JP2003523531A - 投射型表示装置用led光源を使用するシステムおよび方法 - Google Patents

投射型表示装置用led光源を使用するシステムおよび方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 投射型表示システムにおいてLED光源を使用する装置および方法を提供する。 【解決手段】 単一光路マルチメデイア投射器(30)では、赤色、緑色及び青色の概して単色LED(72)から放射された光は光ファイバ(76)を通して伝搬し、次に光統合装置(40)を通して統合される。表示制御器(56)がパーソナルコンピュータ(58)からの画像データを受信し、かつデータを通常表示装置(44)へ送り出されたカラーフレーム逐次データへ変換する。制御器(56)はデータをLED電源(34)へ伝達されたオン/オフ信号に同期させる。電子的に同期されたフレーム逐次情報がカラーホイールシステム(10) により実現される高速かつより正確に循環される。多数光路投射器(120)では、LED(72)からの光が連続的に「オン」することができ、別々の光路(36)および統合装置(40)に沿って伝搬する。カラーフレーム逐次データが制御器により同期した、別々の表示装置(44)へ送り出される。出力が組合せ装置(122)に結合されて複合画像が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】
この発明は画像投射型表示装置に関し、さらに詳細にはこのような表示装置の
光路に使用されるLED光源に関するものである。
【0002】 発明の背景 目視するため動画およびスチル写真をスクリーンへ投射するため長年にわたっ
て投射システムが使用されてきた。より最近、販売、実物宣伝、商談、および学
級授業を行うためマルチメデイア投射システムを使用するプレゼンテーションが
一般的になってきた。
【0003】 通常の動作モードでは、マルチメデイア投射システムがパーソナルコンピュー
タ(「PC」)からのアナログビデオ信号を受信する。ビデオ信号は表現された
形式のスチル写真、部分または全体的な動作表示画像をパーソナルコンピュータ
によって表現する。アナログビデオ信号は代表的には投射システムでデジタルビ
デオ信号へ変換され、かつ信号は電気的に状態調節され液晶表示装置(「LCD
」)またはデジタルマイクロミラー装置(DMD)などの画像形成装置を制御す
るように処理される。
【0004】 マルチメデイア投射システムの一般的な形式は画像形成装置の上流および下流
に広帯域スペクトル光源および光路構成部品を使用して画像を表示装置スクリー
ンに投射する。DMDを基本とするマルチメデイア投射器の例はこの出願の権利
者である、インフォーカスシステム社、ウイルソンヴィル、オレゴン州(In
Focus System Inc., Wilsonville, Oreg
on)によって製造されたモデルLP420である。
【0005】 明るく、高品質なカラー画像を生成する投射器の形成に著しい努力が注ぎ込ま
れてきた。しかし、通常の投射器の光学的性能は満足できる状態以下の場合が多
い。例えば、適当な投射画像明るさは、特に十分明るい部屋でコンパクトな可搬
形カラー投射器を使用する場合実現困難である。投射器は代表的にはそれらの光
源として高光強度アークランプを使用し、その後青色、緑色および赤色光以外の
光を濾波しかつ3色の別々の光路またはある形式の逐次カラー変調器を使用して
カラー画像データを組み合わせている。
【0006】 LCD表示装置は著しい光減衰をもたらしかつ3光路のカラー光路は重く嵩張
るため、可搬形マルチメデイア投射器には代表的には光路構成にDMD表示装置
が使用される。この構成で投射カラー画像を生成するには、代表的にはカラーホ
イールなどの逐次カラー変調器によりフレーム逐次画像を投射する必要がある。
【0007】 図1に、センサ12がタイミングマーク14を感知してモータ16の所定カラ
ー指標位置を検出し、モータがそれぞれの赤色、緑色及び青色フィルタ部分R、
GおよびBを有するカラーホイール18を回転させる、代表的な従来技術のフレ
ーム逐次カラー(FSC)表示システム10を示す。光源20がカラーホイール
18およびリレーレンズ24を通して光ビームをLCDを基本とするライトバル
ブまたはDMDなどの表示装置26に投射する。表示制御器(図示せず)がカラ
ーホイール18のそれぞれの赤色、緑色及び青色フィルタ部分R、GおよびBを
通して光ビーム22の伝搬と一致するようにタイミングを合わされる逐次赤色、
緑色及び青色画像データを用いて表示装置26を駆動する。DCモータが約6,
650rpmから約7,500rpmでカラーホイール18を回転させる。FS
C表示システムの首尾良い動作はカラーホイール18の角度位置に赤色、緑色及
び青色画像データを適切に同期させることに依存することは明らかである。
【0008】 センサ12は代表的には電気光学的または電気機械的軸位置またはモータ電機
子位置検出器のいずれかを使用し、かつ通常タイミングマーク14をフィルタ部
分のひとつの始めに位置合わせするいくつかの手段が必要である。この位置合わ
せは代表的には機械的調整であり、費用がかかりかつモータ16とフィルタ部分
R、GおよびBの機械的取付け間の角度差の原因となる誤差を生じやすい。勿論
、センサ12に関連した電気的または機械的遅延がさらに位置合わせ誤差の一因
となる。
【0009】 蓄積された角度誤差はカラーホイール18の角度位置に対する赤色、緑色及び
青色画像データ間の同期誤差の可能性を広げる。ひとつの可能性は従来の当業者
がタイミングデューテイサイクルを表示制御器電子回路に構成することにより回
避したことである。タイミングデューテイサイクルは、光ビーム22がそれぞれ
のフィルタ部分R、GおよびBの各々を通って伝搬して不適切なカラーで表示装
置26を呈示するのを防止する場合の一時にのみ、赤色、緑色及び青色画像デー
タを用いた表示装置26の駆動に備える。不都合なことに、タイミングデューテ
イサイクルは各カラーを表示するため使用可能な照明の総量を低減し、従って結
果として生ずる表示カラー画像の明るさを低減してしまう。さらに、カラーホイ
ール18およびそれらの関連モータが重くかつ騒々しい。
【0010】 従って、カラーホイールシステムにとって本来的なものであるどのような機械
的、光学的、かつ電気的な回転タイミング誤差も実質的に排除する別の技術が要
望される。
【0011】 発明の概要 従って、この発明の目的は投射型表示システムにおいてLED光源を使用する
装置および方法を提供することである。
【0012】 この発明では、広帯域光源から始めて望ましくない波長を濾波するのではなく
、三原色などの所望波長を放射するLEDまたはレーザダイオードなどの光源を
使用する。この発明によりカラーホイール、カラーホイールモータ、またはビー
ム分波器の必要性が削除される。
【0013】 さらに、LEDにより長寿命、HIDランプより少ない熱問題、より良好な三
原色、不良画素に対する冗長度、より良好な色の深みのためのカラーの電子的(
より高速な)順序付け、および生成される赤色、緑色及び青色光量を直接制御す
ることによる色温度の動的調整が提供される。
【0014】 ある設計上の制約により個別LEDをともに十分接近して位置決めし特に、L
ED、ある画像化装置、またはその他の敏感なシステム構成部品に対する熱問題
を起こすことなく現行使用している小さな画像化装置を効率的に照明することが
必要とされる。ひとつの解決法には、より良好な熱伝導のためベアLEDダイを
アルミナなどの熱伝導性基板にまともに取付けることおよび光ファイバを使用し
て光を画像化装置へ効率的に伝達することが含まれる。各LED、LEDダイ、
またはLEDアレイが両端を「昆虫の眼」アレイに類似してレンズ表面を形作ら
せることができる別々の光ファイバへ結合され、次に、ファイバは小さな群にま
とめて束ねられその結果、熱管理のためLEDのアレイの表面積を画像化装置の
それより非常に大きくでき、それにもかかわらず、事実上より小さく見える。次
に、光ファイバの束は統合ライトパイプへ結合されて光を効果的に配合し、かつ
画像化装置を均一に照明する。この形式のLED点灯型表示投射器はより軽量、
より簡単で、より明るくかつより費用のかからないマルチメデイア投影システム
を提供することになる。
【0015】 この発明の単一光路の実施形態では、赤色、緑色及び青色の概して単色LED
またはLEDアレイ70から放射された光は光ファイバを通して伝搬し、次に光
統合装置内で混合される。表示制御器はパーソナルコンピュータなどの画像デー
タ送信装置からの画像データを受信し、かつデータを通常表示装置へ送り出され
たカラーフレーム逐次データへ変換する。制御器はデータをLED電源へ伝達さ
れたオン/オフ信号に同期させる。同期は完全に電子式であるため、フレーム逐
次情報がカラーホイールシステムにより実現されるより非常に高速にかつより正
確に循環される。
【0016】 この発明の3光路実施形態では、赤色、緑色及び青色の概して単色LEDまた
はLEDアレイ70から放射された光は光ファイバを通して別々のそれぞれの光
路に沿って伝搬し、かつ好ましくは光統合装置を通ってほぼ空間的に均一になる
。表示制御器がパーソナルコンピュータなどの画像データ送信装置からの画像デ
ータを受信し、かつデータをその出力が組合せ装置に結合されるそれぞれの別々
の表示装置へ送り出されるカラーデータへ変換する。表示制御器が別々の表示装
置間のデータを同期させて複合画像を形成する。この実施形態では、LEDの3
組すべてを連続的に「オン」のままにすることができる。
【0017】 この発明の追加目的および利点が、添付図面を参照して進行するその好ましい
実施形態の以下の詳細説明から明らかになろう。
【0018】 好ましい実施の形態の詳細な説明 図2に複数の異なる波長の多数の比較的単色な光源32を使用するこの発明の
マルチメデイア投射器の一般的な「単一光路」の実施形態を示す。光源32はL
EDまたはLEDアレイであることが好ましくかつ電源34によって電力が供給
される。
【0019】 光源32から放射された光は概して光透過ガイド部38、光統合装置40、ひ
とつまたは多数の光路レンズ42、表示装置44、投影レンズ群46および当業
者にとって既知の各種のその他の光学部品を含んでいてもよい光路36の別々の
および共通の部分に沿って伝搬する。
【0020】 あるいはまた、表示装置44はDMDであることが好ましいが、半導体(「L
COS」)アレイ装置上の反射形液晶またはLCDライトバルブであってもよい
。投影レンズ群46は固定焦点距離レンズであることが好ましいが、各種レンズ
またはズームレンズであってもよい。
【0021】 光学部品は機械的に硬くかつ熱放散投射器ハウジング(図示せず)内にマグネ
シウムダイキャスト光学フレーム48(その一部のみを示す)によってともに保
持されることが好ましい。このようなフレームおよびハウジングは当業者にとっ
て既知であり、かつ光学部品を冷却するための冷却ファン50を収納するように
適合される。電源34は冷却ファン50および表示制御器56に電力を供給する
ため使用される。
【0022】 マイクロプロセッサを含む表示制御器56はパーソナルコンピュータまたはビ
デオ装置などのマルチメデイア装置58からのカラー画像データを受信し、かつ
画像データをフレーム逐次赤色、緑色および青色画像データに処理し、その逐次
フレームは電源34へ送信された信号に適切に同期して表示装置44へ伝達され
て光源32をターンオンし対応する色彩を放射する。
【0023】 表示装置44がDMDである場合、表示制御器56が、レンズ42から伝搬す
る光が各ミラーによって投影レンズ46の方のまたは光学フレーム48にまたは
近くに取付けられた光吸収面60の方のいずれかのアレイに選択的に反射される
ように表示装置44のデジタル式偏向ミラーの高密度アレイを制御する。オン方
向に向けられた表示装置44のミラーに反射する光はスクリーン(図示せず)へ
の表示のため投影レンズ46を通して伝搬し、かつオフ方向に向けられた表示装
置44のミラーに反射する光は光吸収面60によって吸収される。
【0024】 DMD44はテキサスインストルメント モデル DMD 1076(Tex
as Instruments Model DMD 1076)空間光変調器
であることが好ましく、変調器はその各々が蝶番止めされた対角線方向軸線に関
して例えば、±10度以上の角度で独立に偏向されるアルミニウム微小機械式ミ
ラーの長方形アレイから構成されている。ミラーの偏向角(正または負の)は基
盤をなすアドレス指定回路のメモリ内容およびミラーリセット信号を変更するこ
とにより独立に制御される。
【0025】 例えば、表示装置44が透過形液晶表示器(LCD)である場合には、光路3
6はそれを通して伝搬し、いかなる曲折もなく投影レンズ46を通して直進する
ことになる。表示装置44が透過形LCD44である場合には、光透過ガイド部
38からの光はまず、LCD44の一部を形成し、選択された通過方向性を有す
る光を生成する偏光板によって偏光される。次に、偏光はLCD44の画素の情
報パターンによって変調される。完全に非活動性画素は90°だけ偏光を回転さ
せ、完全に活動性画素は回転することなく偏光を通過させる。次に、偏光は完全
に活動性画素の回転光を遮りかつ完全に非活動性画素の非回転光を通過させる前
方偏光板(または検光子)を通過する。変調光、特に非活動性画素を通過する光
は投影レンズ46により見る方向に向けられる。
【0026】 様々なLCDパネルが市販されており、あるものはこの発明に使用可能である
はずの種々の偏光方式が使用されていることが当業者にとって明らかになろう。
図2の場合、LCD44は反射形LCDであり、図9の場合、ソニーエレクトロ
ニクス社製、モデル番号LCX17AL(Sony Electric Inc
., under model number LCX17AL)によるXGA
−解像度LCDなどのLCD44は透過形LCDということになる。
【0027】 図3に、光源32が基板74上の多数のLED72の多数のLEDアレイ70
を含み、かつ光透過ガイド部38には光ファイバ76が含まれる実施形態が提供
される。図3において、光ファイバ76の両端がカバープレート80の穴78か
ら延びカバープレート80の穴78によって所定位置に保持され、かつ一対一の
関係でLED72にはめ合わされている。この実施形態では、LED72および
穴78が横列82および縦列84に位置合わせされる。
【0028】 ある実施形態では、LEDアレイ70は約16mmの長さ62、約12mmの
幅64、および約1mmの高さ66を有する。この同じ実施形態では、カバープ
レート80は20mmの長さ68、約17mmの幅69、および約10mmの高
さ104を有する。カバープレート80はアルミニウム、マグネシウム、および
その他の熱放散材料から構成されることが好ましい。カバープレート80はその
壁106とLEDアレイ70の側面108間ならびにカバープレート80の頂部
112と基板74の表面114間の空間を設けてLEDアレイ70を冷却するた
めの空気の流れを容易にするようにも適合される。
【0029】 ある実施形態では、光ファイバ76がフッ化重合体クラッドを有しかつ約0.
17dB/mより少ない損失を呈する直径0.75〜0.5mmの長くかつ薄い
ポリメチルメタアクリレート導波管を含むことが好ましい。
【0030】 ある実施形態では、光源32には約200Wが供給され各々が約30%〜50
%の効率で加色法3原色波長、即ち、青色、緑色および赤色のひとつを放射する
多数のLEDアレイ70が含まれる。例えば、青色LED72はヒューレットパ
ッカード(HP)社によって製造された、455〜485nmの波長範囲でワッ
ト当たり4.1ルーメン(lumen)を放射するHPWLシリーズである。同
様に、緑色LED72もヒューレットパッカード(HP)社によって製造された
、515〜545nmの波長範囲でワット当たり11.6ルーメン(lumen
)を放射するHPWLシリーズであり、かつ赤色LED72はヒューレットパッ
カード(HP)社によって製造された、610〜650nmの波長範囲でワット
当たり11ルーメン(lumen)を放射するHPWLシリーズである。向上し
た効率を有するより良好なLEDが展開されかつ完成されるにつれて、より明る
いLEDが好ましいことになることも当業者によって正当に評価されよう。LE
D72が要望どおり間隔をおいて配置されて熱の放散を容易にする。LEDアレ
イ70がレーザダイオードのサイドエミッテイングバーを含むことも当業者によ
って正当に評価されよう。
【0031】 黄色、シアン、または白色などのその他のLED放射波長が付加的にまたはそ
の代わりに使用できる。マゼンタLEDは現行存在しないが、赤色および青色L
ED72の組合せから作ることができる。便宜上、白色は単一カラーまたは複数
カラーの組合せであると考えられる。
【0032】 ある実施形態では、LEDアレイ70がひとつまたは多数の光ファイバ束86
の中に収集されかつ56mm以下の次第に累積出力領域を有する18本の光フ
ァイバ76に取付けられる。それ故、LEDアレイ70はそのそれぞれの光ファ
イバ束86の出力面積、即ち、束出力面積を出る光がLEDアレイ70の表面1
14から放射すされた光より大きな強度(およびより少ない熱)を有する基板表
面114のより大きな面積を有する。
【0033】 図4に、穴78のずらした横列82aおよび82b、および縦列84aおよび
84bを有するカバープレート80aの別の実施形態を示す。図4に示す好まし
い実施形態において、横列82aおよび82b間の中心から中心までの距離88
は2.8mmであり、隣り合う横列82aおよび82aまたは隣り合う横列82
bおよび82b間の中心から中心までの距離90は5.6mmであり、縦列84
aおよび84b間の中心から中心までの距離92は1.5mmであり、隣り合う
縦列84aおよび84aまたは隣り合う縦列84bおよび84b間の中心から中
心までの距離94は3.0mmである。ただし、LEDアレイ70およびそれぞ
れのカバープレート80の多くの構成が考えられることおよびLEDアレイ70
が同一または異なる放射波長に対して異なる構成を有し得ることが当業者によっ
て正当に評価されよう。例えば、緑色LEDアレイ70bおよび70gは赤色L
ED72rよりともに接近してパッケージされたそれぞれのLED72bおよび
72gを有している。単一LEDアレイ70が、図3に示すように、すべてが同
一波長を放射しかつ横列82、縦列84、または異なる波長のLED72bおよ
び72gおよび72rまたはそのいずれかの集まりを有するLEDを含むことが
できることも当業者によって正当に評価されよう。放射強度、熱放散特性、およ
び製造コストがLED72の間隔および寸法および使用されるLEDアレイ70
の寸法および数またはそのいずれかを決定する上での役割を果たすことも当業者
によって正当に評価されよう。
【0034】 図5Aおよび5Bに、単一光ファイバ76を個別の平坦な表面LED72へ光
学的に接続する実施形態を示す。図5Aおよび5Bにおいて、光ファイバ76a
または76bはカバープレート80なしでまたはカバープレート80に加えて使
用可能である。光ファイバ76aは凹状の放物端部表面90aおよび側壁92a
の端部に向かって凸状の放物線湾曲形を有する一方で、光ファイバ76bは凸状
の半球端部表面90bおよび側壁92aの比較的平坦な角度をもった端部を有す
る。いずれの実施形態においても、所望伝搬角度でLED72から光ファイバ7
4の中に放射された光の反射を容易にするように、端部表面90aまたは90b
(概してまたは総体的に端部表面90とする)および側壁端部92aまたは92
b(概してまたは総体的に側壁92とする) の形状および被覆またはそのいず
れかが変形するか、さもなければ被覆する。同様に、空間94aおよび94bを
所望屈折率を有する光学ゲルまたは接着剤で充填する。光ファイバ76の平坦な
端部表面90が光学ゲルまたは接着剤でまたはなしでLED72に直接突き合わ
せ結合されることも当業者によって正当に評価されよう。光ファイバ76がLE
D72の横列82または縦列84に側面結合されることも当業者によって正当に
評価されよう。より大きな光ファイバまたはライトパイプが上記のそれらを単一
LED72でなく全LEDアレイ70に結合するように同様の方法で適合される
ことも当業者によってさらに正当に評価されよう。
【0035】 図6に、ひとつまたは多数の光統合装置40またはより大きなライトパイプに
実質的に結合される、LED72(またはLEDアレイ70)によって放射され
た光を光ファイバ76に結合されたコンデンサレンズ102の方向に向わせる反
射器100を使用した実施形態を示す。組立ておよび作動中破壊への無防備さを
低減するため光ファイバ76を適当な光学接着剤で光統合装置40の入力端に固
く結合するか、または種々の光統合装置40の選択的運動を受け入れるため光統
合装置40から間隔をおいて配置するかまたは取付ける。光統合装置40は複数
のLED72またはLEDアレイ70からの光を均一にするように働く。光統合
装置40は細長いトンネル形式のものであり、かつ全内部反射に基づいてそれを
通して光を伝達してその出力端で均一な照明場を生成する固体ガラスロッドから
構成される。光統合装置40には直角平坦面が含まれ、かつ内部反射を保護する
ことができるようにクラッドしたまたは反射ミラー化側壁が含まれることが好ま
しい。
【0036】 光統合装置40の入出力端が種々の断面積寸法および形状を有して要望どおり
光の収集または集中を容易にすることができる。例えば、光統合装置40の出力
端は傾斜して位置決めされた画像化装置44に均一光を最適に画像化するように
形づくられるかまたは角度をつけられるかそのいずれかであってよい。或るこの
ような光統合装置44にはトンネルの非長方形出力開口を出る光を空間的に均一
なパターンに部分的に統合する長方形入力端および非対称光統合トンネルが含ま
れる。非長方形出力開口を出る均一な照明はリレーレンズによってトンネルの長
手方向軸線に傾斜して取付けられる反射形ライトバルブに再画像化される。ライ
トバルブ上の非長方形出力開口を出る画像は何らかのキーストンひずみ(Key
stone distortion)、照明があふれる領域、および照明が次第
に少なくなる領域を補償するため意図的に歪まされ、それによって光損失を防止
し、明るさを増大させかつライトバルブ全体にわたって明るさの均一さを増大さ
せる。光統合装置の入出力端に対する多数の形状組合せが考えられることも当業
者によって正当に評価されよう。
【0037】 光統合装置40は、SVGAおよびXGA解像度と互換性のある3/4表示フ
ォーマットを具備するため3/4の比率断面積を有することが好ましい。ある実
施形態では、光統合装置40は16.3mm/21.7mmの寸法を有すること
が好ましい。ただし、光統合装置40は9/6比率断面積(HDTV)または5
/4比率断面積(SXGA)などのその他のフォーマットを含んでもよい。また
、種々の断面積の多数の統合装置および関連する収集および投影光学部品を光路
36の中への選択的運動のため配置して要望どおり独特な投影表示フォーマット
を設けることができる。
【0038】 図7に、LED72(またはLEDアレイ70)によって放射された光を光フ
ァイバ76に向わせる反射器100を使用した実施形態を示す。多数の光ファイ
バ76を通して伝搬する光は引き続いて光統合装置40またはより大きなライト
パイプに結合されている大きなコンデンサレンズ110によって集束される。
【0039】 図2〜7において、ある実施形態では、ほぼ200またはより多数のファイバ
束86の出力端が光統合装置40の入力端に結合される。上記青色、緑色、およ
び赤色LEDアレイ70の測光上重み付けした強度(最適輝度でバランスした白
色)が要望される場合、ほぼ45個の青色LED72、105個の緑色LED7
2、および50個の赤色LED72を使用して2000ルーメンの白色光が生成
される。各異なるカラーのLEDアレイ70が起動される時間量を変調すること
によりホワイトバランスが達成されるかまたは微調整されることが当業者によっ
て正当に評価されよう。
【0040】 図8に、それぞれの青色、緑色および赤色の放射波長を有する単一カラーLE
Dアレイ70b、70gおよび70rを使用した単一光路投射器30の詳細実施
形態を示す。それぞれ同様に着色されたLED72、LEDアレイ70、または
LEDアレイ70の群からの光ファイバ76が共通ファイバ束86に束ねられ、
ファイバ束は続いて光統合装置40に結合される。一般的に着色されたファイバ
束86の種々の群が同一または異なる角度で統合装置40に結合されることが当
業者によって正当に評価されよう。あるいはまた、各光ファイバ束86が種々の
着色LED72から収集するひとつまたは多数の光ファイバ76を含むように適
合されることも当業者によって正当に評価されよう。このようなファイバ束は光
統合装置40の入口および出口で光の各波長の累積強度をより良好に均一にする
ため望ましい。 図1および8において、単一光路システムにおける表示装置4
4へまたはそれを通して伝搬するのに先だって様々の着色光が通常の光統合装置
に統合される場合、表示制御器56が同様に着色LED72の群のターン「オン
」および「オフ」をフレーム順次方法でパーソナルコンピュータ58からのカラ
ー画像データに同期させる。このLED点灯型単一光路投射器30は軽量、簡単
で、明るくかつ費用のかからないマルチメデイア投影システムを提供する。
【0041】 図3を参照して上記に考察したように、様々なLEDのカラーオプションが使
用可能である。さらに、付加的LEDアレイまたは、HIDまたはアークランプ
などのその他の白色光源からの白色光が別々のカラー時間フレームで使用可能で
あり、またはその他のカラーを使用するフレームに選択的に追加することも可能
である。あるいはまた、またはさらに、LEDアレイ70b、70gおよび70
rを同時に使用して白色時間フレームを生成可能である。
【0042】 図9に、それぞれの別々の光路36b、36g、および36rに沿って伝搬す
る光を放射し、それぞれのファイバ束86b、86g、および86rを通しての
それぞれの別々のライトパイプ光統合装置40への、かつLCDであることが好
ましいそれぞれの表示装置44b、44g、および44rを通しての伝搬を含む
、単一カラーLEDアレイ70b、70gおよび70rを使用した3光路投射器
120の実施形態を示す。光路36b、36g、および36rは光組合せ装置1
22で出会い、光組合せ装置は複合画像をレンズ42および46へ放射する。
【0043】 この実施形態の利点はLEDアレイ70b、70g、および70rを連続的に
動作させたままにしておくことができ、かつカラーフレーム同期を必要としない
ことである。その代わりに、表示制御器56が互いに適切な方向に向けられる表
示装置44b、44gおよび44rおよび光組合せ装置122に設けられた命令
に同期して複合画像を生成する。このような画像は、各カラーが各画像フレーム
に対する時間の1/3だけ投影される単一光路の実施形態におけるより約50%
明るくなりうる。別の利点は、ある種のLCDがカラーのあるものに対してより
透過性であるかまたはその他のLCDより良好なカラー出力をもたらすため、種
々の形式のLCDを使用して種々のカラーフレームを変調可能なことである。3
色すべてに対して適度に十分に機能する単一LCDに対して選択を制限する必要
がないことは非常に有利である。
【0044】 上記に考察したように、様々なLEDのカラーオプションが使用可能である。
さらに、付加LEDアレイまたはHIDまたはアークランプなどのその他の白色
光源からの白色光を、例えば、組合せ装置122の第4側面に入力して明るさを
向上させかつ表示装置44を用いてまたは表示装置44なしで使用することも可
能である。
【0045】 この発明のある部分が好ましい実施形態に対して上記手段方法とくらべて異な
って実行されうることが当業者によって認識されよう。例えば、本明細書におい
て説明したLED72、LEDアレイ70、光ファイバ76、ファイバ束86、
反射器100、コンデンサ102、および統合装置40結合機構についての多数
の変化がこの発明の単一光路または3光路投影システムのいずれかとともに使用
されることも当業者によって正当に評価されよう。さらに、この発明は多くの異
なる折曲する光路、別々の波長の光源、および ほかの表示装置、表示制御器、およびFSCデータフォーマットとともに使用す
る場合に適当である。
【0046】 この発明の上記実施形態の詳細に対する多くの変更がその基礎をなす原理から
逸脱することなくなし得ることが当業者によってさらに認識されよう。従って、
この発明がマルチメデイア投射器において見出されたそれら以外のカラー同期ア
プリケーションに対しても適用可能であることが正当に評価されよう。従って、
この発明の適用範囲は次の特許請求の範囲によってのみ決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 電気光学的に感知されるタイミングマークを有するカラーホイールを
使用した従来技術FSC表示装置の動作原理を示す簡単化した絵による線図であ
る。
【図2】 この発明の実施形態によるLED光源を使用した光路を示すマルチメ
デイア投射器の簡単化した絵によるかつ電気的なブロック図である。
【図3】 この発明の実施形態によるカバープレートを通して光ファイバへ光学
的に接続されたLEDアレイ光源の部分拡大正射影である。
【図4】 図3に示したLEDアレイカバープレートの別の実施形態の平面図で
ある。
【図5A】 単一光ファイバを個別平坦LEDへ光学的に接続する別の実施形態
の側面図である。
【図5B】 単一光ファイバを個別平坦LEDへ光学的に接続する別の実施形態
の側面図である。
【図6】 コンデンサレンズにより光ファイバを通してライトパイプ統合装置に
光学的に結合された反射器を有するLEDの実施形態の側面図である。
【図7】 光ファイバを通してコンデンサレンズによりライトパイプ統合装置に
光学的に結合された反射器を有するLEDの実施形態の側面図である。
【図8】 多数のそれぞれのファイバ束を通して汎用ライトパイプ統合装置に光
学的に接続された種々の放射波長の多数のLEDアレイを使用した実施形態の部
分概略側面図である。
【図9】 多数のそれぞれのファイバ束を通して別々のライトパイプ統合装置に
光学的に接続された種々の放射波長の多数のLEDアレイを使用した実施形態の
部分概略側面図または平面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G03B 21/14 G03B 21/14 A 5F041 H01L 33/00 H01L 33/00 L H04N 5/74 H04N 5/74 H 9/31 9/31 Z (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE,TR),OA(BF ,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW, ML,MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,G M,KE,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ ,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ, MD,RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM, AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,B Z,CA,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK ,DM,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE, GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,J P,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR ,LS,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK, MN,MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,R O,RU,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ, VN,YU,ZA,ZW Fターム(参考) 2H088 EA14 EA15 HA13 HA24 HA28 HA30 MA06 2H091 FA05X FA24Z FA26X FA45Z LA04 LA15 LA16 MA07 2K103 AA01 AA05 AA07 AB10 BA02 BA11 BC42 CA17 CA53 CA60 5C058 AA07 AA08 AA13 AB03 BB03 EA04 EA26 EA27 EA51 5C060 BA08 BC05 DB05 GB02 HC12 HD07 JA13 JB06 5F041 AA24 AA42 CB22 DA14 EE03 EE12 FF16

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1放射時間フレーム中第1波長を有する第1光を発生する第1
    組の第1LEDと、 第2放射時間フレーム中第1波長とは異なる第2波長を有する第2光を発生す
    る第2組の第2LEDと、 各々がその両反対端部に第1LEDの少なくともひとつからの第1光を受光す
    る第1入力端子および第1光を直接または間接的に画像化装置へ伝搬する第1出
    力端子を含む第1組の第1光ファイバと、 各々がその両反対端部に第2LEDの少なくともひとつからの第2光を受光す
    る第2入力端子および第2光を直接または間接的に画像化装置へ伝搬する第2出
    力端子を含む第2組の第2光ファイバと、 画像化装置が第1放射時間フレーム中第1カラーフレーム逐次データを実行し
    かつ第2放射時間フレーム中第2カラーフレーム逐次データを実行するように、
    データ送信装置からのカラー画像データを受信するようにかつ画像化装置を駆動
    するためカラー画像データを少なくとも第1および第2カラーフレーム逐次デー
    タへ変換するように適合された表示制御器であって、それぞれの第1および第2
    組のLEDの第1および第2放射時間フレームを制御するようにも適合される 表示制御器とを含むことを特徴とする表示装置用画像投射システム。
  2. 【請求項2】 第1および第2波長とは異なる第3波長を有する第3光を発生す
    る第3組の第3LEDと、 第3組の第3光ファイバであって、各第3光ファイバがその両反対端部に第3
    LEDの少なくともひとつからの第3光を受光する第3入力端子および第3光を
    直接または間接的に画像化装置へ伝搬する第3出力端子を含む第3光ファイバと
    を含み、第1、第2および第3放射時間フレーム中画像化装置が第1、第2およ
    び第3カラーフレーム逐次データを実行するように表示制御器が画像化装置を駆
    動するためカラー画像データを第1、第2および第3カラーフレーム逐次データ
    へ変換するように適合され、かつ表示制御器がそれぞれの第1、第2および第3
    組のLEDの第1、第2および第3放射時間フレームを制御するようにも適合さ
    れることを特徴とする請求項1に記載の画像投射システム。
  3. 【請求項3】 第1、第2および第3LEDが青色、緑色および赤色光をそれぞ
    れ放射することを特徴とする請求項2に記載の画像投射システム。
  4. 【請求項4】 画像化装置がDMD、LCOS、またはLCDを含むことを特徴
    とする請求項1に記載の画像投射システム。
  5. 【請求項5】 データ送信装置がパーソナルコンピュータを含むことを特徴とす
    る請求項1に記載の画像投射システム。
  6. 【請求項6】 データ送信装置からカラー画像データを受信するステップと、 画像化装置を駆動するためカラー画像データを少なくとも第1および第2カラ
    ーフレーム逐次データへ変換するステップと、 第1放射時間フレーム中第1組の第1LEDから第1波長で第1光を発生する
    ステップと、 第1組の第1光ファイバを通して第1光を伝搬するステップであって、各第1
    光ファイバがその両反対端部に第1LEDの少なくともひとつからの第1光を受
    光する第1入力端子および第1光を直接または間接的に画像化装置へ伝搬する第
    1出力端子を含むステップと、 第1放射時間フレーム中画像化装置で第1カラーフレーム逐次データを実行し
    て第1カラーフレーム画像を形成するステップと、 第2放射時間フレーム中第2組の第2LEDから第1波長とは異なる第2波長
    で第2光を発生するステップと、 第2組の第2光ファイバを通して第2光を伝搬するステップであって、各第2
    光ファイバがその両反対端部に第2LEDの少なくともひとつからの第2光を受
    光する第2入力端子および第2光を直接または間接的に画像化装置へ伝搬する第
    2出力端子を含む第2光を伝搬するステップと、 第2放射時間フレーム中画像化装置で第2カラーフレーム逐次データを実行し
    て第2カラーフレーム画像を形成するステップとを含むことを特徴とするカラー
    表示情報の投射方法。
  7. 【請求項7】 画像化装置を駆動するためカラー画像データを第1、第2および
    第3カラーフレーム逐次データへ変換するステップと、 第3放射時間フレーム中第3組の第3LEDから第3波長で第3光を発生する
    ステップと、 第3組の第3光ファイバを通して第3光を伝搬するステップであって、各第3
    光ファイバがその両反対端部に第3LEDの少なくともひとつからの第3光を受
    光する第3入力端子および第3光を直接または間接的に画像化装置へ伝搬する第
    3出力端子を含む第3光を伝搬するステップと、 第3放射時間フレーム中画像化装置で第3カラーフレーム逐次データを実行し
    て第3カラーフレーム画像を形成するステップとをさらに含むことを特徴とする
    請求項6に記載の方法。
  8. 【請求項8】 第1、第2および第3LEDから青色、緑色および赤色光をそれ
    ぞれ放射するステップをさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 画像化装置がDMD、LCOS、またはLCDを含むことを特徴
    とする請求項6に記載の方法。
  10. 【請求項10】 画像化装置が種々の形式のLCDを含むことを特徴とする請求
    項9に記載の方法。
  11. 【請求項11】 第1波長を有する第1光を発生する第1組の第1LEDと、 第1波長とは異なる第2波長を有する第2光を発生する第2組の第2LEDと
    、 第1組の第1光ファイバであって、各第1光ファイバがその両反対端部に第1
    LEDの少なくともひとつからの第1光を受光する第1入力端子および第1光を
    直接または間接的に画像化装置へ伝搬する第1出力端子を含む第1光ファイバと
    、 第2組の第2光ファイバであって、各第2光ファイバがその両反対端部に第2
    LEDの少なくともひとつからの第2光を受光する第2入力端子および第2光を
    直接または間接的に画像化装置へ伝搬する第2出力端子を含む第2光ファイバと
    、 データ送信装置からのカラー画像データを受信しかつそれぞれの第1および第
    2画像化装置を駆動するためカラー画像データを少なくとも第1および第2カラ
    ーデータへ変換してそれぞれの第1および第2画像を投射するように適合された
    表示制御器と、 それぞれの第1および第2画像化装置からの第1および第2画像を同時に受信
    しかつ第1および第2画像を組合せて複合画像を形成するように適合された組合
    せ装置とを含むことを特徴とするカラー表示装置用画像投射システム。
  12. 【請求項12】 第1および第2波長とは異なる第3波長を有する第3光を発生
    する第3組の第3LEDと、 第3組の第3光ファイバであって、各第3光ファイバがその両反対端部に第3
    LEDの少なくともひとつからの第3光を受光する第3入力端子および第3光を
    直接または間接的に第3画像化装置へ伝搬する第3出力端子を含む第3光ファイ
    バをさらに含み、表示制御器がそれぞれの第1、第2および第3画像化装置を駆
    動するためカラー画像データを第1、第2および第3カラーデータへ変換してそ
    れぞれの第1、第2および第3画像を組合せ装置へ伝搬するように適合され、か
    つ組合せ装置が第1、第2および第3画像を同時に受信しかつ複合画像を形成す
    るように適合されることを特徴とする請求項11に記載の画像投射システム。
  13. 【請求項13】 第1、第2および第3LEDが青色、緑色および赤色光をそれ
    ぞれ放射することを特徴とする請求項12に記載の画像投射システム。
  14. 【請求項14】 画像化装置がLCDを含むことを特徴とする請求項11に記載
    の画像投射システム。
  15. 【請求項15】 データ送信装置がパーソナルコンピュータを含むことを特徴と
    する請求項11に記載の画像投射システム。
  16. 【請求項16】 データ送信装置からカラー画像データを受信するステップと、 それぞれの第1および第2画像化装置を駆動するためカラー画像データを少な
    くとも第1および第2カラーデータへ変換するステップと、 それぞれの第1および第2組のそれぞれの第1および第2LEDとは異なるそ
    れぞれの第1および第2波長の第1および第2光を発生するステップと、 それぞれの第1および第2組のそれぞれの第1および第2光ファイバを通して
    第1および第2光を伝搬するステップであって、各第1光ファイバがその両反対
    端部に第1LEDの少なくともひとつからの第1光を受光する第1入力端子およ
    び第1光を直接または間接的に第1画像化装置へ伝搬する第1出力端子を含み、
    かつ各第2光ファイバがその両反対端部に第2LEDの少なくともひとつからの
    第2光を受光する第2入力端子および第2光を直接または間接的に第2画像化装
    置へ伝搬する第2出力端子を含む第1および第2光を伝搬するステップと、 それぞれの第1および第2画像化装置で第1および第2カラーデータを実行し
    てそれぞれの第1および第2カラー画像を形成するステップと、 第1および第2カラー画像を組合せ装置へ伝搬するステップと、 組合せ装置から複合カラー画像を投射するステップとを含むことを特徴とする
    カラー表示情報の投射方法。
  17. 【請求項17】 画像化装置を駆動するためカラー画像データを第1、第2およ
    び第3カラーデータへ変換するステップと、 第3組の第3LEDから第3波長で第3光を発生するステップと、 第3組の第3光ファイバを通して第3光を伝搬するステップであって、各第3
    光ファイバがその両反対端部に第3LEDの少なくともひとつからの第3光を受
    光する第3入力端子および第3光を直接または間接的に第3画像化装置へ伝搬す
    る第3出力端子を含む第3光を伝搬するステップと、 第3画像化装置で第3カラーデータを実行して第3カラー画像を形成するステ
    ップと、 第1、第2および第3カラー画像を組合せ装置へ伝搬するステップと、 組合せ装置から複合カラー画像を投射するステップとをさらに含むことを特徴
    とする請求項16に記載の方法。
  18. 【請求項18】 第1、第2および第3LEDから青色、緑色および赤色光をそ
    れぞれ放射するステップをさらに含むことを特徴とする請求項17に記載の方法
  19. 【請求項19】 画像化装置がLCDを含むことを特徴とする請求項16に記載
    の方法。
  20. 【請求項20】 画像化装置が種々の形式のLCDを含むことを特徴とする請求
    項19に記載の方法。
  21. 【請求項21】 第4放射時間フレーム中第1、第2および第3光を発生するス
    テップをさらに含むことを特徴とする請求項8に記載の方法。
  22. 【請求項22】 データ送信装置がマルチメデイアまたはビデオ装置を含むこと
    を特徴とする請求項1に記載の画像投射システム。
  23. 【請求項23】 白色光を発生する白色光源と、 追加の組の追加光ファイバであって、各追加光ファイバがその両反対端部に 白色光源からの白色光を受光する追加入力端子および白色光を直接または間接的
    に画像化装置へ伝搬する追加出力端子を含む追加光ファイバをさらに含むことを
    特徴とする請求項11に記載の画像投射システム。
  24. 【請求項24】 白色光を発生する白色光源と、 追加の組の追加光ファイバであって、各追加光ファイバがその両反対端部に 白色光源からの白色光を受光する追加入力端子および白色光を直接または間接的
    に画像化装置へ伝搬する追加出力端子を含む追加光ファイバをさらに含むことを
    特徴とする請求項13に記載の画像投射システム。
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