(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤と青と緑の発光ダイオードを備えるＬＥＤ光源(1)と、このＬＥＤ光源(1)から放射される光の透過率又は反射率を変化させて画像を作成する画像表示部(2)と、この画像表示部(2)で作成される画像をスクリーン(8)に投影する投影レンズ(3)と、入力画像信号に対応する画像を画像表示部(2)に作成する映像回路(4)と、この映像回路(4)で入力画像信号に対応する画像が作成される画像表示部(2)に、赤、青、緑の３色の光を時分割に照射するように、ＬＥＤ光源(1)の赤と青と緑の発光ダイオードを時分割に点滅する点灯回路(5)と、発光ダイオードの発光を集光して画像表示部(2)を照射するように、ＬＥＤ光源(1)と画像表示部(2)との間に配設している光集光部(7)とを備え、
ＬＥＤ光源(1)は、複数の発光ダイオードを球面に配列すると共に、複数の発光ダイオードを画像表示部(2)に光を照射する方向に向けて固定しており、光集光部(7)は、内面に光の反射層を設けている板材を筒状とし、あるいは、プラスチックやガラス等の透明体で成形して入射された発光ダイオードの光を、周囲の内面で全反射して先端から画像表示部(2)に照射するようにし、さらに、光集光部(7)は先端を細く絞って画像表示部(2)を照射するようにしており、
映像回路(4)が、入力画像信号に対応する赤成分の画像と青成分の画像と緑成分の画像とを時分割に順番に画像表示部(2)に表示すると共に、
点灯回路(5)が、ＬＥＤ光源(1)の赤と青と緑の発光ダイオードを時分割に順番に点灯して、画像表示部(2)が赤成分の画像を表示するタイミングには赤の発光ダイオード(1r)を点灯し、青成分の画像を表示するタイミングには青の発光ダイオード(1b)を点灯し、緑成分の画像を表示するタイミングには緑の発光ダイオード(1g)を点灯し、
赤成分と青成分と緑成分の画像を時分割に順番にスクリーン(8)に投影してカラー画像を表示するようにしてなるプロジェクタ。
【請求項２】
点灯回路(5)が、１画面に１回の割合で、ＬＥＤ光源(1)の赤の発光ダイオード(1r)と、青の発光ダイオード(1b)と、緑の発光ダイオード(1g)を点灯する請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項３】
点灯回路(5)が、１画面に複数回の割合で、ＬＥＤ光源(1)の赤の発光ダイオード(1r)と、青の発光ダイオード(1b)と、緑の発光ダイオード(1g)を点灯する請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項４】
点灯回路(5)が、１秒間の画面数で発光ダイオードの点灯を制御する画面枚数検出制御回路(15)を有する請求項１に記載されるプロジェクタ。
【請求項５】
画面枚数検出制御回路(15)が、１秒間の画面枚数が６００画面よりも少ない状態で、１画面に複数回の割合で、赤の発光ダイオード(1r)と青の発光ダイオード(1b)と緑の発光ダイオード(1g)を点灯する請求項４に記載されるプロジェクタ。
【請求項６】
点灯回路(5)が、赤と青と緑の発光ダイオードの点灯開始時間を特定する赤と青と緑の点灯開始回路(11)を備え、この赤と青と緑の点灯開始回路(11)が垂直同期信号に基づいて、赤と青と緑の発光ダイオードの点灯開始時間を特定する請求項１に記載されるプロジェクタ。
【請求項７】
赤と青と緑の点灯開始回路(11)がタイマーである請求項６に記載されるプロジェクタ。
【請求項８】
点灯回路(5)が、点灯している発光ダイオードの消灯時間を特定する消灯回路(12)を備え、消灯回路(12)が映像信号の開始時間に、最後に発光させる発光ダイオードを消灯し、あるいは映像信号開始時間よりも遅くあるいは速く最後に発光させる発光ダイオードを消灯する請求項１に記載されるプロジェクタ。
【請求項９】
消灯回路(12)が、垂直同期信号、点灯開始回路が出力する点灯開始パルス、垂直同期信号及び水平同期信号の少なくともひとつを検出して発光ダイオードの消灯時間を特定する請求項１に記載されるプロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーンにカラー画像を表示するプロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプロジェクタの一例を図１と図２の概略図に示す。図１のプロジェクタは、キセノンランプである光源２０と、光源２０の光を赤、青、緑に分光すると共に、集合する色分解・再結合用プリズム光学系２１と、この色分解・再結合用プリズム光学系２１で分光された光の画像を作成する赤、青、緑の画像表示部２２と、色分解・再結合用プリズム光学系２１で再結合された画像をスクリーンに投影する投影レンズ２３とを備えている（非特許文献１参照）。
【０００３】
図２のプロジェクタは、キセノンランプである光源２０と、光源２０の光を赤、青、緑に分光する赤、青、緑のダイクロイックミラ２４と、ダイクロイックミラ２４で分光された赤、青、緑の光でカラー画像を作成する画像表示部２２と、この画像表示部２２を透過した赤、青、緑からなるカラー画像をスクリーン２６に投影するフレネルレオンズ２５と投影レンズ２３とを備えている（非特許文献２参照）。
【０００４】
【非特許文献１】
宇野裕喜編，「映像情報インダストリアル２００１  ２」，産業開発機構，２００１年２月，ｐ．６２−６５
【非特許文献２】
シャープホームページ、“液晶パネルビジョン”、［online］、２００２年、ＳＨＡＲＰ  ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ、［平成１４年６月１１日検索］、インターネット、＜ＵＲＬ：http://www.sharp.co.jp/products/lcd/tech/s1_4_4.html＞
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１と図２に示す従来のプロジェクタは、キセノンランプである光源を点灯している状態で、画像表示部の画像をスクリーンに投影する。スクリーンにカラー画像を表示するために、光源の光を赤と青と緑に分光し、分光した赤と青と緑の光を画像表示部に投射し赤と青と緑の画像を作成、この画像を合成してスクリーンに表示している。このプロジェクタは、光源の光を赤と青と緑に分光する分光器と、分光した光で赤と青と緑の画像を作成するための赤と青と緑の画像表示部と、さらに、赤と青と緑の画像表示部の画像を合成してスクリーンに投影する機構を必要とするので、全体の構成が複雑で高価になる。また、画像表示部で表示される赤、青、緑の画像を極めて高い精度で合成するので、この部分に高い加工精度と組立精度を必要とする欠点もある。
【０００６】
本発明の第１の目的は、このような弊害を解消すること、すなわちひとつの画像表示部でフルカラーの画像をスクリーンに表示して、全体の構成を著しく簡単にして、製造コストをやすくできるプロジェクタを提供することにある。
【０００７】
さらに、画像表示部を液晶表示部とする従来のプロジェクタは、液晶の応答時間が遅いので、画像を速やかに変更して速い動画をくっきりと表示できない欠点がある。本発明の第２の目的は、この弊害を解消することにある。
【０００８】
さらにまた、従来のプロジェクタの光源に使用されるキセノンランプは、数千時間も使用すると交換する必要があり、メンテナンスに手間がかかる欠点がある。キセノンランプの寿命は、フィラメントを加熱するタイプの電球に比較し長いものであるが、数千時間も使用すれば交換する必要があり、ランニングコストも高くなる。
【０００９】
また、キセノンランプは、点灯に時間がかかる欠点もある。とくに消灯した直後に点灯すると、正常な状態になるまでに相当な時間がかかる。このため、従来のプロジェクタは、電源をオンにしてから正常に使用できるまでの待ち時間が長くなる欠点がある。
【００１０】
さらに、カラーのプロジェクタは、消費電力と発熱が極めて大きくなる欠点もある。それは、キセノンランプから放射される発光の一部のみが利用されて、発光全体を有効に利用できないからである。キセノンランプの白色光は、フィルターで赤、青、緑の光に分光されるが、このとき、フィルターは一部の光を透過し、残りを吸収して分光する。このため、フィルターを透過させることで、相当量の光が吸収される。したがって、キセノンランプの発光は、一部が利用されるにすぎず、全発光が効率よくスクリーンに投射されない。
【００１１】
本発明の第３の目的は、従来のプロジェクタのこれ等の欠点を一挙に解決することにある。すなわち、本発明の重要な目的は、光源の寿命を極めて長くしてメンテンナスを著しく簡単にして、ランニングコストをも低減し、さらに、電源オンと同時に使用できるようにして待ち時間をなくし、光源の光利用効率を著しく高くして、光源の発熱と消費電力を少なくできるプロジェクタを提供することにある。
【００１２】
さらに、従来のプロジェクタは、スクリーンに投影されるカラー画像の色バランスを調整すると、画像表示部のダイナミックレンジが狭くなる欠点がある。それは、赤、青、緑の画像表示部の反射率や透過率を調整して、カラー画像の色バランスを調整するからである。本発明の第４の目的は、スクリーンに投影されるダイナミックレンジを狭くすることなく、カラー画像の色調整ができるプロジェクタを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のプロジェクタは、赤と青と緑の発光ダイオードを備えるＬＥＤ光源１と、このＬＥＤ光源１から放射される光の透過率又は反射率を変化させて画像を作成する画像表示部２と、この画像表示部２で作成される画像をスクリーン８に投影する投影レンズ３と、入力画像信号に対応する画像を画像表示部２に作成する映像回路４と、この映像回路４で入力画像信号に対応する画像が作成される画像表示部２に、赤、青、緑の３色の光を時分割に照射するように、ＬＥＤ光源１の赤と青と緑の発光ダイオードを時分割に点滅するする点灯回路５とを備える。映像回路４は、入力画像信号に対応する赤成分の画像と青成分の画像と緑成分の画像とを時分割に順番に画像表示部２に表示する。点灯回路５は、ＬＥＤ光源１の赤と青と緑の発光ダイオードを時分割に順番に点灯して、画像表示部２が赤成分の画像を表示するタイミングには赤の発光ダイオード１ｒを点灯し、青成分の画像を表示するタイミングには青の発光ダイオード１ｂを点灯し、緑成分の画像を表示するタイミングには緑の発光ダイオード１ｇを点灯する。プロジェクタは、赤成分と青成分と緑成分の画像を時分割に順番にスクリーン８に投影してカラー画像を表示する。
【００１４】
点灯回路５は、１画面に１回の割合で、ＬＥＤ光源１の赤の発光ダイオード１ｒと、青の発光ダイオード１ｂと、緑の発光ダイオード１ｇを点灯することができる。１画面は垂直同期信号の間の映像信号で表される画面であって、ノンインターレス方式においては図１４に示すように１画面が１フレーム、１コマとなり、インターレス方式にあっては図１５に示すように１画面が１フィールドに相当する様に取り扱う。したがって、インターレス方式においては、１フレームは、２画面に相当する。点灯回路５は、１画面に複数回の割合で、ＬＥＤ光源１の赤の発光ダイオード１ｒと、青の発光ダイオード１ｂと、緑の発光ダイオード１ｇを点灯することもできる。
【００１５】
点灯回路５は、１秒間のフレーム数又はフィールド数、すなわち画面数で発光ダイオードの点灯を制御する画面枚数検出制御回路１５を備えることができる。画面枚数検出制御回路１５は、１秒間の画面数が６００画面よりも少ない状態で、１画面に複数回の割合で、赤の発光ダイオード１ｒと青の発光ダイオード１ｂと緑の発光ダイオード１ｇを点灯することができる。
【００１６】
点灯回路５は、赤と青と緑の発光ダイオードの点灯開始時間を特定する赤と青と緑の点灯開始回路１１を設けて、この赤と青と緑の点灯開始回路１１で垂直同期信号に基づいて、赤と青と緑の発光ダイオードの点灯開始時間を特定することができる。赤と青と緑の点灯開始回路１１は、タイマーとすることができる。
【００１７】
点灯回路５は、点灯している発光ダイオードの消灯時間を特定する消灯回路１２を設けて、消灯回路５が映像信号の開始時間に、最後に発光させる発光ダイオードを消灯し、あるいは映像信号開始時間よりも遅くあるいは速く最後に発光させる発光ダイオードを消灯することができる。
【００１８】
消灯回路１２は、垂直同期信号、点灯開始回路１１が出力する点灯開始パルス、垂直同期信号及び水平同期信号の少なくともひとつを検出して発光ダイオードの消灯時間を特定することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するためのプロジェクタを例示するものであって、本発明はプロジェクタを下記のものに特定しない。
【００２０】
さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解し易いように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲の欄」、および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。
【００２１】
図３と図４と図５に示すプロジェクタは、赤と青と緑の発光ダイオードを並べているＬＥＤ光源１と、このＬＥＤ光源１から放射される光の透過率、又は反射率を変化させて画像を作成する画像表示部２と、この画像表示部２で作成される画像をスクリーン８に投影する投影レンズ３と、画像表示部２を制御する映像回路４と、この映像回路４で制御される画像表示部２に、赤、青、緑の３色の光を時分割に照射するように、ＬＥＤ光源１の赤と青と緑の発光ダイオードを時分割に点滅させる点灯回路５と、映像回路４と点灯回路５を同期して制御する同期回路１０とを備える。図３の画像表示部２は、光の透過率を変化させて動画や静止画である画像を作成し、図４と図５の画像表示部２は、光の反射率を変化させて動画や静止画である画像を作成する。
【００２２】
図のプロジェクタは、同期回路１０が点灯回路５を制御して、ＬＥＤ光源１の赤、青、緑の発光ダイオードを点灯するタイミングを制御し、赤、青、緑の発光ダイオードを順番に時分割に点灯する。さらに同期回路１０は、点灯回路５に同期して映像回路４が画像表示部２に画像を作成するタイミングも制御して、赤成分の画像を画像表示部２に表示するタイミングには赤の発光ダイオードを点灯し、青成分の画像を画像表示部２に表示するタイミングには青の発光ダイオードを点灯し、緑成分の画像を画像表示部２に表示するタイミングには緑の発光ダイオードを点灯する。画像表示部２に時分割に順番に表示される赤成分と青成分と緑成分の画像は、カラー画像としてスクリーン８に投影される。
【００２３】
図３と図４のプロジェクタのＬＥＤ光源１は、図６ないし図８に示すように、１枚の面光源に赤、青、緑の３色の発光ダイオードを配列している。図６のＬＥＤ光源１は、赤、青、緑の発光ダイオードを横並びでひとつのカラードットとし、多数のカラードットを縦横に複数列複数行に並べている。図７のＬＥＤ光源１は、赤、青、緑の発光ダイオードを三角形の頂点に配置するひとつのカラードットとし、多数のカラードットを縦横に複数列複数行に並べている。図６と図７のＬＥＤ光源１は、赤と青と緑の発光ダイオードを同じ個数としているが、赤と青と緑の発光ダイオードを同じ個数とする必要はない。明るい発光ダイオードの個数を、暗い発光ダイオードの個数よりも少なくして白色にでき、あるいは用途に適した色にできるからである。図８のＬＥＤ光源１は、赤、青、緑の発光ダイオードを円周上に並べてひとつのカラードットとし、多数のカラードットを同心円周上に複数列複数行に並べている。これ等の図に示すＬＥＤ光源１は、赤と青と緑の発光ダイオードで構成されるカラードットを縦横に、あるいは円周上、あるいは球面上に並べているので、赤と青と緑の発光ダイオードを順番に時分割に点灯して、ＬＥＤ光源１の全面を、赤色、青色、緑色の３色に均一発光できる。
【００２４】
ただし、本発明のプロジェクタは、図６ないし図８に示すように、必ずしも赤と青と緑の発光ダイオードをカラードットとして、これを縦横に、あるいは円周上に配列してＬＥＤ光源とする必要はない。ＬＥＤ光源は、赤と青と緑の発光ダイオードからなるカラードットの配列、さらにカラードット自体の配置を図に示す配列に特定しない。さらにまた、ＬＥＤ光源は、赤と青と緑の発光ダイオードでカラードットを構成することなく、たとえば図９に示すように、赤と青と緑の発光ダイオードを複数の領域に分割して配列するＬＥＤ光源１も使用できる。さらに、図５のプロジェクタのＬＥＤ光源１は、赤と青と緑の発光ダイオードを、専用の面光源としている。このＬＥＤ光源１は、赤の面光源と、青の面光源と、緑の面光源とからなり、各々の面光源の光を合成用光学系６で合成して画像表示部２を照射する。
【００２５】
ＬＥＤ光源１は、所定の輝度を実現するために、複数の発光ダイオードを球面に並べている。ＬＥＤ光源１は、複数の赤の発光ダイオード１ｒと、複数の青の発光ダイオード１ｂと、複数の緑の発光ダイオード１ｇで構成される。赤の発光ダイオード１ｒの個数と、青の発光ダイオード１ｂの個数と、緑の発光ダイオード１ｇの個数は、赤と青と緑の発光出力が要求される明るさとなる個数に設定される。たとえば、赤と青と緑の発光ダイオードからなる発光ダイオードの全個数を、３〜９，０００，０００個、好ましくは６０〜３００，０００個、さらに好ましくは９０〜３０，０００個の発光ダイオードで構成する。ＬＥＤ光源１の発光ダイオードのトータル個数は、ＬＥＤ光源１の輝度を特定する。大画面に明るい画像を投影するプロジェクタは、発光ダイオードのトータル個数を多くする。発光ダイオードのトータル個数は、発光ダイオード自体の輝度によっても変化する。発光ダイオード自体の輝度が高いと、ＬＥＤ光源１は発光ダイオードの個数を少なくできる。したがって、本発明のプロジェクタは、ＬＥＤ光源１を構成する発光ダイオードの個数を特定するものではない。図のＬＥＤ光源１は、複数の発光ダイオードを球面に並べるように配列する。複数の発光ダイオードは、画像表示部２に光を照射する方向に向けて固定される。
【００２６】
ＬＥＤ光源１を構成する複数の赤と青と緑の発光ダイオードは、赤と青と緑の発光ダイオードを独立して発光できるように電気接続される。ＬＥＤ光源１の赤と青と緑の発光ダイオードは、時分割に独立して順番に発光される。ＬＥＤ光源１の発光ダイオードは、たとえば順番に赤、青、緑の順番で点灯される。赤と青と緑の発光ダイオードは、色違いのものを同時には点灯しない。いずれかの発光色の発光ダイオードが点灯されるとき、他の発光色の発光ダイオードは消灯される。
【００２７】
ＬＥＤ光源１は、画像表示部２に向かって光を照射する。図３と図４のプロジェクタは、発光ダイオードの発光を集光して、効率よく画像表示部２を照射するために、ＬＥＤ光源１と画像表示部２との間に光集光部７を設けている。光集光部７は、内面に光の反射層を設けている板材を筒状にしている。ただし、光集光部７は、プラスチックやガラス等の透明体を図に示す角錘状に成形することもできる。透明体の光集光部７は、入射された発光ダイオードの光を、周囲の内面で全反射して先端から画像表示部２に照射す。図３のプロジェクタは、ＬＥＤ光源１と画像表示部２を四角形とするので、光集光部７を先端を細く絞っている四角錘の形状としている。図４のプロジェクタは、光集光部を円錐状としている。本発明のプロジェクタは、図３と図４に示すように、必ずしも光集光部を設ける必要はない。光集光部に代わって光学レンズを使用し、あるいは発光ダイオードに集束レンズを備えるタイプを使用して、発光を有効に画像表示部に照射できるからである。
【００２８】
画像表示部２は、縦横に並べた多数のドットを有し、各々のドットの光透過度又は反射率を変更して、静止画又は動画の画像を作成する。画像表示部２は、液晶で画像を表示する液晶表示部が使用できる。ただ画像表示部２には、縦横に配列しているマイクロミラーを回動させて光の反射率を変更して画像を表示する表示部等、光の透過率や反射率の違いで画像を表示できるすべてのものが使用できる。画像表示部２が、光の透過率や反射率を変更して作成する画像のドット数は、たとえば６４０×４８０である。ただし、画像表示部２は、ドット数をさらに多くして、解像度を高くすることもできる。図のプロジェクタは、赤成分と青成分と緑成分の画像を時分割に合成して、フルカラーの画像をスクリーン８に投影する。したがって、画像表示部２は、発光ダイオードの点灯に同期して、赤成分と青成分と緑成分の画像を時分割に作成する。すなわち、赤の発光ダイオードが点灯されるときに赤成分の画像を作成し、青の発光ダイオードが点灯されるときに青成分の画像を作成し、緑の発光ダイオードが点灯されるときに緑成分の画像を作成する。画像表示部２に時分割に作成される赤成分と青成分と緑成分の画像は、投影レンズ３でスクリーン８に投影される。赤成分と青成分と緑成分の画像は、目で合成されて、フルカラーの画像として認識される。
【００２９】
図５のプロジェクタは、別々に配置している赤ＬＥＤ光源１Ｒと、青ＬＥＤ光源１Ｂと、緑ＬＥＤ光源１Ｇの発光を合成用光学系６で合成して、画像表示部２に照射する。この合成用光学系６は、赤の発光と、青の発光と、緑の発光を合成する鏡９を備えている。鏡９は、赤色光を透過させて、青色光と緑色光を直角に反射して、赤、青、緑の発光を合成して画像表示部２に照射させる。合成用光学系には、赤、青、緑の発光を合成できる全てのもの、たとえばプリズムや鏡等を組み合わせたものが使用できる。
【００３０】
投影レンズ３は、画像表示部２の画像をスクリーン８に投影する。投影レンズ３は、好ましくは焦点距離を変更できるズームレンズである。ズームレンズである投影レンズ３は、スクリーン８に投影する画像の大きさを調整できる。
【００３１】
映像回路４は、同期回路１０に制御されて、図１０に示すように、垂直同期信号に同期するタイミングで、画像表示部２に、赤成分と青成分と緑成分の画像を順番に表示する。同期回路１０にタイミングが制御される映像回路４は、１画面に１回の割合で、すなわちひとつの垂直同期信号に１回の割合で、赤成分と青成分と緑成分の画像を時分割に画像表示部２に表示させる。画像表示部２は、図１０の矢印で示すように、１画面遅れて、赤成分と青成分と緑成分の画像を時分割に表示する。このことを実現するために、映像回路４は、１画面前の赤成分と青成分と緑成分の画像を記憶するために、赤画像用と青画像用と緑画像用の画像記憶回路を備えている。映像回路４は、図１１に示すように、１画面前の映像信号から赤成分と青成分と緑成分の画像を作成して、これを赤画像用と青画像用と緑画像用の画像記憶回路に記憶させる。画像記憶回路に記憶される赤画像と青画像と緑画像は、次の画面タイミングに読み出されて、画像表示部に時分割に表示される。図１１では、画像記憶回路に記憶される赤画像と青画像と緑画像を次の画面タイミングに表示するが、画像記憶回路に記憶される赤画像と青画像と緑画像とは、必ずしも次の画面タイミングではなくて、さらに遅れた時間帯に読み出しして、画像表示部に時分割に表示させることもできる。ただし、次の画面タイミングよりも遅れて画像記憶回路の画像を画像表示部に表示する映像回路は、画像を書き込みする時間から読み出して表示する時間までの画面を記憶する画像記憶回路を備える。画像記憶回路はＲＡＭやＦＩＦＯで構成できる。
【００３２】
点灯回路５は、同期回路１０に制御されて、発光ダイオードの点灯タイミングを、画像表示部２が画像を作成するタイミングに同期させる。すなわち、点灯回路５は、画像表示部２に時分割に順番に表示される赤成分、青成分、緑成分の画像に同期して、赤と青と緑の発光ダイオードを点灯させる。さらに点灯回路５は、１画面の画像に対して１回の割合で、すなわち、ひとつの垂直同期信号に１回の割合で、ＬＥＤ光源１の赤、青、緑の発光ダイオードを時分割に順番に点灯する。ただし、点灯回路５は、１画面の画像に対して複数回の割合で、ＬＥＤ光源１の赤と青と緑の発光ダイオードを時分割に順番に点灯することもできる。
【００３３】
点灯回路５は、同期回路１０でタイミングを制御して、赤成分の画像が画像表示部２に表示されるときに赤の発光ダイオード１ｒを点灯し、青成分の画像が画像表示部２に表示されるときに青の発光ダイオード１ｂを点灯し、緑成分の画像が画像表示部２に表示されるときに緑の発光ダイオード１ｇを点灯する。すなわち、ＬＥＤ光源１の赤と青と緑の発光ダイオードは、画像表示部２の赤と青と緑の画像に同期して点灯される。画像表示部が表示する赤と青と緑の画像の順番は、必ずしも赤、青、緑の順番に特定する必要はない。たとえば、赤、緑、青の順番、あるいは青、赤、緑の順番、あるいはまた青、緑、赤の順番、さらに緑、赤、青の順番、緑、青、赤の順番とすることもできる。さらにまた、赤、青、緑の順番を一定に特定せず、１画面毎に変更することもできる。赤、青、緑の画像を表示する順番を変更する場合、前回の画面で最後に表示する色の画像を、次の画面の最初に表示する画像の色と同じにして、画面が切り換えられるときに表示される画像の時間を２倍にできる。赤、青、緑の発光ダイオードは、赤、青、緑の画像に同期して点灯されるので、画像の表示時間を長くして、発光ダイオードの点灯時間を長くできる。
【００３４】
点灯回路５は、好ましくは、図１０のタイミングチャートに示すように、ＬＥＤ光源１を連続しては点灯しない。ただし、点灯回路５は、赤と青と緑の発光ダイオードの各々を連続しては点灯しないが、常にいずれかの発光ダイオードを点灯してＬＥＤ光源１を連続的に点灯することもできる。ＬＥＤ光源１の赤と青と緑の発光ダイオードの点灯時間は、１画面を表示する時間の１／３よりも短く制御される。たとえば、映像回路４が３０画面／秒の割合で赤成分と青成分と緑成分の画像を作成する場合、１画面の時間が３３ｍｓｅｃとなるので、赤と青と緑の発光ダイオードの点灯時間は１１ｍｓｅｃよりも短く制御される。
【００３５】
赤と青と緑の発光ダイオードの点灯時間を短くすると、動画の解像度が向上する。点灯時間における画像表示部２の各々のドットを構成している液晶の光透過率や反射率の変化が少なくなるからである。理想的な動画は、１画面に表示される画像が変化しない状態である。液晶は応答時間に遅れがあるので、現実には１画面の画像を表示する状態で光の透過率や反射率が変化する。すなわち、映像信号の画像に完全に一致する画像になるまでに時間がかかり、ゆっくりと画像が作成される。このため画像表示部２を液晶表示部とすると、スクリーン８に投影される画像は、正確には映像信号に完全に一致する画像とはならず、１画面の間で変化しながら次第に映像信号の画像に近付くように変化する。赤と青と緑の発光ダイオードの点灯時間を短くすると、点灯時間における液晶の変化を少なくできる。このため、１画面の画像変化が少なくなって、画像の解像度が向上する。
【００３６】
ただ、赤と青と緑の発光ダイオードの点灯時間が短か過ぎると、スクリーン８に投影される画像の明るさが低下する。赤と青と緑の発光ダイオードの平均電力が小さくなるからである。赤と青と緑の発光ダイオードの平均電力は、発光ダイオードに流す電流を増加して大きくできる。とくに、発光ダイオードはパルス電流を流す状態では、非常に大きな電流を流すことができる。休止時間によって平均電流が減少されるからである。このため、赤と青と緑の発光ダイオードの電流を相当に大きくして、スクリーン８に投影される画像を明るくできる。ただ、発光ダイオードは、極めて大きい電流を流す領域では、必ずしも電流に正比例して発光輝度は増加しない。発光輝度が飽和するからである。したがって、赤と青と緑の発光ダイオードの電流を増加すると共に、発光ダイオードの点灯時間をも制御して、スクリーン８に投影される画像の明るさを調整する。スクリーン８の画像は、赤と青と緑の発光ダイオードの点灯時間を長くして明るくできる。さらに、ＬＥＤ光源１を構成する赤と青と緑の発光ダイオードの個数を多くし、あるいは赤と青と緑の発光ダイオードに、より発光輝度の高いものを使用してスクリーン８の画像を明るくすることもできる。
【００３７】
以上のことから、ＬＥＤ光源１を構成している赤と青と緑の発光ダイオードの点灯時間は、要求される画像の解像度と、画像の明るさと、赤と青と緑の発光ダイオードの明るさと、ＬＥＤ光源１を構成する赤と青と緑の発光ダイオードの個数を考慮して、たとえば、１画面の時間の１０〜３３％、好ましくは２０〜３０％に設定される。さらに、１画面に複数回（ｎ回）の割合で赤と青と緑の発光ダイオードを点灯する場合は、赤と青と緑の発光ダイオードの点灯時間は前述の時間の１／ｎとする。高速で動く動画の解像度を高くする用途においては、赤と青と緑の発光ダイオードの点灯時間を短くし、スクリーン８の画像を明るくする用途にあっては、赤と青と緑の発光ダイオードの点灯時間を長くする。
【００３８】
点灯回路５は、図１２に示すように、同期回路１０から出力される垂直同期信号から１秒間の画面数を検出して、赤、青、緑の発光ダイオードの点灯を制御する画面枚数検出制御回路１５と、同期回路１０または画面枚数検出制御回路１５から出力される垂直同期信号をトリガー信号として、トリガー信号である垂直同期信号から所定の時間ずれて赤と青と緑の発光ダイオードを点灯させる点灯開始パルスを発生させる赤と青と緑の点灯開始回路１１と、この赤と青と緑の点灯開始回路１１の点灯開始パルスから所定時間ずれた発光ダイオードの消灯パルスを発生させる赤と青と緑の消灯回路１２と、点灯開始回路１１の点灯開始パルスと消灯回路１２の消灯パルスで赤と青と緑の発光ダイオードを点灯する赤と青と緑のスイッチング回路１３と、赤と青と緑の発光ダイオードの電流を制御する赤と青と緑の電流制御回路１４と、赤と青と緑の発光ダイオードの電流を制御して、照度むらと色むらを解消する赤と青と緑の補正回路１６とを備える。
【００３９】
同期回路１０は、入力画像信号に含まれる垂直同期信号を検出して、点灯回路５と映像回路４のタイミングを制御する。ただし、同期回路１０は、水平同期信号を検出し、あるいは映像信号を検出して、点灯回路５と映像回路４のタイミングを制御することもできる。それは、水平同期信号と映像信号と垂直同期信号とが、特定の相対タイミングを有するからである。
【００４０】
画面枚数検出制御回路１５は、垂直同期信号のタイミングから１秒間のフレーム数、またはフィールド数、すなわち画面数を検出する。インターレス方式においては、１コマの画像を、２フィールド２画面として取り扱う。これに対して、ノンインターレス方式においては１コマが１画面、１フレームとなる。フィールドとフレームは相関関係があるので、画面枚数検出制御回路１５は、インターレス方式ではフィールド数を検出し、ノンインターレス方式ではフレーム数を検出して発光ダイオードの点灯回数を制御する。人間の目は、輝度により変化するが、画面数の変化が１秒間に５０〜６０よりも少ないと、ちらつき、すなわちフリッカーを感じるようになる。画面枚数検出制御回路１５は、インターレス方式では１秒間のフィールド数が少なくなり、ノンインターレス方式ではフレーム数が少なくなってフリッカーを発生するときに、１画面に複数回（ｎ回）、赤、青、緑の画像を時分割に表示すると共に、これに同期して発光ダイオードを点灯してフリッカーを防止する。画面枚数検出制御回路１５は、たとえば１秒間の画面数が６００画面よりも少ない状態で、１画面に複数回（ｎ回）の割合で赤、青、緑の発光ダイオードを時分割に点灯する。１画面にｎ回赤、青、緑の発光ダイオードを点灯させると、実質的に表示される１秒間のフィールド数やフレーム数はもとのｎ倍となる。このように、１画面に複数回の割合で赤、青、緑の画像を表示しながらこれに同期して発光ダイオードを点灯するプロジェクタは、１秒間のフィールド数やフレーム数がフリッカーを感じる程度であっても、画面をちらつかないように表示できる。たとえば、１秒間に１画面の入力画像信号が入力されても、１画面に、たとえば８０回以上の割合で赤、青、緑の画像を表示しながら発光ダイオードを点灯して、ちらつきを解消できる。さらに、１秒間のフィールド数やフレーム数がフリッカーを感じることがない程度であっても、１画面に発光ダイオードを複数回点滅することもできる。画面枚数検出制御回路１５は、赤と青と緑の点灯開始回路１１と赤と青と緑の消灯回路１２を制御して、赤、青、緑の発光ダイオードの点灯を制御する。
【００４１】
図１０は、１画面に１回の割合で赤と青と緑の発光ダイオードを点灯するタイミングチャートを示し、図１３は１画面に２回の割合いで赤と青と緑の発光ダイオードを点灯するタイミングチャートを示している。ところで、ノンインターレス方式の入力画像信号においては、図１４に示すように垂直同期信号の間が１フレーム、１画面、１コマとなる。インターレス方式の入力画像信号にあっては、図１５に示すように、垂直同期信号の間が１フィールド、１画面として取り扱い、２フィールドを２画面として取り扱う。図１０は１画面に１回の割合で赤、青、緑の発光ダイオードを点灯し、図１３は１画面に２回の割合で赤、青、緑の発光ダイオードを点灯している。ノンインターレス方式において、１画面が１フレームとなるので、ノンインターレス方式においては、図１０にあっては、１フレームに１回の割合で赤、青、緑の発光ダイオードを点灯し、インターレス方式においては１フィールドに１回の割合で赤、青、緑の発光ダイオードを点灯する。図１３においては、ノンインターレス方式は１画面、１フレームに２回の割合で赤、青、緑の発光ダイオードを点灯し、インターレス方式は、１画面、１フィールドに２回、すなわち１フレームに４回の割合で赤、青、緑の発光ダイオードを点灯する。図１３の方式のプロジェクタは、１画面に２回の割合で赤、青、緑の発光ダイオードを点灯するが、本発明のプロジェクタは、図示しないが、１画面に３回以上の割合で赤、青、緑の画像を表示して、これに同期した発光ダイオードを点灯することもできる。
【００４２】
赤と青と緑の点灯開始回路１１はタイマーである。タイマーである赤と青と緑の点灯開始回路１１は、垂直同期信号から赤、青、緑の発光ダイオードの点灯を開始するまでの遅延時間（Ｔ1、Ｔ2、Ｔ3）を特定する。赤の点灯開始回路１１は赤の発光ダイオードを点灯するまでの時間（Ｔ1）を記憶しており、青の点灯開始回路１１は青の発光ダイオードを点灯するまでの時間（Ｔ2）を記憶しており、緑の点灯開始回路１１は緑の発光ダイオードを点灯するまでの時間（Ｔ3）を記憶している。ただし、点灯開始回路１１は、必ずしもタイマーとする必要はない。たとえば、垂直同期信号をトリガー信号として、水平同期信号の数をカウントするカウンター等も使用できる。
【００４３】
赤と青と緑の消灯回路１２は、点灯された発光ダイオードの消灯時間を特定する。図１０は、最後に点灯する発光ダイオードの消灯時間を、映像信号の開始時間としている。赤と青と緑の消灯回路１２もタイマーである。このタイマーは、赤、青、緑の発光ダイオードを点灯開始パルスから消灯するまでの時間幅（Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6）を記憶している。赤、青、緑の消灯時間をカウントするタイマーは点灯開始パルスでカウントを開始し、タイムアップすると消灯パルスを出力して、消灯パルスのタイミングで赤と青と緑の発光ダイオードを消灯する。この消灯回路１２は、発光ダイオードを消灯する時間に消灯パルスを出力するように時間幅（Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6）を設定しているが、最後の発光ダイオードの消灯時間が映像信号開始時間よりも遅く、あるいは速くなるように時間設定している。赤、青、緑の消灯回路のタイマーは、赤、青、緑の各々の発光ダイオードを最適な点灯時間とするように、各々異なる時間に設定し、あるいは同じ時間に設定している。赤、青、緑の点灯時間が異なるように設定している消灯回路は、点灯時間でもって発光ダイオードの輝度斑等を解消できる。発光出力の低い発光ダイオードの点灯時間を、発光出力の高い発光ダイオードよりも長くして、発光輝度を揃えることができるからである。消灯回路１２は、垂直同期信号でなく映像信号に基づいて赤、青、緑の発光ダイオードを消灯する時間を特定することもできる。
【００４４】
さらにまた、赤と青と緑の消灯回路１２は、垂直同期信号と水平同期信号の両方に基づいて、赤と青と緑の発光ダイオードの消灯時間を特定することができる。この赤と青と緑の消灯回路１２は、垂直同期信号でリセットして、水平同期信号をカウントするカウンターで実現できる。この消灯回路１２は、カウンターのカウント値が設定値になると消灯パルスを出力して、赤と青と緑の発光ダイオードを消灯する。
【００４５】
赤と青と緑の発光ダイオードは、図１０に示すように、点灯開始時間から消灯時間まで点灯される。赤と青と緑の発光ダイオードの点灯時間（Ｔ4、Ｔ5、Ｔ6）は、前述したように、１画面の時間の１０〜３３％、好ましくは２０〜３０％に設定される。
【００４６】
画像表示部２は、ふたつの垂直同期信号の間にある映像信号で、時分割に順番に赤成分と青成分と緑成分の画像を表示する。したがって、１画面に１回の割合で赤成分の画像と青成分の画像と緑成分の画像を時分割に順番表示し、この赤、青、緑の画像に同期して、赤と青と緑の発光ダイオードを１回の割合で点灯するプロジェクタは、図１０に示すように、１画面に１回の割合でＬＥＤ光源１の赤と青と緑の発光ダイオードを点灯回路５で点灯する。ただし、本発明のプロジェクタは、図１３に示すように、１画面に２回の割合で、赤成分の画像と青成分の画像と緑成分の画像を時分割に表示して、赤と青と緑の発光ダイオードを赤、青、緑の画像に同期して点灯することもできる。この点灯回路５は、１回目に赤と青と緑の発光ダイオードを点灯するための、赤と青と緑の発光ダイオードの第１点灯開始パルスと、この第１点灯開始パルスで点灯した赤と青と緑の発光ダイオードを消灯する赤と青と緑の発光ダイオードの第１消灯パルスと、２回目に赤と青と緑の発光ダイオードを点灯する赤と青と緑の発光ダイオードの第２点灯開始パルスと、第２点灯開始パルスで点灯した赤と青と緑の発光ダイオードを消灯する赤と青と緑の発光ダイオードの第２消灯パルスをタイマーで発生させることができる。このタイマーは、垂直同期信号でカウントを開始して、赤と青と緑の発光ダイオードを発光させる第１点灯開始パルス、点灯された赤と青と緑の発光ダイオードの第１消灯パルスと、赤と青と緑の発光ダイオードを点灯する赤と青と緑の発光ダイオードの第２点灯開始パルスと、点灯した赤と青と緑の発光ダイオードを消灯する赤と青と緑の発光ダイオードの第２消灯パルスを出力する時間を記憶している。このタイマーは、垂直同期信号を検出してカウントを開始し、設定時間になると赤と青と緑の第１点灯開始パルス、第１消灯パルス、第２点灯開始パルス、第２消灯パルスを順番に出力して、赤と青と緑の発光ダイオードを時分割に順番に点滅する。同じようにして、１画面に３回以上の割合で、赤と青と緑の発光ダイオードを点灯することができる。図１０と図１３に示すように、切り換えタイミングの流れにおいて、赤と青と緑の発光ダイオードの全てを消灯する時間を設けると、黒を鮮明に表示できる。ただ、赤と青と緑の発光ダイオードを消灯することなく、常にいずれかの発光ダイオードを点灯することもできる。
【００４７】
補正回路１６は、ＬＥＤ光源１を構成している赤と青と緑の発光ダイオードの発光強度を制御して、スクリーン８の輝度むらと色むらを少なくする。ＬＥＤ光源１は、スクリーン８を所定の明るさとするために、多数の発光ダイオードを集合して構成される。輝度むらと色むらの補正回路１６は、ＬＥＤ光源１を構成している赤と青と緑の各々の発光ダイオードの発光出力を制御して、スクリーン８の輝度むらと色むらを解消する。たとえば、スクリーン８の隅部の明るさが中央部分よりも暗くなる場合、スクリーン８の隅部を照射する赤と青と緑の発光ダイオードの出力を大きくする。色むらも同じようにして、輝度が弱くなる部分を照射する発光ダイオードの出力を大きくして少なくする。輝度むらと色むらの補正回路１６は、赤と青と緑の発光ダイオードの発光時間を長くし、あるいは駆動電流を大きくして、発光出力を大きくする。
【００４８】
以上の実施例のプロジェクタは、ＬＥＤ光源１の赤、青、緑の発光ダイオードを、オンオフに切り換えられるスイッチング回路１３で点滅しているが、本発明は、図１６に示すように、発光ダイオードの発光出力をゆっくりと変化させて点滅することもできる。このスイッチング回路は、赤、青、緑の発光ダイオードの電流を制御して点滅する。さらにこのスイッチング回路は、発光ダイオードを完全に消灯することなく、消灯状態でほとんど見えない程度に、あるいはわずかに見える程度の輝度に発光して、実質的には点滅することもできる。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のプロジェクタは、ひとつの画像表示部でフルカラーの画像をスクリーンに表示して、全体の構成を著しく簡単にして、製造コストをやすくできる特長がある。それは本発明のプロジェクタが、赤と青と緑の発光ダイオードを備えるＬＥＤ光源で画像表示部に光を照射し、映像回路でもって赤成分の画像と青成分の画像と緑成分の画像とを時分割に順番に画像表示部に表示し、赤成分の画像を表示するタイミングには赤の発光ダイオードを点灯して、青成分の画像を表示するタイミングには青の発光ダイオードを点灯し、緑成分の画像を表示するタイミングには緑の発光ダイオードを点灯して、赤成分と青成分と緑成分の画像を時分割に順番にスクリーンに投影してカラー画像を表示するからである。
【００５０】
さらに、本発明のプロジェクタは、スクリーンに投影される動画を明確に表示できる特長がある。それは、本発明のプロジェクタが、ＬＥＤ光源を構成している赤、青、緑の発光ダイオードを、赤、青、緑の画像に同期して点滅させるからである。このプロジェクタは、光源である赤、青、緑の発光ダイオードを、映像回路の垂直同期信号に同期して点滅させるので、赤、青、緑の発光ダイオードの点灯時間における液晶の光透過率や反射率の変化を少なくして、動画の解像度を向上できる。したがって、スクリーンに投影される動画を明確に表示できる。また、光源を点滅させることにより、休止時間によって平均電流を減少できるので、消費電力を小さくできる特長もある。
【００５１】
さらに、本発明のプロジェクタは、光源に発光ダイオードを使用するので、従来のキセノンランプに比べて寿命を極めて長くできる特長がある。このため、交換にかかる手間を省略できると共に、メンテナンスを著しく簡単にしてランニングコストを低減できる。さらに、発光ダイオードは、キセノンランプのように点灯に時間がかかることなく、また消灯した直後に点灯しても直ちに正常な状態で点灯できる特性があるので、電源オンと同時に使用できるようにして待ち時間を皆無にできる特長がある。
【００５２】
さらに、本発明のプロジェクタは、消費電力と発熱を極めて小さくできる特長もある。それは、従来のキセノンランプを光源とするプロジェクタのように、放射される発光の一部のみを利用することなく、発光ダイオードの発光全体を有効に利用できるからである。従来のプロジェクタは、光源に使用するキセノンランプの光をフィルターに透過させて分光するので、相当量の光がフィルターで吸収されて、全発光を効率よくスクリーンに投射できない。これに対して、本発明のプロジェクタは、光源を発光ダイオードとすることにより、フィルターで分光することなく、いいかえるとフィルターで吸収されることなく特定の波長の色を効率よく放射できるので、光源の光利用効率を著しく高くして、光源の発熱と消費電力を低減できる。とくに、赤、青、緑の発光ダイオードを光源とすることにより、フルカラーの画像を理想的に作成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  従来のプロジェクタの概略構成図
【図２】  従来の他のプロジェクタの概略構成図
【図３】  本発明の一実施例にかかるプロジェクタの概略構成図
【図４】  本発明の他の実施例にかかるプロジェクタの概略構成図
【図５】  本発明の他の実施例にかかるプロジェクタの概略構成図
【図６】  ＬＥＤ光源の一例を示す平面図
【図７】  ＬＥＤ光源の他の一例を示す平面図
【図８】  ＬＥＤ光源の他の一例を示す平面図
【図９】  ＬＥＤ光源の他の一例を示す平面図
【図１０】  点灯回路がＬＥＤ光源の発光ダイオードを点滅するタイミングチャート図
【図１１】  映像回路が１画面の画像を画像記憶回路に読み込みして、次の画面に読み出しするタイミングチャート図
【図１２】  ＬＥＤ光源の発光ダイオードを点滅する点灯回路のブロック図
【図１３】  点灯回路がＬＥＤ光源の発光ダイオードを点滅する他の一例を示すタイミングチャート図
【図１４】  ノンインターレス方式の入力画像信号におけるタイミングチャート図
【図１５】  インターレス方式の入力画像信号におけるタイミングチャート図
【図１６】  点灯回路がＬＥＤ光源の発光ダイオードを点滅する他の一例を示すタイミングチャート図
【符号の説明】
１…ＬＥＤ光源        １Ｒ…赤ＬＥＤ光源    １ｒ…赤の発光ダイオード
１Ｇ…緑ＬＥＤ光源    １ｇ…緑の発光ダイオード
１Ｂ…青ＬＥＤ光源    １ｂ…青の発光ダイオード
２…画像表示部
３…投影レンズ
４…映像回路
５…点灯回路
６…合成用光学系
７…光集光部
８…スクリーン
９…鏡
１０…同期回路
１１…点灯開始回路
１２…消灯回路
１３…スイッチング回路
１４…電流制御回路
１５…画面枚数検出制御回路
１６…補正回路
２０…光源
２１…色分解・再結合用プリズム光学系
２２…画像表示部
２３…投影レンズ
２４…ダイクロイックミラ
２５…フレネルレオンズ
２６…スクリーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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