JP2004226614A

JP2004226614A - 照明装置及び投写型映像表示装置

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Publication number: JP2004226614A
Application number: JP2003013388A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Yokote; 恵紘横手; Hideyuki Kanayama; 秀行金山; Shoichi Yoshii; 正一吉居; Kunihiko Hakata; 邦彦博田; Masami Yasumoto; 正美保本; Tatsuya Motoike; 本池　　達也
Original assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Tottori Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Tokyo Sanyo Electric Co Ltd; Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2003-01-22
Filing date: 2003-01-22
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-22
Also published as: JP4014509B2

Abstract

【目的】発光ダイオードなどの固体発光素子を用いる実用的な照明装置及びこれを用いた投写型映像表示装置を提供する。
【構成】ＬＥＤチップ１１…は、二つのグループＡ・Ｂに分けられており、グループ単位で電力供給が行なわれ、パルス発光するように構成されている。パルス発光は、短時間での大電流投入によって定常発光よりも光量が増大するものとなる。ただし、パルス発光してから次にパルス発光させるまでには、所定のインターバルが必要である。このインターバルを埋めるべく、二つのグループＡ・Ｂに対し、一方の側のインターバル時に他方の側においてパルス発光を行なわせるように電力供給を制御する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、照明装置及び投写型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタなどに用いられる照明装置としては、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のランプと、その照射光を平行光化するパラボラリフレクタから成るものが一般的である。また、かかる照明装置においては、照射面の光量むらを軽減するために、一対のフライアイレンズによるインテグレート機能（光学デバイスにより平面内にサンプリング形成された所定形状の複数照明領域を照明対象物上に重畳集光する機能をいう）を持たせたものがある。更に、近年においては、省電力化等の観点から、発光ダイオード（ＬＥＤ）を光源として用いることも試みられている（特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１０−１８６５０７号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光ダイオードを用いて実用的な照明装置を得るには至っていないのが実情である。
【０００５】
この発明は、上記事情に鑑み、発光ダイオードなどの固体発光素子を用いる実用的な照明装置及びこれを用いた投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、固体発光素子がアレイ状に配置された光源と、前記固体発光素子を複数個ずつ順次的にパルス発光させる点灯制御手段と、各固体発光素子から出射されたパルス光を照明対象物へインテグレートして導くインテグレート手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成において、固体発光素子に定常電流を流して定常発光させるよりも、瞬間的に大電流を流してパルス発光させる方が光量は増大する。そして、或る固体発光素子をパルス発光させてから次にパルス発光させるまでの間には別の固体発光素子がパルス発光することになり、トータル的に複数の固体発光素子を定常発光させるよりも光量を増大させ得ることになる。また、各固体発光素子から出射されたパルス光は照明対象物へインテグレートされて導かれるため、照明対象物上にアレイ状の明暗ができてしまうのを防止することができる。
【０００８】
前記光源は固定配置されていてもよい。一方、前記光源は円筒体を成して回転されるように設けられ、前記点灯制御手段は回転により所定位置に到達した固体発光素子を順次的にパルス発光させるように構成されていてもよい。かかる回転型の構成において、前記光源の軸方向長さと前記固体発光素子のパルス発光時間中の回転移動量とが照明対象物のアスペクト比に対応しているのがよい。
【０００９】
また、この発明の投写型映像表示装置は、上述したいずれかに記載の照明装置として、赤色光を出射する第１の照明装置と、緑色光を出射する第２の照明装置と、青色光を出射する第３の照明装置と、を備えると共に、各照明装置からの各色光に対して変調を行なう表示素子と、各色変調光を合成して投写する手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
上記構成の投写型映像表示装置において、前記パルス光の表示素子への照射領域は前記表示素子のデータ書込位置に対応して遷移するように構成されているのがよい。これによれば、前記表示パネルがホールド型の表示素子である場合に生じがちな動画像品質劣化を低減できることになる。また、かかる構成において、インテグレート手段から表示素子までの光路上にコンデンサレンズ対を設け、このコンデンサレンズ対による作用にてパルス光が前記表示素子上で互いに別の領域に照射されるように構成されていてもよい。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態の投写型映像表示装置を図１乃至図４に基づいて説明していく。
【００１２】
図１は３板式の投写型映像表示装置の光学系及び制御系を示した図である。この投写型映像表示装置は３つの照明装置１Ｒ，１Ｇ，１Ｂを備える（以下、個々の照明装置を特定しないで示すときには、符号”１”を用いる）。照明装置１Ｒは赤色光を出射し、照明装置１Ｇは緑色光を出射し、照明装置１Ｂは青色光を出射する。各照明装置１から出射された光は、集光レンズ２によって各色用の液晶表示パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂに導かれる（以下、個々の液晶表示パネルを特定しないで示すときには、符号”３”を用いる）。各液晶表示パネル３は、入射側偏光板と、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と、出射側偏光板とを備えて成る。液晶表示パネル３Ｒ，３Ｇ，３Ｂ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４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５によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。
【００１３】
照明装置１は、ＬＥＤチップ１１…がアレイ状に配置され且つ各ＬＥＤチップ１１の光出射側にレンズセル１４…を配置して成る光源１２と、各ＬＥＤチップ１１から出射されて前記レンズセル１４にて平行化された光を液晶表示パネル３へインテグレートして導くフライアイレンズ対１３とから成る。フライアイレンズ対１３は、一対のレンズ群１３ａ，１３ｂにて構成されており、個々のレンズ対が各ＬＥＤチップ１１から出射された光を液晶表示パネル３の全面へ導くようになっている。ＬＥＤチップ１１…は透明樹脂によりモールドされており、この透明樹脂が凸状に形成されたことで前記レンズセル１４…を構成している。ＬＥＤチップ１１及びレンズセル１４は、丸形でも良いが、この実施形態では方形状に形成されており、更に、液晶表示パネル３のアスペクト比に対応したものとなっている。
【００１４】
また、ＬＥＤチップ１１…は、図２（ａ）に示すように、二つのグループＡ・Ｂに分けられており、グループ単位で電力供給が行なわれるように構成されている。光源点灯制御部２１は、ＬＥＤチップ１１をパルス発光させる。パルス発光は、短時間での大電流投入によって定常発光よりも光量が増大するものとなる。ただし、パルス発光してから次にパルス発光させるまでには、所定のインターバルが必要である。このインターバルを埋めるべく、光源点灯制御部２１は、図２（ｂ）に示すように、二つのグループＡ・Ｂに対し、一方の側のインターバル時に他方の側においてパルス発光を行なわせるよう電力供給を制御する。
【００１５】
なお、上記構成においては、二つのグループＡ・ＢのＬＥＤチップ１１…を散在させておくのが光インテグレートの観点から望ましい。
【００１６】
図３は光学系及びパルス発光制御の他の例を示している。同図（ｂ）に示すように、ＬＥＤチップ１１…は四つのグループＣ・Ｄ・Ｅ・Ｆに分けられており、グループ単位で電力供給が行なわれるように構成されている。そして、この光学系においては、フライアイレンズ対１３から液晶表示パネル３までの光路上に第１コンデンサレンズ群７ａと第２コンデンサレンズ群７ｂとから成るコンデンサレンズ対７を設けており、このコンデンサレンズ対７による作用にてパルス光が液晶表示パネル３上で互いに別の領域にストライプ状に照射されるようにしてある。このようなパルス光の液晶表示パネル３上でのストライプ的な照射（液晶表示パネルの非全面）においても光インテグレートが行われるようになっている。そして、この実施形態においては、グループＣからのパルス光は液晶表示パネル３の上１／４領域に導かれ、グループＤからのパルス光は、前記グループＣからのパルス光の照射領域の下側の１／４領域に導かれ、グループＥからのパルス光は、前記グループＤからのパルス光の照射領域の下側の１／４領域に導かれ、グループＦからのパルス光は液晶表示パネル３の下１／４領域に導かれるようにしてある。
【００１７】
図３（ｂ）は前記四つのグループＣ・Ｄ・Ｅ・Ｆの発光タイミングを示している。この図から分かるように、グループＣのパルス発光中にグループＤのパルス発光が始まり、また、グループＣのパルス発光終了と同時にグループＥのパルス発光が開始される。そして、グループＤのパルス発光はグループＥのパルス発光の途中で終了し、この終了と同時にグループＦのパルス発光が開始される。すなわち、ＬＥＤチップ１１…における四つのグループＣ・Ｄ・Ｅ・Ｆは、Ｃ＋Ｄ→Ｄ＋Ｅ→Ｅ＋Ｆ→Ｆ＋Ｃ→…のように、パルス発光するようにしている。
【００１８】
そして、この実施形態においては、液晶表示パネル３には上側から映像データを書き込むようにしており、液晶表示パネル３上のパルス発光照射領域は、前記映像データの書込位置に対応して遷移することになる。従って、同図（ｃ）に示しているように、液晶表示パネル３の液晶応答における過渡期間を極力避けて前記パルス光を照射することが可能になり、液晶表示パネル３（他のホールド型の表示素子を含む）で生じがちな動画像品質劣化の防止（残像低減・動き補償効果）を図ることができる。
【００１９】
図４は光学系及びパルス発光制御の他の例を示している。光源５０は円筒体５０ａの外周面上にモールド済ＬＥＤ５０ｂ…をアレイ状に配置してなるものであり、例えば、図示しない固定軸に設けたベアリングに嵌合され、軸回りに回転自在に設けられる。そして、前記筒体５０ａの側面には図示しないギヤが設けられており、図示しない駆動系（モータや減速ギヤ等から成る）からの駆動力が前記ギヤに伝えられることで、前記円筒体５０ａが回転駆動される。軸方向に並んでいるＬＥＤ５０ｂ…が一つのグループを成しており、グループ単位で電力供給が行なわれる。例えば、軸方向に並んでいるＬＥＤ５０ｂ…を共通の電力供給線に接続しておき、この電力供給線の端部に端子を設け、図示しない固定配置のブラシ（電力供給端子）を前記端子に接触する位置に設けておく。また、アース線は全てのＬＥＤ５０ｂ…で共通とし、このアース線を例えば、前記固定軸（金属製とする）に接触させておく。円筒体５０ａが回転すると、各グループは、その電力供給線の端子が前記固定配置のブラシに接触したときに大電流の供給を受けてパルス発光することになる。
【００２０】
軸方向に並んでいるＬＥＤ５０ｂ…の長さを液晶表示パネル３のアスペクト比における横長さに対応させている。そして、ＬＥＤ５０ｂのパルス発光時間中の回転移動量が液晶表示パネルのアスペクト比における縦長さに対応するように円筒体５０ａの回転速度を設定している。勿論、液晶表示パネル３のアスペクト比に１対１での対応の他、パルス発光タイミングや回転移動量を調整することで、液晶表示パネル３のアスペクト比の横に１対１で、縦に１対１／２で対応させるといったことなども可能である。
【００２１】
上記の構成では、駆動系やブラシによる電力供給系によって、点灯タイミングが制御され、回転により所定位置（ブラシ位置）に到達したＬＥＤ５０ｂ…が順次的にパルス発光することになるが、このような機械的な点灯タイミング制御の他、電子的な点灯タイミング制御を行なうことも可能である。
【００２２】
また、光源５０からのパルス光を受ける位置にフライアイレンズ対を設けておくのがよい。更に、このフライアイレンズ対における個々のレンズのアスペクト比を液晶表示パネル３のアスペクト比に対応させたり、ＬＥＤ５０ｂの光出射領域を液晶表示パネル３のアスペクト比に対応させておくのがよい。また、フライアイレンズ対に変えて、ロッドインテグレータを設けてもよい。このロッドインテグレータについても、光出射側の形状や光入射側の形状を液晶表示パネル３のアスペクト比に対応させておくのがよい。
【００２３】
なお、上記実施形態では表示パネルとして液晶表示パネルを用いたが、これに限るものではなく、画素となる微小ミラーを個々に駆動するタイプの表示パネルを用いることとしてもよい。また、固体発光素子は発光ダイオード（ＬＥＤ）に限るものではない。また、表示パネルを３枚備えた構成を示したが、照明装置１からの光を分光して或いは分光せずに一枚の表示パネルに導く構成としてもよい。例えば、平面上ににＲ，Ｇ，ＢのＬＥＤを並べ、パルス発光を順番に行い（｛Ｒ：発光、Ｇ，Ｂ：消灯｝→｛Ｇ：発光、Ｒ，Ｂ：消灯｝…）、且つＲＧＢカラーフィルタを備えた液晶パネルを用いれば、単板式のプロジェクタとなる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、アレイ状に配置された固体発光素子を複数個ずつ順次的にパルス発光させるので、トータル的に複数の固体発光素子を定常発光させるよりも光量を増大させ得る。また、パルス光の照射領域を表示パネルのデータ書込位置に対応して遷移させる構成であれば、表示パネルがホールド型の表示素子である場合に生じがちな動画像品質劣化を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態の投写型映像表示装置の光学系及び制御系を示した説明図である。
【図２】同図（ａ）は図１の投写型映像表示装置に用いた照明装置を示した説明図であり、同図（ｂ）はパルス発光の制御を示した説明図である。
【図３】同図（ａ）は照明装置の他の例を示した説明図であり、同図（ｂ）はパルス発光の制御を示した説明図であり、同図（ｃ）は液晶応答とパルス発光タイミングとの関係を例示した説明図である。
【図４】照明装置の他の例を示した説明図である。
【符号の説明】
１照明装置
１１ＬＥＤチップ
１２光源
１３フライアイレンズ対
１４レンズセル
３液晶表示パネル
２１光源点灯制御部
５０光源
５０ａ円筒体
５０ｂＬＥＤ

Claims

固体発光素子がアレイ状に配置された光源と、前記固体発光素子を複数個ずつ順次的にパルス発光させる点灯制御手段と、各固体発光素子から出射されたパルス光を照明対象物へインテグレートして導くインテグレート手段と、を備えたことを特徴とする照明装置。
請求項１に記載の照明装置において、前記光源は固定配置されていることを特徴とする照明装置。
請求項１に記載の照明装置において、前記光源は円筒体を成して回転されるように設けられ、前記点灯制御手段は回転により所定位置に到達した固体発光素子を順次的にパルス発光させるように構成されたことを特徴とする照明装置。
請求項３に記載の照明装置において、前記光源の回転軸方向長さと前記固体発光素子のパルス発光時間中の回転移動量とが照明対象物のアスペクト比に対応していることを特徴とする照明装置。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の照明装置として、赤色光を出射する第１の照明装置と、緑色光を出射する第２の照明装置と、青色光を出射する第３の照明装置と、を備えると共に、各照明装置からの各色光に対して変調を行なう表示素子と、各色変調光を合成して投写する手段と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
請求項５に記載の投写型映像表示装置において、前記パルス光の表示素子への照射領域は前記表示素子のデータ書込位置に対応して遷移するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
請求項６に記載の投写型映像表示装置において、インテグレート手段から表示素子までの光路上にコンデンサレンズ対を設け、このコンデンサレンズ対による作用にてパルス光が前記表示素子上で互いに別の領域に照射されるように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。