JP3650013B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は、複数の光源を有して成る投写型映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
図4は、4灯3板式液晶プロジェクタの光学系を示した平面図である。照明装置1は、対向配置された二つの光源1a,1b及び同対向配置された二つの光源1c,1dと、光源1a,1b間に配置された光路変更部材2と、光源1c,1d間に配置された光路変更部材3とから成る。光源1a,1bは光源1c,1dに対し、図5(a)に示しているように、上側にずらして配置してある。各光源は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ4へと導かれる。インテグレータレンズ4は一対のレンズ群から構成されており、個々のレンズ部分は入射した光源からの光を後述する液晶ライトバルブの全面へ導くようになっている。インテグレータレンズ4への各光源からの光入射状態を示すと、図5(b)のごとくなる。インテグレータレンズ4を経た光は、偏光変換装置5、及び集光レンズ6を経た後、第1ダイクロイックミラー7へと導かれることになる。
【0003】
第1ダイクロイックミラー7は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン(緑+青)の波長帯域の光を反射する。第1ダイクロイックミラー7を透過した赤色波長帯域の光は、凹レンズ8を経て反射ミラー9にて反射されて光路を変更される。反射ミラー9にて反射された赤色光はレンズ10を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ31を透過することによって光変調される。一方、第1ダイクロイックミラー7にて反射したシアンの波長帯域の光は、凹レンズ11を経て第2ダイクロイックミラー12に導かれる。
【0004】
第2ダイクロイックミラー12は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第2ダイクロイックミラー12にて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ13を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ32に導かれ、これを透過することで光変調される。また、第2ダイクロイックミラー12を透過した青色波長帯域の光は、リレーレンズ14、全反射ミラー15、リレーレンズ16、全反射ミラー17、及びリレーレンズ18を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ33に導かれ、これを透過することで光変調される。
【0005】
液晶ライトバルブ31,32,33を経ることで変調された変調光(各色映像光)は、ダイクロイックプリズム19によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ20によって拡大投写され、スクリーン21上に投影表示される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、第1ダイクロイックミラー7は、或る波長を境にしてそれよりも長い波長は透過し、短い波長は反射する特性を有するのであるが、図6(a)(b)に示しているように、入射角度によって透過率50%の波長(半値波長)が変化する。すなわち、光源1a,1cからの光が第1ダイクロイックミラー7に入射する角度と、光源1b,1dからの光が第1ダイクロイックミラー7に入射する角度は、一方が図6において符号Cで示すものとなり、他方が符号Bで示すものとなる。従って、光源1a,1cからの光が第1ダイクロイックミラー7を経たときの色成分と、光源1b,1dからの光が第1ダイクロイックミラー7を経たときの色成分との間には、違いが生じる。
【0007】
また、図7(a)(b)に示しているように、液晶ライトバルブ31,32,33の光透過率は、光の入射角度によって変化する。或る光源からの光は或る液晶ライトバルブに対して右方向から入り、或る液晶ライトバルブには左方向から入る。また、或る光源からの光は或る液晶ライトバルブに対して上方向から入り、液晶ライトバルブ33にはリレーレンズ14,16,リレーレンズ18を経ることで下方向から入る。その逆の入り方も生じる。すなわち、或る液晶ライトバルブに対して或る光源からの光は図7において符号Cで示すものとなり、また、或る液晶ライトバルブに対して或る光源からの光は符号Bで示すものとなる。
【0008】
図8及び図9は各光源が一灯のみ点灯した場合における色度座標yの照射映像中央水平方向の変化の状態を示しており、図8(a)は光源1aの点灯時の特性図であり、図8(b)は光源1bの点灯時の特性図であり、図9(a)は光源1cの点灯時の特性図であり、図9(b)は光源1dの点灯時の特性図である。これらの図から分かるように、一灯のみの点灯では、色むらや白色の色温度の変化が発生する。これは、前述の図6及び図7で説明した現象に起因して生じるものである。一方、4つの光源1a,1b,1c,1dの全てが点灯した状態では、各光源の特性が相殺しあうことで色むらが打ち消され、図10に示すようにY値は一定となり、色むらは解消されるとともに白色の色温度として目的の色温度が得られるものとなる。
【0009】
ところが、図11(a)に示すごとく、4つの光源1a,1b,1c,1dの全てが点灯した状態では前述のごとく特性が相殺しあって色むらが解消されるものの、同図(b)に示すごとく、一つの光源(図では光源1a)がランプ切れ等により発光停止した場合には相殺状態が崩れてしまい、色むらが生じてしまうことになる。また、同様の理由により、白色の色温度が変化してしまう。勿論、二つ以上の光源が発光停止した場合にも相殺状態が崩れて色むらや白色の色温度変化が生じる場合もある。
【0010】
この発明は、上記の事情に鑑み、複数の光源を有する場合において一つ又は複数の光源が発光停止した場合でも色むらの発生を抑制でき、また、白色の色温度の変化を抑制できる投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第1の手段は、複数の光源を有する照明装置と、照明装置の各光源から出射した光をインテグレータレンズの部分領域へ向けて導くことによってインテグレータレンズの全体領域を照射する照射手段と、インテグレータレンズを経た光を複数の色光に分離する色分離手段と、各色光を変調する表示デバイスと、表示デバイスにより変調された光を投写する投写手段とを備えた投写型映像表示装置において、前記各光源毎の点灯の有無を個別に検出する検出手段と、発光停止した光源の位置に応じて発生する色むらを解消するための補正データと、補正データを格納する補正データ格納手段とを備え、前記光源の少なくとも1つが発光停止しても、照明装置からインテグレータレンズへ光を出射している状態の場合、発光停止した光源の位置を検出手段により検出すると共に、検出手段により検出された出力に応じた補正データを補正データ格納手段から読み出し、映像信号に対して補正処理を行う映像信号補正手段とを備えていることを特徴とする。
【0012】
上記構成によれば、光源が発光停止した場合にどの光源が発光停止したかが検出手段によって検出され、当該光源が発光停止した場合として予め用意してある補正データが読み出され、この補正データに基づいて映像信号が補正処理されるので、色むらが抑制されることになる。
【0013】
上記課題を解決するための第2の手段は、複数の光源を有する照明装置と、照明装置の各光源から出射した光をインテグレータレンズの部分領域へ向けて導くことによってインテグレータレンズの全体領域を照射する照射手段と、インテグレータレンズを経た光を複数の色光に分離する色分離手段と、各色光を変調する表示デバイスと、表示デバイスにより変調された光を投写する投写手段とを備えた投写型映像表示装置において、前記各光源毎の点灯の有無を個別に検出する検出手段と、発光停止した光源の位置に応じて発生する白色の色温度変化を解消するための補正データと、補正データを格納する補正データ格納手段とを備え、前記光源の少なくとも1つが発光停止しても、照明装置からインテグレータレンズへ光を出射している状態の場合、発光停止した光源の位置を検出手段により検出すると共に、検出手段により検出された出力に応じた補正データを補正データ格納手段から読み出し、映像信号に対して補正処理を行う映像信号補正手段とを備えていることを特徴とする。
【0014】
上記構成によれば、光源が発光停止した場合にどの光源が発光停止したかが検出手段によって検出され、当該光源が発光停止した場合として予め用意してある補正データが読み出され、この補正データに基づいて映像信号が補正処理されるので、白色の色温度変化が抑制されることになる。
【0015】
上記課題を解決するための第1の手段または第2の手段において、前記光源のいずれか1つまたは複数の光源を消灯させる消灯手段を備えてもよい。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態の液晶プロジェクタを図1乃至図3に基づいて説明する。なお、説明の便宜上、従来項で用いた図面上に現れる光学部材と同一の部材には同一の符号を付記しており、また、従来項で用いた図面(図5,図8,図9)を引用して説明することとする。
【0017】
図1はこの実施形態の4灯3板式液晶プロジェクタの光学系及び点灯系を示した図である。照明装置1は、対向配置された二つの光源1a,1b及び同対向配置された二つの光源1c,1dと、光源1a,1b間に配置された光路変更部材2と、光源1c,1d間に配置された光路変更部材3とから成る。光源1a,1b,1c,1dは、図8(a)(b)及び図9(a)(b)に示す各特性を有している。光源1a,1bは光源1c,1dに対し、図5(a)に示しているように、上側にずらして配置してある。各光源は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ4へと導かれる。
【0018】
インテグレータレンズ4は一対のレンズ群から構成されており、個々のレンズ部分は入射した光源からの光を後述する液晶ライトバルブの全面へ導くようになっている。インテグレータレンズ4への各光源からの光入射状態を示すと、図5(b)に示すごとくなる。インテグレータレンズ4を経た光は、偏光変換装置5、及び集光レンズ6を経た後、第1ダイクロイックミラー7へと導かれることになる。
【0019】
変更変換装置5は、複数の偏光ビームスプリッタアレイ(以下、PBSアレイと称する)によって構成されているものである。PBSアレイは、反射膜と偏光分離膜と位相差板(1/2λ板)とを備える(いずれも図示せず)。偏光分離膜はインテグレータレンズ4におけるレンズ群4bのレンズ中心に対応して位置する。PBSアレイは、インテグレータレンズ4からの光のうち例えばP偏光を通過させ、S偏光を90°光路変更して前記反射膜にて反射・出射する。PBSアレイを透過したP偏光はその前側(光出射側)に設けてある位相差板によってS偏光に変換されて出射される。すなわち、ほぼ全ての光はS偏光に変換されるようになっている。
【0020】
第1ダイクロイックミラー7は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン(緑+青)の波長帯域の光を反射する。第1ダイクロイックミラー7を透過した赤色波長帯域の光は、凹レンズ8を経て反射ミラー9にて反射されて光路を変更される。反射ミラー9にて反射された赤色光はレンズ10を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ31を透過することによって光変調される。一方、第1ダイクロイックミラー7にて反射したシアンの波長帯域の光は、凹レンズ11を経て第2ダイクロイックミラー12に導かれる。
【0021】
第2ダイクロイックミラー12は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第2ダイクロイックミラー12にて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ13を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ32に導かれ、これを透過することで光変調される。また、第2ダイクロイックミラー12を透過した青色波長帯域の光は、リレーレンズ14、全反射ミラー15、リレーレンズ16、反射ミラー17、及びリレーレンズ18を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ33に導かれ、これを透過することで光変調される。
【0022】
各液晶ライトバルブ31,32,33は、入射側偏光板31a,32a,33aと、一対のガラス基板(画素電極や配向膜を形成してある)間に液晶を封入して成るパネル部31b,32b,33bと、出射側偏光板31c,32c,33cとを備えて成る。入射側偏光板31a,32a,33aは、この実施形態ではP偏光を吸収し、S偏光を透過する。
【0023】
液晶ライトバルブ31,32,33を経ることで変調された変調光(各色映像光)は、ダイクロイックプリズム19によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ20によって拡大投写され、スクリーン21上に投影表示される。
【0024】
点灯検出回路57は、例えば光源1a,1b,1c,1dの電力消費状態を監視しており、ランプ切れや断線など、或いは後述する省エネ選択スイッチ62が操作されたことによる発光停止時には電力は消費されないので、これに基づいて各光源の点灯状態を検出し、点灯/発光停止の情報をCPU60に伝える。通電制御部58は、光源1a,1b,1c,1dへの電力供給を個別に行うように構成されている。そして、この実施形態では、省エネ選択スイッチ62が操作されたときには、一つの光源(或いは、省エネのレベルに応じて一つ又は二つの光源)への電力供給を停止して消灯させるようにしている。
【0025】
次に、図2に基づいて信号処理系を説明していく。アナログ信号であるコンピュータグラフィック信号(CG信号)又はアナログ信号であるオーディオビジュアル信号(AV信号)のいずれかが入力切換部50にて選択され、この選択されたアナログ映像信号がA/D変換器51に供給される。アナログ映像信号はA/D変換器51によってディジタル映像信号に変換される(実際にはA/D変換器を3つ備えてR/G/BそれぞれについてA/D変換を行う)。走査変換回路52はディジタル映像信号を入力し、周波数変換などのディジタル処理を行う。走査変換回路52にて処理されたディジタル映像信号は、D/A変換器53にてアナログ映像信号に変換される。このアナログ映像信号はガンマ補正回路54にてガンマ補正され、更に色むら補正回路55にて色むら補正されることでR,G,Bの各色信号が生成される。各色信号はサンプル&ホールド回路56で時分割されて各々液晶パネル31,32,33に供給される。タイミングジェネレータ59は、A/D変換器51及びD/A変換器53に所定のクロックを供給し、サンプル&ホールド回路56にサンプリングクロックを供給し、液晶パネル31,32,33にパネル駆動パルスを供給する。
【0026】
メモリ61には、光源1a,1b,1c,1dのいずれか一つ又は複数が発光停止した場合に発生する各々の色むらを解消するための補正データが格納されている。すなわち、光源1aが発光停止した場合の補正データ、光源1bが発光停止した場合の補正データ、光源1cが発光停止した場合の補正データ、光源1dが発光停止した場合の補正データ、光源1aと光源1bが発光停止した場合の補正データ、光源1aと光源1cが発光停止した場合の補正データ、光源1aと光源1dが発光停止した場合の補正データ、光源1bと光源1cが発光停止した場合の補正データ、光源1bと光源1dが発光停止した場合の補正データ、光源1cと光源1dが発光停止した場合の補正データ、光源1aと光源1bと光源1cが発光停止した場合の補正データ、光源1aと光源1cと光源1dが発光停止した場合の補正データ、及び光源1bと光源1cと光源1dが発光停止した場合の補正データを有している。
【0027】
補正データは、例えば、液晶プロジェクタの出荷段階において各光源を消灯させ、この状態で色むらが低減するように映像信号に補正を加え、色むらが最大に低減されたときの補正値を採用する。なお、各液晶プロジェクタごとに補正値を取得するのではなく、一つの液晶プロジェクタについて得られた補正値を代表値として他の液晶プロジェクタに適用する方法でもよい。また、一つの光源が発光停止した場合の補正データのみを格納し、複数光源の発光停止については、一つの光源が発光停止した場合の補正データに基づいて計算により得るようにしてもよい。
【0028】
CPU60は、液晶プロジェクタにおける全体制御を行う他、この発明にかかる制御として、以下の制御を行う。すなわち、点灯検出回路57から光源の発光停止信号を受け取ると、その光源が発光停止した場合に適用すべき補正データをメモリ61から読み出し、色むら補正回路55に与える処理を行う。
【0029】
色むら補正回路55は、与えられた補正データに基づいて映像信号に対して補正を行う。ここで、色むら補正回路55は、液晶ライトバルブにおけるセルギャップ厚がパネルの各箇所で不均一であることに鑑みて元から備えられているものである。セルギャップ厚がパネルの各箇所で不均一であると、各画素に同じ駆動電圧を印加しても各画素において同じ透過率は得られず、各液晶ライトバルブについて見れば単色の輝度むらとなり、3つの液晶ライトバルブの合成でみれば色むらとして現れる。この色むらを補正するために、画面を複数のエリアに分割し、各分割エリア内のR,G,Bの輝度の過不足を測定し、それを補うように映像信号の電圧を変化させるための補正データをメモリ61に格納していた。すなわち、元は1種類の補正データをメモリ61に格納しているだけであった。
【0030】
上記1種類の補正データの一例を図3(a)に示す。この図では、簡単のため、仮にセルギャップ厚がパネルの各箇所で均一であったとして、64段階の値のうち中間値の32が各分割エリア全てに与えられた場合を示している。また、この例では、画面を水平方向に16分割し、垂直方向に13分割している。そして、補正値が大きくなるとそのエリアの信号の電圧が上がり、色が強くなることとする。このような補正データがR,G,Bの各々について与えられている。
【0031】
全ての光源が点灯して色むらが全く無いとすれば、上記図3(a)の補正データがそのまま用いられることになろう。
【0032】
図3(b)は一つの光源が発光停止したために生じる色むらを補正するための補正データ(一色分)の一例を示している。この例では、或る色の投影画面において左上の明るさが暗く、角に近くなるほど暗いとした場合の補正データを示している。色むら補正回路55がこのような補正データに基づいて各液晶ライトバルブに供給する信号の補正を行うことにより、各光源の発光停止による色むらが解消されることになる。なお、発光停止による色むら対策の補正データを独自に有する形態の他、セルギャップ厚の相違による色むら対策の補正データを合わせた形で補正データを有する形態も採用し得る。
【0033】
また、上述した発光停止による色むら対策の補正データの他、発光停止による白色の色温度変化を解消するための補正データを保有するようにしてもよい。このような補正データ(一色)の一例を図3(c)に示す。かかる補正データは、各分割エリア毎で別の値が与えられるのではなく、同一の値が与えられる(従って、各エリア毎に数値を与える必要はなく、液晶ライトバルブの全体について一つの数値を与えれば十分である)。ここで、例えば、或る光源が発光停止した場合に緑色光が他の色光に比べて相対的に低下するならば、緑色光用の液晶ライトバルブ32に与える信号電圧を高めるべく、図3(c)に示したように、補正値は34となり、他の液晶ライトバルブ31,33に対しては補正値は32のままとすることが考えられる。
【0034】
また、省エネ選択スイッチ62が操作されたときには、所定の光源への電力供給を停止して消灯させるようにしており、かかる場合も、その光源の発光停止が検出されて前述したのと同様に映像信号に対する補正処理が行われる。すなわち、省エネのために単に一つ又は複数の光源を消灯しただけでは、色むらが発生してしまうが、上記の補正処理を行うことにより、色むらや白色の色温度変化を生じさせずに消費電力量を低減することができる。省エネ選択スイッチ62ではなく、個別の光源ON/OFFスイッチを設け、このON/OFFスイッチが操作された場合に同様の補正を行うようにしてもよい。
【0035】
なお、上記例では、4灯式の構成について説明したが、3灯式、5灯式、6灯式等、その他の多灯式構成においてもこの発明を適用することができる。また、この発明は液晶プロジェクタにおいて特に好適となるものであるが、色むらの原因の一つが色分離のためのダイクロイックミラーへの各光源の入射角によるものでるから、このような原因を持つこととなる映像投影方式であるなら、液晶を用いない投写型映像表示装置にも適用することができる。また、液晶ライトバルブとして透過型のものを示したが、反射型の液晶ライトバルブを用いる場合にもこの発明を適用することができる。また、各光源の電力消費状態の監視によって発光停止を検出したが、これに限らず、フォトダイオード等のセンサを用いた構成や他の構成を用いてもよいものである。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の投写型映像表示装置であれば、多灯式構成で一つ又は複数の光源が発光停止した場合に色むらの発生や白色の色温度変化を軽減して良好な色再現にて投影映像表示を続行することができる。また、光源のいずれか一つ又は複数を消灯させる消灯手段にて省エネモードを実現しつつ色むらや白色の色温度変化の発生を抑制できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態の4灯3板式液晶プロジェクタの光学系及び点灯系を示した説明図ある。
【図2】この発明の実施形態の液晶プロジェクタにおける映像信号処理系を示したブロック図である。
【図3】同図(a)(b)(c)はそれぞれ補正データを示した説明図である。
【図4】従来の4灯3板式液晶プロジェクタを示した説明図である。
【図5】同図(a)(b)は光源の配置関係等を示した説明図である。
【図6】同図(a)はダイクロイックミラーに対する光源からの光の入射角の相違を示した説明図であり、同図(b)は入射角の相違により光透過特性の変化を示したグラフである。
【図7】同図(a)は液晶ライトバルブに対する光源からの光の入射角の相違を示した説明図であり、同図(b)は入射角の相違により光透過特性の変化を示したグラフである。
【図8】同図(a)は光源1aのみ点灯させたときの特性図であり、同図(b)は光源1bのみ点灯させたときの特性図である。
【図9】同図(a)は光源1cのみ点灯させたときの特性図であり、同図(b)は光源1dのみ点灯させたときの特性図である。
【図10】全光源を点灯させたときの特性図である。
【図11】同図(a)は全光源が点灯している状態を示した説明図であり、同図(b)は光源1aが発光停止した状態を示した説明図である。
【符号の説明】
1 照明装置
1a,1b,1c,1d 光源
5 偏光変換装置
7 第1ダイクロイックミラー
19 ダイクロイックプリズム
20 投写レンズ
31 液晶ライトバルブ
32 液晶ライトバルブ
33 液晶ライトバルブ
55 色むら補正回路
57 点灯検出回路
58 通電制御部
60 CPU
61 メモリ
62 省エネ選択スイッチ

Claims (3)

  1. 複数の光源を有する照明装置と、照明装置の各光源から出射した光をインテグレータレンズの部分領域へ向けて導くことによってインテグレータレンズの全体領域を照射する照射手段と、インテグレータレンズを経た光を複数の色光に分離する色分離手段と、各色光を変調する表示デバイスと、表示デバイスにより変調された光を投写する投写手段とを備えた投写型映像表示装置において、前記各光源毎の点灯の有無を個別に検出する検出手段と、発光停止した光源の位置に応じて発生する色むらを解消するための補正データと、補正データを格納する補正データ格納手段とを備え、前記光源の少なくとも1つが発光停止しても、照明装置からインテグレータレンズへ光を出射している状態の場合、発光停止した光源の位置を検出手段により検出すると共に、検出手段により検出された出力に応じた補正データを補正データ格納手段から読み出し、映像信号に対して補正処理を行う映像信号補正手段とを備えていることを特徴とする投写型映像表示装置。
  2. 複数の光源を有する照明装置と、照明装置の各光源から出射した光をインテグレータレンズの部分領域へ向けて導くことによってインテグレータレンズの全体領域を照射する照射手段と、インテグレータレンズを経た光を複数の色光に分離する色分離手段と、各色光を変調する表示デバイスと、表示デバイスにより変調された光を投写する投写手段とを備えた投写型映像表示装置において、前記各光源毎の点灯の有無を個別に検出する検出手段と、発光停止した光源の位置に応じて発生する白色の色温度変化を解消するための補正データと、補正データを格納する補正データ格納手段とを備え、前記光源の少なくとも1つが発光停止しても、照明装置からインテグレータレンズへ光を出射している状態の場合、発光停止した光源の位置を検出手段により検出すると共に、検出手段により検出された出力に応じた補正データを補正データ格納手段から読み出し、映像信号に対して補正処理を行う映像信号補正手段とを備えていることを特徴とする投写型映像表示装置。
  3. 前記光源のいずれか1つまたは複数の光源を消灯させる消灯手段を備えていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の投写型映像表示装置。
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