WO2012147442A1 - プロジェクタ - Google Patents

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鈴木　尚文
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日本電気株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a projector, and more particularly, to a projector provided with a solid light source represented by an LED (Light Emitting Diode).
  • LED Light Emitting Diode
  • Recent projectors are equipped with LEDs of three colors, red, green, and blue, and the light from each color LED is spatially modulated using a display element such as a liquid crystal panel to generate image light of each color, Some project a color image composed of the image light.
  • red LED, green LED and blue LED are different, and the maximum output value of red LED and green LED is smaller than that of blue LED.
  • the brightness of the projected image is the highest.
  • the color mixture ratio of light (red, green, blue) from each color LED driven at the maximum output is different from the predetermined color mixture ratio for obtaining the optimum white balance, the projected image has an unnatural color. And the image quality deteriorates. For this reason, normally, the optimum white balance is obtained by limiting the output of the blue LED based on the maximum output value of the red LED or the green LED.
  • the projector has a limitation called etendue determined by the area of the light source and the divergence angle, and the value of the product of the area of the light source and the divergence angle is determined as the capture angle determined by the area of the display element and the F number of the projection lens ( Unless the value is equal to or less than the product of the (solid angle), part of the light from the light source is not used as projection light. Therefore, even if a large number of LEDs are arranged in an array, the brightness of the projector cannot be improved beyond the limitation of etendue.
  • the brightness of the LED can be increased by increasing the drive current.
  • the LED itself generates heat as the drive current increases, and the light emission efficiency of the LED decreases due to the heat. For this reason, when the drive current exceeds a certain value, the optical output is saturated, and the output does not increase even if the drive current is increased. Such “thermal saturation” limits the increase in brightness of the LED due to an increase in drive current.
  • Patent Document 1 There is a light source device described in Patent Document 1 as a technique capable of solving the above two problems and achieving high brightness.
  • the light source device described in Patent Document 1 is used in a projector, and includes a plurality of solid light emitting elements arranged in a ring shape so that light emitted from each intersects at one point, and the light emitted from each solid light emitting element.
  • a light guiding unit that reflects the incident light in the same direction and guides the reflected light through the same optical path, and a control unit that sequentially and intermittently emits each solid state light emitting element.
  • the light guiding means has a reflecting surface and rotating means for rotating the reflecting surface so that light emitted from each solid light emitting element is reflected in the same direction.
  • the control means causes each solid-state light emitting element to emit light sequentially in synchronization with the rotating operation of the reflecting surface by the rotating means.
  • the etendue does not increase.
  • each solid state light emitting element By sequentially intermittently emitting light from each solid state light emitting element, it is possible to suppress a decrease in light emission efficiency due to heat generation of each solid state light emitting element, and thus the output of the light source device can be increased. The reason will be briefly described below.
  • the maximum input current amount (current amount at which thermal saturation occurs) when the LED is turned on by pulse operation is larger than the maximum input current amount when the LED is continuously turned on. This is because in the pulse operation, operation and non-operation are repeated at regular intervals, so that the time-average current value is smaller than the current during operation, and the influence of heat generation is accordingly reduced.
  • each solid state light emitting element is turned on in a pulse operation, so that the maximum input current amount of each solid state light emitting element is the maximum input when one solid state light emitting element is continuously turned on. It is larger than the amount of current. Therefore, a larger current can be supplied to each solid-state light-emitting element than when one solid-state light-emitting element is continuously turned on, and the luminance of each solid-state light-emitting element can be increased.
  • the output light of the light source device can be regarded as continuous light, and the light output is greater than when one solid-state light-emitting element is continuously lit. Therefore, according to the present light source device, it is possible to increase the light output without increasing the etendue and achieve high brightness.
  • red and green LEDs generally have a smaller output than blue LEDs, but a balance can be achieved by adjusting the number of LEDs used in the light source devices of the respective colors.
  • Patent Document 2 describes a display device provided with two green solid light sources in order to increase green light.
  • the display device described in Patent Document 2 is irradiated with light from the first to third illumination units, the first display panel irradiated with light from the first illumination unit, and the second illumination unit.
  • the second display panel, the third display panel irradiated with the light from the third illuminating unit, and the image light from the first to third display panels are incident from different surfaces, and from each surface. It has an optical element that superimposes incident image light and emits it, and a projection lens that projects image light from the optical element onto a screen.
  • the first illumination unit includes a red solid light source, a first green solid light source, a dichroic prism that transmits red light from the red solid light source and reflects the first green light from the first green solid light source. Is provided. In the first illumination unit, the red light from the red solid light source and the first green light from the first green solid light source enter the first display panel through the dichroic prism through the same optical path.
  • the second illumination unit includes a second green solid light source.
  • the second green light from the second green solid light source is incident on the second display panel.
  • the third illumination unit includes a blue solid light source. Blue light from the blue solid light source enters the third display panel.
  • the red solid light source and the first green solid light source are turned on in a time-sharing manner, and an image based on the video signal for red light is displayed for the first time during the lighting period of the red solid light source.
  • An image based on the video signal for green light is displayed on the first display panel during the lighting period of the first green solid light source.
  • the second green solid light source and the blue solid light source are always turned on.
  • An image based on the video signal for green light is displayed on the second display panel, and an image based on the video signal for blue light is displayed on the third display panel.
  • the first green solid light source when the first green solid light source is turned on, the first green light from the first green solid light source is converted to the second green solid light from the second green solid light source. As it is added to the light, the brightness of the green image increases.
  • the brightness of the color with the smallest light source output can be improved, and the brightness of the entire projector can be improved.
  • the maximum output value of the green solid light source is smaller than the maximum output value of the red solid light source or the blue solid light source, and the red solid light source and the first green solid light source are sometimes used.
  • the brightness of the green light is increased by lighting in a divided manner and always lighting the second green solid light source and the blue solid light source.
  • the blue solid light source is based on the red light having the decreased luminance.
  • Output is limited.
  • the blue LED that has the most light output, so if the red and blue LEDs are replaced in the configuration described in Patent Document 2, while maintaining the red output, The green output can be increased.
  • the output is small compared to one color of two colors, for example, in the situation where both the red and green outputs are small compared to blue, as in the current LED, either output becomes a bottleneck, The effect of increasing the output of the display device is reduced.
  • An object of the present invention is to provide a projector having features such as small size, high brightness, low cost, and high image quality, which can eliminate the need to switch a mechanical optical path such as a rotating means and can minimize the output limitation of a solid light source. Is to provide.
  • Each of the projectors includes first to third display elements that spatially modulate incident light and display images of different colors, and projects the images of the colors displayed on the display elements.
  • a first solid-state light source that outputs light of a first color, and a second solid-state light source that outputs light of a second color different from the first color, the first and second
  • a first illumination unit that irradiates the first display element with the light of the first and second colors output from a solid-state light source from the same optical path
  • a third solid light source that outputs the light of the first color and a fourth solid light source that outputs the light of the second color, the light output from the third and fourth solid light sources
  • a second illumination unit that irradiates the second display element with the first and second colors of light from the same optical path
  • a fifth solid-state light source that outputs light of a third color different from the first and second colors, and the third-color light output from the fifth solid-state light source is converted into the third color light
  • a third illumination unit for irradiating the display element The first to third video signals corresponding to the images of the respective colors are input, the first to fourth solid light sources are turned on in a time division manner, and the first and third solid light sources are turned on. Sometimes, an image based on the first video signal is displayed on the first and second display elements, and when the second and fourth solid light sources are turned on, the image based on the second video signal is displayed.
  • a controller that causes the first and second display elements to display, the fifth solid-state light source to be constantly lit, and an image based on the third video signal to be displayed on the third display element; A projector is provided.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a projector that is an embodiment of the present invention.
  • FIG. It is a schematic diagram which shows the structure of the polarization cross dichroic prism of the projector shown in FIG.
  • FIG. 2 is a timing chart for explaining lighting control of a solid light source and display control of a display element of the projector shown in FIG. 1.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a projector according to an embodiment of the present invention.
  • the projector shown in FIG. 1 includes solid light sources 1B, 1G, 1R, 2G, and 2R, dichroic prisms 3 and 4, display elements 5 to 7, a polarization cross dichroic prism 8, a projection optical system 9, and a control unit 10.
  • the solid light source 1B is a solid light source having a peak wavelength in a blue wavelength band, and is composed of, for example, an LED or a semiconductor laser whose emission color is blue. In the present embodiment, the solid-state light source 1B emits P-polarized or S-polarized blue light.
  • the solid light sources 1G and 2G are solid light sources having a peak wavelength in the green wavelength band, and are, for example, LEDs or semiconductor lasers whose emission color is green.
  • the peak wavelengths of the solid light sources 1G and 2G are the same.
  • the solid light source 1G emits P-polarized green light
  • the solid light source 2G emits S-polarized green light.
  • the solid light sources 1R and 2R are solid light sources having a peak wavelength in the red wavelength band, and are, for example, LEDs or semiconductor lasers whose emission color is red.
  • the peak wavelengths of the solid light sources 1R and 2R are the same.
  • the solid light source 1R emits P-polarized red light
  • the solid light source 2R emits S-polarized red light.
  • the peak wavelength varies about ⁇ 10 to 20 nm as a manufacturing problem. Therefore, the peak wavelength is substantially the same within the range of the manufacturing variation.
  • the same peak wavelength or light emission wavelength means that the peak wavelengths are completely the same, and that the peak wavelengths within the range of manufacturing variations are substantially the same. including.
  • the dichroic prism 3 includes two right-angle prisms whose slopes are joined to each other and a dichroic mirror made of a dielectric multilayer film formed on the joint surface of these right-angle prisms.
  • the dichroic mirror has a position where the optical axis of the solid light source 1G and the optical axis of the solid light source 1R intersect (orthogonal), more specifically, the central light beam of the first green light from the solid light source 1G. It is provided at a position intersecting (orthogonal) with the central ray of the first red light from the solid light source 1R.
  • the first green light from the solid light source 1G is incident on one surface of the dichroic mirror, and the incident angle is approximately 45 °.
  • the first red light from the solid light source 1R is incident on the other surface of the dichroic mirror, and the incident angle is approximately 45 °.
  • the dichroic mirror transmits the first green light from the solid light source 1G as it is, and reflects the first red light from the solid light source 1R.
  • the first green light transmitted through the dichroic mirror and the first red light reflected by the dichroic mirror are emitted from the dichroic prism 3 in the same optical path.
  • the dichroic prism 4 is also composed of two right-angle prisms whose slopes are joined to each other and a dichroic mirror made of a dielectric multilayer film formed on the joining surface of these right-angle prisms.
  • the dichroic mirror has a position where the optical axis of the solid light source 2G and the optical axis of the solid light source 2R intersect (orthogonal), more specifically, the central light beam of the second green light from the solid light source 2G. It is provided at a position intersecting (orthogonal) with the central ray of the second red light from the solid light source 2R.
  • the second green light from the solid light source 2G is incident on one surface of the dichroic mirror, and the incident angle is approximately 45 °.
  • the second red light from the solid light source 2R is incident on the other surface of the dichroic mirror, and the incident angle is approximately 45 °.
  • the dichroic mirror transmits the second green light from the solid light source 2G as it is, and reflects the second red light from the solid light source 2R.
  • the second green light transmitted through the dichroic mirror and the second red light reflected by the dichroic mirror are emitted from the dichroic prism 4 in the same optical path.
  • the optical path of the outgoing light from the dichroic prism 3 intersects (orthogonal) with the optical path of the outgoing light from the dichroic prism 4, and the optical path of the blue light from the solid light source 1 B is the path of the outgoing light from the dichroic prism 3. Crosses (orthogonal) the optical path.
  • the display elements 5 to 7 generate image light by spatially modulating incident light in accordance with a video signal from the control unit 10, and are composed of, for example, a liquid crystal panel or a DMD (digital mirror device).
  • the display element 5 is disposed on the optical path of the light emitted from the dichroic prism 3.
  • the display element 6 is disposed on the optical path of the emitted light from the dichroic prism 4.
  • the display element 7 is disposed on the optical path of the blue light from the solid light source 1B.
  • the polarization cross dichroic prism 8 has four right-angle prisms 8a to 8d whose surfaces forming right angles are joined to each other.
  • a uniform first plane is formed by the joint surfaces of the right-angle prisms 8a and 8b and the joint surfaces of the right-angle prisms 8c and 8d, and the dichroic mirror 80 is formed on the first plane.
  • the dichroic mirror 80 has a characteristic of transmitting light of each color of red, green, and blue as a spectral transmission (reflection) characteristic with respect to P-polarized light.
  • the dichroic mirror 80 has a characteristic of reflecting red and green light and transmitting blue light as spectral transmission (reflection) characteristics with respect to S-polarized light.
  • the setting of the cutoff wavelength in P-polarized light and S-polarized light can be adjusted by the material of the dielectric multilayer film, the number of stacked layers, the film thickness, the refractive index, and the like.
  • a uniform second plane intersecting (orthogonal to) the first plane is formed by the junction surfaces of the right-angle prisms 8a and 8d and the junction surfaces of the right-angle prisms 8b and 8c, and the dichroic is formed on the second plane.
  • a mirror 81 is formed.
  • the dichroic mirror 81 has a characteristic of transmitting red and green light and reflecting blue light regardless of the polarization direction as spectral transmission (reflection) characteristics.
  • the setting of the cutoff wavelength can be adjusted by the material of the dielectric multilayer film, the number of stacked layers, the film thickness, the refractive index, and the like.
  • the intersection of the first and second planes is the optical path of the light combined by the dichroic prism 3 and the optical path of the light combined by the dichroic prism 4 And the intersection of the optical paths of the solid light source 1B.
  • the polarization cross dichroic prism 8 has first to third entrance surfaces and one exit surface.
  • the first incident surface is a surface forming the inclined surface of the right-angle prism 8a.
  • the second incident surface is a surface forming the inclined surface of the right-angle prism 8d.
  • the third incident surface is a surface forming the inclined surface of the right-angle prism 8b.
  • the exit surface is a surface that forms the inclined surface of the right-angle prism 8c, and is disposed so as to face the first entrance surface.
  • the outgoing light (P-polarized light) from the dichroic prism 3 enters the first incident surface through the display element 5.
  • the outgoing light (S-polarized light) from the dichroic prism 4 enters the second incident surface through the display element 6.
  • Blue light (P-polarized light or S-polarized light) from the solid-state light source 1B is incident on the third incident surface through the display element 7.
  • the P-polarized red light or the P-polarized green light incident from the first incident surface is transmitted through the dichroic mirrors 80 and 81, and the transmitted light is emitted from the emission surface.
  • S-polarized red light or S-polarized green light incident from the second incident surface passes through the dichroic mirror 81 but is reflected by the dichroic mirror 80.
  • the reflected light from the dichroic mirror 81 is emitted from the emission surface.
  • S-polarized or P-polarized blue light incident from the third incident surface passes through the dichroic mirror 80 but is reflected by the dichroic mirror 81.
  • the blue reflected light from the dichroic mirror 81 is emitted from the emission surface.
  • the projection optical system 9 is arranged in the traveling direction of the light emitted from the polarization cross dichroic prism 8.
  • the projection optical system 9 projects the image light emitted from the exit surface of the polarization cross dichroic prism 8 onto the external screen.
  • the external screen may be a dedicated screen or a structure such as a wall.
  • the control unit 10 receives the video signal S1 for red image, the video signal S2 for green image, and the video signal S3 for blue image, and based on these video signals S1 to S3, the solid light sources 1B, 1G, 1R, The lighting operation of 2G and 2R and the display operation of the display elements 5 to 7 are respectively controlled.
  • FIG. 3 shows the configuration of the control unit 10.
  • control unit 10 includes switches 11 and 12, display element driving units 13 to 15, light source driving units 16B, 16G, 16R, 17G, and 17R, and a selection signal generation unit 18.
  • the display element driving unit 13 drives the display element 5.
  • the display element driving unit 14 drives the display element 6.
  • the display element driving unit 15 drives the display element 7.
  • the light source driving units 16B, 16G, 16R, 17G, and 17R drive the solid light sources 1B, 1G, 1R, 2G, and 2R, respectively.
  • Video signals S1 and S2 are supplied to the switches 11 and 12, respectively.
  • the switches 11 and 12 select one of the input video signals S1 and S2 based on the selection signal from the selection signal generator 18. For example, when the selection signal is at a high level, the switch 11 selects the video signal S1, and the switch 12 selects the video signal S2. When the selection signal is at a low level, the switch 11 selects the video signal S2, and the switch 12 selects the video signal S1.
  • the selection signal generator 18 receives a synchronization signal for synchronizing the video signals S1 to S3, and generates a selection signal for switching between a high level state and a low level state at a predetermined cycle based on the synchronization signal.
  • the predetermined period may be a period corresponding to a period of one frame, for example, or may be a period corresponding to a period of a plurality of frames.
  • the high level state and low level state of the selection signal may be switched every two or three frames.
  • the switching frequency By reducing the switching frequency, the amount of power consumed by the switches 11 and 12 can be suppressed.
  • the selected video signal S1 is supplied to the light driving unit 16R and the display element driving unit 13.
  • the display element driving unit 13 drives the display element 5 based on the video signal S1
  • the light source driving unit 16R drives the solid light source 1R based on the video signal S1.
  • the selected video signal S2 is supplied to the light driving unit 16G and the display element driving unit 13.
  • the display element driving unit 13 drives the display element 5 based on the video signal S2
  • the light source driving unit 16G drives the solid light source 1G based on the video signal S2.
  • the selected video signal S1 is supplied to the light driving unit 17R and the display element driving unit 14.
  • the display element driving unit 14 drives the display element 6 based on the video signal S1
  • the light source driving unit 17R drives the solid light source 2R based on the video signal S1.
  • the selected video signal S2 is supplied to the light driving unit 17G and the display element driving unit 14.
  • the display element driving unit 14 drives the display element 6 based on the video signal S2
  • the light source driving unit 17G drives the solid light source 2G based on the video signal S2.
  • the video signal S3 is supplied to the light source driving unit 16B and the display element driving unit 15.
  • the display element driving unit 15 drives the display element 7 based on the video signal S3, and the light source driving unit 16B drives the solid light source 1B based on the video signal S3.
  • FIG. 4 is a timing chart for explaining the solid-state light source lighting control and the display element display control.
  • the solid light sources 1G, 1B, and 2R are turned on, and the solid light sources 1R and 2G are turned off.
  • the display element 5 modulates the green light from the solid-state light source 1G based on the video signal S2, and displays a green image.
  • the display element 6 modulates red light from the solid light source 2R based on the video signal S1 to display a red image.
  • the display element 7 modulates the blue light from the solid light source 1B based on the video signal S3 and displays a blue image.
  • the solid light sources 1B, 1R, and 2G are turned on, and the solid light sources 1G and 2R are turned off.
  • the display element 5 modulates the red light from the solid light source 1R based on the video signal S1 and displays a red image.
  • the display element 6 modulates the green light from the solid light source 2G based on the video signal S2, and displays a green image.
  • the display element 7 modulates the blue light from the solid light source 1B based on the video signal S3 and displays a blue image.
  • the same lighting operation and display operation as the period T1 are performed in the odd-numbered period, and the same lighting operation and display operation as the period T2 are performed in the even-numbered period.
  • the two green solid light sources 1G and 2G are lighted in a time-sharing manner, and while the solid light source 1G is lit, a green image is displayed on the display element 5, and the solid light source 2G During lighting, the display element 6 displays a green image.
  • each of the solid light sources 1G and 2G is turned on by a pulse operation.
  • the maximum input current amount (current amount at which thermal saturation occurs) when the solid state light source is turned on by pulse operation is larger than the maximum input current amount when the solid state light source is continuously turned on. Therefore, in the odd numbered periods (T1, T3, T5...), The luminance of the solid light source 1G can be made higher than when the solid light sources are continuously lit, and even numbered periods (T2, T4,. In T6..., The brightness of the solid light source 2G can be made higher than when the solid light source is continuously turned on. Since the solid light sources 1G and 2G are alternately turned on, the luminance of the green light included in the projection image is larger than when one solid light source is continuously turned on.
  • the maximum input current amount (current amount causing thermal saturation) of each of the solid light sources 1G and 2G can be increased, and the luminance of green light is increased. Can be made.
  • the red solid light sources 1R and 2R are also turned on in a time-sharing manner, the maximum input current amounts of the solid light sources 1R and 2R are increased as compared with the case where one red solid light source is continuously turned on. And the brightness of red light can be increased.
  • the green light from the solid light source 1G and the red light from the solid light source 1R are irradiated on the display element 5 through the dichroic prism 3 in the same optical path, and the green light from the solid light source 2G and the red light from the solid light source 2R are irradiated.
  • Light is applied to the display element 6 through the dichroic prism 4 in the same optical path. Therefore, the same etendue is obtained for each of the red and green colors as in the case of using one solid light source.
  • the output of the blue solid light source is limited based on the solid light source having a small output.
  • limiting of the output of a blue solid light source can be suppressed. As a result, the luminance of red light, green light, and blue light increases, and the output of the projector increases.
  • the projector of this embodiment also has the following effects.
  • both the luminances of green light and red light can be increased. Therefore, even when two of the three colors have a smaller output than the remaining one, it is possible to increase the brightness of the two colors and improve the overall brightness of the projector.
  • the power consumption of the control circuit can be suppressed by reducing the switching frequency.
  • the solid light sources 1B, 1G, 1R, 2G, and 2R are provided with polarization conversion elements for aligning light from the solid light sources 1G and 1R with P-polarized light using light sources that output non-polarized light, and the solid light sources 2G and 2R.
  • a polarization conversion element for aligning the light from the S-polarized light may be provided, and a polarization conversion element for aligning the light from the solid light source 1B to the P-polarized light or the S-polarized light may be provided.
  • LCOS Liquid Crystal on Silicon
  • the LCOS has a structure in which a liquid crystal is sandwiched between a driving circuit and a pixel electrode between a silicon substrate and a transparent substrate facing the silicon substrate, and light transmitted through the transparent substrate and the liquid crystal layer is reflected by the pixel electrode. Since LCOS is a reflective display element, the configuration in FIG. 2 is changed as appropriate.
  • each of the dichroic prisms 3 and 4 may be replaced with a dichroic mirror.
  • the maximum output value of the green and red solid light sources is lower than the maximum output value of the blue solid light source, so that the luminance of the green and red solid light sources is increased.
  • a fixed light source that is driven in a time-sharing manner is appropriately set according to the relationship between the maximum output values of the solid-state light sources of red, green, and blue. Specifically, for the three color light sources, the solid light source with the highest maximum output value is always turned on, and for the remaining two color light sources, two solid light sources are prepared and driven in a time-sharing manner. To do. In this case, a signal to be displayed is selected and displayed from among video signals of red, green, and blue colors according to the lighting operation of the solid state light source that is driven in a time division manner.
  • a projector includes first to third display elements that spatially modulate incident light and display images of different colors, and display each color displayed on these display elements.
  • a first solid-state light source that outputs light of a first color
  • a second solid-state light source that outputs light of a second color different from the first color
  • a first illumination unit that irradiates the first display element with the first and second color lights output from the first and second solid-state light sources from the same optical path
  • a first solid-state light source that outputs light of the second color and a fourth solid-state light source that outputs light of the second color, and the first and second solid-state light sources output from the third and fourth solid-state light sources.
  • a second illumination unit that irradiates the second display element with light of the second color from the same optical path
  • a fifth solid-state light source that outputs light of a third color different from the first and second colors
  • the third display element outputs the third-color light output from the fifth solid-state light source.
  • the first to third video signals corresponding to the images of the respective colors are input, the first to fourth solid-state light sources are turned on in a time-sharing manner, and the first and When the third solid light source is turned on, an image based on the first video signal is displayed on the first and second display elements, and when the second and fourth solid light sources are turned on.
  • the image based on the second video signal is displayed on the first and second display elements, the fifth solid-state light source is always turned on, and the image based on the third video signal is displayed on the third video signal.
  • a control unit to display on the display element.
  • the first to third display elements and the control unit correspond to, for example, the display elements 5 to 7 and the control unit 10 illustrated in FIG.
  • the first illumination unit includes, for example, the solid light sources 1G and 1R and the dichroic prism 3 shown in FIG.
  • the second illumination unit includes, for example, the solid light sources 2G and 2R and the dichroic prism 4 illustrated in FIG.
  • the third illumination unit includes, for example, the solid light source 1B illustrated in FIG.
  • the first and third solid light sources that output light of the first color are alternately turned on, and the second and fourth solid bodies that output light of the second color are output. Turn on the light source alternately.
  • the first solid light source, the fourth solid light source, the second solid light source, and the third solid light source are turned on simultaneously.
  • both the first and second color LEDs can be pulse-driven, the luminance of the light of both colors can be increased. Therefore, even when the output of two of the three colors is smaller than the remaining one, it is possible to increase the brightness of the two colors and improve the overall brightness of the projector.
  • since three colors are always lit there is no fear of color breakup unlike the display device described in Patent Document 2. Further, it is not always necessary to switch the lighting of the solid light source frequently.

Abstract

固体光源１Ｇからの緑色光と固体光源１Ｒからの赤色光は、同一の光路で表示素子５に照射され、固体光源２Ｇからの緑色光と固体光源２Ｒからの赤色光は、同一の光路で表示素子６に照射され、固体光源１Ｂからの青色光は表示素子７に照射される。制御部１０は、固体光源１Ｇ、１Ｒを時分割で点灯させ、固体光源１Ｒが点灯中は、映像信号Ｓ１に基づく画像を表示素子５に表示させ、固体光源１Ｇが点灯中は、映像信号Ｓ２に基づく画像を表示素子５に表示させ、また、固体光源２Ｇ、２Ｒを時分割で点灯させ、固体光源２Ｒが点灯中は、映像信号Ｓ１に基づく画像を表示素子６に表示させ、固体光源２Ｇが点灯中は、映像信号Ｓ２に基づく画像を表示素子６に表示させ、さらに、固体光源１Ｂを常時点灯させ、映像信号Ｓ３に基づく画像を表示素子７に表示させる。

Description

プロジェクタ
　本発明は、プロジェクタに関し、特に、ＬＥＤ（Light　Emitting　Diode）に代表される固体光源を備えたプロジェクタに関する。
　最近のプロジェクタには、赤、緑、青の３色のＬＥＤを備え、各色のＬＥＤからの光をそれぞれ液晶パネル等の表示素子を用いて空間的に変調して各色の画像光を生成し、それら画像光からなるカラー画像を投射するものがある。
　一般に、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤの出力特性は異なっており、赤色ＬＥＤや緑色ＬＥＤの最大出力値は青色ＬＥＤのそれよりも小さい。
　赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤをそれぞれ最大出力で駆動した場合に、投射画像の輝度が最も高くなる。しかし、最大出力で駆動された各色のＬＥＤからの光（赤、緑、青）の混色比率は、最適なホワイトバランスを得るための所定の混色比率とは異なるため、投射画像が不自然な色になり、画質が低下する。このため、通常は、赤色ＬＥＤまたは緑色ＬＥＤの最大出力値を基準にして青色ＬＥＤの出力を制限することで、最適なホワイトバランスを得ている。
　赤色や緑色のＬＥＤをアレイ状に並べることで光源自体の光出力を高めることは可能である。しかし、プロジェクタには、光源の面積と発散角とで決まるエテンデューと呼ばれる制約があり、光源の面積と発散角との積の値を、表示素子の面積と投射レンズのＦナンバーで決まる取り込み角（立体角）との積の値以下にしないと、光源からの光の一部が投射光として利用されない。したがって、ＬＥＤをアレイ状に数多く配列しても、エテンデューの制約以上には、プロジェクタの明るさを向上することはできない。
　上記のプロジェクタにおいて、高輝度化を図るためには、エテンデューを大きくすることなく、赤色ＬＥＤおよび緑色ＬＥＤの出力を増加することが必要であり、それにはこれらの光源の輝度を増大することが重要となる。
　駆動電流を増大することでＬＥＤの輝度を増大することができる。しかし、駆動電流の増大に伴ってＬＥＤ自体が発熱し、その熱によりＬＥＤの発光効率が低下する。このため、駆動電流がある値を超えると、光出力は飽和し、駆動電流を増大しても出力は増大しなくなる。このような「熱飽和」により、駆動電流増加によるＬＥＤの輝度増加は制限される。
　上記のように、プロジェクタの高輝度化を図る際の課題として、エテンデューの問題と熱影響の問題の２つがある。
　上記の２つの問題を解決し、高輝度化を図ることができる技術として、特許文献１に記載の光源装置がある。
　特許文献１に記載の光源装置は、プロジェクタに用いられるものであって、それぞれから出射された光が一点で交わるように環状に配置された複数の固体発光素子と、各固体発光素子からの出射光を同一の方向に向けて反射し、該反射光が同一光路で導光する導光手段と、各固体発光素子を順次間欠発光させる制御手段とを有する。
　導光手段は、反射面と、各固体発光素子からの出射光が同じ方向に向けて反射されるように反射面を回転させる回転手段とを有する。
　制御手段は、回転手段による反射面の回転動作に同期して各固体発光素子を順次発光させる。
　上記の光源装置によれば、各固体発光素子から出射されて反射面で反射された光は同一光路で導光するので、エテンデューが増加することは無い。
　各固体発光素子を順次間欠発光させることで、各固体発光素子それぞれの発熱による発光効率の低下を抑制することができるので、光源装置の出力を増大することができる。以下に、その理由を簡単に説明する。
　一般に、ＬＥＤをパルス動作で点灯させた場合の最大入力電流量（熱飽和が生じる電流量）は、ＬＥＤを連続点灯させた場合の最大入力電流量よりも大きい。これはパルス動作では、一定間隔で動作と非動作を繰り返すため、時間平均の電流値は動作時の電流よりも小さくなり、それに応じて発熱の影響も小さくなるためである。
　特許文献１に記載の光源装置によれば、各固体発光素子はパルス動作で点灯されるので、各固体発光素子の最大入力電流量は、１つの固体発光素子を連続点灯させた場合の最大入力電流量よりも大きい。よって、各固体発光素子に対して、１つの固体発光素子を連続点灯させた場合よりも大きな電流を供給することができ、各固体発光素子の輝度を増大することができる。
　各固体発光素子は順次間欠発光させるので、光源装置の出力光は連続光とみなすことができ、その光出力は、１つの固体発光素子を連続点灯させた場合より大きい。したがって、本光源装置によれば、エテンデューを増加させること無く光出力を増加し、高輝度化を実現することが可能となる。
　特許文献１に記載の光源装置をプロジェクタの赤、緑、青の各色の光源に適用することで、高輝度のプロジェクタを提供することができる。また、先に述べたように一般に赤や緑のＬＥＤは青のＬＥＤに比べて出力が小さいが、各色の光源装置に用いるＬＥＤの数を調整することにより、バランスを取ることが可能である。
　特許文献２には、緑色光を増大するために２個の緑色固体光源を備えた表示装置が記載されている。
　特許文献２に記載の表示装置は、第１乃至第３の照明部と、第１の照明部からの光が照射される第１の表示パネルと、第２の照明部からの光が照射される第２の表示パネルと、第３の照明部からの光が照射される第３の表示パネルと、第１乃至第３の表示パネルからの画像光がそれぞれ異なる面から入射し、各面から入射した画像光を重ねて出射する光学素子と、光学素子からの画像光をスクリーン上に投射する投写レンズとを有する。
　第１の照明部は、赤色固体光源と、第１の緑色固体光源と、赤色固体光源からの赤色光を透過し、第１の緑色固体光源からの第１の緑色光を反射するダイクロイックプリズムとを備える。この第１の照明部では、赤色固体光源からの赤色光と第１の緑色固体光源からの第１の緑色光は、ダイクロイックプリズムを介して同一の光路で第１の表示パネルに入射する。
　第２の照明部は、第２の緑色固体光源を備える。第２の緑色固体光源からの第２の緑色光は第２の表示パネルに入射する。
　第３の照明部は、青色固体光源を備える。青色固体光源からの青色光は第３の表示パネルに入射する。
　特許文献２に記載の表示装置では、赤色固体光源と第１の緑色固体光源は時分割で点灯され、赤色固体光源の点灯期間中は、赤色光用の映像信号に基づく画像が第１の表示パネル上に表示され、第１の緑色固体光源の点灯期間中は、緑色光用の映像信号に基づく画像が第１の表示パネル上に表示される。
　第２の緑色固体光源および青色固体光源は、常時、点灯される。緑色光用の映像信号に基づく画像が第２の表示パネル上に表示され、青色光用の映像信号に基づく画像が第３の表示パネル上に表示される。
　特許文献２に記載の表示装置によれば、第１の緑色固体光源が点灯中は、この第１の緑色固体光源からの第１の緑色光が第２の緑色固体光源からの第２の緑色光に加えられるので、緑色の画像の輝度が増大する。この方式を用いることにより、最も光源出力の小さい色の輝度を向上させ、プロジェクタ全体としての明るさを向上させることが出来る。
特開２００７－１４１７５６号公報 特開２００７－６５４１２号公報
　特許文献１に記載の光源装置においては、高輝度化を図ることができるものの、回転手段により光路を切り替える必要があるため、回転中の反射面の向きを検知し、反射面の回転動作とＬＥＤ点灯のタイミングを同期させる必要が生じること、回転手段の駆動部の耐久性を考慮した設計が必要となることから、コストが増大する。また、本構成では耐衝撃性に懸念が生じる。さらに、複数の固体発光素子を環状に配置して回転手段等の機械的な光路の切り替えを行う構成は、装置が大掛かりなものとなり、小型化が困難である。
　特許文献２に記載の表示装置においては、緑色固体光源の最大出力値が赤色固体光源や青色固体光源の最大出力値より小さいことを前提としており、赤色固体光源と第１の緑色固体光源を時分割で点灯させ、第２の緑色固体光源および青色固体光源を常時点灯させることで、緑色光の輝度を増大している。
　特許文献２に記載の表示装置では、緑色光の輝度は増大するものの、赤色固体光源の出力が制限されて赤色光の輝度が低下するため、輝度が低下した赤色光を基準にして青色固体光源の出力が制限される。現状、色のバランスを取る上で、最も光出力に余裕があるのは青色ＬＥＤであるので、特許文献２に記載の構成において、赤色と青色のＬＥＤを入れ替えれば、赤色の出力を保ちながら、緑色の出力を増加させることができる。しかし、２色が１色に比べて出力が小さい場合、例えば現状のＬＥＤのように、赤と緑の両者が青に比べて出力が小さいという状況下では、いずれかの出力がボトルネックとなり、表示装置の出力増大の効果が低減する。
　さらに本構成では、赤、緑、青の３色が出射される状態と、赤と緑の２色のみが出射される状態の切り替えが繰り返されることになる。この切り替えを十分に短い周期、すなわち高い周波数で行わないと、単板式ＤＬＰプロジェクタにおける「色割れ」と同様の現象により、画質が低下することになる。したがって、最低でも１秒間に６０回、望ましくはその２倍、４倍といった高速切り替えが要求される。しかし、切り替え頻度を上げるには、ＬＥＤや表示装置を駆動する回路の動作周波数を上げる必要がある。一般に、このような回路は動作周波数を上げるほど消費電力が大きくなる。したがって、プロジェクタの消費電力を増加させることとなる。
　本発明の目的は、回転手段等の機械的な光路の切り替えを不要とし、固体光源の出力制限を必要最小限に抑えることができる、小型、高輝度、低コスト、高画質といった特長を併せ持つプロジェクタを提供することにある。
　上記目的を達成するため、本発明の一態様によれば、
　それぞれが入射光を空間的に変調して互いに異なる色の画像を表示する第１乃至第３の表示素子を備え、これら表示素子に表示された各色の画像を投射するプロジェクタであって、
　第１の色の光を出力する第１の固体光源と、前記第１の色とは異なる第２の色の光を出力する第２の固体光源と、を備え、該第１および第２の固体光源から出力された前記第１および第２の色の光を同一の光路より前記第１の表示素子に照射する第１の照明部と、
　前記第１の色の光を出力する第３の固体光源と、前記第２の色の光を出力する第４の固体光源と、を備え、該第３および第４の固体光源から出力された前記第１および第２の色の光を同一の光路より前記第２の表示素子に照射する第２の照明部と、
　前記第１および第２の色とは異なる第３の色の光を出力する第５の固体光源を備え、該第５の固体光源から出力された前記第３の色の光を前記第３の表示素子に照射する第３の照明部と、
　前記各色の画像に対応する第１乃至第３の映像信号を入力としており、前記第１乃至第４の固体光源を時分割で点灯させ、前記第１および第３の固体光源が点灯しているときには、前記第１の映像信号に基づく画像を前記第１および第２の表示素子に表示させ、前記第２および第４の固体光源が点灯しているときには、前記第２の映像信号に基づく画像を前記第１および第２の表示素子に表示させ、前記第５の固体光源については常時点灯させ、前記第３の映像信号に基づく画像を前記第３の表示素子に表示させる制御部と、を有する、プロジェクタが提供される。
本発明の一実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図である。 図１に示すプロジェクタの偏光クロスダイクロイックプリズムの構成を示す模式図である。 図１に示すプロジェクタの制御部の構成を示すブロック図である。 図１に示すプロジェクタの固体光源の点灯制御および表示素子の表示制御を説明するためのタイミングチャートである。
１Ｂ、１Ｇ、１Ｒ、２Ｇ、２Ｒ　固体光源
３、４　ダイクロイックプリズム
５～７　表示素子
８　偏光ダイクロイックプリズム
９　投射光学系
１０　制御部
　次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の一実施形態であるプロジェクタの構成を示すブロック図である。
　図１に示すプロジェクタは、固体光源１Ｂ、１Ｇ、１Ｒ、２Ｇ、２Ｒ、ダイクロイックプリズム３、４、表示素子５～７、偏光クロスダイクロイックプリズム８、投射光学系９および制御部１０を有する。
　固体光源１Ｂは、青色の波長帯域にピーク波長を有する固体光源であり、例えば、発光色が青色である、ＬＥＤや半導体レーザよりなる。本実施形態では、固体光源１Ｂは、Ｐ偏光またはＳ偏光の青色光を出射する。
　固体光源１Ｇ、２Ｇは、緑色の波長帯域にピーク波長を有する固体光源であり、例えば、発光色が緑色である、ＬＥＤや半導体レーザよりなる。固体光源１Ｇ、２Ｇのピーク波長は同じである。本実施形態では、固体光源１Ｇは、Ｐ偏光の緑色光を出射し、固体光源２Ｇは、Ｓ偏光の緑色光を出射する。
　固体光源１Ｒ、２Ｒは、赤色の波長帯域にピーク波長を有する固体光源であり、例えば、発光色が赤色である、ＬＥＤや半導体レーザよりなる。固体光源１Ｒ、２Ｒのピーク波長は同じである。本実施形態では、固体光源１Ｒは、Ｐ偏光の赤色光を出射し、固体光源２Ｒは、Ｓ偏光の赤色光を出射する。
　なお、ＬＥＤなどでは、製造上の問題として、ピーク波長が±１０～２０ｎｍ程度ばらつくことが知られているので、この製造上のばらつきの範囲内であれば、ピーク波長が実質的に同じものであるとする。以降の説明において、ピーク波長（または発光波長ともいう）が同じであるとは、ピーク波長が完全に一致すること、および、製造上のばらつきの範囲内のピーク波長が実質的に同じであることを含む。
　ダイクロイックプリズム３は、互いの斜面が接合された２つの直角プリズムと、これら直角プリズムの接合面に形成された、誘電体多層膜からなるダイクロイックミラーとからなる。
　ダイクロイックプリズム３において、ダイクロイックミラーは、固体光源１Ｇの光軸と固体光源１Ｒの光軸が交差（直交）する位置、より具体的には、固体光源１Ｇからの第１の緑色光の中心光線が固体光源１Ｒからの第１の赤色光の中心光線と交差（直交）する位置に設けられている。
　固体光源１Ｇからの第１の緑色光はダイクロイックミラーの一方の面に入射し、その入射角度は略４５°である。固体光源１Ｒからの第１の赤色光はダイクロイックミラーの他方の面に入射し、その入射角度は略４５°である。ダイクロイックミラーは、固体光源１Ｇからの第１の緑色光をそのまま透過させ、固体光源１Ｒからの第１の赤色光を反射する。
　ダイクロイックミラーを透過した第１の緑色光とダイクロイックミラーで反射された第１の赤色光は同一の光路でダイクロイックプリズム３から出射される。
　ダイクロイックプリズム４も、互いの斜面が接合された２つの直角プリズムと、これら直角プリズムの接合面に形成された、誘電体多層膜からなるダイクロイックミラーとからなる。
　ダイクロイックプリズム４において、ダイクロイックミラーは、固体光源２Ｇの光軸と固体光源２Ｒの光軸が交差（直交）する位置、より具体的には、固体光源２Ｇからの第２の緑色光の中心光線が固体光源２Ｒからの第２の赤色光の中心光線と交差（直交）する位置に設けられている。
　固体光源２Ｇからの第２の緑色光はダイクロイックミラーの一方の面に入射し、その入射角度は略４５°である。固体光源２Ｒからの第２の赤色光はダイクロイックミラーの他方の面に入射し、その入射角度は略４５°である。ダイクロイックミラーは、固体光源２Ｇからの第２の緑色光をそのまま透過させ、固体光源２Ｒからの第２の赤色光を反射する。
　ダイクロイックミラーを透過した第２の緑色光とダイクロイックミラーで反射された第２の赤色光は同一の光路でダイクロイックプリズム４から出射される。
　ダイクロイックプリズム３からの出射光の光路はダイクロイックプリズム４からの出射光の光路と交差（直交）しており、その交点において、固体光源１Ｂからの青色光の光路がダイクロイックプリズム３からの出射光の光路と交差（直交）している。
　表示素子５～７は、制御部１０からの映像信号に従って入射光を空間的に変調して画像光を生成するものであって、例えば液晶パネルやＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）などより構成される。
　表示素子５は、ダイクロイックプリズム３からの出射光の光路上に配置されている。表示素子６は、ダイクロイックプリズム４からの出射光の光路上に配置されている。表示素子７は、固体光源１Ｂからの青色光の光路上に配置されている。
　偏光クロスダイクロイックプリズム８は、図２に示すように、直角を成す面が互いに接合された４つの直角プリズム８ａ～８ｄを有する。
　直角プリズム８ａ、８ｂの接合面と直角プリズム８ｃ、８ｄの接合面により一様な第１の平面が形成されており、この第１の平面に、ダイクロイックミラー８０が形成されている。
　ダイクロイックミラー８０は、Ｐ偏光に対する分光透過（反射）特性として、赤色、緑色および青色の各色の光を透過させる特性を有する。また、ダイクロイックミラー８０は、Ｓ偏光に対する分光透過（反射）特性として、赤色および緑色の光を反射し、青色の光を透過させる特性を有する。Ｐ偏光およびＳ偏光におけるカットオフ波長の設定は、誘電体多層膜の材料、積層数、膜厚、屈折率などにより調整することができる。
　直角プリズム８ａ、８ｄの接合面と直角プリズム８ｂ、８ｃの接合面により、第１の平面と交差（直交）する一様な第２の平面が形成されており、この第２の平面に、ダイクロイックミラー８１が形成されている。
　ダイクロイックミラー８１は、分光透過（反射）特性として、偏光方向に関係なく、赤色および緑色の光を透過させ、青色の光を反射する特性を有する。カットオフ波長の設定は、誘電体多層膜の材料、積層数、膜厚、屈折率などにより調整することができる。
　第１および第２の平面と直交する平面に垂直な方向から見た場合、第１および第２の平面の交点は、ダイクロイックプリズム３により合成した光の光路とダイクロイックプリズム４により合成した光の光路と固体光源１Ｂの光路の交点と略一致する。
　偏光クロスダイクロイックプリズム８は、第１乃至第３の入射面と、１つの出射面とを有する。第１の入射面は、直角プリズム８ａの斜面をなす面である。第２の入射面は、直角プリズム８ｄの斜面をなす面である。第３の入射面は、直角プリズム８ｂの斜面をなす面である。出射面は、直角プリズム８ｃの斜面をなす面よりなり、第１の入射面と対向するように配置されている。
　ダイクロイックプリズム３からの出射光（Ｐ偏光）は、表示素子５を介して第１の入射面に入射する。ダイクロイックプリズム４からの出射光（Ｓ偏光）は、表示素子６を介して第２の入射面に入射する。固体光源１Ｂからの青色光（Ｐ偏光またはＳ偏光）は、表示素子７を介して第３の入射面に入射する。
　偏光クロスダイクロイックプリズム８において、第１の入射面から入射した、Ｐ偏光の赤色光またはＰ偏光の緑色光は、ダイクロイックミラー８０、８１を透過し、その透過光が出射面から出射される。
　第２の入射面から入射した、Ｓ偏光の赤色光またはＳ偏光の緑色光は、ダイクロイックミラー８１を透過するが、ダイクロイックミラー８０で反射される。ダイクロイックミラー８１からの反射光は、出射面から出射される。
　第３の入射面から入射したＳ偏光またはＰ偏光の青色光は、ダイクロイックミラー８０を透過するが、ダイクロイックミラー８１で反射される。ダイクロイックミラー８１からの青色の反射光は、出射面から出射される。
　投射光学系９は、偏光クロスダイクロイックプリズム８からの出射光の進行方向に配置されている。投射光学系９は、偏光クロスダイクロイックプリズム８の出射面より出射された画像光を外部スクリーン上に投射する。外部スクリーンは、専用スクリーンであっても、壁などの構造体であってもよい。
　制御部１０は、赤色画像用の映像信号Ｓ１、緑色画像用の映像信号Ｓ２および青色画像用の映像信号Ｓ３を入力とし、これら映像信号Ｓ１～Ｓ３に基づいて、固体光源１Ｂ、１Ｇ、１Ｒ、２Ｇ、２Ｒの点灯動作および表示素子５～７の表示動作をそれぞれ制御する。
　図３に、制御部１０の構成を示す。
　図３を参照すると、制御部１０は、スイッチ１１、１２、表示素子駆動部１３～１５、光源駆動部１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒ、１７Ｇ、１７Ｒ、および選択信号生成部１８を有する。
　表示素子駆動部１３は、表示素子５を駆動する。表示素子駆動部１４は、表示素子６を駆動する。表示素子駆動部１５は、表示素子７を駆動する。
　光源駆動部１６Ｂ、１６Ｇ、１６Ｒ、１７Ｇ、１７Ｒは、それぞれ固体光源１Ｂ、１Ｇ、１Ｒ、２Ｇ、２Ｒを駆動する。
　映像信号Ｓ１、Ｓ２が、スイッチ１１、１２のそれぞれに供給されている。スイッチ１１、１２は、選択信号生成部１８からの選択信号に基づいて、入力された映像信号Ｓ１、Ｓ２の一方を選択する。例えば、選択信号がハイレベルである場合は、スイッチ１１は映像信号Ｓ１を選択し、スイッチ１２は映像信号Ｓ２を選択する。選択信号がロウレベルである場合は、スイッチ１１は映像信号Ｓ２を選択し、スイッチ１２は映像信号Ｓ１を選択する。
　選択信号生成部１８は、映像信号Ｓ１～Ｓ３の同期をとるための同期信号を入力としており、この同期信号に基づいて、ハイレベル状態とロウレベル状態が所定の周期で切り替わる選択信号を生成する。所定の周期は、例えば、１フレームの期間に対応する周期であってもよく、また、複数フレームの期間に対応する周期であってもよい。
　例えば、１秒間に６０フレームの映像信号が表示される場合、２フレームもしくは３フレーム毎に、選択信号のハイレベル状態とロウレベル状態が切り替わるようにしてもよい。切り替え頻度を低くすることで、スイッチ１１、１２にて消費される電力量を抑えることができる。
　スイッチ１１にて映像信号Ｓ１が選択された場合は、その選択された映像信号Ｓ１は、光駆動部１６Ｒおよび表示素子駆動部１３に供給される。この場合、表示素子駆動部１３は、映像信号Ｓ１に基づいて表示素子５を駆動し、光源駆動部１６Ｒは、映像信号Ｓ１に基づいて固体光源１Ｒを駆動する。
　スイッチ１１にて映像信号Ｓ２が選択された場合は、その選択された映像信号Ｓ２は、光駆動部１６Ｇおよび表示素子駆動部１３に供給される。この場合、表示素子駆動部１３は、映像信号Ｓ２に基づいて表示素子５を駆動し、光源駆動部１６Ｇは、映像信号Ｓ２に基づいて固体光源１Ｇを駆動する。
　スイッチ１２にて映像信号Ｓ１が選択された場合は、その選択された映像信号Ｓ１は、光駆動部１７Ｒおよび表示素子駆動部１４に供給される。この場合、表示素子駆動部１４は、映像信号Ｓ１に基づいて表示素子６を駆動し、光源駆動部１７Ｒは、映像信号Ｓ１に基づいて固体光源２Ｒを駆動する。
　スイッチ１２にて映像信号Ｓ２が選択された場合は、その選択された映像信号Ｓ２は、光駆動部１７Ｇおよび表示素子駆動部１４に供給される。この場合、表示素子駆動部１４は、映像信号Ｓ２に基づいて表示素子６を駆動し、光源駆動部１７Ｇは、映像信号Ｓ２に基づいて固体光源２Ｇを駆動する。
　映像信号Ｓ３は、光源駆動部１６Ｂおよび表示素子駆動部１５に供給されている。表示素子駆動部１５は、映像信号Ｓ３に基づいて表示素子７を駆動し、光源駆動部１６Ｂは、映像信号Ｓ３に基づいて固体光源１Ｂを駆動する。
　図４は、固体光源の点灯制御および表示素子の表示制御を説明するためのタイミングチャートである。
　図４に示すように、期間Ｔ１において、固体光源１Ｇ、１Ｂ、２Ｒは点灯され、固体光源１Ｒ、２Ｇは不点灯状態とされる。表示素子５は、映像信号Ｓ２に基づいて固体光源１Ｇからの緑色光を変調して緑色画像を表示する。表示素子６は、映像信号Ｓ１に基づいて固体光源２Ｒからの赤色光を変調して赤色画像を表示する。表示素子７は、映像信号Ｓ３に基づいて固体光源１Ｂからの青色光を変調して青色画像を表示する。
　期間Ｔ２において、固体光源１Ｂ、１Ｒ、２Ｇは点灯され、固体光源１Ｇ、２Ｒは不点灯状態とされる。表示素子５は、映像信号Ｓ１に基づいて固体光源１Ｒからの赤色光を変調して赤色画像を表示する。表示素子６は、映像信号Ｓ２に基づいて固体光源２Ｇからの緑色光を変調して緑色画像を表示する。表示素子７は、映像信号Ｓ３に基づいて固体光源１Ｂからの青色光を変調して青色画像を表示する。
　期間Ｔ２以降は、奇数番号の期間において、期間Ｔ１と同様の点灯動作および表示動作が行われ、偶数番号の期間において、期間Ｔ２と同様の点灯動作および表示動作が行われる。
　以上の点灯動作および表示動作によれば、２つの緑色の固体光源１Ｇ、２Ｇを時分割で点灯させ、固体光源１Ｇが点灯中は、表示素子５にて緑色画像を表示させ、固体光源２Ｇが点灯中は、表示素子６にて緑色画像を表示させる。この場合、固体光源１Ｇ、２Ｇはそれぞれパルス動作で点灯することとなる。
　固体光源をパルス動作で点灯させた場合の最大入力電流量（熱飽和が生じる電流量）は、固体光源を連続点灯させた場合の最大入力電流量よりも大きい。よって、奇数番号の期間（Ｔ１、Ｔ３、Ｔ５・・・）において、固体光源１Ｇの輝度を、固体光源を連続点灯させた場合よりも高くすることができ、偶数番号の期間（Ｔ２、Ｔ４、Ｔ６・・・）において、固体光源２Ｇの輝度を、固体光源を連続点灯させた場合よりも高くすることができる。固体光源１Ｇ、２Ｇは交互に点灯されるので、投射画像に含まれる緑色光の輝度は、１つの固体光源を連続点灯させた場合よりも大きくなる。
　このように、固体光源１Ｇ、２Ｇを時分割で点灯することで、固体光源１Ｇ、２Ｇそれぞれの最大入力電流量（熱飽和が生じる電流量）を増大することができ、緑色光の輝度を増大させることができる。
　上記と同様、赤色の固体光源１Ｒ、２Ｒも時分割で点灯されるので、１つの赤色の固体光源を連続点灯させた場合と比較して、固体光源１Ｒ、２Ｒそれぞれの最大入力電流量を増大することができ、赤色光の輝度を増大させることができる。
　また、固体光源１Ｇからの緑色光と固体光源１Ｒからの赤色光とは、ダイクロイックプリズム３を介して同一光路で表示素子５に照射され、固体光源２Ｇからの緑色光と固体光源２Ｒからの赤色光とは、ダイクロイックプリズム４を介して同一光路で表示素子６に照射される。したがって、赤色、緑色のそれぞれの色について、1つずつの固体光源を用いている場合と同じエテンデューとなる。
　このように、エテンデューの問題を回避し、かつ、緑色光源および赤色光源の出力を増大させることができる。
　また、既存のプロジェクタでは、赤色固体光源および緑色固体光源の最大出力が青色固体光源の最大出力より小さいために、出力の小さな固体光源を基準にして青色固体光源の出力を制限していた。本実施形態によれば、緑色光および赤色光の輝度を増大することができるので、青色固体光源の出力の制限を抑制することができる。この結果、赤色光、緑色光および青色光の輝度が増大し、プロジェクタの出力が増大する。
　さらに、本実施形態のプロジェクタは、以下のような作用も奏する。
　固体光源１Ｇ、２Ｇは交互に点灯され、固体光源１Ｒ、２Ｒは交互に点灯されるので、緑色光および赤色光の輝度をともに増大することができる。したがって、３色のうちの２色が残りの１色に比べて出力が小さい場合にも、上記２色の輝度を増加させ、プロジェクタ全体としての明るさを向上することが可能となる。
　また本発明では、常に３色が点灯することとなるため、特許文献２に記載の表示装置のような、色割れの懸念は生じない。
　さらに、固体光源の点灯の切り替えは必ずしも高頻度で行う必要はないので、切り替えの頻度を少なくすることで、制御回路の消費電力を抑えることが可能となる。
　回転手段等の機械的な光路の切り替えも不要であるので、装置の大型化、高コスト化、などの問題は生じない。また耐衝撃性にも優れている。
　以上の作用により、小型、高輝度、低コスト、高画質といった特長を併せ持つプロジェクタを提供することができる。
　上述した本実施形態のプロジェクタは、本発明の一例であり、その構成については、当業者が理解し得る様々な変更を行うことができる。
　例えば、固体光源１Ｂ、１Ｇ、１Ｒ、２Ｇ、２Ｒに、非偏光を出力する光源を用い、固体光源１Ｇ、１Ｒからの光をＰ偏光に揃えるための偏光変換素子を設け、固体光源２Ｇ、２Ｒからの光をＳ偏光に揃えるための偏光変換素子を設け、固体光源１Ｂからの光をＰ偏光またはＳ偏光に揃えるための偏光変換素子を設けてもよい。
　また、表示素子５～７として、ＬＣＯＳ（Liquid　Crystal　on　Silicon）を用いてもよい。ＬＣＯＳは、駆動回路と画素電極がシリコン基板と、これに対向する透明基板の間に液晶が挟み込まれた構造を有し、透明基板および液晶層を透過した光が画素電極にて反射される。なお、ＬＣＯＳは反射型の表示素子であるので、図２の構成はそれに応じて適宜変更することとなる。
　さらに、ダイクロイックプリズム３、４はそれぞれダイクロイックミラーで置き換えてもよい。
　また、本実施形態では、緑色および赤色の固体光源の最大出力値が青色の固体光源の最大出力値より低いため、緑色および赤色の固体光源の輝度を増大するように構成されているが、本発明は、これに限定されない。赤色、緑色および青色の各色の固体光源の最大出力値の関係に応じて、時分割で駆動する固定光源を適宜に設定する。具体的には、３つの色の光源について、最大出力値が最も高い色の固体光源を常時点灯させ、残りの２つの色の光源については、それぞれ２つの固体光源を用意して時分割で駆動する。この場合、時分割で駆動する固体光源の点灯動作に応じて、赤色、緑色、青色の各色の映像信号のうちから表示すべき信号を選択して表示させる。
　（他の実施形態）
　本発明の他の実施形態であるプロジェクタは、それぞれが入射光を空間的に変調して互いに異なる色の画像を表示する第１乃至第３の表示素子を備え、これら表示素子に表示された各色の画像を投射するプロジェクタであって、第１の色の光を出力する第１の固体光源と、上記第１の色とは異なる第２の色の光を出力する第２の固体光源と、を備え、該第１および第２の固体光源から出力された上記第１および第２の色の光を同一の光路より上記第１の表示素子に照射する第１の照明部と、上記第１の色の光を出力する第３の固体光源と、上記第２の色の光を出力する第４の固体光源と、を備え、該第３および第４の固体光源から出力された上記第１および第２の色の光を同一の光路より上記第２の表示素子に照射する第２の照明部と、上記第１および第２の色とは異なる第３の色の光を出力する第５の固体光源を備え、該第５の固体光源から出力された上記第３の色の光を上記第３の表示素子に照射する第３の照明部と、上記各色の画像に対応する第１乃至第３の映像信号を入力としており、上記第１ないし第４の固体光源を時分割で点灯させ、上記第１および第３の固体光源が点灯しているときには、上記第１の映像信号に基づく画像を上記第１および第２の表示素子に表示させ、上記第２および第４の固体光源が点灯しているときには、上記第２の映像信号に基づく画像を上記第１および第２の表示素子に表示させ、上記第５の固体光源については常時点灯させ、上記第３の映像信号に基づく画像を上記第３の表示素子に表示させる制御部と、を有する。
　本他の実施形態のプロジェクタにおいて、第１乃至第３の表示素子および制御部は、例えば、図１に示した表示素子５～７および制御部１０に対応する。
　第１の照明部は、例えば、図１に示した固体光源１Ｇ、１Ｒおよびダイクロイックプリズム３を含む。第２の照明部は、例えば、図１に示した固体光源２Ｇ、２Ｒおよびダイクロイックプリズム４を含む。第３の照明部は、例えば、図１に示した固体光源１Ｂを含む。
　本他の実施形態のプロジェクタによれば、第１の色の光を出力する第１および第３の固体光源を交互に点灯し、第２の色の光を出力する第２および第４の固体光源を交互に点灯させる。また、第１の固体光源と第４の固体光源および第２の固体光源と第３の固体光源はそれぞれ同時に点灯させる。これにより、第１および第２の色のＬＥＤをいずれもパルス駆動させることができるため、両者の色の光の輝度をともに増大することができる。したがって、３色のうちの２色が残りの１色に比べて出力が小さい場合にも、上記２色の輝度を増加させ、プロジェクタ全体としての明るさを向上することが可能となる。また本発明では常に３色が点灯することとなるため、特許文献２に記載の表示装置のような、色割れの懸念は生じない。さらに固体光源の点灯の切り替えは必ずしも高頻度で行う必要はない。
　回転手段等の機械的な光路の切り替えも不要であるので、装置の大型化、高コスト化、などの問題は生じない。また耐衝撃性にも優れている。
　以上の作用により、小型、高輝度、低コスト、高画質といった特長を併せ持つプロジェクタを提供することができる。
　以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明の構成および動作については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、当業者が理解し得る様々な変更を行うことができる。
　この出願は、２０１１年４月２７日に出願された日本出願特願２０１１－０９９８１４を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (2)

  1. 　それぞれが入射光を空間的に変調して互いに異なる色の画像を表示する第１乃至第３の表示素子を備え、これら表示素子に表示された各色の画像を投射するプロジェクタであって、
    　第１の色の光を出力する第１の固体光源と、前記第１の色とは異なる第２の色の光を出力する第２の固体光源と、を備え、該第１および第２の固体光源から出力された前記第１および第２の色の光を同一の光路より前記第１の表示素子に照射する第１の照明部と、
    　前記第１の色の光を出力する第３の固体光源と、前記第２の色の光を出力する第４の固体光源と、を備え、該第３および第４の固体光源から出力された前記第１および第２の色の光を同一の光路より前記第２の表示素子に照射する第２の照明部と、
    　前記第１および第２の色とは異なる第３の色の光を出力する第５の固体光源を備え、該第５の固体光源から出力された前記第３の色の光を前記第３の表示素子に照射する第３の照明部と、
    　前記各色の画像に対応する第１乃至第３の映像信号を入力としており、前記第１ないし第４の固体光源を時分割で点灯させ、前記第１および第３の固体光源が点灯しているときには、前記第１の映像信号に基づく画像を前記第１および第２の表示素子に表示させ、前記第２および第４の固体光源が点灯しているときには、前記第２の映像信号に基づく画像を前記第１および第２の表示素子に表示させ、前記第５の固体光源については常時点灯させ、前記第３の映像信号に基づく画像を前記第３の表示素子に表示させる制御部と、を有する、プロジェクタ。
  2. 　前記第１の色は赤色であり、前記第２の色は緑色であり、前記第３の色は青色である、請求項１に記載のプロジェクタ。
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