KR20130020613A

KR20130020613A - 투사형 표시 장치 및 그 제어 방법

Info

Publication number: KR20130020613A
Application number: KR1020120089833A
Authority: KR
Inventors: 히로사다 호리구찌; 히로시 요시모또; 다다시 야마다
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2011-08-18
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-02-27
Also published as: US9588410B2; US20130044297A1; CN102955336A; JP6047987B2; CN102955336B; EP2560392A2; JP2013057930A; TW201310158A; EP2560392A3

Abstract

램프 조광의 감광률의 한계나 색 어긋남, 메카니즘 조광의 열 부하나 색 얼룩을 개선한다.
프로젝터(100)는, 광원(10)과, 액정 라이트 밸브(30R, 30G, 30B)와, 조광 기구(20)와, 조명 광학계(40)와, 입력 화상 신호에 기초하여, 액정 라이트 밸브에 입사시키는 입사 광량을 결정하고, 입사 광량에 따라서 신장한 출력 화상 신호를 출력하고, 입사 광량에 기초하여 고압 수은 램프(11)의 제1 감광률을 지정하는 제1 제어 신호 CTL1과, 조광 기구(20)의 제2 감광률을 지정하는 제2 제어 신호 CTL2를 생성하는 제어 회로(60)와, 제1 제어 신호 CTL1에 기초하여 광원(10)을 구동하는 조명 구동 회로(70)와, 제2 제어 신호 CTL2에 기초하여 차광판(21)을 구동하는 차광판 구동 회로(80)를 구비한다.

Description

투사형 표시 장치 및 그 제어 방법{PROJECTION TYPE DISPLAY DEVICE AND CONTROL METHOD THEREOF}

본 발명은, 램프 조광과 메카니즘 조광을 구비한 투사형 표시 장치 및 그 제어 방법에 관한 것이다.

최근 들어, 대화면을 스크린에 표시하는 투사형 표시 장치로서 프로젝터가 보급되고 있다. 프로젝터는 화면의 대형화에는 유리하지만, 표시 콘트라스트가 액정 라이트 밸브에서의 콘트라스트에 의존하기 때문에, 충분한 콘트라스트를 얻지 못한다는 문제가 있었다. 따라서, 액정 라이트 밸브로의 입사 광량을 조정하기 위해, 화상 신호에 따라서 광원의 휘도를 변화시키도록 한 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1). 또한, 광원으로부터 액정 라이트 밸브까지의 광로 위에 기계식 조광 수단을 구비한 프로젝터도 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 2). 기계식 조광 수단은, 차광판을 개폐하는 것이며, 조리개로서 기능한다.

일본 특허 출원 공개 평5-66501호 공보 일본 등록 특허 제4158618호 공보

그런데, 광원으로서 고압 수은 램프를 이용하는 경우가 있다. 고압 수은 램프는 감광률이 높은 상태를 장시간 계속하면, 램프 내부의 할로겐 사이클의 기능이 저하하고, 증발한 전극의 성분이 램프의 내벽에 석출하는 흑화 현상이 생긴다. 이 때문에, 램프 조광에는, 감광률에 일정한 한계가 있어, 콘트라스트를 충분히 높게 할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 또한, 램프 조광에서는, 광량을 저하시키면, 발광 스펙트럼이 변화하고, 색 어긋남이 발생한다고 하는 문제가 있었다.

한편, 기계식 메카니즘 조광은, 차광판의 열의 부하가 크므로 사용 재료나 구조가 제약되고, 또한 광원의 소비 전력을 삭감할 수 없다고 하는 문제가 있었다. 또한, 메카니즘 조광에는, 감광률을 변화시키면, 액정 라이트 밸브에 입사하는 경사광의 성분이 변화하기 때문에, 색 얼룩이 발생한다는 문제가 있었다.

본 발명은 상술한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 램프 조광과 메카니즘 조광의 문제점을 개선하는 것을 해결 과제로 한다.

이상의 과제를 해결하기 위해, 본 발명에 따른 투사형 표시 장치는, 고압 수은 램프를 구비한 광원과, 입사한 광을 광 변조하는 액정 라이트 밸브와, 상기 광원과 상기 액정 라이트 밸브 사이에 설치되고, 상기 광원으로부터 광을 기계적으로 차광하는 조광부와, 상기 액정 라이트 밸브로부터의 광을 투사하는 투사부와, 표시할 화상을 나타내는 입력 화상 신호에 기초하여, 상기 액정 라이트 밸브에 입사시키는 입사 광량을 결정하는 처리와, 상기 입사 광량에 따라서 상기 입력 화상 신호를 신장한 출력 화상 신호를 상기 액정 라이트 밸브에 출력하는 처리와, 상기 입사 광량에 기초하여, 상기 고압 수은 램프의 감광률인 제1 감광률과 상기 조광부의 감광률인 제2 감광률을 결정하는 처리를 실행하는 제어부와, 상기 제1 감광률에 기초하여 상기 광원을 구동하는 광원 구동부와, 상기 제2 감광률에 기초하여 상기 조광부를 구동하는 조광 구동부를 구비하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 램프 조광과 메카니즘 조광을 조합함으로써, 메카니즘 조광의 제2 감광률을 내릴 수 있으므로, 조광부의 열 부하를 경감할 수 있으며, 그 사용 재료의 자유도를 넓힐 수 있고, 또한 구조를 간소화할 수 있다. 또한, 램프 조광과 메카니즘 조광을 복합하여 얻어지는 시스템 감광률을 램프 조광에도 담당시킬 수 있으므로, 광원의 소비 전력을 삭감할 수 있으며, 더구나 메카니즘 조광의 제2 감광률의 변화 범위를 좁게 할 수 있으므로, 화상의 색 얼룩을 억제할 수 있다.

상술한 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 제1 감광률이 상기 제2 감광률보다 커지도록 결정하는 것이 바람직하다. 이 경우에는, 소비 전력의 삭감을 우선하면서, 조광부의 열 부하를 경감하기 위함이다.

상술한 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 고압 수은 램프에 있어서의 조정 가능한 최대의 감광률을 최대 감광률이라 하고, 상기 제1 감광률 및 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 액정 라이트 밸브에 입사되는 최대의 광량을 최대 광량이라 했을 때, 상기 제어부는, 상기 입사 광량이 상기 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 상기 제1 감광률이 상기 최대 감광률에 도달하기까지는 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 제1 감광률을 증가시키고, 상기 제1 감광률이 상기 최대 감광률에 도달한 후에는 상기 제2 감광률을 증가시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 램프 조광에서는 감광을 할 수 없는 레벨까지 감광을 행할 수 있으므로, 콘트라스트비가 높은 화상을 표시하는 것이 가능해진다. 또한, 메카니즘 조광의 제2 감광률을 내릴 수 있으므로, 조광부의 열 부하를 경감할 수 있으며, 그 사용 재료의 자유도를 넓힐 수 있고, 또한 구조를 간소화할 수 있다. 또한, 시스템 감광률을 램프 조광에도 담당시킬 수 있으므로, 광원의 소비 전력을 삭감할 수 있다. 더하여, 메카니즘 조광만의 경우와 비교하여 조광부에 의한 감광은 작게 할 수 있으므로 액정 라이트 밸브에 입사하는 광의 경사 방향의 성분을 저감할 수 있어, 화상의 색 얼룩을 개선할 수 있다.

상술한 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 고압 수은 램프에 있어서 할로겐 사이클이 정상적으로 기능하는 최대의 감광률을 제1 기준 감광률이라 하고, 상기 제1 감광률 및 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 액정 라이트 밸브에 입사되는 최대의 광량을 최대 광량이라 했을 때, 상기 제어부는, 상기 입사 광량이 상기 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 상기 제1 감광률이 상기 제1 기준 감광률에 도달하기까지는 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 제1 감광률을 증가시키고, 상기 제1 감광률이 상기 제1 기준 감광률에 도달한 후에는 상기 제2 감광률을 증가시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 고압 수은 램프의 할로겐 사이클을 정상적으로 기능시키면서, 원하는 시스템 감광률을 얻기 위해서는 램프 조광으로 부족한 만큼을 메카니즘 조광으로 보충할 수 있다. 이 결과, 고압 수은 램프의 장기 수명화를 도모하면서, 콘트라스트비를 높일 수 있다. 또한, 시스템 감광률을 램프 조광에도 담당시킬 수 있으므로, 광원의 소비 전력을 삭감할 수 있다.

상술한 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 액정 라이트 밸브는 복수의 색에 각각 대응하는 액정 패널을 구비하고, 상기 고압 수은 램프를 차례로 감광한 경우에 투사된 화상의 색 어긋남이 소정의 기준에 도달하는 감광률을 제2 기준 감광률이라 하고, 상기 제1 감광률 및 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 액정 라이트 밸브에 입사되는 최대의 광량을 최대 광량이라 했을 때, 상기 제어부는, 상기 입사 광량이 상기 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 상기 제1 감광률이 상기 제2 기준 감광률에 도달하기까지는 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 제1 감광률을 증가시키고, 상기 제1 감광률이 상기 기준 감광률에 도달한 후에는 상기 제2 감광률을 증가시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 따르면, 색 어긋남이 허용되는 범위에서, 광원의 소비 전력을 삭감할 수 있어, 원하는 시스템 감광률을 얻기 위해서는 램프 조광으로 부족한 만큼을 메카니즘 조광으로 보충할 수 있다. 이 결과, 콘트라스트비를 높일 수 있다. 또한, 메카니즘 조광의 제2 감광률을 내릴 수 있으므로, 조광부의 열 부하를 경감할 수 있으며, 그 사용 재료의 자유도를 넓힐 수 있고, 또한 구조를 간소화할 수 있다.

상술한 투사형 표시 장치에 있어서, 상기 제어부는, 상기 고압 수은 램프의 열화를 억제하는 소정 기간에 있어서, 상기 광원이 소정의 휘도로 발광하도록 상기 제1 감광률을 설정하고, 또한 상기 입사 광량이 얻어지도록 상기 제2 감광률을 제어하는 것이 바람직하다. 본 발명에 따르면, 고압 수은 램프의 열화를 억제할 수 있어, 고압 수은 램프의 장기 수명화를 도모할 수 있다. 또한, 메카니즘 조광을 구비하지 않은 경우에는, 소정 기간에 있어서, 시스템 감광률을 제어할 수 없으므로, 콘트라스트비가 저하해 버리지만, 본 발명에 따르면, 소정 기간에서도 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다.

본 발명은, 고압 수은 램프를 구비한 광원과, 입사한 광을 광 변조하는 액정 라이트 밸브와, 상기 광원과 상기 액정 라이트 밸브 사이에 설치되고, 상기 광원으로부터 광을 기계적으로 차광하는 조광부와, 상기 액정 라이트 밸브로부터의 광을 투사하는 투사부를 구비한 투사형 표시 장치를 제어하는 방법으로서 파악할 수도 있다.

이 경우, 투사형 표시 장치의 제어 방법은, 표시할 화상을 나타내는 입력 화상 신호에 기초하여, 상기 액정 라이트 밸브에 입사시키는 입사 광량을 결정하고, 결정한 광량에 따라서 상기 입력 화상 신호를 신장한 출력 화상 신호를 상기 액정 라이트 밸브에 공급하고, 결정된 상기 입사 광량에 기초하여, 상기 고압 수은 램프의 감광률인 제1 감광률과 상기 조광부의 감광률인 제2 감광률을 결정하고, 상기 제1 감광률에 기초하여 상기 광원을 구동하고, 상기 제2 감광률에 기초하여 상기 조광부를 구동하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상술한 투사형 표시 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 고압 수은 램프에 있어서의 조정 가능한 최대의 감광률을 최대 감광률이라 하고, 상기 제1 감광률 및 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 액정 라이트 밸브에 입사되는 최대의 광량을 최대 광량이라 했을 때, 상기 입사 광량이 상기 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 상기 제1 감광률이 상기 최대 감광률에 도달하기까지는 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 제1 감광률을 증가시키고, 상기 제1 감광률이 상기 최대 감광률에 도달한 후에는 상기 제2 감광률을 증가시키는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 투사형 표시 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 고압 수은 램프에 있어서 할로겐 사이클이 정상적으로 기능하는 최대의 감광률을 제1 기준 감광률이라 하고, 상기 제1 감광률 및 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 액정 라이트 밸브에 입사되는 최대의 광량을 최대 광량이라 했을 때, 상기 입사 광량이 상기 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 상기 제1 감광률이 상기 제1 기준 감광률에 도달하기까지는 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 제1 감광률을 증가시키고, 상기 제1 감광률이 상기 제1 기준 감광률에 도달한 후에는 상기 제2 감광률을 증가시키는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 투사형 표시 장치의 제어 방법에 있어서, 투사형 표시 장치가 상기 액정 라이트 밸브는 복수의 색에 각각 대응하는 액정 패널을 구비하는 경우에는, 상기 고압 수은 램프를 차례로 감광한 경우에 투사된 화상의 색 어긋남이 소정의 기준에 도달하는 감광률을 제2 기준 감광률이라 하고, 상기 제1 감광률 및 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 액정 라이트 밸브에 입사되는 최대의 광량을 최대 광량이라 했을 때, 상기 입사 광량이 상기 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 상기 제1 감광률이 상기 제2 기준 감광률에 도달하기까지는 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 제1 감광률을 증가시키고, 상기 제1 감광률이 상기 기준 감광률에 도달한 후에는 상기 제2 감광률을 증가시키는 것이 바람직하다.

또한, 상술한 투사형 표시 장치의 제어 방법에 있어서, 상기 고압 수은 램프의 열화를 억제하는 소정 기간에 있어서, 상기 광원이 소정의 휘도로 발광하도록 상기 제1 감광률을 설정하고, 또한 상기 입사 광량이 얻어지도록 상기 제2 감광률을 제어하는 것이 바람직하다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 프로젝터의 블록도.
도 2는 제어 테이블의 기억 내용을 설명하기 위한 설명도.
도 3은 제1 실시 형태에 따른 프로젝터의 램프 조광 및 메카니즘 조광의 감광률과 시스템 감광률의 관계를 나타내는 그래프.
도 4는 제2 실시 형태에 따른 프로젝터의 램프 조광 및 메카니즘 조광의 감광률과 시스템 감광률의 관계를 나타내는 그래프.
도 5는 제3 실시 형태에 따른 프로젝터의 램프 조광 및 메카니즘 조광의 감광률과 시스템 감광률의 관계를 나타내는 그래프.
도 6은 색 어긋남과 램프 조광의 제1 감광률의 관계를 나타내는 그래프.
도 7은 제4 실시 형태에 따른 프로젝터의 램프 조광 및 메카니즘 조광의 감광률과 시스템 감광률의 관계를 나타내는 그래프.
도 8은 제5 실시 형태에 따른 프로젝터의 램프 조광 및 메카니즘 조광의 감광률과 시스템 감광률의 관계를 나타내는 그래프.
도 9는 화소 데이터의 계조수마다의 출현수 분포(히스토그램)를 설명하기 위한 설명도.
도 10은 영상 신호의 출현수 분포를 설명하기 위한 설명도.
도 11은 복수의 블록으로 분할한 화면을 설명하기 위한 설명도.
도 12는 본 발명의 제6 실시 형태에 따른 프로젝터의 블록도.

<1. 제1 실시 형태>

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 프로젝터(100)의 구성을 도시하는 블록도이다.

우선, 프로젝터(100)의 기계적인 구성에 대하여 설명한다. 프로젝터(100)는, 백색의 광을 발광하는 광원(10)과, 광원(10)으로부터의 광을 차광판을 가동함으로써 조광하는 기계식 조광 기구(20), 적색(R색), 녹색(G색), 청색(B색) 각각에 대응하는 액정 라이트 밸브(30R, 30G, 30B), 조광 기구(20)로부터 사출하는 광을 액정 라이트 밸브(30R, 30G, 30B)로 유도하는 조명 광학계(40), 액정 라이트 밸브(30R, 30G, 30B)를 투과한 광을 합성하여 스크린 S에 투사하는 투사 광학계(50)를 구비한다.

광원(10)은, 고압 수은 램프 등의 램프(11)와, 램프(11)의 광을 반사하는 리플렉터(12)를 구비한다. 조광 기구(20)는, 시스템 광축 C에 대하여 축대칭으로 배치된 한 쌍의 차광판(21)과, 차광판(21)의 면과 평행한 방향으로 연장되는 한 쌍의 회동축(22)과, 회동축(22)에 설치된 스테핑 모터(도시 생략)를 구비한다. 차광판(21)은 회동축(22)의 회전에 의해, 회동하게 되어 있다.

조명 광학계(40)는, 다이크로익 미러(41 및 42)와, 반사 미러(43, 44 및 45)를 구비한다. 조명 광학계(40)에 의해 분광된 각 색광이 액정 라이트 밸브(30R, 30G, 30B)로 유도된다.

조광 기구(20)로부터 출사된 백색광은, 다이크로익 미러(41)로 입사되어, 백색광 중 적색광 r이 반사됨과 함께, 청색광 b와 녹색광 g가 투과한다. 다이크로익 미러(41)에서 반사한 적색광 r은 반사 미러(45)에서 반사되어 액정 라이트 밸브(30R)로 입사하고, 액정 라이트 밸브(30R)에 의해 광 변조되어, 크로스 다이크로익 프리즘(51)으로 입사한다. 한편, 다이크로익 미러(41)를 투과한 광은, 다이크로익 미러(42)로 입사하고, 녹색광 g가 다이크로익 미러(42)에 의해 반사되어, 액정 라이트 밸브(30G)로 입사하고, 액정 라이트 밸브(30G)에 의해 광 변조되어, 크로스 다이크로익 프리즘(51)으로 입사한다. 한편, 다이크로익 미러(42)를 투과한 청색광 b는, 반사 미러(43 및 44)에서 반사되어, 액정 라이트 밸브(30B)로 입사하고, 액정 라이트 밸브(30B)에 의해 광 변조되어, 크로스 다이크로익 프리즘(51)으로 입사한다.

액정 라이트 밸브(30R, 30G, 30B)에는, 복수의 주사선과, 복수의 데이터선과, 주사선과 데이터선의 교차에 대응하여 복수의 화소가 형성되어 있다. 복수의 화소 각각은, 자화소 전극과, 주사선을 거쳐서 공급되는 주사 신호에 따라서 온·오프가 제어되고, 데이터선과 화소 전극 사이에 설치된 박막 트랜지스터와, 화소 전극과 대향하는 대향 전극과, 화소 전극과 대향 전극에 협지된 액정을 구비한다. 또한, 액정 라이트 밸브(30R, 30G, 30B)에는, 복수의 주사선에 순차적으로 액티브가 되는 주사 신호를 공급하는 주사선 구동 회로와, 표시할 계조에 따른 레벨을 갖는 점 순차의 화상 신호를 선 순차의 데이터 신호로 변환하여 복수의 데이터선에 공급하는 데이터선 구동 회로를 구비한다. 각 화소의 박막 트랜지스터는 주사 신호가 액티브가 되면, 온 상태가 되어 데이터선을 거쳐서 공급되는 데이터 신호를 화소 전극에 공급한다. 대향 전극에는 일정한 전위가 공급된다. 이에 의해, 액정에는 표시할 계조에 따른 전압이 인가되고, 투과율이 제어된다.

투사 광학계(50)는, 크로스 다이크로익 프리즘(51) 및 투사 렌즈(52)를 구비한다. 크로스 다이크로익 프리즘(51)은 4개의 직각 프리즘이 접합되어, 그 내면에 적색광을 반사하는 유전체 다층막과 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 십자 형상으로 형성되어 있다. 크로스 다이크로익 프리즘(51)으로 입사된 3개의 색광은 여기서 합성되어 컬러 화상을 나타내는 광이 형성된다. 합성된 광은 투사 렌즈(52)에 의해 스크린 S 위에 투사되어, 확대된 화상이 표시된다.

다음으로, 프로젝터(100)의 전기적인 구성에 대하여 설명한다. 프로젝터(100)는, 제어 중추로서 기능하는 제어 회로(60), 제1 제어 신호 CTL1에 기초하여 광원(10)을 구동하는 조명 구동 회로(70), 및 제2 제어 신호 CTL2에 기초하여 조광 기구(20)를 구동하는 차광판 구동 회로(80)를 구비한다.

제어 회로(60)에는, 적색의 화상을 나타내는 입력 화상 신호 Dr, 녹색의 화상을 나타내는 입력 화상 신호 Dg, 및 청색의 화상을 나타내는 입력 화상 신호 Db가 공급된다. 제어 회로(60)는 이들 입력 화상 신호 Dr, Dg 및 Db에 기초하여, 밝기 제어 신호를 결정한다.

제어 회로(60)는 이 밝기 제어 신호에 기초하여, 조명 광학계(40)로 입사시키는 입사 광량(각 액정 라이트 밸브에 입사시키는 입사 광량과 등가임)을 결정함과 함께, 상기 입력 화상 신호 Dr, Dg 및 Db를 적당한 계조 범위로 신장한다.

신장된 화상 신호는, DA 컨버터에 의해, 아날로그 신호로 변환된 후, 출력 화상 신호 Vr, Vg 및 Vb로서, 각 액정 라이트 밸브(30R, 30G 및 30B)에 공급된다. 또한, 제어 회로(60)는, 액정 라이트 밸브(30R, 30G 및 30B)에 설치된 주사선 구동 회로 및 데이터선 구동 회로를 구동하는 제어 신호를 액정 라이트 밸브(30R, 30G 및 30B)에 공급한다.

여기서, 프로젝터(100)의 제어 방법에 관해서는, (1) 표시 영상 적응형의 제어 외에, (2) 투사 확대율에 의한 제어, (3) 외부로부터의 제어 등이 생각된다. 이하에 각각의 방법에 대하여 설명한다.

(1) 표시 영상 적응형의 제어

우선, 표시 영상 적응형의 제어, 즉 밝은 영상 씬에서는 광량이 많아지고, 어두운 씬에서는 광량이 적어지도록 표시 영상에 적응한 밝기 제어를 행하는 경우에 대하여 생각한다. 이 경우, 상기에서 설명한 바와 같이, 제어 회로(60)에서 입력 화상 신호 Dr, Dg 및 Db에 기초하여 밝기 제어 신호가 결정되지만, 그 방법에는 예를 들면 다음 3가지가 생각된다.

(a) 주목하고 있는 프레임에 포함되어 있는 화소 데이터 중, 밝기가 최대인 계조수를 밝기 제어 신호로 하는 방법.

예를 들면 0 ~ 255의 256 스텝의 계조수를 포함하는 영상 신호를 상정한다. 연속한 영상을 구성하는 임의의 1 프레임에 주목한 경우, 그 프레임에 포함되는 화소 데이터의 계조수마다의 출현수 분포(히스토그램)가, 도 9의 (a)와 같이 된다고 한다. 이 도면의 경우, 히스토그램에 포함되는 가장 밝은 계조수가 190이므로, 이 계조수 190을 밝기 제어 신호로 한다. 이 방법은, 입력되는 입력 화상 신호 Dr, Dg 및 Db에 대하여 가장 충실하게 밝기를 표현할 수 있는 방법이다.

(b) 주목하고 있는 프레임에 포함되어 있는 계조수마다의 출현수 분포(히스토그램)로부터, 최대의 밝기부터 출현수에 대하여 일정한 비율(예를 들면 10％)이 되는 계조수를 밝기 제어 신호로 하는 방법.

예를 들면 영상 신호의 출현수 분포가 도 10과 같은 경우, 히스토그램으로부터 밝은 측으로부터 10％의 영역을 취한다. 10％에 상당하는 부분의 계조수가 230이었다고 하면, 이 계조수 230을 밝기 제어 신호로 한다. 도 10에 도시한 히스토그램과 같이, 계조수 255의 근방에 돌발적인 피크가 있었던 경우, 상기 (a)의 방법을 채용하면, 계조수 255가 밝기 제어 신호가 된다. 그러나, 이 돌발적인 피크 부분은 화면 전체에 있어서의 정보로서는 그다지 의미를 두지 않는다. 이에 반해, 계조수 230을 밝기 제어 신호로 하는 본 방법은, 화면 전체 중에서 정보로서 의미를 갖는 영역에 의해 판정하는 방법이라 할 수 있다. 또한, 상기 비율은 2 ~ 50％ 정도의 범위에서 변화시켜도 된다.

(c) 화면을 복수의 블록으로 분할하여, 블록마다, 포함되어 있는 화소의 계조수의 평균값을 구하고, 최대의 것을 밝기 제어 신호로 하는 방법.

예를 들면 도 11에 도시한 바와 같이, 화면을 m×n개의 블록으로 분할하고, 각각의 블록 A11, …, Amn마다의 밝기(계조수)의 평균값을 산출하고, 그 중에서 최대의 것을 밝기 제어 신호로 한다. 또한, 화면의 분할수는 6 ~ 200 정도로 하는 것이 바람직하다. 이 방법은, 화면 전체의 분위기를 손상시키지 않고, 밝기를 제어할 수 있는 방법이다.

상기 (a) 내지 (c)의 방법에 대하여, 밝기 제어 신호의 판정을, 표시 영역 전체에 대하여 행하는 것 외에, 예를 들면 표시 영역의 중앙 부분 등 특정한 부분에만 상기 방법을 적용할 수도 있다. 이 경우, 시청자가 주목하고 있는 부분부터 밝기를 결정하도록 하는 제어의 방법이 가능해진다.

다음으로 제어 회로(60)에 있어서, 상기 방법에 의해 결정한 밝기 제어 신호에 기초하여, 조명 광학계(40)로 입사시키는 입사 광량을 결정하고, 이 입사 광량이 얻어지도록, 광원(10)의 감광률(이하, 제1 감광률이라 함)과 조광 기구(20)의 감광률(이하, 제2 감광률이라 함)을 결정하고, 제1 감광률과 제2 감광률에 기초하여, 광원(10)과 조광 기구(20)를 제어하지만, 이 방법에도 예를 들면 다음 3가지가 생각된다.

(a) 출력된 밝기 제어 신호에 따라서 리얼타임으로 제어하는 방법.

이 방법은 영상의 밝기에 완전히 추종하는 점에서 이상적이지만, 영상의 내용에 따라 화면의 명암이 짧은 주기로 변화하는 경우도 있고, 감상 시에 쓸데없는 스트레스를 느끼는 등의 문제가 발생할 우려가 있다.

(b) 출력된 밝기 제어 신호에 LPF(Low Pass Filter)를 걸어, 그 출력으로 제어하는 방법.

예를 들면 LPF에 의해 1 ~ 30초 이하의 밝기 제어 신호의 변화분을 커트하고, 그 출력에 의해 제어한다. 이 방법에 따르면, 미세한 시간의 변화분은 커트되기 때문에, 상기한 바와 같은 짧은 주기에서의 명암의 변화를 피할 수 있다.

(c) 밝기 제어 신호의 전환 에지를 검출하는 방법.

밝기 제어 신호에 소정의 크기 이상(예를 들면 60 계조 이상)의 변화가 있는 경우에만 광원(10)과 조광 기구(20)를 제어한다. 이 방법에 따르면, 씬의 전환 등에 따라서만 제어를 행할 수 있다.

이와 같이 하여, 예를 들면 계조수 190이 밝기 제어 신호로 결정된 경우, 최대 밝기(계조수 255)의 광량을 100％라 하면, 조명 광학계(40)로 입사시키는 입사 광량은 75％(190/255=75％)가 되고, 제어 회로(60)는 조명 광학계(40)로 입사시키는 입사 광량이 75％가 되도록, 광원(10)과 조광 기구(20)를 구동한다.

본 실시 형태의 경우, 광원(10)은 구체적으로는 고압 수은 램프(11)이며, 조광 기구(20)는 구체적으로는 차광판(21)이기 때문에, 투과율이 75％(차광율이 25％)가 되도록, 고압 수은 램프(11)를 구동하는 전력값과, 차광판(21)의 회동 각도를 제어한다.

마찬가지로, 계조수 230이 밝기 제어 신호인 경우, 230/255=90％의 입사 광량이 얻어지도록 광원(10)과 조광 기구(20)를 제어한다.

한편, 제어 회로(60)에서는, 제어 회로(60)에서 결정된 밝기 제어 신호와 영상 신호에 기초하여 영상 신호를 적당한 계조 범위까지 신장한다. 예를 들면 최대 계조 범위로까지 신장하는 경우, 상기 예에서는 표시 가능한 최대 계조수가 255이기 때문에, 도 9의 (a)의 예에서 밝기 제어 신호가 계조수 190인 경우, 계조수 0 ~ 190까지의 영상 신호를 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이 계조수 0 ~ 255까지 신장한다. 이러한 조명 광량의 제어와 영상 신호의 신장 처리에 의해, 영상의 다이나믹 레인지를 확장하면서, 원활한 계조 표현을 실현할 수 있다.

(2) 투사 확대율에 의한 제어

투사 렌즈(52)의 줌잉(zooming)에 대응시켜서 제어한다. 통상은 액정 라이트 밸브(피조명 영역)에 있어서의 단위 면적당의 광량이 일정하기 때문에, 확대측에서는 화면이 어두워지고, 축소측에서 밝아지는 경향이 있다. 따라서, 이것을 보정하기 위해, 확대측으로 변화시킨 경우에는 광량이 증가하도록, 축소측으로 변화시킨 경우에는 광량이 감소하도록 광원(10)과 조광 기구(20)를 제어한다.

(3) 외부로부터의 제어

사용자의 기호에 따라서, 광원(10)과 조광 기구(20)를 제어할 수 있게 한다. 예를 들면 어두운 감상 환경에 있어서는 광량이 적어지도록, 밝은 감상 환경에 있어서는 광량이 많아지도록 광원(10)과 조광 기구(20)를 제어한다. 이 경우, 사용자가 컨트롤러를 이용하거나, 또는 광원(10)과 조광 기구(20)를 직접 조작하는 등으로 해서 조절하는 구성으로 해도 되고, 밝기 센서 등을 설치하여 자동적으로 제어되는 구성으로 해도 된다.

다음으로, 광원(10)과 조광 기구(20)의 제어에 대하여 설명한다.

프로젝터(100)의 콘트라스트비는, 액정 라이트 밸브(30R, 30G, 30B)에 있어서의 최대 투과율과 최소 투과율의 비와, 광원(10)의 최대 감광률과, 조광 기구(20)의 최대 감광률에 의해 정해진다. 예를 들면, 액정 라이트 밸브의 최대 투과율이 98％이고 최소 투과율이 0.245％인 경우, 액정 라이트 밸브 자체의 콘트라스트비는 400:1이다. 이 경우에, 광원(10)과 조광 기구(20)를 종합한 시스템의 감광률이 95％이면, 콘트라스트비를 8000:1로 높일 수 있다.

제어 회로(60)는, 입력 화상 신호 Dr, Dg 및 Db에 기초하는 밝기 제어 신호에 기초하여, 조명 광학계(40)로 입사시키는 입사 광량을 결정하고, 이 입사 광량이 얻어지도록, 광원(10)의 제1 감광률과 조광 기구(20)의 제2 감광률을 결정한다.

구체적으로는, 제어 회로(60)는 불휘발성의 메모리로 구성되는 제어 테이블 TBL을 구비하고 있고, 제어 테이블 TBL을 참조함으로써, 제1 감광률 및 제2 감광률을 결정하고 있다. 도 2에 제어 테이블 TBL의 기억 내용을 나타낸다. 제어 테이블 TBL은, 입사 광량과 대응지어, 제1 감광률, 제2 감광률 및 신장률을 기억하고 있다. 따라서, 입사 광량이 결정되면, 제어 테이블 TBL을 참조함으로써, 제1 감광률, 제2 감광률 및 신장률을 특정할 수 있다.

이와 같이 하여, 예를 들면, 계조수 190이 밝기 제어 신호로 결정된 경우, 최대 밝기(계조수 255)의 광량을 100％라 하면, 조명 광학계(40)로 입사시키는 입사 광량은, 75％(190/255=75％)가 된다. 그리고, 제어 테이블 TBL을 참조함으로써, 제어 회로(60)는, 조명 광학계(40)로 입사시키는 입사 광량이 75％가 되도록, 광원(10)의 감광률을 63％로 하고, 조광 기구(20)의 감광률을 32％로 특정한다. 또한, 계조수 0 ~ 190까지의 영상 신호를 계조수 0 ~ 255까지 신장하도록, 신장률을 128％로 특정한다.

제어 회로(60)는, 특정된 신장률에 따라서, 입력 화상 신호 Dr, Dg 및 Db를 신장한 출력 화상 신호 Vr, Vg 및 Vb를 생성한다. 또한, 제어 회로(60)는, 특정된 제1 감광률에 따라서 제1 제어 신호 CTL1을 생성한다. 조명 구동 회로(70)는, 제1 제어 신호 CTL1에 기초하는 전력값이며, 고압 수은 램프(11)를 구동하므로, 광원(10)의 감광률은 제1 감광률이 된다. 또한, 광원(10)의 감광률은, 광원(10)이 발광 가능한 최대 광량을 Lmax, 현재의 광량을 Lx라 했을 때, 「1-Lx/Lmax」로 부여된다. 또한, 제어 회로(60)는, 특정된 제2 감광률에 따라서 제2 제어 신호 CTL2를 생성한다. 차광판 구동 회로(80)는, 제2 제어 신호 CTL2에 기초하여, 조광 기구(20)의 차광판(21)의 각도를 조정한다. 이에 의해, 조광 기구(20)의 감광률은 제2 감광률이 되도록 조정된다. 또한, 조광 기구(20)의 감광률은, 조광 기구(20)로 입사하는 광의 광량을 Lin, 조광 기구(20)로부터 출사하는 광의 광량을 Lout이라 했을 때, 「1-Lout/Lin」으로 부여된다.

여기서, 제1 감광률에 기초하는 광원(10)에 의한 조광을 램프 조광, 제2 감광률에 기초하는 조광 기구(20)에 의한 조광을 메카니즘 조광, 램프 조광과 메카니즘 조광을 복합한 시스템 전체의 감광률을 시스템 감광률이라 칭한다. 시스템 감광률은, 램프 조광의 제1 감광률과 메카니즘 조광의 제2 감광률의 곱으로 부여된다.

이들 관계를 식으로 하면 다음과 같아진다.

시스템 감광률[％]=100％-(100％-램프 조광의 감광률[％])×(100％-메카니즘 조광의 감광률[％])

예를 들면, 상기한 바와 같이 조명 광학계(40)로 입사시키는 입사 광량이 75％가 되도록, 광원(10)의 감광률을 63％로 하고, 조광 기구(20)의 감광률을 32％로 한 경우, 복합한 시스템 감광률은, 75％가 된다(도 3 참조). 이와 같이, 제어 회로(60)는, 조명 광학계(40)로 입사시키는 입사 광량에 따라서, 필요한 복합한 시스템 감광률을 얻기 위해, 도 3에 도시한 바와 같이, 램프 조광 및 메카니즘 조광의 감광률을 각각 설정한다.

이 예에서는, 램프 조광의 제1 감광률은, 시스템 감광률이 증가함에 따라 직선적으로 증가하고, 그 최대값은 80％가 되고 있다. 제1 감광률의 최대값은, 고압 수은 램프에 있어서의 조정 가능한 최대의 감광률인 최대 감광률로 설정되어 있다. 시스템 감광률이 0％인 경우, 액정 라이트 밸브에 입사하는 광의 입사 광량이 최대 광량이 된다. 따라서, 제어 회로(60)는, 입사 광량이 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 램프 조광의 제1 감광률을 단조 증가시켜서 시스템 감광률이 최대가 되는 95％에 있어서 최대 감광률이 되도록 제어함과 함께, 필요해지는 시스템 감광률을 보충하도록 메카니즘 조광의 제2 감광률을 증가시키고 있다.

이와 같이, 램프 조광과 메카니즘 조광을 조합함으로써, 메카니즘 조광의 제2 감광률을 내릴 수 있으므로, 차광판(21)의 열 부하를 경감할 수 있으며, 그 사용 재료의 자유도를 넓힐 수 있고, 또한 구조를 간소화할 수 있다. 또한, 시스템 감광률을 램프 조광에도 담당시킬 수 있으므로, 광원(10)의 소비 전력을 삭감할 수 있고, 더구나 메카니즘 조광의 제2 감광률의 변화 범위를 좁게 할 수 있으므로, 색 얼룩의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 램프 조광의 제1 감광률이 메카니즘 조광의 제2 감광률을 상회하도록 제어한 것은, 소비 전력의 삭감을 우선하면서, 차광판(21)의 열 부하를 경감하기 위함이다.

<2. 제2 실시 형태>

제2 실시 형태에 따른 프로젝터(100)는, 제어 테이블 TBL의 기억 내용을 제외하고, 도 1에 도시하는 제1 실시 형태의 프로젝터(100)와 마찬가지로 구성되어 있다.

도 4에, 제2 실시 형태의 제어 회로에서 실행하는 램프 조광 및 메카니즘 조광의 감광률과 시스템 감광률의 관계를 나타낸다.

이 예에서는, 원하는 시스템 감광률을 얻는 데에 램프 조광으로 조정이 가능한 범위는 램프 조광으로만 조광하고, 램프 조광으로만 시스템 감광률을 확보할 수 없는 범위에 있어서, 메카니즘 조광을 병용하고 있다.

전술한 바와 같이 램프 조광의 최대 감광률은 80％이다. 제어 회로(60)는 입사 광량이 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 램프 조광의 제1 감광률이 최대 감광률인 80％에 도달하기까지는 메카니즘 조광의 제2 감광률을 제로로 하여 제1 감광률을 증가시킨다. 그리고, 제어 회로(60)는, 램프 조광의 제1 감광률이 80％(최대 감광률)에 도달한 후에는, 메카니즘 조광의 제2 감광률을 증가시켜서, 시스템 감광률이 0％ ~ 95％의 범위에서 변화하도록 제어한다.

이러한 제어를 행함으로써, 램프 조광에서는 감광을 할 수 없는 레벨까지 감광을 행할 수 있으므로, 콘트라스트비를 높일 수 있어 다이나믹 레인지가 넓은 화상을 표시하는 것이 가능해진다. 또한, 메카니즘 조광의 제2 감광률을 내릴 수 있으므로, 차광판(21)의 열 부하를 경감할 수 있으며, 그 사용 재료의 자유도를 넓힐 수 있고, 또한 구조를 간소화할 수 있다. 또한, 시스템 감광률을 램프 조광에도 담당시킬 수 있으므로, 광원(10)의 소비 전력을 삭감할 수 있다. 더하여, 메카니즘 조광의 차광판에 의한 감광은 작게 할 수 있으므로 액정 라이트 밸브에 입사하는 광의 경사 방향의 성분을 저감할 수 있고, 색 얼룩을 개선할 수 있다.

<3. 제3 실시 형태>

제3 실시 형태에 따른 프로젝터(100)는, 제어 테이블 TBL의 기억 내용을 제외하고, 도 1에 도시하는 제1 실시 형태의 프로젝터(100)와 마찬가지로 구성되어 있다.

이 예에서는, 원하는 시스템 감광률을 얻는 데에 고압 수은 램프(11)의 할로겐 사이클이 정상적으로 기능하는 범위는 램프 조광으로만 조광하고, 할로겐 사이클이 비정상이 되는 범위에서는, 메카니즘 조광을 병용하고 있다.

고압 수은 램프(11)의 전극은, 텅스텐이 이용되는 것이 일반적이고, 고온이 되면 텅스텐이 승화한다. 고압 수은 램프(11)에서는, 승화하여 글래스에 석출한 텅스텐이 램프의 내부에 기화되어 있는 할로겐과 화합하여 할로겐화 텅스텐을 형성한다. 이 물질은 고온의 전극선단 부근에서 분해하여 텅스텐이 다시 전극으로 되돌아간다. 그 일련의 화학 변화를 할로겐 사이클이라 한다. 이 반응에 의해 텅스텐의 증발에 의한 전극의 손모가 억제되기 때문에, 장기 수명화가 도모된다. 그러나, 고압 수은 램프(11)의 감광률을 높게 하면, 수은의 압력이 저하하고, 일부가 액체가 되어, 거기에 할로겐이 받아들여져 버린다. 그렇게 하면, 할로겐의 양이 감소하고, 정상적으로 할로겐 사이클이 기능하지 못하게 되어 버린다. 이 결과, 텅스텐이 고압 수은 램프(11)의 내벽에 석출하고, 검게 되는 흑화 현상이 일어난다.

고압 수은 램프(11)에 있어서 할로겐 사이클이 정상적으로 기능하는 최대의 감광률을 제1 기준 감광률이라 했을 때, 이 예에서는, 제1 기준 감광률이 30％가 된다.

도 5에, 제3 실시 형태의 제어 회로에서 실행하는 램프 조광 및 메카니즘 조광의 감광률과 시스템 감광률의 관계를 나타낸다. 동일 도면에 도시한 바와 같이, 제어 회로(60)는, 입사 광량이 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 램프 조광의 제1 감광률이 제1 기준 감광률인 30％에 도달하기까지는, 메카니즘 조광의 제2 감광률을 제로로 하여 제1 감광률을 증가시키고, 제1 감광률이 30％(제1 기준 감광률)에 도달한 후에는 메카니즘 조광의 제2 감광률을 증가시켜서, 시스템 감광률이 0％ ~ 95％의 범위에서 변화하도록 제어한다.

이러한 제어를 행함으로써, 고압 수은 램프(11)의 할로겐 사이클을 정상적으로 기능시키면서, 원하는 시스템 감광률을 얻기 위해서는 램프 조광으로 부족한 만큼을 메카니즘 조광으로 보충할 수 있다. 이 결과, 고압 수은 램프(11)의 장기 수명화를 도모하면서, 콘트라스트비를 높일 수 있다. 또한, 메카니즘 조광의 제2 감광률을 내릴 수 있으므로, 차광판(21)의 열 부하를 경감할 수 있으며, 그 사용 재료의 자유도를 넓힐 수 있고, 또한 구조를 간소화할 수 있다. 또한, 시스템 감광률을 램프 조광에도 담당시킬 수 있으므로, 광원(10)의 소비 전력을 삭감할 수 있다.

<4. 제4 실시 형태>

제4 실시 형태에 따른 프로젝터(100)는, 제어 테이블 TBL의 기억 내용을 제외하고, 도 1에 도시하는 제1 실시 형태의 프로젝터(100)와 마찬가지로 구성되어 있다.

이 예에서는, 원하는 시스템 감광률을 얻는 데에 투사된 화상의 색 어긋남이 허용값에 도달하기까지는, 램프 조광으로만 조광하고, 색 어긋남의 허용값을 초과하는 범위에서는, 메카니즘 조광을 병용하고 있다.

고압 수은 램프(11)는, 발광 휘도에 따라서 발광 스펙트럼이 변화한다. 따라서, 램프 조광에 의해 제1 감광률을 차례로 크게 해가면, 제1 감광률이 제로의 경우와 비교하여, 스크린 S에 투사되는 색이 어긋나 버린다. 도 6에 CIE u',v' 색도도 상에서의 백의 색 어긋남 Δu',v'와 램프 조광의 제1 감광률의 관계를 나타낸다. 이 도면에 도시한 바와 같이 제1 감광률이 커질수록, 색 어긋남 Δu',v'는 커진다. 이 예에서, 사람의 시각에 의해 색 어긋남이 허용되는 한계가 되는 허용값(소정의 기준)은 「0.010」이며, 이에 대응하는 감광률인 제2 기준 감광률은 54％가 된다. 또한, 허용값은, 프로젝터(100)의 용도 등에 따라 적절히 정해진다.

도 7에, 제4 실시 형태의 제어 회로에서 실행하는 램프 조광 및 메카니즘 조광의 감광률과 시스템 감광률의 관계를 나타낸다. 동일 도면에 도시한 바와 같이, 제어 회로(60)는, 입사 광량이 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 램프 조광의 제1 감광률이 제2 기준 감광률인 54％에 도달하기까지는, 메카니즘 조광의 제2 감광률을 제로로 하여 제1 감광률을 증가시키고, 제1 감광률이 54％(제2 기준 감광률)에 도달한 후에는 메카니즘 조광의 제2 감광률을 증가시켜서, 시스템 감광률이 0％ ~ 95％의 범위에서 변화하도록 제어한다.

이러한 제어를 행함으로써, 색 어긋남이 허용되는 범위에서, 광원(10)의 소비 전력을 삭감할 수 있어, 원하는 시스템 감광률을 얻기 위해서는 램프 조광으로 부족한 만큼을 메카니즘 조광으로 보충할 수 있다. 이 결과, 콘트라스트비를 높일 수 있다. 또한, 메카니즘 조광의 제2 감광률을 내릴 수 있으므로, 차광판(21)의 열 부하를 경감할 수 있으며, 그 사용 재료의 자유도를 넓힐 수 있고, 또한 구조를 간소화할 수 있다.

<5. 제5 실시 형태>

제1, 제2 및 제4 실시 형태에 따른 프로젝터(100)는, 램프 조광과 메카니즘 조광을 조합하여 시스템 전체의 조광을 실행하였다. 이에 반해, 제6 실시 형태의 프로젝터는, 소정의 조건이 충족된 경우에는, 메카니즘 조광으로만 조광을 실행하고, 소정의 조건이 충족되지 않은 경우에는, 제1, 제2 및 제4 실시 형태와 마찬가지의 조광 동작을 실행하는 점에서 서로 다르다.

제3 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 램프 조광의 감광률이 높은 상태를 장시간 계속한 경우에, 고압 수은 램프(11)의 내부의 할로겐 사이클의 기능이 저하하여, 증발한 전극의 성분이 램프의 내벽에 석출하여 열화하는 현상이 생긴다. 이러한 문제점을 방지하기 위해, 제1 감광률이 높은 상태가 길게 계속된 경우에는, 일시적으로 램프 조광을 멈추고, 고휘도로 구동할 필요가 있다.

제5 실시 형태의 제어 회로(60)는, 램프 조광의 제1 감광률의 시간 변화를 감시하고 있고, 제1 감광률의 시간 변화가 소정의 조건을 충족하면, 고압 수은 램프(11)의 열화를 억제하기 위해 소정 기간에 있어서, 광원(10)이 소정의 휘도로 발광하도록 제1 감광률을 설정하고, 또한 원하는 시스템 감광률이 얻어지도록 메카니즘 조광의 제2 감광률을 제어한다.

도 8에, 제5 실시 형태의 제어 회로가 소정 기간에 실행하는 램프 조광 및 메카니즘 조광의 감광률과 시스템 감광률의 관계를 나타낸다. 이 예에서는, 광원(10)이 최대 휘도(소정의 휘도)로 발광하도록 제1 감광률을 제로로 설정하고, 시스템 감광률 모두를 메카니즘 조광의 제2 감광률로 담당하도록 제어하고 있다. 또한, 소정 기간 이외에는, 제어 회로(60)는 제1 내지 제3 및 제5 실시 형태와 마찬가지의 조광 동작을 실행한다.

이러한 제어를 행함으로써, 고압 수은 램프(11)의 열화를 억제할 수 있어, 고압 수은 램프(11)의 장기 수명화를 도모할 수 있다. 또한, 메카니즘 조광을 구비하지 않은 경우에는, 소정 기간에 있어서, 시스템 감광률을 제어할 수 없으므로, 콘트라스트비가 저하해 버리지만, 본 실시 형태에 따르면, 소정 기간에서도 콘트라스트비를 향상시킬 수 있다. 또한, 소정 기간을 짧게 하면, 차광판(21)의 열 부하를 경감할 수 있으며, 그 사용 재료의 자유도를 넓힐 수 있고, 또한 구조를 간소화할 수 있다. 이 경우에는, 통상 적인 동작 기간과 열화를 억제의 소정 기간을 교대로 반복하면 된다.

<6. 제6 실시 형태>

제6 실시 형태에서는, 투사형 표시 장치로서, DLP(Digital Light Processing) 방식의 프로젝터(101)를 채용한 예이다. 이 DLP 방식에서 사용되는 마이크로 미러의 집합체 소자는, DMD(Digital Mirror Device)라 부르고 있다. 그 때문에, 여기에서는 마이크로 미러의 집합체 소자를 DMD라 부른다. DMD는, 다수의 미세한 마이크로미러를 1매의 패널 형상으로 형성한 것이다. 이들 마이크로 미러는, 각각 ±10도 정도 기울이는 것이 가능하게 장착되어 있다. 1개의 미러는, 1개의 화소에 대응하여 예를 들면 +10도로 기울 때에 광원 램프로부터의 입사광을 투사 렌즈의 방향으로 반사하고, -10도로 기울 때에 투사 렌즈의 방향으로 반사하지 않도록 작용시킨다. 따라서, 표시 영상의 디지털 신호를 수신한 DMD가 그 미러 하나 하나의 경사 각도를 바꾸어, 광원 램프로부터 발하여진 광의 온/오프를 행하는 구조로 되어 있고, 온/오프라고 하는 디지털에서 색 계조를 제어할 수 있기 때문에, 색 얼룩이 없는 선명한 화상을 얻을 수 있는 프로젝터로서 구성하는 것이 가능하다.

제6 실시 형태에 따른 DLP 방식의 프로젝터에서는, 3매의 액정 라이트 밸브(30R, 30G, 30B) 대신에, 적색(R색), 녹색(G색), 청색(B색) 각각에 대응하는 3매의 DMD(Digital Mirror Device)(31R, 31G, 31B)를 구비한다.

조광 기구(20)로부터 출사된 백색광은, 다이크로익 미러(41)로 입사되고, 백색광 중의 적색광 r이 반사됨과 함께, 청색광 b와 녹색광 g가 투과한다. 다이크로익 미러(41)에서 반사한 적색광 r은 DMD(31R)로 입사하고, DMD(31R)에 의해 광 변조되어, 크로스 다이크로익 프리즘(51)으로 입사한다. 한편, 다이크로익 미러(41)를 투과한 광은, 다이크로익 미러(42)로 입사하고, 녹색광 g가 다이크로익 미러(42)에 의해 반사되고, 또한 반사 미러(46)에서 반사되고, DMD(31G)로 입사되고, DMD(31R)에 의해 광 변조되어, 크로스 다이크로익 프리즘(51)으로 입사된다. 한편, 다이크로익 미러(42)를 투과한 청색광 b는, 반사 미러(43)에서 반사되고, DMD(31B)로 입사되고, DMD(31B)에 의해 광 변조되어, 크로스 다이크로익 프리즘(51)으로 입사된다.

제어 회로(60)는, 밝기 제어 신호에 기초하여, 조명 광학계(40)로 입사시키는 입사 광량(각 DMD에 입사시키는 입사 광량과 등가임)을 결정함과 함께, 상기 입력 화상 신호 Dr, Dg 및 Db를 적당한 계조 범위로 신장한다.

신장된 화상 신호는, DA 컨버터에 의해, 아날로그 신호로 변환된 후, 출력 화상 신호 Vr, Vg 및 Vb로서, 각 DMD(31R, 31G 및 31B)에 공급된다. 또한, 제어 회로(60)는, DMD(31R, 31G 및 31B)를 구동하는 제어 신호를 DMD(31R, 31G 및 31B)에 공급한다.

제6 실시 형태의 DLP 방식의 프로젝터도, 도 1에 도시하는 제1 실시 형태의 프로젝터(100)와 마찬가지로, 밝기 제어 신호에 기초하여, 조명 광학계(40)로 입사시키는 입사 광량을 결정하고, 이 입사 광량을 얻어지도록, 광원(10)의 제1 감광률과 조광 기구(20)의 제2 감광률을 결정하고, 제1 감광률과 제2 감광률에 기초하여, 광원(10)과 조광 기구(20)를 제어한다.

DLP 방식의 프로젝터(101)로서는, 컬러 휠과 1매의 DMD의 구성이어도 된다.

또한, 상기 각 실시예에서는, 램프(11)의 예로서, 고압 수은 램프의 예를 기재했지만, 그 외에도, 초고압 수은 램프, 메탈 할라이드 램프, 고압 나트륨 램프, 할로겐 램프, 크세논 램프 등의 고휘도 방전 램프나 백열 전구(레브(Lev) 램프), LED 램프 등을 채용하는 것도 가능하다.

100 : 프로젝터
10 : 광원
11 : 고압 수은 램프
20 : 조광 기구
21 : 차광판
30R, 30G, 30B : 액정 라이트 밸브
60 : 제어 회로
70 : 조명 구동 회로
80 : 차광판 구동 회로
CTL1 : 제1 제어 신호
CTL2 : 제2 제어 신호
Dr, Dg, Db : 입력 화상 신호
S : 스크린
TBL : 제어 테이블
Vr, Vg, Vb : 출력 화상 신호

Claims

고압 수은 램프를 구비한 광원과,
입사한 광을 광 변조하는 액정 라이트 밸브와,
상기 광원과 상기 액정 라이트 밸브 사이에 설치되고, 상기 광원으로부터 광을 기계적으로 차광하는 조광부와,
상기 액정 라이트 밸브로부터의 광을 투사하는 투사부와,
표시할 화상을 나타내는 입력 화상 신호에 기초하여, 상기 액정 라이트 밸브에 입사시키는 입사 광량을 결정하는 처리와, 상기 입사 광량에 따라서 상기 입력 화상 신호를 신장한 출력 화상 신호를 상기 액정 라이트 밸브에 출력하는 처리와, 상기 입사 광량에 기초하여, 상기 고압 수은 램프의 감광률인 제1 감광률과 상기 조광부의 감광률인 제2 감광률을 결정하는 처리를 실행하는 제어부와,
상기 제1 감광률에 기초하여 상기 광원을 구동하는 광원 구동부와,
상기 제2 감광률에 기초하여 상기 조광부를 구동하는 조광 구동부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 감광률이 상기 제2 감광률보다 커지도록 결정하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 고압 수은 램프에 있어서의 조정 가능한 최대의 감광률을 최대 감광률이라 하고, 상기 제1 감광률 및 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 액정 라이트 밸브에 입사되는 최대의 광량을 최대 광량이라 했을 때,
상기 제어부는, 상기 입사 광량이 상기 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 상기 제1 감광률이 상기 최대 감광률에 도달하기까지는 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 제1 감광률을 증가시키고, 상기 제1 감광률이 상기 최대 감광률에 도달한 후에는 상기 제2 감광률을 증가시키는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 고압 수은 램프에 있어서 할로겐 사이클이 정상적으로 기능하는 최대의 감광률을 제1 기준 감광률이라 하고, 상기 제1 감광률 및 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 액정 라이트 밸브에 입사되는 최대의 광량을 최대 광량이라 했을 때,
상기 제어부는, 상기 입사 광량이 상기 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 상기 제1 감광률이 상기 제1 기준 감광률에 도달하기까지는 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 제1 감광률을 증가시키고, 상기 제1 감광률이 상기 제1 기준 감광률에 도달한 후에는 상기 제2 감광률을 증가시키는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제2항에 있어서,
상기 액정 라이트 밸브는 복수의 색에 각각 대응하는 액정 패널을 구비하고,
상기 고압 수은 램프를 차례로 감광한 경우에 투사된 화상의 색 어긋남이 소정의 기준에 도달하는 감광률을 제2 기준 감광률이라 하고, 상기 제1 감광률 및 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 액정 라이트 밸브에 입사되는 최대의 광량을 최대 광량이라 했을 때,
상기 제어부는, 상기 입사 광량이 상기 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 상기 제1 감광률이 상기 제2 기준 감광률에 도달하기까지는 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 제1 감광률을 증가시키고, 상기 제1 감광률이 상기 기준 감광률에 도달한 후에는 상기 제2 감광률을 증가시키는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 고압 수은 램프의 열화를 억제하는 소정 기간에 있어서, 상기 광원이 소정의 휘도로 발광하도록 상기 제1 감광률을 설정하고, 또한 상기 입사 광량이 얻어지도록 상기 제2 감광률을 제어하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.
고압 수은 램프를 구비한 광원과, 입사한 광을 광 변조하는 액정 라이트 밸브와,
상기 광원과 상기 액정 라이트 밸브 사이에 설치되고, 상기 광원으로부터 광을 기계적으로 차광하는 조광부와, 상기 액정 라이트 밸브로부터의 광을 투사하는 투사부를 구비한 투사형 표시 장치의 제어 방법으로서,
표시할 화상을 나타내는 입력 화상 신호에 기초하여, 상기 액정 라이트 밸브에 입사시키는 입사 광량을 결정하고,
결정한 광량에 따라서 상기 입력 화상 신호를 신장한 출력 화상 신호를 상기 액정 라이트 밸브에 공급하고,
결정된 상기 입사 광량에 기초하여, 상기 고압 수은 램프의 감광률인 제1 감광률과 상기 조광부의 감광률인 제2 감광률을 결정하고,
상기 제1 감광률에 기초하여 상기 광원을 구동하고,
상기 제2 감광률에 기초하여 상기 조광부를 구동하는
것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치의 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 고압 수은 램프에 있어서의 조정 가능한 최대의 감광률을 최대 감광률이라 하고, 상기 제1 감광률 및 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 액정 라이트 밸브에 입사되는 최대의 광량을 최대 광량이라 했을 때,
상기 입사 광량이 상기 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 상기 제1 감광률이 상기 최대 감광률에 도달하기까지는 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 제1 감광률을 증가시키고,
상기 제1 감광률이 상기 최대 감광률에 도달한 후에는 상기 제2 감광률을 증가시키는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치의 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 고압 수은 램프에 있어서 할로겐 사이클이 정상적으로 기능하는 최대의 감광률을 제1 기준 감광률이라 하고, 상기 제1 감광률 및 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 액정 라이트 밸브에 입사되는 최대의 광량을 최대 광량이라 했을 때,
상기 입사 광량이 상기 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 상기 제1 감광률이 상기 제1 기준 감광률에 도달하기까지는 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 제1 감광률을 증가시키고, 상기 제1 감광률이 상기 제1 기준 감광률에 도달한 후에는 상기 제2 감광률을 증가시키는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치의 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 액정 라이트 밸브는 복수의 색에 각각 대응하는 액정 패널을 구비하고,
상기 고압 수은 램프를 차례로 감광한 경우에 투사된 화상의 색 어긋남이 소정의 기준에 도달하는 감광률을 제2 기준 감광률이라 하고, 상기 제1 감광률 및 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 액정 라이트 밸브에 입사되는 최대의 광량을 최대 광량이라 했을 때,
상기 입사 광량이 상기 최대 광량으로부터 감소함에 따라, 상기 제1 감광률이 상기 제2 기준 감광률에 도달하기까지는 상기 제2 감광률을 제로로 하여 상기 제1 감광률을 증가시키고, 상기 제1 감광률이 상기 기준 감광률에 도달한 후에는 상기 제2 감광률을 증가시키는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치의 제어 방법.
제7항에 있어서,
상기 고압 수은 램프의 열화를 억제하는 소정 기간에 있어서, 상기 광원이 소정의 휘도로 발광하도록 상기 제1 감광률을 설정하고, 또한 상기 입사 광량이 얻어지도록 상기 제2 감광률을 제어하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치의 제어 방법.
광원과,
입사한 광을 광 변조하는 광 변조부와,
상기 광원과 상기 광 변조부 사이에 설치되고, 상기 광원으로부터 광을 기계적으로 차광하는 조광부와,
상기 광 변조부로부터의 광을 투사하는 투사부와,
표시할 화상을 나타내는 입력 화상 신호에 기초하여, 상기 광 변조부에 입사시키는 입사 광량을 결정하고, 상기 입사 광량에 따라서 상기 입력 화상 신호를 신장한 출력 화상 신호를 상기 광 변조부에 공급하고, 상기 입사 광량에 기초하여, 상기 광원의 감광률인 제1 감광률과 상기 조광부의 감광률인 제2 감광률을 결정하는 제어부와,
상기 제1 감광률에 기초하여 상기 광원을 구동하는 광원 구동부와,
상기 제2 감광률에 기초하여 상기 조광부를 구동하는 조광 구동부
를 구비하는 것을 특징으로 하는 투사형 표시 장치.