JP2004138637A

JP2004138637A - 投射型画像表示装置

Info

Publication number: JP2004138637A
Application number: JP2002300422A
Authority: JP
Inventors: Kazunobu Oketani; 桶谷　和伸
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-10-15
Filing date: 2002-10-15
Publication date: 2004-05-13
Anticipated expiration: 2022-10-15
Also published as: JP3946121B2

Abstract

【課題】この発明は、複数の光源を有する場合において１つ又は複数の光源の光量に差ができてしまう場合でも安定した色見の画像を再現できる投写型画像表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】投写型画像表示装置において、各光源それぞれの累積点灯時間を監視して第１記憶手段に保持する手段、光源の累積点灯時間に対応した光量の減少割合情報が予め格納された第２記憶手段、第１記憶手段に保持された各光源の累積点灯時間と第２記憶手段に格納された光量の減少割合情報に基づいて各光源の現時点での光量を算出する手段、ならびに算出された各光源の光量の状態に応じて、各光源を個別に調光制御する調光制御手段を備えている。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の光源を有してなる投写型画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の光源からの光を集光・合成して利用することにより表示画像の高輝度化を達成する多灯式の投写型画像表示装置（プロジェクタ）が実用化されている。
【０００３】
特開平２００２−９０８７７号公報には４灯３板式液晶プロジェクタの例が示されているが、図１は、その光学系を示した平面図である。照明装置１は、対向配置された２つの光源１ａ，１ｂ及び同対向配置された２つの光源１ｃ，１ｄと、光源１ａ，１ｂ間に配置された光路変更部材２と、光源１ｃ，１ｄ間に配置された光路変更部材３とからなる。
【０００４】
光源１ａ，１ｂは光源１ｃ，１ｄに対し、図２（ａ）に示しているように、上側にずらして配置してある。各光源は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、光路変更部材２，３を介してインテグレータレンズ４へと導かれる。インテグレータレンズ４は一対のレンズ群４ａ，４ｂから構成されており、個々のレンズ部分が各光源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄから出射された光を後述する液晶ライトバルブの全面に導くようになっている。インテグレータレンズ４への各光源からの入射状態を示すと図２（ｂ）のごとくなる。インテグレータレンズ４を経た光は、偏光変換装置５及び集光レンズ６を経た後、第１ダイクロイックミラー７へと導かれることになる。
【０００５】
第１ダイクロイックミラー７は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー７を透過した赤色波長帯域の光は、凹レンズ８を経て反射ミラー９にて反射されて光路を変更される。反射ミラー９にて反射された赤色光はレンズ１０を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ３１（３１ａ，３１ｂ，３１ｃ）を透過することによって光変調される。
【０００６】
一方、第１ダイクロイックミラー７にて反射したシアンの波長帯域の光は、凹レンズ１１を経て第２ダイクロイックミラー１２に導かれる。第２ダイクロイックミラー１２は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。
第２ダイクロイックミラー１２にて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ１３を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ３２（３２ａ，３２ｂ，３２ｃ）に導かれ、これを透過することで光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１２を透過した青色波長帯域の光は、リレーレンズ１４、全反射ミラー１５、リレーレンズ１６、全反射ミラー１７、及びリレーレンズ１８を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ３３（３３ａ，３３ｂ，３３ｃ）に導かれ、これを透過することで光変調される。
【０００７】
液晶ライトバルブ３１，３２，３３を経ることで変調された変調光（各色画像光）は、ダイクロイックプリズム１９によって合成されてカラー画像光となる。このカラー画像光は、投写レンズ２０によって拡大投写され、スクリーン２１上に投影表示される。
【０００８】
【特許文献】特開平２００２−９０８７７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、第１ダイクロイックミラー７は、或る波長を境にしてそれよりも長い波長は透過し、短い波長は反射する特性を有するのであるが、図３（ａ）（ｂ）に示しているように、入射角度によって透過率５０％の波長（半値波長）が変化する。すなわち、光源１ａ，１ｃからの光が第１ダイクロイックミラー７に入射する角度と光源１ｂ，１ｄからの光が第１ダイクロイックミラー７に入射する角度は、一方が図３において符号Ｃで示すものとなり、他方が符号Ｂで示すものとなる。
【００１０】
従って、光源１ａ，１ｃからの光が第１ダイクロイックミラー７を経たときの色成分と、光源１ｂ，１ｄからの光が第１ダイクロイックミラー７を経たときの色成分との間には、違いが生じる。この図３にて説明した現象は各光源により再現される画像に色見の違いを生じさせる。
【００１１】
また、図４（ａ）（ｂ）に示しているように、液晶ライトバルブ３１，３２，３３の光透過率は、光の入射角度によって変化する。或る光源からの光は或る液晶ライトバルブに対して右方向から入り、或る液晶ライトバルブには左方向から入る。また或る光源からの光は或る液晶ライトバルブに対して上方向から入り、或る液晶ライトバルブには下方向から入る。その逆の入り方も生じる。
【００１２】
すなわち、或る液晶ライトバルブに対して或る光源からの光は図４において符号Ｃで示すものとなり、また、或る液晶ライトバルブに対して或る光源からの光は符号Ｂで示すものとなる。この図４にて説明した現象も各光源により再現される画像に色見の違いを生じさせる要因である。
【００１３】
４つの光源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの全てが同じ光量にて点灯している状態では、各光源の特性が相殺しあうことで色見の違いが打ち消されるようになり問題は生じない。ところが、１つの光源がランプ切れ等を起こし新品に交換したときなど、各光源の光量に差ができた場合には相殺状態が崩れてしまい、初期調整状態（工場出荷時）とは色見の違いが生じてしまうことになる。
【００１４】
この発明は、上記の事情に鑑み、複数の光源を有する場合において１つ又は複数の光源の光量に差ができてしまう場合でも安定した色見の画像を再現できる投写型画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、複数の光源、各光源から出射された光をインテグレータレンズの部分領域に向けて導くことによってインテグレータレンズの全体領域を照射する照明手段、インテグレータレンズを経た光を複数の色光に分離する色分離手段、各色光を変調するライトバルブならびにこのライトバルブにより変調された光を投写する投写手段を備えた投写型画像表示装置において、各光源それぞれの累積点灯時間を監視して第１記憶手段に保持する手段、光源の累積点灯時間に対応した光量の減少割合情報が予め格納された第２記憶手段、第１記憶手段に保持された各光源の累積点灯時間と第２記憶手段に格納された光量の減少割合情報に基づいて各光源の現時点での光量を算出する手段、ならびに算出された各光源の光量の状態に応じて、各光源を個別に調光制御する調光制御手段を備えていることを特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、例えば、１つの光源がランプ切れ等を起こし新品に交換した場合には、その光源のみ累積点灯時間が異なる（累積点灯時間は交換時にリセットされる）ことになるため、光量の減少割合情報に基づいて算出される各光源の現時点での光量には差異が生じる。調光制御手段ではこの差異が無くなるように各光源を個別に調光制御することで初期調整状態と同じく安定した色見の画像を再現できることになる。
【００１７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の投写型画像表示装置において、調光制御手段は、全光源のうちで現時点での光量が最も少ない光源の光量にあわせるように、他の光源を調光制御するものであることを特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、例えば、１つの光源がランプ切れ等を起こし新品に交換した場合には、その光源のみ累積点灯時間が異なる（累積点灯時間は交換時にリセットされる）ことになるため、光量の減少割合情報に基づいて算出される各光源の現時点での光量には差異が生じる。調光制御手段では全光源のうちで最も光量の少ない光源の光量に合わせるように他の光源を調光制御することで初期調整状態と同じく安定した色見の画像を再現できることになる。
【００１９】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の投写型画像表示装置において、調光制御手段は、複数の光源を、色味の違いについて相殺し合う特性を有するものどうしが組み合わされるように予め組分けしており、各組毎に、現時点での光量が最も少ない光源の光量に合わせるように他の光源を調光制御するものであることを特徴とする。
【００２０】
上記構成によれば、例えば、色見の違いについて相殺し合う特性を有する２つずつの光源が２組（合計４つの光源）設けられている場合において、１つの光源がランプ切れ等を起こし新品に交換した場合には、その光源のみ累積点灯時間が異なる（累積点灯時間は交換時にリセットされる）ことになるため、この光源を含む組においては光量の減少割合情報に基づいて算出される各光源の現時点での光量には差異が生じる。調光制御手段では、各組毎に、最も光量の少ない光源の光量に合わせるように他の光源を調光制御することで、色見の相殺特性を回復させ初期調整状態と同じく安定した色見の画像を再現できることになる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、図５及び図６を参照して、この発明の実施の形態について説明する。
【００２２】
図５は、この発明の実施形態の４灯３板式液晶プロジェクタの光学系及び点灯制御系を示している。図５において、図１と同じ部分には同じ符号を付している。
【００２３】
照明装置１は、対向配置された２つの光源１ａ，１ｂ及び同対向配置された２つの光源１ｃ，１ｄと、光源１ａ，１ｂ間に配置された光路変更部材２と、光源１ｃ，１ｄ間に配置された光路変更部材３とからなる。
【００２４】
光源１ａ，１ｂは１ｃ，１ｄに対し、図２（ａ）に示しているように、上側にずらして配置してある。各光源は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等からなり、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、光路変更部材２，３を介してインテグレータレンズ４へと導かれる。
【００２５】
インテグレータレンズ４は一対のレンズ群４ａ，４ｂから構成されており、個々のレンズ部分が各光源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄから出射された光を後述する液晶ライトバルブの全面に導くようになっている。インテグレータレンズ４への各光源から光入射状態を示すと、図２（ｂ）のごとくなる。インテグレータレンズ４を経た光は、偏向変換装置５及び集光レンズ６を経た後、第１ダイクロイックミラー７へと導かれることになる。
【００２６】
偏向変換装置５は、複数の偏向ビームスプリッタアレイ（以下、ＰＢＳアレイと称する）によって構成されているものである。ＰＢＳアレイは、反射膜と偏光分離膜と位相差板（１／２λ板）とを備える（いずれも図示せず）。
【００２７】
偏光分離膜はインテグレータレンズ４におけるレンズ群４ｂのレンズ中心に対応して位置する。ＰＢＳアレイは、インテグレータレンズ４からの光のうち例えばＰ偏光を通過させ、Ｓ偏光を９０°光路変更して前記反射膜にて反射・出射する。ＰＢＳアレイを透過したＰ偏光はその前側（光出射側）に設けてある位相差板によってＳ偏光に変換されて出射される。すなわち、ほぼ全ての光はＳ偏光に変換されるようになっている。
【００２８】
第１ダイクロイックミラー７は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー７を透過した赤色波長帯域の光は、凹レンズ８を経て反射ミラー９にて反射されて光路を変更される。反射ミラー９にて反射された赤色光はレンズ１０を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ３１を透過することによって光変調される。
【００２９】
一方、第１ダイクロイックミラー７にて反射したシアンの波長帯域の光は、凹レンズ１１を経て第２ダイクロイックミラー１２に導かれる。第２ダイクロイックミラー１２は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。
【００３０】
第２ダイクロイックミラー１２にて反射した緑色波長帯域の光は、レンズ１３を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ３２に導かれ、これを透過することで光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１２を透過した青色波長帯域の光は、リレーレンズ１４、全反射ミラー１５、リレーレンズ１６、反射ミラー１７、及びリレーレンズ１８を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ３３に導かれ、これを透過することで光変調される。
【００３１】
各液晶ライトバルブ３１，３２，３３は、入射側偏光板３１ａ，３２ａ，３３ａと、１対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部３１ｂ，３２ｂ，３３ｂと、出射側偏光板３１ｃ，３２ｃ，３３ｃとを備えている。入射側偏光板３１ａ，３２ａ，３３ａは、この実施形態ではＰ偏光を吸収し、Ｓ偏光を透過する。
【００３２】
液晶ライトバルブ３１，３２，３３を経ることで変調された変調光（各色画像光）は、ダイクロイックプリズム１９によって合成されてカラー画像光となる。このカラー画像光は、投写レンズ２０によって拡大投写され、スクリーン２１上に投影表示される。
【００３３】
累積点灯時間記憶部３４は、光源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ各々の累積点灯時間を監視しており、ランプ切れ等により光源が新品に交換された場合には、ユーザまたはサービスマンによってその光源に対する累積点灯時間がリセットせしめられる。
【００３４】
光量減少割合情報格納部３５には、使用する光源の累積点灯時間に対応した光量の減少割合情報（経時変化特性情報）が予め格納されている。例えば、その形式は累積点灯時間と相対光量（新品状態の光量を基準とする）を関連づけたテーブル形式であってもよいし、累積点灯時間から相対光量を求めるための計算式であってもよい。
【００３５】
光量算出部３６は、前記累積点灯時間記憶部３４が監視している光源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ各々の累積点灯時間情報と、前記光量減少割合情報格納部３５に予め格納されている光量減少割合情報に基づいて光源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ各々の現時点での光量を算出する。
【００３６】
調光制御部３７は、光源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄへの電力供給を個別に行うように構成されているとともに、前記光量算出部３６から算出される各光源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの現時点での光量情報に基づき、供給する電力の決定（調光制御）を行う。
【００３７】
具体的には、例えば、光源１ａがランプ切れ等により新品に交換された場合には光源１ａの光量が光源１ｂ，１ｃ，１ｄに比べ大きくなるため、光源１ａに供給する電力を光源１ｂ，１ｃ，１ｄに供給する電力より小さくし光量が等しくなるように調光制御することで安定した色見の画像を再現することができる。
【００３８】
また、例えば、ランプ交換が繰返され、各ランプの光量が図６に示すような相対比率になった場合には、光源１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄのうち最も光量の少ない光源である光源１ｃの光量に合わせるように他の光源１ａ，１ｂ，１ｄを調光制御することで安定した色見の画像を再現することができる。
【００３９】
上記の例では、各光源の色見の相殺作用については触れていないが、光源１ａと光源１ｄは、互いに特性が相殺しあうことで色見の違いが打ち消されるような相殺作用を有しており、光源１ｂと光源１ｃも、同様に相殺作用を有している。
【００４０】
この作用を利用し、例えば、各ランプの光量が前出の図６に示すような相対比率になった場合には、光源１ａと光源１ｄのうち光量の少ない光源１ｄの光量に合わせるように光源１ａを調光制御し、光源１ｂと光源１ｃのうち光量の少ない光源１ｃの光量に合わせるように光源１ｂを調光制御することで安定した色見の画像を再現することができる。
【００４１】
なお、上記例では、４灯式の構成について説明したが、２灯式、或いは３灯式など、その他の多灯式構成においてもこの発明を適用することができる。
【００４２】
各光源の出射光を光路変更部材（ミラー）２，３にてインテグレータレンズ４に照射するようにしたが、光路変更部材を介さずにインテグレータレンズ４に直接照射する構成としてもよい。
【００４３】
また、この発明は液晶プロジェクタにおいて特に好適となるものであるが、各光源により再現される画像に色見の違いを生じさせる原因の１つが色分解のためのダイクロイックミラーへの各光源の入射角によるものであるから、このような原因を持つこととなる画像投影方式であるなら、液晶を用いない投写型画像表示装置にも適用することができる。
【００４４】
また、液晶ライトバルブとして透過型のものを示したが、反射型の液晶ライトバルブを用いる場合にもこの発明を適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
この発明によれば、多灯式構成で１つ又は複数の光源がランプ切れ等を起こし新品に交換したときなど、各光源の光量に差ができた場合にも初期調整状態（工場出荷時）と変わることなく安定した色見の画像を再現することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の４灯３板式液晶プロジェクタを示す構成図である。
【図２】同図（ａ）（ｂ）は光源の配置関係を示した説明図である。
【図３】同図（ａ）はダイロイックミラーに対する光源からの光の入射角の相違を示したグラフである。
【図４】同図（ａ）は液晶ライトバルブに対する光源からの光の入射角の相違を示した説明図であり、同図（ｂ）は入射角の相違により光透過性の変化を示したグラフである。
【図５】この発明の実施形態の４灯３板式液晶プロジェクタの光学系及び点灯制御系を示した説明図である。
【図６】光源の相対光量を示す構成図である。
【符号の説明】
１　照明装置
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ　光源
５　偏光変換装置
７　第１ダイクロイックミラー
１９　ダイクロイックプリズム
２０　投写レンズ
３１，３２，３３　液晶ライトバルブ
３４　累積点灯時間記憶部
３５　光量減少割合情報格納部
３６　光量算出部
３７　調光制御部

Claims

複数の光源、各光源から出射された光をインテグレータレンズの部分領域に向けて導くことによってインテグレータレンズの全体領域を照射する照明手段、インテグレータレンズを経た光を複数の色光に分離する色分離手段、各色光を変調するライトバルブならびにこのライトバルブにより変調された光を投写する投写手段を備えた投写型画像表示装置において、
各光源それぞれの累積点灯時間を監視して第１記憶手段に保持する手段、光源の累積点灯時間に対応した光量の減少割合情報が予め格納された第２記憶手段、第１記憶手段に保持された各光源の累積点灯時間と第２記憶手段に格納された光量の減少割合情報に基づいて各光源の現時点での光量を算出する手段、ならびに算出された各光源の光量の状態に応じて、各光源を個別に調光制御する調光制御手段を備えていることを特徴とする投写型画像表示装置。
調光制御手段は、全光源のうちで現時点での光量が最も少ない光源の光量にあわせるように、他の光源を調光制御するものであることを特徴とする請求項１の投写型画像表示装置。
調光制御手段は、複数の光源を、色味の違いについて相殺し合う特性を有するものどうしが組み合わされるように予め組分けしており、各組毎に、現時点での光量が最も少ない光源の光量に合わせるように他の光源を調光制御するものであることを特徴とする請求項１の投写型画像表示装置。