JP2008009240A - 投影表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色バランスの変化を抑えた投影表示装置を提供する。
【解決手段】投影表示装置１において、赤色、緑色、青色の光をそれぞれ出射する発光素子３Ｒ、３Ｇ、３Ｂと、これらの発光素子から出射された光を混色する光学系４と、光学系４により混色された光に画像を付加する表示部５と、光学系４内又は光学系４と表示部５との間の光路Ｌに介在し、光路Ｌを伝播する光の一部を光路Ｌから分離するサンプラ６と、サンプラ６により分離された光における赤色、緑色、青色の成分の強度をそれぞれ検出する光検出素子８Ｒ、８Ｇ、８Ｂと、この検出結果に基づいて発光素子を制御する制御部９と、を設ける。発光素子はＬＥＤにより構成する。また、発光素子に関して、光検出素子を表示部５と共役の位置に配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、投影表示装置に関し、特に、相互に異なる色の光を出射する複数の発光素子を備えた投影表示装置に関する。

大型の表示装置の一種として、スクリーン等に光を投影することにより画像を表示する投影表示装置が知られている。従来、投影表示装置の光源には、高圧水銀ランプが使用されてきた。しかしながら、高圧水銀ランプは、その内部に含まれる水銀に毒性があること、点灯及び消灯の応答が遅いこと、小型化が困難であること、消費電力が大きく発熱量が大きいこと等の問題がある。このため、最近では、投影表示装置の光源にＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）又はＬＤ（Laser Diode：レーザーダイオード）を使用することが提案されている。

例えば、投影表示装置の光源として、赤色、緑色及び青色のＬＥＤを設け、これらのＬＥＤから出射される各色の光を偏光ビームスプリッタによって混色して白色化し、この白色の光を透過型液晶パネルに対して照射する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

しかしながら、この従来の技術には、以下に示すような問題点がある。すなわち、ＬＥＤ自体の発熱及び環境温度の変化によってＬＥＤの温度が変化すると、ＬＥＤの出力特性は変化する。また、経年劣化によっても、ＬＥＤの出力特性は変化する。このように、各ＬＥＤの出力特性が変化すると、これらのＬＥＤの光を混色して得られる白色光の色バランスが変化してしまい、表示する画像の色バランスが崩れてしまう。

特開２００６−０６５０５４号公報

本発明の目的は、色バランスの変化を抑えた投影表示装置を提供することである。

本発明の一態様によれば、相互に異なる色の光を出射する複数の発光素子と、前記複数の発光素子から出射された光を混色する光学系と、前記混色された光に画像を付加する表示部と、前記光学系内又は前記光学系と前記表示部との間の光路に介在し前記光路を伝播する光の一部を前記光路から分離するサンプラと、前記分離された光における前記各色の成分の強度を検出する光検出素子と、前記検出結果に基づいて前記発光素子を制御する制御部と、を備えたことを特徴とする投影表示装置が提供される。

本発明によれば、色バランスの変化を抑えた投影表示装置を実現することができる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について説明する。
先ず、本発明の第１の実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る投影表示装置を例示するブロック図である。
図１に示すように、本実施形態に係る投影表示装置１においては、発光部２が設けられており、発光部２には、相互に異なる色の光を出射する複数の発光素子が設けられている。例えば、発光部２には、赤色の光を出射する赤色発光素子３Ｒ、緑色の光を出射する緑色発光素子３Ｇ、及び青色の光を出射する青色発光素子３Ｂが設けられている。各発光素子は、例えばＬＥＤにより構成されている。なお、ＬＥＤの替わりにＬＤにより構成されていてもよい。発光部２においては、発光素子を時分割で１色ずつ順番に点灯させてもよく、全ての発光素子を常時点灯させてもよい。

また、投影表示装置１には、発光部２から出射された光が入射する位置に、発光部２の各発光素子から出射された光を混色する光学系４が設けられている。これにより、光学系４からは、混色された光、例えば白色の光が出射される。光学系４は、例えばアレイレンズのように、複数に分割された領域のそれぞれに入射した光を全領域に拡光して重ね合わせることにより、入射した光を混色するものであってもよく、例えばライトパイプのように、その内部で光を何回も反射させることにより、入射した光を混色するものであってもよい。

なお、発光部２が発光素子を時分割で１色ずつ順番に点灯させる場合は、光学系４の「混色」とは、時間的に積分された光の混色を意味する。すなわち、本明細書においては、「混色する」とは光を時間的に混色する場合も含むものとし、「光が白色である」とは、発光部が出射する光を、発光素子の発光周期の範囲で時間に関して積分したときに、この積分された光が白色である場合も含むものとする。なお、人間の眼は時間的に積分された光を知覚するため、発光素子の発光周期が十分に短ければ、赤色、緑色及び青色の光が時分割で出射されていても、時間的に積分された光が白色であれば、人間はこの光を白色と認識する。

更に、投影表示装置１には、光学系４を通過した光が照射される位置に、表示部５が設けられている。表示部５は、光学系４を通過した光、すなわち、混色された光が照射されることにより、この光に画像を付加するものである。発光部２が発光素子を時分割で１色ずつ順番に点灯させるときは、表示部５は、発光部２が出射する相互に異なる色の光の各色に対応する画像を時分割で１つずつ順番に表示する。すなわち、表示部５は、そのときに点灯している発光素子の光の色に対応する画像を表示する。この場合、表示部５は、例えば、ＤＭＤ（Digital Micro-mirror Device：デジタル・マイクロミラー・デバイス）又は単色のＬＣＤ（Liquid Crystal Display：液晶表示装置）であってもよい。また、発光部２が全ての発光素子を常に点灯させるときは、表示部５はカラー画像を表示する。この場合、表示部５は、例えば、画素列毎にカラーフィルタが設けられたカラーのＬＣＤであってもよい。表示部５により画像が付加された光は、投影表示装置１の外部に出射され、スクリーン１００等に投影される。

更にまた、投影表示装置１には、光学系４内の光路Ｌに介在し、光路Ｌを伝播する光の一部を光路Ｌから分離するサンプラ６が設けられている。なお、サンプラ６は、光学系４と表示部５との間の光路に介在していてもよい。サンプラ６は例えばハーフミラーである。

更にまた、投影表示装置１には、サンプラ６により分離された光が入射する位置に、サンプラ６により分離された光の強度をその成分ごとに検出する検出部７が設けられている。検出部７には複数の光検出素子が設けられており、各光検出素子は、各発光素子が出射する光と同じ色の成分の強度を検出する。すなわち、検出部７には、例えば、光の赤色成分の強度を検出する赤色光検出素子８Ｒ、緑色成分の強度を検出する緑色光検出素子８Ｇ、及び青色成分の強度を検出する青色光検出素子８Ｂが設けられている。光検出素子は、例えば、カラーフィルタ付きのＰＤ（Photo Diode：フォトダイオード）であってもよい。

更にまた、投影表示装置１には、検出部７の光検出素子の検出結果に基づいて発光部２の発光素子を制御する制御部９が設けられている。制御部９は、例えば、専用のＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit：大規模集積回路）等により構成されている。

そして、投影表示装置１において、サンプラ６により分離された光は、光学系４におけるサンプラ６よりも発光部２側の部分である上流側部分４ａを逆行し、検出部７の光検出素子に入射する。また、光学系４における上流側部分４ａと、光学系４における表示部５側の部分である下流側部分４ｂとは、光学的に等価である。これにより、光検出素子は、発光素子に関して表示部５と共役の位置に配置されている。

上述の如く構成された投影表示装置１においては、発光部２の各発光素子が各色の光を出射すると、この各色の光が光学系４を通過することにより混色されて例えば白色光となり、表示部５に照射される。このとき、この光は、表示部５において結像する。これにより、この光に画像が付加されて、投影表示装置１の外部に出射され、外部のスクリーン１００等に投影される。このとき、投影された光はスクリーン１００において再度結像する。これにより、表示部５が表示した画像が、スクリーン１００において結像する。なお、発光部２が発光素子を時分割で１色ずつ順番に点灯させる場合は、表示部５は、そのときに点灯している発光素子の光の色に対応する画像を表示する。この場合は、光学系４は、光を時間的に混色する。

そして、上述の如く、発光部２から出射された光が、光学系４及び表示部５を介して外部に投影されているときに、サンプラ６が光学系４の光路Ｌから光を分離し、この分離された光を検出部７に入射させる。そして、検出部７の光検出素子が、この分離された光の各色成分の強度を検出し、この検出結果に基づいて制御部９が各発光素子を制御する。これにより、温度変化及び経年変化等に起因して各発光素子が出力特性が変化しても、この変化を補償するように制御部９が各発光素子の出力を制御することにより、発光部２の色バランスの変化を抑制できる。これにより、常に適正な色バランスの画像を投影することができる。

また、サンプラ６により分離された光が、光学系４の上流側部分４ａを逆行して検出部７の光検出素子に入射するため、この分離された光の進行方向が光路Ｌに対してなす角度は小さくなる。このため、検出部７を光路Ｌの近傍に配置することが可能となり、投影表示装置１の細身化を図ることができる。なお、投影表示装置１の設計上、検出部７を光路Ｌから離隔した位置に配置することが可能な場合は、必ずしもサンプラ６により分離された光に、光学系４の上流側部分４ａを通過させる必要はない。

更に、光学系４の上流側部分４ａと下流側部分４ｂとが光学的に等価であり、光検出素子は、発光素子に関して表示部５と共役の位置に配置されているため、検出部７は、表示部５に照射される光と同じ色バランスの光を検出することができる。これにより、発光素子の変化をより正確に補償することができる。

更にまた、発光部２において、発光素子を時分割で１色ずつ順番に点灯させ、表示部５において、発光部２の各色に対応する画像を時分割で１つずつ順番に表示することにより、表示部５を１枚の単色の表示パネルで構成することができる。これにより、投影表示装置１の構成を簡略化できると共に、表示部５における光の利用効率を向上させ、画像の精細度を向上させることができる。

更にまた、発光素子をＬＥＤ又はＬＤにより構成することにより、水銀等の毒性物質を含有せず、点灯及び消灯の応答が速く、小型で、消費電力が小さく、発熱量も小さい光源を実現することができる。

以下、本実施形態に係る投影表示装置を具現化するための具体例について説明する。
先ず、第１の具体例について説明する。
図２は、本具体例に係る投影表示装置を例示する光学モデル図であり、
図３は、この投影表示装置の発光部を例示する平面図であり、
図４は、この投影表示装置の検出部を例示する平面図である。
なお、図２は、投影表示装置を構成する各要素の光学的な位置関係を示している。以下、図２を参照して各要素の位置関係を説明するが、各要素の物理的な位置関係は必ずしも図２に示す位置関係には限定されない。例えば、投影表示装置のパッケージングに合わせて、ミラー等により光路を曲げてもよい。これは、後述する他の具体例においても同様である。

図２に示すように、本具体例に係る投影表示装置１１においては、発光部１２が設けられており、発光部１２から出射される光の光路Ｌに沿って、光学系１４、サンプラ１６及び表示部１５がこの順に配列されている。すなわち、サンプラ１６は、光学系１４と表示部１５との間の光路Ｌに介在するように配置されている。また、サンプラ１６から光路Ｌに対して直交する方向に離隔した位置には、光の強度をその成分毎に検出する検出部１７が設けられている。更に、投影表示装置１１には、検出部１７の検出結果に基づいて発光部１２の出力を制御する制御部（図示せず）が設けられている。そして、発光部１２及び検出部１７は共通の基板（図示せず）上に実装されており、検出部１７は、発光部１２に関して表示部１５と共役の位置に配置されている。

図３に示すように、発光部１２は、例えば、１個の赤色ＬＥＤ１３Ｒと、２個の緑色ＬＥＤ１３Ｇと、１個の青色ＬＥＤ１３Ｂとが設けられ、２行２列のマトリクス状に配列されたマルチチップパッケージである。これらの４個のＬＥＤから出射される光が混色されると、白色光となる。また、発光部１２においては、赤色ＬＥＤ１３Ｒ、緑色ＬＥＤ１３Ｇ、青色ＬＥＤ１３Ｂが時分割で１色ずつ順番に点灯する。

また、図２に示すように、光学系１４における最も上流側には、テーパライトパイプ１４ｃが設けられており、発光部１２に光学的に結合されている。テーパライトパイプ１４ｃは、入射された光をその内部で何回も反射させることにより混色するものである。また、光学系１４におけるテーパライトパイプ１４ｃの下流側には、凸レンズ１４ｄ及び１４ｅが設けられている。凸レンズ１４ｄは、テーパライトパイプ１４ｃから出射された光を略平行化し、凸レンズ１４ｅは、凸レンズ１４ｄを通過した平行光を表示部５に向けて集光するものである。

サンプラ１６は、例えば、片面に反射防止膜が形成されたガラス板であり、例えば、入射された光の４％を反射し、９６％を透過させるハーフミラーである。サンプラ１６は、その表面が光路Ｌに対して例えば４５°傾斜するように配置されている。これにより、光路Ｌに沿ってサンプラ１６に入射した光のうち、４％の光は光路Ｌに対して直交する方向に反射されて検出部１７に到達し、残りの９６％の光はサンプラ１６を透過して表示部１５に到達する。

表示部１５は、光学系１４を通過した光が照射されることにより、この光に画像を付加するものであり、例えば１枚のＤＭＤにより構成されている。表示部１５は、発光部１２において赤色ＬＥＤ１３Ｒが点灯しているときは赤色に対応する画像を形成し、緑色ＬＥＤ１３Ｇが点灯しているときは緑色に対応する画像を形成し、青色ＬＥＤ１３Ｂが点灯しているときは青色に対応する画像を形成する。

更に、図４に示すように、検出部１７には、光検出素子として、赤色のカラーフィルタが取り付けられたフォトダイオード（ＰＤ）１８Ｒ、緑色のカラーフィルタが取り付けられたＰＤ１８Ｇ、青色のカラーフィルタが取り付けられたＰＤ１８Ｂが１つずつ設けられている。

次に、本具体例の動作について説明する。
本具体例に係る投影表示装置１１においては、発光部１２のＬＥＤ１３Ｒ、１３Ｇ及び１３Ｂが順次点灯して、赤色、緑色及び青色の光を順次出射すると、これらの光が光学系１４のテーパライトパイプ１４ｃに入射し、テーパライトパイプ１４ｃの内部で繰り返し反射されることにより均一化されると共に時間的に混色され、均一な白色光としてテーパライトパイプ１４ｃから出射する。そして、この光が、凸レンズ１４ｄにより略平行化され、凸レンズ１４ｅにより集光されて、サンプラ１６に入射する。

このとき、サンプラ１６に入射した光のうち例えば９６％の光はサンプラ１６を透過して表示部１５に到達し、表示部１５により画像を付加されて、外部に向けて出射される。これにより、この出射された光が結像する位置にスクリーン（図示せず）等を配置すれば、このスクリーンに画像を投影することができる。

一方、サンプラ１６に入射した光のうち、例えば４％の光はサンプラ１６によって反射され、光路Ｌに対して直交する方向に進み、検出部１７に入射する。検出部１７に入射した光のうち、赤色成分はＰＤ１８Ｒの赤色のカラーフィルタを透過してこのＰＤ１８Ｒによって検出される。なお、この赤色成分は、緑色及び青色のカラーフィルタは透過できないため、ＰＤ１８Ｇ及びＰＤ１８Ｂによっては検出されない。同様に、検出部１７に入射した光のうち、緑色成分はＰＢ１８Ｇのみによって検出され、青色成分はＰＤ１８Ｂのみによって検出される。そして、ＰＤ１８Ｒ、１８Ｇ及び１８Ｂの検出結果は、制御部（図示せず）に対して出力される。

制御部は、検出部１７の出力結果に基づいて、発光部１２の各ＬＥＤの出力を制御する。例えば、赤色ＬＥＤ１３Ｒの出力強度が規定の強度よりも低下した場合は、制御部は赤色ＬＥＤ１３Ｒに供給する電力を増加させ、赤色ＬＥＤ１３Ｒの出力強度を規定の強度に戻す。このようにして、発光部１２の色バランスを初期状態に保つ。

次に、本具体例の効果について説明する。
上述の如く、本具体例によれば、発光部１２から出射され、光学系１４によって混色された光の一部を、サンプラ１６によって検出部１７に取り込み、この光の各色の成分の強度を検出部１７の各ＰＤが検出し、この検出結果に基づいて発光部１２の各ＬＥＤの出力を制御している。これにより、ＬＥＤ自体の発熱及び環境温度の変化による温度変化並びにＬＥＤの経年劣化等に起因して、各ＬＥＤの出力特性が変化しても、この変化を補償することができるため、発光部１２の色バランスが変化することを防止できる。

また、検出部１７は、発光部１２に関して表示部１５と共役の位置に配置されているため、検出部１７は、表示部１５に照射される光と同じ色バランスの光を検出することができる。これにより、常に検出部１７が最終的に表示される光と同質の光を検出することができるため、発光部１２の変化をより正確に補償することができる。

更に、本具体例においては、発光部１２において、赤色、緑色及び青色のＬＥＤを時分割で１色ずつ順番に点灯させ、表示部１５において、赤色、緑色及び青色に対応する画像をＬＥＤの動作に同期させて表示している。これにより、表示部１５を１枚のＤＭＤによって構成することができる。この結果、投影表示装置１１の構成を簡略化でき、表示部１５における光の利用効率を向上させることができ、また、画像の精細度を向上させることができる。また、ＤＭＤは、ミラー間の隙間を極めて小さくできるため高画質であり、解像度が高く、消光比が大きいためコントラストが大きく、ミラーの反射率を高くできるため光の利用効率が高い。従って、表示部１５をＤＭＤにより構成することにより、高品質な表示を行うことができる。

更にまた、本具体例においては、発光素子としてＬＥＤを設けることにより、環境負荷が少なく、応答性が良好で、コンパクトで、消費電力及び発熱量が少ない発光部を得ることができる。

次に、本実施形態の第２の具体例について説明する。
図５は、本具体例に係る投影表示装置を例示する光学モデル図である。
なお、図５において、図２と同じ構成要素には同じ符号を付し、その詳細な説明を省略する。後述する他の図においても同様である。

図５に示すように、本具体例に係る投影表示装置２１は、前述の第１の具体例に係る投影表示装置１１（図２参照）と比較して、光学系１４（図２参照）の替わりに光学系２４が設けられている点が異なっている。光学系２４においては、テーパライトパイプが設けられておらず、その替わりに、凸レンズ２４ｄと凸レンズ２４ｅとの間にアレイレンズ２４ｆが設けられている。アレイレンズ２４は、例えば、凸型の微小なレンズ素子がマトリクス状に配列されたフライアイレンズである。本具体例における上記以外の構成は、前述の第１の具体例と同様である。

本具体例においては、発光部１２から出射された光が、光学系２４の凸レンズ２４ｄによって略平行化され、アレイレンズ２４ｆに入射する。このとき、アレイレンズ２４ｆの各レンズ素子に入射された光は、それぞれ拡光され、重ね合わされることにより、均一化されて混色される。そして、アレイレンズ２４ｆを通過した光は、凸レンズ２４ｅにより表示部１５に向けて集光される。

本具体例によれば、光を混色する手段としてテーパライトパイプの替わりにアレイレンズを設けているため、テーパライトパイプを設けた場合と比較して、光路Ｌを短くすることができる。これにより、投影表示装置２１をより小型化することができる。本具体例における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の具体例と同様である。

次に、本実施形態の第３の具体例について説明する。
図６は、本具体例に係る投影表示装置を例示する光学モデル図である。
図６に示すように、本具体例に係る投影表示装置３１は、前述の第１の具体例に係る投影表示装置１１（図２参照）と比較して、サンプラ１６が光学系１４の内部に設けられており、検出部１７がサンプラ１６から見て発光部１２側であって、光路Ｌの近傍に配置されている点が異なっている。すなわち、サンプラ１６は、光学系１４内の光路Ｌに介在している。本具体例における上記以外の構成は、前述の第１の具体例と同様である。

本具体例においては、発光部１２から出射され、凸レンズ１４ｄにより略平行化され、サンプラ１６により反射された光は、再び凸レンズ１４ｄを通過して、検出部１７に集光される。すなわち、サンプラ１６により分離された光が、光学系１４におけるサンプラ１６よりも発光部１２側の部分を逆行して検出部１７に入射する。これにより、サンプラ１６から検出部１７に向かう光の進行方向が光路Ｌに対してなす角度を小さくすることができ、検出部１７を光路Ｌの近傍に配置することが可能となる。この結果、本具体例によれば、前述の第１の具体例と比較して、投影表示装置３１を細くすることができる。本具体例における上記以外の動作及び効果は、前述の第１の具体例と同様である。

次に、本実施形態の第４の具体例について説明する。
図７は、本具体例に係る投影表示装置を例示する光学モデル図である。
図７に示すように、本具体例に係る投影表示装置４１は、前述の第２の具体例に係る投影表示装置２１（図５参照）と比較して、サンプラ１６が光学系２４の内部に設けられており、検出部１７がサンプラ１６から見て発光部１２側であって、光路Ｌの近傍に配置されている点が異なっている。本具体例における上記以外の構成は、前述の第２の具体例と同様である。

本具体例においては、発光部１２から出射された光が、凸レンズ２４ｄにより略平行化され、アレイレンズ２４ｆにより混色され、サンプラ１６に入射する。そして、サンプラ１６によって反射された光は、再びアレイレンズ２４ｆを通過し、凸レンズ２４ｄを通過して、検出部１７に集光される。これにより、サンプラ１６から検出部１７に向かう光の進行方向と光路Ｌとのなす角度が小さくなるため、検出部１７を光路Ｌの近傍に配置することが可能となる。従って、本具体例によれば、前述の第２の具体例と比較して、投影表示装置４１を細くすることができる。なお、本具体例においては、検出部１７は表示部１５と共役にはなっていないが、検出部１７に入射する光はアレイレンズ２４ｆを２回通過することになるため、十分に混色された光が検出部１７に入射する。本具体例における上記以外の動作及び効果は、前述の第２の具体例と同様である。

次に、本実施形態の第５の具体例について説明する。
図８は、本具体例に係る投影表示装置を例示する光学モデル図である。
図８に示すように、本具体例に係る投影表示装置５１は、前述の第４の具体例に係る投影表示装置４１（図７参照）と比較して、光学系２４（図７参照）の替わりに光学系５４が設けられている点が異なっている。光学系５４においては、凸レンズ２４ｄと凸レンズ２４ｅとの間に、アレイレンズ５４ｇ及び５４ｈが設けられており、アレイレンズ５４ｇとアレイレンズ５４ｈとの間に、サンプラ１６が配置されている。すなわち、光学系５４においては、光路Ｌに沿って、発光部１２側から、凸レンズ２４ｄ、アレイレンズ５４ｇ、サンプラ１６、アレイレンズ５４ｈ及び凸レンズ２４ｅがこの順に配列されている。アレイレンズ５４ｇとアレイレンズ５４ｈとは光学的に等価であり、アレイレンズ５４ｇ及び５４ｈの光学的作用を合成すると、第４の具体例のアレイレンズ２４ｆ（図７参照）の光学的作用と等価になる。本具体例における上記以外の構成は、前述の第４の具体例と同様である。

本具体例においては、光学系５４におけるサンプラ１６よりも発光部１２側の部分、すなわち、アレイレンズ５４ｇ及び凸レンズ２４ｄを含む上流側部分と、サンプラ１６よりも表示部１５側の部分、すなわち、アレイレンズ５４ｈ及び凸レンズ２４ｅを含む下流側部分とが光学的に等価である。そして、サンプラ１６を透過した光は下流側部分を順行して表示部１５に到達し、サンプラ１６により反射された光は上流側部分を逆行して検出部１７に到達する。このため、発光部１２から見て、表示部１５と検出部１７とは共役の位置にある。これにより、検出部１７は、表示部１５に照射される光と同じ色バランスの光を検出することができる。本具体例における上記以外の動作及び効果は、前述の第４の具体例と同様である。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。
前述の第１の実施形態においては、１つの発光部に全ての発光素子を設け、光学系に対して全ての色の光を同じ方向から入射させる例を示したが、本実施形態においては、発光部を色毎に相互に離隔して設け、光学系に対して各色の光を相互に異なる方向から入射させる例を示す。本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態と同様である。

以下、本実施形態を具現化するための具体例について説明する。
図９は、本具体例に係る投影表示装置を例示する光学モデル図である。
図９に示すように、本具体例に係る投影表示装置６１においては、光学系６４が設けられており、光学系６４には、波長合成プリズム７０が設けられている。波長合成プリズム７０においては、赤色の光を反射し他の色の光を透過させる赤色反射面７０Ｒと、青色の光を反射し他の色の光を透過させる青色反射面７０Ｂと、が相互に直交するように形成されている。

また、波長合成プリズム７０の近傍であって、赤色反射面７０Ｒ及び青色反射面７０Ｂの双方を斜めから俯瞰する位置には、アレイレンズ６４ｆが設けられている。更に、波長合成プリズム７０から見てアレイレンズ６４ｆの反対側には凸レンズ６４ｉが設けられている。更にまた、アレイレンズ６４ｆから出射し赤色反射面７０Ｒにより反射された光が到達する位置には、凸レンズ６４ｊが設けられており、アレイレンズ６４ｆから出射し青色反射面７０Ｂにより反射された光が到達する位置には、凸レンズ６４ｋが設けられている。更にまた、波長合成プリズム７０から見てアレイレンズ６４ｆが配置されている側には、アレイレンズ６４ｆ側から順に、サンプラ１６及び凸レンズ６４ｌが設けられている。

そして、光学系６４の外部であって、波長合成プリズム７０から見て凸レンズ６４ｌ側の方向には、例えばＤＭＤからなる表示部１５が設けられている。また、光学系６４の外部であって、波長合成プリズム７０から見て凸レンズ６４ｉ側の方向には、緑色の光を発する発光部６２Ｇ及び検出部６７Ｇが設けられており、波長合成プリズム７０から見て凸レンズ６４ｊ側の方向には、赤色の光を発する発光部６２Ｒ及び検出部６７Ｒが設けられており、波長合成プリズム７０から見て凸レンズ６４ｋ側の方向には、青色の光を発する発光部６２Ｂ及び検出部６７Ｂが設けられている。発光部６２Ｇには、１個又は複数個の緑色ＬＥＤが設けられており、発光部６２Ｒには、１個又は複数個の赤色ＬＥＤが設けられており、発光部６２Ｂには、１個又は複数個の青色ＬＥＤが設けられている。各発光部においては、例えば４個のＬＥＤが２行２列のマトリクス状に配列されている。また、各検出部には、１個又は複数個のフォトダイオードが設けられている。これらのフォトダイオードには、各色のカラーフィルタが取り付けられていてもよい。更に、投影表示装置６１には、各検出部の検出結果に基づいて各発光部の出力を制御する制御部（図示せず）が設けられている。

次に、本具体例の動作について説明する。
本具体例に係る投影表示装置６１においては、発光部６２Ｒ、６２Ｇ及び６２Ｂが順次時分割で点灯する。発光部６２Ｒから出射された赤色の光は、凸レンズ６４ｊにより平行化された後、波長合成プリズム７０に入射し、波長合成プリズム７０の赤色反射面７０Ｒにより反射されて、アレイレンズ６４ｆに向けて出射する。発光部６２Ｇから出射された緑色の光は、凸レンズ６４ｉにより平行化された後、波長合成プリズム７０に入射し、波長合成プリズム７０を透過してアレイレンズ６４ｆに到達する。発光部６２Ｂから出射された青色の光は、凸レンズ６４ｋにより平行化された後、波長合成プリズム７０に入射し、波長合成プリズム７０の青色反射面７０Ｂにより反射されて、アレイレンズ６４ｆに向けて出射する。

このようにして、波長合成プリズム７０からアレイレンズ６４ｆに入射した光は、アレイレンズ６４ｆにより均一化され、凸レンズ６４ｌを通過することにより、表示部１５に向けて集光される。これにより、発光部６２Ｒ、６２Ｇ及び６２Ｂから順次出射された光は、時間的に混色される。

このとき、アレイレンズ６４ｆと凸レンズ６４ｌとの間に配置されたサンプラ１６によって、光の一部が略逆方向に反射される。反射された光は、アレイレンズ６４ｆを再び通過して波長合成プリズム７０に入射する。この光のうち、赤色の光は、赤色反射面７０Ｒにより反射され、凸レンズ６４ｊにより集光され、検出部６７Ｒに入射する。検出部６７Ｒはこの赤色の光の強度を検出する。また、青色の光は、青色反射面７０Ｂにより反射され、凸レンズ６４ｋにより集光され、検出部６７Ｂに入射する。検出部６７Ｂはこの青色の光の強度を検出する。一方、緑色の光は、赤色反射面７０Ｒ及び青色反射面７０Ｂにおいて反射されずに波長合成プリズム７０を透過し、凸レンズ６４ｉにより集光され、検出部６７Ｇに入射する。検出部６７Ｇはこの緑色の光の強度を検出する。そして、検出部６７Ｒ、６７Ｇ及び６７Ｂの検出結果に基づいて、発光部６２Ｒ、６２Ｇ及び６２Ｂの出力を制御する。本具体例における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第１の実施形態の第１の具体例と同様である。

なお、上述の各具体例においては、表示部１５をＤＭＤにより構成する例を示したが、本発明はこれに限定されず、例えば、単色のＬＣＤにより構成してもよい。また、上述の各具体例においては、発光部が各色の光を時分割で出射する例を示したが、発光部は各色の光を同時に出射してもよい。この場合は、表示部として、例えばカラーのＬＣＤを使用することができる。更に、上述の各具体例においては、発光素子がＬＥＤである例を示したが、発光素子はＬＤであってもよい。

以上、第１及び第２の実施形態並びにそれらの具体例を参照して本発明を説明したが、本発明はこれらの実施形態及び具体例には限定されず、上述の各実施形態及びその具体例に係る投影表示装置に対して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に含有される。例えば、投影表示装置のパッケージング及びレンズ構成等は、この投影表示装置に要求されるサイズ及び性能に合わせて適宜選択することができる。

本発明の第１の実施形態に係る投影表示装置を例示するブロック図である。 第１の実施形態の第１の具体例に係る投影表示装置を例示する光学モデル図である。 本具体例に係る投影表示装置の発光部を例示する平面図である。 本具体例に係る投影表示装置の検出部を例示する平面図である。 第１の実施形態の第２の具体例に係る投影表示装置を例示する光学モデル図である。 第１の実施形態の第３の具体例に係る投影表示装置を例示する光学モデル図である。 第１の実施形態の第４の具体例に係る投影表示装置を例示する光学モデル図である。 第１の実施形態の第５の具体例に係る投影表示装置を例示する光学モデル図である。 本発明の第２の実施形態の具体例に係る投影表示装置を例示する光学モデル図である。

符号の説明

１ 投影表示装置、２ 発光部、３Ｒ 赤色発光素子、３Ｇ 緑色発光素子、３Ｂ 青色発光素子、４ 光学系、４ａ 上流側部分、４ｂ 下流側部分、５ 表示部、６ サンプラ、７ 検出部、８Ｒ 赤色光検出素子、８Ｇ 緑色光検出素子、８Ｂ 青色光検出素子、９ 制御部、１１、２１、３１、４１、５１、６１ 投影表示装置、１２、６２Ｒ、６２Ｇ、６２Ｂ 発光部、１３Ｒ 赤色ＬＥＤ、１３Ｇ 緑色ＬＥＤ、１３Ｂ 青色ＬＥＤ、１４、２４、５４、６４ 光学系、１４ｃ テーパライトパイプ、１４ｄ、１４ｅ、２４ｄ、２４ｅ、６４ｉ、６４ｊ、６４ｋ、６４ｌ 凸レンズ、１５ 表示部、１６ サンプラ、１７ 検出部、１８Ｒ、１８Ｇ、１８Ｂ ＰＤ、２４ｆ、５４ｇ、５４ｈ、６４ｆ アレイレンズ、６７Ｒ、６７Ｇ、６７Ｂ 検出部、７０ 波長合成プリズム、７０Ｒ 赤色反射面、７０Ｂ 青色反射面、１００ スクリーン

Claims (4)

1. 相互に異なる色の光を出射する複数の発光素子と、
   前記複数の発光素子から出射された光を混色する光学系と、
   前記混色された光に画像を付加する表示部と、
   前記光学系内又は前記光学系と前記表示部との間の光路に介在し前記光路を伝播する光の一部を前記光路から分離するサンプラと、
   前記分離された光における前記各色の成分の強度を検出する光検出素子と、
   前記検出結果に基づいて前記発光素子を制御する制御部と、
   を備えたことを特徴とする投影表示装置。
2. 前記サンプラは、前記サンプラにより分離された光が、前記光学系における前記サンプラよりも前記発光素子側の部分を逆行して前記光検出素子に入射するように配置されていることを特徴とする請求項１記載の投影表示装置。
3. 前記光学系は、前記光学系における前記サンプラよりも前記発光素子側の部分に配置されたアレイレンズを有することを特徴とする請求項１または２に記載の投影表示装置。
4. 前記複数の発光素子は、時分割で１色ずつ順番に点灯し、
   前記表示部は、そのときに点灯している前記発光素子の光の色に対応する画像を表示することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の投影表示装置。

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