JP3847990B2 - プロジェクタ用の照明方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば映像表示装置などに有効なプロジェクタ用の照明方法及び照明装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
単板式ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を用いて、映像を表示する表示装置がある。図５には、従来の表示装置を示している。
【０００３】
５１は光源であり、リフレクタ５２で反射された光は、第１焦点レンズ５３に入射し、回転カラーフィルタ５４の一部に照射される。回転カラーフィルタ５４は、モータ３５により回転され、光路に対してＲ，Ｇ，Ｂのフィルタ部を配置することができる。カラー化された光は、第２焦点レンズ５６を介してＤＭＤ５７に照射される。ＤＭＤ５７は、Ｒ，Ｇ，Ｂの光に同期してＲ，Ｇ，Ｂに対応する映像を出力する。このＤＭＤ５７からの光は、投写レンズ５８を介してスクリーン５９に投写される。
【０００４】
光源５１は、常時一定の発光輝度とされる。回転カラーフィルタ５４は、映像信号の垂直同期に同期して１倍から数倍の回転数で回転される。ＤＭＤ５７は、回転カラーフィルタ５４の回転に同期して、Ｒ，Ｇ，Ｂの各光が投射されたときに、各カラーに対応する映像を表示し、また各画素の反射時間を制御することにより階調を制御している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の表示装置によると、コストが高い、構造が複雑、消費電力が大きい、寿命が短いなどの問題がある。
【０００６】
そこでこの発明は、低消費電力、長寿命、高効率を得るとともに、装置の小型化、低コスト化を得ることができるプロジェクタの照明装置を提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、緑（Ｇ）と青（Ｂ）の色の発光素子が２次元に配列された第1の基板と、赤（Ｒ）の色の発光素子が２次元に配列された第２の基板と、前記第１と第２の基板の各色の発光素子からのそれぞれの光を空間変調して、合成プリズムに入力して合成する第１、第２の変調素子と、前記緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）の色の発光素子の点灯時間を１垂直期間内の異なる時間帯に設定することで各色光の混合割合を設定しホワイトバランスを制御する手段と、を有する。
【０００８】
上記の手段によると、発光素子は小型で低消費電力であり、耐久性があり、また小型で、低コストで実現できることになる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１０】
図１（ａ）はこの発明の一実施の形態であり、第１の基板１１には、２次元配列で緑（Ｇ）の発光素子（ＬＥＤ）、青（Ｂ）の発光素子が設けられており、第２の基板には、（Ｒ）の発光素子が配列されている。各発光素子は、例えば同一の数が用いられ、例えば５００個である。基板１１の発光素子から出射された光は、偏光ビームスプリッタ１４に入射し、ある偏光を持った光を反射型液晶パネル１３に入射させ、偏光を変化させた反射光が偏光ビームスプリッタ１４を通り、合成プリズム１５に入射する。また第２の基板１２の発光素子から出射された光は、偏光ビームスプリッタ１６に入射した後、ある偏光をもった光を反射型液晶パネル１７に入射させ、偏光を変化させた光が偏光ビームスプリッタ１６を通り合成プリズム１５に入射する。合成プリズム１５は、各入射光を同一方向の出射する。この出射光は、投写レンズ１８を介してスクリーン（図示せず）に投写される。
【００１１】
図１（ｂ）は、上記第１の基板１１に発光素子Ｇ，Ｂが配列されている様子を示し、図１（ｃ）は、上記第２の基板１２に発光素子Ｒが配列されている様子を示している。
【００１２】
図２には、上記した照明装置の動作を説明するためのタイミングチャートを示している。この照明装置では、色毎の発光素子の発光時間が区分されている。つまり少なくとも同一基板に設けられている各色毎の発光素子の発光時間帯が異なる。
【００１３】
図２（ａ）と図２（ｂ）は、発光時間制御の第１の例を示している。１垂直期間において、この例では、発光素子Ｒは全時間帯（１垂直期間の１００％）で発光（点灯）するように制御されるが、発光素子ＧとＢとは、１垂直期間のうち４０％の期間と、６０％の期間発光するように設定されている。
【００１４】
一方、各基板の発光素子に対応する反射型液晶パネル１３、１７は、発光する色の時間帯に合せて、当該色に対応する映像が液晶により形成されるように駆動される。したがって、反射型液晶パネル１７には、赤色に対応する映像信号が常時供給される（図２（ａ））。これに対して反射型液晶パネル１３には、緑と青に対応する映像信号が時分割で供給される（図２（ｂ））。
【００１５】
上記の例で、発光素子ＲとＧとＢの１垂直期間における発光時間の割合を、１００％、４０％、６０％としたのは、上記の各素子の個数に応じてホワイトバランスを取るために選定した割合であり、必ずしもこの割合に限定される必要はない。
【００１６】
上記の例は、基板１１側において、発光素子ＧとＢの発光時間帯を図２（ｂ）のように割り当てたが、図２（ｃ）に示すように、更に時間帯を細かく区切って発光させて、色われ、フリッカなどを抑圧するようにしてもよい。
【００１８】
図３は、その他の参考実施例であるが、本発明の範疇には含まれていない。この実施の形態は、３色の発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂが１枚の基板２１に配列された例である。発光素子から出射された光は、偏光ビームスプリッタ２２に入射し、ある偏光を持った光を反射型液晶パネル２３にて入射させ、偏光を変化した反射光が偏光ビームスプリッタ２２を通り投写レンズ２４に入稿し、スクリーン（図示せず）に投写される。
【００１９】
発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂは時分割されて駆動され、色毎の発光時間帯に合せて反射型液晶パネル２３は、各色に対応した画像を形成する。図３（ｂ）は、上記発光素子Ｒ，Ｇ，Ｂを時分割駆動を行った場合の一例である。ここで、発光素子の必要量としてＲ＝５００，Ｇ＝５００，Ｂ＝５００とし、点灯時間として、Ｒ：Ｇ：Ｂ＝５：２：３であるとすると、図３（ｂ）のＲ，Ｇ，Ｂの各期間が５：２：３に設定されている。
【００２０】
図３（ｂ）の駆動方法においては、それぞれの発光色の点灯期間が連続しているが、さらに同一色の発光時間を分散させるようにしてもよい。図３（ｃ）は、赤の点灯時間を分散させた例であるが、このようにしても、点灯時間としてＲ：Ｇ：Ｂ＝５：２：３の関係は維持されている。更に図３（ｄ）のように更に細かく各発光色の点灯時間を分散させてもよい。図３（ｅ）は上記の基板２１を正面から見た場合の発光素子の配列の様子を示している。
【００２１】
図４には、上記した各実施の形態における電気的信号処理系統の例を示している。
【００２２】
Ｒ，Ｇ，Ｂのアナログ映像信号、垂直同期信号は、アナログ処理回路３１に供給される。映像信号は、アナログデジタル（Ａ／Ｄ）変換器３２に入力されデジタル化され、デジタル処理回路３４に入力される。デジタル処理回路３４においては、フレームメモリ３５と、周波数変換器３６を用いて、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号を独立させて読み出し、デジタルアナログ（Ｄ／Ａ）変換器３７に与える。そしてＤ／Ａ変換器３７の出力が反射型液晶パネル３８に供給される。周波数変換器３６は、図２、或いは図３で示したタイミングチャートに基づき、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をそれぞれ周波数変換する。また、フレームメモリ３５は、Ｒ，Ｇ，Ｂ信号をそれぞれ一時的に保存して入力出力タイミングを得るのに利用される。
【００２３】
制御回路３９は、図２或いは図３に示した駆動を得るために、デジタル処理回路３４や他の回路に対して駆動タイミング信号を与えている。また、図２或いは図３に示したタイミングチャートを任意に選択できるようにしてもよい。
【００２４】
更にデジタル処理回路３４からは、電源４１と各発光素子４２，４３，４４との間のスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３を制御するためのタイミング信号を出力し、各スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３を制御している。
【００２５】
なお上記では反射型液晶パネルとして説明したが、これに限定されるものではなく、透過型の液晶パネルやＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）であってもよい。透過型の液晶パネルは、液晶パネルの後方に、液晶パネルとＲ、Ｇ、Ｂの発光素子を有する基板を重ねるように配置した構成とする。この構成であっても、小型で低コストの照明装置を提供することできる。ＤＭＤを用いた場合、例えば図５に示すような構成において、光源の部分をＲ，Ｇ，Ｂ発光素子を設けた基板に置換すれば、ランプや回転系を削減でき、小型軽量化、低コスト化を実現できるものである。
【００２６】
また、図１の実施の形態では、発光素子Ｒを１つの基板に設け、発光素子Ｇ、Ｂを１つの基板に設けたが、これは、Ｒの発光効率がＧ，Ｂに比べて劣るのでバランスを得るためにこのような構成としたが、発光効率のよい発光素子であれば、図３のような実施の形態としてもよいことは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、低消費電力、長寿命、高効率を得るとともに、装置の小型化、低コスト化を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の一実施の形態を説明するための図。
【図２】 図１の実施の形態の動作例を説明するために示したタイミング図。
【図３】 この発明の他の実施の形態とその動作例を説明するために示す図。
【図４】 この発明の装置の電気系統を示す図。
【図５】 従来のプロジェクタ照明装置を示す図。
【符号の説明】
１１、１２…基板、１３、１７…反射型液晶パネル、１４，１６…偏光ビームスプリッタ、１５…プリズム、１８…投写レンズ。

Claims (4)

1. 緑（Ｇ）と青（Ｂ）の色の発光素子が２次元に配列された第1の基板と、
   赤（Ｒ）の色の発光素子が２次元に配列された第２の基板と、
   前記第１と第２の基板の各色の発光素子からのそれぞれの光を空間変調して、合成プリズムに入力して合成する第１、第２の変調素子と、
   前記緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）の色の発光素子の点灯時間を１垂直期間内の異なる時間帯に設定することで各色光の混合割合を設定しホワイトバランスを制御する手段と、
   を具備したことを特徴とするプロジェクタ用の照明装置。
2. 前記第１、第２の変調素子は液晶パネルであることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ用の照明装置。
3. 前記第１、第２の変調素子は、デジタルマイクロミラーデバイスであることを特徴とする請求項１記載のプロジェクタ用の照明装置。
4. 緑（Ｇ）と青（Ｂ）の色の発光素子を第１の基板上に２次元に配列し、赤（Ｒ）の色の発光素子を第２の基板上に２次元に配列し、前記第１と第２の基板の各色の発光素子からのそれぞれの光を第１、第２の変調素子で空間変調して、合成プリズムに入力して合成し、前記緑（Ｇ）、青（Ｂ）、赤（Ｒ）の色の発光素子の点灯時間を１垂直期間内の異なる時間帯に設定することで各色光の混合割合を設定しホワイトバランスをとる、
   ことを特徴とするプロジェクタ用の照明方法。

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