JP4014509B2 - 照明装置及び投写型映像表示装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
この発明は、照明装置及び投写型映像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
液晶プロジェクタなどに用いられる照明装置としては、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のランプと、その照射光を平行光化するパラボラリフレクタから成るものが一般的である。また、かかる照明装置においては、照射面の光量むらを軽減するために、一対のフライアイレンズによるインテグレート機能(光学デバイスにより平面内にサンプリング形成された所定形状の複数照明領域を照明対象物上に重畳集光する機能をいう)を持たせたものがある。更に、近年においては、省電力化等の観点から、発光ダイオード(LED)を光源として用いることも試みられている(特許文献1参照)。
【0003】
【特許文献1】
特開平10−186507号公報
【特許文献2】
特開2000−331520号公報
【特許文献3】
特願2002−151038号(特開2003−346503号公報)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、発光ダイオードを用いて実用的な照明装置を得るには至っていないのが実情である。
【0005】
この発明は、上記事情に鑑み、発光ダイオードなどの固体発光素子を用いる実用的な照明装置及びこれを用いた投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
この発明の照明装置は、上記の課題を解決するために、固体発光素子がアレイ状に配置された光源と、前記固体発光素子を複数個ずつ順次的にパルス発光させる点灯制御手段と、各固体発光素子から出射されたパルス光を照明対象物へインテグレートして導くインテグレート手段と、を備えたことを特徴とする。
【0007】
上記構成において、固体発光素子に定常電流を流して定常発光させるよりも、瞬間的に大電流を流してパルス発光させる方が光量は増大する。そして、或る固体発光素子をパルス発光させてから次にパルス発光させるまでの間には別の固体発光素子がパルス発光することになり、トータル的に複数の固体発光素子を定常発光させるよりも光量を増大させ得ることになる。また、各固体発光素子から出射されたパルス光は照明対象物へインテグレートされて導かれるため、照明対象物上にアレイ状の明暗ができてしまうのを防止することができる。
【0008】
前記光源は固定配置されていてもよい。一方、前記光源は円筒体を成して回転されるように設けられ、前記点灯制御手段は回転により所定位置に到達した固体発光素子を順次的にパルス発光させるように構成されていてもよい。かかる回転型の構成において、前記光源の軸方向長さと前記固体発光素子のパルス発光時間中の回転移動量とが照明対象物のアスペクト比に対応しているのがよい。
【0009】
また、この発明の投写型映像表示装置は、上述したいずれかに記載の照明装置として、赤色光を出射する第1の照明装置と、緑色光を出射する第2の照明装置と、青色光を出射する第3の照明装置と、を備えると共に、各照明装置からの各色光に対して変調を行なう表示素子と、各色変調光を合成して投写する手段と、を備えたことを特徴とする。
【0010】
上記構成の投写型映像表示装置において、前記パルス光の表示素子への照射領域は前記表示素子のデータ書込位置に対応して遷移するように構成されているのがよい。これによれば、前記表示パネルがホールド型の表示素子である場合に生じがちな動画像品質劣化を低減できることになる。また、かかる構成において、インテグレート手段から表示素子までの光路上にコンデンサレンズ対を設け、このコンデンサレンズ対による作用にてパルス光が前記表示素子上で互いに別の領域に照射されるように構成されていてもよい。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態の投写型映像表示装置を図1乃至図4に基づいて説明していく。
【0012】
図1は3板式の投写型映像表示装置の光学系及び制御系を示した図である。この投写型映像表示装置は3つの照明装置1R,1G,1Bを備える(以下、個々の照明装置を特定しないで示すときには、符号”1”を用いる)。照明装置1Rは赤色光を出射し、照明装置1Gは緑色光を出射し、照明装置1Bは青色光を出射する。各照明装置1から出射された光は、集光レンズ2によって各色用の液晶表示パネル3R,3G,3Bに導かれる(以下、個々の液晶表示パネルを特定しないで示すときには、符号”3”を用いる)。各液晶表示パネル3は、入射側偏光板と、一対のガラス基板(画素電極や配向膜を形成してある)間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側偏光板とを備えて成る。液晶表示パネル3R,3G,3Bを経ることで変調された変調光(各色映像光)は、ダイクロイックプリズム4によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズ5によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。
【0013】
照明装置1は、LEDチップ11…がアレイ状に配置され且つ各LEDチップ11の光出射側にレンズセル14…を配置して成る光源12と、各LEDチップ11から出射されて前記レンズセル14にて平行化された光を液晶表示パネル3へインテグレートして導くフライアイレンズ対13とから成る。フライアイレンズ対13は、一対のレンズ群13a,13bにて構成されており、個々のレンズ対が各LEDチップ11から出射された光を液晶表示パネル3の全面へ導くようになっている。LEDチップ11…は透明樹脂によりモールドされており、この透明樹脂が凸状に形成されたことで前記レンズセル14…を構成している。LEDチップ11及びレンズセル14は、丸形でも良いが、この実施形態では方形状に形成されており、更に、液晶表示パネル3のアスペクト比に対応したものとなっている。
【0014】
また、LEDチップ11…は、図2(a)に示すように、二つのグループA・Bに分けられており、グループ単位で電力供給が行なわれるように構成されている。光源点灯制御部21は、LEDチップ11をパルス発光させる。パルス発光は、短時間での大電流投入によって定常発光よりも光量が増大するものとなる。ただし、パルス発光してから次にパルス発光させるまでには、所定のインターバルが必要である。このインターバルを埋めるべく、光源点灯制御部21は、図2(b)に示すように、二つのグループA・Bに対し、一方の側のインターバル時に他方の側においてパルス発光を行なわせるよう電力供給を制御する。
【0015】
なお、上記構成においては、二つのグループA・BのLEDチップ11…を散在させておくのが光インテグレートの観点から望ましい。
【0016】
図3は光学系及びパルス発光制御の他の例を示している。同図(b)に示すように、LEDチップ11…は四つのグループC・D・E・Fに分けられており、グループ単位で電力供給が行なわれるように構成されている。そして、この光学系においては、フライアイレンズ対13から液晶表示パネル3までの光路上に第1コンデンサレンズ群7aと第2コンデンサレンズ群7bとから成るコンデンサレンズ対7を設けており、このコンデンサレンズ対7による作用にてパルス光が液晶表示パネル3上で互いに別の領域にストライプ状に照射されるようにしてある。このようなパルス光の液晶表示パネル3上でのストライプ的な照射(液晶表示パネルの非全面)においても光インテグレートが行われるようになっている。そして、この実施形態においては、グループCからのパルス光は液晶表示パネル3の上1/4領域に導かれ、グループDからのパルス光は、前記グループCからのパルス光の照射領域の下側の1/4領域に導かれ、グループEからのパルス光は、前記グループDからのパルス光の照射領域の下側の1/4領域に導かれ、グループFからのパルス光は液晶表示パネル3の下1/4領域に導かれるようにしてある。
【0017】
図3(b)は前記四つのグループC・D・E・Fの発光タイミングを示している。この図から分かるように、グループCのパルス発光中にグループDのパルス発光が始まり、また、グループCのパルス発光終了と同時にグループEのパルス発光が開始される。そして、グループDのパルス発光はグループEのパルス発光の途中で終了し、この終了と同時にグループFのパルス発光が開始される。すなわち、LEDチップ11…における四つのグループC・D・E・Fは、C+D→D+E→E+F→F+C→…のように、パルス発光するようにしている。
【0018】
そして、この実施形態においては、液晶表示パネル3には上側から映像データを書き込むようにしており、液晶表示パネル3上のパルス発光照射領域は、前記映像データの書込位置に対応して遷移することになる。従って、同図(c)に示しているように、液晶表示パネル3の液晶応答における過渡期間を極力避けて前記パルス光を照射することが可能になり、液晶表示パネル3(他のホールド型の表示素子を含む)で生じがちな動画像品質劣化の防止(残像低減・動き補償効果)を図ることができる。
【0019】
図4は光学系及びパルス発光制御の他の例を示している。光源50は円筒体50aの外周面上にモールド済LED50b…をアレイ状に配置してなるものであり、例えば、図示しない固定軸に設けたベアリングに嵌合され、軸回りに回転自在に設けられる。そして、前記筒体50aの側面には図示しないギヤが設けられており、図示しない駆動系(モータや減速ギヤ等から成る)からの駆動力が前記ギヤに伝えられることで、前記円筒体50aが回転駆動される。軸方向に並んでいるLED50b…が一つのグループを成しており、グループ単位で電力供給が行なわれる。例えば、軸方向に並んでいるLED50b…を共通の電力供給線に接続しておき、この電力供給線の端部に端子を設け、図示しない固定配置のブラシ(電力供給端子)を前記端子に接触する位置に設けておく。また、アース線は全てのLED50b…で共通とし、このアース線を例えば、前記固定軸(金属製とする)に接触させておく。円筒体50aが回転すると、各グループは、その電力供給線の端子が前記固定配置のブラシに接触したときに大電流の供給を受けてパルス発光することになる。
【0020】
軸方向に並んでいるLED50b…の長さを液晶表示パネル3のアスペクト比における横長さに対応させている。そして、LED50bのパルス発光時間中の回転移動量が液晶表示パネルのアスペクト比における縦長さに対応するように円筒体50aの回転速度を設定している。勿論、液晶表示パネル3のアスペクト比に1対1での対応の他、パルス発光タイミングや回転移動量を調整することで、液晶表示パネル3のアスペクト比の横に1対1で、縦に1対1/2で対応させるといったことなども可能である。
【0021】
上記の構成では、駆動系やブラシによる電力供給系によって、点灯タイミングが制御され、回転により所定位置(ブラシ位置)に到達したLED50b…が順次的にパルス発光することになるが、このような機械的な点灯タイミング制御の他、電子的な点灯タイミング制御を行なうことも可能である。
【0022】
また、光源50からのパルス光を受ける位置にフライアイレンズ対を設けておくのがよい。更に、このフライアイレンズ対における個々のレンズのアスペクト比を液晶表示パネル3のアスペクト比に対応させたり、LED50bの光出射領域を液晶表示パネル3のアスペクト比に対応させておくのがよい。また、フライアイレンズ対に変えて、ロッドインテグレータを設けてもよい。このロッドインテグレータについても、光出射側の形状や光入射側の形状を液晶表示パネル3のアスペクト比に対応させておくのがよい。
【0023】
なお、上記実施形態では表示パネルとして液晶表示パネルを用いたが、これに限るものではなく、画素となる微小ミラーを個々に駆動するタイプの表示パネルを用いることとしてもよい。また、固体発光素子は発光ダイオード(LED)に限るものではない。また、表示パネルを3枚備えた構成を示したが、照明装置1からの光を分光して或いは分光せずに一枚の表示パネルに導く構成としてもよい。例えば、平面上ににR,G,BのLEDを並べ、パルス発光を順番に行い({R:発光、G,B:消灯}→{G:発光、R,B:消灯}…)、且つRGBカラーフィルタを備えた液晶パネルを用いれば、単板式のプロジェクタとなる。
【0024】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、アレイ状に配置された固体発光素子を複数個ずつ順次的にパルス発光させるので、トータル的に複数の固体発光素子を定常発光させるよりも光量を増大させ得る。また、パルス光の照射領域を表示パネルのデータ書込位置に対応して遷移させる構成であれば、表示パネルがホールド型の表示素子である場合に生じがちな動画像品質劣化を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施形態の投写型映像表示装置の光学系及び制御系を示した説明図である。
【図2】同図(a)は図1の投写型映像表示装置に用いた照明装置を示した説明図であり、同図(b)はパルス発光の制御を示した説明図である。
【図3】同図(a)は照明装置の他の例を示した説明図であり、同図(b)はパルス発光の制御を示した説明図であり、同図(c)は液晶応答とパルス発光タイミングとの関係を例示した説明図である。
【図4】照明装置の他の例を示した説明図である。
【符号の説明】
1 照明装置
11 LEDチップ
12 光源
13 フライアイレンズ対
14 レンズセル
3 液晶表示パネル
21 光源点灯制御部
50 光源
50a円筒体
50bLED
Claims (5)
- 固体発光素子が円筒体を成してアレイ状に配置されると共に前記円筒体の軸方向に並ぶ複数個の前記固体発光素子を一単位として電力の供給が制御される光源と、前記固体発光素子を前記一単位ずつ順次的にパルス発光させる点灯制御手段と、各固体発光素子から出射されたパルス光を照明対象物へインテグレートして導くフライアイレンズ対と、を備える照明装置において、
前記光源は、前記円筒体の軸を回転軸として回転されるように設けられ、
前記点灯制御手段は、回転により所定位置に到達した前記一単位の固体発光素子に定常電流よりも大きい電流を供給して順次的にパルス発光させるように構成されたことを特徴とする照明装置。 - 請求項1に記載の照明装置において、
前記光源の回転軸方向長さと前記固体発光素子のパルス発光時間中の回転移動量とが照明対象物のアスペクト比に対応していることを特徴とする照明装置。 - 請求項1又は請求項2のいずれかに記載の照明装置として、赤色光を出射する第1の照明装置と、緑色光を出射する第2の照明装置と、青色光を出射する第3の照明装置と、を備えると共に、各照明装置からの各色光に対して変調を行なう表示素子と、各色変調光を合成して投写する手段と、を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。
- 請求項3に記載の投写型映像表示装置において、
前記パルス光の前記表示素子への照射領域は、前記表示素子のデータ書込位置に対応して遷移するように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。 - 請求項4に記載の投写型映像表示装置において、
前記フライアイレンズ対から前記表示素子までの光路上にコンデンサレンズ対を設け、前記コンデンサレンズ対による作用にて前記パルス光が前記表示素子上で互いに別の領域に照射されるように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
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