JP3731381B2 - 液晶プロジェクタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルによって各原色を変調した画像を合成・投射する液晶プロジェクタに関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶プロジェクタとは、スクリーンなどへの投射画像を作成するためのライトバルブとして液晶パネルを用いたものであり、一般的には次のような構成となっている。すなわち、液晶プロジェクタは、例えば、3つの液晶パネルに対して、それぞれR(赤)色光、G(緑)色光、B(青)色光を照射するとともに、各色光の画像信号にしたがって駆動することにより、各色光に対応する画像を作成して、これらの画像を合成・投射する構成となっている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した液晶プロジェクタでは、特に、青色光が照射される液晶パネルが、他の緑色光および赤色光が照射される液晶パネルよりも著しく劣化して、その寿命が早く尽きる、という問題が発生した。これは、紫外領域に近い青色光には少なからず紫外線が含まれるためである。なお、ノート型パソコンや液晶テレビなどの一般用途の液晶パネルにおいて劣化が問題になっていない理由は、液晶パネルへの光強度が、プロジェクタに適用される液晶パネルのそれと比較して、遙かに低いためである。すなわち、液晶パネルの劣化は、プロジェクタのように光強度が高い用途への適用によってはじめて顕在化した問題である。
【0004】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、青色光のような、ある特定の色光を変調する液晶パネルの劣化を防止して、液晶パネルの延命化することが可能な液晶プロジェクタを提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、光源と、前記光源による光を複数の色光に分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された色光をそれぞれ入射して変調する液晶パネルであって、各々は、互いに異なる色光を変調する液晶パネルと、それぞれ変調された色光による合成像を投射する投射レンズと、前記液晶パネルへの入射色光を変更する制御回路とを具備することを特徴としている。
【0006】
本発明によれば、光源によって照射された光は、光分離手段によって複数の色光に分離され、液晶パネルによってそれぞれ変調された後、投射レンズによって合成されて、スクリーンなどに投射される。この際、制御回路は、液晶パネルへの入射色光を変更するので、ある特定の色光が、ある特定の液晶パネルによってのみ変調されるということがなくなる。すなわち、各液晶パネルは、ある特定の色光のみを変調するのではなく、変更毎に異なる色光を変調することになる。このため、各液晶パネルの劣化は均等化されるので、液晶パネルを実質的に延命化することが可能となる。
【0007】
ここで、本発明において、各色光に対応する画像信号を、前記液晶パネルの各々に供給するセレクタを備え、前記制御回路は、前記液晶パネルの各々に対し、入射色光に対応する画像信号が供給されるように、前記セレクタを制御することが望ましい。上述したように、本発明の要旨は、液晶パネルへの入射色光を変更することで、特定の液晶パネルの劣化を抑える点にあるが、入射色光に対応する画像信号が液晶パネルの各々に供給されるように制御すると、入射色光と画像信号に対応する色光とが一致するので、画像信号にしたがったカラー画像を投射することが可能となる。
【0008】
ところで、本発明において、液晶パネルの各々への入射色光を変更する態様としては、光分離手段によって分離される色光を変更する第1の態様と、液晶パネルの配置を変更する第2の態様と、両者を変更する第3の態様とが考えられるが、液晶パネルの配置を変更する第2および第3の態様は構成が複雑化する。そこで、本発明において、前記光分離手段は、回転可能なダイクロイックミラーの複数からなり、前記ダイクロイックミラーは、複数の色光のうちいずれかの色光を反射し、かつ、他の色光を透過させる領域を、回転方向に対して複数備えて、前記液晶パネルの各々は、前記複数のダイクロイックミラーによる反射光または透過光をそれぞれ変調し、前記制御回路は、前記複数のダイクロイックミラーをそれぞれ回転させることによって色光を変更する構成が望ましい。これにより、上記第1の態様が構成されることとなる。
【0009】
一方、本発明において、前記制御回路は、電源オフ時または電源オン時もしくはその双方において、前記液晶パネルへの入射色光を変更することが望ましい。このような構成によれば、色光と変調を行う液晶パネルとの対応関係の変更は、電源オフまたは電源オンという限られた時点で行われるので、変更に伴う画像の乱れは全く考慮する必要がないし、変更に伴って消費される電力を抑えることも可能となる。
【0010】
また、本発明において、前記制御回路は、電源オフ時または電源オン時において、特定の液晶パネルが特定の色光を一定時間変調したならば、入射色光を変更することが望ましい。このような構成によれば、色光と変調を行う液晶パネルとの対応関係の変更は、特定の液晶パネルが特定の色光を一定時間変調した場合であって、電源オフ時または電源オン時において行われるので、電源オンの期間が一様でなくても、各液晶パネルの劣化が、比較的、均等化される。
【0011】
このような構成において、前記光分離手段によって分離される色光は、赤色光、緑色光および青色光であり、前記制御回路は、赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ所定の順番で3つの液晶パネルに入射するように、色光を変更することが望ましい。これによって、色光が変更される毎に、各液晶パネルの劣化が均等化されることとなる。
【0012】
一方、本発明において、前記制御回路は、動作時において、前記液晶パネルへの入射色光を逐次変更することが望ましい。この構成によれば、色光の変更は、電源オフから電源オフまでという動作時において行われるので、ある色光が変調される時間は、連続動作時間に依存することなく、各液晶パネルにおいて互いにほぼ等しくすることが可能となる。
【0013】
また、このような構成においては、画像投影時に色光を変更することになるので、前記変更タイミングは、垂直走査帰線期間であることが望ましい。これにより、色光の変更に伴う投影画像の影響を抑えることが可能となる。なお、色光の変更間隔は、複数水平走査期間毎としても、複数垂直期間毎としても良いが、いずれにしても、変更タイミングは、垂直走査帰線期間を含んだタイミングとすることが望ましいことに変わりはない。
【0014】
くわえて、本発明において、前記光分離手段によって分離される色光は、赤色光、緑色光および青色光であり、前記制御手段は、赤色光および青色光が2つの液晶パネルに交互に入射するように、かつ、緑色光が同一の液晶パネルに入射するように、色光を変更することが望ましい。この構成によれば、投射される画像の輝度に大きな影響を与える緑色光は、特定の液晶パネルによってのみ変調されるので、色光の変更に伴う輝度変化を抑えることが可能となる。
【0015】
なお、本発明においては、液晶パネルへの入射色光を変更するものであるから、液晶パネルのモードについては問われない。すなわち、本発明において、液晶パネルは、透過型または反射型のいずれにおいても適用可能である。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0017】
<第1実施形態>
まず、本発明の第1実施形態に係る液晶プロジェクタについて説明する。図1は、この液晶プロジェクタの構成を示す平面図である。この図において、光源10は、白色光を照射するメタルハライドランプ12と、この照射光を略平行な光束として図1において左方に導くためのリフレクタ14とから構成されている。
【0018】
次に、ダイクロイックミラー21は、図2に示されるように、円盤形状であり、回転軸rcを中心にして放射状に等分割された3つの領域R、G、Bを有している。これら3つの領域のうち、R領域は、R(赤)色光に相当する波長領域の光のみを反射し、他の波長領域の光を透過するものである。同様に、G領域は、G(緑)色光に相当する波長領域の光のみを反射し、また、B領域は、B(青)色光に相当する波長領域の光のみを反射して、それぞれ、他の波長領域の光を透過するものである。
【0019】
そして、ダイクロイックミラー21は、静止状態において、光源10からの平行光束が3つの領域R、G、Bのうち、1つの領域に入射し、かつ、入射光に対して45度の位置関係となっている。このため、ダイクロイックミラー21では、いずれかの1つの領域において反射した1つの色光が図1において下方に反射される一方、他の色光については透過する構成となっている。さらに、回転軸rcはモータM1の回転子と直結されているため、モータM1の回転によって、反射光の色光を選択することが可能となっている。
【0020】
また、ダイクロイックミラー22は、ダイクロイックミラー21と同様な構成となっているが、反射する色光が異なるように設定されており、ダイクロイックミラー21によって透過された色光のうち、いずれか一方の色光のみを反射して、他方の色光を透過するとともに、モータM2によって回転する構成となっている。また、ミラー36は、ダイクロイックミラー21、22の透過光を、図1において下方に反射する構成となっている。
【0021】
次に、液晶パネル100A、100B、100Cは、それぞれダイクロイックミラー21、22およびミラー36によって反射された色光を、入射側および出射側に配置された偏光子112、114を用いて変調するものである。ここで、液晶パネル100A、100B、100Cの構成は、それぞれ次のような構成となっている。すなわち、各液晶パネル100A、100B、100Cの構成は、例えば、絵画素に対応し、かつ、透明性を有する画素電極が形成された基板と、対向電極が形成された基板との間にTN(Twisted Nematic)型液晶が挟持されるとともに、電圧無印加状態において、液晶分子の長軸方向が両基板間で約90度連続的にねじれるような配向処理が施された構成となっている。さらに、偏光子112の偏光軸は、入射側基板における液晶分子の配向方向となるように設けられ、同様に、偏光子114の偏光軸は、出射側基板における液晶分子の配向方向となるように設けられている。
【0022】
ここで、画素電極と対向電極との間を通過する光は、両電極間に挟持された液晶層への印加電圧がゼロであれば、液晶分子のねじれに沿って約90度旋光するが、印加電圧が高くなるにつれて、液晶分子が電界方向に傾く結果、電圧無印加状態の旋光性が徐々に消失する。このため、各液晶パネル100A、100B、100Cでは、入射光に対する出射光の偏光軸角度が、液晶層への印加電圧に応じて変化することになる。一方、偏光軸角度が変化した出射光のうち、偏光子114の偏光軸方向と同方向成分の光は透過するが、それと直交する方向の成分の光は遮断される。したがって、液晶層への印加電圧が高い程、偏光子114を通過する光量が減少するので、各液晶パネル100A、100B、100Cにおいて画素毎の印加電圧を制御することで、各色光毎に、かつ各画素毎に濃度変化させた画像が得られることとなる。なお、偏光子114の偏光軸を偏光子112の偏光軸と一致させても良く、この場合には、液晶層への印加電圧が高い程、偏光子114を通過する光量が増加することになる。
【0023】
一方、ミラー37は、液晶パネル100A(および偏光子112、114)の出射光を図1において左方に反射するものである。また、ダイクロイックミラー23、24は、それぞれダイクロイックミラー21と同様であるが、ぞれぞれ液晶パネル100B、100Cの出射光に対応する1つ色光のみを図1において左方に反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー23、24は、それぞれモータM3、M4によって回転する構成となっている。
【0024】
ここで、ミラー37による反射光は、ダイクロイックミラー23、24を透過するので、また、ダイクロイックミラー23の反射光は、ダイクロイックミラー24を透過するので、結局、ミラー37、ダイクロイックミラー23、24の各反射光が合成されて、これが投射レンズ50によってスクリーン60上に投射されることとなる。
【0025】
次に、ダイクロイックミラー21〜24による反射色光の関係について説明する。本実施形態では、これらダイクロイックミラー21〜24が、図3に示される3つの状態で遷移するように規定されている。すなわち、ダイクロイックミラー21〜24は、状態▲1▼において、それぞれR、G、G、Bの色光を反射し、状態▲2▼において、それぞれB、R、R、Gの色光を反射し、状態▲3▼において、それぞれG、B、B、Rの色光を反射するように、それぞれ規定されている。
【0026】
ここで、本実施形態に係る液晶プロジェクタの電気的な構成について図4を参照して説明する。この図において、制御回路210は、垂直走査に同期する垂直同期信号VSYNCと、水平走査に同期する水平同期信号HSYNCと、電源のオンオフを指示する信号ON(OFF)とを入力して、次のような制御を行うものである。すなわち、制御回路210は、第1に、赤色、緑色、青色にそれぞれ対応する画像信号R、G、Bと、この画像信号を供給する液晶パネル100A、100B、100Cとの組み合わせを指示する信号VSを出力し、第2に、ダイクロイックミラー21〜24の回転軸rcに直結されたモータM1〜M4に対して、回転パルスRP1〜RP4をそれぞれ出力し、第3に、各液晶パネル100A、100B、100Cに対して駆動に必要なクロック信号CLKなどを出力するものである。なお、信号ON(OFF)は、HレベルからLレベルに遷移した場合には、電源オフを指示する一方、LレベルからHレベルに遷移した場合には、電源オンを指示する信号である。
【0027】
また、各モータM1〜M4は、それぞれ1ショットの回転パルスRP1〜RP4が供給されると、図2において時計回りに120度だけ回転して、反射色光が変更される構成となっている。
【0028】
さて、セレクタ220は、信号VSに規定される組み合わせにしたがって、実際に、画像信号R、G、Bをそれぞれ液晶パネル100A、100B、100Cに供給するものである。したがって、液晶パネル100A、100B、100Cの各々には、信号VSに規定される組み合わせにしたがった画像信号R、G、Bのいずれかとともに、クロック信号CLKなどが供給されて、これらの信号に基づいて当該画像信号の色光の画像が形成されることとなる。
【0029】
次に、本実施形態に係る液晶プロジェクタの動作について、図5に示されるタイミングチャートを参照して説明する。ここでは、説明の便宜上、ダイクロイックミラー21〜24の初期状態が、図3に示される状態▲1▼である場合を想定して説明する。
【0030】
この状態▲1▼では、光源10による平行光束のうち、ダイクロイックミラー21では赤色光が反射して、液晶パネル100Aに入射する一方、緑色光および青色光が透過する。この透過光うち、ダイクロイックミラー22では緑色光が反射して、液晶パネル100Bに入射する一方、青色光が透過する。そして、この青色光の透過光は、ミラー36によって反射して、液晶パネル100Cに入射する。
【0031】
一方、状態▲1▼では、制御回路210は、セレクタ220に対して次のような組み合わせを規定する信号VSを出力する。すなわち、制御回路210は、液晶パネル100Aには画像信号Rが、液晶パネル100Bには画像信号Gが、液晶パネル100Cには画像信号Bが、それぞれ供給されるように、セレクタ220を制御する。
【0032】
このため、液晶パネル100Aには、赤色光が入射するとともに、画像信号Rが供給されるので、変調によって赤色の画像が形成されることになる。同様に、液晶パネル100Bには、緑色光が入射するとともに、画像信号Gが供給されるので、緑色光の画像が形成され、また、液晶パネル100Cには、青色光が入射するとともに、画像信号Bが供給されるので、青色光の画像が形成されることになる。
【0033】
さらに、状態▲1▼では、液晶パネル100Aによって変調された赤色光は、ミラー37によって反射し、ダイクロイックミラー23、24を透過するので、また、液晶パネル100Bによって変調された緑色光は、ダイクロイックミラー23によって反射し、ダイクロイックミラー24を透過するので、さらに、液晶パネル100Cによって変調された青色光は、ダイクロイックミラー24によって反射するので、結局、各色光の合成像がスクリーン60上に投射されることとなる。
【0034】
次に、信号ON(OFF)がLレベルに立ち下がって、電源オフが指示されると、制御回路210は、モータM1〜M4に対して、それぞれ1ショットの回転パルスRP1〜RP4を出力する。これにより、ダイクロイックミラー21〜24は、図において時計方向に120度回転するので、ダイクロイックミラー21は青色光を反射し、ダイクロイックミラー22、23は赤色を反射し、ダイクロイックミラー24は緑色光を反射することになる。すなわち、ダイクロイックミラー21〜24による各反射光の関係は、状態▲1▼から状態▲2▼へと遷移することになる。
【0035】
また、制御回路210は、この遷移に合わせて、セレクタ220を制御する。すなわち、制御回路210は、液晶パネル100Aには画像信号Bが、液晶パネル100Bには画像信号Rが、液晶パネル100Cには画像信号Gが、それぞれ供給されるように、セレクタ220を制御する。もっとも、電源オフが指示された後においては、画像形成が行われないので、ここでは、画像信号R、G、Bと、液晶パネル100A、100B、100Cとの組み合わせを変更する点に意味がある。
【0036】
ここで、液晶プロジェクタに限られず、液晶パネルを用いた装置にあっては、一般的に、電源オフの指示によって直ちに電源を遮断する構成とはなっていない。この理由は、液晶に電荷が書き込まれた状態で電源を遮断してしまうと、液晶に直流成分が印加された状態を放置することになって、液晶の劣化を促進させてしまうからである。このため、液晶パネルを用いた装置にあっては、一般的に、電源オフの指示後、一定時間、オフ信号を書き込む動作を繰り返して、液晶に書き込まれた電荷をリークさせてから、実際に、電源が遮断される構成となっている。また、液晶プロジェクタにあっては、メタルハライドランプ12を十分に冷却してから電源を遮断する必要もあるので、電源オフ指示により、メタルハライドランプ12を消灯させて、この後、一定時間だけ送風ファン(図示省略)を回転させてから、実際に、電源が遮断される構成となっている。したがって、電源オフ指示の直後にあっても、一定時間以内であるならば、電源が遮断されないので、制御回路210による組み合わせの変更が可能なのである。
【0037】
さて、信号ON(OFF)が立ち上がって、再び、電源が投入されると、制御回路210は、モータM1〜M4に対して、それぞれ1ショットの回転パルスRP1〜RP4を再び出力する。これにより、ダイクロイックミラー21〜24は、図2において時計方向に120度回転するので、ダイクロイックミラー21〜24による各反射光の関係は、電源オフ時における状態▲2▼から状態▲3▼へと遷移することになる。また、制御回路210は、この遷移に合わせて、液晶パネル100Aには画像信号Gが、液晶パネル100Bには画像信号Bが、液晶パネル100Cには画像信号Rが、それぞれ供給されるようにセレクタ220を制御する。
【0038】
したがって、液晶パネル100Aには、緑色光が入射するとともに、画像信号Gが供給されるので、変調によって緑色光の画像が形成されることになる。同様に、液晶パネル100Bには、青色光が入射するとともに、画像信号Bが供給されるので、青色光の画像が形成され、また、液晶パネル100Cには、赤色光が入射するとともに、画像信号Rが供給されるので、赤色光の画像が形成されることになる。さらに、状態▲3▼では、液晶パネル100Aによって変調された緑色光は、ミラー37によって反射し、ダイクロイックミラー23、24を透過するので、また、液晶パネル100Bによって変調された青色光は、ダイクロイックミラー23によって反射し、ダイクロイックミラー24を透過するので、さらに、液晶パネル100Cによって変調された赤色光は、ダイクロイックミラー24によって反射するので、結局、各色光の合成像がスクリーン60上に投射されることとなる。
【0039】
このように、本実施形態では、ある使用状態において、電源がオフされて、電源がオンされると、状態▲1▼→(状態▲2▼)→状態▲3▼へと移行するので、青色光を変調する主体が、液晶パネル100Cから液晶パネル100Bに変更される。さらに、電源がオフされて、電源がオンされると、状態▲3▼→(状態▲1▼)→状態▲2▼へと移行するので、青色光を変調する主体が、今度は、液晶パネル100Bから液晶パネル100Aに変更される。さらにもう1度、電源がオフされて、電源がオンされると、状態▲2▼→(状態▲3▼)→状態▲1▼へと移行して、上記初期状態に戻る。
【0040】
したがって、本実施形態では、電源オンオフを繰り返す毎に、青色光を変調する主体が液晶パネル100C→100B→100A→100Cという順番で変更されるので、青色光を変調することによる液晶パネルの劣化は、3つの液晶パネル100A、100B、100Cにおいて互いに均等に進行することになる。このため、本実施形態によれば、ある特定の液晶パネルのみが青色光を変調するという従来の構成と比較すると、劣化の均等化により、液晶パネルの寿命を延ばすことが可能となる。
【0041】
なお、本実施形態では、電源オフ時および電源オン時の双方において、状態▲1▼〜▲3▼を遷移させる構成としたが、本発明にあっては、青色光を変調する主体を順次変更すれば足りるので、電源オフ時または電源オン時のいずれか一方において、状態▲1▼〜▲3▼を遷移させる構成としても良い。この構成では、電源オフまたは電源オンする毎に、状態▲1▼→状態▲2▼→状態▲3▼→状態▲1▼という順番で遷移するので、青色光を変調する主体は、液晶パネル100C→100A→100B→100Cという順番で変更されることとなる。
【0042】
<第1実施形態の応用>
上述した第1実施形態では、青色光を変調する主体が電源オンオフ毎に変更されるため、液晶パネルの寿命を延ばすことは、確かに可能とはなっている。ただし、通常の用途では、電源オンの期間が一様でないので、青色光が照射される液晶パネルが、特定のパネルに偏ってしまう、という懸念がある。そこで、青色光が照射される時間が電源オンの期間になるべく依存しないで済ませた応用形態について説明する。
【0043】
図6は、この応用形態に係る液晶プロジェクタの電気的な構成を示すブロック図である。この図に示される構成が、図4に示される構成と相違する点は、積算カウンタ212が設けられるとともに、制御回路210が積算カウンタ212による積算結果ATにしたがって、液晶パネルへの入射色光を変更する点にある。詳細には、積算カウンタ212は、信号ONがHレベルとなる期間、すなわち、メタルハライドランプ12の点灯時間を積算して、その積算結果ATを出力するものである。また、応用形態に係る制御回路210は、各液晶パネル100A、100B、100Cに対して駆動に必要なクロック信号CLKなどを出力するとともに、電源オン時または電源オフ時に次のような処理を実行するものである。すなわち、制御回路210は、第1に、前回、液晶パネルへの入射色光を変更した際に記憶した積算結果ATを読み出すとともに、現在における積算結果ATから減算し、第2に、この減算結果が、ある所定の値を越えているか否かについて判別し、第3に、この判別結果が肯定的であれば、その電源オンまたは電源オフ時において、上述した第1実施形態のように、液晶パネルへの入射色光を変更するとともに、次回の判別に備えるべく、変更時の積算結果ATを記憶する、という制御を繰り返し実行する。
【0044】
この制御の結果、ある特定の液晶パネルに青色光が一定時間照射されると、その後の電源オンまたは電源オフにおいて、液晶パネルへの入射色光が変更されるので、電源オンの期間に比較的依存しないで、各液晶パネルに対して青色光が均等に照射されることとなる。
【0045】
なお、この応用形態に係る制御回路210では、何らかの形で積算結果ATを記憶する構成が必要となるが、図5においては、制御回路210の内部に設けることとしたため、特に図示はしていない。また、制御内容は、上記に限られず、例えば、積算結果ATが、ある定められた値を超える毎に、制御回路210に告知する構成を設けるとともに、この告知によって、制御回路210は、電源オフ時または電源オン時に、液晶パネルへの入射色光を変更する構成としても良い。
【0046】
<第2実施形態>
上述した第1実施形態およびその応用形態では、青色光を変調する主体が電源オンオフ毎に変更されるため、液晶パネルの寿命を延ばすことは、確かに可能とはなっている。だだし、その変更タイミングは、電源オンまたは電源オフに限られているために、液晶プロジェクタの連続使用時間が極端に長い場合には、特定の液晶パネルにだけ青色光が照射される事態は避けられない。そこで、このような事態を回避した第2実施形態について説明する。
【0047】
まず、第2実施形態に係る液晶プロジェクタは、電源オンからオフまでの動作時において、垂直走査期間毎に、青色光を照射する液晶パネルを変更するものである。ただし、緑色光を動作時に変更すると、合成像の輝度に大きく影響を与えるので、緑色光については、特定の液晶パネルによって変調し、赤色光および青色光を変調する液晶パネルを交互に変更することとしたものである。したがって、第2実施形態に係る液晶プロジェクタは、次に説明するように、動作が異なるのみであって、構成が第1実施形態と同じであるので、その説明については省略することとする。
【0048】
さて、本実施形態において、ダイクロイックミラー21〜24による反射色光の関係は、図7に示されるような2つの状態で規定されている。すなわち、ダイクロイックミラー21〜24は、状態▲4▼では、それぞれR、G、G、Bの色光を反射し、状態▲5▼では、それぞれB、G、G、Rの色光を反射するように、それぞれ規定される。また、本実施形態におけるモータM1、M4は、正極性のパルスによって、図2において時計回りに回転する一方、負極性のパルスによって反時計回りに回転する構成となっている。
【0049】
次に、本実施形態に係る液晶プロジェクタの動作について、図8に示されるタイミングチャートを参照して説明する。ここでは、説明の便宜上、ダイクロイックミラー21〜24の初期状態が、図7における状態▲4▼である場合を想定して説明する。
【0050】
この状態▲4▼は、上述した第1実施形態における状態▲1▼と全く同じである。すなわち、状態▲4▼では、光源10による平行光束のうち、ダイクロイックミラー21では赤色光が反射して、液晶パネル100Aに入射する一方、緑色光および青色光が透過し、この透過光うち、ダイクロイックミラー22では緑色光が反射して、液晶パネル100Bに入射する一方、青色光が透過して、この青色光の透過光がミラー36によって反射して、液晶パネル100Cに入射する。また、制御回路210は、液晶パネル100Aには画像信号Rが、液晶パネル100Bには画像信号Gが、液晶パネル100Cには画像信号Bが、それぞれ供給されるように、セレクタ220を制御する。さらに、状態▲4▼では、液晶パネル100Aによって変調された赤色光は、ミラー37によって反射し、ダイクロイックミラー23、24を透過するので、また、液晶パネル100Bによって変調された緑色光は、ダイクロイックミラー23によって反射し、ダイクロイックミラー24を透過するので、さらに、液晶パネル100Cによって変調された青色光は、ダイクロイックミラー24によって反射するので、結局、各色光の合成像がスクリーン60上に投射されることとなる。
【0051】
次に、状態▲4▼が1垂直走査期間経過して、垂直走査帰線期間において垂直走査同期信号VSYNCが供給されると、制御回路210は、モータM1、M4に対して、それぞれ1ショットの正極性回転パルスRP1、負極性回転パルスRP4を出力する。これにより、図2においてダイクロイックミラー21は、時計方向に120度回転し、ダイクロイックミラー24は反時計方向に120度回転するので、ダイクロイックミラー21は青色光を反射し、ダイクロイックミラー24は赤色を反射することになる。一方、モータM2、M3には何らパルスが供給されないので、ダイクロイックミラー22、23は、緑色光を反射する位置において固定状態となる。
【0052】
また、制御回路210は、この遷移に合わせて、液晶パネル100A、100Cに供給する画像信号を互いに入れ替えて、液晶パネル100Aには画像信号Bが、液晶パネル100Cには画像信号Rが、それぞれ供給されるように、セレクタ220を制御する。ただし、制御信号210は、液晶パネル100Bに供給する画像信号については、状態▲4▼、▲5▼にかかわらず固定化して画像信号Gとする。
【0053】
したがって、液晶パネル100Aには、入れ替わった青色光が入射するとともに、画像信号Bが供給されるので、変調によって青色の画像が形成されることになる。同様に、液晶パネル100Cには、入れ替わった赤色光が入射するとともに、画像信号Rが供給されるので、赤色の画像が形成されることになる。一方、液晶パネル100Bには、固定化された緑色が入射するとともに、画像信号Gが供給されるので、状態▲4▼と同様に、緑色の画像が形成されることになる。結局、状態▲5▼では、これら各色光による画像が1垂直走査期間だけ、スクリーン60上に投射されることになる。
【0054】
次に、状態▲5▼が1垂直走査期間経過して、垂直走査帰線期間において垂直走査同期信号VSYNCが供給されると、制御回路210は、モータM1、M4に対して、それぞれ1ショットの負極性回転パルスRP1、正極性回転パルスRP4を出力する。これにより、図2においてダイクロイックミラー21は、反時計方向に120度回転し、ダイクロイックミラー24は時計方向に120度回転するので、再び、ダイクロイックミラー21は赤色光を反射し、ダイクロイックミラー24は青色を反射することになる。
【0055】
また、制御回路210は、液晶パネル100A、100Cに供給する画像信号を互いに入れ替えて、液晶パネル100Aには画像信号Rが、液晶パネル100Cには画像信号Bが、それぞれ供給されるように、セレクタ220を制御する。このため、先に述べた状態▲4▼に基づく画像投射が再び行われることとなる。
【0056】
したがって、第2実施形態では、垂直走査期間毎に、青色光を変調する主体が液晶パネル100A、100C同士において交互に変更されるので、青色光を変調することによる液晶パネルの劣化は、動作時に2つの液晶パネル100A、100Cにおいて、互いに均等に進行することになる。このため、第2本実施形態によれば、液晶パネルの劣化が均等化されるとともに、液晶プロジェクタの連続使用時間が極端に長い場合に特定の液晶パネルにだけ青色光が照射される、という事態が回避されることとなる。さらに、第2実施形態では、輝度に与える影響の大きい緑色光については、固定化しているために、合成像において輝度がチラつくという不具合も解消される。
【0057】
なお、第2実施形態において液晶パネル100Bは、緑色光のみを変調するため、青色光と赤色光とを交互に変調する液晶パネル100A、100Cと比較して、劣化の程度が異なってしまう可能性もあるが、第1実施形態と同様に、電源オフまたはオンもしくはその双方において、緑色光を変調する液晶パネルを順次変更する構成とすれば、そのような問題も回避されることとなる。また、第1実施形態と同様に、動作時間の積算結果に応じて、液晶パネルへの入射光を変更する構成としても良い。また、第2実施形態では、青色光または赤色光を変調する液晶パネルの入れ替えを、1垂直走査期間毎としたが、複数走査期間毎としても、1または複数水平走査期間毎としても良いが、いずれにしても、垂直走査帰線期間において行う構成が、切替に伴う画像の乱れを回避できる点において最も望ましいと考える。
【0058】
<第3実施形態>
上述した第1および第2実施形態にあっては、液晶パネル100A、100B、100Cを透過型として説明したが、本発明は、各液晶パネルが反射型であっても適用可能である。そこで、第3実施形態として、反射型の液晶パネルを用いた構成について図9を参照して説明する。
【0059】
この図において、システム光軸PLに沿って配置する光源10は、偏光照明装置として作用するものである。ここで、メタルハライドランプ12からの出射された白色光は、リフレクタ14による反射で略平行な光束となって、第1のインテグレータレンズ16に入射する。これにより、メタルハライドランプ12から出射された白色光は、複数の中間光束に分割される。この分割された中間光束は、第2のインテグレータレンズを光入射側に有する偏光変換素子18によって、偏光方向がほぼ揃った一種類の偏光光束(s偏光光束)に変換されて、光源10から出射されることとなる。
【0060】
さて、光源10から出射されたs偏光光束は、偏光ビームスプリッタ40のs偏光光束反射面41によって反射されて、図において右方に導かれる。この反射光のうち、1つの色光が、ダイクロイックミラー21によって反射されて、液晶パネル100A’に入射する一方、他の2つの色光は、ダイクロイックミラー21を透過する。この透過光のうち、1つの色光が、ダイクロイックミラー24によって反射されて、液晶パネル100C’に入射する一方、残りの色光は、ダイクロイックミラー24を透過して、液晶パネル100B’に入射する。
【0061】
ここで、液晶パネル100A’、100B’、100C’は、それぞれ反射型であり、例えば、絵画素に対応し、かつ、反射性を有する画素電極が形成された基板と、対向電極が形成された基板との間にTN(Twisted Nematic)型液晶が挟持されて、一般的には、対向電極を入射側に配置した構成となっている。
【0062】
ここで、対向電極の側からの入射して画素電極によって反射した光は、両電極間に挟持された液晶層への印加電圧がゼロであれば、楕円偏光によって、入射光の偏光軸とは約90度ずれた偏光軸成分の多い光となる一方、印加電圧が高くなるにつれて、液晶分子が電界方向に傾く結果、入射光の偏光軸とのずれが徐々に減少する。このため、各液晶パネル100A’、100B’、100C’では、入射光に対する反射光の偏光軸角度が、液晶層への印加電圧に応じて画素毎に変化することになる。
【0063】
このようにして、液晶パネル100A’によって画素毎に偏光軸が変化した色光は、ダイクロイックミラー21により反射して、また、液晶パネル100B’によって画素毎に偏光軸が変化した色光は、ダイクロイックミラー24、21を透過して、さらに、液晶パネル100C’によって画素毎に偏光軸が変化した色光は、ダイクロイックミラー24を反射した後、ダイクロイックミラー21を透過して、それぞれ偏光ビームスプリッタ40に再入射する。ここで、各液晶パネル100A’、100B’、100C’によって画素毎に偏光軸が変化した色光のうち、s偏光成分は、s偏光光束反射面41の反射によって透過しない一方、p偏光成分は、s偏光光束反射面41を透過する。したがって、各色光毎にさらに画素毎に濃度変化させた画像を合成した画像が、偏光ビームスプリッタ40において得られて、この合成画像が投射レンズ50によってスクリーン60上に投射されることとなる。
【0064】
なお、ダイクロイックミラー21、24の回転、および、その回転に伴う画像信号の入れ替えについては、上述した第1および第2実施形態に説明したものが適宜用いられる。
【0065】
<その他>
なお、上述した第1、第2および第3実施形態にあっては、ダイクロイックミラー21〜24がそれぞれ3つの領域に分割された構成としたが、「6」や、「9」、「12」というように3の倍数に分割するとともに、モータM1〜M4の回転角度を1回について60度、40度、30度というようにしても良い。このようにダイクロイックミラー21〜24の分割領域数を多くすると、モータM1〜M4において1回の回転角度が小さくて済む反面、1つの色光を透過・反射する領域の面積が狭くなるという問題はある。
【0066】
また、上述した実施形態にあっては、液晶パネル100A、100B、100Cの駆動方式について言及しなかったが、これは、本発明では、アクティブマトリクス方式でも、パッシブマトリクス方式でも、いずれの方式においても適用可能であるためである。
【0067】
さらに、上述した実施形態にあっては、液晶パネル100A、100B、100Cにおいて用いた液晶をTN型としたが、これに限られず、他の型、例えば、電圧無印加状態において、両基板において垂直配向するSH型を用いても良いし、高分子中に微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いても良い。特に、高分子分散型液晶を用いると、前述の配向膜や偏光子などが不要となるため、光利用効率が高まり、このため高輝度化や低消費電力化などの点において有利である。
【0068】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、特定の色光を変調する液晶パネルの劣化を防止して、液晶パネルを延命化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係る液晶プロジェクタの構成を示す平面図である。
【図2】 同液晶プロジェクタにおけるダイクロイックミラーの構成を示す正面図である。
【図3】 同液晶プロジェクタにおける各ダイクロイックミラーの状態遷移図である。
【図4】 同液晶プロジェクタの電気的な構成を示すブロック図である。
【図5】 同液晶プロジェクタの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図6】 第1実施形態の応用形態に係る液晶プロジェクタの電気的な構成を示すブロック図である。
【図7】 本発明の第2実施形態に係る液晶プロジェクタにおける各ダイクロイックミラーの状態遷移図である。
【図8】 同液晶プロジェクタの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図9】 本発明の第3実施形態に係る液晶プロジェクタの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
10……光源
12……メタルハライドランプ
14……リフレクタ
21〜24……ダイクロイックミラー
36、37……ミラー
50……投射レンズ
100A、100B、100C、100A’、100B’、100C’……液晶パネル
210……制御回路
220……セレクタ
M1〜M4……モータ
Claims (9)
- 光源と、
前記光源からの光を複数の色光に分離する光分離手段と、
前記光分離手段によって分離された色光をそれぞれ入射して変調する液晶パネルと、
前記液晶パネルによってそれぞれ変調された複数の色光からなる合成像を投射する投射レンズと、
前記液晶パネルへ入射される前記色光を変更する制御回路と
を具備し、
前記制御回路は、電源オフ時または電源オン時もしくはその双方において、前記液晶パネルへ入射される前記色光を変更する
ことを特徴とする液晶プロジェクタ。 - 光源と、
前記光源からの光を複数の色光に分離する光分離手段と、
前記光分離手段によって分離された色光をそれぞれ入射して変調する液晶パネルと、
前記液晶パネルによってそれぞれ変調された複数の色光からなる合成像を投射する投射レンズと、
前記液晶パネルへ入射される色光を変更する制御回路と
を具備し、
前記制御回路は、特定の液晶パネルが特定の色光を一定時間変調した後に、電源オフ時または電源オン時において、前記液晶パネルへ入射される前記色光を変更する
ことを特徴とする液晶プロジェクタ。 - 各色光に対応する画像信号を、前記液晶パネルの各々に供給するセレクタを備え、
前記制御回路は、前記液晶パネルの各々に対し、入射色光に対応する画像信号が供給されるように、前記セレクタを制御する
ことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶プロジェクタ。 - 光源と、
前記光源からの光を複数の色光に分離する光分離手段と、
前記光分離手段によって分離された色光のうち、互いに異なる色光をそれぞれが入射して変調する複数の液晶パネルと、
前記複数の液晶パネルによってそれぞれ変調された複数の色光からなる合成像を投射する投射レンズと、
前記液晶パネルへ入射される色光を入れ替える制御回路と、
を具備し、
前記光分離手段は、複数の回転可能なダイクロイックミラーからなり、
前記ダイクロイックミラーは、複数の色光のうちいずれかの色光を反射し、かつ、他の色光を透過させる領域を、回転方向に対して複数備えて、
前記液晶パネルの各々は、前記ダイクロイックミラーによる反射光または透過光をそれぞれ変調し、
前記制御回路は、前記複数のダイクロイックミラーをそれぞれ回転させることによって、前記複数の液晶パネルのうちの一の液晶パネルと他の液晶パネルとで、入射される前記色光を入れ替える
ことを特徴とする液晶プロジェクタ。 - 前記光分離手段によって分離される色光は、赤色光、緑色光および青色光であり、
前記制御回路は、赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ所定の順番で3つの液晶パネルに入射するように、色光を入れ替える
ことを特徴とする請求項1または2に記載の液晶プロジェクタ。 - 前記制御回路は、動作時において、前記液晶パネルへの入射色光を逐次入れ替える
ことを特徴とする請求項4に記載の液晶プロジェクタ。 - 前記制御回路により色光を入れ替えるタイミングは、垂直走査帰線期間であることを特徴とする請求項6に記載の液晶プロジェクタ。
- 前記光分離手段によって分離される色光は、赤色光、緑色光および青色光であり、
前記制御手段は、赤色光および青色光が2つの液晶パネルに交互に入射するように、かつ、緑色光が同一の液晶パネルに入射するように、色光を入れ替える
ことを特徴とする請求項6または7に記載の液晶プロジェクタ。 - 前記液晶パネルは、透過型または反射型である
ことを特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載の液晶プロジェクタ。
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