレーム２では、算出部２３０により求まるＲＧＢＷの各期間の光量により、ＲＧＢ期間の電流値をＷ期間に対して相対的に減少させ、減少分だけＷ期間の電流値を増加させる。このため、光源制御部２４０では、極性反転周期の位相をシフトさせ、電流値の絶対値がβ以上となるＷ期間の直後で極性反転を行うよう設定する。

［１−４］効果
本実施の形態に係るプロジェクタ１００においては、制御ユニット２００は、入力映像信号の彩度に応じて、光源部１３０に印加する電流の電流値と光源部１３０の極性を反転させる極性反転タイミングとを設定し、カラーホイール１５０の回転周期に同期して、光源部１３０に対し極性反転タイミングで極性を反転させながら電流を印加し、入力映像信号の彩度の変化に応じて、極性反転タイミングをシフトさせる。ここでは、映像の明るさや鮮やかさに応じて、動的にカラーホイール１５０の複数のセグメントに印加する電流値を変更する。これにより、色バランスを保つことができ、画質の向上を図ることができる。

また、制御ユニット２００は、入力映像信号の彩度の変化による電流値の動的変化応じて、極性反転タイミングをシフトさせるため、光源ランプの長寿命化を実現することができる。
［１−５］変形例１
上記実施の形態１では、図５に示すようなカラーホイール１５０の回転周期に同期して極性反転タイミングを制御する場合について説明した。変形例１では、極性反転周期を複数設定する例について説明する。

本来、光源部１３０の極性反転時には、一時的な電流値変化に起因する光量変化が発生する。そのため、極性反転周期が切り替わると映像の色バランスがわずかながら変化する場合がある。このため、本変形例１では、シーンチェンジ判定を行い、同判定に基づき一方の極性反転周期を他方の極性反転周期に変更することで、色バランス変化の視認性を低減する。

以下、図８を用いて変形例１に係る制御ユニット２００の制御内容について説明する。
図８は、実施の形態１の変形例１について説明するための図である。図８に示すＲＧＢセグメントは、カラーホイール１５０のセグメントの色に対応している。同図に示す設定電流値は、セグメント毎に光源部１３０に印加される電流値を示している。図８に示す極性反転トリガは、光源に印加される電流の極性（プラスまたはマイナス）を反転させるためのパルス信号である。図８に示す極性は、光源に印加される電流の極性を示している。図８に示す極性反転周期は、極性が反転する周期を示している。

周期Ａは、極性反転周期が、カラーホイール１５０の４回転で１周期となる周期を示している。周期Ｂは、ＲＧＢＷ各期間の終わりに同期して極性反転を行う周期を示している。
光源制御部２４０は、第１期間に第１極性、第２期間に第２極性の状態になるように光源部１３０を制御し、解析部２２０の解析結果に応じて第１期間と第２期間とを切り替える。第１期間は、例えば、マイナスの期間を示す。第２期間は、例えば、プラスの期間を示す。第１極性は、マイナス、第２極性は、プラスを示す。

解析部２２０は、前フレームの入力信号彩度と、現フレームの入力信号彩度との差分を算出し、シーンチェンジ判定を行う。例えば、入力信号彩度の差分値が閾値以上の場合には、シーンが変わったと判断し、現フレームの入力信号彩度をそのまま採用する。一方で、閾値未満の場合には、現フレームの入力信号彩度が前フレームの入力信号彩度未満であるとき、前フレームの入力信号彩度から所定値分減少させた値を現フレームの入力信号彩度とする。また、閾値未満の場合であって、現フレーム入力信号彩度が前フレームの入力信号彩度以上であるとき、前フレームの入力信号彩度から所定値分増加させた値を現フレームの入力信号彩度とする。

図８では、フレーム１からフレーム２にかけて、入力信号彩度が高い映像から、入力信号彩度が低い映像に切替った例を示している。フレーム１からフレーム２にかけて、算出部２３０で算出された入力信号彩度が変化する。入力信号彩度の値にしたがって、光源制御部２４０は、ＲＧＢ期間の光源電流値を減少させ、Ｗ期間の光源電流値を増加させる。その際、光源部１３０の長寿命化に必要な光源電流値の絶対値が、βである期間が、ＧからＷに変化している。このため、極性反転周期をＷ期間にシフトさせる。更に、光源制御部２４０は、解析部２２０による解析結果から、入力信号彩度の変化に基づきシーンチェンジがあったと判定し、その結果に基づきフレーム２において所定の電流値β以上となるＷ期間のタイミングで極性反転周期を周期Ａから周期Ｂに切替える。

上述のように、カラーホイール１５０は、複数のセグメントを有している。カラーホイール１５０は、補色、単色のそれぞれで、最もセグメント角の小さいセグメントを有している。最もセグメント角の小さいセグメントおよびＷセグメントのうち、少なくとも２つのセグメントで、映像に応じて極性反転タイミングを切替える。
以上の変形例に係るプロジェクタ１００においては、複数の極性反転周期を有する場合においても、極性反転周期の切替えタイミングで発生する色バランス変化の視認性を低減することができる。これにより画質の向上を図ることができる。
（実施の形態２）
実施の形態２では、実施の形態１の制御に加え、急峻な電力変化によるフリッカーを抑える方法を用いたプロジェクタについて説明する。

［２−１］構成
本実施形態にかかるプロジェクタは、図１〜図３に示す実施の形態１のプロジェクタ１００と同じ構成を有するため、説明を省略する。また、以下においては、実施の形態１と同一の構成及び機能については、図面及び符号を参照する。
［２−２］動作
本実施形態に係るプロジェクタ１００の制御ユニット２００（図３）は、複数のサブフレームからなる各フレームで算出された入力信号彩度を参照して、前後フレームの相関関係から、前後フレームの光量差が小さくなるように、サブフレームの光量を変更する。その際、フレームに必要な各ＲＧＢＷ期間の光量が増減しないように制御する。

例えば、解析部２２０が前後フレームの入力信号彩度を解析した結果、入力信号彩度が単調減少している場合には、フレーム内の各ＲＧＢ期間において単調減少、Ｗ期間において単調増加の関係になるように電流値を制御する。また、入力信号彩度が単調増加する場合も同様に、フレーム内の各ＲＧＢ期間において単調増加、Ｗ期間において単調減少の関係になるように電流値を制御する。

図９は、実施の形態２の処理例について説明するための図である。図９では、入力映像信号が６０Ｈｚであるのに対して、カラーホイールが１８０Ｈｚで動作している。また、フレーム０からフレーム２にかけて入力信号彩度が単調減少している。
実施の形態１の場合、サブフレーム１〜３で同一の光量を設定するため、図９（ａ）に示すとおり、フレームの切替えタイミングで光量が大きく変化する。

一方、本実施形態にかかる図９（ｂ）に示す例の場合、以下に示す処理手順により、フレーム間の急峻な輝度変化を抑制することができる。
図９（ｂ）では、第１に、現フレームに対して、前後フレームのＲＧＢＷ期間の光量をそれぞれ比較する。比較した結果から単調増加か単調減少かを判定する。第２に、単調増加の場合には、現フレームと前フレームのサブフレーム３との光量差分、現フレームと後フレームの光量差分のうち、光量差分の絶対値となる光量変化量の小さいほうに合わせて、現フレームのサブフレーム１の光量を減少、現フレームのサブフレーム３の光量を増加させる。その際、ＲＧＢＷ期間のうち、少なくとも１つの期間において電流値の絶対値がβ以上の期間となるように調整する。

なお、光量の増減によりすべての期間において、電流値の絶対値がβ未満になる場合は、少なくとも１つが電流値の絶対値がβ以上となるように、変化量を低減する。ここでの電流値の絶対値がβであるときは、光源の長寿命化に必要な極性反転時の電流値を光量に換算したものである。或いは、光量の増減によりすべての期間において、電流値の絶対値がβ未満にならない場合は、設定された極性反転タイミングで極性反転を行わないようにしてもよい。

図９（ｂ）では、現フレームをフレーム１とすると、前フレームのサブフレーム３との差分は、ＲＧＢ期間の光量差分がそれぞれ−２０％、Ｗ期間の光量差分が６０％であり、後フレームとの差分は、ＲＧＢ期間の光量差分がそれぞれ２０％、Ｗ期間の光量差分が−６０％である。光量変化量は、ＲＧＢ期間が２０％、Ｗ期間が６０％となっている。したがって、フレーム１のサブフレーム１はフレーム１の光量（サブフレーム２の光量）に対して、ＲＧＢ期間の光量を１０％増加した値、Ｗ期間は３０％減少した値とし、フレーム１の光量に対して、サブフレーム３はＲＧＢ期間の光量を１０％減少した値、Ｗ期間は３０％増加した値とする。

［２−３］効果
実施の形態２に係るプロジェクタ１００においては、制御ユニット２００は、現フレームと前後のフレーム間の、入力映像信号の彩度成分の増減を判定し、現フレームと前後のフレーム間において、緩やかに増加又は減少するようにＲＧＢＷ期間の光量比を変更する。これにより、映像の明るさや鮮やかさに応じて、動的にランプ電流値を変更した場合においても、光源の長寿命化を実現する極性反転制御を行うだけでなく、光量の急峻な変化によるフリッカーも抑制することができる。

（実施の形態３）
実施の形態３に係るプロジェクタは、実施の形態１の制御に加え、正負の極性間で電流積算量が偏らないように制御する。
実施の形態１では、入力映像信号の彩度に応じて極性反転タイミングをシフトさせる。このため、正負の極性間で印加電流量に差異が生じる。正負のいずれか一方のみに印加電流量が偏ると、ランプ光源の電極先端が損傷し、カラーホイールに対するランプ光源の出射光のスポットの位置ずれが生じる。その結果、ランプ光源の安定性を損ない、表示する画質の低下の原因にもなる。これを防ぐため、本実施形態に係るプロジェクタでは、正負の極性間での電流積算量の均等化を行う。

［３−１］構成
本実施形態にかかるプロジェクタは、図１〜図３に示す実施の形態１のプロジェクタ１００と同じ構成を有するため、説明を省略する。また、以下においては、実施の形態１と同一の構成及び機能については、図面及び符号を参照する。
図１０は、実施の形態３に係る制御ユニット２００´の機能を示すブロック図である。図３に示すように、制御ユニット２００´は、電流値積算部２６０を備える点において、実施の形態１と異なる。

電流値積算部２６０は、算出部２３０より得られるＲＧＢＷ各期間の電流値と極性反転位置情報とから、プラス側とマイナス側それぞれの電流値の積算を行いメモリ等に格納する。光源制御部２４０´は、電流値積算部２６０から得られる電流積算値の判定処理を行い、その判定結果に応じて極性反転タイミングをシフトさせる。
［３−２］動作
実施の形態１と同様に、信号受付部２１０により受け付けられた入力映像信号は、解析部２２０に入力される。解析部２２０においては、入力映像信号の彩度成分が解析され、入力映像信号の彩度を示す値が算出部２３０に入力される。

算出部２３０においては、解析部２２０で求めた入力映像信号の彩度に基づいてＲＧＢＷの各期間における光量比に対応する電流値が算出される。また、算出された電流値は、ＲＧＢＷいずれかの期間においては、所定の電流値以上となるように設定される。
電流値積算部２６０においては、算出部２３０より得られるＲＧＢＷ各期間の電流値と極性反転位置情報とから、プラス側とマイナス側それぞれの電流値の積算を行いメモリ等に格納する。

光源制御部２４０´は、算出部２３０によって算出されたＲＧＢＷの各期間における光量比に対応する電流値を光源部１３０に印加する。
また、光源制御部２４０´においては、所定の電流値以上となったＲＧＢＷいずれかの期間を極性反転タイミングとする一方で、電流値積算部２６０より取得する電流積算値を判定し、その判定結果に応じて極性反転タイミングをシフトさせる。例えば、プラス側又はマイナス側の電流積算値が１サブフレーム(ＲＧＢＷの一塊)の電流積算値以上偏っている場合は、極性反転タイミングを１サブフレーム分シフトさせる。例えば、
プラス側の電流積算値-マイナス側の電流積算値≧１サブフレーム分の電流値
の条件を満たす場合、プラス側の電流積算値が大きい。よって、光源制御部２４０´は、マイナス側の極性の期間をサブフレーム１つ分増やすことにより、プラス側への電流積算値の偏りを解消する。

図１１は、実施の形態３に係る制御ユニット２００´による処理例を説明するための図である。図１１に示すＲＧＢセグメントは、カラーホイール１５０のセグメントの色に対応している。同図に示す設定電流値は、セグメント毎に光源に印加される電流値を示している。同図に示す極性は、光源に印加される電流の極性を示している。同図に示すサブフレームの電流値の合計は、各サブフレームにおける電流値合計を示す。同図に示す電流積算値は、プロジェクタ１００における電流積算値である。なお、図示例では、フレーム１開始時の電流積算値を−４５０％としている。

図１１に示すように、フレーム２においては、実施の形態１に則り、Ｗ期間が所定の電流値以上になるよう設定され、同期間の位置Ｐ１を極性反転（プラスからマイナスへ）のタイミングとしている。しかし、Ｐ１の時点で、プラス側の電流積算値−マイナス側の電流積算値＝−３００％となっている。これは、１サブフレーム分の電流値（３００％）以上である。よって、光源制御部２４０´は、Ｐ１においてプラスからマイナスへの極性反転を行わず、次の極性反転位置Ｐ２においてプラスからマイナスへの極性反転を行う。

なお、上記例においては、１サブフレーム毎に極性期間を延長しているが、これに限定されない。例えば、１サブフレーム未満の期間を延長するようにしてもよい。また、極性反転位置の変更タイミングも、サブフレーム毎である必要はない。
［３−３］効果等
実施の形態３に係るプロジェクタ１００においては、制御ユニット２００´は、光源部１３０のプラス極性とマイナス極性にそれぞれ印加した電流の積算値を算出し、プラス極性に対する電流の積算値とマイナス極性に対する電流の積算値とがほぼ等しくなるように、極性反転タイミングをシフトさせる。これにより、プラスとマイナスの極性間で電流積算量が偏ることによるランプ光源の損傷を防ぎ、ランプ光源の安定性を確保し、表示画質の低下を防ぐことができる。

（その他の実施の形態）
以上のように、本開示における実装の例示として、実施の形態１〜実施の形態３を説明した。しかしながら、本開示は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。
［１］
上述した実施の形態に係るプロジェクタ１００では、制御ユニット２００の解析部２２０は、フレームを構成する複数の画素毎の入力映像信号に基づいて、入力映像信号の彩度成分の最大値を入力信号彩度として取得する。しかしながら、これに限定されることなく、解析部２２０は、フレームを構成する複数の画素毎の入力映像信号に基づいて、入力映像信号の彩度成分の平均値を入力信号彩度として取得してもよい。

解析部２２０はまた、彩度情報に加え、輝度情報や色相情報を解析し、入力信号彩度に付加しても良い。具体的には画素ごとの彩度と輝度を乗算し、入力信号彩度として取得しても良い。
更に、解析部２２０は、入力映像信号の彩度成分毎に画素の頻度（画素数）を示すヒストグラムを生成してもよい。このようなケースでは、解析部２２０は、フレームを構成する複数の画素毎の入力映像信号に基づいて、入力映像信号の彩度成分の分散値を入力信号彩度として取得してもよい。

［２］
上述した実施の形態では、光源光量比から光源に設定する電流値を求めるにあたり、変換関数（図４）を用いた。しかしながら、変換関数は、これに限定されることなく、ＬＵＴ（Ｌｏｏｋ Ｕｐ Ｔａｂｌｅ）として実装してもよい。
［３］
上述した実施の形態では、ＲＧＢＷの４色カラーホイールについて例示した。しかしながら、実施の形態はこれに限定されるものではない。例えば、ＲＧＢＣＭＹＷのカラーホイールを用いても良い。また、実施の形態１において、第２セグメントは、白色のセグメントである旨を説明した。しかしながらこれに限定されることなく、第２セグメントは、シアン、マゼンダ、イエローの複数のセグメントであってもよい。要するに白色光を生成することができるものであればよい。

［４］
上述した実施の形態では、カラーホイールの回転数は、１８０Ｈｚである旨を説明した。しかしながらこれに限られることなく、例えば、１２０Ｈｚや２４０Ｈｚで駆動し、サブフレーム数を増減させてもよい。
［５］
上述した実施の形態では、ＲＧＢＷ期間でＧまたＷの電流値の絶対値をβ以上とする例を示したが、それ以外の期間において電流値の絶対値がβ以上としてもよい。例えば、ＲＧＢＣＭＹＷのカラーホイールの場合では、ＲＧＢのいずれか１期間またはＣＭＹのいずれか１期間またはＷのうちいずれかの期間の電流値の絶対値がβ以上の電流値となればよい。また、ホワイトバランスを考慮すると、ＲＧＢ期間のうちカラーホイールのセグメント角が最も小さい色の期間が最も電流値を高く設定される（電流値の絶対値がβ以上の電流値となる）ことが望ましい。ＣＭＹ期間についても同様である。

［６］
なお、上記実施形態で説明したプロジェクタ１００の制御ユニット２００又は２００´の各ブロックは、ＬＳＩなどの半導体装置により個別に１チップ化されても良いし、一部又は全部を含むように１チップ化されてもよい。
また、制御ユニット２００又は２００´は、上記実施形態の各処理をハードウェアにより実現してもよいし、ソフトウェアにより実現してもよい。さらに、ソフトウェアおよびハードウェアの混在処理により実現してもよい。

［７］
本発明は、上記実施形態における投写型映像表示装置として実現されることに限定されず、投写型映像表示装置を制御する制御装置、映像投影制御方法、又は映像投影制御プログラムとしても実現される。

本開示は、プロジェクタなどの投写型映像表示装置に適用可能である。

１００ プロジェクタ
１１０ スクリーン
１２０ 照明光学系
１３０ 光源部
１３１ 発光管
１３２リフレクタ
１６０ リレー光学系
１６１、１６２、１６３ レンズ
１４０ ロッドインテグレータ
１５０ カラーホイール
１８０ ＤＭＤ
１７０ 全反射プリズム
１７１、１７２ プリズム
１９０ 投影光学系
２００ 制御ユニット
２１０ 信号受付部
２２０ 解析部
２３０ 算出部
２４０ 光源制御部
２５０ 素子制御部
２６０ 電流値積算部

Claims (16)

1. 映像信号を入力し、入力映像信号に応じた映像を投写により表示する投写型映像表示装置であって、
   印加された電流に応じた光を出射する光源部と、
   前記光源部からの出射光の光路上に設けられ、所定の回転周期により回転して前記出射光を時分割して複数色の光を生成する色生成部と、
   前記色生成部により生成された複数色の光を前記入力映像信号に基づいて変調する光変調部と、
   前記光源部と前記光変調部とを制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記入力映像信号の色の成分に応じて、前記光源部に印加する電流の電流値と前記光源部の極性を反転させる極性反転タイミングとを設定し、
   前記色生成部の前記所定の回転周期に同期して、前記光源部に対し前記極性反転タイミングで極性を反転させながら前記電流値の電流を印加し、
   前記入力映像信号の色の成分の変化に応じて、前記極性反転タイミングをシフトさせる、
   投写型映像表示装置。
2. 前記制御部は、
   映像を構成する単位であるフレーム毎に、前記入力映像信号の色の成分に応じて前記複数色の光の光量比を決定し、
   前記光量比に応じて各色の光を出力するように前記電流値を設定し、
   前記複数色の光を出力するための電流値のうち最大の電流値の電流を印加するタイミングに合わせて前記極性反転タイミングを設定する、
   請求項１に記載の投写型映像表示装置。
3. 前記制御部は、前記最大の電流値が前記複数色の光を出力するための電流値の平均値よりも大きい所定の電流値以上となるように、前記光量比を決定する、
   請求項２に記載の投写型映像表示装置。
4. 前記制御部は、
   前記入力映像信号の色の成分の変化に応じて、前記複数色の光の光量比を変更することにより、前記最大の電流値を異なる色の光に対して設定する、
   請求項２又は３に記載の投写型映像表示装置。
5. 前記複数色の光は、少なくとも赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、及び白（Ｗ）を含み、
   前記制御部は、
   前記赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の光の光量が前記白（Ｗ）の光の光量よりも大きい場合、前記赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の光のうち少なくとも一つを出力するための電流値が前記最大の電流値となるように前記光量比を決定し、
   前記白（Ｗ）の光の光量が前記赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、及び青（Ｂ）の光の光量よりも大きい場合、前記白（Ｗ）の光を出力するための電流値が前記最大の電流値となるように前記光量比を決定する、
   請求項２から４のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
6. 前記制御部は、
   第１期間にプラスまたはマイナスのいずれか一方である第１極性、第２期間に前記第１極性とは異なる極性である第２極性の状態になるように前記光源部を制御し、
   前記入力映像信号の色の成分の変化に応じて、前記第１期間と前記第２期間とを制御する請求項１から５のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
7. 前記制御部は、
   周期の異なる少なくとも二つの極性反転周期を設定し、
   前記入力映像信号の色の成分の変化に応じてシフトされた前記極性反転タイミングに合わせて前記極性反転周期を切り替える、
   請求項１から６のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
8. 前記制御部は、
   一フレームと前記一フレームの前又は後のフレーム間の、前記入力映像信号の色の成分の増減を判定し、
   前記一フレームと前記前又は後のフレーム間において、緩やかに増加又は減少するように前記複数色の光の光量比を変更する、
   請求項３に記載の投写型映像表示装置。
9. 前記制御部は、前記複数色の光の光量比の変更の結果、前記最大の電流値が前記所定の電流値以上とならない場合、設定した前記極性反転のタイミングで前記光源部の極性の反転を行わない、
   請求項８に記載の投写型映像表示装置。
10. 前記色生成部は、前記入力映像信号の映像を構成する単位である１フレームの表示に少なくとも２周以上回転するカラーホイールを有し、
    前記１フレームは複数のサブフレームから構成され、各サブフレームは、前記カラーホイールの１周分に相当し、
    前記制御部は、前記入力映像信号の色の成分に基づき、前記サブフレーム毎に異なる電流値を設定する、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
11. 前記色生成部は、前記複数色にそれぞれ対応する複数のセグメントを有するカラーホイールを有し、
    前記複数のセグメントは、補色セグメント及び単色セグメントを含み、
    前記補色セグメント及び前記単色セグメントそれぞれは最もセグメント角の小さいセグメントを有し、
    前記最もセグメント角の小さいセグメントおよび白色セグメントのうち、少なくとも２つのセグメントに同期して前記極性反転タイミングを設定する、
    請求項１〜１０のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
12. 前記制御部は、
    前記光源部の二つの極性であるプラス側の極性とマイナス側の極性にそれぞれ印加した電流の積算値を算出し、
    前記プラス側の極性に対する電流の積算値と前記マイナス側の極性に対する電流の積算値とがほぼ等しくなるように、前記極性反転タイミングを変更する、
    請求項１〜１１のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
13. 前記色の成分は、彩度、輝度、及び色相の少なくとも一つである、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の投写型映像表示装置。
14. 光源部とカラーホイールとを備え、映像信号を入力し、入力映像信号に応じた映像を投写により表示する投写型映像表示装置を制御する映像投影制御装置であって、
    前記入力映像信号の色の成分に応じて、前記光源部に印加する電流の電流値と前記光源部の極性を反転させる極性反転タイミングとを設定する算出部と、
    前記カラーホイールの所定の回転周期に同期して、前記光源部に対し前記極性反転タイミングで極性を反転させながら前記電流値の電流を印加する光源制御部であって、前記入力映像信号の色の成分の変化に応じて、前記極性反転タイミングをシフトさせ光源制御部と、
    を備える、
    映像投影制御装置。
15. 光源部とカラーホイールとを備え、映像信号を入力し、入力映像信号に応じた映像を投写により表示する投写型映像表示装置を制御する映像投影制御方法であって、
    前記入力映像信号の色の成分に応じて、前記光源部に印加する電流の電流値と前記光源部の極性を反転させる極性反転タイミングとを設定し、
    前記カラーホイールの所定の回転周期に同期して、前記光源部に対し前記極性反転タイミングで極性を反転させながら前記電流値の電流を印加し、
    前記入力映像信号の色の成分の変化に応じて、前記極性反転タイミングをシフトさせる、
    映像投影制御方法。
16. 光源部とカラーホイールとを備え、映像信号を入力し、入力映像信号に応じた映像を投写により表示する投写型映像表示装置を制御する方法をコンピュータに実行させる映像投影制御プログラムであって、
    前記入力映像信号の色の成分に応じて、前記光源部に印加する電流の電流値と前記光源部の極性を反転させる極性反転タイミングとを設定し、
    前記カラーホイールの所定の回転周期に同期して、前記光源部に対し前記極性反転タイミングで極性を反転させながら前記電流値の電流を印加し、
    前記入力映像信号の色の成分の変化に応じて、前記極性反転タイミングをシフトさせる、
    映像投影制御プログラム

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