JP3906672B2 - プロジェクタ並びにプロジェクタの照明および画素駆動方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、空間光変調素子、画像表示装置、照度分布均一化光学素子、照明装置、表示欠陥補助装置およびプロジェクタに関し、特に、スクリーンに投写する画像を走査する技術に関する
【０００２】
【従来の技術】
従来のプロジェクタは、光源が放射する照明光をインテグレータによって照度分布を均一化して、ライトバルブに入射し、映像信号に基づいて照明光を変調して画像光を形成し、その画像光を投写レンズによって拡大してスクリーンに表示するようになっている。前記ライトバルブは、１フレーム分の画素をマトリックス状に並べて、投写される照明光を映像信号に基づいて変調して画像光を形成する画像形成領域を有している。
【０００３】
そのため、従来のプロジェクタでは、画像形成領域が形成した画像光の全体を投写レンズによって拡大して、画面全体をスクリーンに投写し、画像を表示するものがある。また、従来のプロジェクタには、１フレーム全体の画像光を１ラインずつ走査して、スクリーン画面上に表示するものもある。
【０００４】
一方、従来のプロジェクタのライトバルブを照明する手段としては、カラーホイールにより色分離した光をシーケンシャルにライトバルブに投写して、ライトバルブによって強度変調を行って画像光を形成する手段、または、カラースクロール方式と呼ばれているようなＲ，Ｇ，Ｂを帯状にライトバルブ上をスクロールさせて色表示を行う手段が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のプロジェクタでは、画面全体を投写する場合では１フレーム分の全画素を作り込んだライトバルブが必要であるため、例えば、1フレーム分が数万個の画素の場合には、その全ての作り込まなければならず、歩留まりが上がらず高価なライトバルブとなって、プロジェクタ自体が高価になってしまう問題点がある。また、従来のプロジェクタでは、高画質化の要求に応えるためにライトバルブの画素数を増やすとライトバルブが大きくなるため、例えば、液晶ライトバルブの場合では液晶パネルも大きくなり、1枚のウエハから取れる個数が減り、さらに高価なプロジェクタになってしまう問題点がある。
【０００６】
一方、従来のプロジェクタでは、１ライン毎に走査する場合には、高速にスキャンする必要があるため、ライン中の画素を駆動する速さが非常に早くなくてはならず、ＰＷＭ変調時の最小ビット表示が間に合わなくなる問題点がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高画質化に伴う画素数の増加によっても歩留まりの高い小型な液晶ライトバルブなどの空間光変調素子と、この空間光変調素子によって画像を表示する画像表示装置と、前記空間光変調素子を照明する照明装置と、空間光変調素子に画素欠陥が発生した場合に欠陥画素を検出する欠陥画素検出装置と、検出された画素の表示を補って表示する表示欠陥補助装置およびそれらの各部を備えた小型で安価なプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による空間光変調素子は、照明光を電気信号に基づいて変調してマトリックス状に配列した画素によって画像光を形成する画像形成領域を有し、前記画像形成領域は、１フレームの画像を構成する画素の行または列方向のライン数よりも少なくかつ少なくとも２本のラインを配列した領域とし、１フレームの画像を構成するラインの映像信号によってライン毎の画像光を順次形成していくことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、１フレームの画像を構成するラインの映像信号によってライン毎の画像光を順次形成していくため、ライン毎の画像光を順次高速にスキャンさせて投写させることによって、人間の目が１フレームの画像を認識するように表示できる。そのため、ライトバルブなどの空間光変調素子の画像形成領域が、１フレーム分形成しなくても、ライン毎に画像光を順次形成できるため、ライトバルブなどの空間光変調素子を小型化することができる。
【００１０】
また、前記空間光変調素子は、前記画像形成領域を構成する画素のライン毎に異なる色の照明光を照射されるようにしてもよい。この構成によれば、行または列方向のラインで帯状に異なる色の照明光が画像形成領域に照射されるため、その照明光をスキャンして高速にスクリーンに投写させることによって、人間の目には、カラー画像が表示されたものとして認識することができる。特に、前記ライン毎に照射する照明光の色は、赤・緑・青または赤・緑・青・白の各色とすれば、自然色に近いカラー画像を表示できる。
【００１１】
また、画像表示装置は、前記空間光変調素子から出射される画像光をスクリーンに投写するために拡大する投写レンズと、前記投写レンズから出射された画像光をスキャンしてスクリーンに順次投写して１フレーム毎の画像を順次表示させる走査光学系と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、照度分布均一化光学素子は、前記走査光学系を、前記投写レンズの前または後の光路上に配置するのが好ましい。また、前記空間光変調素子の画像形成領域を構成するライン群に照射する照明光を各色毎に照度分布を均一化して照射することを特徴とする。
【００１３】
なお、前記照度分布均一化光学素子は、光源が放射する照明光を呑み込む入射面と、照明光を繰り返して反射する内壁面と、ライン状に各色毎に分離した照明光を出射する色分離出射面とを有し、入射側から出射側に照明光を透過させるロッドインテグレータとしてもよい。
【００１４】
また、照度分布均一化光学素子は、光源が放射する照明光を各色毎に入射する色分離入射面と、各色毎に入射した照明光を各色毎に繰り返して反射する各色毎の内壁面と、各色毎に分離した照明光をライン状に出射する色分離出射面とを有し、入射側から出射側に照明光を透過させるロッドインテグレータとしてもよい。
【００１５】
また、照明装置は、前記照度分布均一化光学素子と、前記照度分布均一化光学素子に照明光を放射する光源とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、この発明のプロジェクタは、前記空間光変調素子と、前記画像表示装置と、前記照明装置と、を組み合わせて構成したことを特徴とする。なお、前記空間光変調素子を、前記画像表示装置を構成する投写レンズに対して移動させて走査するのが好ましい。前記空間光変調素子の移動は、前記投写レンズに対して平行移動とするようにしてもよいことを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクタ。また、前記投写レンズを、前記空間光変調素子に対して移動させて走査するようにしてもよい。
【００１７】
またさらに、前記投写レンズの移動は、前記空間光変調素子に対して光軸方向に移動させてもよい。前記空間光変調素子の画像形成領域は、1フレームを構成する画素の行方向のラインで形成し、前記画像表示装置の走査光学系の走査方向を、前記画像形成領域の列方向に走査してもよい。また、前記空間光変調素子の画像形成領域は、１フレームを構成する画素の列方向のラインで形成し、前記画像表示装置の走査光学系の走査方向を、前記画像形成領域の行方向に走査してもよい。
【００１８】
また、この発明のプロジェクタは、前記空間光変調素子の画素形成領域に照明する照明光の照度分布に傾斜を持たせる照度分布傾斜手段を備え、ライン毎の照度分布の強さに応じてパルス長が変化するようにしてもよい。
【００１９】
また、この発明のプロジェクタは、前記空間光変調素子と、前記画像表示装置と、前記空間光変調素子に照明光を放射する光源と、を組み合わせて構成し、前記光源の持つ照度分布の照度分布の強さに応じてパルス長が変化するようにしてもよい。なお、前記空間光変調素子を、ライン毎の照度分布の強さに応じて変調する表示ビット数に相当するパルス幅を変化させて制御するのが好ましい。
【００２０】
また、表示欠陥検出装置は、前記空間光変調素子の画素形成領域の走査方向に直交するラインの画素の点灯状態を検出する点灯状態検出手段と、前記点灯状態検出装置が検出した点灯状態に応じて常にオン状態またはオフ状態の画素を欠陥画素として認識する欠陥画素検出手段と、を有することを特徴とする。
【００２１】
また、画像表示装置は、前記表示欠陥検出装置と、欠陥画素が検出された場合に、欠陥画素の表示分の点灯パルス幅または消灯パルス幅を他の正常画素に振り分けて表示させる画素駆動手段とを有することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、画素欠陥がある場合には、その欠陥画素を検出して正常画素が欠陥画素の動作を補って表示するため、画像の劣化を防ぐことができ、明るさ班の発生も抑えられ、人間の目に欠陥画素を目立たなく表示できる。たとえば、同じ色で複数のラインを持つ場合に、任意のライン上に欠陥画素が生じたとき、欠陥画素の列が同画素がその画素分を補うことによって、色の欠落を補って表示できる。
【００２３】
なお、前記画素駆動手段は、欠陥画素が常時オフ状態の場合には、対応するラインの正常画素が欠陥画素のオンビットの長さ分だけ補うように点灯パルス幅を長くし、欠陥画素が常時オフ状態の場合には、対応するラインの正常画素が欠陥画素のオフビットの長さ分だけ補うようにオフパルス幅を長くして、各画素を駆動してもよい。また、前記空間光変調素子の画素形成領域に、欠陥画素の点灯または消灯状態を補う正常画素として使用する画素のラインを少なくとも１本備えてもよい。
【００２４】
また、欠陥画素が属する走査方向のラインを行ラインとし、前記欠陥画素が属する走査方向のラインと直交するラインを列ラインとした場合に、欠陥画素の消灯・点灯状態を補うラインと前記列ラインとが交わる画素が、欠陥画素の点灯・消灯状態を補うように駆動してもよい。
【００２５】
また、欠陥画素が複数のラインに複数存在する場合に、同一の予備のラインで補助するようにしてもよい。また、欠陥画素を補助するラインを、正常に表示動作しているラインの画素に行わせてもよい。
【００２６】
また、この発明のプロジェクタは、前記画像表示装置を備えたことを特徴とする。
【００２７】
したがって、この発明によれば、高画質化に伴う画素数の増加によっても歩留まりの少ない小型な液晶ライトバルブなどの空間光変調素子と、この空間光変調素子によって画像を表示する画像表示装置と、前記空間光変調素子を照明する照明装置と、空間光変調素子に画素欠陥が発生した場合に欠陥画素を検出する欠陥画素検出装置と、検出された画素の表示を補って表示する表示欠陥補助装置およびそれらの各部を備えた小型で安価なプロジェクタを提供できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２９】
図１は、この発明の実施の形態の概略構成を説明する図である。図において、スキャニングミラー１は、図示しない投写レンズからの画像光を反射してスクリーン上に投写画像１０２を投写する。このスキャンミラー１は、ライン１０１をスクリーン上に形成して、回転することによって、図中上から下に向けて表示して画像光を投写して映像を表示していく。
【００３０】
前記ライン１０１は、複数本のラインからなり、ライン群１０３には赤色光（Ｒ色光）、ライン群１０４には緑色光（Ｇ色光）、ライン群１０５には青色光（Ｂ色光）を割り当てた図示しないライトバルブからの画像光によって形成されている。
【００３１】
この構成によると、スキャンミラー１が高速に回転して各ライン群１０３，１０４，１０５を順に表示していくため、人間の目には各色が混ざり合いカラー画像として認識されることになる。
【００３２】
したがって、この構成によると、前記ライトバルブは、上述したように、ライン１０１分の画像光を順に表示していけばよく、１フレーム分の画像光を一度に投写する必要がないため、従来の１フレーム分の画像光を投写していたライトバルブよりも小型化でき、スキャン方向の輝度分布が解消された低コストで画質の良いプロジェクタを提供できる。また、高画質化を図ったとしてもライトバルブを小型にすることが可能であるため、プロジェクタ自体を小型化できるため、低コスト化を図ることも可能である。
【００３３】
図２は、実施の形態の照明装置を説明する図である。この照明装置２００は、ランプ２０１と、インテグレータ２０２と、レンズ２０３と、ライトバルブ（Ｌ／Ｖ）２０４とを主に備えている。前記ランプ２０１は、照明光を放射する光源であり、例えば、ハロゲンランプなどから構成する。
【００３４】
前記インテグレータ２０２は、Ｒ色光、Ｇ色光、Ｂ色光の各色毎に透過させて照度分布を均一にして、各色毎に出射するロッドインテグレータである。このインテグレータ２０２は、入射端面側または出射端面側に各色のみを透過させるフィルターを形成してある。たとえば、Ｒ色光のみを透過し、Ｇ色光およびＢ色光を反射するようなフィルターである。
【００３５】
なお、このインテグレータ２０２は、反射面に囲まれたタイプのものでも、ガラスのロッドタイプの全反射を利用するものでもどちらでも良い。また、レンズアレイを用いたものでもよい。また、３色に分ける場合に限らず、例えば、Ｒ色光、Ｇ色光、Ｂ色光および白色光の４分割に分けるように構成してもよい。
【００３６】
前記レンズ２０３は、インテグレータ２０２から出射された各色に分離された照明光を拡大して、Ｌ／Ｖ２０４の画像形成領域に照射する。前記Ｌ／Ｖ２０４は、各色の照明光が照射され、図示しない制御部からの映像信号に基づいて照明光を変調して画像光を形成する。このＬ／Ｖ２０４は、その画像光もライン状に分離した状態で図示しない投写レンズに出射する。
【００３７】
上記構成の照明装置２００では、ランプ２０１から出射した照明光がインテグレータ２０２に入射すると、インテグレータ２０２は３色の照明光に分離し、レンズ２０３を通してＬ／Ｖ２０４の画像形成領域に照射することになる。
【００３８】
図３は、実施の形態の照明装置を説明する図である。この照明装置３００は、ランプ２０１と、インテグレータ３０３と、図示しないレンズ２０３と、図示しないライトバルブ（Ｌ／Ｖ）２０４とを主に備えている。
【００３９】
前記インテグレータ３０３は、ランプ２０１からの照明光をそのまま入射する開口を設けた反射膜３０１と、Ｒ色光、Ｇ色光、Ｂ色光の各色毎に透過させるフィルターとしてのダイクロイック膜３０２を出射端面側に形成してある。前記反射膜３０１は、ダイクロイック膜３０２で反射された光を戻す働きをする。なお、ダイクロイック膜を反射膜３０１の代わりの設けてもよい。この構成によれば、反射膜がダイクロイック膜で反射された光を再利用できるため、より光利用効率の良い照明装置が得られる。
【００４０】
図４は、この発明の実施の形態のプロジェクタの概略図である。このプロジェクタ４００は、ランプ２０１と、インテグレータ４０４と、レンズ２０３と、反射ミラー４０６と、Ｌ／Ｖ４０３と、投写レンズ４０２と、軸４０５を中心に回転するスキャンミラー４０１とを主に備えている。
【００４１】
図２または図３で説明した構成からなるインテグレータ４０４を出射した各色に分離された照明光は、レンズ２０３、反射ミラー４０６を経てＬ／Ｖ４０３の画像形成領域に照射される。Ｌ／Ｖ４０３は映像信号に基づいて照射光を変調する。そして、Ｌ／Ｖ４０３で変調されてライン状に形成された各色毎の画像光は、投写レンズ４０２を透過し、スキャンミラー４０１で反射される。このとき、スキャンミラー４０１は軸４０５を中心に回転し、複数のラインをスキャンして、図示しないスクリーンへ投写して、図１で説明したように画像を表示する。
【００４２】
なお、ここでは、スキャンミラー４０１として平面ミラーを回転させるタイプを示したが、多角形の各面にミラーを有するポリゴンミラーを回すことによっても同様にスキャンできる。
【００４３】
図５は、この発明の実施の形態のプロジェクタの他の例の概略図である。上記図４で説明したプロジェクタでは、スキャンミラーを投写レンズの後段に配置した場合を説明したが、この例ではスキャンミラーを投写レンズの前段に配置した点が相違する。
【００４４】
このプロジェクタ５００では、図示しない照明装置から照射された照明光がＬ／Ｖ５０５に入射して変調され各色に分離された画像光がＬ／Ｖ５０５から出射され、その画像光がレンズ５０２を通ってスキャンミラー５０３で反射して投写レンズ５０４に呑み込まれる。このとき、スキャンミラー５０３は、軸５０６を中心にして回転して、画像光の出射角度を順次変えて投写レンズ５０４に呑み込ませる。
【００４５】
次に、図６および図７を用いて、スキャン方法を説明する。図６は、Ｌ／Ｖを移動させて複数のラインをスキャンさせる例を説明する図である。図において、Ｌ／Ｖ６０１は、図示しないスクリーンに対して平行移動するようになっている。Ｌ／Ｖ６０１を出射した画像光は、投写レンズ６０３を通ってスクリーン６０２上に結像される。このとき、Ｌ／Ｖ６０１は、スクリーン６０２に対して平行移動させられて（図中左右方向への移動させられて）、スキャンすることになる。
【００４６】
図中、Ｌ／Ｖ６０１が、第１の位置にあるときには、第１の位置のスキャン位置に結像し、第２の位置にあるときには、第２の位置のスキャン位置に結像することによって、画像をスクリーン６０２に表示する。
【００４７】
図７は、投写レンズを移動させて複数のラインをスキャンさせる他の例を説明する図である。図６の場合と相違するのは、図６はＬ／Ｖを移動させてスキャンしたのに対して、図７の場合は投写レンズを移動させてスキャンする点である。
【００４８】
図において、投写レンズ７０３は、スクリーン７０２に対して平行移動するようになっている。Ｌ／Ｖ７０１を出射した画像光は、投写レンズ７０３を通ってスクリーン７０２上に結像される。このとき、投写レンズ７０３は、スクリーン７０２に対して平行移動させられて（図中左右方向への移動させられて）、スキャンすることになる。
【００４９】
図中、投写レンズ７０３が左右に移動すると、Ｌ／Ｖ７０１から出射する画像光のスクリーン７０２上の結像位置も左右に移動してスキャンすることによって、画像をスクリーン７０２に表示する。
【００５０】
図８は、複数のラインのスキャン方向を説明する図である。マトリックス状の画素空間において、短辺方向を行方向、長辺方向を列方向とすると、図１では列方向のラインに対して行方向にスキャンする場合を説明していた。この図８では、行方向のラインに対して列方向にスキャンする場合を示している。図において、Ｌ／Ｖ８００が、左から右に向かってスキャンして、画像を表示するようになっている。なお、右から左にスキャンするようにしてもよい。
【００５１】
この構成によると、図１に示した場合に比べて、ラインの長さが短くなるため、Ｌ／Ｖ８００の大きさをより小さくすることができる。但し、図１の場合に比べてスキャン速度を速くする必要がある。
【００５２】
次に、ライトバルブに欠陥画素が存在する場合に、欠陥画素を検出して欠陥画素の表示を補助する方法を説明する。
【００５３】
図９は、Ｌ／Ｖに照射させる照明光の照明方法および画素駆動方法の説明図である。（ａ）には、ライン毎に照明光量に分布を持たせる例を示している。（ｂ）には、通常表示と今回発明の表示とのビット長の比較を説明するタイミングチャートを示す。
【００５４】
（ａ）に示すように、ｌｉｎｅ１〜９までラインがある場合に、ｌｉｎｅ５で最大値をとりｌｉｎｅ１，９で最小値をとる分布にしたときには、（ｂ）に示すように、通常表示の場合に２５６分の１階調で表示していたときに、ｌｉｎｅ１，９の場合はその６倍の階調表示を行うようにする。
【００５５】
ところで、１画素の最短ｏｎ時間は、（Ｌ／Ｖのライン数）／［（フレーム周波数）×（色の数：Ｒ，Ｇ，Ｂであれば３）×（表示画像のライン数）×（強度変調の分解能）］で決定することができる。したがって、最も画素のスイッチング速度が要求されるのは、強度変調の最小分解能の時、すなわち、全ｏｆｆの次の段階の時である（最小ビット表示の時）。
【００５６】
そのため、分布９０１に示すように、照明光量に分布を持たせ、照明光量の低いラインに最小ビット表示を担当させることにより、画素の明るさは、（表示時間）×（光量）で決まるため、表示時間を長くできる。なお、画素応答時間に問題なければ、このような照明光量分布を設けることによって強度変調分解能を上げることができる。
【００５７】
図１０は、各ラインに表示ビットを割り当てる例の説明図である。図に示すように、例えば、ライン１には表示ビット１，２を割り当て、ライン２には表示ビット３，４を割り当てるように、各ライン毎に表示ビットを増加させるようにしてもよい。この構成によると、ライン毎に表示ビットをシフトさせているため、周辺回路（シフトレジスタ）などの付加を減らすことができる。
【００５８】
図１１〜１３を用いて、画素欠陥の検出方法を説明する。なお、画素欠陥を検出するにあたり、Ｌ／Ｖの走査方向のラインの画素の点灯状態を検出するセンサを備え、そのセンサからの出力を監視して、常にオン状態またはオフ状態の画素を決定する図示しない欠陥画素検出装置を備える必要がある。
【００５９】
図１１は、画素欠陥が生じたときの説明図である。画素欠陥１１０１が生じた列１１０２では、画素欠陥が常時オフの場合、列１１０２に存在する正常な画素に画素欠陥の表示すべきオンビットを分担させて表示させる。同様に、欠陥が常時オンの場合、列１１０２に存在する正常な画素に、画素欠陥がオフすべきビットを分担させて差し引き表示させる。
【００６０】
この処理によると、製造時、または、動作時に画素欠陥が生じても列方向（スキャン方向）の画素でそれを補うことができ、信頼性が上がる。
【００６１】
図１２は、欠陥画素が発生したラインの代替ラインを用いて表示する場合の説明図である。なお、この場合もセンサと制御部とを備える必要がある。Ｌ／Ｖの画像形成領域には、通常の表示を行うライン１２０２と、通常は表示に関与しない予備ライン１２０１を設ける。画素欠陥１２０４が発生すると欠陥画素が生じたライン１２０３を予備ライン１２０１に代替させ、予備ラインを欠陥が発生したライン１２０３として駆動させる。このとき、欠陥が生じたライン１２０３は休止することになる。この処理によると、他のラインに影響なく欠陥ラインを修復できる。
【００６２】
図１３は、欠陥画素が複数発生した場合の説明図である。この場合もセンサと制御部を備える必要がある。複数のラインを持つＬ／Ｖに通常の表示を行うライン１３０１と、通常は表示に関与しない予備ライン１３０２を備える。例えば、第1の画素欠陥１３０３が生じた場合に、同じ列（スキャン方向）の予備のライン１３０２にある画素１３０７を代替画素として用いる。また、第二の欠陥画素１３０４が異なる場所で発生した時も同様に画素１３０８を代替画素として用いる。このようにすると、異なるラインで発生した欠陥画素に対しても予備ラインで対処することができ、より信頼性を向上できる。
【００６３】
図１４は、欠陥画素の検出方法を説明する概念図である。図１１〜１３を用いて説明した前記センサと前記処理部とで欠陥画素を検出する。たとえば、複数のラインでスキャンする場合に、Ｌ／Ｖはラインスキャン領域１４０１を画像表示エリア１４０２内を移動させて走査していく。なお、ここでは、左側から右側にスキャンするものとする。
【００６４】
ところで、図に示すように、センサ１４０３が、画像表示エリア１４０２の外側にラインを検出するように配置してある。ラインスキャン領域１４０１の各ラインが通過する毎にセンシングする。このセンサ１４０が通過する時のライン中の画素駆動パターンを中間強度に変調する。
【００６５】
図示しない制御部は、その表示強度からずれている画素を欠陥画素として判断する。なお、このセンサ１４０３は、表示エリアに配置してもよいし、図５の投写レンズ前の像面位置の表示エリアの外の５０１に配置してもよい。また、ここでは、画素駆動パターンを中間強度に設定したが、少なくとも１種類以上のパルス幅を持つパターンでもよい。さらに、センサ１４０３は、画素毎に静電容量等を検出するようにしてもよい。
【００６６】
以上説明したように、この発明の実施の形態によれば、１フレームの画像を構成するラインの映像信号によってライトバルブがライン毎の画像光を順次形成していくため、ライン毎の画像光を順次高速にスキャンさせて投写させることによって、人間の目が１フレームの画像を認識するように表示できる効果が得られる。そのため、ライトバルブの画像形成領域が、１フレーム分形成しなくても、ライン毎に画像光を順次形成できるため、ライトバルブを小型化することができるため、それに伴ってプロジェクタ自体の小型化・低コスト化を図れる効果が得られる。
【００６７】
なお、色分離可能な構成のインテグレータを設けたため、スキャン方向に対し垂直方向の光量分布を均一にすることができる。また、インテグレータにダイクロイック膜から反射する光を再度出射側に向けて反射する反射膜を設けることによって、光利用効率の良い照明装置を提供できる。
【００６８】
さらに、上述したように、照明光に光量分布を持たせ、それに応じた画素駆動を行うことにより、最小ビット表示時間を長くできる。また画素応答時間に問題がなければ、このような照明光量分布を設けることによって強度変調分解能を上げることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、１フレームの画像を構成するラインの映像信号によって空間光変調素子がライン毎の画像光を順次形成していくため、ライン毎の画像光を順次高速にスキャンさせて投写させることによって、人間の目が１フレームの画像を認識するように表示できる効果が得られる。そのため、ライトバルブなどの空間光変調素子の画像形成領域が、１フレーム分形成しなくても、ライン毎に画像光を順次形成できるため、ライトバルブなどの空間光変調素子を小型化することができるため、それに伴ってプロジェクタ自体の小型化・低コスト化を図れる効果が得られる。
【００７０】
したがって、この発明によれば、高画質化に伴う画素数の増加によっても歩留まりの高い小型な液晶ライトバルブなどの空間光変調素子と、この空間光変調素子によって画像を表示する画像表示装置と、前記空間光変調素子を照明する照明装置と、空間光変調素子に画素欠陥が発生した場合に欠陥画素を検出する欠陥画素検出装置と、検出された画素の表示を補って表示する表示欠陥補助装置およびそれらの各部を備えた小型で安価なプロジェクタを提供できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の概略構成を説明する図である。
【図２】この発明の実施の形態の照明装置を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態の照明装置を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態のプロジェクタの概略図である。
【図５】この発明の実施の形態のプロジェクタの他の例の概略図である。
【図６】Ｌ／Ｖを移動させて複数のラインをスキャンさせる例を説明する図である。
【図７】投写レンズを移動させて複数のラインをスキャンさせる他の例を説明する図である。
【図８】複数のラインのスキャン方向を説明する図である。
【図９】Ｌ／Ｖに照射させる照明光の照明方法および画素駆動方法の説明図である。
【図１０】各ラインに表示ビットを割り当てる例の説明図である。
【図１１】画素欠陥が生じたときの説明図である。
【図１２】欠陥画素が発生したラインの代替ラインを用いて表示する場合の説明図である。
【図１３】欠陥画素が複数発生した場合の説明図である。
【図１４】欠陥画素の検出方法を説明する概念図である。
【符号の説明】
１ スキャニングミラー
１０１ ライン
１０２ 投写画像
１０３ ライン群
１０４ ライン群
１０５ ライン群
１４０ センサ
２００ 照明装置
２０１ ランプ
２０２ インテグレータ
２０３ レンズ
３００ 照明装置
３０１ 反射膜
３０２ ダイクロイック膜
３０３ インテグレータ
４００ プロジェクタ
４０１ スキャニングミラー
４０２ 投写レンズ
４０４ インテグレータ
４０５ 軸
４０６ 反射ミラー
５００ プロジェクタ
５０２ レンズ
５０３ スキャニングミラー
５０４ 投写レンズ
５０５ Ｌ／Ｖ
５０６ 軸
６０２ スクリーン
７０２ スクリーン
７０３ 投写レンズ
９０１ 分布
１１０１ 画素欠陥
１１０２ 列
１２０１ 予備ライン
１２０２ ライン
１２０３ ライン
１２０４ 画素欠陥
１３０１ ライン
１３０２ ライン
１３０２ 予備ライン
１３０３ 画素欠陥
１３０４ 欠陥画素
１３０７ 画素
１３０８ 画素
１４０１ ラインスキャン領域
１４０２ 画像表示エリア
１４０３ センサ
１０３，１０４，１０５ ライン群
２０４ Ｌ／Ｖ
【発明の属する技術分野】
この発明は、空間光変調素子、画像表示装置、照度分布均一化光学素子、照明装置、表示欠陥補助装置およびプロジェクタに関し、特に、スクリーンに投写する画像を走査する技術に関する
【０００２】
【従来の技術】
従来のプロジェクタは、光源が放射する照明光をインテグレータによって照度分布を均一化して、ライトバルブに入射し、映像信号に基づいて照明光を変調して画像光を形成し、その画像光を投写レンズによって拡大してスクリーンに表示するようになっている。前記ライトバルブは、１フレーム分の画素をマトリックス状に並べて、投写される照明光を映像信号に基づいて変調して画像光を形成する画像形成領域を有している。
【０００３】
そのため、従来のプロジェクタでは、画像形成領域が形成した画像光の全体を投写レンズによって拡大して、画面全体をスクリーンに投写し、画像を表示するものがある。また、従来のプロジェクタには、１フレーム全体の画像光を１ラインずつ走査して、スクリーン画面上に表示するものもある。
【０００４】
一方、従来のプロジェクタのライトバルブを照明する手段としては、カラーホイールにより色分離した光をシーケンシャルにライトバルブに投写して、ライトバルブによって強度変調を行って画像光を形成する手段、または、カラースクロール方式と呼ばれているようなＲ，Ｇ，Ｂを帯状にライトバルブ上をスクロールさせて色表示を行う手段が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のプロジェクタでは、画面全体を投写する場合では１フレーム分の全画素を作り込んだライトバルブが必要であるため、例えば、1フレーム分が数万個の画素の場合には、その全ての作り込まなければならず、歩留まりが上がらず高価なライトバルブとなって、プロジェクタ自体が高価になってしまう問題点がある。また、従来のプロジェクタでは、高画質化の要求に応えるためにライトバルブの画素数を増やすとライトバルブが大きくなるため、例えば、液晶ライトバルブの場合では液晶パネルも大きくなり、1枚のウエハから取れる個数が減り、さらに高価なプロジェクタになってしまう問題点がある。
【０００６】
一方、従来のプロジェクタでは、１ライン毎に走査する場合には、高速にスキャンする必要があるため、ライン中の画素を駆動する速さが非常に早くなくてはならず、ＰＷＭ変調時の最小ビット表示が間に合わなくなる問題点がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、高画質化に伴う画素数の増加によっても歩留まりの高い小型な液晶ライトバルブなどの空間光変調素子と、この空間光変調素子によって画像を表示する画像表示装置と、前記空間光変調素子を照明する照明装置と、空間光変調素子に画素欠陥が発生した場合に欠陥画素を検出する欠陥画素検出装置と、検出された画素の表示を補って表示する表示欠陥補助装置およびそれらの各部を備えた小型で安価なプロジェクタを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、この発明による空間光変調素子は、照明光を電気信号に基づいて変調してマトリックス状に配列した画素によって画像光を形成する画像形成領域を有し、前記画像形成領域は、１フレームの画像を構成する画素の行または列方向のライン数よりも少なくかつ少なくとも２本のラインを配列した領域とし、１フレームの画像を構成するラインの映像信号によってライン毎の画像光を順次形成していくことを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、１フレームの画像を構成するラインの映像信号によってライン毎の画像光を順次形成していくため、ライン毎の画像光を順次高速にスキャンさせて投写させることによって、人間の目が１フレームの画像を認識するように表示できる。そのため、ライトバルブなどの空間光変調素子の画像形成領域が、１フレーム分形成しなくても、ライン毎に画像光を順次形成できるため、ライトバルブなどの空間光変調素子を小型化することができる。
【００１０】
また、前記空間光変調素子は、前記画像形成領域を構成する画素のライン毎に異なる色の照明光を照射されるようにしてもよい。この構成によれば、行または列方向のラインで帯状に異なる色の照明光が画像形成領域に照射されるため、その照明光をスキャンして高速にスクリーンに投写させることによって、人間の目には、カラー画像が表示されたものとして認識することができる。特に、前記ライン毎に照射する照明光の色は、赤・緑・青または赤・緑・青・白の各色とすれば、自然色に近いカラー画像を表示できる。
【００１１】
また、画像表示装置は、前記空間光変調素子から出射される画像光をスクリーンに投写するために拡大する投写レンズと、前記投写レンズから出射された画像光をスキャンしてスクリーンに順次投写して１フレーム毎の画像を順次表示させる走査光学系と、を有することを特徴とする。
【００１２】
また、照度分布均一化光学素子は、前記走査光学系を、前記投写レンズの前または後の光路上に配置するのが好ましい。また、前記空間光変調素子の画像形成領域を構成するライン群に照射する照明光を各色毎に照度分布を均一化して照射することを特徴とする。
【００１３】
なお、前記照度分布均一化光学素子は、光源が放射する照明光を呑み込む入射面と、照明光を繰り返して反射する内壁面と、ライン状に各色毎に分離した照明光を出射する色分離出射面とを有し、入射側から出射側に照明光を透過させるロッドインテグレータとしてもよい。
【００１４】
また、照度分布均一化光学素子は、光源が放射する照明光を各色毎に入射する色分離入射面と、各色毎に入射した照明光を各色毎に繰り返して反射する各色毎の内壁面と、各色毎に分離した照明光をライン状に出射する色分離出射面とを有し、入射側から出射側に照明光を透過させるロッドインテグレータとしてもよい。
【００１５】
また、照明装置は、前記照度分布均一化光学素子と、前記照度分布均一化光学素子に照明光を放射する光源とを有することを特徴とする。
【００１６】
また、この発明のプロジェクタは、前記空間光変調素子と、前記画像表示装置と、前記照明装置と、を組み合わせて構成したことを特徴とする。なお、前記空間光変調素子を、前記画像表示装置を構成する投写レンズに対して移動させて走査するのが好ましい。前記空間光変調素子の移動は、前記投写レンズに対して平行移動とするようにしてもよいことを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクタ。また、前記投写レンズを、前記空間光変調素子に対して移動させて走査するようにしてもよい。
【００１７】
またさらに、前記投写レンズの移動は、前記空間光変調素子に対して光軸方向に移動させてもよい。前記空間光変調素子の画像形成領域は、1フレームを構成する画素の行方向のラインで形成し、前記画像表示装置の走査光学系の走査方向を、前記画像形成領域の列方向に走査してもよい。また、前記空間光変調素子の画像形成領域は、１フレームを構成する画素の列方向のラインで形成し、前記画像表示装置の走査光学系の走査方向を、前記画像形成領域の行方向に走査してもよい。
【００１８】
また、この発明のプロジェクタは、前記空間光変調素子の画素形成領域に照明する照明光の照度分布に傾斜を持たせる照度分布傾斜手段を備え、ライン毎の照度分布の強さに応じてパルス長が変化するようにしてもよい。
【００１９】
また、この発明のプロジェクタは、前記空間光変調素子と、前記画像表示装置と、前記空間光変調素子に照明光を放射する光源と、を組み合わせて構成し、前記光源の持つ照度分布の照度分布の強さに応じてパルス長が変化するようにしてもよい。なお、前記空間光変調素子を、ライン毎の照度分布の強さに応じて変調する表示ビット数に相当するパルス幅を変化させて制御するのが好ましい。
【００２０】
また、表示欠陥検出装置は、前記空間光変調素子の画素形成領域の走査方向に直交するラインの画素の点灯状態を検出する点灯状態検出手段と、前記点灯状態検出装置が検出した点灯状態に応じて常にオン状態またはオフ状態の画素を欠陥画素として認識する欠陥画素検出手段と、を有することを特徴とする。
【００２１】
また、画像表示装置は、前記表示欠陥検出装置と、欠陥画素が検出された場合に、欠陥画素の表示分の点灯パルス幅または消灯パルス幅を他の正常画素に振り分けて表示させる画素駆動手段とを有することを特徴とする。
【００２２】
この構成によれば、画素欠陥がある場合には、その欠陥画素を検出して正常画素が欠陥画素の動作を補って表示するため、画像の劣化を防ぐことができ、明るさ班の発生も抑えられ、人間の目に欠陥画素を目立たなく表示できる。たとえば、同じ色で複数のラインを持つ場合に、任意のライン上に欠陥画素が生じたとき、欠陥画素の列が同画素がその画素分を補うことによって、色の欠落を補って表示できる。
【００２３】
なお、前記画素駆動手段は、欠陥画素が常時オフ状態の場合には、対応するラインの正常画素が欠陥画素のオンビットの長さ分だけ補うように点灯パルス幅を長くし、欠陥画素が常時オフ状態の場合には、対応するラインの正常画素が欠陥画素のオフビットの長さ分だけ補うようにオフパルス幅を長くして、各画素を駆動してもよい。また、前記空間光変調素子の画素形成領域に、欠陥画素の点灯または消灯状態を補う正常画素として使用する画素のラインを少なくとも１本備えてもよい。
【００２４】
また、欠陥画素が属する走査方向のラインを行ラインとし、前記欠陥画素が属する走査方向のラインと直交するラインを列ラインとした場合に、欠陥画素の消灯・点灯状態を補うラインと前記列ラインとが交わる画素が、欠陥画素の点灯・消灯状態を補うように駆動してもよい。
【００２５】
また、欠陥画素が複数のラインに複数存在する場合に、同一の予備のラインで補助するようにしてもよい。また、欠陥画素を補助するラインを、正常に表示動作しているラインの画素に行わせてもよい。
【００２６】
また、この発明のプロジェクタは、前記画像表示装置を備えたことを特徴とする。
【００２７】
したがって、この発明によれば、高画質化に伴う画素数の増加によっても歩留まりの少ない小型な液晶ライトバルブなどの空間光変調素子と、この空間光変調素子によって画像を表示する画像表示装置と、前記空間光変調素子を照明する照明装置と、空間光変調素子に画素欠陥が発生した場合に欠陥画素を検出する欠陥画素検出装置と、検出された画素の表示を補って表示する表示欠陥補助装置およびそれらの各部を備えた小型で安価なプロジェクタを提供できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００２９】
図１は、この発明の実施の形態の概略構成を説明する図である。図において、スキャニングミラー１は、図示しない投写レンズからの画像光を反射してスクリーン上に投写画像１０２を投写する。このスキャンミラー１は、ライン１０１をスクリーン上に形成して、回転することによって、図中上から下に向けて表示して画像光を投写して映像を表示していく。
【００３０】
前記ライン１０１は、複数本のラインからなり、ライン群１０３には赤色光（Ｒ色光）、ライン群１０４には緑色光（Ｇ色光）、ライン群１０５には青色光（Ｂ色光）を割り当てた図示しないライトバルブからの画像光によって形成されている。
【００３１】
この構成によると、スキャンミラー１が高速に回転して各ライン群１０３，１０４，１０５を順に表示していくため、人間の目には各色が混ざり合いカラー画像として認識されることになる。
【００３２】
したがって、この構成によると、前記ライトバルブは、上述したように、ライン１０１分の画像光を順に表示していけばよく、１フレーム分の画像光を一度に投写する必要がないため、従来の１フレーム分の画像光を投写していたライトバルブよりも小型化でき、スキャン方向の輝度分布が解消された低コストで画質の良いプロジェクタを提供できる。また、高画質化を図ったとしてもライトバルブを小型にすることが可能であるため、プロジェクタ自体を小型化できるため、低コスト化を図ることも可能である。
【００３３】
図２は、実施の形態の照明装置を説明する図である。この照明装置２００は、ランプ２０１と、インテグレータ２０２と、レンズ２０３と、ライトバルブ（Ｌ／Ｖ）２０４とを主に備えている。前記ランプ２０１は、照明光を放射する光源であり、例えば、ハロゲンランプなどから構成する。
【００３４】
前記インテグレータ２０２は、Ｒ色光、Ｇ色光、Ｂ色光の各色毎に透過させて照度分布を均一にして、各色毎に出射するロッドインテグレータである。このインテグレータ２０２は、入射端面側または出射端面側に各色のみを透過させるフィルターを形成してある。たとえば、Ｒ色光のみを透過し、Ｇ色光およびＢ色光を反射するようなフィルターである。
【００３５】
なお、このインテグレータ２０２は、反射面に囲まれたタイプのものでも、ガラスのロッドタイプの全反射を利用するものでもどちらでも良い。また、レンズアレイを用いたものでもよい。また、３色に分ける場合に限らず、例えば、Ｒ色光、Ｇ色光、Ｂ色光および白色光の４分割に分けるように構成してもよい。
【００３６】
前記レンズ２０３は、インテグレータ２０２から出射された各色に分離された照明光を拡大して、Ｌ／Ｖ２０４の画像形成領域に照射する。前記Ｌ／Ｖ２０４は、各色の照明光が照射され、図示しない制御部からの映像信号に基づいて照明光を変調して画像光を形成する。このＬ／Ｖ２０４は、その画像光もライン状に分離した状態で図示しない投写レンズに出射する。
【００３７】
上記構成の照明装置２００では、ランプ２０１から出射した照明光がインテグレータ２０２に入射すると、インテグレータ２０２は３色の照明光に分離し、レンズ２０３を通してＬ／Ｖ２０４の画像形成領域に照射することになる。
【００３８】
図３は、実施の形態の照明装置を説明する図である。この照明装置３００は、ランプ２０１と、インテグレータ３０３と、図示しないレンズ２０３と、図示しないライトバルブ（Ｌ／Ｖ）２０４とを主に備えている。
【００３９】
前記インテグレータ３０３は、ランプ２０１からの照明光をそのまま入射する開口を設けた反射膜３０１と、Ｒ色光、Ｇ色光、Ｂ色光の各色毎に透過させるフィルターとしてのダイクロイック膜３０２を出射端面側に形成してある。前記反射膜３０１は、ダイクロイック膜３０２で反射された光を戻す働きをする。なお、ダイクロイック膜を反射膜３０１の代わりの設けてもよい。この構成によれば、反射膜がダイクロイック膜で反射された光を再利用できるため、より光利用効率の良い照明装置が得られる。
【００４０】
図４は、この発明の実施の形態のプロジェクタの概略図である。このプロジェクタ４００は、ランプ２０１と、インテグレータ４０４と、レンズ２０３と、反射ミラー４０６と、Ｌ／Ｖ４０３と、投写レンズ４０２と、軸４０５を中心に回転するスキャンミラー４０１とを主に備えている。
【００４１】
図２または図３で説明した構成からなるインテグレータ４０４を出射した各色に分離された照明光は、レンズ２０３、反射ミラー４０６を経てＬ／Ｖ４０３の画像形成領域に照射される。Ｌ／Ｖ４０３は映像信号に基づいて照射光を変調する。そして、Ｌ／Ｖ４０３で変調されてライン状に形成された各色毎の画像光は、投写レンズ４０２を透過し、スキャンミラー４０１で反射される。このとき、スキャンミラー４０１は軸４０５を中心に回転し、複数のラインをスキャンして、図示しないスクリーンへ投写して、図１で説明したように画像を表示する。
【００４２】
なお、ここでは、スキャンミラー４０１として平面ミラーを回転させるタイプを示したが、多角形の各面にミラーを有するポリゴンミラーを回すことによっても同様にスキャンできる。
【００４３】
図５は、この発明の実施の形態のプロジェクタの他の例の概略図である。上記図４で説明したプロジェクタでは、スキャンミラーを投写レンズの後段に配置した場合を説明したが、この例ではスキャンミラーを投写レンズの前段に配置した点が相違する。
【００４４】
このプロジェクタ５００では、図示しない照明装置から照射された照明光がＬ／Ｖ５０５に入射して変調され各色に分離された画像光がＬ／Ｖ５０５から出射され、その画像光がレンズ５０２を通ってスキャンミラー５０３で反射して投写レンズ５０４に呑み込まれる。このとき、スキャンミラー５０３は、軸５０６を中心にして回転して、画像光の出射角度を順次変えて投写レンズ５０４に呑み込ませる。
【００４５】
次に、図６および図７を用いて、スキャン方法を説明する。図６は、Ｌ／Ｖを移動させて複数のラインをスキャンさせる例を説明する図である。図において、Ｌ／Ｖ６０１は、図示しないスクリーンに対して平行移動するようになっている。Ｌ／Ｖ６０１を出射した画像光は、投写レンズ６０３を通ってスクリーン６０２上に結像される。このとき、Ｌ／Ｖ６０１は、スクリーン６０２に対して平行移動させられて（図中左右方向への移動させられて）、スキャンすることになる。
【００４６】
図中、Ｌ／Ｖ６０１が、第１の位置にあるときには、第１の位置のスキャン位置に結像し、第２の位置にあるときには、第２の位置のスキャン位置に結像することによって、画像をスクリーン６０２に表示する。
【００４７】
図７は、投写レンズを移動させて複数のラインをスキャンさせる他の例を説明する図である。図６の場合と相違するのは、図６はＬ／Ｖを移動させてスキャンしたのに対して、図７の場合は投写レンズを移動させてスキャンする点である。
【００４８】
図において、投写レンズ７０３は、スクリーン７０２に対して平行移動するようになっている。Ｌ／Ｖ７０１を出射した画像光は、投写レンズ７０３を通ってスクリーン７０２上に結像される。このとき、投写レンズ７０３は、スクリーン７０２に対して平行移動させられて（図中左右方向への移動させられて）、スキャンすることになる。
【００４９】
図中、投写レンズ７０３が左右に移動すると、Ｌ／Ｖ７０１から出射する画像光のスクリーン７０２上の結像位置も左右に移動してスキャンすることによって、画像をスクリーン７０２に表示する。
【００５０】
図８は、複数のラインのスキャン方向を説明する図である。マトリックス状の画素空間において、短辺方向を行方向、長辺方向を列方向とすると、図１では列方向のラインに対して行方向にスキャンする場合を説明していた。この図８では、行方向のラインに対して列方向にスキャンする場合を示している。図において、Ｌ／Ｖ８００が、左から右に向かってスキャンして、画像を表示するようになっている。なお、右から左にスキャンするようにしてもよい。
【００５１】
この構成によると、図１に示した場合に比べて、ラインの長さが短くなるため、Ｌ／Ｖ８００の大きさをより小さくすることができる。但し、図１の場合に比べてスキャン速度を速くする必要がある。
【００５２】
次に、ライトバルブに欠陥画素が存在する場合に、欠陥画素を検出して欠陥画素の表示を補助する方法を説明する。
【００５３】
図９は、Ｌ／Ｖに照射させる照明光の照明方法および画素駆動方法の説明図である。（ａ）には、ライン毎に照明光量に分布を持たせる例を示している。（ｂ）には、通常表示と今回発明の表示とのビット長の比較を説明するタイミングチャートを示す。
【００５４】
（ａ）に示すように、ｌｉｎｅ１〜９までラインがある場合に、ｌｉｎｅ５で最大値をとりｌｉｎｅ１，９で最小値をとる分布にしたときには、（ｂ）に示すように、通常表示の場合に２５６分の１階調で表示していたときに、ｌｉｎｅ１，９の場合はその６倍の階調表示を行うようにする。
【００５５】
ところで、１画素の最短ｏｎ時間は、（Ｌ／Ｖのライン数）／［（フレーム周波数）×（色の数：Ｒ，Ｇ，Ｂであれば３）×（表示画像のライン数）×（強度変調の分解能）］で決定することができる。したがって、最も画素のスイッチング速度が要求されるのは、強度変調の最小分解能の時、すなわち、全ｏｆｆの次の段階の時である（最小ビット表示の時）。
【００５６】
そのため、分布９０１に示すように、照明光量に分布を持たせ、照明光量の低いラインに最小ビット表示を担当させることにより、画素の明るさは、（表示時間）×（光量）で決まるため、表示時間を長くできる。なお、画素応答時間に問題なければ、このような照明光量分布を設けることによって強度変調分解能を上げることができる。
【００５７】
図１０は、各ラインに表示ビットを割り当てる例の説明図である。図に示すように、例えば、ライン１には表示ビット１，２を割り当て、ライン２には表示ビット３，４を割り当てるように、各ライン毎に表示ビットを増加させるようにしてもよい。この構成によると、ライン毎に表示ビットをシフトさせているため、周辺回路（シフトレジスタ）などの付加を減らすことができる。
【００５８】
図１１〜１３を用いて、画素欠陥の検出方法を説明する。なお、画素欠陥を検出するにあたり、Ｌ／Ｖの走査方向のラインの画素の点灯状態を検出するセンサを備え、そのセンサからの出力を監視して、常にオン状態またはオフ状態の画素を決定する図示しない欠陥画素検出装置を備える必要がある。
【００５９】
図１１は、画素欠陥が生じたときの説明図である。画素欠陥１１０１が生じた列１１０２では、画素欠陥が常時オフの場合、列１１０２に存在する正常な画素に画素欠陥の表示すべきオンビットを分担させて表示させる。同様に、欠陥が常時オンの場合、列１１０２に存在する正常な画素に、画素欠陥がオフすべきビットを分担させて差し引き表示させる。
【００６０】
この処理によると、製造時、または、動作時に画素欠陥が生じても列方向（スキャン方向）の画素でそれを補うことができ、信頼性が上がる。
【００６１】
図１２は、欠陥画素が発生したラインの代替ラインを用いて表示する場合の説明図である。なお、この場合もセンサと制御部とを備える必要がある。Ｌ／Ｖの画像形成領域には、通常の表示を行うライン１２０２と、通常は表示に関与しない予備ライン１２０１を設ける。画素欠陥１２０４が発生すると欠陥画素が生じたライン１２０３を予備ライン１２０１に代替させ、予備ラインを欠陥が発生したライン１２０３として駆動させる。このとき、欠陥が生じたライン１２０３は休止することになる。この処理によると、他のラインに影響なく欠陥ラインを修復できる。
【００６２】
図１３は、欠陥画素が複数発生した場合の説明図である。この場合もセンサと制御部を備える必要がある。複数のラインを持つＬ／Ｖに通常の表示を行うライン１３０１と、通常は表示に関与しない予備ライン１３０２を備える。例えば、第1の画素欠陥１３０３が生じた場合に、同じ列（スキャン方向）の予備のライン１３０２にある画素１３０７を代替画素として用いる。また、第二の欠陥画素１３０４が異なる場所で発生した時も同様に画素１３０８を代替画素として用いる。このようにすると、異なるラインで発生した欠陥画素に対しても予備ラインで対処することができ、より信頼性を向上できる。
【００６３】
図１４は、欠陥画素の検出方法を説明する概念図である。図１１〜１３を用いて説明した前記センサと前記処理部とで欠陥画素を検出する。たとえば、複数のラインでスキャンする場合に、Ｌ／Ｖはラインスキャン領域１４０１を画像表示エリア１４０２内を移動させて走査していく。なお、ここでは、左側から右側にスキャンするものとする。
【００６４】
ところで、図に示すように、センサ１４０３が、画像表示エリア１４０２の外側にラインを検出するように配置してある。ラインスキャン領域１４０１の各ラインが通過する毎にセンシングする。このセンサ１４０が通過する時のライン中の画素駆動パターンを中間強度に変調する。
【００６５】
図示しない制御部は、その表示強度からずれている画素を欠陥画素として判断する。なお、このセンサ１４０３は、表示エリアに配置してもよいし、図５の投写レンズ前の像面位置の表示エリアの外の５０１に配置してもよい。また、ここでは、画素駆動パターンを中間強度に設定したが、少なくとも１種類以上のパルス幅を持つパターンでもよい。さらに、センサ１４０３は、画素毎に静電容量等を検出するようにしてもよい。
【００６６】
以上説明したように、この発明の実施の形態によれば、１フレームの画像を構成するラインの映像信号によってライトバルブがライン毎の画像光を順次形成していくため、ライン毎の画像光を順次高速にスキャンさせて投写させることによって、人間の目が１フレームの画像を認識するように表示できる効果が得られる。そのため、ライトバルブの画像形成領域が、１フレーム分形成しなくても、ライン毎に画像光を順次形成できるため、ライトバルブを小型化することができるため、それに伴ってプロジェクタ自体の小型化・低コスト化を図れる効果が得られる。
【００６７】
なお、色分離可能な構成のインテグレータを設けたため、スキャン方向に対し垂直方向の光量分布を均一にすることができる。また、インテグレータにダイクロイック膜から反射する光を再度出射側に向けて反射する反射膜を設けることによって、光利用効率の良い照明装置を提供できる。
【００６８】
さらに、上述したように、照明光に光量分布を持たせ、それに応じた画素駆動を行うことにより、最小ビット表示時間を長くできる。また画素応答時間に問題がなければ、このような照明光量分布を設けることによって強度変調分解能を上げることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、１フレームの画像を構成するラインの映像信号によって空間光変調素子がライン毎の画像光を順次形成していくため、ライン毎の画像光を順次高速にスキャンさせて投写させることによって、人間の目が１フレームの画像を認識するように表示できる効果が得られる。そのため、ライトバルブなどの空間光変調素子の画像形成領域が、１フレーム分形成しなくても、ライン毎に画像光を順次形成できるため、ライトバルブなどの空間光変調素子を小型化することができるため、それに伴ってプロジェクタ自体の小型化・低コスト化を図れる効果が得られる。
【００７０】
したがって、この発明によれば、高画質化に伴う画素数の増加によっても歩留まりの高い小型な液晶ライトバルブなどの空間光変調素子と、この空間光変調素子によって画像を表示する画像表示装置と、前記空間光変調素子を照明する照明装置と、空間光変調素子に画素欠陥が発生した場合に欠陥画素を検出する欠陥画素検出装置と、検出された画素の表示を補って表示する表示欠陥補助装置およびそれらの各部を備えた小型で安価なプロジェクタを提供できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の概略構成を説明する図である。
【図２】この発明の実施の形態の照明装置を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態の照明装置を説明する図である。
【図４】この発明の実施の形態のプロジェクタの概略図である。
【図５】この発明の実施の形態のプロジェクタの他の例の概略図である。
【図６】Ｌ／Ｖを移動させて複数のラインをスキャンさせる例を説明する図である。
【図７】投写レンズを移動させて複数のラインをスキャンさせる他の例を説明する図である。
【図８】複数のラインのスキャン方向を説明する図である。
【図９】Ｌ／Ｖに照射させる照明光の照明方法および画素駆動方法の説明図である。
【図１０】各ラインに表示ビットを割り当てる例の説明図である。
【図１１】画素欠陥が生じたときの説明図である。
【図１２】欠陥画素が発生したラインの代替ラインを用いて表示する場合の説明図である。
【図１３】欠陥画素が複数発生した場合の説明図である。
【図１４】欠陥画素の検出方法を説明する概念図である。
【符号の説明】
１ スキャニングミラー
１０１ ライン
１０２ 投写画像
１０３ ライン群
１０４ ライン群
１０５ ライン群
１４０ センサ
２００ 照明装置
２０１ ランプ
２０２ インテグレータ
２０３ レンズ
３００ 照明装置
３０１ 反射膜
３０２ ダイクロイック膜
３０３ インテグレータ
４００ プロジェクタ
４０１ スキャニングミラー
４０２ 投写レンズ
４０４ インテグレータ
４０５ 軸
４０６ 反射ミラー
５００ プロジェクタ
５０２ レンズ
５０３ スキャニングミラー
５０４ 投写レンズ
５０５ Ｌ／Ｖ
５０６ 軸
６０２ スクリーン
７０２ スクリーン
７０３ 投写レンズ
９０１ 分布
１１０１ 画素欠陥
１１０２ 列
１２０１ 予備ライン
１２０２ ライン
１２０３ ライン
１２０４ 画素欠陥
１３０１ ライン
１３０２ ライン
１３０２ 予備ライン
１３０３ 画素欠陥
１３０４ 欠陥画素
１３０７ 画素
１３０８ 画素
１４０１ ラインスキャン領域
１４０２ 画像表示エリア
１４０３ センサ
１０３，１０４，１０５ ライン群
２０４ Ｌ／Ｖ
Claims (15)
- 照明光を電気信号に基づいて変調してマトリックス状に配列した画素によって画像光を形成する画像形成領域であって、１フレームの画像を構成する画素の行または列方向のライン数よりも少なくかつ少なくとも２本のラインを配列する画像形成領域を備え、１フレームの画像を構成するラインの映像信号に基づき、ライン毎の画像光を順次形成する空間変調素子と、
前記空間光変調素子から出射される画像光をスクリーンに拡大投写するための投写レンズと、
前記投写レンズから出射された画像光をスキャンしてスクリーンに順次投写して１フレーム毎の画像を順次表示させる走査光学系と、
前記空間光変調素子の画素形成領域に照射する照明光の照度分布に傾斜を持たせる照度分布傾斜手段とを備え、
前記空間光変調素子を、ライン毎の照度分布の強さに応じて変調する表示ビット数に相当するパルス幅を変化させて制御することを特徴とするプロジェクタ。 - 照明光を電気信号に基づいて変調してマトリックス状に配列した画素によって画像光を形成する画像形成領域であって、１フレームの画像を構成する画素の行または列方向のライン数よりも少なくかつ少なくとも２本のラインを配列する画像形成領域を備え、１フレームの画像を構成するラインの映像信号に基づき、ライン毎の画像光を順次形成する空間変調素子と、
前記空間光変調素子から出射される画像光をスクリーンに拡大投写するための投写レンズと、
前記投写レンズから出射された画像光をスキャンしてスクリーンに順次投写して１フレーム毎の画像を順次表示させる走査光学系と、
前記空間光変調素子に照明光を放射する光源とを備え、
前記光源の持つ照度分布の強さに応じてパルス長が変化するようにし、
前記空間光変調素子を、ライン毎の照度分布の強さに応じて変調する表示ビット数に相当するパルス幅を変化させて制御することを特徴とするプロジェクタ。 - 前記画像形成領域を構成する画素のライン毎に異なる色の照明光を照射されることを特徴とする請求項１又は２に記載のプロジェクタ。
- 前記空間光変調素子を、前記投写レンズに対して移動させて走査することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタ。
- 前記投写レンズを、前記空間光変調素子に対して移動させて走査することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のプロジェクタ。
- 前記空間光変調素子の画像形成領域は、1フレームを構成する画素の行方向のラインで形成し、
前記画像表示装置の走査光学系の走査方向を、前記画像形成領域の列方向に走査することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプロジェクタ。 - 前記空間光変調素子の画像形成領域は、１フレームを構成する画素の列方向のラインで形成し、
前記画像表示装置の走査光学系の走査方向を、前記画像形成領域の行方向に走査することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のプロジェクタ。 - 上記空間光変調素子の画素形成領域の走査方向に直交するラインの画素の点灯状態を検出する点灯状態検出手段と、
前記点灯状態検出手段が検出した点灯状態に応じて常にオン状態またはオフ状態の画素を欠陥画素として認識する欠陥画素検出手段と、
を有することを特徴とする請求項１〜７いずれかに記載のプロジェクタ。 - 欠陥画素が検出された場合に、欠陥画素の表示分の点灯または消灯パルス幅を他の正常画素に振り分けて表示させる画素駆動手段を有することを特徴とする請求項８記載のプロジェクタ。
- 前記画素駆動手段は、欠陥画素が常時オフ状態の場合には、対応するラインの正常画素が欠陥画素のオンビットの長さ分だけ補うように点灯パルス幅を長くし、
欠陥画素が常時オフ状態の場合には、対応するラインの正常画素が欠陥画素のオフビットの長さ分だけ補うようにオフパルス幅を長くして、
各画素を駆動することを特徴とする請求項９に記載のプロジェクタ。 - 前記空間光変調素子の画素形成領域に、欠陥画素の点灯または消灯状態を補う正常画素として使用する画素のラインを少なくとも１本備えたことを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記載のプロジェクタ。
- 欠陥画素が属する走査方向のラインを行ラインとし、前記欠陥画素が属する走査方向のラインと直交するラインを列ラインとした場合に、
欠陥画素の消灯・点灯状態を補うラインと前記列ラインとが交わる画素が、欠陥画素の点灯・消灯状態を補うように駆動することを特徴とする請求項１１に記載のプロジェクタ。 - 欠陥画素が複数のラインに複数存在する場合に、同一の予備のラインで補助することを特徴とする請求項１１または１２のいずれかに記載のプロジェクタ。
- 欠陥画素を補助するラインを、正常に表示動作しているラインの画素に行わせることを特徴とする請求項９又は１０に記載のプロジェクタ。
- 照明光を電気信号に基づいて変調してマトリックス状に配列した画素によって画像光を形成する画像形成領域であって、１フレームの画像を構成する画素の行または列方向のライン数よりも少なくかつ少なくとも２本のラインを配列する画像形成領域を備え、１フレームの画像を構成するラインの映像信号に基づき、ライン毎の画像光を順次形成する空間変調素子と、
前記空間光変調素子から出射される画像光をスクリーンに拡大投写するための投写レンズと、
前記投写レンズから出射された画像光をスキャンしてスクリーンに順次投写して１フレーム毎の画像を順次表示させる走査光学系と、
前記空間光変調素子の画素形成領域に照射する照明光の照度分布に傾斜を持たせる照度分布傾斜手段とを備えたプロジェクタの照明および画素駆動方法であって、
前記空間光変調素子を、ライン毎の照度分布の強さに応じて変調する表示ビット数に相当するパルス幅を変化させて制御することを特徴とするプロジェクタの照明および画素駆動方法。
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