KR20030076419A

KR20030076419A - 화상 표시 디바이스 및 프로젝터

Info

Publication number: KR20030076419A
Application number: KR10-2003-0017637A
Authority: KR
Inventors: 다케다다카시; 요네쿠보마사토시
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2003-03-21
Publication date: 2003-09-26
Also published as: US7165845B2; US20030218794A1; US20050111107A1; TW200400365A; TWI221931B; JP4055610B2; CN1264042C; US7207677B2; EP1347653A2; JP2004145249A; CN1651975A; EP1347653A3; KR100559003B1; CN100351673C; CN1447149A

Abstract

틸트 미러 디바이스를 이용한, 소형이며 고휘도인 화상 표시 디바이스 및 이를 구비한 프로젝터를 제공한다.

광을 공급하는 제 1 색 광용 광원부(10)와, R광 또는 B광을 공급하는 제 2 색 광용 광원부(20)와, 제 1 반사 위치와 제 2 반사 위치를 택일적으로 선택가능한 복수의 가능 미러 소자(31)를 갖는 틸트 미러 디바이스(30)를 가지며, 제 1 색 광용 광원부(10)는 가동 미러 소자(31)가 제 1 반사 위치에 있을 때 G광이 소정 방향(L1)으로 반사되고, 가동 미러 소자(31)가 제 2 반사 위치에 있을 때 G광이 방향(L2)으로 반사되도록 마련되고, 제 2 색 광용 광원부(20)는 가동 미러 소자(31)가 제 2 반사 위치에 있을 때 R광 또는 B광이 소정 방향(L1)으로 반사되고, 가동 미러 소자(31)가 제 1 반사 위치에 있을 때 R광 또는 B광이 방향(L3)으로 반사되도록 마련되어 있다.

Description

화상 표시 디바이스 및 프로젝터{IMAGE DISPLAY DEVICE AND PROJECTOR}

본 발명은 화상 표시 디바이스 및 프로젝터, 특히 틸트 미러 디바이스를 이용하는 화상 표시 디바이스나 LED 소자 등의 고체 발광 소자를 광원으로서 이용하여 컬러 표시하는 프로젝터에 적합한 기술에 관한 것이다.

투사 화상의 고휘도화, 고세밀화에 따라서 광변조 장치로서 틸트 미러 디바이스를 구비한 화상 표시 디바이스가 이용되도록 되어 있다. 광원부로서 메탈 할라이드 램프와 같은 백색 광원을 이용할 때는 적색 광(이하, 「R광」이라고 한다), 녹색 광(이하, 「G광」이라고 한다), 청색 광(이하, 「B광」이라고 한다)을 위한 3색의 색 필터를 조합시킨 컬러 휠(color wheel)에 의해, 시간순서로 색분할을 행한다. 그리고, 화상의 1 프레임 사이에서, R광, G광, B광의 각 색 광으로 틸트 미러 디바이스를 조명한다. 이로써, 스크린 상에 풀컬러상을 투사하고 있다.

여기서, 투사 화상의 고휘도화를 위해, 메탈 할라이드 램프와 같은 백색 광원에 있어서 출력을 크게 하면, 광원부가 대형화해 버린다. 또한, 고출력화에 기인하는 발열량도 커져 버린다. 이 때문에, 광원부로서 백색 광원 대신에, 발광 다이오드(이하, 「LED」라고 한다) 또는 반도체 레이저(이하, 「LD」라고 한다)와 같은 발광 소자를 이용할 수 있다. 예컨대, 최근 LED의 개발이 진척되고, 특히 고정밀도의 청색 LED 소자의 실용화가 진척되어 있다. 이 경우는, 화상의 1 프레임 사이에서, R광, G광, B광용 발광 소자를 순차적으로 점등시켜 틸트 미러 디바이스를 조명한다. 이로써, 스크린상에 풀컬러상을 투사하고 있다.

그러나, R광과 G광과 B광을 순차 투사하여, 전체적으로 백색의 투사 화상을 얻기 위해서는, G광의 광속량을 전체의 광속량에 대하여 60%에서 80% 정도로 할 필요가 있다. 이 때문에, 각 색 광의 발광 소자를 동일 출력의 것을 동일 수량 마련하면, G광의 광속량이 부족해져 버린다.

또한, G광용 발광 소자의 수량을, R광용 및 B광용 발광 소자의 수량보다도 많게 하는 것도 생각할 수 있다. 그러나, G광용 발광 소자의 수량을 많게 하면, 당연히 G광용 발광 소자가 차지하는 공간적인 면적이 커진다.

여기서, 광원부와 틸트 미러 디바이스를 포함시킨 광학계에서, 유효하게 다룰 수 있는 광속이 존재하는 공간적인 넓이를 면적과 입체각의 곱(에텐듀(etendue), Geometrical Extent)으로 나타낼 수 있다. 이 면적과 입체각의 곱은, 광학계에 있어서 보존된다. 따라서, 광원부의 공간적인 확대가 커지면, 틸트 미러 디바이스에서 취입할 수 있는 각도가 작게 된다. 이 때문에, 광원부에서의 광속을 유효하게 이용할 수 없다.

이와 같이, 광원부로서 LED나 LD와 같은 발광 소자를 이용하면, G광용 발광소자의 수량이 다른 광의 발광 소자의 수량보다도 크게 필요하게 되기 때문에 광원부가 대형화되어 버리는 문제가 있다. 또한, 상술한 바와 같이, G광용 광원부의 공간적인 넓이가 커지기 때문에, 유효하게 사용할 수 있는 광속량이 감소해 버리는 문제를 일으킨다.

본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 공간 광변조 장치, 특히 틸트 미러 디바이스를 이용한, 소형이며 고휘도인 화상 표시 디바이스 및 이를 구비한 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 종래의 프로젝터로서는, 메탈 할라이드 램프 등의 백색 광원이 이용되고 있다. 이러한 램프는, 발열량이 크기 때문에 냉각을 위한 장치를 필요로 한다. 이것이, 프로젝터의 소형화에 대한 제약의 하나이다.

이 때문에, 본 발명에 있어서는, 고체 발광 소자를 이용한 저비용의 콤팩트한 구성의 프로젝터를 제공하며, 또한 고체 발광 소자로부터의 조명 광속을 유용하게 투사광으로서 이용할 수 있는, 광의 이용 효율이 높은 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. 그리고, 개개의 광량은 작은 고체 발광 소자를 이용한 프로젝터로서, 밝고, 선명한 고화질의 컬러 화상을 표시할 수 있는 프로젝터를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

상기 과제를 해결하여 그 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 제 1 파장 영역의 제 1 색 광을 공급하는 제 1 색 광용 광원부와, 상기 제 1 파장 영역과는 다른 제 2 파장 영역의 제 2 색 광을 공급하는 제 2 색 광용 광원부와, 제 1 반사 위치와 제 2 반사 위치를 택일적으로 선택 가능한 복수의 가동 미러 소자를 갖는 틸트 미러 디바이스를 갖고, 상기 제 1 색 광용 광원부는, 상기 가동 미러 소자가 상기 제 1 반사 위치에 있을 때 상기 제 1 색 광이 소정 방향으로 반사되고, 상기 가동 미러 소자가 상기 제 2 반사 위치에 있을 때 상기 제 1 색 광이 상기 소정 방향과는 다른 방향으로 반사되도록 마련되고, 상기 제 2 색 광용 광원부는 상기 가동 미러 소자가 상기 제 2 반사 위치에 있을 때 상기 제 2 색 광이 상기 소정 방향으로 반사되고 상기 가동 미러 소자가 상기 제 1 반사 위치에 있을 때 상기 제 2 색 광이 상기 소정 방향과는 다른 방향으로 반사되도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 디바이스를 제공한다. 이로써, 고휘도이며 소형인 화상 표시 디바이스를 얻을 수 있다. 특히, 상기 제 1 색 광용 광원부가 공간적인 면적을 작게 할 수 있기 때문에, 당해 제 1 색 광용 광원부를 소형화할 수 있다. 또한, 에텐듀를 이용하여 상술한 바와 같이, 상기 제 1 색 광용 광원부의 공간적인 면적이 작기 때문에, 유효하게 사용할 수 있는 광속을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 제 1 색 광용 광원부와 상기 제 2 색 광용 광원부를 순차적으로 전환하여 점등시키는 광원 구동부를 더 가지는 것이 바람직하다. 이로써, 관찰자가 육안으로 제 1 색 광과 제 2 색 광을 적분한 상태로 인식할 수 있다. 따라서, 풀컬러상을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 가동 미러 소자는 소정축 주위에서 회동가능하며, 상기 가동 미러 소자를 화상 신호에 따라서, 상기 제 1 반사위치와 상기 제 1 반사 위치와는 상기 소정축을 중심으로 거의 대칭인 상기 제 2 반사 위치에서 구동하는 틸트 미러 디바이스 구동부를 더 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 고속이며 또한 확실하게 가동 미러 소자를 구동할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 틸트 미러 디바이스 구동부는, 상기 제 1 색 광을 상기 소정 방향으로 유도하기 위해서, 상기 제 1 색 광용 광원부가 점등하고 있을 때에 상기 가동 미러 소자를 상기 제 1 반사 위치에서 구동하고, 상기 제 2 색 광을 상기 소정 방향으로 유도하기 위해서 상기 제 2 색 광용 광원부가 점등하고 있을 때에 상기 가동 미러 소자를 상기 제 2 반사 위치에서 구동하는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 색 광 및 제 2 색 광을 소정 방향으로 유도하는가 여부라고 하는 내용의 변조를 할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 광원 구동부는 표시되는 화상의 1프레임내에서, 상기 제 1 색 광용 광원부의 점등 기간과, 상기 제 2 색 광용 광원부의 점등 기간을 다르게 한 것이 바람직하다. 이로써, 광원의 광속량이 다르더라도 보다 밝은 화상 표시를 할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 광원 구동부는 표시되는 화상의 1 프레임내에서, 상기 제 1 색 광용 광원부의 점등 기간을 상기 제 2 색 광용 광원부의 점등 기간보다도 길게 하는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 색 광용 광원부와 제 2 색 광용 광원부가 동일 출력으로 동일 수량인 경우에도, 광원부의 소형화를 도모하면서, 백색을 얻기 위해서 필요한 제 1 색 광의 광속량을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 광원 구동부는 상기 제 1 색 광의 계조 표현 기간의 단위 기간의 길이와 상기 제 2 색 광의 계조 표현 기간의 단위 기간의 길이와는 다르게 한 것이 바람직하다. 이로써, 각 색 광에 있어서 적절한 계조 표현을 할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 광원 구동부는 상기 제 1 색 광용 광원부를 구동할 때의 제 1 색 광용 광원 구동 클록 신호의 주파수와, 상기 제 2 색 광용 광원부를 구동할 때의 제 2 색 광용 광원 구동 클록 신호의 주파수를 다르게 한 것이 바람직하다. 이로써, 각 색 광에 있어서 적절한 광원 구동을 할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 제 1 색 광용 광원 구동 클록 신호와, 상기 제 2 색 광용 광원 구동 클록 신호는, 양 신호에 공통의 주파수의 단위 클록 신호를 더 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 구동 회로를 간략화할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 제 2 색 광용 광원부는 복수의 적색용 발광 소자와 복수의 청색용 발광 소자로 이루어지고, 상기 적색용 발광 소자와 상기 청색용 발광 소자는 동일 기판상에 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 광속량이 큰 발광 소자는 독자적으로 효율좋게 조명할 수 있다. 더욱이, 이하 본 명세서에 있어서, 발광 소자는 고체 발광 소자를 포함하는 소자를 말한다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 제 1 색 광용 광원부와 상기 제 2 색 광용 광원부는, 각각 복수의 발광 소자를 갖고, 상기 각 발광 소자는, 발광 칩부와, 상기 발광 칩부로부터의 광을 상기 틸트 미러 디바이스의 거의 전체 영역으로 유도하기 위한 렌즈 부재를 갖고 있는 것이 바람직하다. 이로써, 틸트 미러 디바이스를 효율좋게 조명할 수 있기 때문에, 고휘도의 화상을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 각 발광 소자는, 상기 발광 칩부에서의 광을 소정 방향으로 유도하기 위한 테이퍼 형상 로드 부재를 더 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 또한 효율좋게 각 발광 소자로부터의 광을 틸트 미러 디바이스로 유도할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 발광 칩부와 상기 렌즈 부재는 일체적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 제조가 용이하게 되어 각 발광 소자의 광량 불균일을 더 저감할 수 있다.

또한, 본 발명은, 제 1 파장 영역의 제 1 색 광을 공급하는 제 1 색 광용 광원부와, 적어도 상기 제 1 파장 영역과 다른 제 2 파장 영역의 제 2 색 광을 공급하는 제 2 색 광용 광원부를 갖고, 상기 제 1 색 광용 광원부와 상기 제 2 색 광용 광원부로부터의 광을 화상 신호에 따라 변조하는 공간광 변조 장치(공간 변조 소자)와, 표시되는 화상의 1 프레임내에서, 상기 제 1 색 광용 광원부의 점등 기간과 상기 제 2 색 광용 광원부의 점등 기간을 다르게 한 상기 광원 구동부를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 표시 디바이스를 제공한다. 이로써, 공간광 변조 장치를 이용한, 소형이며 고휘도인 화상 표시 디바이스를 제공할 수 있다. 또한, 각 광원부의 광속량이 각각 다르더라도 보다 밝은 화상 표시를 할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 광원 구동부는 표시되는 화상의 1 프레임내에서, 상기 제 1 색 광용 광원부의 점등 기간을, 상기 제 2 색 광용 광원부의 점등 기간보다도 길게 하는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 색 광용 광원부와 제 2 색 광용 광원부가 동일 출력으로 동일 수량인 경우에도, 광원부의 소형화를 도모하면서, 백색을 얻기 위해서 필요한 제 1 색 광의 광속량을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면 상기 광원 구동부는 표시되는 화상의 1 프레임내에서, 상기 제 1 색 광용 광원부의 계조 표현 기간을, 상기 제 2 색 광용 광원부의 계조 표현 기간보다도 길게 하는 것이 바람직하다. 이로써, 제 1 색 광용 광원부와 제 2 색 광용 광원부가 동일 출력으로 동일 수량인 경우에도, 광원부의 소형화를 도모하면서, 백색을 얻기 위해서 필요한 제 1 색 광의 광속량을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 제 1 색 광은 녹색 광이며, 상기 제 2 색 광은 적색 광 및 청색 광 중 적어도 어느 하나의 광인 것이 바람직하다. 이로써, G광용 광원부가 차지하는 공간적인 면적을 작게 하면서, 또한 백색 광을 얻기 위해서 필요한 G광의 광속량을 충분히 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 광원 구동부는 상기 제 1 색 광의 계조 표현 기간의 단위 기간의 길이와 상기 제 2 색 광의 계조 표현 기간의 단위 기간의 길이는 다르게 하는 것이 바람직하다. 이로써, 각 색 광에 있어서 적절한 계조 표현을 할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 광원 구동부는, 상기 제 1색 광용 광원부를 구동할 때의 제 1 색 광용 광원 구동 클록 신호의 주파수와, 상기 제 2 색 광용 광원부를 구동할 때의 제 2 색 광용 광원 구동 클록 신호의 주파수를 다르게 하는 것이 바람직하다. 이로써, 각 색 광에 있어서 적절한 광원 구동을 할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 공간광 변조 장치는, 제 1 반사 위치와 제 2 반사 위치를 택일적으로 선택 가능한 복수의 가동 미러 소자를 갖는 틸트 미러 디바이스로서, 상기 틸트 미러 디바이스는 상기 가동 미러 소자가 상기 제 1 반사 위치에 있을 때 상기 제 1 색 광 및 상기 제 2 색 광이 소정 방향으로 반사되고, 상기 가동 미러 소자가 상기 제 2 반사 위치에 있을 때 상기 제 1 색 광 및 상기 제 2 색 광이 상기 소정 방향과는 다른 방향으로 반사되는 것이 바람직하다. 이로써, 틸트 미러 디바이스를 이용한 소형이며 고휘도인 화상 표시 디바이스를 제공할 수 있다. 특히, 상기 제 1 색 광용 광원부가 공간적인 면적을 작게 할 수 있기 때문에, 해당 제 1 색 광용 광원부를 소형화할 수 있다. 또한, 에텐듀를 이용하여 상술한 바와 같이, 상기 제 1 색 광용 광원부가 공간적인 면적이 작기 때문에 유효하게 사용할 수 있는 광속을 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 공간광 변조 장치는, 반사형또는 투과형 액정 광 벌브인 것이 바람직하다. 이로써, 액정 광 벌브를 이용한 소형이며 고휘도인 화상 표시 디바이스를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 바람직한 형태에 의하면, 상기 기재된 화상 표시 디바이스와 상기 공간광 변조 장치로부터의 변조광을 투사하는 투사 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는 프로젝터를 제공한다. 이로써, 소형이며 고휘도인 화상을 얻을 수 있는 프로젝터를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서는, 반사형의 공간광 변조 장치의 전면에 필드 렌즈를 배치하고, 이 필드 렌즈와 반사형 공간광 변조 장치를 포함하는 변조 광학계를 거쳐, 투사 렌즈(투사 렌즈 시스템)의 입사 동공과 공역 관계가 되는 위치 및 면적에 복수의 고체 발광 소자, 예를들면 LED 소자가 일렬로 세워진 광사출 영역을 배치한다. 즉, 본 발명의 프로젝터는, 복수의 발광부로 이루어지는 고체 발광 소자가 일렬로 세워진 광사출 영역을 갖춘 광원과, 이 광원으로부터의 조명 광속을 스위칭하여 화상을 형성하는 변조 영역을 갖춘 반사형의 공간광 변조 장치와, 이 공간광 변조 장치로부터의 표시 광속을 스크린에 투사하는 투사 렌즈와, 공간광 변조 장치의 근방에, 조명 광속 및 표시 광속이 투과하도록 배치된 정(正)의 굴절력의 필드 렌즈를 가지며, 투사 렌즈의 입사 동공과 광사출 영역이 필드 렌즈 및 공간광 변조 장치를 포함하는 변조 광학계를 통해서, 광학적으로 공역 관계에 있도록 하고 있다.

이 프로젝터에 있어서는 광사출 영역과 투사 렌즈의 입사 동공이 변조 광학계를 거쳐서 공역 관계에 있기 때문에, 광사출 영역으로부터 변조 광학계로 출력된광은 전부 투사 렌즈의 입사 동공에 들어간다. 따라서, 광사출 영역에서 변조 광학계에 출력된 조명 광속은, 공간광 변조 장치가 온 상태이면, 전부 표시 광속으로 되어, 전부가 스크린을 향해서 출력된다. 이 때문에, 광원의 광사출 영역에서 출력된 조명 광속은 낭비되지 않고, 표시 광속으로서 출력되어, 렌즈 등에 의한 흡수 등은 있다고 해도, 광사출 영역에 일렬로 세워진 고체 발광 소자의 광량을 전부 화상 표시를 위해 유용하게 이용을 할 수 있다. 따라서, 쓸데없이 배치되는 고체 발광 소자가 없어져서, 고체 발광 소자로부터의 조명 광속의 이용 효율이 높고, 가장 작은 구성으로, 밝고 선명한 컬러 표시를 할 수 있는 프로젝터를 제공할 수 있다.

공간광 변조 장치가, 반사 방향이 변화하지 않는 반사형인 경우, 예컨대 반사형 액정 패널인 경우는, 투사 렌즈의 입사 동공에 공역인 광사출 영역의 방향은 한쪽으로 정해진다. 한편, 소형의 가동 미러 소자가 매트릭스 형상으로 배치된, 소위 디지털 미러 디바이스(DMD)인 경우는, 가동 미러 소자가 수십도 정도의 범위를 움직여서 조명 광속을 온오프 제어 혹은 변조한다. 따라서, 투사 렌즈의 입사 동공과, 광사출 영역이 공간광 변조 장치의 가동 미러 소자가 온인 상태의 변조 광학계를 거쳐서 광학적으로 공역 관계가 되도록 해야 한다. 즉, 입사 동공의 공역인 상의 범위에 광사출 영역을 배치하는 경우, 그 상의 범위는 공간광 변조 장치의 스위칭 방향, 또는 온 상태의 입사 방향으로 형성된 상의 범위가 된다.

또한, 가동 미러 소자가 제 1 유효 각도(반사 위치) 및 제 2 유효 각도(반사 위치)인 2상태를 선택 가능한 공간광 변조 장치에 있어서는, 공역인 위치가 2개 있다. 따라서, 광원에 2개의 광사출 영역을 갖게 할 수 있다. 즉, 광원은 이들 가동 미러 소자가 제 1 유효 각도 상태의 변조 광학계를 거쳐서, 투사 렌즈의 입사 동공과 공역 관계에 있는 제 1 광사출 영역과, 가동 미러 소자가 제 2 유효 각도의 상태의 변조 광학계를 거쳐 투사 렌즈의 입사 동공과 공역 관계에 있는 제 2 광사출 영역을 가질 수 있다. 광원에, 투사 렌즈의 입사 동공과 공역 관계에 있어서 사출되는 조명 광속이 낭비되지 않는 2개의 광사출 영역을 설정할 수 있기 때문에, 고체 발광 소자를 배치할 수 있는 면적이 2배가 되고, 또한 밝은 화상을 표시할 수 있다.

단, 2개의 광사출 영역에서 출력된 조명 광속을 동시에 변조하는 것은 불가능하기 때문에, 2개의 광사출 영역에는 다른 색의 조명 광속을 사출하는 고체 발광 소자를 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 색이 다른 조명 광속을 사출하는 고체 발광 소자를 배치하는 경우, 이들 제 1 및 제 2 광사출 영역의 면적은 같아지기 때문에, 어떻게 분할을 하는가가 문제가 된다. 비시감도를 생각한 경우에는, LED 소자나 유기 EL 등의 각 색의 고체 발광 소자로부터 사출되는 색의 광 중, 녹색의 조명 광속의 광량 감도가 대단히 낮아서, 다른 색의 절반 정도가 된다. 따라서, 2배로 불어난 광사출 영역의 한 면을, 녹색의 광을 조사하는 고체 발광 소자를 일렬로 세운 영역으로서 사용하는 것이 바람직하고, 이러한 배치는 다른 색의 조명 광속을 다른 타이밍으로 스위칭하는 제어와 합치한다.

변조 광학계에 의한 입사 동공의 상의 범위에 거의 합치하는 광사출 영역의 범위 내에 고체 발광 소자를 배치하는 하나의 방법은, 입사 동공의 필드 렌즈에 의한 원형의 상과 거의 일치하는 범위에, 복수의 고체 발광 소자가 원형의 범위를 채우도록 혹은 흩어지도록 배치하는 것이다. 이로써, 낭비없이 고체 발광 소자를 배치할 수 있어, 모든 고체 발광 소자로부터 출력된 조명 광속을 화상을 표시하기 위해 이용할 수 있다.

필드 렌즈와 공간광 변조 장치로 구성되는 변조 광학계의 배율이 약 1이 되도록 선택되면, 필드 렌즈로부터 공간광 변조 장치 사이에서는 광선이 평행, 즉 텔레센트릭(telecentric)이 된다. 이 때문에, 가동 미러 소자를 채용한 공간광 변조 장치라면, 작은 각도로 무효광을 배제할 수 있기 때문에 스위칭하기 쉽고, 고계조의 화상을 생성하기 쉽다. 변조 광학계를 배율이 1이상이 되도록 선택하면, 표시 광속과 광사출 영역이 간섭할 가능성이 있기 때문에 어렵다. 한편, 변조 광학계를 배율이 1이하로 되도록 선택하는 것은 가능하고, 광사출 영역의 면적을 크게 할 수 있기 때문에, 수많은 고체 발광 소자를 배치할 수 있는 가능성이 있다. 이 경우는, 필드 렌즈로부터 공간광 변조 장치에 수속광이 입사하게 되지만, 공간광 변조 장치의 스위칭 가능한 각도범위 내이면, 특별히 화질에 큰 영향을 주는 일은 없다.

이와 같이, 광사출 영역을 투사 렌즈의 입사 동공과 공역 관계가 되도록, 고체 발광 소자를 배치함으로써, 쓸데없는 조명 광속이 발생하는 일을 방지할 수 있다. 개개의 고체 발광 소자에 착안하면, 개개의 고체 발광 소자의 발광면, 즉 발광부는 작고, 더욱이 출력되는 조명 광속의 강도 분포는 개개의 고체 발광 소자에서 개체차가 있다. 따라서, 단지 광사출 영역에 고체 발광 소자를 일렬로 세우고, 그것들로부터 출력된 조명 광속을 액정이나 미러 디바이스 등의 공간광 변조 장치의 변조 영역을 조명하더라도, 불균일 없이 균등하게 조사하는 것이 어렵다. 이때문에, 본 발명에 있어서는 고체 발광 소자의 공간광 변조 장치측, 즉 사출측에 마이크로 렌즈 어레이를 배치하여 광사출 영역을 형성하는 동시에, 고체 발광 소자의 각각의 발광부와 변조 영역이 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 조명 렌즈 광학계를 거쳐서 공역 관계에 있도록 하고 있다.

이 프로젝터에 있어서는, 개개의 고체 발광 소자의 발광부와 변조 영역이 공역 관계가 되도록 광학계를 형성함으로써, 개개의 발광부에서 사출된 조명 광속이 낭비없이 변조 영역에 조사된다. 따라서, 고체 발광 소자 각각의 발광부라는 미시적인 점에도 조명 광속의 낭비를 방지할 수 있다. 또한, 개개의 고체 발광 소자로부터 조사되는 조명 광속에 의해 변조 영역의 전체가 조명되고, 그것들이 서로 겹쳐서 투사하기 위해서 필요한 광량이 확보된다. 개개의 고체 발광 소자에 의해 변조 영역 전체가 조명되기 때문에, 고체 발광 소자의 개체차에 의한 불균일을 없애서, 변조 영역 전체를 균등하게 조명할 수 있다. 또한, 변조 영역과 공역 관계에 있는 개개의 고체 발광 소자에 의해 변조 영역 전체를 조명하기 때문에, 조명 광속에 낭비가 없고, 작은 구성으로 효율적으로 조명할 수 있으며, 콤팩트하고 밝은 프로젝터를 제공할 수 있다.

또한, 고체 발광 소자와, 그리고 쌍이 되는 마이크로 렌즈의 광축이, 각각의 쌍으로 어긋나도록 배치하고, 공간광 변조 장치상에서, 발광부의 상이 오버랩하도록 하여, 개개의 고체 발광 소자로부터 쓸데없는 조명 광속이 발생하는 것을 방지하는 것도 유효하다.

더욱이, 변조 영역은 거의 사각형인 경우는, 개개의 고체 발광 소자의 발광부도 사각형으로 하고, 각각의 사각형의 한 변이 거의 평행하게 되도록 배치함으로써, 개개의 고체 발광 소자로부터 쓸데없는 조명 광속이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 변조 영역은 직사각형인 경우는, 발광부도 직사각형으로 하고, 각각의 직사각형의 길이 방향의 한 변이, 거의 평행하게 되도록 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 공간광 변조 장치의 변조 영역의 종횡비와, 발광부의 종횡비를 거의 같고, 상이한 형상이 되도록 함으로써, 또한 개개의 고체 발광 소자로부터의 조명 광속을 중첩시키기 쉽게 되어, 쓸데없는 조명 광속이 생기는 것을 방지할 수 있다.

발광부의 형상을 사각형으로 하는 대신에, 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 개개의 마이크로 렌즈로서, 종횡의 곡율 또는 배율이 다른 마이크로 렌즈를 채용하고, 공간광 변조 장치상에 변조 영역과 상이 또는 거의 일치하는 형상의 발광부의 상을 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 이들의 발광부의 상을 중첩시킴으로써, 낭비없이, 또한, 불균일없이 조명할 수 있다. 이 경우는, 마이크로 렌즈의 종(縱)의 형상에 기인하는 제 1 결상 위치와, 마이크로 렌즈의 횡(橫)의 형상에 기인하는 제 2 결상 위치가 다르게 되지만, 이들 제 1 및 제 2 결상 위치 사이에, 공간광 변조 장치를 배치함으로써, 개개의 고체 발광 소자에 의해 변조 영역을 낭비없이 조명할 수 있다.

도 1은 제 1 실시예에 관한 화상 표시 디바이스의 개략 구성을 나타내는 도면,

도 2는 틸트 미러 디바이스의 구성의 일부를 확대하여 나타내는 도면,

도 3은 틸트 미러 디바이스의 반사 각도를 나타내는 도면,

도 4는 틸트 미러 디바이스의 반사 각도를 나타내는 다른 도면,

도 5는 점등 기간과 그 타이밍을 나타내는 도면,

도 6은 광원부의 구성을 나타내는 도면,

도 7은 제 2 실시예에 관한 프로젝터의 개략 구성을 나타내는 도면,

도 8은 제 3 실시예에 관한 화상 표시 디바이스를 구비한 프로젝터의 개략 구성을 나타내는 도면,

도 9는 제 4 실시예에 관한 화상 표시 디바이스를 구비한 프로젝터의 개략 구성을 나타내는 도면,

도 10은 제 5 실시예에 관한 화상 표시 디바이스를 구비한 프로젝터의 개략 구성을 나타내는 도면,

도 11은 제 6 실시예에 관한 화상 표시 디바이스를 구비한 프로젝터의 개략구성을 나타내는 도면,

도 12는 광원에 LED 소자를 이용한 제 7 실시예의 프로젝터의 개요를 나타내는 도면,

도 13은 도 12에 나타내는 광 벌브의 변조 영역을 구성하는 틸트 미러 소자의 개요를 나타내는 도면,

도 14는 도 12에 나타내는 프로젝터에 있어서, 입사 동공과 광사출 영역의 개략의 위치 관계를 나타내는 도면,

도 15는 광사출 영역에 LED 소자를 배치하는 예를 나타내는 도면,

도 16은 마이크로 렌즈의 다른 예를 나타내는 도면,

도 17은 마이크로 렌즈의 광축을 어긋나게 해서 조명 광속을 오버랩시키는 프로젝터의 개요를 나타내는 도면,

도 18은 변조 영역을 광축이 어긋나 있는 조명 광속에 의해 오버랩하도록 조사하는 모양을 나타내는 도면,

도 19(a)는 변조 광학계의 배율이 1인 경우를 도시하는 도면이고, (b)는 변조 광학계의 배율이 1보다 작은 경우를 나타내는 도면.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 화상 표시 디바이스 10 : 제 1 색 광용 광원부

11G : 광용 발광 소자12 : 발광 칩부

13 : 테이퍼형상 로드부재20 : 제 2 색 광용 광원부

21R :광용 발광 소자 22B : 광용 발광 소자

23 : 기판24, 25 : 발광 칩부

LS : 렌즈 부재 30 : 틸트 미러 디바이스

31 : 가동 미러 소자 32 : 기판

33, 34 : 전극 35 : 소정축

40 : 구동 제어부 50 : 투사 렌즈

60 : 스크린 100, 200, 300 : 프로젝터

110 : 광원부

110R, 110G, 110B 각 광색용 발광 소자

130 : 구동 제어부 140 : 틸트 미러 디바이스

141 : 가동 미러 소자 150 : 투사 렌즈계

160 : 스크린 210 : 투과형 액정 광 벌브

310 : 렌즈 320 : 편광 빔 스플리터

320a : 편광면 330 : 반사형 액정 광 벌브

400 : 화상 표시 디바이스410 : 도광판

420 : 투과형 액정 광 벌브501 : 프로젝터

510 : 광원511 : LED 소자

512 : 광사출 영역513 : 발광부

515 : 마이크로 렌즈 어레이516 : 마이크로 렌즈

530 : 라이트밸브531 : 마이크로 미러

532 : 틸트 미러 소자(스위칭 소자)539 : 변조 영역

540 : 필드 렌즈550 : 투사 렌즈

552 : 입사 동공571 : 조사광속

573 : 표시 광속599 : 스크린

이하에 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

(제 1 실시예)

도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 화상 표시 디바이스(1)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 제 1 색 광용 광원부(10)는 제 1 파장 영역의 제 1 색 광인 G광을 공급한다. 또한, 제 1 색 광용 광원부(10)는 복수의 G광용 발광 소자(11)로 구성된다. 발광 소자로서는, LD나 LED 등을 이용할 수 있다. 또한, 제 1 색 광용 광원부(10)로서 유기 EL 소자 등을 이용해도 된다.

제 2 색 광용 광원부(20)는 상기 제 1 파장 영역과 다른 제 2 파장 영역의 제 2 색 광인 B광 또는 R광을 공급한다. 또한, 제 2 색 광용 광원부(20)는 복수의 R광용 발광 소자(21)와 B광용 발광 소자(22)로 구성된다. 이들 발광 소자의 구성에 관해서는 후술한다.

이들 제 1 색 광용 광원부(10) 또는 제 2 색 광용 광원부(20)로부터의 광은 서로 다른 방향에서 틸트 미러 디바이스(30)에 입사한다. 틸트 미러 디바이스(30)는, 복수의 가동 미러 소자(31)를 갖는다. 구동 제어부(40)는, 제 1 색 광용 광원부(10), 제 2 색 광용 광원부(20), 및 틸트 미러 디바이스(30)의 구동 제어를 한다. 이 구동 제어의 상세에 관해서는 후술한다.

다음으로, 도 2(a), (b)에 기인하여, 화상 신호에 따라 제 1 색 광용 광원부(10) 또는 제 2 색 광용 광원부(20)로부터의 광을 변조하는 구성에 대하여 설명한다. 도 2(a), (b)는 틸트 미러 디바이스(30)의 구성의 일부를 확대하여 도시하는 도면이다. 도 2(a)는 제 1 색 광용 광원부(10)로부터의 G광을 변조하는 구성을 도시하는 도면이다. 틸트 미러 디바이스(30)의 표면에는 복수의 가동 미러소자(31)가 마련되어 있다. 가동 미러 소자(31)는 소정축(35)의 주위에서 회동 가능하다. 기판(32)상에는, 하나의 가동 미러 소자(31)의 주변부 근방에 2개의 전극(33, 34)이 마련되어 있다.

가동 미러 소자(31)가 소정축(35)을 중심으로 하여 경사져 있고, 전극(33)에 당접하고 있는 상태를 제 1 반사 위치라고 한다. 마찬가지로, 가동 미러 소자(31)가 소정축(35)을 중심으로 하여 경사져 있고, 전극(34)에 당접하고 있는 상태를 제 2 반사 위치라고 한다. 또, 반사 미러 소자(31)는, 제 1 반사 위치와 제 2 반사 위치를 택일적으로 선택 가능하다. 따라서, 화상 표시 디바이스(1)가 구동되고 있는 사이, 가동 미러 소자(31)는 제 1 반사 위치와 제 2 반사 위치 사이의 중간 위치를 취하는 일은 없다.

그리고, 구동 제어부(40)는 가동 미러 소자(31)를 화상 신호에 따라, 상기 제 1 반사 위치와, 상기 제 1 반사 위치와는 상기 소정축(35)을 중심으로 거의 대칭인 상기 제 2 반사 위치에서 구동한다. 도 2(a)에 있어서, 우측과 좌측의 가동 미러 소자(31)는, 제 1 반사 위치의 상태이다. 이에 대하여, 도 2 (a)의 한가운데의 가동 미러 소자(31)는 제 2 반사 위치의 상태에 있다.

보다 구체적으로, G광용 발광 소자(11)가 점등하고 있는 기간내에 있는 화소를 ON(점등)으로 해야 하는 경우에는, 그 화소에 대응하는 가동 미러 소자(31)가 제 1 반사 위치에 위치하도록, 구동 제어부(40)는 틸트 미러 디바이스(30)를 구동한다. 마찬가지로, G광용 발광 소자(11)가 점등하고 있는 기간내에 있는 화소를 OFF (소등)으로 해야 하는 경우에는, 그 화소에 대응하는 가동 미러 소자(31)가 제2 반사 위치에 위치하도록, 구동 제어부(40)는 틸트 미러 디바이스(30)를 구동한다.

이에 따라, G화상에 대응하는 화상 신호가 있는 화소의 ON을 나타내는 경우에는, 그 화소에 대응하는 가동 미러 소자(31)에 의해서 G광용 발광 소자(11)로부터의 색 광이 L1 방향으로 유도된다. 마찬가지로, G화상에 대응하는 화상 신호가 있는 화소의 OFF를 나타내는 경우에는, 그 화소에 대응하는 가동 미러 소자(31)에 의해서 G광용 발광 소자(11)로부터의 색 광이 L1과는 다른 L2의 방향으로 유도된다.

이 구성에 의해, 소정 방향(L1)의 일정한 시야(방향(L2)으로 향하는 광은 차광된다)로부터 관찰한 경우, 화상 신호에 따라 G광을 소정 방향(L1)으로 향하는 광(ON)과, 방향(L2)으로 향하는 광(OFF)으로 변조할 수 있다.

다음으로, R광 또는 B광의 변조에 대하여 도 2(b)에 근거하여 설명한다. B광 또는 R광을 공급하는 제 2 색 광용 광원부(20)는 가동 미러 소자(31)가 제 2 반사 위치에 있을 때 R광 또는 B광이 소정 방향(L1)으로 반사되고, 가동 미러 소자(31)가 제 1 반사 위치에 있을 때 R광 또는 B광이 소정 방향(L1)과는 다른 방향(L3)으로 반사되도록 마련되어 있다.

보다 구체적으로는, R광용 발광 소자(21) 또는 B광용 발광 소자(22)가 점등하고 있는 기간내에 있는 화소를 0N(점등)으로 해야 할 경우에는, 그 화소에 대응하는 가동 미러 소자(31)가 제 2 반사 위치에 위치하도록, 구동 제어부(40)는 틸트 미러 디바이스(30)를 구동한다. 마찬가지로, R광용 발광 소자(21) 또는 B광용 발광 소자(22)가 점등하고 있는 기간내에 있는 화소를 OFF(소등)으로 해야 하는 경우에는, 대응하는 가동 미러 소자(31)가 제 1 반사 위치에 위치하도록, 구동 제어부(40)는 틸트 미러 디바이스(30)를 구동한다. 이에 따라, R화상 또는 B화상에 대응하는 화상 신호가 있는 화소의 ON을 나타내는 경우에는, 그 화소에 대응하는 가동 미러 소자(31)에 의해서 R광용 발광 소자(21) 또는 B광용 발광 소자(22)로부터의 색 광이 L1의 방향에 유도된다. 마찬가지로, R화상 또는 B화상에 대응하는 화상 신호가 있는 화소의 OFF를 나타내는 경우에는, 그 화소에 대응하는 가동 미러 소자(31)에 의해서 G광용 발광 소자(11)로부터의 색 광이 L1과는 다른 L3의 방향으로 유도된다. 이 구성에 의해, 소정 방향(L1)의 일정한 시야(방향(L3)으로 향하는 광은 차광된다)로부터 관찰한 경우, 화상 신호에 따라 R광 또는 B광을 소정 방향(L1)으로 향하는 광(ON)과, 방향(L3)으로 향하는 광(OFF)으로 변조할 수 있다.

틸트 미러 디바이스(30)에 있어서의 각각의 가동 미러 소자(31)는, 1프레임 기간내에서 R광, B광 및 G광의 각각을 펄스폭 변조(PWM:pulse width modulation) 방법에 따라서 변조함으로써, 그 프레임에 있어서의 모든 화소의 색 및 휘도를 표현한다.

복수의 가동 미러 소자(31)의 어레이에 의해서 규정되는 평면(이하, 수평면(H)이라고 한다)에 대한 경사 각도와 반사 방향의 관계를 도 3에 근거하여 더 설명한다. 가동 미러 소자(31)는, 수평면(H)에 대하여 각도 ±θ만큼 변위 가능하게 한다. 이 경우, 소정 방향(L1:ON)은 제 1 색 광용 광원부(10)로부터의 광에 대하여 각도2θ를 이룬다. 또한, 소정 방향(L2:OFF)은, 제 1 색 광용광원부(10)로부터의 광에 대하여 각도6θ를 이룬다. 제 1 색 광용 광원부(10)와 제 2 색 광용 광원부(20)와의 2개의 광원부를 배치하는 경우의, 가동 미러 소자(31)의 수평면에 대한 경사 각도와 반사 방향의 관계를 도 4에 나타낸다. 제 1 색 광용 광원부(10)로부터의 광의 소정 방향(L1:ON)과, 제 2 색 광용 광원부(20)로부터의 광의 소정 방향(Ll:ON)과는 동일 방향이 되도록 각 광원부가 배치된다. 또한, 제 1 색 광용 광원부(10)로부터의 광이 OFF광으로서 반사되는 소정 방향(L2)은, 제 1 색 광용 광원부(10)로부터의 광에 대하여 각도6θ를 이룬다. 마찬가지로, 제 2 색 광용 광원부(20)로부터의 광이 OFF광으로서 반사되는 소정 방향(L3)도 제 2 색 광용 광원부(20)로부터의 광각도6θ를 이룬다. 그리고, OFF광의 소정 방향(L2)과 (L3)은, 소정 방향(L1)에 관해서 대칭인 방향이 된다.

다음으로, 풀컬러 화상을 얻기 위한 R광용 발광 소자(21)와 G광용 발광 소자(11)와 B광용 발광 소자(22)를 점등시키는 기간과 타이밍에 대하여 설명한다.

도 5(a)는, 점등 기간과 그 타이밍을 도시하는 도면이다. 도 5(a)의 차트는, 「프레임 신호」, 「R 점등 신호」, 「G 점등 신호」,「B 점등 신호」, 및 「 구동 극성 반전 신호」를 나타내고 있다. 차트의 횡축은 시간축이다.

우선, 「프레임 신호」가 하이인 기간은, 화상 신호의 1 프레임 기간을 나타낸다. 또한, 「R 점등 신호」가 하이인 기간은, R광용 발광 소자(21)가 점등하는 기간(점등 기간(RT))을 의미하며, 이것은 R광에 대응하는 화상의 서브 프레임의 기간에 일치하고 있다. 「G 점등 신호」가 하이인 기간은, G광용 발광 소자(20)가 점등하는 기간(점등 기간(GT))을 의미하며, 이것은 G광에 대응하는 화상의 서브 프레임의 기간에 일치하고 있다. 「B 점등 신호」가 하이인 기간은, B광용 발광 소자(22)가 점등하는 기간(점등 기간(BT))을 의미하며, 이것은 B광에 대응하는 화상의 서브 프레임의 기간에 일치하고 있다. 마지막으로, 「구동 극성 반전 신호」는 (스크린상의) 화소를 ON해야 하는 경우에, 가동 미러 소자(31)를 제 1 반사 위치에 위치시킬지, 그렇지 않으면 제 2 반사 위치에 위치시킬지를 나타내는 신호이다. 이 도 5(a)에서는, 「구동 극성 반전 신호」가 하이인 기간은, 화소를 ON으로 해야 할 경우에 가동 미러 소자(31)를 제 2 위치에 위치시키고, 로우인 기간은 화소를 ON으로 해야 하는 경우에 가동 미러 소자(31)를 제 1 위치에 위치시키는 것을 지시한다.

도 5(a)의 예에서는, 1 프레임 기간에 있어서 우선 G광용 발광 소자(20)가 소정의 점등 기간(GT) 사이 점등하며, 점등 기간(GT)이 끝난 후에 R광용 발광 소자(21)가 소정의 점등 기간(RT) 사이 점등한다. 그리고, 점등 기간(RT)이 끝난 후에 B광용 발광 소자(22)가 소정의 점등 기간(BT) 사이 점등한다. 구동 극성 반전 신호는, 점등 시간(GT)에 대응하는 기간은 로우 상태이다. 즉, 이 기간에 있는 화소를 ON으로 해야 하는 경우에는, 대응하는 가동 미러 소자(31)를 제 1 위치에 위치시킨다. 한편, 구동 극성 반전 신호는 점등 시간(RT, BT)에 대응하는 기간은 하이 상태이다. 즉, 이 기간에 있는 화소를 ON으로 해야 하는 경우에는, 대응하는 가동 미러 소자(31)를 제 2 위치에 위치시킨다.

광원 구동부의 기능도 겸하는 구동 제어부(40)는, R광용 발광 소자(21)와 G광용 발광 소자(11)와 B광용 발광 소자(22)를 순차적으로 전환하여 점등시킨다.또한, 관찰자는 육안으로 R광, G광, B광을 시간적으로 적분한 상태로 인식할 수 있기 때문에, 풀컬러상을 얻을 수 있다. 또한, 표시되는 화상의 1프레임내에서 각 색발광 소자의 점등 기간(GT, RT, BT) 각각을 독립해서 다르게 한다. 이로써, 각 광원의 광속량이 다르더라도 적절한 화상 표시를 할 수 있다. 또, 도 5(a)의 예에서는, 점등 시간(GT)이 가장 길고, 다음으로 점등 시간(BT)이 길고, 점등 시간(RT)이 가장 짧다.

상술한 바와 같이, 백색을 얻기 위해서는 G광의 광속량을 전체의 60%부터 80% 정도로 할 필요가 있다. 이 때문에, G광용 발광 소자(11)의 점등 기간(GT)을 R광용 발광 소자(21)의 점등 기간(RT)과 B광용 발광 소자(22)의 점등 기간(BT) 보다도 길게 한다. 이로써, G광용 발광 소자(11)와, R광용 발광 소자(21) 및 B광용 발광 소자(22)가, 동일 출력이고 동일 수량인 경우에도, 광원부의 소형화를 도모하면서, 백색을 얻기 위해서 필요한 G광의 광속량을 얻을 수 있다.

또한, 구동 제어부(40)는 G광을 소정 방향(L1)으로 유도하기 위해서 G광용 발광 소자(11)가 점등하고 있을 때에 가동 미러 소자(31)를 제 1 반사 위치로 구동한다. 더욱이, 구동 제어부(40)는 R광 또는 B광을 소정 방향(L1)으로 유도하기 위해서 R광용 발광 소자(21) 또는 B광용 발광 소자(22)가 점등하고 있을 때에 가동 미러 소자(31)를 제 2 반사 위치로 구동한다.

즉, G광을 소정 방향(L1)으로 유도할 때의 가동 미러 소자(31)의 반사 위치(제 1 반사 위치)와, R광 또는 B광을 소정 방향(L1)으로 유도할 때의 가동 미러 소자(31)의 반사 위치(제 2 반사 위치)는 반대의 위치 상태이다. 이 때문에, 도5(a)의 구동 극성 반전 신호에 도시하는 바와 같이 가동 미러 소자(31)를 위한 구동 극성은, G광용 발광 소자(11)와, R광용 발광 소자(21) 또는 B광용 발광 소자(22)로 반전시키고 있다. 이로써, R광, G광, B광을 소정 방향으로 유도하는가 하는 내용의 변조를 행할 수 있다.

도 5(b)는 틸트 미러 디바이스(30)의 구동 타이밍을 도시하는 도면이다. 도 5(b)는, 「프레임 신호」,「R계조 표현 신호」,「G계조 표현 신호」,「B계조 표현 신호」, 및 「클록」의 타이밍 차트를 나타내고 있다. 차트의 횡축은 시간축이다. 보다 구체적으로는, 「R계조 표현 신호」가 하이인 기간이 계조 표현 기간(RK)에 대응하고, 「G계조 표현 기간」이 하이인 기간이 계조 표현 기간(GK)에 대응하고, 「B계조 표현 기간」이 하이인 기간이 계조 표현 기간(BK)에 대응한다. 도 5(b)에서는, 우선 계조 표현 기간(GK)이 나타나고, G계조 표현 기간(GK)이 종료후에 계조 표현 기간(RK)이 계속되고, 계조 표현 기간(RK)이 종료후에 계조 표현 기간(BK)이 나타난다. 또한, 도 5(b)에 도시하는 바와 같이 계조 표현 기간(GK)의 길이가 가장 길고, 계조 표현 기간(RK)의 길이가 가장 짧다.

그런데, 계조 표현 기간(GK)이란, 공간광 변조 장치(틸트 미러 디바이스(30))가, G광의 강도(계조)를 실현하기 위해서 필요한 시간 기간이다. 또한, 계조 표현 기간(GK)은, G광에 대응하는 화상의 서브 프레임의 기간에 일치하고 있다. 이 계조 표현 기간(GK) 내에서, 입사광은 화상 신호에 따라 펄스폭 변조의 방법에 따라서 변조된다. 보다 구체적으로는, 화상 신호가 G광의 강도를 n비트(n은 양의 정수)로 나타내는 경우에는, 계조 표현 기간(GK)은, 길이의 비가2⁰:2¹:…:,:2^(n-1)인 n개의 단위 기간으로 분할되어 있고, n개의 단위 기간의 각각의 사이, 가동 미러 소자(31)는 ON상태 및 OFF상태 중 하나의 상태를 유지한다. 그리고, 소정의 상기 강도(계조)를 실현하기 위해서는, 그 강도에 비례하는 시간의 길이만큼 입사광이 방향(L1)을 향하도록, n개의 단위 기간내의 필요한 단위 기간만큼 가동 미러 소자(31)를 ON상태로 하면 된다. 예컨대, 화상 신호가 나타내는 강도값이 최대값((2ⁿ)-1)이면, n개의 단위 기간의 모든 사이, 즉 계조 표현 기간(GK)의 거의 모든 기간으로, 미러를 ON상태로 하면 된다. 한편, 화상 신호가 나타내는 강도값이 최소값(O)이면, n개의 단위 기간의 모든 사이, 즉 계조 표현 기간(GK)의 거의 모든 기간에서, 미러를 OFF상태로 하면 된다. 더욱이, 계조 표현 기간(RK) 및 계조 표현 기간(BK)도 계조 표현 기간(GK)과 마찬가지기 때문에 설명을 생략한다. 단, 계조 표현 기간(RK) 및 계조 표현 기간(BK)에서 ON상태로 있는 가동 미러 소자(31)의 위치와, 계조 표현 기간(GK)에서 ON상태로 있는 가동 미러 소자(31)의 위치는 서로 다르다.

도 5(b)에 도시하는 바와 같이, 이 계조 표현 기간(RK, GK, BK)의 길이는 상이한 길이여도 된다. 계조 표현 기간(RK, GK, BK)의 길이가 다른 경우에는, n개로 분할된 단위 기간의 각각도 R, G, B의 각 색 광에 따라 다르다.

계조 표현 기간(RK)은 도 5(a)의 점등 기간(RT)과 거의 일치하고 있다. 또한, 계조 표현 기간(GT)은 도 5(a)의 점등 기간(GT)과 거의 일치하고 있다. 그리고, 계조 표현 기간(BT)은 도 5(a)의 점등 기간(BT)과 거의 일치하고 있다.

또한, 틸트 미러 디바이스(30)는 어떤 서브 프레임의 개시 타이밍에 동기하여, 그 서브 프레임의 화상에 있어서의 모든 화소에 대응하는 가동 미러 소자(31)의 변조를 동시에 개시하기 때문에, 모든 가동 미러 소자(31)가 도 5(b)에 나타내는 타이밍 차트에 따라서 구동되어 있다.

또한, 구동 제어부(40)는 G광용 발광 소자(11)를 구동할 때의 G광용 광원 구동 클록 신호의 주파수와 R광용 발광 소자(21) 또는 B광용 발광 소자(22)를 구동할 때의 제 2 색 광용 광원 구동 클록 신호의 주파수를 다르게 할 수 있다. 이로써, 각 색 광에 있어서 적절한 광원 구동을 할 수 있다. 또한 바람직하게는, G광용 광원 구동 클록 신호와, 상기 제 2 색 광용 광원 구동 클록 신호는, 또한 양 신호에서 공통의 주파수의 단위 클록 신호를 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 구동 회로를 간략화할 수 있다.

또한, R광용 발광 소자(21)와 G광용 발광 소자(11)와 B광용 발광 소자(22)의 수량이 각각 다른 경우에 있어서도, G광의 점등 기간 또는 계조 표현 기간을 다른 색의 광보다도 많아지도록 제어하면 된다.

다음으로, 도 6(a), (b)를 이용하여 광원부의 구성에 대하여 설명한다. 도 6(a)는, 광원부가 조명광을 공급하는 구성을 도시하는 도면이다. 더욱이, 도 6(a)에서는 간단하게 하기 위해, 가동 미러 소자 등의 일부의 구성을 생략한다.

상술한 바와 같이, 제 1 색 광용 광원부(10)와 제 2 색 광용 광원부(20)는 각각 복수의 각 색용 발광 소자(11, 21, 22)를 갖는다. 또한, 이들 각 색용 발광 소자(11, 21, 22)는 각각 발광 칩부(12, 24, 25)와 상기 발광 칩부(12, 24, 25)로부터의 광원광을 틸트 미러 디바이스(30)의 거의 모든 영역으로 유도하기 위한 렌즈 부재(LS)를 갖는다. 또한, 복수의 R광용 발광 소자(21)와 복수의 B광용 발광 소자(22)는 동일 기판(23) 상에 배치되어 있다. 이로써, 광속량이 큰 발광 소자는 독자적으로 효율좋게 조명할 수 있다.

도 6(b)는, G광용 발광 소자(11)를 대표예로 해서, 발광 소자의 구성을 더 상세하게 도시하는 도면이다. G광용 발광 소자(11)는, 광원광을 소정 방향의 틸트 미러 디바이스(30)로 유도하기 위한 테이퍼형상 로드 부재(13)를 갖는다. 테이퍼부의 내측에는 반사면이 형성되어 있다. 이로써, 발광 칩부(12)로부터의 광을 유효하게 사출시킬 수 있다. 그리고, 틸트 미러 디바이스(30)를 효율좋게 조명할 수 있기 때문에, 고휘도의 화상을 얻을 수 있다. 또한 바람직하게는, 발광 칩부(12)와 렌즈 부재(LS)는 일체적으로 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 제조가 용이하게 되고, 또한 각 발광 소자의 광량 불균일을 저감할 수 있다.

(제 2 실시예)

도 7(a), (b)를 이용하여, 본 발명의 제 2 실시예에 관한 프로젝터에 대하여 설명한다. 상기 제 1 실시예와 같은 부분에는 동일의 부호를 부여하고, 중복하는 설명은 생략한다.

상술한 화상 표시 디바이스(1)에 의해 변조된 광 중, 소정 방향(Ll:도 2(a), (b)참조)으로 진행하는 광만이 투사 렌즈(50)로 입사한다. 이에 대하여, 방향(L2 또는 L3:도 2(a), (b) 참조)으로 진행하는 광은 투사 렌즈(50)에 입사하지 않고 폐기된다. 투사 렌즈(50)는, 화상 신호에 따라 화상 표시 디바이스(1)에 표시된 화상을 스크린(60)상에 투사한다. 스크린(60)을 관찰하는 사람은 투사되는 화상을 풀컬러로서 인식한다.

(제 3 실시예)

도 8은 본 발명의 제 3 실시예에 관한 화상 표시 디바이스를 구비한 프로젝터(100)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 광원부(110)는 제 1 파장 영역의 제 1 색 광인 G광을 공급하는 G광용 발광 소자(110G)와, 상기 제 1 파장 영역과 다른 제 2 파장 영역의 제 2 색 광인 R광을 공급하는 R광용 발광 소자(110R)와, B광을 공급하는 B광용 발광 소자(110B)로 구성된다. 이들 발광 소자로서는 LD나 LED, 유기 EL 소자 등을 이용할 수 있다.

R광용 발광 소자(110R), G광용 발광 소자(110G), B광용 발광 소자(110B)로부터의 광은 플라이 아이 렌즈 어레이(120:fly-eye lens array)를 경유하여 틸트 미러 디바이스(140)에 입사한다. 플라이 아이 렌즈 어레이(120)에 의해, 각 색용 발광 소자(110R, 110G, 110B)에서의 광은, 각각 공간광 변조 장치(공간 변조 소자)인 틸트 미러 디바이스(140)의 거의 모든 영역을 조명한다. 이로써, 조도 불균일이 저감된 조명을 할 수 있다. 구동 제어부(130)는, 각 색용 발광 소자(110R, 110G, 110B)와 틸트 미러 디바이스(140)의 구동 제어를 행한다. 이 구동 제어의 상세에 관해서는 후술한다.

틸트 미러 디바이스(140)의 표면에는, 복수의 가동 미러 소자(141)가 마련되어 있다. 가동 미러 소자(141)는, 도시하지 않은 소정축의 주위에서 회동 가능하다. 그리고, 가동 미러 소자(141)가 소정축을 중심으로 하여 제 1 반사 위치와 제 2 반사 위치의 2개의 위치 상태를 선택적으로 취할 수 있다.

구동 제어부(130)는 가동 미러 소자(141)를 화상 신호에 따라, 상기 제 1 반사 위치와, 상기 제 1 반사 위치와는 상기 소정축을 중심으로 거의 대칭인 상기 제 2 반사 위치로 구동한다. 예컨대, 가동 미러 소자(141)가 제 1 위치인 경우, 이 소자(141)로부터의 반사광은 투사 렌즈계(150)에 입사하는 방향으로 진행한다. 투사 렌즈계(150)에 입사한 광은, 스크린(160)에 투사된다.

이에 대하여, 가동 미러 소자(141)가 제 2 위치인 경우, 이 소자(141)로부터의 반사광은 투사 렌즈계(150) 이외의 방향으로 진행한다. 이로써, 가동 미러 소자(141)가 제 2 위치인 경우, 반사광은 스크린(160)에 투사되지 않는다. 그 결과, 틸트 미러 디바이스(140)에 의해 입사광을 화상 신호에 따라 변조하여 반사시킬 수 있다.

다음으로, 풀컬러 화상을 획득하기 위한 R광용 발광 소자(110R)와 G광용 발광 소자(110G)와 B광용 발광 소자(110B)를 점등시키는 기간과 타이밍에 대하여 설명한다.

본 실시예에서는, 광원부(110)가 투사 렌즈(150)의 한 쪽에 하나 마련되어 있다는 점이 상기 제 1 실시예 및 제 2 실시예와 다르다. 본 실시예에 있어서의 점등 기간과 그 타이밍은, 도 5(a), (b)를 이용하여 설명한 점등 타이밍과 같이 할 수 있다. 광원 구동부의 기능도 겸용하는 구동 제어부(130)는, R광용 발광소자(110R)와 G광용 발광 소자(110G)와 B광용 발광 소자(110B)를 순차적으로 전환하여 점등시킨다. 그리고, 표시되는 화상의 1 프레임내에서 각 색발광 소자의 점등 기간을 다르게 한다. 이로써, 각 색 광의 광속량을 임의로 설정할 수 있다. 그 결과, 공간 변조 소자를 이용한 소형이며 고휘도인 화상 표시 디바이스를 제공할 수 있다. 또한, 각 광원부의 광속량이 각각 다르더라도 보다 밝은 화상 표시를 할 수 있다.

상술한 바와 같이, 백색을 얻기 위해서는, G광의 광속량을 전체의 60%부터 80% 정도로 할 필요가 있다. 이 때문에, G광용 발광 소자(110G)의 점등 기간(GT)을, R광용 발광 소자(110R)의 점등 기간(RT)과 B광용 발광 소자(110B)의 점등 기간(BT)보다도 길게 한다. 이로써, G광용 발광 소자(110G)와, R광용 발광 소자(110R) 및 B광용 발광 소자(110B)가, 동일 출력이며 동일 수량인 경우에도, 광원부의 소형화를 도모하면서, 백색을 얻기 위해서 필요한 G광의 광속량을 얻을 수 있다.

R광용 발광 소자(110R)와 G광용 발광 소자(110G)와 B광용 발광 소자(110B)의 수량이 각각 거의 같은 경우에 대하여 생각한다. 이 경우, 각 색의 광원부가 공간적인 넓이는 거의 같은 정도이다. 그러나, 상술한 바와 같이 백색을 얻기 위해서는, G광의 광속량을 전체의 60%부터 80%정도로 할 필요가 있다. 이 때문에, G광용 발광 소자(110G)를 다른 발광 소자보다도 오래 점등시켜 G광의 계조 표현 기간(GK)을, R광 계조 표현 기간(RK) 및 B광 계조 표현 기간(BK)보다도 길게 한다. 이로써, G광용 발광 소자(110G)와, R광용 발광 소자(110R) 및 B광용 발광 소자(110B)가, 동일 출력이며 동일 수량의 경우에도, 광원부의 소형화를 도모하면서 백색을 얻기 위해서 필요한 G광의 광속량을 얻을 수 있다. 이 경우, 화상의 계조를 n비트(n은 양의 정수)로 표현하면, G광계조 표현 기간(GK)의 단위 비트의 길이와 R광 또는 B광의 계조 표현 기간(RK, BK)의 단위 비트의 길이는 다르다. 이로써, 각 색 광에 있어서 적절한 계조 표현을 할 수 있다.

또한, 구동 제어부(130)는 G광용 발광 소자(110G)를 구동할 때의 G광용 광원 구동 클록 신호의 주파수와, R광용 발광 소자(110R) 또는 B광용 발광 소자(110B)를 구동할 때의 제 2 색 광용 광원 구동 클록 신호의 주파수를 다르게 할 수 있다. 이로써, 각 색 광에 있어서 적절한 광원 구동을 부여한다.

또한 바람직하게는, G광용 광원 구동 클록 신호와, 상기 제 2 색 광용 광원 구동 클록 신호는 양 신호에 공통의 주파수의 단위 클록 신호를 더 갖는 것이 바람직하다. 이로써, 구동 회로를 간략화할 수 있다.

(제 4 실시예)

도 9는, 본 발명의 제 4 실시예에 관한 화상 표시 디바이스를 구비한 프로젝터(200)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 공간 변조 소자로서 투과형 액정 광 벌브(210)를 이용하는 점이 상기 제 3 실시예와 다르다. 그 밖의 상기 제 1 실시예와 같은 부분에는 동일의 부호를 부여하여, 중복하는 설명은 생략한다.

광원부(110)는, 도 5에서 나타내는 타이밍에서 각 색용 발광 소자(110R, 110G, 110B)를 점등시킨다. 이들 발광 소자로부터의 광은, 플라이 아이 렌즈 어레이(120)에 의해 투과형 액정 광 벌브(210)를 중첩적으로 조명한다. 투과형 액정 광 벌브(210)는, 화상 신호에 따라 입사광을 투과 또는 비투과(차광)시킴으로써 변조하여 사출한다. 투과형 액정 광 벌브(210)로부터의 변조광은 투사 렌즈계(150)를 지나서 스크린(160)에 투사된다.

(제 5 실시예)

도 10은, 본 발명의 제 5 실시예에 관한 화상 표시 디바이스를 구비한 프로젝터(300)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 공간 변조 소자로서 반사형 액정 광 벌브(330)를 이용하는 점이 상기 제 4 실시예와 다르다. 그 밖의 상기 제 4 실시예와 같은 부분에는 동일한 부호를 부여하여, 중복하는 설명은 생략한다.

광원부(110)는, 도 5에서 나타내는 타이밍에서 각 색용 발광 소자(110R, 110G, 110B)를 점등시킨다. 이들 발광 소자로부터의 광은, 도시하지 않은 편광 변환 장치에 의해 S편광광으로 변환된다. 다음으로, S편광광은 편광 빔 스플 리터(320)의 편광면(320a)에서 반사된다. 여기서, 편광면(320a)은 편광분리에 관해서 각도 특성을 갖고 있다. 이 때문에, 렌즈(310)에 의해, 각 색용 발광 소자(110R, 110G, 110B)로부터의 광의 주 광선이 광축(AX)과 거의 평행하게 되도록 변환한다. 편광면(320a)에서 반사된 광은, 반사형 액정 광 벌브(330)로 입사한다.

반사형 액정 광 벌브(330)는, 화상 신호에 따라 S편광을 P편광으로 변조하여 사출한다. 변조광인 P편광광은, 편광 빔 스플리터(320)의 편광면(320a)을 투과함으로써 검광(檢光)된다. 한편, 비변조광인 S편광광은, 편광면(320a)에서광원부(110)측으로 반사되어 폐기된다. 그리고, 변조광은 투사 렌즈계(150)에 의해 스크린(160)으로 투사된다. 이로써, 소형인 광원으로 밝은 풀컬러상을 투사할 수 있다.

(제 6 실시예)

도 11은, 본 발명의 제 6 실시예에 관한 화상 표시 디바이스(400)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 상기 각 실시예와 같은 부분에는 동일한 부호를 부여하여, 중복하는 설명은 생략한다. 본 실시예는 직시형 화상 표시 디바이스이다. 광원부(110)로부터의 각 색 광은 백 라이트광으로서 도광판(410)에 입사한다. 도광판(410)을 경유한 백 라이트광은, 공간 변조 소자로서의 투과형 액정 광 벌브(420)로 입사한다. 투과형 액정 광 벌브(420)는, 화상 신호에 따라 입사광을 투과 또는 비투과시킴으로써 변조하여 사출한다. 이로써, 방향(A)에서 관찰하면 풀컬러상을 얻을 수 있다.

(제 7 실시예)

본 실시예에서는, 발광 다이오드 등의 고체 발광 소자를 광원으로서 갖는 프로젝터를 설명한다. 고체 발광 소자를 이용한 광원은 광원자체의 수명이 길고, 전구의 깨짐 등에 의한 유지 보수가 불필요하다. 또한, 고체 발광 소자의 온오프의 응답 속도가 빠르기 때문에, 색마다 온오프하는 타이밍을 조정함으로써 컬러 밸런스를 조정할 수 있다. 또한, 백색 광원과 달리 컬러 필터가 불필요하여, 광의 이용효율이 높고 또한, 소음 등의 문제도 발생하지 않는다. 따라서, 고체 발광 소자를 광원으로서 채용함으로써, 고품질의 밝은 컬러 화상을 투사할 수 있는 콤팩트한 프로젝터를 제공할 수 있다.

그러나, 개개의 고체 발광 소자의 광량은 화상을 투사하기 위해서는 충분하지 않고, 복수의 고체 발광 소자를 모두, 충분한 광량을 확보하는 것이 바람직하다. 개개의 고체 발광 소자는, 반도체 발광 소자이기 때문에, 사이즈는 작고 어레이 혹은 매트릭스 형상으로 2차원에 일렬로 세워져 조명 장치로서 필요한 광량을 얻을 수 있을 가능성이 있다. 한편, 개개의 고체 발광 소자는 작더라도 면적은 있기 때문에, 광량을 확보하기 위해서 수많은 고체 발광 소자를 일렬로 세우면 조명 장치의 광사출 영역의 면적은 필연적으로 커져서, 조명 장치로부터 조명 광속을 광 벌브상에 집광하기 위한 광학 시스템이 복잡하고 대형이 되어, 고체 발광 소자의 장점은 감소된다. 더욱이, 조명 광속을 집광하는 광학계에서 비점수차나 색수차 등의 여러가지 수차의 요인도 발생하게 되어, 오히려 선명한 컬러 화상을 투사하는 것이 어렵게 된다. 따라서, 콤팩트하고 충분한 밝기의 화상을 투사하기 위해서는, 한정된 고체 발광 소자로부터의 광을 낭비없이 공간광 변조 장치(광 벌브)상에 조사하여, 공간광 변조 장치(광 벌브)로 변조된 광을 낭비없이 스크린상에 조사해야 한다.

이하에 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 설명한다. 도 12에, 고체 발광 소자인 LED소자를 광원으로 해서 이용한 본 발명의 프로젝터(501)의 개략 구성을 나타내고 있다. 본 예의 프로젝터(501)는, 복수의 LED 소자를 구비한광원(510)과, 광원(510)으로부터의 조명 광속(입사광속:571a)을 스위칭하여 화상을 형성하는 변조 영역(반사면:531)을 구비한 반사형 공간광 변조 장치인 광 벌브(530)와, 이 조명 광속(571)을 광 벌브(530)로 변조한 표시 광속(573)을 스크린(599)의 위에 투사하는 투사 렌즈(550)를 구비하고 있다.

본 예의 반사형 광 벌브(530)는, 복수의 미소한 사각형상으로 거울면인 변조면(마이크로 미러)을 구비한 가동 미러 소자인 틸트 미러 소자(스위칭 소자)가 어레이형상 혹은 매트릭스형상으로 배치된 변조 영역 혹은 화상 형성 영역(539)을 구비한 마이크로 미러 디바이스이다. 변조 영역(539)을 구성하는 각각의 틸트 미러 소자(532)는, 도 2(a), (b)와 같이 도 13에 확대하여 도시하는 바와 같이, 마이크로 미러(531)가 지주(534)에 의해 선회 가능한 상태로 반도체 기판(535)에 지지되어 있고, 반도체 기판(535)의 표면에 마련된 한 쌍의 어드레스 전극(536a, 536b)을 액츄에이터로 해서 마이크로 미러(531)의 경사가 제어될 수 있게 되어 있다. 마이크로 미러(531)는, 수평 위치로부터 지주(534)를 중심으로 ±10도 정도의 범위로 미리 설정된 방향으로 선회하여, 각각의 위치가 온위치가 된다. 따라서, 본 예의 스위칭 소자(532)는, 지주(534)에 관해서 좌우로 기운 2개의 배향(537a, 537b)을 갖추고 있고, 기울어진 방향에서 입사한 조명 광속(571)이 있으면 그것을 유효광, 즉 표시 광속(573)으로 해서 투사 렌즈(550)의 방향으로 반사한다.

즉, 조명 광속(571a)에 관해서는, 스위칭 소자(532)가 배향 상태(537a)에 있는 경우에, 온 상태(반사된 광속이 투사 렌즈에 입사하는 상태)이며, 배향 상태(537b)에 있는 경우에 오프 상태(반사된 광속이 투사 렌즈에 입사하지 않는 상태)이다.

또한 조명 광속(571b)에 관해서는, 스위칭 소자(532)가 배향 상태(537b)에 있는 경우에, 온 상태(반사된 광속이 투사 렌즈에 입사하는 상태)이며, 배향 상태(537a)의 상태인 경우에 오프 상태(반사된 광속이 투사 렌즈에 입사하지 않는 상태)이다.

본 예의 프로젝터(501)는, 또한 광 벌브(530) 근방의 투사 렌즈(550) 측에, 조명 광속(571) 및 표시 광속(573)이 투과하도록 배치된 정의 굴절력의 필드 렌즈(540)를 구비하고 있다. 즉, 필드 렌즈(540)는 투사 렌즈(550)와 광 벌브(530) 사이에 위치한다. 또한, 필드 렌즈(540)는, 투사 렌즈(550)와 광 벌브(530)를 연결하는 중간의 광로상에 위치한다. 이 필드 렌즈(540)는 조명 광속(571)에 대하여, 광원(510)으로부터 출력된 조명 광속(571)을 광 벌브(530)의 위에 집광하는 기능을 수행하고, 표시 광속(573)에 대해서는 투사 렌즈(550)와 함께 표시 광속(573)을 스크린(599)의 위에 집광하는 기능을 수행한다. 더욱이, 광원(510)과 투사 렌즈(550) 사이에, 필드 렌즈(540)와 반사형 광 벌브(530)의 변조 영역(539)과, 필드 렌즈(540)로 구성되는 하나의 광학계를 정의할 수 있다. 본 명세서에서는, 이 광학계를 변조 광학계(G1)라 칭하기로 한다.

본 예의 광원(510)은, 필드 렌즈(540)에 향하도록, 투사 렌즈(550)의 입사단(551)을 사이에 두고 배치된 2개의 광사출 영역(512a, 512b)을 구비하고 있다. 이들의 광사출 영역(512a, 512b)의 형상 및 사이즈는 서로 거의 같지만, 한쪽의 광사출 영역(제 1 광사출 영역:512a)에는, 복수의 적색의 LED 소자(고체 발광소자:511R), 및 복수의 청색의 LED 소자(511B)가 한줄로 세워져 있고, 다른 쪽의 광사출 영역(제 2 광사출 영역:512b)에는 복수의 녹색의 LED 소자(511G)만이 한줄로 세워져 있다. 그런데, LED 소자(511)의 광 벌브(530)의 측(전방 혹은 사출측)에, 복수의 마이크로 렌즈(516)가 마련되어 있는 경우이고, LED 소자(511) 각각과 마이크로 렌즈(516) 각각이 일대일이 되도록 이 복수의 마이크로 렌즈(516)가 어레이 또는 매트릭스 형상으로 배치되어 있는 경우에는, 이 복수의 마이크로 렌즈(516) 모두(즉 마이크로 렌즈 어레이(515a) 및 마이크로 렌즈 어레이(515b))가 광사출 영역(512a, 512b)에 대응한다. 한편, 이러한 마이크로 렌즈 어레이(515a) 및 마이크로 렌즈 어레이(515b)가 LED(11)와 광 벌브(530) 사이의 광로상에 없는 경우에는, LED 소자(511)의 발광부(513) 모두가 광사출 영역(512a, 512b)에 대응한다.

마이크로 렌즈(516) 각각과 필드 렌즈(540)로 구성되는 광학계(본 명세서에서는 조명 광학계라고 칭한다:G2)는, LED 소자(511) 각각으로부터 사출된 조명 광속(571)을 광 벌브(530)의 변조 영역(539)으로 유도한다. 한편, 필드 렌즈(540) 및 광 벌브(530)를 포함하는 변조 광학계(G1)는, 광사출 영역(512a, 512b:본 실시예에서는 마이크로 렌즈 어레이(515a, 515b)) 각각으로부터 사출된 조명 광속(571)을 투사 렌즈(550)의 입사 동공(552)으로 유도한다.

또한, 각각의 광사출 영역(512a, 512b)은, 필드 렌즈(540) 및 광 벌브(530)를 포함하는 변조 광학계(G1)를 거쳐서, 투사 렌즈(550)의 입사 동공(552)에 대하여 광학적으로 공역 관계가 되도록 배치되어 있다. 보다 구체적으로는, 광사출 영역(512a, 512b) 각각은, 필드 렌즈(540) 및 광 벌브(530)를 포함하는 변조 광학계(G1)를 거쳐서, 입사 동공(552)에 대하여 광학적으로 공역인 가상 평면상에 위치한다. 투사 렌즈(550)의 입사측(551)으로부터 봐서, 모든 광선을 규제하는 것은 입사 동공(552)이다. 따라서, 조명 광속(571)이 출력되고 나서 투사 렌즈(550)에 이르는 사이에 통과하는 변조 광학계(G1)를 거쳐서, 입사 동공(552)과 공역 관계가 되도록 광사출 영역(512a, 512b)을 설정함으로써, 광사출 영역(512a, 512b)의 공역상(515i)이 입사 동공(552)에 형성되게 된다. 즉, 광사출 영역(512a 또는 512b)으로부터 출력된 조명 광속(571a 또는 571b)은, 필드 렌즈(540)의 반사·흡수나 광 벌브(530)의 흡수 등에 의해 감소하는 것 이외에는, 전부가 조리게(559)를 통과하여 투사 렌즈(550)에 들어가서, 스크린(599)에 투영된다. 따라서, 광사출 영역(512a, 512b)으로부터 출력된 조명 광속(571a, 571b)은 낭비없이 화상을 스크린(599)에 투사하기 위해서 이용된다. 이 때문에, 최소면적의 광사출 영역(512a, 512b)에 의해, 가장 밝은 화상을 표시할 수 있는 프로젝터(501)를 제공할 수 있다.

본 예의 광 벌브(530)의 변조 영역(539)을 구성하는 스위칭 소자(532)는, 도 13에서 설명한 바와 같이 2개의 위치(537a, 537b)를 구비하고 있다. 따라서, 광 벌브(530)가 온일 때에 입사 동공(552)과 공역 관계에 있는 위치는 2개 있고, 도 14에 도시하는 바와 같이, 입사 동공(552)을 사이에 두고 스위칭 소자(532)의 마이크로 미러(531)가 선회하는 방향(스위칭 방향:S)으로 대칭인 위치(L1, L2)가 입사 동공(552)과 공역 관계에 있는 위치가 된다. 즉, 광 벌브(530)의 중심(530c)을 지나서, 광 벌브(530)의 근방(530a)으로부터 45도 벗어난 방향으로, 제 1 및 제 2 광사출 영역(512a, 512b)이 위치한다. 이 광 벌브(530)로부터 45도 벗어난 방향은, 광 벌브(530)의 스위칭 소자(532)의 마이크로 미러(531)가 선회하는 스위칭 방향이며, 조명 광속(571)의 입사 방향이 된다. 그리고, 변조 광학계(G1)를 거쳐서 그 공역인 위치(L1, L2)에 형성된 입사 동공(552)의 상(552i)의 범위가 입사 동공(552)에 공역 관계에 있는 영역이다. 거기서, 그 입사 동공(552)에 대하여 스위칭 방향(S)에 대칭으로 형성되는 공역상(552i)의 범위에 LED 소자(511R, 511B 또는 511G)을 배치하여 제 1 및 제 2 광사출 영역(512a, 512b)을 형성하고 있다.

따라서, 본 예의 프로젝터(501)에서는 볼록 렌즈 효과를 구비한, 정의 굴절력의 필드 렌즈(540)를 광 벌브(530) 근방에 배치함으로써, 투사 렌즈(550)의 입사 동공(552)과 공역 관계에 있는 제 1 및 제 2 광사출 영역(512a, 512b)을 마련하고 있다. 또한, 그들 영역(512a, 512b)에 LED 소자(511R, 511B, 511G)를 배치함으로써 낭비없이 복수의 LED 소자로부터 사출된 광을 투사 렌즈(550)에 입력할 수 있다.

근래, LED 소자는 청색의 LED 소자(511B)를 비롯하여 고휘도이며 광량이 큰 것이 실용화되어 있고, 여러가지 광원으로서 이용되고 있지만, 고휘도화가 진행되면서 개개의 LED 소자로부터 출력되는 광량은, 종래의 백색램프에 비하면 대단히 약하다. 따라서, 프로젝터(501)에 필요한 광량을 확보하기 위해서는 복수의 LED 소자를 일렬로 세울 필요가 있고, 또한 많은 LED 소자를 일렬로 세워서 모두 광원으로 해도, 그것들로부터 출력되는 광이 화상을 스크린에 투영되기 위해 거의 모두 이용되지 않으면 낭비이며, 소비 전력이 증가하거나 사이즈가 커지는 요인이 될 뿐이다.

이에 대하여, 본 예의 프로젝터(501)에 있어서는, 입사 동공(552)과 공역 관계에 있는 영역(512a, 512b)에 LED 소자(511)를 배치하고 있기 때문에, LED 소자(511)로부터 출력되는 광이 낭비되는 일은 없고, 광의 이용 효율이 높다. 따라서, 가장 소형이며, 에너지 절약형의 구성으로 가장 밝은 화상을 투영 가능한 프로젝터(501)를 실현할 수 있다.

본 예의 광 벌브(530)의 경우, 입사 동공(552)에 공역인 영역이 2개 있기 때문에, 그 어느 한쪽에만 LED 소자(511R, 511G 및 511B)를 배치해도 된다. 이 경우에도, 각각의 LED 소자로부터 출력된 광은, 낭비없이 투사 렌즈(550)에 입사되기 때문에, 광의 이용 효율이 높고, 콤팩트하고 밝은 화상을 표시 가능한 프로젝터가 된다. 그러나, 공역인 영역(512a, 512b) 양쪽을 이용하면 LED 소자(511)를 배치 가능한 면적은 2배가 되기 때문에, 더 밝은 화상을 표시할 수 있다.

이들 영역(512a, 512b)에 LED 소자(511R:적색, 511G:녹색, 511B:청색)를 같은 비율로 배치하는 것도 가능하고, 스위칭 소자(530)의 2개의 온 상태(537a, 537b)를 제 1 및 제 2 광사출 영역(512a, 512b)으로부터 시분할로 사출되는 각 색의 광에 동기하여 제어함으로써 멀티컬러인 화상을 표시할 수 있다. 2방향의 광사출 영역(512a, 512b)으로부터 조명 광속(571a, 571b)이 각각 조사되기 때문에, 각 색 또는 적어도 2색에 대응한 수의 스위칭 소자(532)가 변조 영역(539)에 준비되어 있으면, 2색의 화상을 동시에 출력하는 것도 가능하다.

이에 대하여, 한쪽의 광사출 영역(512a 또는 512b)으로 특정한 색의 LED 소자(511)가 고정되어 배치되어 있는 경우는, 색마다 온 상태의 방향(537a, 537b)을 제어하면 되기 때문에, 스위칭 소자(532)의 제어는 대단히 간단하게 되어, 적은 스위칭 소자로 밝은 화상을 표시할 수 있다. 멀티컬러(풀컬러)의 화상을 출력하기 위해서는, 각 색을 발광하는 소자의 수량(개수)의 밸런스는, 비시감도 등을 고려하여 백색이 낼 수 있는 비율로 설정하는 것이 바람직하다. 비시감도는 녹색이 대단히 낮고, 녹색의 LED 소자(511G)의 출력도 현 상태로서는 비시감도를 커버할 수 있을 정도로는 향상되어 있지 않다. 이 때문에, 본 예에서는 비시감도가 낮은 녹색의 LED 소자(511G)를 단독으로 제 2 발광면(512b)에 배치하고, 적색 및 청색의 LED 소자(511R, 511B)를 제 1 발광면(512a)의 위에 배치함으로써, 컬러 밸런스를 확보하고 있다.

본 명세서에서 개시하고 있는 바와 같이, 광사출 영역(512a, 512b) 각각은 입사 동공(552)에 대하여 공역인 가상 평면상에 위치한다. 따라서, 이 공역인 가상 평면상에서 발생하는 입사 동공(552)의 공역상(552i) 내에 효율적으로 LED 소자(511)를 배치하면, LED 소자(511)로부터 출력된 조명 광속(571)을 낭비없이 화상을 투영하기 위해서 이용할 수 있다. 따라서, 밝은 화상을 표시하기 위해서는, 광사출 영역(512a, 512b) 각각의 형상을 공역상(552i)의 형상에 일치시키면 된다.

도 14에서는, 광사출 영역(512a, 512b)은, 입사 동공(552)의 공역상(552i)의 범위내에 있다. 가장 바람직한 배치는 입사 동공(552)의 공역상(552i), 즉 도 14에 일점 파선으로 나타내는 서클 내를, 마이크로 렌즈(516)를 포함해서 LED 소자(511)로 채우는 것이다.

도 15(a)에 나타낸 배치는, 제 1 광사출 영역(512a)에 LED 소자(511)를 어레이 형상으로 배치하여 입사 동공의 상(552i)을 채운 배치예이며, LED 소자(511)의 광사출 영역(512a)의 일부가 공역상(552i)으로부터 벗어나 있기 때문에 낭비적인 광이 발생하고 있다. 또한, 공역상(552i) 중 광사출 영역(512a)과 겹치지 않는 부분도 있지만, 다수의 LED 소자(511)를 규칙적으로 일렬로 세우기 쉬운 배치이다.

도 15(b)는, LED 소자(511)를 상하 혹은 좌우의 열로 반피치(반피치 이하여도 좋지만) 시프트하여 한줄로 세운 배치예이다. 이 배치예는, 다수의 LED 소자(511)를 한줄로 세우는 시간은 걸리지만, 입사 동공의 상(552i)을 거의 LED 소자(511)로 채울 수 있고, 입사 동공의 상(552i)으로부터 벗어난 부분도 거의 없다. 따라서, 조명 광속의 낭비를 최소한으로 할 수 있어, 콤팩트하고 밝은 화상을 표시할 수 있는 프로젝터를 제공하는데 적합한 배치이다.

이상으로 설명한 바와 같이, 필드 렌즈(540) 및 광 벌브(530)를 포함하는 변조 광학계(G1)에 대하여 입사 동공(552)과 공역 관계에 있는 제 1 및 제 2 광사출 영역(512a, 512b)에 LED 소자(511)를 배치함으로써, 조명 광속(571)의 낭비를 방지할 수 있어, 콤팩트하고 밝은 화상을 표시할 수 있는 프로젝터(501)를 제공할 수 있다. 그러나, 개개의 LED 소자(511)에 착안하면, 개개의 LED 소자(511)로부터 출력되는 광량에는 흩어짐이 있을 수 있다.

우선, 본 예에 있어서는, 광원(510)의 제 1 및 제 2 광사출 영역(512a, 512b)에 배치된 LED 소자(511R, 511G, 511B)의 전방에, 마이크로 렌즈 어레이(515)를 마련하고, 마이크로 렌즈 어레이(515)를 구성하는 마이크로 렌즈(516)와 필드렌즈(540)를 포함하는 조명 광학계(G2)를 거쳐서, 각각 LED 소자(511)의 발광부(513)와 광 벌브(530)의 변조 영역(539)이 공역 관계가 되도록 배치하고 있다. 각각의 LED 소자(511) 안에서, 광을 사출하는 발광부인 발광부(513)와, 변조 영역(539)이 공역 관계가 됨으로써, 발광부(513)로부터 출력된 조명 광속(571)은 낭비없이 변조 영역(539)으로 조사된다. 따라서, 개개의 LED 소자(511)라는 미시적인 영역에서도, LED 소자(511)로부터 출력된 광의 낭비를 줄일 수 있어, 콤팩트하고 보다 밝은 화상을 표시할 수 있는 프로젝터(501)를 제공할 수 있다.

또한, 각각의 발광부(513)와 변조 영역(539)이 공역 관계에 있기 때문에, 개개의 LED 소자(511)의 발광부(513)로부터 출력된 조명 광속(571)에 의해, 변조 영역(539) 전체가 조명된다. 따라서, 개개의 LED 소자(511)로부터 출력되는 광의 강도차라는 개체차는 캔슬되어, 복수의 LED 소자(511)에 의해 변조 영역(539)을 낭비없고, 또한 불균일없이 조명하는 것이 가능해진다. 이 때문에, 스크린(599)에 투사되는 화상의 밝기를 향상할 수 있을 뿐 아니라, 화상의 불균일을 제거해서, 화상품질도 향상할 수 있다.

마이크로 렌즈(516)가 구면의 경우에는, 각각의 발광부(513)가 변조 영역(539)과 공역 관계에 있다는 것은, 개개의 발광부(513)의 형상은 변조 영역(539)과 상이한 형상인 것이 바람직하다. 즉, 발광부(513)의 종횡비(어스펙트비)가, 변조 영역(539)의 어스펙트비와 동일한 것이 바람직하다. 또한, 변조 영역(539)의 한 변(539a)과 발광부(513)의 측변(513a)이 평행하게 배치되어 있는 것이 바람직하다. 따라서, 본 예에서는, 사이즈가 2mm×3mm 정도의 직사각형의 발광부(513)를 구비한 LED 소자(511)를 제 1 및 제 2 광사출 영역(512a, 512b)으로 배열하고 있다.

개개의 발광부(513)의 형상은, 변조 영역(539)과 상이한 형상에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 도 16에 도시하는 바와 같이 2mm× 2mm 정도의 정사각형 발광부(513)를 구비한 LED 소자(511)여도, 비점수차를 발생시키는 실리드리컬 형상의 마이크로 렌즈(516)를 채용함으로써, 발광부(513)와 변조 영역(539)을 공역의 관계로 하는 것이 가능하다.

도 16에 나타낸 마이크로 렌즈(516)는, 종횡의 곡율 혹은 배율이 다르도록 형성하고 있고, 조명 광학계(G2)를 통과함으로써 조명 광속(571)의 단면이 직사각형이 되어, 광 벌브(530)의 변조 영역(539) 전체를 조명한다. 이 마이크로 렌즈(516)는 비점수차를 발생시키기 때문에, 결상 위치는 세로 방향과 가로 방향에서는 일치하지 않는다.

그러나, 발광부(513)의 세로 방향(513y)의 결상 위치와, 발광부(513)의 가로 방향(513x)의 결상 위치 사이에 광 벌브(530)가 배치되도록 조명 광학계(G2)를 설계함으로써, 개개의 발광부(513)로부터 출력된 조명 광속(571)에 의해 변조 영역(539) 거의 전체를 조명할 수 있어, 조명 광속에 낭비가 발생하는 일을 최소한으로 억제할 수 있다.

이와 같이 개개의 LED 소자(511)의 발광부(513)와 변조 영역(539)을 공역의 관계로 해서, 개개의 LED 소자(511)로 변조 영역(539)의 전체를 조명하는 것이 바람직하지만, 개개의 LED 소자(511)로부터의 조명 광속(571)의 낭비를 방지한다고하는 점에서는, 이에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 개개의 LED 소자(511)가 대단히 미소한, 예컨대, 1mm×1mm 정도의 정사각형의 발광부(513)를 구비하고 있는 경우에는, 조명 광학계(G2)로 발광부(513)와 변조 영역(539)을 공역 관계로 하는 것은 어렵게 된다. 그러나, 발광부(513)를 정사각형 또는 직사각형으로 하는 경우에는 각각 이점이 있다. 개개의 LED 소자(511)의 발광부(513)로부터의 상에 의해 변조 영역(539) 전체를 조명할 수 없는 경우는, 도 17에 도시한 바와 같이 LED 소자(511)와 그 쌍이 되는 마이크로 렌즈(516)의 광축(579)을 쌍마다, 혹은 적당한 그룹단위로 적당히 어긋나게 해 놓음으로써, 도 18에 도시하는 바와 같이 변조 영역(539)을 발광부(513)의 상(571i)이 일부 오버랩하도록 조명할 수 있다. 이 때, 미소 발광면(513)이 사각형이고, 변조 영역(539)에 형성되는 상(571i)도 사각형으로 되기 때문에, 변조 영역(539)의 변과 발광부(513)의 상(571i)의 변을 맞추기 쉬워서, 조명 광속(571)의 낭비가 발생하는 일을 방지할 수 있다.

발광부(513)가 변조 영역(539)과 상이 혹은 그에 가까운 직사각형이면, 발광부(513)의 긴 변과 변조 영역(539)의 긴 변을 맞춤으로써, 변조 영역(539) 형상에 광사출 영역(512a)으로부터 공급되는 조명 광속(571)의 전체의 단면을 맞추기 쉬워서, 낭비가 없는 조명을 할 수 있다. 이를 위해서는, 발광부(513)의 긴 변과 변조 영역(539)의 긴 변이 평행하게 되도록 LED 소자(511)를 배치해야 한다.

이와 같이, 개개의 발광부(513)가 조명 광학계(G2)를 거쳐서 변조 영역(539)과 공역 관계에 있지 않은 경우에도, 발광부(513)를 사각형 또는 바람직하게는 변조 영역(539)과 상이한 직사각형으로 함으로써, 조명 광속(571)의 에지를 맞춰서쓸데없는 광이 생기는 것을 방지할 수 있다. 또한, 필드 렌즈(540)가 배치되어 있지 않은 프로젝터에 있어서도, 발광부(513)가 조명 광학계(G2:이 경우는 마이크로 렌즈(516)만으로 이루어진다)를 거쳐서 변조 영역(539)과 공역 관계에 있음으로써, 조명 광속의 낭비를 배제하는 효과를 얻을 수 있다. 따라서, 콤팩트하고 에너지 절약형이면서, 밝은 화상을 표시할 수 있는 프로젝터를 제공할 수 있다. 또한, 발광부(513)가 조명 광학계(G2)를 거쳐서, 변조 영역(539)과 공역 관계에 있지 않은 경우에도, 각각의 발광부(513)의 형상을 사각형 또는 변조 영역(539)에 상이한 직사각형으로 함으로써, 조명 광속의 낭비를 방지할 수 있는 것은 상술한 같다.

더욱이, 상기한 예에서는, 도 19(a)에 변조 광학계(G1)를 조명 광속(571) 측과 표시 광속(573) 측으로 전개하여 도시하는 바와 같이, 조명 광속, 즉 입사측과 표시 광속, 즉 사출측 배율이 1:1인 변조 광학계에 근거하여 설명하고 있다. 이 변조 광학계(G1)는, 입사측의 필드 렌즈(540)와, 사출측의 필드 렌즈(540:입사측과 동일한 렌즈이다) 사이의 광속(572)이 평행 광속이 된다. 따라서, 변조 영역(539)에 조사되는 조명 광속(572)은 텔레센트릭하게 되어, 마이크로 미러(531)의 각도를 바꿔서 스위칭하는 것이 용이하게 된다. 즉, 변조 영역(539)에 배열된 마이크로 미러(531)에서 얻어지는 유효광뿐만 아니라 무효광도 평행하게 되기 때문에, 미소한 각도로 유효광과 무효광을 분리할 수 있다. 혹은, 무효광을 취하지 않는 범위로 투사 렌즈(550)의 입사구경을 크게 하는 것이 가능해져, 보다 밝은 화상을 표시할 수 있다.

한편, 도 19 (b)에 도시하는 바와 같이 입사측에 대한 사출측의 배율이 같지않은 변조 광학계(G1)를 채용하는 것도 가능하다. 그러나, 입사측에 대하여 사출측의 배율이 1보다 큰 변조 광학계는, 광원(510)이 투사 렌즈(550)보다 광 벌브(530)의 측에 위치한다. 한편, 입사측에 대하여 사출측의 배율이 1보다 작은, 예컨대, 1/2(0.5배)의 변조 광학계(G1)에 있어서는, 필드 렌즈(540)에 의해서 광원(510)으로부터의 조명 광속(571)이 축소되어 투사 렌즈(550)의 입사 동공(552)에 집광된다. 따라서, 반대로 입사 동공(552)에 대하여 광사출 영역(512a 또는 512b)의 면적은 커지고, 더 많은 LED 소자(511)를 일렬로 세워서 조명 광속(571)의 광량을 증가할 수 있다. 한편, 광 벌브(530)의 변조 영역(539)에 있어서는, 평행광이 아니라 수속광이 조사되고, 유효광 및 무효광이 함께 평행광으로는 되지 않는다. 그러나, 투사 렌즈(550)의 개구에서 무효광이 배제할 수 있는 설계 허용 범위내이면, 화질상은 문제없다. 또한, 투사 렌즈(550)의 F넘버에 의존하지만, 렌즈의 밝기는 거의 변하지 않도록 구성하는 것도 가능하다.

이상에 설명한 바와 같이, 본 예의 프로젝터(501)는 고체 발광 소자인 LED 소자(511R, 511G, 511B)를 광원(510)으로 하여, 복수의 LED 소자가 일렬로 세워진 광사출 영역(512)과 투사 렌즈(550)의 입사 동공(552)이, 필드 렌즈(540)를 포함하는 변조 광학계를 거쳐서 공역 관계가 되도록 레이아웃하고 있다. 따라서, 광사출 영역(512)으로부터 출력된 조명 광속의 낭비를 없앨 수 있어, 고체 발광 소자의 장점을 살린, 콤팩트하고, 전력 절약형인 프로젝터로서, 고품질이며 밝은 컬러 화상을 표시하는 프로젝터를 제공할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 실시예의 광 벌브(공간광 변조 장치:530)는 마이크로 미러 디바이스이다. 이러한 마이크로 미러 디바이스로서, DMD(디지털 마이크로 미러 디바이스)가 적용될 수 있다. DMD는 Texas Instrument사제의 디바이스이다. 또, 상기에서는, 광 벌브에 마이크로 미러 디바이스를 이용한 예를 설명하고 있지만, 또한 이것에 한하지 않고, 다른 타입의 광 벌브, 예컨대 반사형 액정을 이용하는 것도 가능하다. 또한, 고체 발광 소자로서 LED 소자를 채용한 예를 설명하고 있지만, 이에 한하지 않고 다른 고체 혹은 반도체발광 소자, 예컨대 유기 EL, 반도체 레이저 등을 이용하는 것도 가능하다. 이상으로 설명한 바와 같이, 본 발명에 의해 고체 발광 소자를 광원으로서 이용한 프로젝터에 있어서, 고체 발광 소자로부터 출력되는 조명 광속을 낭비없이 투사 렌즈로 유도할 수 있는 프로젝터를 제공할 수 있다. 따라서, 최소의 구성으로 효율좋게 광 벌브를 조명할 수 있어, 콤팩트하고 에너지 절약형이면서, 밝고 고품위인 화상을 스크린에 투영할 수 있는 프로젝터를 제공하는 것이 가능해진다.

Claims

제 1 파장 영역의 제 1 색 광을 공급하는 제 1 색 광용 광원부와, 상기 제 1 파장 영역과 다른 제 2 파장 영역의 제 2 색 광을 공급하는 제 2 색 광용 광원부와,

제 1 반사 위치와 제 2 반사 위치를 택일적으로 선택 가능한 복수의 가동 미러 소자를 갖는 틸트 미러 디바이스를 갖고,

상기 제 1 색 광용 광원부는, 상기 가동 미러 소자가 상기 제 1 반사 위치에 있을 때 상기 제 1 색 광이 소정 방향으로 반사되고, 상기 가동 미러 소자가 상기 제 2 반사 위치에 있을 때 상기 제 1 색 광이 상기 소정 방향과는 다른 방향으로 반사되도록 마련되고,

상기 제 2 색 광용 광원부는, 상기 가동 미러 소자가 상기 제 2 반사 위치에 있을 때 상기 제 2 색 광이 상기 소정 방향으로 반사되고, 상기 가동 미러 소자가 상기 제 1 반사 위치에 있을 때 상기 제 2 색 광이 상기 소정 방향과는 다른 방향으로 반사되도록 마련되어 있는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 색 광용 광원부와 상기 제 2 색 광용 광원부를 순차적으로 전환하여 점등시키는 광원 구동부를 더 갖는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 가동 미러 소자는 소정 축 주위로 회동 가능하고,

상기 가동 미러 소자를 화상 신호에 따라서, 상기 제 1 반사 위치와 상기 제 1 반사 위치는 상기 소정 축을 중심으로 거의 대칭인 상기 제 2 반사 위치로 구동하는 틸트 미러 디바이스 구동부를 더 갖는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 3 항에 있어서,

상기 틸트 미러 디바이스 구동부는, 상기 제 1 색 광을 상기 소정 방향으로 유도하기 위해서, 상기 제 1 색 광용 광원부가 점등하고 있을 때에 상기 가동 미러 소자를 상기 제 1 반사 위치로 구동하고, 상기 제 2 색 광을 상기 소정 방향으로 유도하기 위해서 상기 제 2 색 광용 광원부가 점등하고 있을 때에 상기 가동 미러 소자를 상기 제 2 반사 위치로 구동하는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 2 항에 있어서,

상기 광원 구동부는, 표시되는 화상의 1 프레임내에 있어서, 상기 제 1 색 광용 광원부의 점등 기간과, 상기 제 2 색 광용 광원부의 점등 기간을 다르게 한 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 2 항에 있어서,

상기 광원 구동부는 표시되는 화상의 1 프레임내에 있어서, 상기 제 1 색 광용 광원부의 점등 기간을, 상기 제 2 색 광용 광원부의 점등 기간보다도 길게 하는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 5 항에 있어서,

상기 광원 구동부는 상기 제 1 색 광의 계조 표현 기간의 단위 기간의 길이와 상기 제 2 색 광의 계조 표현 기간의 단위 기간의 길이를 다르게 한 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 5 항에 있어서,

상기 광원 구동부는, 상기 제 1 색 광용 광원부를 구동할 때의 제 1 색 광용 광원 구동 클록 신호의 주파수와, 상기 제 2 색 광용 광원부를 구동할 때의 제 2 색 광용 광원 구동 클록 신호의 주파수를 다르게 한 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 8 항에 있어서,

상기 제 1 색 광용 광원 구동 클록 신호와 상기 제 2 색 광용 광원 구동 클록 신호는 양 신호에 공통의 주파수의 단위 클록 신호를 더 갖는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 색 광용 광원부는 복수의 적색용 발광 소자와 복수의 청색용 발광 소자로 이루어지고,

상기 적색용 발광 소자와 상기 청색용 발광 소자는 동일 기판상에 배치되어 있는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 색 광용 광원부와 상기 제 2 색 광용 광원부는 각각 복수의 발광 소자를 갖고,

상기 각 발광 소자는, 발광 팁부와 상기 발광 팁부로부터의 광을 상기 틸트미러 디바이스의 거의 모든 영역으로 유도하기 위한 렌즈 부재를 갖고 있는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 11 항에 있어서,

상기 각 발광 소자는 상기 발광 팁부로부터의 광을 소정 방향으로 유도하기 위한 테이퍼 형상 로드 부재를 더 갖는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

상기 발광 팁부와 상기 렌즈 부재는 일체적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 1 파장 영역의 제 1 색 광을 공급하는 제 1 색 광용 광원부와, 적어도 상기 제 1 파장 영역과 다른 제 2 파장 영역의 제 2 색 광을 공급하는 제 2 색 광용 광원부를 갖고,

상기 제 1 색 광용 광원부와 상기 제 2 색 광용 광원부로부터의 광을 화상 신호에 따라 변조하는 공간광 변조 장치와,

표시되는 화상의 1 프레임내에서, 상기 제 1 색 광용 광원부의 점등 기간과 상기 제 2 색 광용 광원부의 점등 기간을 다르게 한 광원 구동부를 갖는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 14 항에 있어서,

상기 광원 구동부는 표시되는 화상의 1 프레임내에서, 상기 제 1 색 광용 광원부의 점등 기간을, 상기 제 2 색 광용 광원부의 점등 기간보다도 길게 하는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 14 항에 있어서,

상기 광원 구동부는 표시되는 화상의 1 프레임내에서, 상기 제 1 색 광용 광원부의 계조 표현 기간을, 상기 제 2 색 광용 광원부의 계조 표현 기간보다도 길게 하는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,

상기 제 1 색 광은 녹색 광이며, 상기 제 2 색 광은 적색 광 및 청색 광 중 적어도 어느 한쪽의 광인 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 17 항에 있어서,

상기 광원 구동부는 상기 제 1 색 광의 계조 표현 기간의 단위 기간의 길이와 상기 제 2 색 광의 계조 표현 기간의 단위 기간의 길이를 다르게 한 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 16 항에 있어서,

상기 광원 구동부는, 상기 제 1 색 광용 광원부를 구동할 때의 제 1 색 광용 광원 구동 클록 신호의 주파수와, 상기 제 2 색 광용 광원부를 구동할 때의 제 2 색 광용 광원 구동 클록 신호의 주파수를 다르게 한 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 19 항에 있어서,

상기 제 1 색 광용 광원 구동 클록 신호와, 상기 제 2 색 광용 광원 구동 클록 신호는, 양 신호에 공통의 주파수의 단위 클록 신호를 갖는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 14 항에 있어서,

상기 공간 광변조 장치는, 제 1 반사 위치와 제 2 반사 위치를 택일적으로 선택 가능한 복수의 가동 미러 소자를 갖는 틸트 미러 디바이스로서,

상기 틸트 미러 디바이스는, 상기 가동 미러 소자가 상기 제 1 반사 위치에 있을 때 상기 제 1 색 광 및 상기 제 2 색 광이 소정 방향으로 반사되고, 상기 가동 미러 소자가 상기 제 2 반사 위치에 있을 때 상기 제 1 색 광 및 상기 제 2 색광이 상기 소정 방향과는 다른 방향으로 반사되는 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
제 14 항에 있어서,

상기 공간 광변조 장치는 반사형 또는 투과형 액정 광벌브인 것을 특징으로 하는

화상 표시 디바이스.
청구항 1에 기재된 화상 표시 디바이스와,

상기 공간 광변조 장치로부터의 변조광을 투사하는 투사 렌즈를 갖는 것을 특징으로 하는

프로젝터.
복수의 고체 발광 소자가 일렬로 세워진 광사출 영역을 구비한 광원과,

이 광원으로부터의 조명 광속을 스위칭하여 화상을 형성하는 변조 영역을 구비한 반사형 공간 광변조 장치와,

이 공간 광변조 장치로부터의 표시 광속을 투사하는 투사 렌즈와,

상기 공간 광변조 장치의 근방에, 상기 조명 광속 및 표시 광속이 투과하도록 배치된 정(正)의 굴절력의 필드 렌즈를 갖고,

상기 투사 렌즈의 입사 동공(entrance pupil)과 상기 광원의 광사출 영역이, 상기 필드 렌즈 및 공간 광변조 장치를 포함하는 변조 광학계를 거쳐서 공역 관계에 있는

프로젝터.
제 24 항에 있어서,

상기 공간 광변조 장치의 상기 변조 영역에는, 가동 미러 소자가 매트릭스 형상으로 배치되어 있고,

상기 투사 렌즈의 입사 동공과 상기 광원의 광사출 영역은 상기 공간 광변조 장치의 가동 미러 소자가 온 상태인 상기 변조 광학계를 거쳐서 공역 관계에 있는

프로젝터.
제 24 항에 있어서,

상기 공간 광변조 장치의 상기 변조 영역에는, 제 1 유효 각도 및 제 2 유효 각도를 구비한 가동 미러 소자가 매트릭스 형상으로 배치되어 있고,

상기 광원은, 또한 상기 가동 미러 소자가 상기 제 1 유효 각도 상태의 상기변조 광학계를 거쳐서 상기 투사 렌즈의 입사 동공과 공역 관계에 있는 제 1 광사출 영역과, 상기 가동 미러 소자가 상기 제 2 유효 각도의 상태의 상기 변조 광학계를 거쳐서 상기 투사 렌즈의 입사 동공과 공역 관계에 있는 제 2 광사출 영역을 구비하고 있는

프로젝터.
제 26 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 광사출 영역에는, 다른 색의 상기 고체 발광 소자가 배치되어 있는

프로젝터.
제 27 항에 있어서,

상기 제 1 광사출 영역에는 적색과 청색의 상기 고체 발광 소자가 배치되고, 상기 제 2 광사출 영역에는 녹색의 상기 고체 발광 소자가 배치되어 있는

프로젝터.
제 24 항에 있어서,

상기 변조 광학계에 의한 상기 입사 동공의 상(像)의 범위에 거의 합치하는 상기 광사출 영역의 범위에 상기 고체 발광 소자가 배치되어 있는

프로젝터.
제 29 항에 있어서,

상기 복수의 고체 발광 소자가 거의 원형의 범위 내에 배치되어 있는

프로젝터.
제 24 항에 있어서,

상기 변조 광학계에 의한 상기 입사 동공의 상기 광사출 영역의 범위에 대한 배율은 약 1인

프로젝터.
제 24 항에 있어서,

상기 변조 광학계에 의한 상기 입사 동공의 상기 광사출 영역의 범위에 대한 배율이 1 이하인

프로젝터.
제 24 항에 있어서,

상기 광원은 상기 고체 발광 소자의 상기 공간 광변조 장치측에 배치되고, 상기 광사출 영역을 형성하는 마이크로 렌즈 어레이를 구비하고 있고,

상기 고체 발광 소자의 각각의 발광부와 상기 변조 영역이, 상기 마이크로 렌즈 어레이 및 상기 필드 렌즈를 포함하는 조명 렌즈 광학계를 거쳐서 공역 관계에 있는

프로젝터.
제 24 항에 있어서,

상기 광원은 상기 고체 발광 소자의 상기 공간 광변조 장치측에 배치되고, 상기 광사출 영역을 형성하는 마이크로 렌즈 어레이를 구비하고 있고,

상기 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 복수의 마이크로 렌즈와, 이와 쌍이 되는 상기 고체 발광 소자의 광축이, 각각의 상기 쌍으로 어긋나서 배치되어 있는

프로젝터.
제 24 항에 있어서,

상기 발광부 및 상기 변조 영역은 거의 사각형이고, 상기 발광부 및 변조 영역은 각각 사각형의 1변이 거의 평행하게 되도록 배치되어 있는

프로젝터.
제 35 항에 있어서,

상기 발광부 및 상기 변조 영역은 직사각형이고, 각각의 직사각형의 길이 방향의 1변이, 거의 평행하게 배치되어 있는

프로젝터.
제 36 항에 있어서,

상기 발광부의 종횡비와, 상기 공간 광변조 장치의 상기 변조 영역의 종횡비가 거의 같은

프로젝터.
제 24 항에 있어서,

상기 광원은, 상기 고체 발광 소자의 상기 공간 광변조 장치 측에 배치되고, 상기 광사출 영역을 형성하는 마이크로 렌즈 어레이를 구비하고 있고,

상기 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 개개의 마이크로 렌즈는, 상기 발광부가 상기 공간 광변조 장치 상에 조사되는 형상과, 상기 변조 영역의 형상이 거의 일치하도록, 종횡의 곡율 또는 배율이 다른

프로젝터.
제 38 항에 있어서,

상기 광원은 상기 마이크로 렌즈의 종(縱)의 형상에 기인하는 제 1 결상 위치와, 상기 마이크로 렌즈의 횡의 형상에 기인하는 제 2 결상 위치를 구비하고 있고, 상기 제 1 및 제 2 결상 위치 사이에, 상기 공간 광변조 장치가 배치되어 있는

프로젝터.
복수의 고체 발광 소자와, 그 출사측에 배치된 마이크로 렌즈 어레이를 구비한 광원과,

이 광원으로부터의 조명 광속을 스위칭하여 화상을 형성하는 변조 영역을 구비한 반사형 공간 광변조 장치와,

이 공간 광변조 장치로부터의 표시 광속을 스크린에 투사하는 투사 렌즈를 갖고,

상기 고체 발광 소자의 각각의 발광부와 상기 변조 영역이, 상기 마이크로 렌즈 어레이를 포함하는 조명 렌즈 광학계를 거쳐서 공역 관계에 있는

프로젝터.
복수의 고체 발광 소자와, 그 출사측에 배치된 마이크로 렌즈 어레이를 구비한 광원과,

이 광원으로부터의 조명 광속을 스위칭하여 화상을 형성하는 변조 영역을 구비한 반사형 공간 광변조 장치와,

이 공간 광변조 장치로부터의 표시 광속을 스크린에 투사하는 투사 렌즈를 갖고,

상기 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 복수의 마이크로 렌즈와, 그와 쌍이 되는 상기 고체 발광 소자의 광축이 각각의 상기 쌍으로 어긋나서 배치되어 있는

프로젝터.
복수의 고체 발광 소자와, 그 출사측에 배치된 마이크로 렌즈 어레이를 구비한 광원과,

이 광원으로부터의 조명 광속을 스위칭하여 화상을 형성하는 변조 영역을 갖춘 반사형 공간 광변조 장치와,

이 공간 광변조 장치로부터의 표시 광속을 스크린에 투사하는 투사 렌즈를 갖고,

상기 발광부 및 상기 변조 영역은 거의 사각형이고, 상기 발광부 및 변조 영역은, 각각 사각형의 1변이 거의 평행하게 되도록 배치되어 있는

프로젝터.
제 42 항에 있어서,

상기 발광부 및 상기 변조 영역은 직사각형으로, 각각의 직사각형의 길이 방향의 1변이, 거의 평행하게 배치되어 있는

프로젝터.
제 43 항에 있어서,

상기 발광부의 종횡비와, 상기 공간 광변조 장치의 상기 변조 영역의 종횡비가 거의 같은

프로젝터.
복수의 고체 발광 소자와, 그 출사측에 배치된 마이크로 렌즈 어레이를 구비한 광원과,

이 광원으로부터의 조명 광속을 스위칭하여 화상을 형성하는 변조 영역을 구비한 반사형 공간 광변조 장치와,

이 공간 광변조 장치로부터의 표시 광속을 스크린에 투사하는 투사 렌즈를 갖고,

상기 마이크로 렌즈 어레이를 구성하는 개개의 마이크로 렌즈는, 상기 발광 부가 상기 공간 광변조 장치상에 조사되는 형상과, 상기 변조 영역의 형상이 거의 일치하도록, 종횡의 곡율 또는 배율이 다른

프로젝터.
제 45 항에 있어서,

상기 광원은 상기 마이크로 렌즈의 종의 형상에 기인하는 제 1 결상 위치와, 상기 마이크로 렌즈의 횡의 형상에 기인하는 제 2 결상 위치를 구비하고 있고, 상기 제 1 및 제 2 결상 위치 사이에, 상기 공간 광변조 장치가 배치되어 있는

프로젝터.