JP2005070372A

JP2005070372A - 投射型表示装置

Info

Publication number: JP2005070372A
Application number: JP2003299439A
Authority: JP
Inventors: Hisahiro Ishihara; 久寛石原
Original assignee: Sankyo Seiki Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Nidec Instruments Corp
Priority date: 2003-08-25
Filing date: 2003-08-25
Publication date: 2005-03-17

Abstract

【課題】光源部を改良することにより、光の利用効率、小型化および低コスト化を図ることができる投射型表示装置を提案すること。
【解決手段】投射型表示装置１は、赤色、緑色、青色の３原色の光を順次、出射する光源部２と、この光源部２から出射された光を画素毎に変調するライトバルブとして、多数の微小反射鏡３１がマトリクス状に配置されたＤＭＤ３と、ＤＭＤ３で変調された光をスクリーン６上に拡大投射するための投射レンズ系５とを有している。
【選択図】図２

Description

本発明は、スクリーンなどの被投射面上にカラー画像を拡大投射する投射型表示装置に関するものである。さらに詳しくは、投射型表示装置の光源部に関するものである。

スクリーン上に画像を拡大投射する投射型表示装置では、一般に、光源部から出射される赤色、緑色、青色の３原色の光を変調する光変調素子として、アクティブマトリクス型液晶装置をライトバルブとして使用した液晶方式ものがよく知られているが、近年、ライトバルブとして、半導体上に無数の微小反射鏡を構成したデジタル・マイクロ・ミラー・デバイス（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ／以下、ＤＭＤと称す）を使用したデジタル・ライト・プロセッシング（ＤｉｇｉｔａｌＬｉｇｈｔＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇ／ＤＬＰ（テキサス・インスツルメンツ社の登録商標））方式の投射型表示装置が普及してきている（例えば、特許文献１参照）。

ＤＬＰ方式の投射型表示装置は、図４に示すように、光源部２ａと、この光源部２ａから出射された光をＤＭＤ３に集光するための集光レンズ８と、ＤＭＤ３で変調された光をスクリーン６上に拡大投射するための投射レンズ系５とを有している。

ＤＭＤ３では、微小反射鏡３１がマトリクス状に配置されており、各微小反射鏡３１の姿勢を制御することにより光変調を行い、スクリーン６上に所定の画像を表示することが可能である。

ここで、光源部２ａは、白色光源２５と、各色Ｒ、Ｇ、Ｂのカラーフィルタ２６を備えたカラーホイール２８とを備えており、白色光源２５から出射された白色光を集光レンズ２７でカラーフィルタ２６上に導くとともに、カラーホイール２８を回転させれば、ＤＭＤ３に導かれる光が赤色光、緑色光、青色光に切り換わるので、それに同期させて、微小反射鏡３１を駆動すれば、スクリーン６にカラー画像を表示することができる。
特開２００３−１２１９３３号公報

しかしながら、従来の投射型表示装置では、カラーフィルタ２６を利用して色光を生成するため、カラーフィルタ２６での光の吸収によって、光の利用効率が低いという問題点がある。また、従来は、カラーホイール２８による色時分割照射を行っているため、複雑な回転駆動メカ系が必要である。それ故、装置の小型化および低コスト化が困難であるという問題点がある。また、カラーホイール２８の回転走査のための同期回路が複雑であるため、低コスト化が困難であるという問題点もある。さらに、白色光源部２５を用いているため、消費電力が大きいという問題点がある。

以上の問題を鑑みて、本発明の課題は、光源部を改良することにより、光の利用効率、小型化および低コスト化を図ることができる投射型表示装置を提案することにある。

上記の課題を解決するために、本発明では、赤色、緑色、青色の３原色の光を各々出射する光源部と、該光源部から出射された各色の光を画素毎に変調する光変調素子をマトリクス状に備えた反射型のライトバルブと、該ライトバルブによって変調された光を被投射面に向けて拡大投射する投射光学系とを有する投射型表示装置において、前記光源部は、所定のタイミングで各色光を順次、出射する赤色、緑色、青色の発光素子が多数、面状に配置された面光源を有していることを特徴とする。

本発明において、前記ライトバルブとして、反射型液晶装置を用いてもよいが、光の利用効率を高めるという観点から、前記光変調素子としての微小反射鏡がマトリクス状に配置されたデジタル・マイクロ・ミラー・デバイスを用いることが好ましい。

本発明において、前記発光素子としてはマトリクス状の有機ＥＬ（ＥｌｅｃｔｒｏＬｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）アレイやＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）アレイを用いることができる。

本発明において、前記光源部は、前記発光素子から出射される光を拡散するための光拡散手段を備えていることが好ましい。このように構成すると、光源部から出射される光での色むらを抑えることができる。

本発明の投射型表示装置では、カラーホイールによる色時分割照射を行わず、赤色、緑色、青色の発光素子を備えた光源部を用い、各色の発光素子から色光を順次、出射していく。このため、本発明によれば、光の利用効率が高い。また、光源部に複雑な回転駆動メカ系が不要であるとともに、カラーホイールの回転走査のための同期回路も不要である。それ故、小型化および低コスト化を図ることができる。また、発光素子としてＬＥＤを用いることができるので、低消費電力化を実現できる。

図面を参照して、本発明を適用した投射型表示装置の一例を説明する。

図１は、本発明に係る投射型表示装置の概略構成図である。図２は、図１に示す投射型表示装置の光源部を示す断面図である。

図１に示すように、投射型表示装置１は、スクリーン６（被投射面）上にカラー画像を拡大投射するものであり、赤色、緑色、青色の３原色の光を各々、出射する光源部２と、この光源部２から出射された光を画素毎に変調するライトバルブとして、多数の微小反射鏡３１（光変調素子）がマトリクス状に配置されたＤＭＤ３と、ＤＭＤ３で変調された光をスクリーン６上に拡大投射するための投射レンズ系５とを有している。また、光源部２とＤＭＤ３との間には、光源部２から出射された光を集光するための集光レンズ８が配置されている。ＤＭＤ３において、多数の微小反射鏡３１は、それぞれ１つの画素を受け持ち、半導体の上でデジタル制御されて角度を変えることで光源部２からの光を所定の方向に反射する。

図２に示すように、本形態の光源部２は、赤色、緑色、青色のＬＥＤ２１、２２、２３（発光素子）が多数、基板２９の面内方向にマトリクス状に配置されたＬＥＤアレイからなる面光源として構成されている。

このように構成した投射型表示装置１において、光源部２およびＤＭＤ３はいずれも、制御部（図示せず）により時分割駆動される。すなわち、光源部２においては、赤色のＬＥＤ２１、緑色のＬＥＤ２２、青色のＬＥＤが順次、点灯し、光源部２からＤＭＤ３に対して、赤色光、緑色光、青色光が順次、導かれる。このような時分割駆動に対応して、ＤＭＤ３では、各画素を構成する微小反射鏡３１の傾きが制御される。従って、スクリーン６上には、時分割された赤色、緑色、青色の画像が表示されるので、それを見た者では、残像現象によって赤色、緑色、青色の画像が合成されてカラー画像として認識される。

以上説明したように、本形態の投射型表示装置１では、光源部２として赤色、緑色、青色のＬＥＤ２１、２２、２３を用いているため、超高圧水銀灯などといった白色光源を用いた場合と比較して、消費電力を低く抑えることができる。また、装置全体を冷却するための冷却装置が不要であるため、投射型表示装置１の小型化を図ることができる。

さらに、本形態の投射型表示装置１では、３種類のＬＥＤ２１、２２、２３を用いて赤色光、緑色光、青色光を作り出しているため、カラーフィルタが不要である。従って、光の利用効率が高い。

また、本形態の投射型表示装置１では、カラーホイールによる色時分割照射を行わないので、複雑な回転駆動メカ系が不要であるとともに、カラーホイールの回転走査のための同期回路も不要である。それ故、投射型表示装置１の低コスト化、および小型化を図ることができる。

（その他の実施の形態）
上記形態では、光源部２からの光を画素毎に変調するライトバルブとしてＤＭＤ３を用いたが、反射型のアクティブマトリクス型液晶装置を用いてもよい。

また、コントラストの改善と、白色の明るさ向上のために、光源部２に赤色、緑色、青色のＬＥＤ２１、２２、２３の他、さらに白色のＬＥＤを加えてもよい。

さらに、図３に示すように、３種類のＬＥＤ２１、２２、２３から出射される各色の光の色むらを抑えるために、各々のＬＥＤ２１、２２、２３の表面に光拡散板２０（光拡散手段）を設けてもよい。

本発明に係る投射型表示装置の概略構成図である。図１に示す投射型表示装置の光源部を示す断面図である。その他の実施の形態の光源部を示す断面図である。従来の投射型表示装置の概略構成図である。

符号の説明

１投射型表示装置
２光源部
３ＤＭＤ（ライトバルブ）
５投射レンズ系
６スクリーン（被投射面）
８集光レンズ
２０光拡散板（光拡散手段）
２１赤色ＬＥＤ（発光素子）
２２緑色ＬＥＤ（発光素子）
２３青色ＬＥＤ（発光素子）
３１微小反射鏡（光変調素子）

Claims

赤色、緑色、青色の３原色の光を各々出射する光源部と、該光源部から出射された各色の光を画素毎に変調する光変調素子をマトリクス状に備えた反射型のライトバルブと、該ライトバルブによって変調された光を被投射面に向けて拡大投射する投射光学系とを有する投射型表示装置において、
前記光源部は、所定のタイミングで各色光を順次、出射する赤色、緑色、青色の発光素子が多数、面状に配置された面光源を有していることを特徴とする投射型表示装置。
請求項１において、前記ライトバルブは、前記光変調素子としての微小反射鏡がマトリクス状に配置されたデジタル・マイクロ・ミラー・デバイスであることを特徴とする投射型表示装置。
請求項１または２において、前記発光素子は、ＬＥＤであることを特徴とする投射型表示装置。
請求項１ないし３のいずれかにおいて、前記光源部は、前記発光素子から出射される光を拡散するための光拡散手段を備えていることを特徴とする投射型表示装置。