JP2008508568A - 投射型ディスプレイ用時分割ｌｅｄ光源 - Google Patents

Abstract

複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスを具える、投射型ディスプレイ用の光源を開示する。複数のＬＥＤデバイスは、順次稼動するように配置されている。光合成手段は、ＬＥＤデバイスから光源の光出力部まで光を伝えるために配置されている。光合成手段は、この光合成手段の構造によって光を偏光する制御可能な偏光手段を具える。さらに、投射レンズ、コントローラ、及び映像発生手段を具え、上記に示した光源を用いる投射型ディスプレイシステムを開示する。

Description

この発明は、投射型ディスプレイシステム用光源に関し、特には順次に稼動する発光ダイオードを用いた光源に関するものである。

発光ダイオード（ＬＥＤ）は、小型で耐久性が高く、かつその寿命が長いため、投射型ディスプレイ用光源としての利用が目標とされている。一方で、投射型ディスプレイにおいては、光源の輝度が、画質及び、異なる環境での投射システムの利便性に関して重要である。

特許文献１では、稼動中のＬＥＤの発熱によって起こるＬＥＤの発光出力の低下について開示されている。この発光出力の低下は、低下した電力での動作、又は光源の発熱に起因する発光の減少のどちらかによって光源の輝度を減少させる。特許文献１では、可動部上にＬＥＤを配置し、ＬＥＤが、可動部に対し点灯位置にあるときには短時間にわたって点灯した状態となり、可動部に対し消灯位置にあるときには消灯した状態となるようにして、各ＬＥＤに非発光時間を持たせることでこの問題を解決している。従って、ＬＥＤは、顕著に光の発光低下が起こる範囲まで発熱することがない。
米国特許出願公開第２００３／０２１８７２３号明細書

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、可動部品に多くの機械的制限があるという問題がある。さらには、機械的に複雑な可動構造の製造にも問題である。要するに、従来技術の解決法の問題点は、機械的に動作する部品の配設にあった。

この発明の目的は、機械的に動作する部品のない高輝度の光源を提供することにある。

この発明の第一の態様によれば、上記目的は、複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスを具える投射型ディスプレイ用の光源装置により達成される。複数のＬＥＤデバイスは、順次稼動するように配置されている。光合成手段は、ＬＥＤデバイスから光源の光出力部に光を伝送するように配置されている。光合成手段は、光合成手段の構造によって光を偏光するように配置された制御可能な偏光手段を具える。

ＬＥＤデバイスの順次稼動とは、一つ又はそれ以上のＬＥＤデバイスの電源をオンとしている間は、一つ又はそれ以上の他のＬＥＤデバイスの電源を同一時間オフとして、ＬＥＤデバイスを、冗長ＬＥＤデバイスの数により決まる５０％未満の負荷サイクルで動作させることである。これにより、ＬＥＤデバイスはオフ状態の間冷却されるので、オン状態における発光が向上する。

ＬＥＤデバイスは、一つ又はそれ以上のＬＥＤを具えていても良い。光合成手段は、起動しているＬＥＤデバイスからの光の伝送を可能にする可動部品を持たない構造である。

制御可能な偏光手段は、スイッチ式リターダを具えていても良い。スイッチ式リターダは、液晶セルを具えていても良い。

光合成手段は、偏光変換システム及び／又は偏光ビームスプリッタを具えていても良い。

偏光変換システムは、全ての光を均一な偏光で一方向に導く構造である。

偏光ビームスプリッタは、ｐ偏光光を透過し、ｓ偏光光成分を直角方向に反射する構造である。

光源は、第一のＬＥＤデバイスが、第一の偏光ビームスプリッタの第一の側面上に配置され、第二のＬＥＤデバイスが、この偏光ビームスプリッタの第一側面に対して垂直な、偏光ビームスプリッタの第二の側面上に配置され、第一の制御可能な偏光子が、この第一偏光ビームスプリッタの第一側面に対して反対側となる、偏光ビームスプリッタの第三の側面上に配置されるように構成されていても良い。

さらに、この光源装置は、第二の制御可能な偏光子が、第一偏光ビームスプリッタの第二側面に対して反対側となる、第一偏光ビームスプリッタの第四の側面上に配置され、第二の偏光ビームスプリッタが、この第二の制御可能な偏光子に隣接して配置され、第三の制御可能な偏光子が、この第二の制御可能な偏光子に対向する第二偏光ビームスプリッタの側面に対して垂直な、第二偏光ビームスプリッタの第二の側面上に配置され、この第三の制御可能な偏光子は、第一ＬＥＤデバイスが起動している場合には、ｓ偏光光をｐ偏光光に変換するように配置されており、第一及び第三の制御可能な偏光子は、第二ＬＥＤデバイスが起動している場合には、ｓ偏光光をｐ偏光光に変換するように配置されており、第二の制御可能な偏光子は、第二ＬＥＤデバイスが起動している場合に、ｐ偏光光をｓ偏光光に変換するように配置されて構成されていても良い。

さらに、この光源装置は、第三の偏光ビームスプリッタが第一の制御可能な偏光子に隣接して配置され、第三のＬＥＤデバイスが、第一の制御可能な偏光子に対向する第三偏光ビームスプリッタの第一の側面に対して垂直な、第三偏光ビームスプリッタの側面上に配置され、第四の制御可能な偏光子が、第一の制御可能な偏光子に対向する第三偏光ビームスプリッタの側面に対して垂直な、第三偏光ビームスプリッタの第二の側面上に配置され、第五の制御可能な偏光子が、第三偏光ビームスプリッタの第一側面に対して反対側となる、第三偏光ビームスプリッタの側面上に配置され、第四の偏光ビームスプリッタが、第三及び第四の制御可能な偏光子に隣接して配置され、第六の制御可能な偏光子が、第四の制御可能な偏光子に対向する第四偏光ビームスプリッタの側面に対して垂直で、かつ第三の制御可能な偏光子に対向する第四偏光ビームスプリッタの側面に対して反対側となる、第四偏光ビームスプリッタの側面上に配置され、第一ＬＥＤデバイスが起動している場合には、第三の制御可能な偏光子を起動し、第二ＬＥＤデバイスが起動している場合には、第一、第二及び第三の制御可能な偏光子を起動し、第三ＬＥＤデバイスが起動している場合には、第四，第五及び第六の制御可能な偏光子を起動するように構成されていても良い。

起動している制御可能な偏光子は、ｐ偏光光をｓ偏光光に変換し、ｓ偏光光をｐ偏光光に変換するように配置されている。

さらに、この光源装置は、第二の偏光ビームスプリッタが、制御可能な偏光子に隣接して配置され、第三のＬＥＤデバイスが、第一の制御可能な偏光子に対向する第二偏光ビームスプリッタの第一の側面に対して垂直な第二偏光ビームスプリッタの側面上に配置され、第二の制御可能な偏光子が、第二偏光ビームスプリッタの第一側面に対して反対側となる、第二偏光ビームスプリッタの側面上に配置され、第一の制御可能な偏光子は、第二ＬＥＤデバイスが起動している場合には、ｓ偏光光をｐ偏光光へ変換するように配置され、第二の制御可能な偏光子は、第三ＬＥＤデバイスが起動している場合には、ｓ偏光光をｐ偏光光へ変換するように配置されるように構成されていても良い。

光合成手段が、複数のＬＥＤデバイスに沿って配置された導光体を具え、制御可能な偏光子が、ＬＥＤデバイスと導光体との間に設けられており、反射型偏光子が、制御可能な偏光子とＬＥＤデバイスとの間で、導光体に沿って設けられていても良い。光合成手段は、ＬＥＤデバイスに対して反対側にある導光体に沿って配置された反射層をさらに具えていても良い。起動しているＬＥＤに対応する制御可能な偏光子の一部を、偏光を変換するよう配置しても良い。

この発明の第二の態様によれば、上記目的は、投射レンズとコントローラと映像発生手段とを具え、この発明の第一態様に従う光源を用いた投射型ディスプレイシステムにより達成される。

添付の図面を参照しつつ、以下の例示的かつ非限定的な、この発明の好適な実施の形態の詳細な説明により、この発明の上記した及び付加的な目的、特徴及び効果はより理解されよう。ここに、図１は、投射型ディスプレイシステムを示した図であり、図２は、この発明の一実施形態に従う光源を示した図であり、図３は、この発明に従う代替的な光源を示した図であり、図４は、この発明のさらに別の実施形態に従う光源を示した図であり、図５は、この発明のさらに別の実施形態に従う光源を示した図であり、図６は、この発明のさらに別の実施形態に従う光源を示した図であり、図７は、偏光変換システムを示した図であり、図８は、代替的な偏光変換システムを示した図であり、図９は、この発明のさらに別の実施形態に従う光源を示した図であり、図１０は、この発明のさらに別の実施形態に従う光源を示した図である。

図１に示すように、投射型ディスプレイシステム１００は、光源１０２、コントローラ１０４、映像発生手段１０６、及び投射レンズ１０８を具える。投射型ディスプレイシステム１００は、スクリーン１１０上に映像を投射する。映像発生手段１０６は、好ましくは液晶パネル１１２及び検光子１１４を具える。光源１０２は、映像発生手段１０６の液晶パネル１１２に偏光光を提供する。液晶パネル１１２は、この光を複数ピクセルに変調する。この液晶パネル１１２は、変調ピクセルの光の偏光を変化させ、一方で非変調ピクセルを変化させないという効果を有する。従って、検光子１１４は、液晶パネル１１２を照射する光の偏光方向に垂直な送りのための偏光方向を有する偏光フィルタであり、非変調ピクセルからの光を遮断して映像の鮮明度をする。コントローラ１０４は、光源１０２の光発生及び、映像発生手段１０６の映像発生を制御する。例えば、コントローラは、赤色、緑色、及び青色の映像を順次に発生させ、かつ瞬時に表示する、順次分色映像発生を制御することができ、これによって観者がフルカラー映像を体験することができる。

昼光下においても見え得る大きな投射映像を発生するためには光源の輝度は重要である。光源１０２に用いるＬＥＤの輝度を向上させるため、ＬＥＤを低負荷サイクルでのみ駆動し、ＬＥＤの発熱に伴う発光の低下の影響を避ける。その代わりに、ＬＥＤにオフ状態の期間を持たせるために、ＬＥＤを順次駆動する。それによって、オン状態におけるＬＥＤの発光は顕著に向上する。

図２に示すように、光源２００は、第一のＬＥＤデバイス２０２及び第二のＬＥＤデバイス２０４を具える。それらＬＥＤデバイス２０２，２０４は、発光の向上を可能にするために交互に光を放射するように配置されている。偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）２０６は、ＬＥＤデバイス２０２，２０４からの偏光光を光源の光出力部に向けるように配置されている。ＬＥＤデバイス２０２，２０４は、非偏光光、例えばｓ状態及びｐ状態の双方に偏光した光を発生する。第一ＬＥＤデバイス２０２が光を放射した場合には、非偏光光がＰＢＳ２０６に放射される。ＰＢＳは、ｐ偏光光を光出力部に向けて透過し、ｓ偏光光成分（図２では下向き）を反射する。同様に、第二ＬＥＤデバイス２０４が光を放射した場合には、非偏光光がＰＢＳ２０６に放射される。ＰＢＳは、ｐ偏光光（図２では下向き）を透過し、光出力部に向けてｓ偏光光を反射する。これにより、第一ＬＥＤデバイス２０２が起動している場合にはｐ偏光光が、第二ＬＥＤデバイスが起動している場合にはｓ偏光光が供給される。均一な偏光光出力を達成するために、スイッチ式リターダ２０８が設けられている。スイッチ式リターダ２０８は、そのオン状態において、直線状の偏光光の偏光をｐ状態からｓ状態に回転させ、また、その逆も同様に回転させる。そして、第二ＬＥＤデバイス２０４が起動している場合には、スイッチ式リターダ２０８を起動し、第一ＬＥＤデバイス２０２が起動している場合には、スイッチ式リターダ２０８を非起動とすることよって、均一な偏光光を光源２００の出力部に供給することができる。従って、ｐ偏光した光を得ることができる。また、第一ＬＥＤデバイス２０２が起動している場合には、スイッチ式リターダ２０８を起動し、第二ＬＥＤデバイス２０４が起動している場合には、スイッチ式リターダ２０８を非起動とすることによってｓ偏光光を得ることもできる。

用途によっては、偏光光は必要とならない。その場合は、ＰＢＳの代わりに、図３に示すように、スイッチ式ミラー３０６を用いることができる。そして、光源３００は、第一ＬＥＤデバイス３０２、第二ＬＥＤデバイス３０４、及びスイッチ式ミラー３０６を具え、光源３００の出力部に非偏光光を供給する。スイッチ式ミラー３０６は、光源３００の出力部に向けて、第二ＬＥＤデバイス３０４が起動している場合には第二ＬＥＤデバイス３０４からの光を反射し、第一ＬＥＤデバイス３０２が起動している場合には第一ＬＥＤデバイス３０２からの光を透過するように稼動される。

図４に示すように、光源４００は、複数のＬＥＤデバイス４０２，４０４，４０６，４０８を具える。ＬＥＤデバイス４０２，４０４，４０６，４０８は、発光の向上を可能にするために、交互に光を放射するように配置されている。複数の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）４１０，４１２，４１４は、ＬＥＤデバイス４０２，４０４，４０６，４０８から光源の光出力に偏光光を導くように配置されている。複数のスイッチ式リターダ４１６，４１８，４２０は、光源４００の出力部において同一の偏光光を得るために設けられている。

出力部においてｐ偏光光を得るために、第一ＬＥＤデバイス４０２が起動している場合には、スイッチ式リターダ４１６，４１８，４２０をオフ状態とし、第二ＬＥＤデバイス４０４が起動している場合には、第一スイッチ式リターダ４１６をオン状態とする一方でそれ以外スイッチ式リターダ４１８，４２０をオフ状態とする。同様に、第三ＬＥＤデバイス４０６が起動している場合には、第二スイッチ式リターダ４１８をオン状態とし、一方でそれ以外スイッチ式リターダ４１６，４２０をオフ状態する。さらに第四ＬＥＤデバイス４０８が起動している場合には、第三スイッチ式リターダ４２０をオン状態とし、一方でそれ以外スイッチ式リターダ４１６，４１８をオフ状態とする。このようにすることで、低負荷サイクルは達成される。この構造によれば、交代するＬＥＤデバイスの数は、任意に決定し得るが、交代するＬＥＤデバイスの数をより多くすることにより、より負荷サイクルが低下し、光の発光は向上する。

図５は、この発明に従う光源の一実施形態を示す。この光源は、図４の光源と同様の光源の群５０２，５０４，５０６を具える。それぞれの群５０２，５０４，５０６は色を与え、例えば、群５０２は赤色光、群５０４は緑色光、群５０６は青色光を与える。それぞれの群５０２，５０４，５０６は複数のＬＥＤデバイス、光を方向付ける複数のＰＢＳ、及び所定の偏光光を得るための複数スイッチ式リターダを具える。制御性、生産性及びコストの面から、スイッチ式リターダは、群５０８，５１０，５１２，５１４内に配置するのが好ましい。リターダ群５０８，５１０，５１２，５１４は、三つの部分に区分された一体型成形であるのが好ましい。光源群５０２，５０４，５０６からの光は、光リンク手段５１６，５１８，５２０，５２２及び導光体５２４，５２６，５２８，５３０によってＰＢＳ５３２に導かれる。従って、ｐ偏光されＰＢＳ５３２に到達する光は、シリコン上液晶（ＬＣＯＳ）デバイス５３４に送られ、このデバイス５３４は、偏光をｓ状態に変化させるとともにその光を元のＰＢＳ５３２に向けて反射し、ＰＢＳ５３２は、当該光を光源の出力部に向けて送る。なおここでは、ＰＢＳ５３２に対向するＬＣＯＳデバイス５３４の面積が、対応するＰＢＳの面積よりも小さい場合が有利であることに留意すべきである。これにより、映像品質を悪化させる、ＰＢＳ５３２の境界に衝突した光は回避される。ＰＢＳ５３２の境界領域に衝突した光がないことを確実にするために、ＬＣＯＳデバイス５３４とＰＢＳ５３２の間にマスク（図示せず）を挿入して良い。さらに、ＰＢＳ５３２の他方の側面上に、ｓ偏光光を有する照明を必要とするように、ＬＣＯＳデバイス５３４’を配置するのが有利となり得ることに留意すべきである。この場合、スイッチ式リターダ５１４は、ｓ偏光光のみをそれぞれの群５０２，５０４，５０６から放出するために用いられる。さらに、レンズ（図示せず）のような付加的な受動光学要素を、導光体５３０とＰＢＳ５３２との間及びＬＣＯＳデバイス５３４とＰＢＳ５３２との間に、又はＬＣＯＳデバイス５３４’とＰＢＳ５３２との間に挿入するのも有利になり得ることにも留意すべきである。

なお、例示した実施形態では、三色のみを用いているが、任意の数の色を用いることが可能である。

図６は、この発明に従う光源及び映像発生器の別の実施形態を示したものであり、それぞれが図４の光源と同様の光源の群６０２，６０４，６０６内で光が発生される。それぞれの群６０２，６０４，６０６は色を与え、例えば、群６０２は赤色光、群６０４は緑色光、群６０６は青色光を与える。それぞれの群６０２，６０４，６０６は、複数のＬＥＤデバイス、光を方向付けるための複数のＰＢＳ、及び所定の偏光光を得るための複数スイッチ式リターダを具える。制御性、生産性及びコストの面から、スイッチ式リターダは、群６０８，６１０，６１２内に設けるのが好ましい。リターダ群６０８，６１０，６１２は、三つの部分に区分された一体型成形であるのが好ましい。光源群６０２，６０４，６０６からの光は、導光体６１４，６１６，６１８及び導光手段６２０，６２２によって映像発生手段６２４，６２６，６２８にそれぞれ導かれる。光発生手段は、液晶及び検光子を具えるのが好ましい。光源群６０２，６０４，６０６は、映像発生手段６２４，６２６，６２８の液晶パネルに偏光光を提供する。液晶パネルは、その光を複数のピクセルに変調する。この液晶パネルは、変調ピクセルの光を偏光に変化させ、一方で非変調ピクセルを変化させないという効果を有する。従って、検光子は、液晶パネルを照明する光の偏光方向に垂直な送りのための偏光方向を有する偏光フィルタであり、非変調ピクセルからの光を遮断して映像の鮮明度を向上する。例えば、光源６０２からの赤色光は、映像発生手段６２４に供給されカラー映像の赤色成分を発生し、光源６０4からの緑色光は、映像発生手段６２６に供給されカラー映像の緑色成分を発生し、光源６０６からの青色光は、映像発生手段６２８に供給されカラー映像の青色の要素を発生する。これらの映像成分は、クロスプリズム６３０によって合成され、投射レンズ（図示せず）に出力される。

なおここでは、クロスプリズム６３０に対向する映像発生手段６２４，６２６，６２８の面積が、クロスプリズム６３０の対応する面積よりも小さい場合が有利であることに留意すべきである。これにより、映像品質を悪化させる、クロスプリズム６３０の境界への光の衝突が回避される。クロスプリズム６３０の境界領域に衝突する光がないことを確実にするために、映像発生手段６２４，６２６，６２８とクロスプリズム６３０間にマスク（図示せず）を挿入しても良い。

実施形態では、三色のみを用いた例を示しているが、任意の数の色を用いることが可能である。

ＰＢＳ内で非偏光光のｓ偏光部分が反射されることにより、約半分の光がそれぞれのＬＥＤデバイスから失われるので、光源の出力部に到達しない。図７は、偏光変換システム（ＰＣＳ）と呼ばれる構造を示したもので、全ての光を均一な偏光で、同一方向に導くためのものである。この構造７００は、ＬＥＤデバイス７０２、第一のＰＢＳ７０４、第二のＰＢＳ７０６、及びリターダ７０８を具える。ＬＥＤデバイス７０２は、非偏光光を第一ＰＢＳ７０４に向けて放射し、第一ＰＢＳ７０４は、ｐ偏光光を出力部に向けて送るとともに、ｓ偏光光をＰＢＳ７０６に向けて反射する。第二ＰＢＳ７０６は、ｓ偏光光をリターダ７０８に向けて反射し、リターダ７０８は、光をｐ状態に変換する。このようにして、全ての光がｐ偏光光として出力される。

図８に示す構造は図７と同様のものであり、全ての光を均一な偏光で、同一方向に導くためのものである。構造８００は、ＬＥＤデバイス８０２、第一のＰＢＳ８０４、第二のＰＢＳ８０６、及びリターダ８０８を具える。ＬＥＤデバイス８０２は、非偏光光を第一ＰＢＳ８０４に向けて放射し、第一ＰＢＳ８０４は、ｐ偏光光をリターダ８０８に向けて送り、ｓ偏光光を第二ＰＢＳ８０６に向けて反射し、該リターダ８０８は、光を出力する前にｓ状態に変換する。第二ＰＢＳ８０６は、出力部に向けてｓ偏光光を反射する。このようにして、全ての光がｓ偏光光として出力される。

この偏光変換システム構造の効果を、図２、及び図４から６に示す光源構造を変更することによって、この発明に適用させることができる。図９に、この偏光変換システム構造の効果を用いた場合の、この発明に従う光源９００の一実施形態を示す。光源９００は、複数のＬＥＤデバイス９０２，９０４，９０６，９０８を具える。ＬＥＤデバイス９０２，９０４，９０６，９０８は、光の発光を向上させるために、交互に光を放射するように配置されている。複数の偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）９１０，９１２，９１４，９１６，９１８，９２０は、ＬＥＤデバイス９０２，９０４，９０６，９０８から光源の光出力部に向けて、偏光光を導くように配置されている。複数のスイッチ式リターダ９２２，９２４，９２６，９２８，９３０，９３２，９３４，９３６，９３８は、光源９００の出力部において均一な偏光を得るために設けられている。

第一ＬＥＤデバイス９０２が起動している場合、第一ＬＥＤデバイス９０２は、非偏光光を第一ＰＢＳ９１０に向けて放射し、第一ＰＢＳ９１０は、オフ状態の第一スイッチ式リターダ９２２を介し第二ＰＢＳ９１２に向けてｓ偏光光を反射するとともに、ＰＢＳ９１４，９１８及びオフ状態のスイッチ式リターダ９２４，９３０，９３６を介し出力部に至るまでｐ偏光光を送る。ｓ偏光光は、オン状態の第三スイッチ式リターダ９２６に向けてＰＢＳ９１２内で反射される。そして、光はｐ状態に変換され、続いてＰＢＳ９１６，９２０及びオフ状態のスイッチ式リターダ９３２，９３８を介して出力部に送られる。

第二ＬＥＤデバイス９０４が起動している場合、第一ＬＥＤデバイス９０４は、非偏光光を第一ＰＢＳ９１０に向けて放射し、第一ＰＢＳ９１０は、ｓ偏光光を、オン状態であり光をｐ状態に変換する第二スイッチ式リターダ９２４を介して、第三ＰＢＳ９１４に向けて反射し、ｐ偏光光をＰＢＳ９１８及びオフ状態のスイッチ式リターダ９３０，９３６を介して出力部に至るまで送る。ｐ偏光光は、第一スイッチ式リターダ９２２でｓ状態に変換され、続いて第二ＰＢＳ９１２でオン状態の第三スイッチ式リターダ９２６に向けて反射される。そして、光はｐ状態に変換され、続いてＰＢＳ９１６，９２０及びオフ状態のスイッチ式リターダ９３２，９３８を介して出力部に送られる。

第三ＬＥＤデバイス９０６が起動している場合、第三ＬＥＤデバイス９０６は、非偏光光を第三ＰＢＳ９１４に向けて放射し、第三ＰＢＳ９１４は、ｓ偏光光を、オン状態であり光をｐ状態に変換する第五スイッチ式リターダ９３０を介して、第五ＰＢＳ９１８に向けて反射し、第五ＰＢＳ９１８は、このｐ偏光光を、オフ状態のスイッチ式リターダ９３６を介し出力に向けて送る。一方、ｐ偏光光は第四スイッチ式リターダ９２８でｓ状態に変換され、続いて第四ＰＢＳ９１６でオン状態の第六スイッチ式リターダ９３２に向けて反射される。そして、光はｐ状態に変換され、続いてＰＢＳ９２０及びオフ状態のスイッチ式リターダ９３８を介して出力部に送られる。

第四ＬＥＤデバイス９０８が起動している場合、第四ＬＥＤデバイス９０８は、非偏光光を第五ＰＢＳ９１８に向けて放射し、第五ＰＢＳ９１８は、ｓ偏光光を、オン状態であり光をｐ状態に変換する第八スイッチ式リターダ９３６を介して、出力部に向けて反射する。一方、ｐ偏光光は、第七スイッチ式リターダ９３４でｓ状態に変換され、続いて第六ＰＢＳ９２０でオン状態の第九スイッチ式リターダ９３８に向けて反射される。そして、光はｐ状態に変換され出力部に送られる。

同様の構造を、図５及び６に関連して説明した多色システムに、各色に対して構造９００を一つとして、用いることができる。この実施形態は、任意の数の色に用いることができる。

この発明のさらに別の実施形態に従う光源１０００を図１０に示す。光源１０００は、光の発光を向上させるため交互に光を放射するよう配置された複数のＬＥＤデバイス１００２，１００４，１００６，１００８，１０１０，１０１２と、ＬＥＤデバイス１００２，１００４，１００６，１００８，１０１０，１０１２からの光を導光体１０２６に接続するための複数のプリズム１０１４，１０１６，１０１８，１０２０，１０２２，１０２４とを具え、その導光体１０２６は、ＬＥＤデバイス１００２，１００４，１００６，１００８，１０１０，１０１２とそのプリズム１０１４，１０１６，１０１８，１０２０，１０２２，１０２４に沿って延在する。接続角度が小さい場合には、全内部反射の条件を満たさないかもしれない。これを解決するために、反射層１０２８が、導光体１０２６上で、ＬＥＤデバイス１００２，１００４，１００６，１００８，１０１０，１０１２とそのプリズム１０１４，１０１６，１０１８，１０２０，１０２２，１０２４の反対側に設けられている。ＬＥＤデバイス１００２，１００４，１００６，１００８，１０１０，１０１２及びそのプリズム１０１４，１０１６，１０１８，１０２０，１０２２，１０２４と、導光体との間には、一の偏光成分の光を透過し、それに垂直な偏光成分の光を反射する特性を有する反射偏光子１０３０が設けられている。反射偏光子１０３０と導光体との間にはスイッチ式リターダ１０３２が設けられている。スイッチ式リターダ１０３２は、それぞれのＬＥＤデバイスが独立してスイッチ領域を持つように区分されている。操作する場合には、起動するＬＥＤデバイスに対応するスイッチ式リターダ１０３２の領域をオン状態とし、それ以外の領域をオフ状態とする。起動したＬＥＤデバイス、例えば図１０に示すＬＥＤデバイス１００４からの非偏光光１０３３は、反射偏光子１０３０に到達し、特定の偏光、例えばｓ偏光を有する光１０３５のみがその反射偏光子１０３０を通過する。スイッチ式リターダ１０３２の領域１０３４をオン状態にし、ｓ偏光光１０３５をｐ偏光光１０３７に変換する。そして、その光は、反射層１０２８によって、又は導光体１０２６内の全内部反射によって反射される。続いてその光は、スイッチ式リターダ１０３２のオフ状態である他の領域１０３６を透過しても良い。この光はｐ偏光光であり、この例では反射偏光子１０３０はｐ偏光光を反射するように配置されているため、光は反射偏光子１０３０によって導光体１０２６内部へ反射して戻される。最終的に、さらに反射した後に、偏光を維持している光は、光源１０００の出力プリズム１０３８に到達し出力される。

各色に対して一つの構造１０００を配置することによって、任意の数の色に対してこの実施形態を用いることができる。この実施形態の有利な点は、格子状に配置された独立したスイッチ領域を有する、大きく、平らなスイッチ式リターダを用いることが可能なことである。これにより、製造の容易化及び低コスト化を可能にすることができる。

投射型ディスプレイシステムを示した図である。 この発明の一実施形態に従う光源を示した図である。 この発明に従う代替的な光源を示した図である。 この発明のさらに別の実施形態に従う光源を示した図である。 この発明のさらに別の実施形態に従う光源を示した図である。 この発明のさらに別の実施形態に従う光源を示した図である。 偏光変換システムを示した図である。 代替的な偏光変換システムを示した図である。 この発明のさらに別の実施形態に従う光源を示した図である。 この発明のさらに別の実施形態に従う光源を示した図である。

Claims (13)

1. 投射型ディスプレイ用の光源装置であり、順次に稼動するように配置された複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）デバイスと、前記ＬＥＤデバイスからの光を前記光源の出力部に伝える光合成手段とを具える光源装置において、
   前記光合成手段は、前記光合成手段の構造によって前記光を偏光するように配置された制御可能な偏光手段をさらに具えることを特徴とする投射型ディスプレイ用の光源装置。
2. 前記制御可能な偏光手段は、スイッチ式リターダを具える、請求項１記載の光源装置。
3. 前記スイッチ式リターダは、液晶セルを具える、請求項２記載の光源装置。
4. 前記光合成手段は、偏光変換システムを具える、請求項１記載の光源装置。
5. 前記光合成手段は、偏光ビームスプリッタをさらに具える、請求項１記載の光源装置。
6. 第一のＬＥＤデバイスが、第一の偏光ビームスプリッタの第一の側面上に配置され、第二のＬＥＤデバイスが、前記偏光ビームスプリッタの前記第一側面に対して垂直な、前記偏光ビームスプリッタの第二の側面上に配置され、第一の制御可能な偏光子が、前記第一偏光ビームスプリッタの前記第一側面に対して反対側となる、前記偏光ビームスプリッタの第三の側面上に配置された、請求項５記載の光源装置。
7. 第二の制御可能な偏光子が、前記第一偏光ビームスプリッタの前記第二側面に対して反対側となる、前記第一偏光ビームスプリッタの第四の側面上に配置され、第二の偏光ビームスプリッタが、前記第二の制御可能な偏光子に隣接して配置され、第三の制御可能な偏光子が、前記第二の制御可能な偏光子に対向する、前記第二偏光ビームスプリッタの側面に対して垂直な、前記第二偏光ビームスプリッタの第二の側面上に配置され、前記第三の制御可能な偏光子は、前記第一ＬＥＤデバイスが起動している場合には、ｓ偏光光をｐ偏光光に変換するように配置され、前記第一及び第三の制御可能な偏光子は、前記第二ＬＥＤデバイスが起動している場合には、ｓ偏光光をｐ偏光光へ変換するように配置され、前記第二の制御可能な偏光子は、前記第二ＬＥＤデバイスが起動している場合には、ｐ偏光光をｓ偏光光に変換するように配置された、請求項６記載の光源装置。
8. 第三の偏光ビームスプリッタが、前記第一の制御可能な偏光子に隣接して配置され、第三のＬＥＤデバイスが、前記第一の制御可能な偏光子に対向する、前記第三偏光ビームスプリッタの第一の側面に対して垂直な、前記第三偏光ビームスプリッタの側面上に配置され、第四の制御可能な偏光子が、前記第一の制御可能な偏光子に対向する、前記第三偏光ビームスプリッタの側面に対して垂直な、前記第三偏光ビームスプリッタの第二の側面上に配置され、第五の制御可能な偏光子が、前記第三偏光ビームスプリッタの前記第一側面に対して反対側となる、前記第三偏光ビームスプリッタの側面上に配置され、第四の偏光ビームスプリッタが、前記第三及び第四の制御可能な偏光子に隣接して配置され、第六の制御可能な偏光子が、前記第四の制御可能な偏光子に対向する、前記第四偏光ビームスプリッタの側面に対して垂直で、かつ前記第三の制御可能な偏光子に対向する、前記第四偏光ビームスプリッタの側面に対して反対側となる、前記第四偏光ビームスプリッタの側面上に配置され、前記第一ＬＥＤデバイスが起動している場合には、前記第三の制御可能な偏光子を起動し、前記第二ＬＥＤデバイスが起動している場合には、前記第一、第二及び第三の制御可能な偏光子を起動し、前記第三ＬＥＤデバイスが起動している場合には、前記第四、第五及び第六の制御可能な偏光子を起動する、請求項７記載の光源装置。
9. 第二の偏光ビームスプリッタが、前記制御可能な偏光子に隣接して配置され、第三のＬＥＤデバイスが、前記第一の制御可能な偏光子に対向する、前記第二偏光ビームスプリッタの第一の側面に対して垂直な、前記第二偏光ビームスプリッタの側面上に配置され、第二の制御可能な偏光子が、前記第二偏光ビームスプリッタの前記第一側面に対して反対側となる、前記第二偏光ビームスプリッタの側面上に配置され、前記第一の制御可能な偏光子は、前記第二ＬＥＤデバイスが起動している場合には、ｓ偏光光をｐ偏光光へ変換するように配置され、前記第二の制御可能な偏光子は、前記第三ＬＥＤデバイスが起動している場合には、ｓ偏光光をｐ偏光光へ変換するように配置された、請求項６記載の光源装置。
10. 前記光合成手段は、前記複数のＬＥＤデバイスに沿って配置された導光体を具え、前記制御可能な偏光子が、前記ＬＥＤデバイスと前記導光体との間に配置され、反射型偏光子が、前記制御可能な偏光子と前記ＬＥＤデバイスとの間に、前記導光体に沿って配置された、請求項１記載の光源装置。
11. 前記光合成手段は、前記ＬＥＤデバイスとは反対側に、前記導光体に沿って配置された反射層をさらに具える、請求項１０記載の光源装置。
12. 起動しているＬＥＤに対応する前記制御可能な偏光子の一部は、光の偏光を変換するために配置される、請求項１０に記載の光源装置。
13. 投射レンズと、コントローラと、映像発生手段とを具える投射型ディスプレイシステムにおいて、
    請求項１に従う光源をさらに具えることを特徴とする投射型ディスプレイシステム。

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