JP2006301325A

JP2006301325A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2006301325A
Application number: JP2005123298A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Fukuzaki; 良雄福崎
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2006-11-02

Abstract

【課題】明るさの調整量に応じた光量を光源から放射し、常に均一に調整した光量を容易に得られ、かつ迅速なランプ交換装置の必要ない画像表示装置を提供する。
【解決手段】発光素子アレイ２から出射される光を空間光変調素子７で映像信号に応じて光変調を行いスクリーン上に投射表示を行う画像表示装置１において、発光素子アレイ２に対向配置され、発光素子から出射される光を集光するレンズを２次元に配列したマトリクス配列レンズ（レンズ３）と、レンズ３で集光された光を空間光変調素子７の形状幅と同じにして拡大出射させる拡大レンズ５と、拡大レンズ５と空間光変調素子７の間に配置され、拡大レンズ５で拡大出射された光を空間光変調素子７で映像信号に応じて光変調され、平行出射させるコンデンサレンズ６と、コンデンサレンズ６から平行出射した光をスクリーン９上に投射表示を行う投射レンズ８と、を備えるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は光源からの放射光を空間光変調素子に均一に放射して、この空間光変調素子に表示された画像を投射レンズによりスクリーン上に拡大投謝した画像の明るさを調整できる画像表示装置に関する。

デジタル・マルチメディア時代の到来と共に、高精細度で大画面の画像を投射できる投射型の画像表示装置が注目されている。この画像表示装置は、各種の構造形態が採用されている。
この高輝度でかつ高コントラストに画像を表示できる画像表示装置の一例が特許文献１に記載されている。
図３は、特許文献１に記載されている従来の画像表示装置を説明するための図である。図３（Ａ）は絞り１０２を開放にした場合でもっとも明るい状態であり、図３（Ｂ）は絞り１０２がほぼ真中の場合で、明るさとコントラストが中庸であり、図３（Ｃ）は絞り１０２を最も絞った状態で明るさはもっとも少ないがコントラストは最もよい状態である。

図３に示すように、従来の画像表示装置１００は、１つのランプと反射鏡からなる光源１０１から出射される不定偏光光の光量を調整する絞り１０２と、絞り１０２を経由して光量が調整された光の出射角度を補正する補正レンズ１０３と、出射角度が補正された光を空間光変調素子（ライトバルブ）１０５全体に均一に放射するコンデンサレンズ１０４と、コンデンサレンズ１０４から放射された光を全体に均一に入射し映像信号に応じて光変調した光に変換して放射する空間光変調素子１０５と、空間光変調素子１０５から光変調された光をスクリーン１０７上に投射表示を行う投射レンズ１０６と、から構成される。

次に、動作について説明する。
光源１０１から出射される不定偏光光は、補正レンズ１０３、コンデンサレンズ１０４により空間光変調素子１０５に入射され、空間光変調素子１０５により映像信号に応じて光変調した光に変換した後、投射レンズ１０６によりスクリーン１０７上に画像として拡大表示される。

そして、絞り１０１により光源１０１から出射される不定偏光光の光量を、補正レンズ１０３により出射角度を補正する前に設置された絞り１０２により調整して、スクリーン１０７上に拡大表示される画像の明るさを調整していた。
明るさの調整は、スクリーン１０７上に拡大表示される画像のコントラストは少なくてより明るさが必要な場合は、絞り１０２の絞りをできるだけ開放にし、画像のコントラストが多く必要な場合は、絞り１０２の絞り量を大きくする。

このようにして、光源１０１から出射される不定偏光光の光量を、絞り１０２によりスクリーン１０７上に拡大表示される画像に要求されるコントラストにより調整しても、常に光源１０１から出射された不定偏光光が均一に調整されて空間光変調素子１０５に入射されるため、スクリーン１０７上では明るさを調整して光量の増減を行っても、スクリーン１０７上では光量ムラの無い均一で良好な画像を得ることが出来た。
特開２００３−２９２０３号公報

しかしながら、光源１０１ではランプが１つであり、スクリーン１０７上で必要とされる最大光量を常に放射する必要があるため、明るさの調整量に係らず常に最大光量が必要なため、熱が発生しやすく放熱処理を十分考慮しなければならない点や、絞り１０２の形状を、光量を均一にするため絞り調整時に絞り機構内部では乱反射の無いような精密な構造としなければならず、具体的な実現が困難であると言う点が問題であり、さらに発光源であるランプが１つのためランプ切れによる画像表示停止を最小時間とするための迅速なランプ交換装置が必要であると言う問題点があった。

そこで、本発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、明るさの調整量に応じた光量を光源から放射し、常に均一に調整した光量を容易に得られ、かつ迅速なランプ交換装置の必要ない画像表示装置を提供することを目的とする。

本願発明における第１の発明は、複数の発光素子が２次元状に配列された発光素子アレイから出射される光を空間光変調素子で映像信号に応じて光変調を行い、スクリーン上に投射表示を行う画像表示装置において、前記発光素子アレイに対向配置され、前記複数の発光素子から出射される光を集光する複数のレンズを２次元に配列したマトリクス配列レンズ（レンズアレイ）と、前記複数のレンズで集光された光を前記空間光変調素子の形状と同じにして拡大出射させる拡大レンズと、前記拡大レンズと前記空間光変調素子の間に配置され、前記拡大レンズで拡大出射された光を前記空間光変調素子で映像信号に応じて光変調され、平行出射させるコンデンサレンズと、前記コンデンサレンズから平行出射した光を前記スクリーン上に投射表示を行う投射レンズと、を備えたことを特徴とする画像表示装置を提供する。

本発明によれば、複数の発光素子が２次元に配列された発光素子アレイから出射される光を空間光変調素子で映像信号に応じて光変調を行い、スクリーン上に投射表示を行う画像表示装置において、発光素子アレイに対向配置され、複数の発光素子から出射される光を集光する複数のレンズを２次元に配列したマトリクス配列レンズと、複数のレンズで集光された光を空間光変調素子の形状と同じにして拡大出射させる拡大レンズと、拡大レンズと空間光変調素子の間に配置され、拡大レンズで拡大出射された光を空間光変調素子で映像信号に応じて光変調され、平行出射させるコンデンサレンズと、コンデンサレンズから平行出射した光をスクリーン上に投射表示を行う投射レンズと、を備えることにより、明るさの調整量に応じた光量を光源から放射し、常に均一に調整した光量を容易に得られ、かつ迅速なランプ交換装置が必要のない構造とすることができる。

以下に本発明の実施形態に係る画像示装置について図１〜図２を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る画像示装置を説明するための図であり、（Ａ）はもっとも明るい状態を示す図であり、（Ｂ）は明るさとコントラストが中庸な状態を示す図であり、（Ｃ）は明るさがもっとも少なくコントラストは最もよい状態を示す図である。
図２は、本発明の実施形態に係る光源である発光素子の発光位置による光路の状態を示す図であり、（Ａ）は端部における発光素子からの光路を示す図であり、（Ｂ）は端部と中央部との間の発光素子からの光路を示す図であり、（Ｃ）は中央部の発光素子の光路を示す図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る画像表示装置１は、複数の発光素子を２次元に配列し光源として用いる発光素子アレイ２と、発光素子アレイ２から出射される光を集光する複数のレンズを２次元に配列したレンズアレイ３と、レンズアレイ３から出射される光を整列する複数のレンズをライン状（もしくは複数のライン状）に配列したレンズアレイ４と、レンズアレイ４から出射される光を空間光変調素子７の形状幅と同じにして拡大出射させる拡大レンズ５と、拡大レンズ５と空間光変調素子７の間に配置され拡大レンズ５から拡大出射された光を空間変調素子７で映像信号に応じて光変調して並行出射させるコンデンサレンズ６と、映像信号に応じて透過光或いは反射光を光変調する空間変調素子７と、コンデンサレンズ６から並行出射し空間変調素子７で光変調された光をスクリーン９に投射表示を行う投射レンズ８と、から構成される。

次に、動作について説明する。
発光素子アレイ２から出射される光は、レンズアレイ３（マトリクス配列レンズ）によりレンズアレイ４の位置に結像されたのち、拡大レンズ５によりコンデンサレンズ６を経由して空間変調素子７に並行光として入射される。空間変調素子７に入射された並行光は、空間変調素子７に供給される所定の映像信号に応じて光変調されたのち、投射レンズ８によりスクリーン９上に画像として拡大表示される。

そして、図１（Ａ）に示すように、発光素子アレイ２を全て発光させるとスクリーン９上には最も明るい画像が拡大表示され、次に図１（Ｂ）に示すように、発光素子アレイ２を中庸に発光させるとスクリーン９上には明るい画像とコントラストのある画像が拡大表示され、さらに図１（Ｃ）に示すように、発光素子アレイ２を１つのみ発光させるとスクリーン９上には最もコントラストのある画像が拡大表示される。

このようにして、
１）図１(Ａ)に示すようなマトリクス配列レンズの２次元配列の全てを点灯することで、「全部点灯で明るさ優先モード」
２）図１（Ｃ）に示すようなマトリクス配列レンズの２次元配列の内側のみを点灯することで、「コントラスト優先モード」
とするような、明るさ優先モードとコントラスト優先モード等の切換えを、マトリクス配列レンズの点灯量を制御することで容易に行うことができる。

次に、図２に示すように発光素子アレイ２の個々の発光素子は、それぞれがレンズアレイ３及びレンズアレイ４のそれぞれ個々に位置するレンズを経由した後、拡大レンズ５及びコンデンサレンズ６により空間変調素子７の全体にそれぞれの個々の発光素子に応じた均一な並行光を入射する。

図２をさらに、詳細に説明する。
図２（Ａ）は端部の発光素子のみを発光させた場合の光路を示し、空間変調素子７の全体には斜め方向の均一な並行光が入射される。図２（Ｂ）においては端部より内部の発光素子のみを発光させた場合の光路を示し、空間変調素子７の全体には斜め方向のやや角度が減少した均一な並行光が入射される。図２（Ｃ）は中央部の発光素子のみを発光させた場合の光路を示し、空間変調素子７全体には均一な並行光が入射される。

以上述べてきた本発明の実施形態に係る画像表示装置によれば、図１に示すように、発光素子アレイ２の発光素子数を所定の明るさとコントラストに応じて発光させることができるから、所定の明るさに応じて発熱量を軽減することができる。
また、図２に示すように発光素子アレイ２の全ての発光素子は個々に空間変調素子７上の全体に光を出射しているから、１つの発光素子の発光が停止しても、他の発光素子に瞬時に切り換えることができる。

本発明の実施形態に係る画像示装置を説明するための図であり、（Ａ）はもっとも明るい状態を示す図であり、（Ｂ）は明るさとコントラストが中庸な状態を示す図であり、（Ｃ）は明るさがもっとも少なくコントラストは最もよい状態を示す図である。、本発明の実施形態に係る光源である発光素子の発光位置による光路の状態を示す図であり、（Ａ）は端部における発光素子からの光路を示す図であり、（Ｂ）は端部と中央部との間の発光素子からの光路を示す図であり、（Ｃ）は中央部の発光素子の光路を示す図である。従来の画像示装置を説明するための図であり、（Ａ）はもっとも明るい状態を示す図であり、（Ｂ）は明るさとコントラストが中庸な状態を示す図であり、（Ｃ）は明るさがもっとも少なくコントラストは最もよい状態を示す図である。

符号の説明

１・・・画像表示装置、２・・・発光素子アレイ、３，４・・・レンズアレイ（マトリクス配列レンズ）、５・・・拡大レンズ、６・・・コンデンサレンズ、７・・・空間変調素子、８・・・投射レンズ、９・・・スクリーン

Claims

複数の発光素子が２次元に配列された発光素子アレイから出射される光を空間光変調素子で映像信号に応じて光変調を行い、スクリーン上に投射表示を行う画像表示装置において、
前記発光素子アレイに対向配置され、前記複数の発光素子から出射される光を集光する複数のレンズを２次元に配列したマトリクス配列レンズと、
前記複数のレンズで集光された光を前記空間光変調素子の形状と同じにして拡大出射させる拡大レンズと、
前記拡大レンズと前記空間光変調素子の間に配置され、前記拡大レンズで拡大出射された光を前記空間光変調素子で映像信号に応じて光変調され、平行出射させるコンデンサレンズと、
前記コンデンサレンズから平行出射した光を前記スクリーン上に投射表示を行う投射レンズと、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。