JP2005003900A - プロジェクタ - Google Patents
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- Y10S362/00—Illumination
- Y10S362/80—Light emitting diode
Abstract
【解決手段】複数のLED41r,41g,41bが配設されて赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbを射出するLEDユニット20r,20g,20bを有する光源と、光源から射出された赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbを光変調する液晶ライトバルブ35r,35g,35bとを備え、液晶ライトバルブ35によって光変調した投射光Lpをスクリーンに投射することによって表示画像を投射表示可能に構成されたプロジェクタ1であって、光源は、すべてのLED41を点灯させた状態において液晶ライトバルブ35に入射する赤色光Lr、緑色光Lg、および青色光Lbの光量の比が所定の条件を満たすように、各LEDユニット20のうちのいずれか1つが他のLEDユニット20とは異なる数のLED41を備えて構成されている。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、発光ダイオードを備えて構成された光源から射出された光を光変調してスクリーンに表示画像を投射表示可能に構成されたプロジェクタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
消費電力の低減や装置の小形化を図るために、高圧水銀ランプ等の光源に代えて、高輝度の発光ダイオードを光源として採用したプロジェクタが考案されている。この種のプロジェクタの一例として、複数の発光ダイオード(11〜15)を有するLED光源(101〜103)を備えて構成された画像投射装置が特開2002−244211号公報に開示されている。この場合、LED光源(101)は、青色の発光ダイオード(11〜15)を複数備えて青色光を射出可能に構成され、LED光源(102)は、緑色の発光ダイオード(11〜15)を複数備えて緑色光を射出可能に構成され、LED光源(103)は、赤色の発光ダイオード(11〜15)を複数備えて赤色光を射出可能に構成されている。この画像投射装置では、各LED光源(101〜103)を順に切り替え点灯させて青色光、緑色光および赤色光を順に射出すると共に、LED光源(101〜103)の点灯切り替えタイミングに同期させて、液晶ライトバルブ(141)によって青色光、緑色光および赤色光を順に光変調する単板式の光変調方式が採用されている。
【0003】
具体的には、LED光源(101)を点灯させた際には、LED光源(101)から射出された青色光が偏光変換素子(111)によって偏光された後にダイクロイックプリズム(121)および偏光ビームスプリッタ−(131)によって反射されて反射型の液晶ライトバルブ(141)に向けて照射される。この際に、液晶ライトバルブ(141)によって光変調された青色光(変調後の青色光)は、偏光ビームスプリッタ−(131)を通過して、投射レンズ(151)によってスクリーンに向けて投射される。また、LED光源(102)を点灯させた際には、LED光源(102)から射出された緑色光が偏光変換素子(112)によって偏光された後にダイクロイックプリズム(121)および偏光ビームスプリッタ−(131)によって反射されて液晶ライトバルブ(141)に向けて照射される。この際に、液晶ライトバルブ(141)によって光変調された緑色光(変調後の緑色光)は、偏光ビームスプリッタ−(131)を通過して、投射レンズ(151)によってスクリーンに向けて投射される。さらに、LED光源(103)を点灯させた際には、LED光源(103)から射出された赤色光が偏光変換素子(113)によって偏光された後にダイクロイックプリズム(121)および偏光ビームスプリッタ−(131)によって反射されて液晶ライトバルブ(141)に向けて照射される。この際に、液晶ライトバルブ(141)によって光変調された赤色光(変調後の赤色光)は、偏光ビームスプリッタ−(131)を通過して、投射レンズ(151)によってスクリーンに向けて投射される。このように、LED光源(101〜103)の切り替え点灯と、液晶ライトバルブ(141)による光変調とを極く短い周期で繰り返して実行することにより、カラーの表示画像がスクリーンに投射表示される。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−244211号公報(第4−5頁)
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来の画像投射装置には、以下の問題点がある。すなわち、この画像投射装置では、LED光源(101〜103)がそれぞれ同数の発光ダイオード(11〜15)を備えて構成され、これらを切り替え点灯させることによって青色光、緑色光および赤色光を順に射出している。この場合、表示画像を自然な色調で(ホワイトバランス調整した状態で)スクリーンに投射表示するためには、液晶ライトバルブ(141)に入射させる青色光、緑色光および赤色光の光量の比を一例として1:6:3とする必要がある。また、青色の発光ダイオード、緑色の発光ダイオードおよび赤色の発光ダイオードは、同一電流値の電流を供給した際の輝度(発光効率)がそれぞれ相違する。したがって、各々の輝度が相違する発光ダイオード(11〜15)を同数だけ備えたLED光源(101〜103)から、その光量比が1:6:3となるように青色光、緑色光および赤色光を射出するためには、低輝度の発光ダイオードに合わせて、高輝度の発光ダイオードに対する供給電流を減らして輝度を低下させる必要がある。この結果、従来の画像投射装置には、供給電流を減らして輝度を低下させているにも拘わらず、高輝度の発光ダイオードを低輝度の発光ダイオードと同数有していることに起因して、製造コストが高騰しているという問題点がある。
【0006】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、製造コストの低減を図り得るプロジェクタを提供することを主目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明に係るプロジェクタは、複数の発光ダイオードが配設されて赤色光を射出する第1の光射出部、複数の発光ダイオードが配設されて緑色光を射出する第2の光射出部、および複数の発光ダイオードが配設されて青色光を射出する第3の光射出部を有する光源と、当該光源から射出された前記赤色光、前記緑色光および前記青色光を光変調する光変調手段とを備え、当該光変調手段によって光変調した光をスクリーンに投射することによって当該スクリーンに表示画像を投射表示可能に構成されたプロジェクタであって、前記光源は、すべての前記発光ダイオードを点灯させた状態において前記光変調手段に入射する前記赤色光、前記緑色光、および前記青色光の光量の比が所定の条件を満たすように、前記第1の光射出部、前記第2の光射出部および前記第3の光射出部のうちのいずれか1つが他の当該光射出部とは異なる数の前記発光ダイオードを備えて構成されている。この場合、所定の条件を満たす光量の比としては、表示画像を自然な色合いで表示し得る光量比(一例として、赤色光、緑色光および青色光の光量比が24:70:6)などの各種の光量比が含まれる。
【0008】
このプロジェクタでは、すべての発光ダイオードを点灯(発光)させた際に、各光射出部から例えば24:70:6の光量比で赤色光、緑色光および青色光が射出されるように各光射出部毎の発光ダイオードの数が規定されている。したがって、各光射出部毎に異なる電流値の電流を供給して輝度を低下させる従来の構成とは異なり、各発光ダイオードの発光能力を十分に発揮させて、必要最低限の数の発光ダイオードで各光射出部を構成することが可能になる結果、プロジェクタの製造コストを十分に低減することが可能となる。
【0009】
さらに、本発明に係るプロジェクタは、上記のプロジェクタにおいて、前記光源は、前記所定の条件を満たすように配設された前記各発光ダイオードとは別個に点灯制御されて前記赤色光、前記緑色光、および前記青色光のうちの少なくともいずれかを増光するための色合い調整用発光ダイオードを備えて構成されている。
【0010】
このプロジェクタでは、例えば、スクリーンに投射表示されている表示画像を暖色系の色調に変更するときには、赤色光を増光させる色合い調整用発光ダイオード(赤色発光ダイオード)を点灯させる。この際には、光変調手段に入射する赤色光が増光される結果、各光射出部における各発光ダイオードに供給している電流の電流値を変化させることなく、表示画像の色調を容易に暖色系(画像全域に亘って赤みがかった画像)に変化させることが可能となる。
【0011】
また、本発明に係るプロジェクタは、上記のプロジェクタにおいて、前記光源は、前記所定の条件を満たすように配設された前記各発光ダイオードのうちの一部が当該一部を除く他の前記各発光ダイオードとは別個に消灯制御されて前記赤色光、前記緑色光、および前記青色光のうちの少なくともいずれかを減光可能に構成されている。
【0012】
このプロジェクタでは、例えば、スクリーンに投射表示されている表示画像を暖色系の色調に変更するときには、緑色光を射出する発光ダイオードの一部、および青色光を射出する発光ダイオードの一部を消灯させる。この際には、光変調手段に入射する緑色光および青色光が減光される結果、各光射出部における各発光ダイオードに供給している電流の電流値を変化させることなく、表示画像の色調を容易に暖色系(画像全域に亘って赤みがかった画像)に変化させることが可能となる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係るプロジェクタの好適な発明の実施の形態について説明する。
【0014】
最初に、プロジェクタ1の構成について説明する。図1に示すプロジェクタ1は、後述する液晶ライトバルブ35を3枚(3つ)備えて赤色光、緑色光および青色光を別個に光変調した後に合成して射出する3板式のプロジェクタであって、外部装置(ビデオデッキおよびDVDプレーヤ等の再生装置やパーソナルコンピュータ)によって出力された画像信号Sに基づいて各種カラー画像をスクリーン6に投射表示可能に構成されている。具体的には、プロジェクタ1は、光学ユニット2、画像データ処理部3、制御部4およびLED駆動部5を備えて構成されている。なお、プロジェクタ1は、実際には、音声信号処理部およびスピーカ等を備えているが、本発明についての理解を容易とするために、これらについての図示および説明を省略する。光学ユニット2は、図2に示すように、LEDユニット20r,20g,20b(以下、区別しないときには「LEDユニット20」ともいう)、光変調部21r,21g,21b(以下、区別しないときには「光変調部21」ともいう)、プリズム22および投射レンズ23を備えて構成されている。
【0015】
LEDユニット20r,20g,20bは、それぞれ本発明における第1から第3の光射出部を構成し、これらが相俟って本発明における光源を構成する。LEDユニット20rは、図3に示すように、基板上に例えばマトリクス状に配設されて赤色光Lr(図2参照)を射出する28個のLED(赤色の発光ダイオード)41r,41r・・を備えて構成されている。また、LEDユニット20gは、図4に示すように、基板上にマトリクス状に配設されて緑色光Lg(図2参照)を射出する28個のLED(緑色の発光ダイオード)41g,41g・・を備えて構成されている。さらに、LEDユニット20bは、図5に示すように、基板上にマトリクス状に配設されて青色光Lb(図2参照)を射出する16個のLED(青色の発光ダイオード)41b,41b・・を備えて構成されている。また、図2に示すように、各LEDユニット20における基板の背面には、冷却用の放熱フィン37および送風ファン38が取り付けられている。
【0016】
また、このプロジェクタ1では、LED41r,41r・・の数(この場合、28個)と、LED41g,41g・・の数(28個)と、LED41b,41b・・の数(16個)との比(以下、「数量比」ともいう)が、液晶ライトバルブ35に入射させるべき赤色光Lrの光量、緑色光Lgの光量、および青色光Lbの光量の比(以下、「光量比」ともいう)に応じて規定されている。この場合、自然な色調で(ホワイトバランス調整した状態で)純白色のスクリーン6に表示画像を投射表示するためには、液晶ライトバルブ35に入射させる赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lb(以下、区別しないときには「光L」ともいう)の光量比を24:70:6とする必要がある(本発明における「所定の条件」の一例)。また、LED41r、LED41gおよびLED41bは(以下、区別しないときには「LED41」ともいう)、その輝度(例えば最大許容電流に対する80%程度の電流を供給して点灯させた際の輝度)が互いに相違する。したがって、各LED41の数量比を光量比と等しい24:70:6とした場合、液晶ライトバルブ35に入射する光Lの光量比が所望の光量比(この場合、24:70:6)とは一致しない。このため、このプロジェクタ1では、各LED41の輝度の違いを考慮して、その数量比を例えば7:7:4に規定することにより、液晶ライトバルブ35に入射する光Lの光量比が24:70:6となるように設計されている。
【0017】
光変調部21rは、LEDユニット20rによって射出された赤色光Lrを光変調するユニットであって、同図に示すように、レンズアレイ32,33、入射側偏光板34、液晶ライトバルブ35rおよび射出側偏光板36を備えて構成されている。光変調部21gは、LEDユニット20gによって射出された緑色光Lgを光変調するユニットであって、レンズアレイ32,33、入射側偏光板34、液晶ライトバルブ35gおよび射出側偏光板36を備えて構成されている。光変調部21bは、LEDユニット20bによって射出された青色光Lbを光変調するユニットであって、レンズアレイ32,33、入射側偏光板34、液晶ライトバルブ35bおよび射出側偏光板36を備えて構成されている。この場合、液晶ライトバルブ35r,35g,35b(以下、区別しないときには「液晶ライトバルブ35」ともいう)が本発明における光変調手段を構成する。
【0018】
レンズアレイ32,33は、複数の小径レンズがマトリクス状に配列されて一体成形されている。この場合、レンズアレイ32,33は、LEDユニット20と液晶ライトバルブ35との間に配設されて、LEDユニット20から射出された光L(発散光)を平行光に変換する。また、レンズアレイ32,33は、液晶ライトバルブ35の全域に亘って光Lをほぼ均一に入射させるためのオプティカルインテグレータとして機能する。入射側偏光板34は、液晶ライトバルブ35とほぼ等しい形状で、かつほぼ等しい大きさに形成されている。この入射側偏光板34は、レンズアレイ33と液晶ライトバルブ35との間に配設されて、レンズアレイ32,33によって平行光に変換された光Lを直線偏光して液晶ライトバルブ35に入射させる。液晶ライトバルブ35は、例えば透過型の光変調素子であって、画像データ処理部3によって出力される画像データDr,Dg,Dbに基づいて赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbをそれぞれ光変調する。射出側偏光板36は、液晶ライトバルブ35によって変調された光Lを偏光する。プリズム22は、各液晶ライトバルブ35r,35g,35bによってそれぞれ光変調された赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbを合成して投射光Lpを生成して投射レンズ23に射出する。投射レンズ23は、プリズム22によって射出された投射光Lpを拡大してスクリーン6に向けて投射する。
【0019】
画像データ処理部3は、外部装置によって出力された画像信号Sに基づいて、画像信号Sに対応する表示画像のうちの赤色成分についての画像データDr、緑色成分についての画像データDg、および青色成分についての画像データDb(以下、区別しないときには「画像データD」ともいう)を生成して光学ユニット2(液晶ライトバルブ35)に出力する。制御部4は、LED駆動部5によるLEDユニット20の駆動状態や、画像データ処理部3による画像データDの生成および光学ユニット2への出力などを制御する。LED駆動部5は、制御部4の制御下で各LEDユニット20に対してほぼ等しい電流値の電流(一例として、LED41の最大許容電流に対する80%程度の電流:以下、「駆動電流」ともいう)を供給する。
【0020】
次に、プロジェクタ1の全体的な動作について、図面を参照して説明する。このプロジェクタ1では、電源が投入された際に、LED駆動部5が各LEDユニット20に駆動電流を供給する。これに応じて、LEDユニット20r,20g,20bの各LED41が点灯(発光)して赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbをそれぞれ射出する。この場合、このプロジェクタ1では、前述したように、LEDユニット20r,20g,20bの各LED41の数量比を例えば7:7:4に規定することによって、液晶ライトバルブ35に入射する光Lの光量比が24:70:6となるように設計されている。したがって、LED駆動部5が各LEDユニット20に対してほぼ等しい電流値の駆動電流を供給するだけで、その光量比が24:70:6の赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbが射出される。
【0021】
次に、レンズアレイ32,33がLEDユニット20から射出された光Lを平行光に変換し、入射側偏光板34がレンズアレイ32,33によって平行光に変換された光Lを直線偏光する。次いで、制御部4によって出力された画像データDに基づいて液晶ライトバルブ35が光Lを光変調する。この際に、液晶ライトバルブ35rが画像データDrに基づいて赤色光Lrを光変調し、液晶ライトバルブ35gが画像データDgに基づいて緑色光Lgを光変調し、液晶ライトバルブ35bが画像データDbに基づいて青色光Lbを光変調する。次に、射出側偏光板36が、各液晶ライトバルブ35によって光変調された光Lの振幅方向を揃えてプリズム22に射出する。次いで、プリズム22が、各液晶ライトバルブ35r,35g,35bによって変調された赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbを合成して投射光Lpを射出する。続いて、投射レンズ23が、プリズム22によって合成された投射光Lpを拡大してスクリーン6に投射する。これにより、スクリーン6に表示画像がカラー表示される。この場合、赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbが約24:70:6の光量比で液晶ライトバルブ35r,35g,35bに入射させられているため、自然な色調で表示画像が表示される。
【0022】
このように、このプロジェクタ1によれば、すべてのLED41を点灯させた状態において液晶ライトバルブ35に入射する赤色光Lr、緑色光Lg、および青色光Lbの光量の比が24:70:6となるように、LEDユニット20r,20gとは異なる数のLED41を配設してLEDユニット20bを構成したことにより、各LEDユニット20に対してLED駆動部5からほぼ等しい電流値の駆動電流を供給してすべてのLED41を点灯させるだけで、赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbの光量比を24:70:6(所望の光量比)とすることができる。したがって、低輝度の発光ダイオードに合わせて供給電流を減らして輝度を低下させている従来の構成とは異なり、すべてのLED41r,41g,41bの発光能力を十分に発揮させて、少なくとも1つまたは2つのLEDユニット20を構成するLED41(この例では、LEDユニット20bのLED41b)の数を必要最低限の数に抑えることができる。このため、各LEDユニット20に使用される発光ダイオードの数を少なくできる分だけ、プロジェクタ1の製造コストを十分に低減することができる。この場合、本発明における所定の条件として、液晶ライトバルブ35に入射する光量の比が24:70:6となるように各LEDユニット20に配設するLED41の数を規定したことにより、自然な色調の表示画像(ホワイトバランス調整された状態の表示画像)を容易に投射表示することができる。
【0023】
なお、本発明は、上記した本発明の実施の形態に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、液晶ライトバルブ35に入射する赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbの光量比を24:70:6とするようにLED41r,41g,41bの数量比を7:7:4に規定した例について説明したが、本発明はこれに限定されない。具体的には、一般的な色調の画像信号Sを入力して暖色系の色調で表示画像を投射表示するには、各液晶ライトバルブ35に入射する赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbの光量比を例えば96:245:21(本発明における「所定条件」の他の一例)とするために、LED41r,41g,41bの数量比を例えば8:7:4とすればよい。また、一般的な色調の画像信号Sを入力して寒色系の色調で表示画像を投射表示するには、各液晶ライトバルブ35に入射する赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbの光量比を例えば48:140:15(本発明における「所定条件」のさらに他の一例)とするために、LED41r,41g,41bの数量比を例えば7:7:5とすればよい。
【0024】
また、図3〜5に示すように、光源として常時点灯させるLED41r,41g,41bとは別個に点灯および消灯可能なLED41rx(赤色光Lrを増光するための色合い調整用発光ダイオード)と、LED41gx(緑色光Lgを増光するための色合い調整用発光ダイオード)と、LED41bx(青色光Lbを増光するための色合い調整用発光ダイオード)とを各LEDユニット20に配設して、これらのうちの1つまたは複数を適宜点灯させることによって各液晶ライトバルブ35に入射する赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbの光量比を変化させる構成を採用することができる。この構成によれば、LED駆動部5から各LED41r,41g,41gに供給される駆動電流の電流値を変化させることなく、スクリーン6の色、プロジェクタ1の設置環境における照明光の色、および画像信号Sの色調などに応じて表示画像の色調を調整して表示させることができる。
【0025】
また、LED41rのうちの一部、LED41gのうちの一部、およびLED41bのうちの一部に対する消灯制御をこれらを除く他のLED41に対する消灯制御とは別個に実行可能に各LEDユニット20を変更することもできる。この変更したLEDユニット20では、上記の他のLED41を点灯させている状態において上記の各一部のLED41のいずれかを消灯制御する。この結果、各液晶ライトバルブ35に入射する赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbのいずれかが減光させられて各光Lの光量比が変化する。この構成によっても、LED駆動部5から各LED41r,41g,41gに供給される駆動電流の電流値を変化させることなく、スクリーン6の色、プロジェクタ1の設置環境における照明光の色、および画像信号Sの色調などに応じて表示画像の色調を調整して表示させることができる。この場合、このLEDユニット20に上記の色合い調整用のLED41rx,41gx,41bxをさらに配設してもよい。
【0026】
さらに、本発明の実施の形態では、3板式のプロジェクタを例に挙げて説明したが、赤色光Lr、緑色光Lgおよび青色光Lbを1枚の液晶ライトバルブで光変調する単板式のプロジェクタに本発明を適用することができる。この場合、LEDユニット20r,20g,20bに代えて、LED41r,41g,41b・・を所定の数量比で1枚の基板上に配列したLEDユニットを採用することもできる。また、本発明における光変調手段は、通過型(透過型)の液晶ライトバルブに限定されず、反射型の液晶ライトバルブなどの各種光変調素子を採用することができる。さらに、本発明の実施の形態では、背面投射型のプロジェクタ1を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されず、前面投射型のプロジェクタに適用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】プロジェクタ1の構成を示すブロック図である。
【図2】光学ユニット2の概略構成を示す断面図である。
【図3】LEDユニット20rの構成を示す平面図である。
【図4】LEDユニット20gの構成を示す平面図である。
【図5】LEDユニット20bの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
1 プロジェクタ、4 制御部、5 LED駆動部、6 スクリーン、20r,20g,20b LEDユニット、35r,35g,35b 液晶ライトバルブ、41r,41g,41b,41rx,41gx,41bx LED、Lb 青色光、Lg 緑色光、Lr 赤色光
Claims (3)
- 複数の発光ダイオードが配設されて赤色光を射出する第1の光射出部、複数の発光ダイオードが配設されて緑色光を射出する第2の光射出部、および複数の発光ダイオードが配設されて青色光を射出する第3の光射出部を有する光源と、当該光源から射出された前記赤色光、前記緑色光および前記青色光を光変調する光変調手段とを備え、当該光変調手段によって光変調した光をスクリーンに投射することによって当該スクリーンに表示画像を投射表示可能に構成されたプロジェクタであって、
前記光源は、すべての前記発光ダイオードを点灯させた状態において前記光変調手段に入射する前記赤色光、前記緑色光、および前記青色光の光量の比が所定の条件を満たすように、前記第1の光射出部、前記第2の光射出部および前記第3の光射出部のうちのいずれか1つが他の当該光射出部とは異なる数の前記発光ダイオードを備えて構成されているプロジェクタ。 - 前記光源は、前記所定の条件を満たすように配設された前記各発光ダイオードとは別個に点灯制御されて前記赤色光、前記緑色光、および前記青色光のうちの少なくともいずれかを増光するための色合い調整用発光ダイオードを備えて構成されている請求項1記載のプロジェクタ。
- 前記光源は、前記所定の条件を満たすように配設された前記各発光ダイオードのうちの一部が当該一部を除く他の前記各発光ダイオードとは別個に消灯制御されて前記赤色光、前記緑色光、および前記青色光のうちの少なくともいずれかを減光可能に構成されている請求項1または2記載のプロジェクタ。
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