JP2001249400A - 投射型表示装置 - Google Patents

投射型表示装置

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JP2001249400A
JP2001249400A JP2000059409A JP2000059409A JP2001249400A JP 2001249400 A JP2001249400 A JP 2001249400A JP 2000059409 A JP2000059409 A JP 2000059409A JP 2000059409 A JP2000059409 A JP 2000059409A JP 2001249400 A JP2001249400 A JP 2001249400A
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light emitting
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JP2000059409A
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Inventor
Hidefumi Sakata
秀文 坂田
Original Assignee
Seiko Epson Corp
セイコーエプソン株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 投射型表示装置の小型化、軽量化を図るこ
と、消費電力を増大させずに明るいカラー表示を実現す
ること、および投射時の音発生を防止することを目的と
する。 【解決手段】 光源1と、光源1からの光を変調する光
変調装置4と、光変調装置4により変調された光を投射
する投射レンズ5を備えた投射型表示装置であって、光
源1が複数の発光素子1aをアレイ状に配してなる発光
素子アレイ1からなり、個々の発光素子1aから出射さ
れる光をそれぞれ光変調装置4の光変調領域全体に照射
させる光拡散手段2a、2bを備えてなることを特徴と
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、プロジェクタ装置
等の投射型表示装置に関する。

【0002】

【従来の技術】近年、例えば会議におけるプレゼンテー
ション用など、複数人が同時に見ることができる画像表
示装置として投射型表示装置が開発され、実用化されて
いる。投射型表示装置は、光源光を例えば液晶パネルを
用いた光変調装置により変調して画像光とし、この画像
光をスクリーン等の画像表示部に投影して表示するもの
である。

【0003】図7は、従来の投射型表示装置の一例を示
した概略構成図である。この例の装置は色順次方式によ
りカラー表示を行うもので、例えば白色光を発光するハ
ロゲンランプやメタルハライドランプなどの光源ランプ
211と、光源ランプ211から出射された放射光をほ
ぼ平行な光線束として出射する凹面鏡212と、光源ラ
ンプ211からの出射光を複数の色光に分離するカラー
ホイール215と、光源ランプ211からの出射光をカ
ラーホイール215に取り付けられているカラーフィル
タ上に集光する集光レンズ213と、カラーホイール2
15で分離された色光を変調する透過型の光変調装置2
16と、カラーホイール215で分離された色光を光変
調装置216に導く集光レンズ214と、光変調装置2
16により変調された光を投射する投射レンズ217と
から概略構成されている。カラーホイール215の例を
図8に示す。この例のカラーホイール215は円盤状
で、周方向に沿って赤(R)、緑(G)、青(B)のそ
れぞれの色光のみを透過するカラーフィルター215
a,215b,215cが配されており、周方向に高速
で回転するように構成されている。また光変調装置21
6は、入射側偏光板と液晶パネルと出射側偏光板とを備
え、与えられた画像信号に従って入射光を変調して画像
光を出射するように構成されるとともに、画像のフレー
ム表示と同期するようにカラーホイールの回転速度が設
定されている。この例の投射型表示装置において、光源
ランプ211から出射された光は、高速回転しているカ
ラーホイール215を透過する際に、R、G、Bの3色
の色光に時分割的に分離される。したがって光変調装置
216には、R、G、Bの3色のそれぞれの色光が高速
で切り替わりながら入射され、それぞれの色光の画像が
高速で切り替わりながら、スクリーン218上に投射さ
れる。そして3色の画像を、見る人の網膜上で混合して
任意の色として知覚させることによりカラー表示を実現
している。

【0004】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
投射型表示装置によく用いられるハロゲンランプやメタ
ルハライドランプなどの光源ランプ211は、比較的大
型で重いものであったので、装置全体が大型で重くなる
という欠点があった。また、ランプの発熱が大きいこと
から、ファンで冷却する必要があり雑音発生の原因とな
っていた。さらに、ランプの温度をモニターするセンサ
ーなど、ランプの破裂を防止するための手段を設けなけ
ればならないという欠点もあった。また、上記の例の装
置のようにカラーホイール215を用いて色順次方式の
カラー表示を行う場合には、カラーホイール215のカ
ラーフィルター215a,215b,215cの透過率
があまり高くないため、光源光の利用効率が悪く、明る
い画像を得ようとすると消費電力が増大するという問題
があった。さらに、カラーホイール215が回転すると
きに音を発生するので耳障りであるという不満もあっ
た。よって本発明の目的は、投射型表示装置の小型化、
軽量化を図ること、消費電力を増大させずに明るいカラ
ー表示を実現すること、および投射時の音発生を防止す
ることを目的とする。

【0005】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に本発明の投射型表示装置は、光源と、該光源からの光
を変調する光変調装置と、該光変調装置により変調され
た光を投射する投射レンズを備えた投射型表示装置であ
って、前記光源が複数の発光素子をアレイ状に配してな
る発光素子アレイからなり、個々の発光素子から出射さ
れる光をそれぞれ前記光変調装置の光変調領域全体に照
射させる光拡散手段を備えてなることを特徴とする。本
発明の投射型表示装置によれば、光源として上記発光素
子アレイを用いたことにより、装置の小型化、軽量化、
および駆動電力の低減化を図ることができるとともに、
上記光拡散手段を用いることにより、輝度ムラ、色ムラ
の少ない表示品位の高い投射画像が得られる。前記光拡
散手段としては、輪郭が略矩形状の凸面を有する複数の
小レンズがアレイ状に配列されたフライアイレンズを少
なくとも一対用いることが好ましい。また前記発光素子
アレイにおける発光素子の配列と、前記フライアイレン
ズにおける小レンズの配列とを一致させて、前記発光素
子アレイの個々の発光素子から出射される光が、前記一
対のフライアイレンズのうちの一方の、個々の小レンズ
にそれぞれ入射されるように構成することが好ましい。
また前記発光素子アレイから出射される光が、前記一対
のフライアイレンズのうちの一方に入射される際に、前
記発光素子アレイにおける個々の発光素子から出射され
る光束の中心と、この光束が入射されるフライアイレン
ズの小レンズの中心位置とは、必ずしも一致させなくて
もよく、一つの発光素子から出射される光束の中心が、
この光束が入射されるフライアイレンズの小レンズの中
心位置と異なるように、発光素子の位置および小レンズ
の中心位置のいずれか一方または両方をずらすこともで
き、これによって光変調装置への照明の均一性を高める
ことができる。また発光素子アレイを構成する複数の発
光素子として、発光強度が異なるものを用い、発光素子
アレイの中央部に近いほど発光素子の発光強度が弱く、
周縁部に近くなるほど発光素子の発光強度が強くなるよ
うに配置することにより、光変調装置をより均一に照明
することができる。光変調装置を均一に照明することに
より、投影画像における明るさのムラや色のムラを低減
することができ、高コントラストで色再現性の良い表示
装置が得られる。

【0006】また、前記発光素子アレイが発光色が異な
る複数の発光素子からなり、前記複数の発光素子を前記
発光色毎に順次発光させる光源駆動手段を設けるととも
に、前記光変調装置を駆動して前記発光色毎に異なる光
変調を施す光変調装置駆動手段を設けた構成とすること
により、従来のカラーホイールを用いる方式によらず
に、色順次方式でカラー表示を実現することができる。
したがって光源光の利用効率を向上させることができる
とともに、高速応答が可能であり、また投射時に音の発
生が無くて静かな装置が得られる。あるいは、前記光源
としてそれぞれ発光色が異なる複数の発光素子アレイを
設けるとともに、該複数の発光素子アレイからそれぞれ
出射される光を単一の光路に導く導光手段と、前記複数
の発光素子アレイを順次発光させる光源駆動手段と、前
記光変調装置を駆動して前記発光色毎に異なる光変調を
施す光変調装置駆動手段を設けた構成によっても、従来
のカラーホイールを用いる方式によらずに、色順次方式
でカラー表示を実現することができる。前記導光手段と
しては、クロスダイクロイックプリズムを用いることが
好ましい。また前記光変調装置としては、液晶パネルを
備えたものが好ましい。

【0007】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図1は本発明の投射型表示装置の一実施形態を示した概
略平面図である。本実施形態の投射型表示装置は、光源
としての発光素子アレイ1と、一対のフライアイレンズ
2a、2bと、2枚のレンズ3a、3bと、液晶パネル
4を備えた光変調装置と、投射レンズ系5と、光源駆動
手段6と、光変調装置駆動手段7と、光源駆動手段6お
よび光変調装置駆動手段7を制御する制御手段8とを備
えている。また図示していないが、液晶パネル4の入射
側および出射側にはそれぞれ入射側偏光板と出射側偏光
板が設けられており、光変調装置は、主に、この入射側
偏光板、液晶パネル4、および出射側偏光板で構成され
ている。

【0008】図2は発光素子アレイ1の一例を示した概
略平面図である。発光素子アレイ1は、発光ダイオー
ド、レーザダイオードなどの発光素子1aが複数個、m
行×n列のアレイ状に配列された構成を有している。本
実施形態では5行4列の例を図示しているが実際には多
数の発光素子1aが配列される。本実施形態において
は、発光色が赤(R)の発光素子1arと、発光色が緑
(G)の発光素子1agと、発光色が青(B)の発光素
子1abの3色の発光素子1aが用いられており、1枚
の発光素子アレイ1上に同じ発光色の発光素子どうしが
隣り合わないように規則的に配置されている。例えば、
図2の例における3色の発光素子1aの配列パターン
は、カラーフィルターでいうところのモザイク配列とな
っている。そして、発光素子アレイ1の各色(R、G、
B)の発光素子1ar、1ag、1abは、各発光色毎
に順次発光するように光源駆動手段6によって制御され
ている。すなわち、同じ発光色の発光素子は同時に発光
し、発光素子アレイ1からは異なる色の光が時系列的に
出射されるように構成されている。発光素子アレイ1の
各発光素子1aからは、フライアイレンズ2aに向かっ
てほぼ平行な光が出射される。

【0009】図3はフライアイレンズ2a、2bの一例
を示した斜視図である。フライアイレンズ2a、2b
は、凸レンズを輪郭が略矩形状となるように切り出した
形状の小レンズ2cが複数個、m’行×n’列のアレイ
状に配列された構成を有している。フライアイレンズ2
a、2bの一面に凸面が配列されており、他面は平坦面
となっている。本実施形態では、フライアイレンズ2
a、2b全体の面積は発光素子アレイ1と等しく、また
小レンズ2cの数および配列は発光素子アレイ1におけ
る発光素子1aの数および配列と等しくなるよう構成さ
れている。すなわち、発光素子アレイ1における個々の
発光素子1aとフライアイレンズ2a、2bにおける個
々の小レンズ2cとが1対1で対応している。図3のフ
ライアイレンズ2a、2bは、発光素子アレイ1と同じ
5行4列の例を示している。

【0010】本発明においては、第1のフライアイレン
ズ2aと第2のフライアイレンズ2bを一対として用い
る。この一対のフライアイレンズ2a、2bは、発光素
子アレイ1から出射される光が第1のフライアイレンズ
2aに入射され、第1のフライアイレンズ2aの各小レ
ンズ2cで矩形光ビームに分割された分割光が、第2の
フライアイレンズ2bの小レンズにそれぞれ集光される
ように配置される。本実施形態では、一対のフライアイ
レンズ2a、2bとして小レンズ2cの大きさおよび数
が同じものを用いてこれらを対向配置させ、第1のフラ
イアイレンズ2aの各小レンズ2cと第2のフライアイ
レンズ2bの各小レンズ2cとが、平面視したときに重
なり合うように、両者の位置が設定されている。本実施
形態では、第1のフライアイレンズ2aの凸面を有する
面が、発光素子アレイ1の発光面に対向するように配さ
れており、第1のフライアイレンズ2aの平坦面と第2
のフライアイレンズ2bの平坦面とが互いに対向するよ
うに配されているが、両者の凸面を有する面どうしが向
き合うように対向配置させることもできる。また、第2
のフライアイレンズ2bは、その各小レンズ2cから出
射される矩形光ビームが液晶パネル4の光変調領域に重
なって結像されるように配置する。ここで、フライアイ
レンズ2a、2bの各小レンズ2cから出射される矩形
光ビームの形状は、後述する液晶パネル4の光変調領域
の形状と相似形であることが好ましく、したがって、小
レンズ2cの平面形状も液晶パネル4の光変調領域の形
状と相似形であることが好ましい。なお、本実施形態で
は、第2のフライアイレンズ2bの各小レンズ2cから
の矩形光ビームの広がりを抑えて、比較的小面積である
液晶パネル4の光変調領域に効率良く結像させるため
に、第2のフライアイレンズ2bと液晶パネル4との間
に2枚のレンズ3a、3bが配されているが、この2枚
のレンズ3a、3bを設けない構成とすることも可能で
ある。

【0011】図4および図5はそれぞれ、液晶パネル4
の一例を示した平面図およびそのH−H′線に沿う断面
図である。この例の液晶パネル4は、アクティブマトリ
クス基板51と対向して対向基板52が配置され、これ
らの基板51,52間に液晶53が封入、挟持されて概
略構成されている。対向基板52は、石英基板や高耐熱
ガラス基板などの透明な絶縁基板54上に対向電極55
および表示領域を見切りするための額縁状の遮光膜56
が形成されて構成されている。アクティブマトリクス基
板51と対向基板52とはギャップ材含有のシール材を
用いたシール層57によって所定の間隙を介して貼り合
わされている。シール層57としては、エポキシ樹脂や
各種の紫外線硬化樹脂などに、ギャップ材として約2μ
m〜約10μmの無機あるいは有機質のファイバー若し
くは球を含有させたシール材を用いることができる。対
向基板52の面積はアクティブマトリクス基板51の面
積よりも小さく、アクティブマトリクス基板51の周辺
部分は、対向基板52の外周縁よりはみ出た状態に貼り
合わされている。対向基板52よりも外側のアクティブ
マトリクス基板51上には、走査線駆動回路61、デー
タ線駆動回路62、入出力端子63、ならびに走査線駆
動回路61およびデータ線駆動回路62を入出力端子6
3に接続するための引廻し配線64が配されている。入
出力端子63にはフレキシブルプリント基板65が配線
接続される。また、シール層57は一部で途切れてお
り、この途切れ部分が液晶注入口58となっている。し
たがって、対向基板52とアクティブマトリクス基板5
1とを貼り合わせた後に、シール層57の内側領域を減
圧状態にすることによって、液晶注入口58からシール
層57の内側に液晶53を減圧注入することができる。
液晶注入口58は液晶53を封入した後に封止剤59で
封止される。なお、図5中符号60は画素電極であり、
個々の画素電極が液晶パネル4における各画素に対応す
る。

【0012】本実施形態の光変調装置において、液晶パ
ネル4の入射側、すなわち液晶パネル4とレンズ3bと
の間には入射側偏光板(図示略)が配されており、液晶
パネル4の出射側、すなわち液晶パネル4と投射レンズ
系5との間には出射側偏光板(図示略)が配されてい
る。入射側偏光板は、例えば、その透過軸がs偏光の方
向に設定されており、レンズ3bから照射される光源光
のうちs偏光のみを透過し、液晶パネル4に向けて出射
する。液晶パネル4は、光変調装置駆動手段7から与え
られる画像信号に従って、入射側偏光板から出射された
偏光光の偏光方向を変調する。このような光変調は、液
晶パネル4においては画素が配列されている領域で行わ
れ、この領域を本明細書では光変調領域という。また出
射側偏光板は、その透過軸がp偏光の方向に設定されて
おり、液晶パネル4から出射された変調光のうち、p偏
光光のみを透過する。これにより、光変調装置は、光変
調装置駆動手段7から与えられた画像情報に従って入射
光を変調して画像を形成する機能を有する。そして、光
変調装置の出射側偏光板を透過した光は、投射レンズ系
5によって投射スクリーン10に投影され、スクリーン
10上に画像が表示される。

【0013】本実施形態では、光源駆動手段6および光
変調装置駆動手段7を制御手段8で制御して、発光素子
アレイ1において発光色の異なる発光素子1aを発光さ
せるタイミングと、液晶パネル4おける画像表示を切換
えるタイミングとを同期させるように構成されている。
したがって、光変調装置の液晶パネル4には、R、G、
Bの3色のそれぞれの色光を高速で切り替えながら入射
しつつ、それぞれの色光の画像を高速で切り替えなが
ら、スクリーン10上に投射することができる。そして
高速で切り替わる3色の画像は、見る人の網膜上で混合
されて任意の色として知覚されるのでカラー表示画像が
実現される。

【0014】本実施形態によれば、光源として発光素子
アレイ1が用いられているので、従来のハロゲンランプ
等を光源に用いた投射型表示装置に比べて、光源が小型
で軽く、ハロゲンランプ駆動用の高電圧回路も不要であ
る。したがって投射型表示装置全体の小型化、軽量化を
図ることができるとともに、駆動電力も低減することが
できる。また、光源として複数の発光素子をアレイ状に
配列したものを用いるので、十分な輝度が確保されると
ともに、輝度を増大させるのも容易である。また、光源
光はフライアイレンズ2a、2bによって輪郭が略矩形
の複数の区分に分割され、各区分がそれぞれ液晶パネル
の変調領域全体に重畳して照射されるので、各区分内に
おいて輝度ムラ、色ムラがあっても、輝度ムラ、色ムラ
が無い投射画像を得ることができる。また本実施形態で
は、発光素子アレイ1における個々の発光素子1aとフ
ライアイレンズ2a、2bにおける個々の小レンズ2c
とが1対1で対応しており、個々の発光素子1aから出
射される光がそれぞれ液晶パネル4の光変調領域全体に
照射されるので、個々の発光素子1aの輝度が均一でな
くても、液晶パネル上では一様な明るさとなり、輝度ム
ラの少ない表示品位の高い投射画像が得られる。また本
実施形態では、発光素子アレイ1において、発光色が異
なる発光素子1ar、1ag、1abが配列されてお
り、これらの発光素子1ar、1ag、1abを発光色
毎に順次発光させるとともに、液晶パネル4では発光色
毎に異なる光変調を施すように構成されている。したが
って、液晶パネル4に入射される光源光の色を、従来の
カラーホイールを用いる方式によらずに、発光素子アレ
イ1への駆動信号を電気的に切り換えることによって変
更することができるので、高速応答が可能である。また
カラーホイールを用いないので光源光の利用効率が高
く、消費電力の増大を招くことなく明るいカラー表示が
可能であるとともに、投射時に音の発生も無く静かな装
置が得られる。また本実施形態では、発光素子アレイ1
の発光面において、RGB各色の発光位置が異なってい
るが、各発光素子1aからの発光光が液晶パネル4の光
変調領域上で重畳されるので、発光位置の違いによる色
のずれが生じない。例えば同一の画像を、R、G、Bそ
れぞれの一色のみで表示して得られる3つの画像は、発
光素子アレイ1におけるRGBの発光位置はそれぞれ異
なっているが、これらの画像間にずれは生じない。さら
に、本実施形態の投射型表示装置は、装置を構成する光
学系の部材を直線的に配置できるため、装置全体をコン
パクトに設計することが可能である。

【0015】なお、発光素子アレイ1上における各発光
色(R、G、B)の発光素子1ar、1ag、1abの
配列は本実施形態の例に限らず適宜変更可能である。ま
た発光素子アレイ1における発光素子1aの配列ピッチ
は均一でなくてもよく、発光素子アレイ1およびフライ
アイレンズ2a、2bを平面視したときに、小レンズ2
cの中心と発光素子1aの位置とが一致していなくても
よい。発光素子1aの位置をずらすことによって、液晶
パネル4の光変調領域における輝度ムラを調整すること
もできる。さらに、液晶パネル4の光変調領域上で、第
1のフライアイレンズ2aによって分割された各区分の
光が重畳されるので、各区分内において輝度ムラ、色ム
ラがあったとしても、1つの区分の輝度ムラ、色ムラと
他の区分の輝度ムラ、色ムラとが互いに補償し合って均
一化される状態にあれば、投射画像においては輝度ム
ラ、色ムラが低減される。したがって、発光素子アレイ
1における発光素子1aの数および配列(m、n)と、
フライアイレンズ2a、2bにおける小レンズ2cの数
および配列(m’、n’)、および発光素子アレイ1の
発光面積とフライアイレンズ2a、2bの全体の面積
は、それぞれ一致していることが好ましいが、必ずしも
一致しなくても輝度ムラ、色ムラの少ない表示品位の高
い映像を得ることは可能である。

【0016】また各発光素子の発光強度は等しくなくて
もよい。発光強度の低いものを発光素子アレイの中央部
に近い配列位置に配置し、発光強度が高いものを周縁部
に近い配列位置に配置することにより、光変調装置上に
照射される光強度の均一性を向上させることができる。
また本実施形態では、光変調装置として透過型の液晶パ
ネルを備えたものを用いたが、反射型の液晶パネルを備
えたものを使用することも可能である。さらに、本実施
形態では光拡散手段として一対のフライアイレンズ2
a、2bを用いたが、光拡散手段は、個々の発光素子1
aから出射される光をそれぞれ光変調装置の光変調領域
全体に照射させる機能を有していればよく、1つ、ある
いは3つ以上のフライアイレンズ2a、2bを使用する
ことも可能であり、フライアイレンズ2a、2bと他の
光学素子を組み合わせて用いることも可能である。

【0017】次に本発明の第2の実施形態について説明
する。図6は本発明の投射型表示装置の第2の実施形態
を示した概略構成図である。この図において図1と同一
の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略す
る。本実施形態の装置が、上記第1の実施形態の装置と
大きく異なる点は、光源として、発光色がそれぞれ異な
る3つの発光素子アレイ11r、11g、11bを用
い、それぞれの発光素子アレイ11r、11g、11b
に対向させて3つの第1のフライアイレンズ12aを配
するとともに、第2のフライアイレンズ12bは1つだ
け用い、3つのフライアイレンズ12aと1つの第2の
フライアイレンズ12bとの間に導光手段20を設けた
点である。

【0018】上記第1の実施形態における発光素子アレ
イ1は、1つの発光素子アレイ1上に発光色が異なる発
光素子1aが配されているのに対して、本実施形態で用
いられる発光素子アレイ11r、11g、11bは、1
つの発光素子アレイ上には発光色が同じ発光素子が複数
個配されている。すなわち、発光色が赤(R)の発光素
子アレイ11rには発光色が赤の発光素子1arが複数
個、m行×n列のアレイ状に配列されている。同様に発
光色が緑(G)の発光素子アレイ11gには発光色が緑
の発光素子1agがm行×n列のアレイ状に配列されて
おり、発光色が緑(B)の発光素子アレイ11bには発
光色が青の発光素子11abがm行×n列のアレイ状に
配列されている。各色(R、G、B)の発光素子11a
r、11ag、11abは上記第1の実施形態と同様の
ものが用いられ、各発光素子11ar、11ag、11
abからは、第1のフライアイレンズ12aに向かって
ほぼ平行な光が出射する。また各発光素子アレイ11
r、11g、11bにおける発光素子11ar、11a
g、11abの点滅は光源駆動手段16からの電気信号
によって行われ、1つの発光素子アレイ11r(11
g、11b)上の複数の発光素子11ar(11ag、
11ab)は一斉に点滅するとともに、3つの発光素子
アレイ11r、11g、11bは順次発光するように制
御されている。第1および第2のフライアイレンズ12
a、12bは、上記第1の実施形態における第1および
第2のフライアイレンズとそれぞれ同じ機能を有してお
り、本実施形態では、3つのフライアイレンズ12aそ
れぞれと、1つの第2のフライアイレンズ12bとがそ
れぞれ対をなしている。また、個々の発光素子11a
r、11ag、11abとフライアイレンズ12a、1
2bにおける個々の小レンズ2cとが1対1で対応する
ように対向配置されている。そして、3つの発光素子ア
レイ11r、11g、11bから出射される光は、それ
ぞれに対向している第1のフライアイレンズ12aに入
射され、第1のフライアイレンズ12aの各小レンズ2
cで矩形光ビームに分割された分割光が、導光手段20
を経て第2のフライアイレンズ2bの小レンズにそれぞ
れ集光されるように配置されている。なおここでは、第
1のフライアイレンズ12aと第2のフライアイレンズ
12bとの間に導光手段20を配置したが、第1のフラ
イアイレンズ、第2のフライアイレンズ12b、次いで
導光手段20の順に配置することも可能である。この場
合、導光手段から光変調装置までの距離を短くすること
ができるため小型に有利となる。

【0019】導光手段20は、3つの発光素子アレイ1
1r、11g、11bからそれぞれ出射される光の3つ
の光路を、単一の光路に導く機能を有するものであれば
よく、本実施形態ではクロスダイクロイックプリズム2
0が用いられている。クロスダイクロイックプリズム2
0は、赤光を選択的に反射する誘電体多層膜と青光を選
択的に反射する誘電体多層膜とが4つの直角プリズムの
界面に略X字状となるように形成されたものである。そ
して、このクロスダイクロイックプリズム20の、誘電
体多層膜が形成されている面に対して45゜の角度で交
差する異なる4方向の端面のうち、3方向の端面にそれ
ぞれ対向するように、3つの第1のフライアイレンズ1
2aおよび3つの発光素子アレイ11r、11g、11
bが順に配されており、残りの一方向の端面に対向する
ように第2のフライアイレンズ12bが配置されてい
る。本実施形態においては、第2のフライアイレンズ1
2bの光軸と緑(G)の発光素子アレイ11gの光軸と
が重なるように配されており、緑(G)の発光素子アレ
イ11gから出射された緑光は、第1のフライアイレン
ズ12aで分割された後、各分割光がクロスダイクロイ
ックプリズム20を透過して第2のフライアイレンズ1
2bの各小レンズ12cにそれぞれ集光されるように構
成されている。また赤(R)の発光素子アレイ11rか
ら出射された赤光は、第1のフライアイレンズ12aで
分割された後、各分割光がクロスダイクロイックプリズ
ム20で反射されて第2のフライアイレンズ12bの各
小レンズ12cにそれぞれ集光されるように構成されて
おり、同様に青(B)の発光素子アレイ11bから出射
された緑光は、第1のフライアイレンズ12aで分割さ
れた後、クロスダイクロイックプリズム20で反射され
て第2のフライアイレンズ12bの各小レンズにそれぞ
れ集光されるように構成されている。

【0020】第2のフライアイレンズ2bおよび2枚の
レンズ3a、3bは、第2のフライアイレンズ2bの各
小レンズ2cから出射される矩形光ビームが液晶パネル
4の光変調領域に重なって結像されるように配置されて
いる。また、制御手段8で光源駆動手段16および光変
調装置駆動手段7を制御して、3つの発光素子アレイ1
1r、11g、11bが順次発光するタイミングと、液
晶パネル4おける画像表示を切換えるタイミングとを同
期させることができるように構成されている。これによ
り、光変調装置の液晶パネル4には、R、G、Bの3色
のそれぞれの色光が高速で切り替わりながら入射される
とともに、それぞれの色光の画像が高速で切り替わりな
がら、スクリーン10上に投射されることにより、カラ
ー表示画像が実現される。

【0021】本実施形態によれば、上記第1の実施形態
と同様に、光源として発光素子アレイ1が用いられてい
るので、投射型表示装置の小型化、軽量化、駆動電力の
低減化を図ることができ、また光源光をフライアイレン
ズ2a、2bを介して液晶パネル4に照射するので、輝
度ムラ、色ムラの少ない表示品位の高い投射画像が得ら
れる他に、1つの液晶パネル4に光を照射するための光
源として3つの発光素子アレイ1が用いられているの
で、発光面の総面積が大きくて液晶パネル4への照射量
も多く、明るい投射画像が得られるという利点を有す
る。

【0022】なお本実施形態では、導光手段としてクロ
スダイクロイックプリズム20を用いたので比較的コン
パクトに装置を構成することができるが、導光手段は、
3つの発光素子アレイ11r、11g、11bからそれ
ぞれ出射される光を単一の光路に導く機能を有するもの
であればよく、クロスダイクロイックプリズム20以外
の光学素子を用いて構成することも可能である。

【0023】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、光
源として発光素子アレイを用いることにより、十分な輝
度を確保して明るい画像が得られるとともに、投射型表
示装置の小型化、軽量化、駆動電力の低減化を図ること
ができる。また光拡散手段を用いて、発光素子アレイの
個々の発光素子から出射される光をそれぞれ光変調装置
の光変調領域全体に重畳させることにより、輝度ムラ、
色ムラの少ない表示品位の高い投射画像を得ることがで
きる。さらに、光変調装置に入射させる光源光の色を、
従来のカラーホイールを用いる方式によらずに、発光素
子アレイへの駆動信号を電気的に切り換えることによっ
て変更することができるので、高速応答が可能であると
ともに、投射時に音の発生も無く静かな装置が得られ
る。また光源光の利用効率が向上し、消費電力の増大を
招くことなく明るいカラー表示が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図1】 本発明の投射型表示装置の一実施形態を示し
た概略構成図である。

【図2】 本発明に係る発光素子アレイの例を示した平
面図である。

【図3】 本発明に係るフライアイレンズの例を示した
斜視図である。

【図4】 本発明に係る液晶パネルの例を示した平面図
である。

【図5】 図4中H−H’線に沿う断面図である。

【図6】 本発明の投射型表示装置の他の実施形態を示
した概略構成図である。

【図7】 従来の投射型表示装置の一例を示した概略構
成図である。

【図8】 従来例に係るカラーフィルターの例を示した
平面図である。

【符号の説明】

1、11r、11g、11b…発光素子アレイ、1a、
1ar、1ag、1ab、11ar、11ag、11a
b…発光素子、2a、12a…第1のフライアイレン
ズ、2b、12b…第2のフライアイレンズ、2c…小
レンズ、4…液晶パネル(光変調装置)、5…投射レン
ズ系、6、16…光源駆動手段、7…光変調装置駆動手
段、8…制御手段、20…クロスダイクロイックプリズ
ム(導光手段)。

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Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 光源と、該光源からの光を変調する光変
    調装置と、該光変調装置により変調された光を投射する
    投射レンズを備えた投射型表示装置であって、 前記光源が複数の発光素子をアレイ状に配してなる発光
    素子アレイからなり、個々の発光素子から出射される光
    をそれぞれ前記光変調装置の光変調領域全体に照射させ
    る光拡散手段を備えてなることを特徴とする投射型表示
    装置。
  2. 【請求項2】 前記光拡散手段として、輪郭が略矩形状
    の凸面を有する複数の小レンズがアレイ状に配列された
    フライアイレンズを少なくとも一対備えてなることを特
    徴とする請求項1記載の投射型表示装置。
  3. 【請求項3】 前記発光素子アレイにおける発光素子の
    配列と、前記フライアイレンズにおける小レンズの配列
    とが一致しており、前記発光素子アレイの個々の発光素
    子から出射される光が、前記一対のフライアイレンズの
    うちの一方の、個々の小レンズにそれぞれ入射されるこ
    とを特徴とする請求項2記載の投射型表示装置。
  4. 【請求項4】 前記発光素子アレイから出射される光
    が、前記一対のフライアイレンズのうちの一方に入射さ
    れるとともに、前記発光素子アレイにおける個々の発光
    素子のうち少なくとも一つの発光素子から出射される光
    束の中心と、この光束が入射される前記一方のフライア
    イレンズの小レンズの中心位置とが異なっていることを
    特徴とする請求項2または3のいずれかに記載の投射型
    表示装置。
  5. 【請求項5】 前記発光素子アレイにおける複数の前記
    発光素子のうち、発光素子アレイの周縁部に近い位置に
    配されている発光素子の発光強度の方が、発光素子アレ
    イの中央部に近い位置に配置されている発光素子の発光
    強度よりも強いことを特徴とする請求項1〜4のいずれ
    かに記載の投射型表示装置。
  6. 【請求項6】 前記発光素子アレイが発光色が異なる複
    数の発光素子からなり、前記複数の発光素子を前記発光
    色毎に順次発光させる光源駆動手段を備えるとともに、
    前記光変調装置を駆動して前記発光色毎に異なる光変調
    を施す光変調装置駆動手段を備えてなることを特徴とす
    る請求項1〜5のいずれかに記載の投射型表示装置。
  7. 【請求項7】 前記光源としてそれぞれ発光色が異なる
    複数の発光素子アレイを備えるとともに、該複数の発光
    素子アレイからそれぞれ出射される光を単一の光路に導
    く導光手段と、前記複数の発光素子アレイを順次発光さ
    せる光源駆動手段と、前記光変調装置を駆動して前記発
    光色毎に異なる光変調を施す光変調装置駆動手段を備え
    てなることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載
    の投射型表示装置。
  8. 【請求項8】 前記導光手段がクロスダイクロイックプ
    リズムであることを特徴とする請求項7記載の投射型表
    示装置。
  9. 【請求項9】 前記光変調装置が液晶パネルを備えたも
    のであることを特徴とする請求項1〜8のいずれかに記
    載の投射型表示装置。
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