JP2008275930A - 投写型映像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源の消費電力を効果的に抑制しながら、各走査位置（画素位置）における色表示を円滑かつ適正に行い得る投写型映像表示装置を提供する。
【解決手段】緑光、赤光および青光を発光する光源１１、１３、１５の他に、別途、白光を発光する光源１７を配置する。画素位置に白色を表示する場合には、Ｗ光用の光源１７のみが発光され、また、橙色を表示する場合には、Ｗ光用の光源１７と赤光用の光源１３が発光される。別途、白光用の光源１７を配することにより、色表示の際に点灯すべき光源の数が削減され、その分、消費電力が抑制される。
【選択図】図１

Description

本発明は、被投写面上においてビームを走査させることにより画像を表示する投写型映像表示装置に関する。

現在、スクリーン面上においてビームを走査させることにより画像を表示する走査型のプロジェクタが開発されている。この種のプロジェクタでは、光源として、たとえばレーザ光源が用いられ、各走査位置（画素位置）におけるレーザ光の強度を映像信号に基づいて変調することにより被投写面上に画像が表示される。

図４は、この種のプロジェクタの構成例を示す図である。図において、１、３、５はそれぞれ緑色、赤色および青色波長帯のレーザ光を出射するレーザ光源である。レーザ光源１、３、５から出射されたレーザ光は、ダイクロイックプリズムアレイ７によって合成され、投写ユニット８によって、スクリーン面上において２次元方向に走査される。２、４、６は、それぞれ、レーザ光源１、３、５から出射されたレーザ光をスクリーン面上において所定径のビームスポットに収束させる光学系である。
特開２００２−２２９５３１

図４に示す構成例では、緑色、赤色および青色のレーザ光を合成して所望の色が生成されるため、映像投写の際に、各画素位置においてレーザ光源１、３、５を同時に点灯させる状況が度々発生する。たとえば、走査位置（画素位置）に白を表示する場合には、レーザ光源１、３、５の全てを点灯させる必要があり、また、橙色や水色などを表示する場合には、適宜発光レベルを調節しながら、レーザ光源１、３、５の全てを同時に点灯させる必要がある。

このように、図４の構成例では、色表示のために全てのレーザ光源１、３、５を同時に点灯させる状況が度々発生し、このため、レーザ光源１、３、５における電力消費が比較的大きなものとなってしまう。

特に、緑色波長帯のレーザ光は、現在のところ、ポンピングレーザから出射されたレーザ光から非線形結晶により２倍の周波数の光を作り出す第２高調波発生方法が一般的であるため、緑色発光時には、ポンピングレーザの発光レベルを、他のレーザ光源に比べ、数段高める必要がある。したがって、白色表示や、橙色表示等の際に、緑色のレーザ光の発光を抑制できれば、それだけで、プロジェクタの電力消費を顕著に抑制することができる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、光源の電力消費を効果的に抑制しながら、各走査位置（画素位置）における色表示を円滑かつ適正に行い得る投写型映像表示装置を提供することを課題とする。

本発明に係る投写型映像表示装置は、赤色光を出射する第１の光源と、緑色光を出射する第２の光源と、青色光を出射する第３の光源と、白色光を出射する第４の光源と、前記第１、第２、第３および第４の光源から出射された前記赤色光、緑色光、青色光および白色光を被投写領域において２次元方向に走査させる走査部と、前記第１、第２、第３および第４の光源を映像信号に基づき駆動する駆動回路とを有することを特徴とする。

ここで、第１、第２、第３および第４の光源は、それぞれ、対応する色のレーザ光を出射するレーザ光源とすることができる。この他、第１、第２、第３および第４の光源としてＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いることもできる。さらに、第４の光源としてハロゲンランプ等を用いることもできる。

本発明において、前記駆動回路は、走査位置に白色を表示する場合に、前記第４の光源のみを点灯させるよう構成され得る。さらに、前記駆動回路は、走査位置に赤色、緑色または青色と白色とを光学的に重ねた色を表示する場合に、前記第１、第２または第３の光源と、前記第４の光源のみを点灯させるよう構成され得る。

本発明によれば、別途、白色光を出射する第４の光源が配されているため、白色や、赤色、緑色または青色と白色とを光学的に重ねた色を走査位置（画素位置）に表示する際の光源の点灯数を削減することができる。具体的には、走査位置（画素位置）に白色を表示させる場合には、第４の光源のみを発光させれば良く、また、橙色（赤色と白色を光学的に重ねた色）を表示させる場合には、第１の光源と第４の光源のみを発光させれば良い。よって、本発明によれば、光源の電力消費を効果的に抑制することができ、同時に、各走査位置（画素位置）における色表示を円滑かつ適正に行うことができる。

本発明の効果ないし意義は、以下に示す実施の形態の説明により更に明らかとなろう。ただし、以下の実施の形態は、あくまでも、本発明を実施化する際の一つの例示であって、本発明は、以下の実施の形態に記載されたものに何ら制限されるものではない。

図１に実施の形態に係るレーザプロジェクタの構成を示す。

図において、１１は、緑色波長帯のレーザ光（以下、「Ｇ光」という）を出射するレーザ光源、１２は、レーザ光源１１から出射されたＧ光をスクリーン面上において所定径のビームスポットに収束させる光学系、１３は、赤色波長帯のレーザ光（以下、「Ｒ光」という）を出射するレーザ光源、１４は、レーザ光源１３から出射されたＲ光をスクリーン面上において所定径のビームスポットに収束させる光学系、１５は、青色波長帯のレーザ光（以下、「Ｂ光」という）を出射するレーザ光源、１６は、レーザ光源１５から出射されたＢ光をスクリーン面上において所定径のビームスポットに収束させる光学系、１７は、白色波長帯のレーザ光（以下、「Ｗ光」という）を出射するレーザ光源、１８は、レーザ光源１７から出射されたＷ光をスクリーン面上において所定径のビームスポットに収束させる光学系である。

光学系１２、１４、１６、１８を透過したＧ光、Ｒ光、Ｂ光、Ｗ光は、ダイクロイックプリズムアレイ１９によって光軸が整合される。すなわち、Ｇ光は、ダイクロイックプリズムアレイ１９に配された３つの波長選択性のミラー面１９ａ、１９ｂ、１９ｃを全て透過し、Ｒ光は、ミラー面１９ａによって反射され、ミラー面１９ｂ、１９ｃを透過し、Ｂ光は、ミラー面１９ｂによって反射され、ミラー面１９ｃを透過し、Ｗ光は、ミラー面１９ｃによって反射される。レーザ光源１１、１３、１５、１７は、ダイクロイックプリズムアレイ１９を通過した後のＧ光、Ｒ光、Ｂ光、Ｗ光の光軸が整合するような位置に配置されている。

２０は、ダイクロイックプリズムアレイ１９によって光軸が整合されたＧ光、Ｒ光、Ｂ光およびＷ光を、スクリーン面上において２次元方向にスキャンさせる駆動ミラーユニットである。駆動ミラーユニット２０は、Ｇ光、Ｒ光、Ｂ光およびＷ光が色合成された投写レーザ光をスクリーン面上において水平方向（同図中、Ｙ軸方向）および垂直方向（同図中、Ｚ軸方向）に走査させる第１のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）ミラー２０ａおよび第２のＭＥＭＳミラー２０ｂを備えている。ダイクロイックプリズムアレイ１９からの投写レーザ光は、第１のＭＥＭＳミラー２０ａにより第２のＭＥＭＳミラー２０ｂに向かって反射される。その後、投写レーザ光は、第２のＭＥＭＳミラー２０ｂによりスクリーン方向に反射される。

変調信号生成回路２１は、入力映像信号に基づいて、Ｇ光、Ｒ光、Ｂ光およびＷ光を変調するための信号を生成し、生成した変調信号をレーザ駆動回路２２に出力する。レーザ駆動回路２２は、入力された変調信号をもとにレーザ光源１１、１３、１５、１７を駆動する信号を生成し、生成した信号をもとにレーザ光源１１、１３、１５、１７を駆動する。これにより、レーザ光源１１、１３、１５、１７から出力されるＧ光、Ｒ光、Ｂ光およびＷ光の強度が入力映像信号に応じて変調される。

ミラー駆動回路２３は、後述の如く、投写レーザ光をスクリーン上において２次元方向（水平方向／垂直方向）にスキャンさせるための駆動信号を、第１および第２のＭＥＭＳミラー１８ａ、１８ｂに供給する。ディスプレイ制御回路２４は、ミラー駆動回路２３による投写レーザ光のスキャン動作と、変調信号生成回路２１およびレーザ駆動回路２２によるＧ光、Ｒ光、Ｂ光およびＷ光の変調動作とを同期させる等、画像投写に関する各種の処理を制御する。

図２を参照して、スクリーン面上における投写レーザ光のスキャン動作を説明する。

図示の如く、スクリーン面上の被投写領域には、所定サイズの画素が設定されている。投写レーザ光は、一つの走査ライン上のある各画素を水平方向（同図中、Ｙ軸方向）に走査する。この走査が終了すると、その走査ラインに対し１段下にある走査ラインが水平方向に走査される。この走査が、最上段の走査ラインから最下段の走査ラインまで繰り返される。そして、最下段の走査ラインに対する走査が終了すると、最上段の走査ラインに戻って同様の走査が実行される。ここで、被投写領域上における投写レーザ光のスポット径は、走査ラインに垂直な方向における画素の幅と同程度に設定されている。

図２に示す各画素位置では、その画素に表示すべき色に応じて、Ｇ光、Ｒ光、Ｂ光およびＷ光の強度が調節される。

図３は、Ｇ光、Ｒ光、Ｂ光およびＷ光に対する強度設定の一例を模式的に示す図である。同図には、図４の構成例（従来例）を用いた場合の強度設定例が併せて示されている。なお、同図（ａ）には、表示色に関係なく全てのレーザ光源を最高強度（Ｌmax）にて点灯したときの状態が示されている。図中、Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｗの表記の真上位置のバーは、それぞれ、Ｇ光、Ｒ光、Ｂ光およびＷの強度レベルを示している。

同図（ｂ）右側（実施例）を参照して、画素位置に白色を表示する場合、本実施の形態では、Ｗ光のみが発光され、その他の色の光は発光されない。すなわち、レーザ光源１７のみが点灯され、その他のレーザ光源１１、１３、１５は非点灯状態とされる。これに対し、図４の構成例では、図３（ｂ）左側（従来例）に示す如く、白色表示時には、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の全てが同時に発光される。つまり、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光用のレーザ光源が全て点灯される。

また、同図（ｃ）の右側（実施例）を参照して、画素位置に橙色を表示する場合、本実施の形態では、Ｒ光とＷ光が発光され、その他の色の光は発光されない。すなわち、レーザ光源１３、１７が点灯され、その他のレーザ光源１１、１５は非点灯状態とされる。これに対し、図４の構成例では、図３（ｃ）左側（従来例）に示す如く、橙色表示時には、Ｇ光とＢ光の強度をＲ光の強度よりも低くした状態で、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の全てが同時に発光される。すなわち、橙色表示の場合にも、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光用のレーザ光源が全て点灯される。

図３（ｂ）（ｃ）の左図（従来例）と右図（実施例）を対比して分かるとおり、本実施の形態では、図４の構成例に比べ、点灯すべきレーザ光源の数を削減することができ、その分、消費電力を抑制することができる。特に、同図に示す白色および橙色表示では、他の光源に比べて電力消費が数段高い緑色レーザ光のレーザ光源を点灯させずとも良いため、図４の構成例に比べ、電力消費を顕著に抑制することができる。

図３には図示されていないが、水色（青色と白色を光学的に重ねた色）を表示する場合にも、本実施の形態では、Ｂ光とＷ光を発光させるのみで良く、よって、図４の構成例に比べ、電力消費を顕著に抑制することができる。

なお、緑色と白色を光学的に重ねた色を表示する場合、本実施の形態では、Ｇ光とＷ光が同時に発光される。この場合、電力消費の大きいＧ光用のレーザ光源１１を点灯させる必要があるが、図４の構成例ではさらにＲ光を発光させる必要があるため、本実施の形態では、Ｒ光の発光を省略できる分、図４の構成例に比べ電力消費を抑制することができる。

以上、本実施の形態によれば、別途、白色光を出射するレーザ光源１７が配されているため、走査位置（画素位置）において白色や、緑色、赤色、青色と白色を光学的に重ねた色を表示する場合に、Ｇ光、Ｒ光、Ｂ光の全てを同時に発光させる必要がなく、よって、レーザ光源による電力消費を効果的に抑制することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態に制限されるものではなく、また、本発明の実施の形態も、上記以外に種々の変更が可能である。

たとえば、上記実施の形態では、第１および第２のＭＥＭＳミラー２０ａ、２０ｂにより投写レーザ光を走査させるようにしたが、ガルバノミラーやレンズアクチュエータ等を用いて投写レーザ光を走査させることもできる。また、上記実施の形態では、光源としてレーザ光源を用いたが、ＬＥＤ等の他の発光素子を光源として用いることもできる。さらに、白色光発光用のレーザ光源１７をハロゲンランプ等に置き換えることもできる。

この他、本発明の実施の形態は、特許請求の範囲に示された技術的思想の範囲内において、適宜、種々の変更が可能である。

実施の形態に係るレーザプロジェクタの構成を示す図 実施の形態に係る投写レーザ光のスキャン動作を説明する図 実施の形態に係る各色光の強度制御を説明する図 従来例を説明する図

符号の説明

１１、１３、１５、１７ … レーザ光源
２０ … 駆動ミラーユニット（走査部）
２０ａ … 第１のＭＥＭＳミラー（走査部）
２０ｂ … 第２のＭＥＭＳミラー（走査部）
２１ … 変調信号生成回路（駆動回路）
２２ … レーザ駆動回路（駆動回路）

Claims (3)

1. 赤色光を出射する第１の光源と、
   緑色光を出射する第２の光源と、
   青色光を出射する第３の光源と、
   白色光を出射する第４の光源と、
   前記第１、第２、第３および第４の光源から出射された前記赤色光、緑色光、青色光および白色光を被投写領域において２次元方向に走査させる走査部と、
   前記第１、第２、第３および第４の光源を映像信号に基づき駆動する駆動回路と、
   を有することを特徴とする投写型映像表示装置。
2. 請求項１において、
   前記駆動回路は、走査位置に白色を表示するとき前記第４の光源のみを点灯させる、
   ことを特徴とする投写型映像表示装置。
3. 請求項１または２において、
   前記駆動回路は、走査位置に赤色、緑色または青色と白色を光学的に重ねた色を表示するとき、前記第１、第２または第３の光源と、前記第４の光源のみを点灯させる、
   ことを特徴とする投写型映像表示装置。
   

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