JP5984501B2

JP5984501B2 - 投写型表示装置

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Publication number: JP5984501B2
Application number: JP2012111732A
Authority: JP
Inventors: 洋和田口; 公人西川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-05-15
Filing date: 2012-05-15
Publication date: 2016-09-06
Anticipated expiration: 2032-05-15
Also published as: US20130308065A1; CN103424972A; JP2013238739A; CN103424972B; US9033512B2

Description

本発明は、例えばカラー映像をスクリーンに投影するプロジェクタに適用される投写型表示装置に関し、特にスクリーン上に投影される映像の均一性向上に関するものである。

従来、光源によって生成した照明光を画像信号に基づいて変調、合成してスクリーンに投影することにより、スクリーン上に映像表示を行う投写型表示装置がある。装置の小型化、低消費電力化および光源の長寿命化の要求の高まりから、従来の放電ランプに代わり光源として、ＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ：発光ダイオード）が近年広く使われるようになってきている。例えば、赤色、緑色、青色の３原色の光をそれぞれ発する３個のＬＥＤからなる光源からの照明光を、ダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリズム等によって合成し、ＤＭＤ（ＤｉｇｉｔａｌＭｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒＤｅｖｉｃｅ）等の画像表示素子によって映像光に変調してカラー映像を投写している。

このような投写型表示装置に用いられるＬＥＤとしては、発光部が１個のＬＥＤで構成されたものと、複数のＬＥＤが配列されたＬＥＤアレイで構成されたものがある。ＬＥＤアレイの場合、各ＬＥＤアレイを複数のグループに分け、グループごとに駆動回路が個別に設けられている。

例えば、１個のＬＥＤアレイが６個のＬＥＤで構成されている場合、１グループあたり３個のＬＥＤで構成された２グループそれぞれに駆動回路が設けられているもの、１グループあたり１個のＬＥＤで構成された６グループそれぞれに駆動回路が設けられているものなどがある。ＬＥＤの駆動をグループごとに制御することで６個のうちの３個、もしくは１個のＬＥＤを個別に点灯、消灯させることが可能である。

赤色、緑色、青色の光をそれぞれ発する３個のＬＥＤまたはＬＥＤアレイから出射された照明光は、ダイクロイックミラーまたはダイクロイックプリズムによって３つの異なる光路から１つの光路へと合成され、さらにインテグレータ素子を介してＤＭＤ等の画像表示素子に照射される。インテグレータ素子は、例えば一般によく知られたライトトンネルまたはガラスロッドであり、その内部を光線が反射しながら通過することによって照明光の照度分布の均一化が図られるが、インテグレータ素子に対する照明光の入射位置によって照度分布が異なるため、各色の照度分布が一致せず色度ムラが発生していた。

色度ムラを低減するために、複数の光源ユニットについてそれぞれの光軸と垂直な方向に平行移動させるための位置調整機構を設け、各光源ユニットから出射される各色の照明光を、色合成ユニットを構成するクロスダイクロイックミラーの入射角依存性による波長シフトに対して最適な照度分布の位置に調整する装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２００７−３２２７９２号公報

特許文献１記載の装置において、複数のＬＥＤから構成されたＬＥＤアレイを光源として用いた場合を考えると、ＬＥＤアレイのうちの全てのＬＥＤを点灯させる際は問題がない。しかし、ＬＥＤアレイを構成するＬＥＤのうちの一部を消灯させる場合に各ＬＥＤアレイごとに消灯させるＬＥＤを無作為に選択すると、光源ユニット全体の位置調整だけでは各ＬＥＤアレイから出射された照明光を合成した際の光源像の重なりが一致せず、スクリーン上に投影された映像において輝度ムラおよび色度ムラが発生しやすいという問題がある。

そこで、本発明は、ＬＥＤアレイを構成するＬＥＤのうちの一部を消灯させる場合でもスクリーン上の映像の輝度ムラおよび色度ムラを低減することが可能な投写型表示装置を提供することを目的とする。

本発明に係る投写型表示装置は、ｍ個（ｍは２以上の整数）のＬＥＤからなるＬＥＤアレイを所定の各色ごとに備えた光源を有し、前記ＬＥＤアレイから出射される各々の光束を１つの光路の照明光に合成する照明光学系と、各前記ＬＥＤアレイの点灯を制御する光源制御部と、前記照明光学系から出射される照明光の照度分布を均一化させるインテグレータ素子と、前記インテグレータ素子から出射される照明光を映像光に変調する画像表示素子とを備え、前記光源制御部は、各前記ＬＥＤアレイのｎ個（ｎ＜ｍの整数）のＬＥＤによって前記インテグレータ素子の入射面に形成される各々のＬＥＤアレイの光源像の形状が一致するように、各前記ＬＥＤアレイの点灯を制御するものである。

本発明によれば、光源制御部は、各ＬＥＤアレイのｎ個のＬＥＤによってインテグレータ素子の入射面に形成される各々のＬＥＤアレイの光源像の形状が一致するように、各ＬＥＤアレイの点灯を制御するため、インテグレータ素子の入射面に形成される各々のＬＥＤアレイの光源像の重なりを一致させることができる。これにより、ＬＥＤアレイを構成するＬＥＤのうちの一部を消灯させる場合でもスクリーン上に投影される映像の輝度ムラおよび色度ムラを低減することができる。

実施の形態１に係る投写型表示装置の構成図である。実施の形態１に係る投写型表示装置の照明光学系の構成図である。実施の形態１に係る投写型表示装置のインテグレータ素子の入射面に形成される光源像の一例を示す斜視図である。実施の形態２に係る投写型表示装置の照明光学系の構成図である。実施の形態２に係る投写型表示装置のインテグレータ素子の入射面に形成される光源像の一例を示す斜視図である。実施の形態３に係る投写型表示装置の照明光学系の構成図である。実施の形態３に係る投写型表示装置のインテグレータ素子の入射面に形成される光源像の一例を示す斜視図である。

＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る投写型表示装置１の構成図である。

投写型表示装置１は大別すると、光源を有する照明光学系２と、光源制御部３０と、照明光学系２から出射される照明光を映像情報に置き換えてスクリーン（図示省略）に投影する投写光学系３から構成されている。

照明光学系２は、光源である赤色ＬＥＤアレイ４０Ｒ、緑色ＬＥＤアレイ４０Ｇ、青色ＬＥＤアレイ４０Ｂと、コリメーターレンズ群７Ｒ、７Ｇ、７Ｂと、ダイクロイックミラー８Ｒ、８Ｇ、８Ｂと、コンデンサーレンズ群９と、ＬＥＤ駆動回路３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂとを備えている。

ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂは、例えばそれぞれ６個（より一般的にはｍ個：ｍは２以上の整数）のＬＥＤから構成されている。ＬＥＤ駆動回路３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、光源制御部３０の制御によりＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを駆動する。

コリメーターレンズ群７Ｒ，７Ｇ，７Ｂは、ＬＥＤアレイ４０Ｒ、４０Ｇ、４０Ｂから時系列的に発光される赤色、緑色、青色の３原色の照明光を略平行光に整形する。ダイクロイックミラー８Ｒ、８Ｇ、８Ｂは、略平行光に整形された各照明光（各々の光束）を選択して反射または透過させ１つの光路に合成する。コンデンサーレンズ群９は、１つの光路に合成された各照明光を集光し投写光学系３へ出射する。

光源制御部３０は、ＬＥＤ駆動回路３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを制御することで、各ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの点灯を制御する。また、光源制御部３０は、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを構成するＬＥＤの故障を検出する機能を有する。例えば、光源制御部３０は、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを構成するＬＥＤの電圧を検出し、検出された電圧に基づいてＬＥＤの故障を検出する。

投写光学系３は、インテグレータ素子１０と、リレーレンズ群１１と、内部に全反射面を有するＴＩＲ（ＴｏｔａｌＩｎｔｅｒｎａｌＲｅｆｌｅｃｔｉｏｎ）プリズム１２と、ＤＭＤ１３（画像表示素子）と、投写レンズ２０とを備えている。

インテグレータ素子１０は、例えばライトトンネルまたはガラスロッドであり、コンデンサーレンズ群９から出射される照明光の照度分布を均一化させてリレーレンズ群１１へ出射する。リレーレンズ群１１は、レンズおよび反射ミラーから構成され、インテグレータ素子１０から出射される赤色、緑色、青色の合成光についてＴＩＲプリズム１２を介してＤＭＤ１３へ伝播させる。

ＤＭＤ１３は、インテグレータ素子１０からリレーレンズ群１１とＴＩＲプリズム１２を介して出射される照明光を映像光に変調し投写レンズ２０へ出射する。投写レンズ２０は、ＤＭＤ１３から出射される映像光をスクリーンに向けて投影する。

次に、光源制御部３０によるＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの点灯制御について、図１を用いて説明する。ＬＥＤ駆動回路３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、各ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂにおいて複数のＬＥＤのグループごとに駆動可能に構成されている。例えば、ＬＥＤ駆動回路３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂは、各ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを構成するＬＥＤ１個ごとに駆動できるように構成されており、光源制御部３０は、ＬＥＤ駆動回路３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂを介してＬＥＤ１個ごとの点灯・消灯の制御が可能である。

これにより、同時に点灯させるＬＥＤの個数を制御することで、スクリーン上に投影される映像の輝度を制御することができる。なお、図１ではＬＥＤ駆動回路３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂはそれぞれ１つずつ示されているが、ＬＥＤの個数分設けられているものとして説明する。

また、最初は６個のうちの１個以上のＬＥＤを消灯させておき、点灯中のＬＥＤの一部に故障が生じた場合にはそれまで消灯していたＬＥＤを点灯させることで、スクリーン上に投影される映像の輝度を低下させることなく、連続的に投写型表示装置１を作動させることができる。

さらに、点灯中のＬＥＤに故障が生じなかったとしても、点灯もしくは消灯させるＬＥＤを順次切替えていくことでＬＥＤ１個あたりの点灯時間を減らし、ＬＥＤアレイとしての寿命を延ばすことも可能となる。

次に、投写型表示装置１の動作の詳細について、図１を用いて説明する。赤色ＬＥＤアレイ４０Ｒより発光された赤色の発散光は、赤色用コリメーターレンズ群７Ｒにて平行光に整形され、赤色のみ反射しその他の色は透過する赤色用ダイクロイックミラー８Ｒにて反射され、平行光を集光するコンデンサーレンズ群９に入射される。

また、緑色ＬＥＤアレイ４０Ｇより発光された緑色の発散光は、緑色用コリメーターレンズ群７Ｇにて平行光に整形され、緑色のみ反射しその他の色は透過する緑色用ダイクロイックミラー８Ｇにて反射され、コンデンサーレンズ群９に入射される。

また、青色ＬＥＤアレイ４０Ｂより発光された青色の発散光は、青色用コリメーターレンズ群７Ｂにて平行光に整形され、青色のみ反射しその他の色は透過する青色用ダイクロイックミラー８Ｂにて反射され、コンデンサーレンズ群９に入射される。

コリメーターレンズ群７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを出射した赤色、緑色、青色の照明光は、コンデンサーレンズ群９に入射されるまでいずれも略平行光であるため、その光路途中にあるダイクロイックミラー８Ｒ，８Ｇ，８Ｂによって赤色、緑色、青色の照明光が反射・透過される際には、ダイクロイックミラー８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの入射角依存性による波長シフトの影響をほとんど受けることがない。

コンデンサーレンズ群９に入射された赤色、緑色、青色の照明光は、コンデンサーレンズ群９により集光され、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの各光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂ（図３参照）がインテグレータ素子１０の入射面に略保った状態で結像される。

インテグレータ素子１０の入射面に集光された赤色、緑色、青色の各照明光はインテグレータ素子１０を通過する際にその内部で反射を繰返し、インテグレータ素子１０の出射面では照度分布が略均一となる。インテグレータ素子１０から出射された赤色、緑色、青色の合成光は、リレーレンズ群１１を伝播し、ＴＩＲプリズム１２内部の全反射面で折り曲げられ、インテグレータ素子１０の出射面の略均一な照度分布を保った状態でＤＭＤ１３上に結像される。

ＤＭＤ１３において入力信号に応じてマイクロミラーの傾きが変わり、赤色、緑色、青色の合成光を時分割で赤、緑、青色光の色ごとに映像光に変調する。映像光はＴＩＲプリズム１２を透過した後に投写レンズ２０に入射され、スクリーン上に拡大投影されてカラー映像が形成される。

次に、インテグレータ素子１０の入射面に形成される光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂについて説明する。図２は、照明光学系２の構成図であり、図３は、インテグレータ素子１０の入射面に形成される光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの一例を示す斜視図である。

インテグレータ素子１０の出射面における光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂがその照度分布を保ったままＤＭＤ１３上に結像されるため、ＤＭＤ１３のマイクロミラーの有効領域の矩形形状に合わせ、インテグレータ素子１０の出射面、ひいてはインテグレータ素子１０の入射面の形状もＤＭＤ１３と同じアスペクト比を持った矩形形状にして、効率良くＤＭＤ１３に照射するようにしている。

また、同じく矩形の赤色ＬＥＤアレイ４０Ｒ、緑色ＬＥＤアレイ４０Ｇ、青色ＬＥＤアレイ４０Ｂから発光される光線について、ロスが少なくなるようにインテグレータ素子１０の入射面に取り込むために、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの光源像４１Ｒ、４１Ｇ、４１Ｂとインテグレータ素子１０の入射面の形状を１：１の比率の大きさとすることが望ましい。ここで、光源像４１Ｒ（６０ａ〜６０ｆ）はＬＥＤアレイ４０Ｒ（ＬＥＤ５０ａ〜５０ｆ）により形成される光源像であり、光源像４１Ｇ（６１ａ〜６１ｆ）はＬＥＤアレイ４０Ｇ（ＬＥＤ５１ａ〜５１ｆ）により形成される光源像であり、光源像４１Ｂ（６２ａ〜６２ｆ）はＬＥＤアレイ４０Ｂ（ＬＥＤ５２ａ〜５２ｆ）により形成される光源像である。

光源制御部３０は、各ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂのうち、５個（より一般的にはｎ個）のＬＥＤによってインテグレータ素子１０の入射面に形成される各々の光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの形状が一致するように各ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの点灯を制御する。

具体的には、図２に示すように、光源制御部３０は、赤色ＬＥＤアレイ４０Ｒの６個のＬＥＤ５０ａ〜５０ｆのうち、５個のＬＥＤ５０ａ〜５０ｅを点灯させて、１個のＬＥＤ５０ｆを消灯させる。赤色ＬＥＤアレイ４０ＲのＬＥＤ５０ａ〜５０ｅによりインテグレータ素子１０の入射面に結像される光源像４１Ｒ（６０ａ〜６０ｅ）の形状は図３に示すとおりである。なお、消灯しているＬＥＤは斜線で示すものとする。

また、光源制御部３０は、緑色ＬＥＤアレイ４０Ｇの６個のＬＥＤ５１ａ〜５１ｆのうち、５個のＬＥＤ５１ａ〜５１ｅを点灯させて、１個のＬＥＤ５１ｆを消灯させるとともに、青色ＬＥＤアレイ４０Ｂの６個のＬＥＤ５２ａ〜５２ｆのうち、５個のＬＥＤ５２ａ〜５２ｅを点灯させて、１個のＬＥＤ５２ｆを消灯させる。

緑色ＬＥＤアレイ４０ＧのＬＥＤ５１ａ〜５１ｅによりインテグレータ素子１０の入射面に結像される光源像４１Ｇ（６１ａ〜６１ｅ）の形状と、青色ＬＥＤアレイ４０ＢのＬＥＤ５２ａ〜５２ｅによりインテグレータ素子１０の入射面に結像される光源像４１Ｂ（６２ａ〜６２ｅ）の形状は図３に示すとおりである。光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの形状はそれぞれ一致するため、インテグレータ素子１０の入射面において、赤色、緑色、青色が合成される際の照明光（光源像）は同じ形状で重なり合う。

インテグレータ素子１０の入射面では光線の当っている領域と当たっていない領域とで輝度ムラが生じることにはなるが、光線の当っている領域内は全て赤色、緑色、青色の３色が合成された照明光となっているため、インテグレータ素子１０の内部で反射を繰返しながら通過していくことで、インテグレータ素子１０の出射面では照明光の輝度ムラ・色度ムラを低減することができる。これにより、スクリーン上に投影される映像の輝度ムラ・色度ムラを低減することができる。

また、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂにおいて、一部のＬＥＤが故障により不点灯となった場合、光源制御部３０は、故障したＬＥＤの位置と個数を検出し、故障したＬＥＤが形成する光源像の位置と同じ位置に形成する他のＬＥＤアレイのＬＥＤを点灯させないように制御する。これにより、一部のＬＥＤが故障しても輝度ムラ・色度ムラを低減することができる。例えば、図２において、赤色ＬＥＤアレイ４０ＲのＬＥＤ５０ｆが故障した場合、光源制御部３０は、緑色ＬＥＤアレイ４０ＧのＬＥＤ５１ｆ、青色のＬＥＤアレイ４０ＢのＬＥＤ５２ｆを消灯するように制御を行う。

一方、従来の装置では、ＬＥＤアレイにおいて点灯・消灯させるＬＥＤが無作為に選択されるため、インテグレータ素子の入射面において赤色、緑色、青色が合成される際の照明光は各色ごとに異なる形状となり一致させることができない。このため、インテグレータ素子の入射面では、照明光において輝度ムラだけではなく大きな色度ムラも生じる。インテグレータ素子の内部反射によりこの色度ムラを十分に均一化させるためには、インテグレータ素子を光軸方向にさらに長くする必要があり、投写型表示装置のコンパクト化に対して大きな障害となるが、本実施の形態１に係る投写型表示装置１では、上記のようにこのような問題は発生しない。

なお、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂにおいて６個のＬＥＤのうち、５個のＬＥＤを点灯させて、１個のＬＥＤを消灯させた場合について例示したが、インテグレータ素子１０の入射面において赤色、緑色、青色が合成される際の照明光を同じ形で重なり合うようにすればその効果は同じであり、点灯・消灯させるＬＥＤは６個のうちのいずれのＬＥＤであっても構わないし、いくつでも構わない。

また、複数のＬＥＤを同時に点灯・消灯させる機能に限る場合には、光源制御部３０はＬＥＤを１個ごと制御する必要はなく、複数のＬＥＤで構成されたグループごとにＬＥＤ駆動回路を設けることで、回路構成を簡素化することも可能である。

また、図１と図２において、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂとダイクロイックミラー８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの並び順序を、コンデンサーレンズ群９に近い方から順に赤色用、緑色用、青色用としているが、コンデンサーレンズ群９に赤色、緑色、青色の各照明光が入射すればその効果に変わりないので、並び順序は必ずしも赤色用、緑色用、青色用となるような配置に限ったものではない。例えば、赤色用、青色用、緑色用という並び順序でＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂとダイクロイックミラー８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを配置しても構わない。

以上のように、実施の形態１に係る投写型表示装置１では、光源制御部３０は、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂのうち、点灯・消灯させるＬＥＤの個数と位置を選択し、各ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０ＢのＬＥＤによってインテグレータ素子１０の入射面に形成される各々のＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの形状が一致するように、各ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの点灯を制御するため、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを構成するＬＥＤのうちの一部を消灯させる場合でもスクリーン上の映像の輝度ムラおよび色度ムラを低減することができる。

また、光源制御部３０は、ＬＥＤの故障を検出し、故障したＬＥＤが形成する光源像の位置と同じ位置に光源像を形成する他のＬＥＤアレイのＬＥＤを点灯させないように制御するため、一部のＬＥＤが故障しても輝度ムラ・色度ムラを発生しないようにＬＥＤアレイのＬＥＤを制御することができる。

さらに、光源としてＬＥＤアレイのみが使用されるため、投写型表示装置１の小型化、低消費電力化および耐久性の向上を図ることができる。

＜実施の形態２＞
次に、実施の形態２に係る投写型表示装置１について説明する。図４は、実施の形態２に係る投写型表示装置１の照明光学系２の構成図であり、図５は、実施の形態２に係る投写型表示装置１のインテグレータ素子１０の入射面に形成される光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの一例を示す斜視図である。なお、実施の形態２において、実施の形態１で説明したものと同様構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

実施の形態２では、スクリーン上に投影される映像の輝度を変化させるため、あるいはＬＥＤ１個あたりの点灯時間を減らすことでＬＥＤアレイの寿命を延ばすためなど、意図的に複数のＬＥＤを消灯させる場合、光源制御部３０は、インテグレータ素子１０の入射面に形成される各々の光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの形状バランスをとるため、一のＬＥＤアレイにおいて不点灯のＬＥＤが複数ある場合、それらが偏在しないように各ＬＥＤアレイの点灯を制御する。

例えば、光源制御部３０は、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂにおいて、それぞれ３個のＬＥＤを意図的に消灯させるとする。具体的には、光源制御部３０は、各ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂにおいて３個のＬＥＤ５０ａ〜５０ｃ，５１ａ〜５１ｃ，５２ａ〜５２ｃを点灯させて、３個のＬＥＤ５０ｄ〜５０ｆ，５１ｄ〜５１ｆ，５２ｄ〜５２ｆを消灯させた場合、インテグレータ素子１０の入射面に形成される光源像４１Ｒ（６０ａ〜６０ｃ），４１Ｇ（６１ａ〜６１ｃ），４１Ｂ（６２ａ〜６２ｃ）の形状は一致する。このため、インテグレータ素子１０の入射面において、赤色、緑色、青色が合成される際の照明光は同じ形状で重なり合い、スクリーン上に投影される映像の輝度ムラ・色度ムラを低減することが可能である。

しかし、インテグレータ素子１０の入射面に対して、光線が当っている領域が片側に寄っているために、照度分布としては明暗の偏りが大きい。その結果、投写レンズ２０からスクリーン上に投影される映像の輝度ムラの偏りが大きくなる。インテグレータ素子１０によりこの照度分布の明暗の偏りを十分に均一化させるためには、インテグレータ素子１０を光軸方向にさらに長くするしかないため、表示装置のコンパクト化に対して大きな障害となる。

そこで、実施の形態２に係る投写型表示装置１では各ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂにおいて、３個のＬＥＤを意図的に消灯させる場合には、図４と図５に示すように、ＬＥＤアレイ４０Ｒにおいて３個のＬＥＤ５０ａ，５０ｃ，５０ｅを点灯させて、３個のＬＥＤ５０ｂ，５０ｄ，５０ｆを消灯させる。これと同様に、ＬＥＤアレイ４０Ｇにおいて３個のＬＥＤ５１ａ，５１ｃ，５１ｅを点灯させて、３個のＬＥＤ５１ｂ、５１ｄ、５１ｆを消灯させ、ＬＥＤアレイ４０Ｂにおいて３個のＬＥＤ５２ａ，５２ｃ，５２ｅを点灯させて、３個のＬＥＤ５２ｂ、５２ｄ、５２ｆを消灯させる。

これにより、インテグレータ素子１０の入射面における各色の照明光の照度分布のバランスをとることができるため、インテグレータ素子１０の出射面における照度分布も偏りの少ないものとなり、スクリーン上に投影される映像の輝度ムラのバランスをとることができる。

また、点灯・消灯させるＬＥＤを入替えて、ＬＥＤアレイ４０Ｒにおいて３個のＬＥＤ５０ｂ，５０ｄ，５０ｆを点灯させて、３個のＬＥＤ５０ａ，５０ｃ，５０ｅを消灯させ、ＬＥＤアレイ４０Ｇにおいて３個のＬＥＤ５１ｂ，５１ｄ，５１ｆを点灯させて、３個のＬＥＤ５１ａ，５１ｃ，５１ｅを消灯させ、ＬＥＤアレイ４０Ｂにおいて３個のＬＥＤ５２ｂ，５２ｄ，５２ｆを点灯させて、３個のＬＥＤ５２ａ，５２ｃ，５２ｅを消灯させても同様の効果が得られる。

以上のように、実施の形態２に係る投写型表示装置１では、光源制御部３０は、インテグレータ素子１０の入射面に形成される各々のＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの形状バランスをとるため、一のＬＥＤアレイにおいて不点灯のＬＥＤが複数ある場合、それらが偏在しないように各ＬＥＤアレイの点灯を制御するため、複数のＬＥＤを消灯させる際に、インテグレータ素子１０に入射される照明光の照度分布のバランスをとることで、スクリーン上に投影される映像の輝度ムラの偏りを小さくすることができる。

＜実施の形態３＞
次に、実施の形態３に係る投写型表示装置１について説明する。図６は、実施の形態３に係る投写型表示装置１の照明光学系２Ａの構成図であり、図７は、実施の形態３に係る投写型表示装置１のインテグレータ素子１０の入射面に形成される光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの一例を示す斜視図である。なお、実施の形態３において、実施の形態１，２で説明したものと同様構成要素については同一符号を付して説明は省略する。

実施の形態３においては、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｂが対向するように配置され、ＬＥＤアレイ４０Ｇとコンデンサーレンズ群９が対向するように配置される構成である。また、各ダイクロイックミラー８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを横並びに配置する代わりに、赤色用ダイクロイックミラー８Ｒと青色用ダイクロイックミラー８Ｂがクロス状に配置され、緑色用ダイクロイックミラー８Ｇを必要としない構成である。

コリメーターレンズ群７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを出射してからコンデンサーレンズ群９に入射するまでの赤色、緑色、青色の照明光はいずれも略平行光であるため、その光路途中にあるクロス状に配置されたダイクロイックミラー８Ｒ，８Ｂによって赤色、緑色、青色の照明光が反射・透過する際には、ダイクロイックミラー８Ｒ，８Ｂの入射角依存性による波長シフトの影響をほとんど受けることがない。

このような配置にしても、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの各光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂと、インテグレータ素子１０の入射面がほぼ１：１の比率となる大きさで各光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂを結像させることができる。

実施の形態３では、各ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂを構成するＬＥＤは、図６に示す位置に配置され、インテグレータ素子１０の入射面における光源像４１Ｒ（６０ａ〜６０ｆ），４１Ｇ（６１ａ〜６１ｆ），４１Ｂ（６２ａ〜６２ｆ）は図７に示す位置に形成される。ここで、ＬＥＤアレイ４０Ｇにより形成される光源像４１Ｇにおいて各ＬＥＤ５１ａ〜５１ｆの光源像６１ａ〜６１ｆは、図３と図５に示す場合と異なる位置に形成される。

例えば、赤色ＬＥＤアレイ４０Ｒにおいて５個のＬＥＤ５０ａ〜５０ｅを点灯させて、１個のＬＥＤ５０ｆを消灯させ、青色ＬＥＤアレイ４０Ｂにおいて５個のＬＥＤ５２ａ〜５２ｅを点灯させて、１個のＬＥＤ５２ｆを消灯させる場合、緑色のＬＥＤアレイ４０Ｇにおいて５個のＬＥＤ５１ｂ〜５１ｆを点灯させて、１個のＬＥＤ５１ａを消灯させる。これにより、各ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂのうち、点灯している５個のＬＥＤによりインテグレータ素子１０の入射面に形成される各色の光源像４１Ｒ，４１Ｇ，４１Ｂの形状が一致しそれらが重なり合うため、インテグレータ素子１０の出射面では輝度ムラ・色度ムラを低減することができる。

なお、実施の形態３では、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂにおいて、５個のＬＥＤを点灯させて、１個のＬＥＤを消灯させた場合について例示したが、インテグレータ素子１０の入射面において赤色、緑色、青色が合成される際の照明光を同じ形で重なり合うようにすればその効果は同じであり、点灯・消灯させるＬＥＤは６個のうちのいずれでも構わないし、いくつでも構わない。

また、図６において、ＬＥＤアレイ４０Ｒ，４０Ｇ，４０Ｂの並び順序を、上方から視てコンデンサーレンズ群９に近い方から時計回りに赤色、緑色、青色の順に配置しているが、コンデンサーレンズ群９に赤色、緑色、青色の各照明光が入射すればその効果に変わりはないので、並び順序は必ずしも赤色、緑色、青色となるような配置に限ったものではない。例えば、青色、緑色、赤色という並び順序でＬＥＤアレイ４０Ｂ，４０Ｇ，４０Ｒを配置し、それに適合するように青色用、赤色用のダイクロイックミラー８Ｂ，８Ｒをクロス状に配置しても構わない。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１投写型表示装置、２，２Ａ照明光学系、１０インテグレータ素子、１３ＤＭＤ、３０光源制御部、４０Ｒ，４０Ｇ，４０ＢＬＥＤアレイ。

Claims

ｍ個（ｍは２以上の整数）のＬＥＤからなるＬＥＤアレイを所定の各色ごとに備えた光源を有し、前記ＬＥＤアレイから出射される各々の光束を１つの光路の照明光に合成する照明光学系と、
各前記ＬＥＤアレイの点灯を制御する光源制御部と、
前記照明光学系から出射される照明光の照度分布を均一化させるインテグレータ素子と、
前記インテグレータ素子から出射される照明光を映像光に変調する画像表示素子とを備え、
前記光源制御部は、各前記ＬＥＤアレイのｎ個（ｎ＜ｍの整数）のＬＥＤによって前記インテグレータ素子の入射面に形成される各々のＬＥＤアレイの光源像の形状が一致するように、各前記ＬＥＤアレイの点灯を制御する、投写型表示装置。
前記光源制御部は、ＬＥＤの故障を検出し、故障した前記ＬＥＤが形成する光源像の位置と同じ位置に光源像を形成する他の前記ＬＥＤアレイのＬＥＤを点灯させないように制御する、請求項１記載の投写型表示装置。
前記光源制御部は、前記インテグレータ素子の入射面に形成される各々のＬＥＤアレイの光源像の形状バランスをとるため、一の前記ＬＥＤアレイにおいて不点灯のＬＥＤが複数ある場合、それらが偏在しないように各前記ＬＥＤアレイの点灯を制御する、請求項１記載の投写型表示装置。