投影型显示装置及其控制方法

专利名称：投影型显示装置及其控制方法
技术领域：
本发明涉及具备灯调光和机械调光的投影型显示装置及其控制方法。
背景技术：
近年来，作为在屏幕显示大画面的投影型显示装置，投影机得到普及。投影机，在画面的大型化方面有利，但由于显示对比度依赖于液晶光阀中的对比度，所以存在得不到充分的对比度的问题。因此，已知有为了调整向液晶光阀的入射光量，根据图像信号使光源的亮度变化的方案(例如，专利文献I)。进而，还已知有在从光源到液晶光阀的光路上设置有机械式的调光单元的投影机(例如，专利文献2)。机械式的调光单元是开启关闭遮光板的单元，作为光圈起作用。
专利文献I特开平5-66501号公报专利文献2特许4158618号公报有时使用高压水银灯作为光源。高压水银灯若长时间持续减光率高的状态，则灯内部的卤素循环的功能下降，会产生蒸发的电极的成分析出在灯的内壁的黑化现象。因此，在灯调光中，在减光率上存在一定限界，存在无法使对比度充分高的问题。进而，存在这样的问题在灯调光中，若使光量下降，则发光光谱变化，会产生色偏离。另一方面，存在这样的问题机械式的机械调光，由于遮光板的热负荷较大，所以制约使用材料和/或结构，另外无法削减光源的功耗。进而，存在这样的问题在机械调光中，若使减光率变化，则由于入射到液晶光阀的斜光成分变化，所以会产生色不均。

发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，其要解决的问题在于改善灯调光和机械调光的问题点。为了解决以上的问题，本发明所涉及的投影型显示装置，具备光源，其具备高压水银灯；液晶光阀，其对入射的光进行光调制；调光部，其设置于前述光源与前述液晶光阀之间，对来自前述光源的光机械性地进行遮光；投影部，其投影来自前述液晶光阀的光；控制部，其执行基于表示应该显示的图像的输入图像信号，确定入射到前述液晶光阀的入射光量的处理；将根据前述入射光量扩展前述输入图像信号而成的输出图像信号输出到前述液晶光阀的处理；以及基于前述入射光量，确定前述高压水银灯的减光率即第I减光率和前述调光部的减光率即第2减光率的处理；光源驱动部，其基于前述第I减光率驱动前述光源；以及调光驱动部，其基于前述第2减光率驱动前述调光部。根据该发明，通过使灯调光与机械调光组合，能够降低机械调光的第2减光率，因此能够减轻调光部的热负荷，能够扩展其使用材料的自由度，另外能够简化结构。进而，由于也能够使灯调光分担综合灯调光和机械调光而得到的系统减光率，所以能够削减光源的功耗，而且，能够使机械调光的第2减光率的变化范围变窄，因此能够抑制图像不均。在上述的投影型显示装置中，优选地，前述控制部，将前述第I减光率确定为比前述第2减光率大。该情况，是为了优先削减功耗，并且减轻调光部的热负荷。在上述的投影型显示装置中，优选地，在将前述高压水银灯的能够调整的最大的减光率设为最大减光率，将前述第I减光率以及前述第2减光率设为零而入射到前述液晶光阀的最大的光量设为最大光量时，前述控制部，随着前述入射光量从前述最大光量开始减少，直到前述第I减光率达到前述最大减光率为止，将前述第2减光率设为零而使前述第I减光率增加,在前述第I减光率达到前述最大减光率后使前述第2减光率增加。根据该发明，由于能够通过灯调光进行减光直至不能够减光的水平为止，所以能够显示对比度比高的图像。另外，由于能够降低机械调光的第2减光率，所以能够减轻调光部的热负荷，能够扩展其使用材料的自由度，进而能够简化结构。另外，由于也能够使灯调光分担系统减光率，所以能够削减光源的功耗。另外，由于与仅机械调光的情况相比较能够减小通过调光部进行的减光，所以能够降低入射到液晶光阀的光的斜方向的分量，能够改善图像的不均。在上述的投影型显示装置中，优选地，在将前述高压水银灯中卤素周期正常起作用的最大的减光率设为第I基准减光率，将前述第I减光率以及前述第2减光率设为零而入射到前述液晶光阀的最大的光量设为最大光量时，前述控制部，随着前述入射光量从前述最大光量开始减少，直到前述第I减光率达到前述第I基准减光率为止，将前述第2减光率设为零而使前述第I减光率增加，在前述第I减光率达到前述第I基准减光率后使前述第2减光率增加。根据该发明，能够使高压水银灯的卤素周期正常地起作用，并且为了得到所期望的系统减光率，能够通过机械调光补足用灯调光所不足的量。其结果，能够实现高压水银灯的长寿命化，并且提高对比度比。另外，由于也能够使灯调光分担系统减光率，所以能够削减光源的功耗。在上述的投影型显示装置中，优选地，前述液晶光阀具备分别对应于多种颜色的液晶面板；在将使前述高压水银灯逐渐减光的情况下所投影的图像的色偏离达到预定的基准的减光率设为第2基准减光率，将前述第I减光率以及前述第2减光率设为零而入射到前述液晶光阀的最大的光量设为最大光量时，前述控制部，随着前述入射光量从前述最大 光量开始减少，直到前述第I减光率达到前述第2基准减光率为止，将前述第2减光率设为零而使前述第I减光率增加，在前述第I减光率达到前述第2基准减光率后使前述第2减光率增加。根据该发明，能够在色偏离允许的范围，消减光源的功耗，并且为了得到期望的系统减光率，能够通过机械调光补足用灯调光所不足的量。其结果，能够提高对比度比。另夕卜，由于能够降低机械调光的第2减光率，所以能够减轻调光部的热负荷，能够扩展其使用材料的自由度，进而能够简化结构。在上述的投影型显示装置中，优选地，前述控制部，在抑制前述高压水银灯的劣化的预定期间，设定前述第I减光率使得前述光源以预定的辉度发光，并且控制前述第2减光率，以便得到前述入射光量。根据该发明，能够抑制高压水银灯的劣化，能够实现高压水银灯的长寿命化。另外，在不具备机械调光的情况下，在预定期间，由于不能够控制系统减光率，所以对比度比会降低，但是根据本发明，在预定期间也能够提高对比度比。
本发明能够作为控制投影型显示装置的方法而掌握，该投影型显示装置具备光源，其具备高压水银灯；液晶光阀，其对入射的光进行光调制；调光部，其设置于前述光源与前述液晶光阀之间，对来自前述光源的光机械性地进行遮光；以及投影部，其投影来自前述液晶光阀的光。在此情况下，投影型显示装置的控制方法基于表示应该显示的图像的输入图像信号，确定入射到前述液晶光阀的入射光量；将根据所确定的光量扩展前述输入图像信号而成的输出图像信号供给到前述液晶光阀；基于所确定的前述入射光量，确定前述高压水银灯的减光率即第I减光率和前述调光部的减光率即第2减光率；基于前述第I减光率驱动前述光源；基于前述第2减光率驱动前述调光部。另外，在上述的投影型显示装置的控制方法中，优选地，在将前述高压水银灯的能够调整的最大的减光率设为最大减光率，将前述第I减光率以及前述第2减光率设为零而入射到前述液晶光阀的最大的光量设为最大光量时，随着前述入射光量从前述最大光量开 始减少，直到前述第I减光率达到前述最大减光率为止，将前述第2减光率设为零而使前述第I减光率增加，在前述第I减光率达到前述最大减光率后使前述第2减光率增加。另外，在上述的投影型显示装置的控制方法中，优选地，在将前述高压水银灯中卤素周期正常起作用的最大的减光率设为第I基准减光率，将前述第I减光率以及前述第2减光率设为零而入射到前述液晶光阀的最大的光量设为最大光量时，随着前述入射光量从前述最大光量开始减少，直到前述第I减光率达到前述第I基准减光率为止，将前述第2减光率设为零而使前述第I减光率增加，在前述第I减光率达到前述第I基准减光率后使前述第2减光率增加。另外，在上述的投影型显示装置的控制方法中，优选地，在前述液晶光阀具备分别对应于多种颜色的液晶面板的情况下，在前述高压水银灯逐渐减光的情况下，将所投影的图像的色偏离达到预定的基准的减光率设为第2基准减光率，且将前述第I减光率以及前述第2减光率设为零而入射到前述液晶光阀的最大的光量设为最大光量时，随着前述入射光量从前述最大光量开始减少，直到前述第I减光率达到前述第2基准减光率为止，将前述第2减光率设为零而使前述第I减光率增加，在前述第I减光率达到前述第2基准减光率后使前述第2减光率增加。另外，在上述的投影型显示装置的控制方法中，优选地，在抑制前述高压水银灯的劣化的预定期间，设定前述第I减光率使得前述光源以预定的辉度发光，并且控制前述第2减光率，以便得到前述入射光量。


图I是本发明的第I实施方式所涉及的投影机的框图。图2是用于说明控制表的存储内容的说明图。图3是表示第I实施方式所涉及的投影机的灯调光以及机械调光的减光率与系统减光率的关系的曲线图。图4是表示第2实施方式所涉及的投影机的灯调光以及机械调光的减光率与系统减光率的关系的曲线图。图5是表示第3实施方式所涉及的投影机的灯调光以及机械调光的减光率与系统减光率的关系的曲线图。图6是表示色偏离与灯调光的第I减光率的关系的曲线图。图7是表示第4实施方式所涉及的投影机的灯调光以及机械调光的减光率与系统减光率的关系的曲线图。图8是表示第5实施方式所涉及的投影机的灯调光以及机械调光的减光率与系统减光率的关系的曲线图。
图9是用于说明像素数据的每灰度等级的出现数分布(直方图)的说明图。图10是用于说明图像信号的出现数分布的说明图。图11是用于说明分割为多个块的画面的说明图。图12是本发明的第6实施方式所涉及的投影机的框图。符号说明100…投影机，10…光源，11...高压水银灯，20…调光机构，21…遮光板，30R、30G、30B…液晶光阀，60···控制电路，70···照明驱动电路，80···遮光板驱动电路，CTL1···第I控制信号，CTL2…第2控制信号，Dr、Dg、Db…输入图像信号，S...屏幕，TBL…控制表，Vr、Vg、Vb…
输出图像信号。
具体实施例方式I.第I实施方式图I是表示本发明的第I实施方式所涉及的投影机100的结构的框图。首先，关于投影机100的机械结构进行说明。投影机100具备发出白色的光的光源10 ;通过使遮光板可动而对来自光源10的光进行调光的机械式的调光机构20 ;对应于红色(R色)、绿色(G色)、蓝色(B色)的各个的液晶光阀30R、30G、30B ;将从调光机构20射出的光引导至液晶光阀30R、30G、30B的照明光学系统40 ;将透射过液晶光阀30R、30G、30B的光合成而投影在屏幕S的投影光学系统50。光源10具备高压水银灯等灯11和反射灯11的光的反射器12。调光机构20具备相对于系统光轴C轴对称地配置的一对遮光板21、在与遮光板21的面平行的方向延伸的一对转动轴22和设置于转动轴22的步进电机(未图示)。遮光板21通过转动轴22的旋转，进行转动。照明光学系统40具备分色镜41以及42、反射镜43、44以及45。由照明光学系统40分光后的各色光被引导至液晶光阀30R、30G、30B。从调光机构20射出的白色光，入射到分色镜41，白色光中的红色光r被反射，并且蓝色光b和绿色光g透射。由分色镜41反射的红色光r由反射镜45反射而入射至液晶光阀30R，通过液晶光阀30R进行光调制，并入射到十字分色棱镜51。另一方面，透射过分色镜41的光，入射到分色镜42，绿色光g通过分色镜42反射，入射到液晶光阀30G，通过液晶光阀30G进行光调制，入射到十字分色棱镜51。另一方面，透射过分色镜42的蓝色光b，由反射镜43以及44反射，入射到液晶光阀30B，通过液晶光阀30B进行光调制，入射到十字分色棱镜51。在液晶光阀30R、30G、30B，形成有多条扫描线、多条数据线，并对应于扫描线与数据线的交叉处形成有多个像素。多个像素的各个具备子像素电极；根据经由扫描线供给的扫描信号被进行导通、截止控制，设置于数据线与像素电极之间的薄膜晶体管；与像素电极相对的对置电极；被像素电极和对置电极夹持的液晶。另外，在液晶光阀30R、30G、30B，具备对多条扫描线供给 依次成为有效的扫描信号的扫描线驱动电路；和将具有与应该显示的灰度等级相应的水平的点依次的图像信号变换为线依次的数据信号并对多条数据线进行供给的数据线驱动电路。各像素的薄膜晶体管，若扫描信号成为有效，则成为导通状态，经由数据线供给的数据信号被供给于像素电极。在对置电极供给一定的电位。由此，对液晶施加与应该显示的灰度等级相应的电压，控制透射率。投影光学系统50具备十字分色棱镜51以及投影透镜52。十字分色棱镜51粘帖有4个直角棱镜并在其内面十字状地形成有反射红色光的电介质多层膜和反射蓝色光的电介质多层膜。入射到十字分色棱镜51的3种色光在此合成而形成表示彩色图像的光。合成后的光通过投影透镜52投影在屏幕S上，显示放大的图像。接着，关于投影机100的电结构进行说明。投影机100具备作为控制中枢起作用的控制电路60 ;基于第I控制信号CTLl驱动光源10的照明驱动电路70和基于第2控制信号CTL2驱动调光机构20的遮光板驱动电路80。对控制电路60供给表示红色的图像的输入图像信号Dr、表示绿色的图像的输入图像信号Dg以及表示蓝色的图像的输入图像信号Db。控制电路60基于这些输入图像信号Dr、Dg以及Db，确定亮度控制信号。控制电路60基于该亮度控制信号确定入射到照明光学系统40的入射光量(与入射到各液晶光阀的入射光量等价)，并且将前述输入图像信号Dr、Dg以及Db扩展至适合的灰度等级范围。扩展后的图像信号通过DA转换器变换为模拟信号，之后作为输出图像信号Vr、Vg以及Vb，供给于各液晶光阀30R、30G以及30B。另外，控制电路60对液晶光阀30R、30G以及30B供给控制信号，该控制信号驱动设置于液晶光阀30R、30G以及30B的扫描线驱动电路以及数据线驱动电路。 在此，关于投影机100的控制方法，除了考虑(I)显示图像适应型的控制之外，还考虑(2 )基于投影放大率的控制、(3 )来自外部的控制等。以下关于各种方法进行说明。(I)显示图像适应型的控制首先，考虑进行显示图像适应型的控制，即在明亮的图像场景下光量变多、在暗的场景下光量变少的与显示图像相适应的亮度控制的情况。在此情况下，如在上述说明，由控制电路60基于输入图像信号Dr、Dg以及Db确定亮度控制信号，但该方法中例如考虑以下二种。(a)将所关注的帧中包含的像素数据之中亮度最大的灰度等级数设为亮度控制信号的方法。例如假定包含O 255的256级别的灰度等级数的图像信号。在关注构成连续图像的任意一帧的情况下，设定该帧中包含的像素数据的每灰度等级数的出现数分布(直方图)，为图9 (a)那样。在该图的情况下，由于直方图中包含的最明亮的灰度等级数为190，所以将该灰度等级数190设为亮度控制信号。该方法是能够对于输入的输入图像信号Dr、Dg以及Db最忠实地表现亮度的方法。(b)根据所关注的帧中包含的每灰度等级数的出现数分布(直方图)，奖从最大的亮度起关于出现数成为一定的比例(例如10%)的灰度等级数设为亮度控制信号的方法。例如在图像信号的出现数分布为图10那样的情况下，根据直方图，从明亮的一侧起取10%的区域。若设定相当于10%的位置的灰度等级数为230，则将该灰度等级数230设为亮度控制信号。如图10所示的直方图，在灰度等级数255的附近具有突发的峰值的情况下，如果采用上述(a)的方法，则灰度等级数255成为亮度控制信号。但是，该突发的峰值部分作为画面整体的信息并不怎么具有意义。相对于此，将灰度等级数230设为亮度控制信号的本方法，能够认为在画面整体中利用作为信息具有意义的区域进行判定的方法。另夕卜，上述的比例也可以在2 50%左右的范围变化。(C)将画面分割为多个块，求出每块包含的像素的灰度等级数的平均值，将最大的平均值设为亮度控制信号的方法。例如如图11所示，将画面分割为mXη个块，计算各块All、. . .、Amn每个的亮度
(灰度等级数)的平均值，将其中最大的平均值设为亮度控制信号。另外，画面的分割数优选设为6 200左右。该方法是不会损坏画面整体的气氛、能够控制亮度的方法。关于上述(a) (C)的方法，除了对显示区域整体进行亮度控制信号的判定之外，例如也能够仅对显示区域的中央部分等特定的部分应用上述方法。在此情况下，可以实现根据观看者所关注的部分确定亮度的控制方式。接着,在控制电路60中，基于用上述的方法确定的亮度控制信号,确定入射于照明光学系统40的入射光量，并为了得到该入射光量，确定光源10的减光率(以下称为第I减光率)和调光机构20的减光率(以下称为第2减光率)，基于第I减光率和第2减光率控制光源10和调光机构20，但该方法中例如也考虑以下三种。(a)根据输出的亮度控制信号实时进行控制的方法。该方法在完全地追从于图像的亮度方面是理想的，但是也有时画面的明暗会依图像的内容在短周期变化，有可能产生在欣赏时感觉到多余的压迫感等问题。(b)对输出的亮度控制信号施加LPF (低通滤波器),用其输出进行控制的方法。例如通过LPF截取I 30秒以下的亮度控制信号的变化量，通过其输出进行控制。根据该方法，由于截取细微的时间的变化量，所以能够避免上述那样的短周期的明暗的变化。(C)检测亮度控制信号的切换边缘的方法。仅在亮度控制信号存在预定的大小以上(例如60灰度等级以上)的变化的情况下控制光源10和调光机构20。根据该方法，能够进行仅与场景的切换等相应的控制。这样，例如在将灰度等级数190确定为亮度控制信号的情况下，若将最大亮度(灰度等级数255)的光量设为100%，则入射到照明光学系统40的入射光量成为75%(190/255=75%)，控制电路60，以使入射到照明光学系统40的入射光量成为75%的方式，驱动光源10和调光机构20。在本实施方式的情况下，光源10具体地是高压水银灯11，调光机构20具体地是遮光板21，因此控制驱动高压水银灯11的功率值和遮光板21的转动角度，使得透射率成为75% (遮光率成为25%)。同样地，在灰度等级数230是亮度控制信号的情况下，为了得到230/255=90%的入射光量，控制光源10和调光机构20。
另一方面，在控制电路60中，基于由控制电路60确定的亮度控制信号和图像信号将图像信号扩展到适合的灰度等级范围。例如在扩展到最大灰度等级范围的情况下，由于在上述的例子中可以显示的最大灰度等级数为255，所以在图9 (a)的例子中亮度控制信号为灰度等级数190的情况下，将灰度等级数(Γ190的图像信号如图9 (b)所示扩展到灰度等级数O 255。通过这样的照明光量的控制和图像信号的扩展处理，能够扩展图像的动态范围，并且实现流畅的灰度等级表现。(2)基于投影放大率的控制对应于投影透镜52的变焦进行控制。通常液晶光阀(被照明区域)的每单位面积的光量是一定的，所以具有在放大侧画面变暗，在缩小侧变亮的倾向。因而，为了对此进行修正，以在变化到放大侧的情况下光量增加、在变化到缩小侧的情况下光量减少的方式控制光源10和调光机构20。(3)来自外部的控制·使用者按照偏好，能够控制光源10和调光机构20。例如以在暗的欣赏环境中减少光量，在明亮的欣赏环境中增加光量的方式控制光源10和调光机构20。在此情况下，既可以构成为使用者使用控制器或者直接操作光源10和调光机构20等，也可以构成为设置亮度传感器等自动地进行控制。接着，关于光源10和调光机构20的控制进行说明。投影机100的对比度比，根据液晶光阀30R、30G、30B的最大透射率和最小透射率之比、光源10的最大减光率、调光机构20的最大减光率确定。例如，在液晶光阀的最大透射率为98%且最小透射率为O. 245%的情况下，液晶光阀自身的对比度比是400: I。在此情况下，如果综合了光源10和调光机构20的系统的减光率是95%，则能够将对比度比提高到8000 :1。控制电路60，根据基于输入图像信号Dr、Dg以及Db的亮度控制信号，确定入射到照明光学系统40的入射光量，并为了得到该入射光量而确定光源10的第I减光率和调光机构20的第2减光率。具体地，控制电路60具备由非易失性存储器构成的控制表TBL，通过参照控制表TBL，确定第I减光率和第2减光率。图2表示控制表TBL的存储内容。控制表TBL，与入射光量对应地存储有第I减光率、第2减光率以及扩展率。因而，若入射光量确定，则通过参照控制表TBL，能够确定第I减光率、第2减光率以及扩展率。这样，例如在灰度等级数190被确定为亮度控制信号的情况下，若将最大亮度(灰度等级数255)的光量设为100%，则入射到照明光学系统40的入射光量成为75%(190/255=75%)0并且，通过参照控制表TBL，控制电路60，为了使入射到照明光学系统40的入射光量成为75%，将光源10的减光率确定为63%，将调光机构20的减光率确定为32%。另外，为了将灰度等级数(Γ190的图像信号扩展到灰度等级数O 255，将扩展率确定为128%。控制电路60按照所确定的扩展率生成将输入图像信号Dr、Dg以及Db扩展后的输出图像信号Vr、Vg以及Vb。另外，控制电路60，按照所确定的第I减光率生成第I控制信号CTLl。照明驱动电路70以基于第I控制信号CTLl的功率值驱动高压水银灯11，所以光源10的减光率成为第I减光率。另外，在将光源10可以发光的最大光量设为Lmax，将当前的光量设为Lx时，光源10的减光率通过“Ι-Lx/Lmax”提供。另外，控制电路60，按照所确定的第2减光率生成第2控制信号CTL2。遮光板驱动电路80基于第2控制信号CTL2调整调光机构20的遮光板21的角度。由此，以使调光机构20的减光率成为第2减光率的方式进行调整。另外，在将入射到调光机构20的光的光量设为Lin，将从调光机构20射出的光的光量设为Lout时，调光机构20的减光率通过“Ι-Lout/Lin”提供。在此，将基于第I减光率的光源10的调光称为灯调光，基于第2减光率的调光机构20的调光称为机械调光，将综合了灯调光和机械调光的系统整体的减光率称为系统减光率。系统减光率由灯调光的第I减光率与机械调光的第2减光率之积提供。若将这些关系表达为关系式，则如下。 系统减光率[% ] = 100% - (100% -灯调光的减光率[% ]) X (100% -机械调光的减光率[%])例如，在如上所述为了使入射到照明光学系统40的入射光量成为75%，而将光源10的减光率设为63%，将调光机构20的减光率设为32%的情况下，综合的系统减光率成为75% (参照图3)。这样，控制电路60，根据入射到照明光学系统40的入射光量，为了得到需要的综合的系统减光率，如图3所示，分别设定灯调光以及机械调光的减光率。在该例子中，灯调光的第I减光率，随着系统减光率的增加而直线性地增加，其最大值为80%。第I减光率的最大值被设定为高压水银灯的可以调整的最大的减光率即最大减光率。在系统减光率为0%的情况下，入射到液晶光阀的光的入射光量成为最大光量。从而，控制电路60进行控制，使得随着入射光量从最大光量开始减少，使灯调光的第I减光率单调增加且在系统减光率成为最大的95%下成为最大减光率，并且使机械调光的第2减光率增加以便修正所需的系统减光率。这样，通过使灯调光和机械调光组合，能够降低机械调光的第2减光率，所以能够减轻遮光板21的热负荷，能够扩展其使用材料的自由度，另外能够简化结构。进而，由于也能够使灯调光分担系统减光率，所以能够削减光源10的功耗，而且能够使机械调光的第2减光率的变化范围变窄，所以能够抑制色不均的发生。另外，之所以将灯调光的第I减光率控制为高于机械调光的第2减光率，是为了优先削减功耗，并且减轻遮光板21的热负荷。2.第2实施方式第2实施方式所涉及的投影机100，除了控制表TBL的存储内容之外，与图I所示的第I实施方式的投影机100同样地构成。图4中表示由第2实施方式的控制电路执行的灯调光以及机械调光的减光率与系统减光率的关系。在该例中，为了得到期望的系统减光率，在可以由灯调光调整的范围仅用灯调光来进行调光，在仅用灯调光不能够确保系统减光率的范围，并用机械调光。如上所述，灯调光的最大减光率为80%。控制电路60，随着入射光量从最大光量开始减少，直至灯调光的第I减光率达到最大减光率即80%为止，将机械调光的第2减光率设为零而使第I减光率增加。并且，控制电路60进行控制，使得在灯调光的第I减光率达到80% (最大减光率)之后，使机械调光的第2减光率增加，使系统减光率在0%到95%的范围变化。
通过进行这样的控制，由于能够通过灯调光进行减光直至不能够减光的水平为止，所以能够提高对比度比，可以显示动态范围广的图像。另外，由于能够降低机械调光的第2减光率，所以能够减轻遮光板21的热负荷，能够扩展其使用材料的自由度，进而能够简化结构。另外，由于也能够使灯调光分担系统减光率，所以能够削减光源10的功耗。另外，由于能够减小通过机械调光的遮光板进行的减光，所以能够降低入射到液晶光阀的光的斜方向的分量，能够改善色不均。3.第3实施方式第3实施方式所涉及的投影机100，除了控制表TBL的存储内容之外，与图I所示的第I实施方式的投影机100同样地构成。在该例中，为了得到期望的系统减光率，在高压水银灯11的卤素周期正常起作用的范围仅用灯调光进行调光，在卤素周期成为异常的范围，并用机械调光。高压水银灯11的电极，一般使用钨，若为高温则钨升华。在高压水银灯11中，升 华并析出在玻璃上的钨与在灯的内部气化的卤素化合而形成卤化钨。该物质在高温的电极前端附近分解，钨再次返回到电极。将这一系列的化学变化称为卤素周期。由于通过该反应可抑制由钨的蒸发引起的电极损耗，所以可实现长寿命化。但是，若提高高压水银灯11的减光率，则水银的压力下降，一部分成为液体，其中会汲取卤素。于是，卤素的量减少，卤素周期不会正常起作用。其结果，钨析出到高压水银灯11的内壁，引起变黑的黑化现象。在将高压水银灯11中卤素周期正常起作用的最大的减光率设为第一基准减光率时，在该例中，第I基准减光率成为30%。图5中表示由第3实施方式的控制电路执行的灯调光以及机械调光的减光率与系统减光率的关系。如该图所示，控制电路60进行控制，使得随着入射光量从最大光量开始减少，直至灯调光的第I减光率达到第I基准减光率即30%为止，将机械调光的第2减光率设为零而使第I减光率增加，在第I减光率达到30% (第I基准减光率)后使机械调光的第2减光率增加，使系统减光率在0%至95%的范围变化。通过进行这样的控制，能够使高压水银灯11的卤素周期正常地起作用，并且为了得到所期望的系统减光率，能够通过机械调光补足用灯调光所不足的量。其结果，能够实现高压水银灯11的长寿命化，并且提高对比度比。另外，由于能够降低机械调光的第2减光率，所以能够减轻遮光板21的热负荷，能够扩展其使用材料的自由度，进而能够简化结构。另外，由于也能够使灯调光分担系统减光率，所以能够削减光源10的功耗。4.第4实施方式第4实施方式所涉及的投影机100，除了控制表TBL的存储内容之外，与图I所示的第I实施方式的投影机100同样地构成。在该例中，为了得到期望的系统减光率，直至所投影的图像的色偏离达到允许值为止，仅用灯调光进行调光，在超过色偏离的允许值的范围，并用机械调光。高压水银灯11，发光光谱根据发光辉度而变化。因而，若通过灯调光使第I减光率逐渐变大，则与第I减光率为零的情况相比较，投影于屏幕S的颜色会偏离。图6中表示CIE Ui色度图上的白的色偏离ΛΥ、v'与灯调光的第I减光率的关系。如该图所示，第I减光率越变大，色偏离Au'、v'越变大。在该例中，作为人的视觉所允许色偏离的限界的允许值(预定的基准)是“O. 010”，对应于其的减光率即第2基准减光率为54%。另夕卜，允许值根据投影机100的用途等而适宜确定。图7中表示由第4实施方式的控制电路执行的灯调光以及机械调光的减光率与系统减光率的关系。如该图所示，控制电路60进行控制，使得随着入射光量从最大光量开始减少，直至灯调光的第I减光率达到第2基准减光率即54%为止，将机械调光的第2减光率设为零而使第I减光率增加，在第I减光率达到54% (第2基准减光率)后使机械调光的第2减光率增加，系统减光率在0%至95%的范围变化。通过进行这样的控制，能够在色偏离允许的范围，消减光源10的功耗，并且为了得到期望的系统减光率，能够通过机械调光补足用灯调光所不足的量。其结果，能够提高对比度比。另外，由于能够降低机械调光的第2减光率，所以能够减轻遮光板21的热负荷，能够扩展其使用材料的自由度，进而能够简化结构。5.第5实施方式 第I、第2以及第4实施方式所涉及的投影机100，使灯调光与机械调光组合而执行系统整体的调光。相对于此，第6实施方式的投影机在下述方面不同在预定的条件满足的情况下，仅用机械调光执行调光，在预定的条件不满足的情况下，执行与第I、第2以及第4实施方式同样的调光工作。如第3实施方式中所说明，在灯调光的减光率长时间持续高的状态的情况下，高压水银灯11内部的卤素周期的功能下降，会产生蒸发的电极的成分析出到灯的内壁而劣化的现象。为了防止这样的不良状况，在第I减光率长时间持续高的状态的情况下，需要暂时停止灯调光，以高辉度进行驱动。第5实施方式的控制电路60，监视灯调光的第I减光率的时间变化，若第I减光率的时间变化满足预定的条件，则为了抑制高压水银灯11的劣化，在预定期间，设定第I减光率，使得光源10以预定的辉度发光，并且控制机械调光的第2减光率，以便得到期望的系统减光率。图8中表示第5实施方式的控制电路在预定期间执行的灯调光以及机械调光的减光率与系统减光率的关系。在该例中，将第I减光率设为零，使得光源10以最大辉度(预定的辉度)发光，并以通过机械调光的第2减光率负责系统减光率的全部的方式进行控制。另夕卜，在预定期间以外，控制电路60执行与第I至第3以及第5实施方式同样的调光工作通过进行这样的控制，能够抑制高压水银灯11的劣化，能够实现高压水银灯11的长寿命化。另外，在不具备机械调光的情况下，在预定期间，由于不能够控制系统减光率，所以对比度比会降低，但是根据本实施方式，在预定期间也能够提高对比度比。进而，如果缩短预定期间，则能够减轻遮光板21的热负荷，能够扩展其使用材料的自由度，进而能够简化结构。在此情况下，只要交替反复通常的工作期间和抑制劣化的预定期间即可。6.第6实施方式第6实施方式,是采用DLP (Digital Light Processing :数字光处理)方式的投影机101作为投影型显示装置的例子。在该DLP方式中使用的微镜的集合元件，称为DMD(Digital Mirror Device :数字镜器件)。因此，在此将微镜的集合元件称为DMD。DMD是将多个微小的微镜形成为I块面板状而得到的器件。这些微镜，可以分别倾斜±10度左右地安装。I个镜体对应于一个像素，例如以在倾斜+10度时使来自光源灯的入射光向投影透镜的方向反射，在倾斜-10度时不向投影透镜的方向反射的方式起作用。因而，接收到显示图像的数字信号的DMD改变其镜体一个一个的倾斜角度，成为进行从光源灯发出的光的开启/关闭的组件，由于能够以开启/关闭的数字控制色灰度等级，所以可以构成为能够获得没有色不均的清晰的图像的投影机。在第6实施方式的DLP方式的投影机中，代替3个液晶光阀30R、30G、30B，具备对应于红色(R色)、绿色(G色)、蓝色(B色)的各个的3个DMD (Digital Mirror Device :数字镜器件)31R、31G、31B。从调光机构20射出的白色的光，入射到分色镜41，白色光中的红色光r被反射，并且蓝色光b和绿色光g透射。由分色镜41反射的红色光r入射至DMD31R，通过DMD31R进行光调制，并入射到十字分色棱镜51。另一方面，透射过分色镜41的光，入射到分色镜42，绿色光g通过分色镜42反射，进而由反射镜46反射，入射到DMD31G，通过DMD31G进行光调制，并入射到十字分色棱镜51。另一方面，透射过分色镜42的蓝色光b，由反射镜43反射，入射到DMD31B，通过DMD31B进行光调制，并入射到十字分色棱镜51。 控制电路60，基于亮度控制信号，确定入射到照明光学系统40的入射光量(与入射到各DMD的入射光量等价)，并且将前述输入图像信号Dr、Dg以及Db扩展至适合的灰度等级范围。扩展后的图像信号通过DA转换器变换为模拟信号，之后作为输出图像信号Vr、Vg以及Vb，供给于各DMD31R、31G以及31B。另外，控制电路60对DMD31R、31G以及31B供给驱动DMD31R、31G及31B的控制信号。第6实施方式的DLP方式的投影机，也与图I所示的第I实施方式的投影机100同样地，基于亮度控制信号，确定入射到照明光学系统40的入射光量，并为了得到该入射光量，确定光源10的第I减光率和调光机构20的第2减光率，基于第I减光率和第2减光率，控制光源10和调光机构20。作为DLP方式的投影机101，也可以是色轮和一块DMD的结构。另外，在上述各实施例中，作为灯11的例子，记载了高压水银灯的例子，但是此夕卜，也可以采用超高压水银灯、金属卤化物灯、高压钠灯、卤素灯、氙气灯等高辉度放电灯和/或白炽灯泡(> 7 9 >7° :反射型白炽灯泡)、LED灯等。
权利要求
1.一种投影型显示装置，其特征在于，具备 光源，其具备高压水银灯； 液晶光阀，其对入射的光进行光调制； 调光部，其设置于前述光源与前述液晶光阀之间，对来自前述光源的光机械性地进行遮光； 投影部，其投影来自前述液晶光阀的光； 控制部，其执行基于表示应该显示的图像的输入图像信号，确定入射到前述液晶光阀的入射光量的处理；将根据前述入射光量扩展前述输入图像信号而成的输出图像信号输出到前述液晶光阀的处理；以及基于前述入射光量，确定前述高压水银灯的减光率即第I减光率和前述调光部的减光率即第2减光率的处理； 光源驱动部，其基于前述第I减光率驱动前述光源；以及 调光驱动部，其基于前述第2减光率驱动前述调光部。
2.根据权利要求I所述的投影型显示装置，其特征在于 前述控制部，将前述第I减光率确定为比前述第2减光率大。
3.根据权利要求I所述的投影型显示装置，其特征在于 在将前述高压水银灯的能够调整的最大的减光率设为最大减光率，将前述第I减光率以及前述第2减光率设为零而入射到前述液晶光阀的最大的光量设为最大光量时， 前述控制部，随着前述入射光量从前述最大光量开始减少，直到前述第I减光率达到前述最大减光率为止，将前述第2减光率设为零而使前述第I减光率增加，在前述第I减光率达到前述最大减光率后使前述第2减光率增加。
4.根据权利要求I所述的投影型显示装置，其特征在于 在将前述高压水银灯中卤素周期正常起作用的最大的减光率设为第I基准减光率，将前述第I减光率以及前述第2减光率设为零而入射到前述液晶光阀的最大的光量设为最大光量时， 前述控制部，随着前述入射光量从前述最大光量开始减少，直到前述第I减光率达到前述第I基准减光率为止，将前述第2减光率设为零而使前述第I减光率增加，在前述第I减光率达到前述第I基准减光率后使前述第2减光率增加。
5.根据权利要求2所述的投影型显示装置，其特征在于 前述液晶光阀具备分别对应于多种颜色的液晶面板； 在将使前述高压水银灯逐渐减光的情况下所投影的图像的色偏离达到预定的基准的减光率设为第2基准减光率，将前述第I减光率以及前述第2减光率设为零而入射到前述液晶光阀的最大的光量设为最大光量时， 前述控制部，随着前述入射光量从前述最大光量开始减少，直到前述第I减光率达到前述第2基准减光率为止，将前述第2减光率设为零而使前述第I减光率增加，在前述第I减光率达到前述第2基准减光率后使前述第2减光率增加。
6.根据权利要求I所述的投影型显示装置，其特征在于 前述控制部，在抑制前述高压水银灯的劣化的预定期间，设定前述第I减光率使得前述光源以预定的辉度发光，并且控制前述第2减光率，以便得到前述入射光量。
7.一种投影型显示装置的控制方法，其特征在于，该投影型显示装置具备光源，其具备高压水银灯；液晶光阀，其对入射的光进行光调制；调光部，其设置于前述光源与前述液晶光阀之间，对来自前述光源的光机械性地进行遮光；以及投影部，其投影来自前述液晶光阀的光，所述投影型显示装置的控制方法 基于表示应该显示的图像的输入图像信号，确定入射到前述液晶光阀的入射光量； 将根据所确定的光量扩展前述输入图像信号而成的输出图像信号供给到前述液晶光阀； 基于所确定的前述入射光量，确定前述高压水银灯的减光率即第I减光率和前述调光部的减光率即第2减光率； 基于前述第I减光率驱动前述光源； 基于前述第2减光率驱动前述调光部。
8.根据权利要求7所述的投影型显示装置的控制方法，其特征在于 在将前述高压水银灯的能够调整的最大的减光率设为最大减光率，将前述第I减光率以及前述第2减光率设为零而入射到前述液晶光阀的最大的光量设为最大光量时， 随着前述入射光量从前述最大光量开始减少，直到前述第I减光率达到前述最大减光率为止，将前述第2减光率设为零而使前述第I减光率增加， 在前述第I减光率达到前述最大减光率后使前述第2减光率增加。
9.根据权利要求7所述的投影型显示装置的控制方法，其特征在于 在将前述高压水银灯中卤素周期正常起作用的最大的减光率设为第I基准减光率，将前述第I减光率以及前述第2减光率设为零而入射到前述液晶光阀的最大的光量设为最大光量时， 随着前述入射光量从前述最大光量开始减少，直到前述第I减光率达到前述第I基准减光率为止，将前述第2减光率设为零而使前述第I减光率增加，在前述第I减光率达到前述第I基准减光率后使前述第2减光率增加。
10.根据权利要求7所述的投影型显示装置的控制方法，其特征在于 前述液晶光阀具备分别对应于多种颜色的液晶面板； 在前述高压水银灯逐渐减光的情况下，将所投影的图像的色偏离达到预定的基准的减光率设为第2基准减光率，且将前述第I减光率以及前述第2减光率设为零而入射到前述液晶光阀的最大的光量设为最大光量时， 随着前述入射光量从前述最大光量开始减少，直到前述第I减光率达到前述第2基准减光率为止，将前述第2减光率设为零而使前述第I减光率增加，在前述第I减光率达到前述第2基准减光率后使前述第2减光率增加。
11.根据权利要求7所述的投影型显示装置的控制方法，其特征在于 在抑制前述高压水银灯的劣化的预定期间，设定前述第I减光率使得前述光源以预定的辉度发光，并且控制前述第2减光率，以便得到前述入射光量。
12.一种投影型显示装置，其特征在于，具备 光源； 光调制部，其对入射的光进行光调制； 调光部，其设置于前述光源与前述光调制部之间，对来自前述光源的光机械性地进行遮光；投影部，其投影来自前述光调制部的光； 控制部，其基于表示应 该显示的图像的输入图像信号，确定入射到前述光调制部的入射光量，将根据前述入射光量扩展前述输入图像信号而成的输出图像信号供给到前述光调制部，基于前述入射光量，确定前述光源的减光率即第I减光率和前述调光部的减光率即第2减光率； 光源驱动部，其基于前述第I减光率驱动前述光源；以及 调光驱动部，其基于前述第2减光率驱动前述调光部。
全文摘要
本发明提供投影型显示装置及其控制方法，改善灯调光的减光率的限界和/或色偏离、机械调光的热负荷和/或色不均。投影机100具备光源10、液晶光阀30R、30G、30B、调光机构20、照明光学系统40、控制电路60、照明驱动电路70和遮光板驱动电路80，其中控制电路60基于输入图像信号确定入射到液晶光阀的入射光量，输出根据入射光量扩展后的输出图像信号，基于入射光量生成指定高压水银灯11的第1减光率的第1控制信号CTL1和指定调光机构20的第2减光率的第2控制信号CTL2；照明驱动电路70基于第1控制信号CTL1驱动光源10；遮光板驱动电路80基于第2控制信号CTL2驱动遮光板21。
文档编号G03B21/00GK102955336SQ20121029260
公开日2013年3月6日 申请日期2012年8月16日 优先权日2011年8月18日
发明者堀口宏贞, 吉元洋志, 山田匡史 申请人:精工爱普生株式会社