JP2010519569A - デュアルモード機能を持つ投射型ディスプレイ装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】単一の光源を利用しながら、同時に異なる２つの映像をディスプレイできるデュアルモードで動作することのできる投射型ディスプレイ装置を提供すること。
【解決手段】本発明は、デュアルモード機能を持つ投射型ディスプレイ装置に関する。前記投射型ディスプレイ装置は、単一の光源部と、前記光源部から提供される光を互いに直交(orthogonal)する２つの偏光である第１の偏光波及び第２の偏光波に分離して提供する偏光ビーム分離器(PBS)と、前記偏光ビーム分離器から提供される第１の偏光波が進行する経路に配置され、第１の映像信号に応じて前記第１の偏光波を変調して第１の映像を提供する第１の光変調素子と、前記第１の光変調素子から提供される第１の映像を拡大投射させる第１の投射レンズ部と、前記偏光ビーム分離器から提供される第２の偏光波が進行する経路に配置され、第２の映像信号に応じて前記第２の偏光波を変調して第２の映像を提供する第２の光変調素子と、前記第２の光変調素子から提供される第２の映像を拡大投射する第２の投射レンズ部と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、２つの映像を同時にディスプレイできるデュアルモード機能を持つ投射型ディスプレイ装置に関し、より具体的には、単一の光源を利用して同時に異なる２つの映像をディスプレイできるようにすることによって、小型かつ低電力を消費する投射型ディスプレイ装置に関する。
最近、ディスプレイ装置であって、大画面及び高画質の映像の要求が増大するに従って、小型の映像を投射レンズ(projection lens)を利用して拡大投射する投射型装置の普及が急速に広がっている。投射型ディスプレイ装置は、スクリーンに画像が投射される方向によって、前面投射方式と後面投射方式とに大別される。前記前面投射方式は、一般的な会議用プロジェクターとして多く使われ、今後超小型プロジェクターへの発展が予想される。前記後面投射方式のディスプレイ装置は、図１のような投射・テレビが代表的である。このような投射・テレビは、薄厚かつ低価格で大画面を具現できる平板ディスプレイが注目されている。
前面投射方式及び後面投射方式に利用されている光変調素子としては、液晶表示装置(LCD)、デジタルマイクロミラー素子(Digital Micromirror Device、'DMD')及び反射型LCoS(Liquid Crystal on Silicon)が広く利用されている。前記LCoS及びLCDは、いずれも液晶変調装置であり、LCoSは、反射型であり、LCDは、透過型と反射型とに区分でき、必要によって製作できる。前記液晶変調装置は、外部から与えられる電気的な変異に対して入射される偏光の回転角度を変化させ、特定の方向の偏光板を透過させることによって光の強さが変わるようにすることで、映像をディスプレイさせるようになる。一方、DMDは、デジタル光プロセシング(Digital Light Processing、'DLP')システムで使われる一種の素子であって、微細なミラーを＋１０及び−１０度に変化させ、光の反射角度を２つのモードに変換させる作用をする光スイッチディスプレイ素子である。
図１は、一般的なRP-TV(Rear Projection TV）の内部構成を概略的に示した構成図である。図１を参照すれば、投射・テレビは、光源から出る光を、DMD、LCoS、LCD等光変調素子に提供し、光変調素子の映像を投射レンズ系及びミラーを利用して拡大させ、スクリーンに結像させるようになる。このように、小型かつ高画質の光変調素子を利用して映像をスクリーンに拡大投射するようになるので、大画面の映像を容易に具現できる。また、このような投射システムは、CRTに比べて高解像度と高輝度を確保することができるので、大画面ディスプレイとして期待されている。上述したように、大画面を具現させるために、様々な投射型ディスプレイ装置が提供されてきている。
一方、近来、ディスプレイ装置についての技術が発展し、その使用用途も多変化していくことから、異なる２つの映像を同時にディスプレイできるディスプレイ装置に対する要求が増大している。とこれが、従来の投射型ディスプレイ装置は、単一の映像のみを提供する単純な使用形態のみが提案されているだけである。
また、近来になって、多様な形態のマルチメディアコンテンツが提供されてきており、大部分のマルチメディア再生機器や通信機器が無線に駆動されたり、携帯用や移動用に使われるに従って、小型ながらも消費電力の小さいデュアルモード機能を持つ投射型ディスプレイ装置に対する要求が増大している。
上述した問題点を解決するための本発明の目的は、単一の光源を利用しながら、同時に異なる２つの映像をディスプレイできるデュアルモードで動作することのできる投射型ディスプレイ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、小型かつ低電力で駆動できるデュアルモード機能を持つ投射型ディスプレイ装置を提供することにある。
上述した技術的課題を達成するための本発明の特徴は、単一の光源部を利用して異なる２つの映像を同時にディスプレイできる投射型ディスプレイ装置に関するものであって、
全動作を制御する駆動部と、
単一の光源部と、
前記光源部から提供される光を第１の偏光波及び第２の偏光波に分離して提供する偏光ビーム分離器と、
前記偏光ビーム分離器から提供される第１の偏光波が進行する経路に配置され、前記駆動部から提供される第１の映像信号に応じて前記第１の偏光波を変調して第１の映像を提供する第１の光変調素子と、
前記第１の光変調素子から提供される第１の映像を拡大投射させる第１の投射レンズ部と、
前記偏光ビーム分離器から提供される第２の偏光波が進行する経路に配置され、前記駆動部から提供される第２の映像信号に応じて前記第２の偏光波を変調して第２の映像を提供する第２の光変調素子と、
前記第２の光変調素子から提供される第２の映像を拡大投射する第２の投射レンズ部と、を具備する。
上述した特徴を持つ前記投射型ディスプレイ装置の前記光源部のランプ部は、赤色(R)、青色(B)、緑色(G)のLEDからなるLEDアレイからなることが望ましい。
上述した特徴を持つ前記投射型ディスプレイ装置の前記第１及び第２の光変調素子は、透過型光変調素子及び反射型光変調素子から選択されて構成されることが望ましい。
本発明によって、異なる２つの映像を同時にディスプレイできる投射型ディスプレイ装置を提供できるようになる。特に、本発明に係る投射型ディスプレイ装置は、単一の光源部を利用して、異なる２つの映像を同時にディスプレイできるようにすることによって、全体的な大きさを小型化できるだけでなく、低電力で駆動できるようになる。
また、本発明に係る投射型ディスプレイ装置は、根本的に光源の偏光損失を避けることができ、小型ながらも消費電力が減少され、その結果、携帯用や移動用に使われることができる。
一般的な光変調装置を利用した投射型RP-TV(Rear Projection TV)装置を概略的に示した内部構成図である。 本発明の望ましい実施形態に係るデュアルモード機能を持つ投射型ディスプレイ装置を概略的に示した内部構成図である。 本発明の望ましい実施形態に係るデュアルモード機能を持つ投射型ディスプレイ装置の光源部の他の実施形態を例示的に示した内部構成図である。
以下、添付の図面を参照して、本発明の望ましい実施形態に係るデュアルモード機能を持つ投射型ディスプレイ装置の構造及び動作について具体的に説明する。
図２は、本発明の望ましい実施形態に係るデュアルモード機能を持つ投射型ディスプレイ装置の内部構成を概略的に示した構成図である。図２を参照すれば、前記投射型ディスプレイ装置３０は、単一の光源部３００と、偏光ビーム分離器(Polarization Beam Splitter、'PBS')３１０と、第１の光変調素子３２０と、第１の投射レンズ部３３０と、第２の光変調素子３４０と、第２の投射レンズ部３５０と、駆動部(図示せず)と、を具備する。
前記駆動部は、投射型ディスプレイ装置３０の全動作を制御するものであり、前記光源部３００、第１の光変調素子３２０、及び第２の光変調素子３４０の動作を制御する。特に、前記駆動部は、異なる２つの映像をディスプレイさせるために、第１の映像に該当する映像信号、及び、第２の映像に該当する第２の映像信号を第１の光変調素子３２０及び第２の光変調素子３４０に各々提供する。
単一の光源部３００は、ランプ部、フライアイレンズなどのような光均一化光学系等から構成される。前記ランプ部は、レーザー又はLEDから構成されることが望ましい。例えば、前記ランプ部は、赤色(R)、緑色(G)、青色(B)のLEDモジュールが互いに分離されている青色、緑色、赤色のLEDアレイ(array)からなる３板式から構成され、各LEDアレイが１８０Hzによって順次駆動されR、G、B色相の光を順次提供するようになる。一方、本発明の光源部３００のランプ部の他の実施形態は、赤色のLEDと青色のLEDとが一つのモジュール内に順次配置され一つのLEDアレイからなり、緑色のLEDが順次配置され一つのLEDアレイからなる２板式から構成されたり、赤色、緑色、青色のLEDが順次配置され一つのLEDアレイからなる１板式から構成されることもできる。図３は、赤色、緑色、青色のLEDが順次配置され一つのLEDアレイからなる１板式の光源部４００を使用する場合を例示的に示した構成図である。また、本発明の光源部１１０のランプ部は、LEDアレイだけでなく、OLED、LDなどから構成されることもでき、点光源又は面光源も使われることができる。
前記光源部は、当業者に自明な技術であるので、本明細書では、これらについての具体的な説明を省略する。
偏光ビーム分離器(PBS)３１０は、前記光源部から提供される光を直交(orthogonal)する２つの偏光波である第１の偏光波(例えば、P波)及び第２の偏光波(例えば、S波)に分離して、第１の偏光波及び第２の偏光波を互いに異なる光経路に沿って提供する。
参考に、光は、波動として解釈され、波動は、一般的に２つの直交する波動成分であるP波とS波とが合わせられてなり、‘P波’は、波動の進行方向と媒質の振動方向とが一致する縦波を称するものであり、‘S波’は、波動の進行方向と媒質の振動方向とが直角である横波を称するものである。本願発明が属する当該技術分野の通常の知識を有する者にとっては、‘P波’、‘S波’の用語及びその意味は自明なものであり、本明細書では、これに関するより詳細な説明は、省略する。
前記光源部から提供される光のP波は、前記偏光ビーム分離器３１０を通って、光経路が進行方向の垂直方向に追って変更されて進行するようになり、前記光源部から提供される光のS波は、前記偏光ビーム分離器３１０を通って、光経路が進行方向と同じ方向に追って続いて進行するようになる。
第１の光変調素子３２０は、前記偏光ビーム分離器から提供される第１の偏光波であるP波が進行する経路に配置され、前記駆動部から提供される第１の映像信号に応じて前記第１の偏光波を変調して第１の映像を提供する。前記第１の光変調素子は、透過型光変調素子を使用することができ、前記透過型光変調素子としては、透過型HTPS-LCDマイクロディスプレイ素子などがある。
第１の投射レンズ部３３０は、前記第１の光変調素子の正面に配置され、前記第１の光変調素子から提供される第１の映像を拡大投射させるようになる。
第２の光変調素子３４０は、前記偏光ビーム分離器から提供される第２の偏光波であるS波が進行する経路に配置され、前記駆動部から提供される第２の映像信号に応じて前記第２の偏光波を変調して第２の映像を提供するようになる。前記第２の光変調素子３４０は、反射型光変調素子を使用することが望ましく、反射型光変調素子としては、LCoS、反射型LCD、DMD素子などが選択的に使われることができる。
前記第２の光変調素子が反射型LCoS光変調素子である場合、第２の投射レンズ部３５０は、第２の光変調素子から反射された光が、PBSから再反射されて出射される経路上に配置され、前記第２の光変調素子から提供される第２の映像を拡大投射させるようになる。
一方、前記第２の光変調素子が反射型DMD光変調素子である場合、前記第２の光変調素子の配置角度を調整し、光経路上に第２の投射レンズ部を配置することによって、好みの位置に所定の映像を提供できるようになる。
図２に示されるように、第１の光変調素子を透過型光変調素子から構成し、第２の光変調素子を反射型光変調素子から構成することで、異なる位置に配置されるスクリーン上(‘a’及び‘b’)に異なる映像を結像させ得るようになる。
本発明の他の実施形態は、第１の光変調素子及び第２の光変調素子の双方を透過型光変調素子から構成したり、双方を反射型光変調素子から構成することもできる。
上述した構成を持つ本発明に係る投射型ディスプレイ装置は、単一の光源部を利用して、異なる第１の映像及び第２の映像を異なる位置に同時に提供することによって、デュアルモードで動作することができるようになる。
以上、本発明に関してその望ましい実施形態を中心として述べたが、これは、但し例示に過ぎず、本発明を限定するものではなく、本発明が属する分野の通常の知識を有する者であれば、本発明の本質的な特性を逸脱しない範囲において、以上に例示していない種々の変形と応用が可能であることが分かるはずである。例えば、本発明の実施形態において、第１及び第２の光変調素子並びに光源部等は、投射型ディスプレイ装置の全体的な性能を向上させるために多様に変形して実施できるものである。そして、このような変形と応用に関連する差異点は、添付の請求範囲で規定する本発明の範囲に含まれるものとして解析されるべきである。
本発明に係る技術は、移動通信端末やPMP、又は、PDAのような携帯用の個人情報端末などに広く使われることができる。
３０ 投射型ディスプレイ装置
３００ 単一の光源部
３１０ 偏光ビーム分離器
３２０ 第１の光変調素子
３３０ 第１の投射レンズ部
３４０ 第２の光変調素子
３５０ 第２の投射レンズ部

Claims (5)

  1. 投射型ディスプレイ装置において、
    全動作を制御する駆動部と、
    単一の光源部と、
    前記光源部から提供される光を第１の偏光波及び第２の偏光波に分離して提供する偏光ビーム分離器と、
    前記偏光ビーム分離器から提供される第１の偏光波が進行する経路に配置され、前記駆動部から提供される第１の映像信号に応じて前記第１の偏光波を変調して第１の映像を提供する第１の光変調素子と、
    前記第１の光変調素子から提供される第１の映像を拡大投射させる第１の投射レンズ部と、
    前記偏光ビーム分離器から提供される第２の偏光波が進行する経路に配置され、前記駆動部から提供される第２の映像信号に応じて前記第２の偏光波を変調して第２の映像を提供する第２の光変調素子と、
    前記第２の光変調素子から提供される第２の映像を拡大投射する第２の投射レンズ部と、
    を具備し、単一の光源部を利用して第１の映像及び第２の映像を同時に提供することによってデュアルモードで動作することができる投射型ディスプレイ装置。
  2. 前記光源部のランプ部は、赤色(R)、青色(B)、緑色(G)のLEDからなるLEDアレイからなることを特徴とする請求項１に記載の投射型ディスプレイ装置。
  3. 前記第１及び第２の光変調素子は、透過型光変調素子であることを特徴とする請求項１に記載の投射型ディスプレイ装置。
  4. 前記第１及び第２の光変調素子は、反射型光変調素子であることを特徴とする請求項１に記載の投射型ディスプレイ装置。
  5. 前記第１の光変調素子は、透過型光変調素子であり、第２の光変調素子は、反射型光変調素子であることを特徴とする請求項１に記載の投射型ディスプレイ装置。
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