(57)【要約】【課題】ＬＥＤ等の発光体を用い、明るい投影表示が行なえるようにすること。【解決手段】複数の発光体１０１と、それらを点灯駆動する発光体駆動部１０２と、点灯する上記複数の発光体１０１の出射光を光学的にそれぞれ別々に導き出射する複数の導光手段１０３と、これら導光手段１０３と上記発光体１０１との相対的な移動を稼動可能にする可動手段１０４と、上記複数の導光手段１０３に入射する光を上記複数の発光体１０１の光から選択するように、上記可動手段１０４、及び／または、上記発光体駆動部１０２を制御する光選択制御手段１０７とからなる照明ユニット１００からの出射光を照明手段３００を介して光変調素子２００に照射照明し、上記照明ユニット１００からの出射光が該出射光に相応しい上記光変調素子２００を照明するように、上記光選択制御手段１０７と上記光変調素子２００とを表示制御手段６００で制御する。【選択図】　　図１
2004126144.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光体と、
前記複数の発光体それぞれを点灯駆動する点灯手段と、
前記点灯手段で点灯する前記複数の発光体の出射光を光学的にそれぞれ別々に導き出射する複数の導光手段と、
前記複数の導光手段と前記発光体との相対的な移動を稼動可能にする可動手段と、
前記複数の導光手段に入射する光を前記複数の発光体の光から選択するように、前記可動手段、及び／または、前記点灯手段を制御する光選択制御手段と、
自らに入射された光をイメージデータに従って光変調する光変調素子と、
前記複数の導光手段からの出射光で前記光変調素子を照明するようにした照明手段と、
前記複数の導光手段からの出射光が該出射光に相応しい前記光変調素子を照明するように、前記光選択制御手段と前記光変調素子とを制御する表示制御手段と、
を具備することを特徴とする投影表示装置。
【請求項２】
少なくとも前記複数の発光体と前記導光手段とを一体的に構成し、
前記出射光を所定の方向に出力する照明ユニットを複数備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の投影表示装置。
【請求項３】
前記イメージデータが、赤、青、緑の３つの色に相応しい３つの種類のイメージデータである際に、
前記発光体が、赤色の色光の発光体と、緑色の色光の発光体と、青色の色光の発光体とを含むようにした、
ことを特徴とする請求項１に記載の投影表示装置。
【請求項４】
前記光選択制御手段は、前記導光手段が時系列に異なる色の出射光を出射するように制御すること特徴とする請求項１に記載の投影表示装置。
【請求項５】
前記表示制御手段は、前記光変調素子に入射する光の波長に合わせて、前記光変調素子の変調状態を制御することを特徴とする請求項３又は４に記載の投影表示装置。
【請求項６】
前記表示制御手段は、前記複数の照明ユニットの各導光手段から、各々同時に出射される光が略同じ波長帯域の同色光となるごとく前記光選択制御手段を制御することを特徴とする請求項２に記載の投影表示装置。
【請求項７】
偏光方向が異なった２つの光束を１つの光束に合成する合成手段を更に具備し、
前記照明ユニットは、前記導光手段からの出射光を所定の一方向の偏光状態の光に変換する偏光変換手段を更に備え、
前記複数の照明ユニットのうち、一方の照明ユニットが有する前記偏光変換手段が変換した偏光方向と他方の照明ユニットが有する前記偏光変換手段が変換した偏光方向とが、前記合成手段により合成可能な前記異なった偏光方向に変換する、
ことを特徴とする請求項６に記載の投影表示装置。
【請求項８】
前記発光体は、前記略同じ波長帯域の同色の出射光が２つの異なった単波長の光であり、
前記照明手段は、前記２つの異なった単波長の発光体からの光のうち、第１の単波長の光を透過し、第２の単波長の光を反射させる波長選択ミラーを含む、
ことを特徴とする請求項６に記載の投影表示装置。
【請求項９】
前記表示制御手段は、前記光変調素子に供給するイメージデータを、前記第１の単波長の光と前記第２の単波長の光のそれぞれの波長、或いは、強度に応じて変換する画像変換手段を有することを特徴とする請求項８に記載の投影表示装置。
【請求項１０】
前記導光手段は、前記可動手段によって回転し、前記導光手段が時系列に異なる色の出射光を出射するように構成するものであって、
更に、前記異なる色の出射光は、前記照明ユニットの各々異なった特定の領域より出射するようにした、
ことを特徴とする請求項２に記載の投影表示装置。
【請求項１１】
前記照明手段は、前記各々異なった特定の領域に対応して複数配置したことを特徴とする請求項１０に記載の投影表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光の利用効率が高く、高輝度且つ小型化を実現する投影表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特定箇所に高率良く照明する集光照明装置、例えば車のヘッドライト、スタンド照明、スポットライト、懐中電灯、データプロジェクタ用照明ユニット等は、相対的により点光源に近い発光源を反射形状が工夫された反射ユニットに反射させ、また反射した光を光学レンズ等により光束の指向性を高めると言った比較的単純な方法により通常集光性能が高い照明を行なおうとしている。
【０００３】
一般照明も同様であるが、これらの集光性能が照明装置においても、装置そのもののサイズをさほど大きくせずに、より明るい照明光を得たいとする欲求は高い。しかしながら一般的には、より明るい照明光を得るために、サイズは大きくなる傾向にあるが、発光源の印加電力を大きくし出力を高め、同時にその集光性能を高めるために発光源に対し相対的に拡大した反射ユニット或いは光学レンズを適用するようにしている。従って、集光効率良く明るさを得ようとするには照明装置のサイズは必然的に発光源に対し大きくならざるを得ない。換言すれば、高出力で且つ点光源に近い小型発光源があれば、照明装置全体も小型化が可能となる。そのような要求から従来方式においても発光源の小型化が進められており、特に高出力が可能な放電タイプによる小型発光源が現在有力な手段となっている。但し、小型放電タイプの発光源であっても回路規模を小さくすることが困難な高圧電源による駆動が必要であるなど、照明装置トータルとしての小型化に対する課題も多く、既にほぼ限界に近づいてきていると言われている。
【０００４】
一方、次世代小型発光源として発光ダイオード（以下、ＬＥＤと略記する。）が昨今著しい注目を浴びている。これまでＬＥＤと言えば、小型、高耐性、長寿命などの長所はあるものの、その発光効率及び発光出力の制約から各種計器類用インジケータ照明や制御状態の確認ランプとしての用途が主であった。しかしながら近年、発光効率が急速に改善されつつあり、従来最も高効率とされている放電タイプの高圧水銀ランプや蛍光燈ランプの発光効率を超えるのは時間の問題であると言われている。この高効率高輝度ＬＥＤの出現により、ＬＥＤによる高出力発光源が急速に実用性を帯びてきている。また最近になり、従来の赤色、緑色に加えて青色ＬＥＤが実用段階を向かえたこともその応用を加速させている。事実、この高効率高輝度ＬＥＤを複数用いることにより、これまでは明るさ或いは効率の点で不可能であった交通信号灯、屋外用大型フルカラーディスプレイ、自動車の各種ランプ、携帯電話の液晶表示のバックライトへの実用化が始まっている。
【０００５】
集光性能が求められる照明装置の有望な小型発光源として、この高効率高輝度ＬＥＤの適用が考えられている。ＬＥＤは元来、寿命、耐久性、点灯速度、点灯駆動回路の簡易性の点で他の発光源とは優れた特徴を有している。さらに、とりわけ青色が加わり自発光の発光源として３原色が揃ったことは、フルカラー画像表示装置としての応用範囲が拡大された。集光性能が求められる照明装置の典型例として例えば、画像データから表示画像を形成して映し出すプロジェクタ表示装置では、これまで白色系の発光源からカラーフィルタ等により所望する原色を分離し、各色毎に対応する画像データに対し空間光変調を施し、それらを空間的または時間的に合成することによりカラー画像表示を可能にしてきた。白色系の発光源を用いる場合、所望する唯一の色を分離して利用するため、分離した色以外はフィルターによって無駄に捨てることになる場合も多い。その点、ＬＥＤは所望する色自体を発光するので必要なときに必要な量の発光が可能となり、従来の白色系発光源の場合に比して光を無駄にすることなく、効率よく発光源の光を利用することができる。
【０００６】
このようなＬＥＤの優れた適用条件に着目し、ＬＥＤをプロジェクタ表示装置用の照明装置にも適用することが考えられている（例えば、特許文献１及び２参照）。この場合、複数のＬＥＤを構成することにより光量を確保し、個々の発光源からの一部の光束を光学レンズ等の光学素子により集光し、照射する光変調素子が許容する入射角に上手く納まるように光束制御するようにしている。一般に広く使われている液晶デバイスのような光変調素子は、照明光として許容される入射角が非常に小さいため、単なる集光性能のみならず、より平行性の高い光束を形成し照射されることが理想とされ、光変調素子における光利用効率を高める上で非常に重要なポイントとなっている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３２２７８号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１１−３５２５８９号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにＬＥＤを発光源として用いようとする場合、点光源ではなく面発光の拡散光源として扱わねばならないと言う制約から、発光する光をレンズ等の光学素子を使って、点光源の場合のように効率良く容易に集光し平行性を高めた光束を得ることが理論上非常に困難になってくる。さらに、光量を確保するためには必然的に多数のＬＥＤを構成することが必要になってくるが、その分、構成サイズが大きくなることから、複数ＬＥＤの光を合成して平行性を高めた光束を得ることが一層困難になってくる。このことは、ＬＥＤが優れた小型光源として多くの特性を備えながらも、より効率良く集光し平行性を高めた光束を得たいと言う目的からは、さらに遊離していく結果となっている。
【００１０】
即ち、ＬＥＤは小型光源で且つ元来有する数々の優位性に加え、高輝度高効率化に向けて進化していくと言う好材料を揃えながら、所定領域に集光性または平行性を高めた効率の良い照明が必要な装置に対しては、非常に適用し辛いと言う今だ解決されない問題を残している。
【００１１】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ＬＥＤのような発光体を用いた場合に困難とされてきた、集光性または平行性に優れ、且つ非常に明るい照明光を得ようとするものであり、同時点灯の発光体の構成数を必要以上に多くせず、発熱そのものを抑圧すると共に放熱性を改善し、発光体の負荷を低減しながらも効率良く非常に明るい照明光を作り出すことが可能な照明ユニットを提供し、もって、明るい投影表示が行なえる投影表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
即ち、単にＬＥＤのような発光体を多数配列して同時点灯により光量を稼ごうとする方法では、発光面の大きさに伴い光学系等も必然的に大きくならざるを得ず、装置自体の規模が大きくなってしまったり、集光性または平行性の高い光束を効率良く作り出せなかったりと、非常に困難な課題を抱えていたが、本発明はそれらを一気に解決し、ＬＥＤを照明光源とした明るく、色再現の良い投影表示装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明による投影表示装置は、
複数の発光体（例えば、ＬＥＤ）と、
上記複数の発光体それぞれを点灯駆動する点灯手段（例えば、図１や図２の（Ａ）等の発光体駆動部、図６や図９の（Ｂ）のＬＥＤ駆動回路、等）と、
上記点灯手段で点灯する上記複数の発光体の出射光を光学的にそれぞれ別々に導き出射する複数の導光手段（例えば、図６等のロッド部材）と、
上記複数の導光手段と上記発光体との相対的な移動を稼動可能にする可動手段（例えば、図１の可動手段、図２の（Ａ）の発光体可動部、図２の（Ｂ）のボイスコイルモータ、図６のモータ、等）と、
上記複数の導光手段に入射する光を上記複数の発光体の光から選択するように、上記可動手段、及び／または、上記点灯手段を制御する光選択制御手段（例えば、図１等の光選択制御手段、図６や図９の（Ｂ）等の発光制御回路、等）と、自らに入射された光をイメージデータに従って光変調する光変調素子（例えば、ＬＣＤ、ＤＭＤ（商標）、等）と、
上記複数の導光手段からの出射光で上記光変調素子を照明するようにした照明手段（例えば、図２の（Ｂ）や図６等のレンズ、図８の（Ａ）等のダイクロイックミラーやミラー、等）と、
上記複数の導光手段からの出射光が該出射光に相応しい上記光変調素子を照明するように、上記光選択制御手段と上記光変調素子とを制御する表示制御手段（例えば、図１等の表示制御手段、図９の（Ｂ）等の画像信号処理回路及び同期制御回路、等）と、
を具備することを特徴とする。
【００１４】
この構成は、全図に対応するものである。
【００１５】
即ち、請求項１に記載の発明の投影表示装置によれば、個々の発光体を瞬時的に所定期間強力発光させることにより、発熱そのものをも抑圧し且つ放熱性にも優れ、発光体の負荷を低減しながらも大きな光量を得て、発光体そのもの、或いは、導光手段の導光領域を高速に移動させて異なる発光体に次々と連鎖的にその動作を実行することで見かけ上連続した非常に明るい照明光を得ることができる。即ち、単にＬＥＤのような発光体を多数配列して同時点灯により光量を稼ごうとする方法では為し得なかった、発光面の大きさがある程度大きくなっても、集光性または平行性の高い光束を効率良く作り出すことが効果的に図られた照明ユニットを用いた投影表示装置を構成できる。また、導光手段を複数にすることで、同時に複数の発光体を点灯し集光することができ、更に明るい照明光を得ることができ、且つ、最適な位置や向きに上記導光手段を配置することで、同時に異なる光変調素子を照明することが単純な光学系構成にして実現することができ、カラー投影表示装置などを簡単に構成することができる。その上、異なる発色をする発光体を複数種類用いた、色再現領域の広いカラー投影表示装置を構成できる。
【００１６】
また、請求項２に記載の発明による投影表示装置は、請求項１に記載の発明による投影表示装置において、
少なくとも上記複数の発光体と上記導光手段とを一体的に構成し、
上記出射光を所定の方向に出力する照明ユニットを複数備える、
ことを特徴とする。
【００１７】
この構成は、図６、図１０、図１２の（Ａ）乃至（Ｃ）、図１４の（Ａ）、図１６の（Ａ）、図１９、図２０の（Ａ）、図１５の（Ｃ）、図２１に示されている。
【００１８】
即ち、請求項２に記載の発明の投影表示装置によれば、発光色の異なる照明ユニットを複数用いて、各々異なる照明光路を自在に構成できるカラー投影表示装置を構成できる。また、白色の光より、各色光に分離する光学系が不要となるカラー投影表示装置を構成できる。
【００１９】
また、請求項３に記載の発明による投影表示装置は、請求項１に記載の発明による投影表示装置において、
上記イメージデータが、赤、青、緑の３つの色に相応しい３つの種類のイメージデータである際に、
上記発光体が、赤色の色光の発光体と、緑色の色光の発光体と、青色の色光の発光体とを含むようにした、
ことを特徴とする。
【００２０】
この構成は、図８の（Ａ）、図１０、図１２の（Ａ）乃至（Ｃ）、図１６の（Ａ）、図１９、図２０の（Ａ）乃至（Ｃ）に示されている。
【００２１】
即ち、請求項３に記載の発明の投影表示装置によれば、現行のＲＧＢカラー映像信号に対応したカラー投影表示装置を構成できる。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明による投影表示装置は、請求項１に記載の発明による投影表示装置において、上記光選択制御手段は、上記導光手段が時系列に異なる色の出射光を出射するように制御すること特徴とする。
【００２３】
この構成は、図８の（Ａ）乃至図１６の（Ｂ）に示されている。
【００２４】
即ち、請求項４に記載の発明の投影表示装置によれば、導光手段より出射する光が、時分割にて多くの色を発色可能になり、コンパクトな構成にて色再現性の高いカラー表示を可能とした投影表示装置を構成できる。また、導光手段より出射する光の色のタイミングが時間的に安定して発光することができる。
【００２５】
また、請求項５に記載の発明による投影表示装置は、請求項３又は４に記載の発明による投影表示装置において、上記表示制御手段は、上記光変調素子に入射する光の波長に合わせて、上記光変調素子の変調状態を制御することを特徴とする。
【００２６】
この構成は、図８の（Ａ）乃至図１６の（Ｂ）に示されている。
【００２７】
即ち、請求項５に記載の発明の投影表示装置によれば、請求項３又は４に記載の発明の投影表示装置における効果に加え、光変調素子に照射される色光に相応しいイメージデータをタイミングよく供給できるので、色再現性が高く、且つ、その色再現が安定したカラー表示を可能とした投影表示装置を構成できる。また、面順次で表示カラーの異なる方式にてフルカラー表示を行なう映像表示に対応した投影表示装置を構成できる。
【００２８】
また、請求項６に記載の発明による投影表示装置は、請求項２に記載の発明による投影表示装置において、上記表示制御手段は、上記複数の照明ユニットの各導光手段から、各々同時に出射される光が略同じ波長帯域の同色光となるごとく上記光選択制御手段を制御することを特徴とする。
【００２９】
この構成は、図１０乃至図１１の（Ｂ）、図１６の（Ａ）及び（Ｂ）に示されている。
【００３０】
即ち、請求項６に記載の発明の投影表示装置によれば、複数の照明ユニットより同色光を同時に出射し、その各々の出射光を利用することにより、より明るい照明光を用いた投影表示装置を構成できる。
【００３１】
また、請求項７に記載の発明による投影表示装置は、請求項６に記載の発明による投影表示装置において、
偏光方向が異なった２つの光束を１つの光束に合成する合成手段を更に具備し、
上記照明ユニットは、上記導光手段からの出射光を所定の一方向の偏光状態の光に変換する偏光変換手段を更に備え、
上記複数の照明ユニットのうち、一方の照明ユニットが有する上記偏光変換手段が変換した偏光方向と他方の照明ユニットが有する上記偏光変換手段が変換した偏光方向とが、上記合成手段により合成可能な上記異なった偏光方向に変換する、
ことを特徴とする。
【００３２】
この構成は、図１０乃至図１１の（Ｂ）に示されている。
【００３３】
即ち、請求項７に記載の発明の投影表示装置によれば、請求項６に記載の発明の投影表示装置における効果に加え、２つの照明ユニットより同時に出射された出射光の偏光状態を変換させることにて、２つの出射光を簡単に合成することができるカラー投影表示装置を構成できる。
【００３４】
また、請求項８に記載の発明による投影表示装置は、請求項６に記載の発明による投影表示装置において、
上記発光体は、上記略同じ波長帯域の同色の出射光が２つの異なった単波長の光であり、
上記照明手段は、上記２つの異なった単波長の発光体からの光のうち、第１の単波長の光を透過し、第２の単波長の光を反射させる波長選択ミラー（例えば、ダイクロイックミラー）を含む、
ことを特徴とする。
【００３５】
この構成は、図１４の（Ａ）乃至図１８に示されている。
【００３６】
即ち、請求項８に記載の発明の投影表示装置によれば、請求項６に記載の発明の投影表示装置における効果に加え、２つの照明ユニットより同時に出射された同色光で且つ発光波長が異なる出射光を、波長選択ミラーにて簡単に合成することができるカラー投影表示装置を構成できる。
【００３７】
また、請求項９に記載の発明による投影表示装置は、請求項８に記載の発明による投影表示装置において、上記表示制御手段は、上記光変調素子に供給するイメージデータを、上記第１の単波長の光と上記第２の単波長の光のそれぞれの波長、或いは、強度に応じて変換する画像変換手段（例えば、図１８の画処理回路、等）を有することを特徴とする。
【００３８】
この構成は、図１７、図１８に示されている。
【００３９】
即ち、請求項９に記載の発明の投影表示装置によれば、請求項８に記載の発明の投影表示装置における効果に加え、合成された出射光にて照明される光変調素子に入力するイメージデータを、その照明光の色に適したように変換することにて、色再現性の高いカラー投影表示装置を構成できる。
【００４０】
また、請求項１０に記載の発明による投影表示装置は、請求項２に記載の発明による投影表示装置において、
上記導光手段は、上記可動手段によって回転し、上記導光手段が時系列に異なる色の出射光を出射するように構成するものであって、
更に、上記異なる色の出射光は、上記照明ユニットの各々異なった特定の領域より出射するようにした、
ことを特徴とする。
【００４１】
この構成は、図２５の（Ａ）乃至図２６の（Ｃ）に示されている。
【００４２】
即ち、請求項１０に記載の発明の投影表示装置によれば、複数の色を発する照明ユニットの光束を、色分離ユニットを用いることなく色ごとに分離し異なる光変調素子に照明することが可能となり、光利用効率が高く、安価に投影表示装置を構成できる。
【００４３】
また、請求項１１に記載の発明による投影表示装置は、請求項１０に記載の発明による投影表示装置において、上記照明手段は、上記各々異なった特定の領域に対応して複数配置したことを特徴とする。
【００４４】
この構成は、図２５の（Ａ）乃至図２６の（Ｃ）に示されている。
【００４５】
即ち、請求項１１に記載の発明の投影表示装置によれば、請求項１０に記載の発明の投影表示装置における効果に加え、各々異なった照明手段にて照明光路を設定できるので、照明光路の設定が自在な投影表示装置を構成できる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００４７】
［第１の実施の形態］
本発明の投影表示装置の第１の実施の形態を詳細に説明する前に、まず、本発明の第１の実施の形態に係る投影表示装置における照明ユニットの基本的な照明原理を、図２の（Ａ）乃至図４の（Ｂ）を参照して説明する。
【００４８】
ここで、照明原理とは、図２の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して説明すると、点灯手段として発光体、例えば高輝度ＬＥＤの発光量を調整する機能を有する発光体駆動部７と、点灯する発光体の光を被照明領域に集光する照明手段としての光学レンズ１７，１８と、可動手段として光制御部材である支持部材１１を稼動可能にするボイスコイルモータ１２などの発光体可動部４と、上記光学レンズの集光領域の中心にあたる発光基準位置に上記可動手段によりＬＥＤを移動させる制御量を与える発光体可動制御部２とその発光体基準位置にあるＬＥＤを単パルス的に大きな電流を供給して発光するよう点灯手段に制御量を与える発光体選択制御部６とからなる光選択制御手段とによって、被照明領域に明るく照明するものである。
【００４９】
図２の（Ａ）は、この照明原理を説明するための本実施の形態に係る投影表示装置における照明ユニットの機能ブロック図である。
【００５０】
動作開始命令部１は、該照明ユニットによる照明動作の開始を命令する信号を出力するものである。この動作開始命令の出力は、照明を開始するためにユーザが操作する不図示トリガスイッチに連動するものであっても良いし、照明動作を起動させることが必要な不図示の他の機能ブロックと連動するものであっても良い。上記動作開始命令部１から出力された信号は、発光体可動制御部２に入力される。
【００５１】
一方、発光ユニット部３には、複数の発光体、例えばＬＥＤＬ１，Ｌ２，…，Ｌｎが配置構成されている。これらＬＥＤは、それ自体が機械的に可動可能な機構になっている。ＬＥＤを駆動させ可動するために発光体可動部４が構成されている。上記発光体可動制御部２は、この発光体可動部４に対し、ＬＥＤの駆動制御量を与える。その与えられた制御量に応じて、ＬＥＤは上記発光体可動部４によって、空間的高速移動がなされる。上記発光体可動部４は、例えば電磁式モータ、静電式モータ、など電気的に駆動制御できるものが現実的であり、求められる条件によって適切なる手段が選択されれば良い。
【００５２】
また、ＬＥＤ近傍には、ＬＥＤの移動量或いは移動タイミングを知るための発光体位置検出センサを構成する発光体位置検出部５が付設されている。この発光体位置検出部５は、ＬＥＤの位置検出を行なうことで発光させるべきＬＥＤを検出し、それに対応した信号を出力する。
【００５３】
上記発光体位置検出部５から出力された信号は、発光体選択制御部６に入力され、該発光体選択制御部６は、その入力信号に基づいて、発光させるべきＬＥＤを選択して、選択したＬＥＤに対し、発光のオン、オフまたは発光量を与える制御量を出力する。出力された制御量は、上記ＬＥＤＬ１，Ｌ２，…，Ｌｎそれぞれに対応づけられて構成されている点灯手段である発光体駆動部７１，７２，…，７ｎの内の何れか選択された発光体駆動部に入力される（この場合、ＬＥＤはｎ個から構成されていることを示している）。
【００５４】
なお、上記ＬＥＤＬ１，Ｌ２，…，Ｌｎの発光色の内訳が異なる色の光を発光可能なもので構成できる場合、ＬＥＤＬ１，Ｌ２，…，Ｌｎが発光体可動部４によって高速移動、例えば１／６０秒以下にすることにより、それらの発光色を混合した照明光を視覚の残光現象を用いて作り出すことができる。この知覚可能な混合色は個々のＬＥＤの発光色の組み合わせ、或いは個々の発光量によって柔軟に設定が可能である。従って、照明色特性設定部８において求める照明光の混合色を設定し、その情報を発光体選択制御部６に与えることにより、それに対応する制御量を発光体選択制御部６は出力することができる。上記照明色特性設定部８での照明色の設定の仕方は、機械的手段、電気的手段、ソフトウェア的手段の何れの手段でも構わない。また、設定の内容も、求める照明色のような直接的なものでも良いし、個々の異なる発光色のＬＥＤに対し発光量を設定するような間接的なものでも良い。なお、混合色を設定する方法としては、上記のような発光色や発光量を設定する方法以外に、ＬＥＤ個々の発光時間を制御し変化させるような方法を用いても良い。
【００５５】
即ち、本実施の形態によれば、複数のＬＥＤが構成され、それらＬＥＤが高速に移動をすると共に、特定の個所に位置したＬＥＤを単パルス的に発光させ、連鎖的に異なるＬＥＤを該特定の箇所で連続的に発光させていくことで、見かけ上一つのＬＥＤと等価の連続発光を得ることができる。
【００５６】
図２の（Ｂ）は、図２の（Ａ）で説明した発光ユニット部３により上記照明原理に基づいて照明ユニットを最も単純に構成した場合における、照明ユニットの構成を示す図である。
【００５７】
この例では、発光体として７個のＬＥＤを用いている。即ち、ＬＥＤＬ１〜Ｌ７が、図示の如く等間隔に支持部材１１上に実装されている。ここで、ＬＥＤは、砲弾型のレンズを有している。上記支持部材１１は、上記発光体可動部４に相当するボイスコイルモータ１２により図中の矢印Ａ１方向に高速摺動が可能な機構を有している。
【００５８】
また、上記支持部材１１の背面には、ＬＥＤＬ１〜Ｌ７と対の関係になるようにして、７つの反射部１３が互いに分離して形成されている。これら反射部１３は、発光素子１４及び受光素子１５と共に上記発光体位置検出部５を構成するものである。即ち、これら反射部１３は、発光素子１４から所定の方向に発せられた光を反射し、受光素子１５により受光可能なように固定的に配設されており、図示の如く所定の発光基準位置１６に反射部１３が来ると上記受光素子１５に反射された光が入力され、初期の反射部からの反射回数をカウントすることで対となっているＬＥＤが発光基準位置１６に存在するかどうかを検知することができる。なお、発光基準位置１６としては、同図の状態でＬＥＤＬ１が位置している所としている。
【００５９】
上記発光基準位置１６にあるＬＥＤの発光前面には、発光した光を集光するための光学レンズ１７並びに該光学レンズ１７により集光された光を所望する被照射領域に照射可能なように光路制御するための光学レンズ１８が構成されている。即ち、上記支持部材１１が移動し、上記発光基準位置１６をＬＥＤが通過すると、その通過するＬＥＤのみ発光し、その光が被照射領域に照射される。この動作を、ＬＥＤＬ１〜Ｌ７について順次繰り返すことにより、ある一定時間内においてＬＥＤＬ１〜Ｌ７が発光した光が時分割ではあっても見かけ上ほぼ連続した照明光が得られることになる。
【００６０】
図３の（Ａ）は、ＬＥＤの印加電流と発光量の関係をモデル化したグラフで示したものである。即ち、ＬＥＤは、所定の許容限界はあるものの印加電流を増加すると発光する光の量も増加させることができる。許容限界は当然、使われる材料特性、組成欠陥、放熱性能、周辺電極の電気伝導特性、などに影響され決定されるものであるが、同一ＬＥＤでも特に放熱性能を高めることにより、連続発光における印加電流の定格以上に電流を与え大光量を得ることが可能である。
【００６１】
放熱性を高めるには、ＬＥＤ周囲の熱伝導性を高めて熱をより短時間で放出する方法は勿論であるが、連続発光ではなく、極短時間のパルス発光により非発光時間を多く取るようにすれば、発熱を抑えた発光が可能となる。即ち、発光時間内に限定して観察すれば、極短時間に電流をより多く印加して、連続発光に比して明るさを増強して発光させることが可能である。この特性を利用し、本実施の形態のような照明原理を利用すると、連続発光では得られない強力な光を作り出すことが可能となる。
【００６２】
なお、上記説明では、ＬＥＤＬ１〜Ｌ７が光学レンズ１７，１８に対し移動するとしたが、光学レンズ１７，１８がＬＥＤＬ１〜Ｌ７に対し相対的に移動するようにしても構わず、そのように構成しても同様の効果が得られるのは言うまでもない。
【００６３】
図３の（Ｂ）は、図２の（Ｂ）で説明したＬＥＤＬ１〜Ｌ７の発光タイミングを示したタイミングチャートである。横軸を時間軸、縦軸を発光量としてある。図３の（Ｂ）より分かるように、ＬＥＤＬ１〜Ｌ７は個々は時分割され、それらが連続した形で発光制御がなされる。
【００６４】
なお、上記光学レンズ１７，１８を１個のロッドレンズに置換して構成しても、同様に、照明光を得るための光学構成を取ることができる。
【００６５】
更には、上記光学レンズ１７の前段に、ＬＥＤからの光を上記光学レンズ１７に導き出射する導光手段としてのロッド部材を配設することで、上記光学レンズ１７，１８を上記ＬＥＤから離れた位置に配置するようにしても良い。
【００６６】
図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、本実施の形態における発光ユニット部３の更に別の変形例を示す図である。なお、図４の（Ａ）は発光ユニット部３を背面から見た図であり、図４の（Ｂ）は同図の（Ａ）のＢＢ’線矢視断面図である。
【００６７】
この変形例では、回転軸２０に連結した光制御部材である平面反射鏡２１が一体化された構造となっている。回転軸２０は回転軸受け２２によって支持され、駆動モータ２３と連結されている。この駆動モータ２３により、上記平面反射鏡２１が図示矢印Ａ２方向に高速に回転できる機構となっている。
【００６８】
一方、上記回転軸２０を共通の中心軸として、ドラム形状のドラム支持部材２４が図の如く固定化されて形成され、発光体としてのＬＥＤ２５が該ドラム支持部材２４の内側の側面に沿って２段を成して密に配設されている。なお、図４の（Ａ）では、ＬＥＤ２５それぞれの発光色の違いをハッチングを異ならせることで表わしており（従って、ハッチングして示す部分は断面を表わすものではない）、図４の（Ｂ）では、簡略化のため、ＬＥＤ２５それぞれを描く代わりに、同一色を連続に配列し、円周が設定する色毎（異なる破線のハッチングにより示す）で区分され、一回転する過程で赤（Ｒ）色、緑（Ｇ）色、青（Ｂ）色の順に発光する光の色が切り替わるＬＥＤ列２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂとして描いてある。
【００６９】
また、２セットの集光レンズ２７が、上記平面反射鏡２１と連動して回転移動可能なように、上記回転軸２０と一体化された回転支持部材２８により支持されている。なお、ＬＥＤ２５を配設する段数及び集光レンズ２７のセット数は同一であることが基本的であるが、その数についてはこの限りではなく、必要に応じて適切なる数が設定されれば良い。
【００７０】
このような構成において、上記平面反射鏡２１の一回転に対し、１フレームのカラー画像に必要な３原色のフィールド画像を生成可能な照明光を得ることができるようになっている。つまり、ドラム支持部材２４に配設されたＬＥＤ２５は、時分割に順次発光を繰り返し、内周の側面を周回するように連鎖的発光を行なう（発光ポイント２９が周回する）。この場合、平面反射鏡２１が回転動作を行なうと、それに同期するようにして対応関係にあるＬＥＤ２５が発光を行なうように発光制御がなされる。即ち、発光したＬＥＤ２５の光が平面反射鏡２１に反射され集光されて、光学レンズ３０を介して被照射領域に出射される構成関係を成している。
【００７１】
即ち、上記平面反射鏡２１が回転動作を行なうと、それに同期するようにして対応関係にあるＬＥＤ２５が発光を行なうように発光制御がなされるが、発光するＬＥＤ２５からの光を良好に取り込める配置関係に集光レンズ２７が設けられている。即ち、発光したＬＥＤ２５の光が集光レンズ２７で一旦集光されて、平面反射鏡２１に反射され光路を曲げ、光学レンズ３０を介して被照射領域に出射される構成関係を成している。
【００７２】
以上、本発明の第１の実施の形態として、複数のＬＥＤＬ１〜Ｌｎ又は２５が構成され、それらＬＥＤが高速に移動をする又は平面反射鏡２１及び集光レンズ２７が高速に回転移動すると共に、特定の個所（発光基準位置１６又は発光ポイント２９）に位置したＬＥＤを単パルス的に発光させ、連鎖的に異なるＬＥＤを連続的に発光させていくことで、見かけ上一つのＬＥＤと等価の連続発光を得ることができるという基本的な原理について説明した。
【００７３】
特に、被照明領域に集光、或いは、平行光にして、且つ、明るく照明する照明ユニットについて説明を行なったものであるが、このような照明ユニットは、撮像装置の照明である所謂ストロボ照明に利用することもできる。また、本実施の形態では、説明を簡単にする為に、所定の短時間照明を例に説明したが、それに限定するものではなく、トーチライトなどの連続照明をする照明ユニットにも適用可能である。
【００７４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る投影表示装置のブロック構成図である。
【００７５】
この投影表示装置は、１つの照明ユニット１００と、該照明ユニット１００からの光をイメージデータに従って光変調する１つの光変調素子２００とを備えている例である。
【００７６】
上記照明ユニット１００は、ＬＥＤ等の複数の発光体１０１と、上記複数の発光体１０１それぞれを点灯駆動する点灯手段としての発光体駆動部１０２と、上記発光体駆動部１０２で点灯する上記複数の発光体１０１の出射光を光学的にそれぞれ別々に導き出射する複数の導光手段１０３と、上記複数の導光手段１０３と上記発光体１０１との相対的な移動を稼動可能にする可動手段１０４と、上記可動手段１０４による上記複数の導光手段１０３と上記発光体１０１との相対移的な移動量または位置関係を検出するセンサ１０５と、上記センサ１０５の検出結果に基づいて、上記複数の導光手段１０３に入射する光を上記複数の発光体１０１の光から選択するように、上記可動手段１０４を駆動する可動手段駆動部１０６、及び／または、上記発光体駆動部１０２を制御する光選択制御手段１０７と、を有するものである。
【００７７】
なおここで、上記発光体１０１は、上記発光体Ｌ１〜Ｌ７，Ｌｎ、ＬＥＤ２５に相当するものであり、上記発光体駆動部１０２は、上記発光体駆動部７１〜７ｎに相当するものである。上記導光手段１０３は、上記平面反射鏡２１に相当するものであり、また、照明ユニット１００の実際の機械的な構造に合わせて、中密のガラス製ロッド部材や、内面が光反射膜とされた中空のライトパイプ等を利用しても良い。上記可動手段１０４は、上記発光体可動部４や上記ボイスコイルモータ１２、上記駆動モータ２３に相当するものであり、上記センサ１０５は、上記発光体位置検出部５や発光素子１４と受光素子１５に相当するものである。上記光選択制御手段１０７は、上記発光体制御部２及び発光体選択制御部６からなる上記光選択制御手段に相当するものである。
【００７８】
また、上記光変調素子２００は、透過型ＬＣＤや反射型ＬＣＤ、或いは、ＤＭＤ（デジタルマイクロミラーデバイス）の商標で知られる２次元マイクロミラー偏向アレイである。上記ＤＭＤ（商標）については、例えば、特開平１１−３２２７８号公報の段落［００２６］や国際公開第ＷＯ９８／２９７７３号公報の第５頁第２３行目乃至第６頁第６行目に開示されているので、その詳細説明は省略する。
【００７９】
本実施の形態に係る投影表示装置は、更に、照明手段３００、投影光学系４００、操作パネル５００、表示制御手段６００、光変調素子駆動部２０１を備えている。
【００８０】
ここで、上記照明手段３００は、上記複数の導光手段１０３より出射される光を所定の光変調素子２００へ均一照明させるためのもので、上記光学レンズ１７，１８、３０に相当するものである。また、これは、該投影表示装置の各部の実際の機械的な構造、配置に合わせて、ダイクロイックミラー（以下、ＤＭと記す。）を用いて光束を分離あるいは合成したり、偏光ビームスプリッタ（以下、ＰＢＳと記す。）にて光束を合成するような構成のものとしても良い。
【００８１】
また、上記投影光学系４００は、上記光変調素子２００を拡大投影するものである。即ち、上記光変調素子２００、例えば透過型ＬＣＤに画像を表示することで、その表示された画像を上記投影光学系４００でスクリーン７００上に拡大投影することができる。この投影光学系４００は、光学レンズのみであっても良いし、該投影表示装置の各部の実際の機械的な構造、配置に合わせて、ＤＭを用いて光束を合成するようなものを含んだ光学系であっても良い。
【００８２】
上記操作パネル５００は、上記映像制御手段６００に対し、投影表示のための動作の開始／終了を指示するための操作ボタン等が配されたパネルである。
【００８３】
上記表示制御手段６００は、上記操作パネル５００からの動作開始指示に応答して、入力映像信号のデータ変換（色情報、表示レート）を行い、その結果得られたイメージデータに従って、上記光変調素子２００が制御するに相応しい色光が照明されるように、上記光選択制御手段１０７と上記光変調素子２００を駆動する上記光変調素子駆動部２０１との駆動タイミングを制御するものである。
【００８４】
なお、上記発光体１０１として、異なる発色をする発光体を複数種類（例えばＲ，Ｇ，Ｂの３種類）用い、発光する発光体１０１の種類に応じた色のイメージデータにより上記光変調素子２００を駆動することで、カラー映像の投影表示が可能となる。即ちこの場合、上記表示制御手段６００は、上記照明ユニット１００から時系列に異なる色の出射光が出射するように上記光選択制御手段１０７を制御すると共に、入力カラー映像信号のフレームレートよりも数倍のレートにて上記光変調素子駆動部２０１により上記光変調素子２００を駆動することで、１フレーム内で時分割に各色を投影表示させる。
【００８５】
このような構成の投影表示装置によれば、個々の発光体１０１を瞬時的に所定期間強力発光させることにより、発熱そのものをも抑圧し且つ放熱性にも優れ、発光体１０１の負荷を低減しながらも大きな光量を得て、発光体１０１そのもの、或いは、導光手段１０３の導光領域を高速に移動させて異なる発光体１０１に次々と連鎖的にその動作を実行することで見かけ上連続した非常に明るい照明光を得ることができる。即ち、単にＬＥＤのような発光体１０１を多数配列して同時点灯により光量を稼ごうとする方法では為し得なかった、集光性または平行性の高い光束を効率良く作り出すことが効果的に図られた照明ユニット１００を用いた投影表示装置を構成できる。
【００８６】
その上、異なる発色をする発光体１０１を複数種類用いることで、色再現領域の広いカラー投影表示装置を構成できる。
【００８７】
図５は、本第１の実施の形態に係る投影表示装置の変形例を示す図である。この変形例は、ＲＧＢそれぞれ別々の照明ユニット１００とすることで、３つの照明ユニット１００と３つの光変調素子２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂを備えるものであり、各照明ユニット１００に内蔵する導光手段は１つでも、投影表示装置全体として複数の導光手段１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂを有することになるというものである。
【００８８】
この変形例は、各部の参照番号にＲ，Ｇ，Ｂを付して示すように、各色ごとに図１の構成の照明ユニット１００、照明手段３００、光変調素子２００、光変調素子駆動部２０１を設けたものであり、表示制御手段６００が入力カラー映像信号を処理して得られる各色のイメージデータ（Ｒデータ，Ｇデータ，Ｂデータ）に従ってそれらを制御するということ以外は図１に示した本第１の実施の形態に係る投影表示装置と同様であるので、その説明は省略する。
【００８９】
但しこの場合、各光変調素子２００（図５ではＬＣＤとして示している）と投影光学系４００との間にＤＭ４０１を配することで、１つの投影光学系４００で３つの光変調素子２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂをスクリーン７００に拡大投影できるようにしている。
【００９０】
なお、発光体１０１及び導光手段１０３は、１つの照明ユニット１００に複数設けても良いことは勿論である。この場合には、各照明ユニット１００における複数の発光体１０１に対し、図３の（Ｂ）に示したようなタイミング制御を行なうことになる。
【００９１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。
【００９２】
図６及び図７は、本第２の実施の形態に係る投影表示装置に使用されるロッド稼動型照明ユニット８００の構成を示す断面図及びその右側面図である。このロッド稼動型照明ユニット８００は、複数の発光体と導光手段とを一体的に構成すると共に、出射光を所定の方向に出力する照明ユニットを複数備えるものである。
【００９３】
即ち、このロッド稼動型照明ユニット８００は、回動可能な保持具であるロッドホルダ８０１に取り付けられたＬ字型の光学面で構成された２つの角型の導光ロッド部材８０２を、可動手段としてのモータ８０３で回転し、ドラム状に形成したＬＥＤ基板８０４の内周に配列した複数の発光体としてのＬＥＤ８０５を、各導光ロッド部材８０２に対し１つまたは２つ、上記導光ロッド部材８０２の回転に併せて順次点灯するものである。なお、上記導光ロッド部材８０２が角型とした理由は、ＬＥＤ８０５が矩形であるためその形状に近いことが効率が高いことと、Ｌ字型に折り曲げるときの損失を最小限に抑えることである。また、このＬ字状の導光ロッド部材８０２は、一体成形で製作しても良いし、角柱の平行ロッドと光路折り曲げ用の斜面に反射コートを施した反射プリズムとテーパーロッドとの３部品を接合して形成しても良い。
【００９４】
そして、上記導光ロッド部材８０２の出射端面を仮想光源として、照明手段としての重ね合せレンズ３０１で光変調素子である表示デバイス２０２上に光学瞳を作るケーラー照明光学系を構成する。
【００９５】
上記モータ８０３は可動手段駆動部としてのモータ駆動回路８０６により駆動され、上記ＬＥＤ８０５は発光体駆動部としてのＬＥＤ駆動回路８０７により駆動される。これらモータ駆動回路８０６及びＬＥＤ駆動回路８０７は、光選択制御手段としての発光制御回路８０８によって制御される。この場合、発光制御回路８０８は、回転センサ８０９によるロッドホルダ８０１の回転位置検出に基づいて、ＬＥＤ８０５の発光タイミングを制御する。
【００９６】
このように、複数のＬＥＤ８０５を順次切り替えパルス発光させ、放射光を取込む導光ロッド部材８０２との相対位置関係をＬＥＤ８０５の発光切り替えに併せて選択しながら変移させることによって、実効的に高輝度のＬＥＤが得られ、大光量の平行度の向上した光が導光ロッド部材８０２から得られる。
【００９７】
なお、この構成では、ＬＥＤ８０５と導光ロッド部材８０２の相対位置変移を、導光ロッド部材８０２を回転させることで行っているが、ＬＥＤ８０５を移動させることによっても実現し得る。しかしながら、ＬＥＤ８０５への給電の観点からみれば導光ロッド部材８０２を移動するほうが信頼性の面から好適である。この場合、例えば導光ロッド部材８０２の出射端面内の光強度分布は導光ロッド部材８０２の長さがある程度あればムラが小さくなっているため、この出射端面を均一度の高い仮想の矩形上面光源と見なせるため、被照射物である表示デバイス２０２と導光ロッド部材８０２の出射端面とを共役関係にして照明するクリティカル照明を行っても良いが、本構成のように導光ロッド部材８０２が複数ある場合、各導光ロッド部材８０２の出射端面の周縁部が被照射物に投影されて照明されるため、照明ムラになってしまう。実際には回転するため、照明領域は円形形状となり回転速度によっては見た目には周縁部がわからないが、ある瞬間において、ロッド出射端面の周縁部が照明ムラとなっており、時々刻々照明ムラが領域内で変移することになってしまい、時分割で階調表現を行なうような表示デバイス２０２には適用できない。これに対し、本構成のように、導光ロッド部材８０２から出射される光束の角度強度分布を照明領域における位置強度分布に変換するケーラー照明の場合、導光ロッド部材８０２が変移しても、導光ロッド部材８０２から出射される光束の角度強度分布は変化しないため、照明領域における照明ムラが小さい照明ユニットが実現できる。
【００９８】
従って、このようなロッド稼動型照明ユニット８００を使用して投影表示装置を構成することにより、照明ムラが小さく明るい照明が可能となるので、明るくムラのない映像が投影表示できるようになる。
【００９９】
［第３の実施の形態］
次に、図８の（Ａ）乃至図９の（Ｂ）を参照して、本発明の第３の実施の形態を説明する。
【０１００】
本第３の実施の形態は、２つの導光ロッド部材８０２から時系列に異なる色光を出射するロッド稼動型照明ユニット８００と２つの光変調素子２００とを用いてカラー映像の投影表示を行なうものである。
【０１０１】
図８の（Ａ）は、本第３の実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図であり、（Ｂ）はＬＥＤ８０５の配置と導光ロッド部材８０２との関係を示す図である。
【０１０２】
即ち、本実施の形態においては、ロッド稼動型照明ユニット８００は、ドラム状に形成したＬＥＤ基板８０４の内周に配列した複数のＬＥＤ８０５として、その約半周に相当する部分に緑（Ｇ）色の発光色のものを配置し、約１／４周に相当する部分に赤（Ｒ）色の発光色のものを配置し、約１／４周に相当する部分に青（Ｂ）色の発光色のものを配置している。このようなＬＥＤ８０５の配置とすることにより、２つの導光ロッド部材“Ａ”８０２Ａ及び“Ｂ”８０２Ｂがモータ８０３により回転しても、これら導光ロッド部材“Ａ”８０２Ａ及び“Ｂ”８０２Ｂの何れか一方は発光色ＧのＬＥＤ８０５の位置にあることになるので、該ロッド稼動型ユニット８００からは常にＧ光が出射されることとなる。これに対して、Ｒ光及びＢ光については、上記導光ロッド部材“Ａ”８０２Ａ及び“Ｂ”８０２Ｂの１／４回転毎に切り替え出射される。従って、該ロッド稼動型ユニット８００からは常時２色が出射される。
【０１０３】
このようなロッド稼動型照明ユニット８００からの出射光は、偏光変換素子３０２によってその偏光方向が変換される。この偏光変換素子３０２は、自然光を２つの偏光方向に分け、一方を他方の偏光方向と一致させるごとく偏光を変換して高効率に１つの偏光方向に変換させるものである。なお、この偏光変換素子３０２は、本実施の形態が光変調素子２００にＬＣＤを用いていることから必要となるものであり、光変調素子２００としてＤＭＤ（商標）を用いる場合には不要となる。
【０１０４】
このような偏光変換素子３０２で偏光方向が変換された光は、レンズ３０３を介してＤＭ“１”３０４に入射される。このＤＭ“１”３０４としては、Ｒ光及びＢ光の波長を持つ光を透過し、Ｇ光の波長を持つ光を反射するダイクロイックミラーが用いられている。而して、このＤＭ“１”３０４を透過したＲ光又はＢ光は、ミラー３０５によって反射され、第１の光変調素子（本実施の形態では透過型ＬＣＤ“１”）２００−１に照射される。また、上記ＤＭ“１”３０４を反射したＧ光は、ミラー３０６によって反射され、第２の光変調素子（本実施の形態では透過型ＬＣＤ“２”）２００−２に照射される。
【０１０５】
これらの光変調素子２００−１，２００−２を透過した光は共にＤＭ“２”４０１に入射される。このＤＭ“２”４０１としては、Ｒ光及びＢ光の波長を持つ光を反射し、Ｇ光の波長を持つ光を透過するダイクロイックミラーが用いられている。而して、このこのＤＭ“２”４０１により、上記第１の光変調素子２００−１からのＲ光又はＢ光と上記第２の光変調素子２００−２からのＧ光とが合成されて、投影レンズ４０２に導かれる。
【０１０６】
図９の（Ａ）は、導光ロッド部材の位置と光変調素子の駆動タイミングとの関係を示す図である。
【０１０７】
ここで、１フレームは、入力映像信号の１画面表示周期のことである。上記第１光変調素子（透過型ＬＣＤ“１”）２００−１及び第２の光変調素子（透過型ＬＣＤ“２”）２００−２は、共に倍速駆動され、１フィールドでＲＧ又はＢＧの一枚の表示を行い、１フレームの間にＲＧＢカラー表示ができる。この場合、Ｇは、同じデータを二度表示することになる。
【０１０８】
図９の（Ｂ）は、本第３の実施の形態に係る投影表示装置の電気制御系のブロック構成図である。
【０１０９】
本実施の形態に係る投影表示装置においては、表示制御手段として、画像信号処理回路６０１と同期制御回路６０２とを備える。ここで、画像信号処理回路６０１は、入力映像信号のデータ変換（色情報、表示レート）を行なうものであり、同期制御回路６０２は、その結果のイメージデータを、図９の（Ａ）に示すようなタイミングで光変調素子２００−１及び２００−２に表示すると共に、図９の（Ａ）に示すようにそのタイミングに合わせて上記ロッド稼動型照明ユニット８００が動作するよう、発光制御回路８０８に同期信号を供給する。
【０１１０】
このようにして、ＲＧＢカラー映像信号に対応したカラー投影表示装置を構成できる。
【０１１１】
［第４の実施の形態］
次に、図１０乃至図１１の（Ｂ）を参照して、本発明の第４の実施の形態を説明する。
【０１１２】
図１０は、本第４の実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図であり、本実施の形態では、２つのロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“１”８００−１、ロッド稼動型照明ユニット“２”８００−２）を有している。ここで、上記ロッド稼動型照明ユニット８００−１，８００−２は、図１１の（Ａ）に示すように、１フレームの間にＲ光、Ｇ光、Ｂ光を時系列に出射するように構成されている。
【０１１３】
そして、第１のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“１”）８００−１からのＲＧＢ出射光は、偏光変換素子３０７によってその偏光方向がＰ方向に揃えられて、また、第２のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“２”）８００−２からのＲＧＢ出射光は、偏光変換素子３０８によってその偏光方向がＳ方向に揃えられて、それぞれＰＢＳ３０９に入射される。このＰＢＳ３０９としては、Ｐ方向の偏光方向の光は透過し、Ｓ方向の偏光方向の光は反射する偏光ビームスプリッタが採用されている。而して、該ＰＢＳ３０９によって、上記２つのロッド稼動型照明ユニット８００−１，８００−２からの光が合成されることになる。
【０１１４】
そして、この合成光が、レンズ３０３を介して光変調素子（本実施の形態では、ＤＭＤ（商標））２００に照射され、この光変調素子２００で変調された光が投影レンズ４０２に導かれるようになっている。なお、光変調素子２００としてＬＣＤを使用する場合には、上記ＰＢＳ３０９とレンズ３０３との間に更に偏光変換素子を配し、合成光を偏光変換させる必要がある。
【０１１５】
このような構成とすることにより、光変調素子２００に照射される光の光量が増大され、より明るい投影表示が可能となる。
【０１１６】
なお、この場合には、図１１の（Ａ）に示すように、２つのロッド稼動型照明ユニット８００−１，８００−２からの出射光が同じ色の光を発するように、それぞれの２つの導光ロッド部材の回転スピードと位相を一致させると共に、イメージデータも同期させて、フィールド順次カラー表示を行なう。そのため、図１１の（Ｂ）に示す画像信号処理回路６０１及び同期制御回路６０２は上記第３の実施の形態のそれと同様の機能に加えて、上記画像信号処理回路６０１は、入力カラー映像信号をフィールド順次カラービデオ信号へ変換する機能を、また、上記同期制御回路６０２は、２つのロッド稼動型照明ユニット８００−１，８００−２の位相を一致させる機能を備えている。
【０１１７】
なお、図１１の（Ｂ）では、第２のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“２”）８００−２の構成は図示されていないが、これは、上記第１のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“１”）８００−１の構成と同様であるため、図示を省略したものである（以下の各実施の形態の説明で用いる電気制御系のブロック図においても同様。）。
【０１１８】
［第５の実施の形態］
次に、２つのロッド稼動型照明ユニットと、２つの光変調素子から構成した、本発明の第５の実施の形態に係る投影表示装置を説明する。
【０１１９】
図１２の（Ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ本第５の実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図である。また、図１３の（Ａ）は本実施の形態に係る投影表示装置の電気制御系のブロック構成図であり、（Ｂ）はＬＥＤの発光と光変調素子駆動のタイミングチャートを示している。
【０１２０】
即ち、図１２の（Ａ）に示す構成では、第１のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“１”）８００−１は、図１３の（Ｂ）に示すように常時Ｇ光を出射するよう構成されており、この第１のロッド稼動型照明ユニット８００−１からのＧ出射光は、レンズ３０３−１を介して第１の光変調素子（ＤＭＤ（商標）“１”）２００−１に照射される。また、第２のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“２”）８００−２は、図１３の（Ｂ）に示すようにＲ光とＢ光を時系列に出射するよう構成されており、この第２のロッド稼動型照明ユニット８００−２からのＲ出射光又はＢ出射光は、レンズ３０３−２を介して第２の光変調素子（ＤＭＤ（商標）“２”）２００−２に照射される。そして、上記第１及び第２の光変調素子２００−１，２００−２で変調された光はＤＭ４０１で合成されて、投影レンズ４０２に導かれる。
【０１２１】
また、図１２の（Ｂ）に示す構成では、第１のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“１”）８００−１は、図１３の（Ｂ）に示すように常時Ｇ光を出射するよう構成されており、この第１のロッド稼動型照明ユニット８００−１からのＧ出射光は、偏光変換素子３０２−１及びレンズ３０３−１を介して第１の光変調素子（ＬＣＤ“１”）２００−１に照射される。また、第２のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“２”）８００−２は、図１３の（Ｂ）に示すようにＲ光とＢ光を時系列に出射するよう構成されており、この第２のロッド稼動型照明ユニット８００−２からのＲ出射光又はＢ出射光は、偏光変換素子３０２−２及びレンズ３０３−２を介して第２の光変調素子（ＬＣＤ“２”）２００−２に照射される。そして、上記第１及び第２の光変調素子２００−１，２００−２で変調された光はＤＭ４０１で合成されて、投影レンズ４０２に導かれる。
【０１２２】
そして、図１２の（Ｃ）に示す構成では、第１のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“１”）８００−１は、図１３の（Ｂ）に示すように常時Ｇ光を出射するよう構成されており、この第１のロッド稼動型照明ユニット８００−１からのＧ出射光は、偏光変換素子３０７によってＰ方向の偏光方向に揃えられた後、レンズ３０３−１を介してＰＢＳ３０９−１に入射され、このＰＢＳ３０９−１を透過して、第１の光変調素子（反射型ＬＣＤ（以下、ＬＣＯＳと記す。）“１”）２００−１に照射される。そして、この第１の光変調素子２００−１で変調され且つ偏光方向がＳ方向に変換されたＧ光は、上記ＰＢＳ３０９−１で反射されて、ＤＭ４０１に入射される。また、第２のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“２”）８００−２は、図１３の（Ｂ）に示すようにＲ光とＢ光を時系列に出射するよう構成されており、この第２のロッド稼動型照明ユニット８００−２からのＲ出射光又はＢ出射光は、偏光変換素子３０８によってＳ方向の偏光方向に揃えられた後、レンズ３０３−２を介してＰＢＳ３０９−２に入射され、このＰＢＳ３０９−２で反射されて、第２の光変調素子（ＬＣＯＳ“２”）２００−２に照射される。そして、この第２の光変調素子２００−２で変調され且つ偏光方向がＰ方向に変換されたＲ光又はＢ光は、上記ＰＢＳ３０９−２を透過して、上記ＤＭ４０１に入射される。而して、これら第１及び第２の光変調素子２００−１，２００−２で変調された光が、上記ＤＭ４０１で合成されて、投影レンズ４０２に導かれる。
【０１２３】
これらの構成において、Ｒ光とＢ光の時系列照明を行なうための第２のロッド稼動型照明ユニット８００−２は、イメージデータと同期する必要がある。これに対して、Ｇ光用の第１のロッド稼動型照明ユニット８００−２は、同期していたほうが好ましいが、同期していなくとも良い。また、光変調素子２００−１，２００−２は双方とも倍速駆動するものであり、駆動タイミングを一致させるほうが、回路の効率が良い。
【０１２４】
なお、図１３の（Ａ）に示す構成では、上記第１及び第２のロッド稼動型照明ユニット８００−１，８００−２それぞれにモータ８０３が備えられるものとしたが、各々に無くとも良い。この場合は、例えば、１つのモータに両者の導光ロッド部材を回転させるベルトドライブ等の連動機構を設ければ良い。
【０１２５】
また、１フレーム期間の合成光が、所望の白色となるようにカラーバランスを考慮して、多くの発光量を利用したい色であるＧのＬＥＤを常点灯側としているが、使用するＬＥＤの特性により、Ｒ又はＢを常時点灯とする場合もある。
【０１２６】
［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態に係る投影表示装置を説明する。
【０１２７】
本実施の形態は、僅かに波長の異なる発光体にて駆動する２つの照明ユニットで、１つの光変調素子を同時に照明することで、より明るい照明を得るというものである。
【０１２８】
図１４の（Ａ）は、本実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図である。即ち、第１のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“１”）８００−１は、例えば５５５ｎｍ波長の緑（Ｇ１）色光を図１４の（Ｂ）に示すように常時出射するよう構成されており、この第１のロッド稼動型照明ユニット８００−１からのＧ１出射光は、ＤＭ“１”３０４に入射される。また、第２のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“２”）８００−２は、例えば５２０ｎｍ波長の緑（Ｇ２）色光を図１４の（Ｂ）に示すように常時出射するよう構成されており、この第２のロッド稼動型照明ユニット８００−２からのＧ２出射光も上記ＤＭ“１”３０４に入射される。
【０１２９】
ここで、上記ＤＭ“１”３０４の分光特性は、図１５の（Ａ）に示すように、約５３０ｎｍの波長を境界として、反射／透過するものとなっている。而して、上記第１のロッド稼動型照明ユニット８００−１からの５５５ｎｍ波長のＧ１出射光は透過し、上記第２のロッド稼動型照明ユニット８００−２からの５２０ｎｍ波長のＧ２出射光は反射することで、両出射光を合成する。そして、図１４の（Ｂ）に示すように、その合成Ｇ光（Ｇ１＋Ｇ２）がレンズ３０３−１を介して第１の光変調素子（ＤＭＤ（商標）“１”）２００−１に照射される。
【０１３０】
また、第３のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“３”）８００−３は、図１４の（Ｂ）に示すようにＲ光とＢ光を時系列に出射するよう構成されており、この第３のロッド稼動型照明ユニット８００−３からのＲ出射光又はＢ出射光は、レンズ３０３−２を介して、図１４の（Ｂ）に示すように、第２の光変調素子（ＤＭＤ（商標）“２”）２００−２に照射される。
【０１３１】
そして、上記第１及び第２の光変調素子２００−１，２００−２で変調された光はＤＭ“２”４０１に入射される。このＤＭ“２”４０１の分光特性は、図１５の（Ｂ）に示すように、約５００ｎｍ乃至約５９０ｎｍの波長の光、つまりＧ領域の光を反射するものとなっている。而して、上記第１の光変調素子２００−１からの変調されたＧ光は反射し、上記第２の光変調素子２００−２からの変調されたＲ光及びＢ光は透過することで合成されて、投影レンズ４０２に導かれる。
【０１３２】
この場合、前述した他の実施の形態と同様、同期制御回路によって上記３つのロッド稼動型照明ユニット８００−１，８００−２，８００−３と２つの光変調素子２００−１，２００−２とが同期駆動されることは勿論である。
【０１３３】
なお、上記のような１色のみを２つの照明ユニットとすることに限らず、２色、又は３色をもそれぞれ２つの照明ユニットを用いることで、更に光量をアップさせることが可能なことは勿論である。
【０１３４】
例えば、３色ともそれぞれ２つの照明ユニットを用いる場合の投影表示装置の光学的な構成は、図１５の（Ｃ）に示すようになる。
【０１３５】
［第７の実施の形態］
次に、本発明の第７の実施の形態に係る投影表示装置を説明する。
【０１３６】
図１６の（Ａ）はその光学的な構成を示す図で、本実施の形態では、２つのロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“１”８００−１、ロッド稼動型照明ユニット“２”８００−２）を有している。ここで、上記ロッド稼動型照明ユニット８００−１，８００−２はそれぞれ、図１６の（Ｂ）に示すように、１フレームの間にＲ光、Ｇ光、Ｂ光を時系列に出射するように構成されている。この場合、ＲＧＢの波長が各々異なる。即ち、上記第１のロッド稼動型照明ユニット８００−１のＲ光（Ｒ１）の波長は６１０ｎｍ、Ｇ光（Ｇ１）の波長は５２０ｎｍ、Ｂ光（Ｂ１）の波長は４７０ｎｍとなっており、上記第２のロッド稼動型照明ユニット８００−２のＲ光（Ｒ２）の波長は６４５ｎｍ、Ｇ光（Ｇ２）の波長は５５５ｎｍ、Ｂ光（Ｂ２）の波長は４５０ｎｍとなっている。
【０１３７】
そして、これら第１及び第２のロッド稼動型照明ユニット８００−１，８００−２からのＲＧＢ出射光は、それぞれＤＭ３０４に入射される。
【０１３８】
ここで、このＤＭ３０４の分光特性は、図１６の（Ｃ）に示すように、上記第２のロッド稼動型照明ユニット８００−２のＲＧＢ出射光のそれぞれの波長に対応する３バンドの反射帯域を持っている。而して、該ＤＭ６０４によって、上記２つのロッド稼動型照明ユニット８００−１，８００−２からの光が合成され、この合成光が、レンズ３０３を介して光変調素子（本実施の形態では、ＤＭＤ（商標））２００に照射され、この光変調素子２００で変調された光が投影レンズ４０２に導かれる。この場合、上記２つのロッド稼動型照明ユニット８００−１，８００−２と光変調素子２００とは同期して動く。
【０１３９】
図１７は、各ロッド稼動型照明ユニットに使用される各色のＬＥＤの色度座標と、各色毎に合成された色座標と、色再現できる色の領域とを示す色度図である。
【０１４０】
ここで、各色について、合成された色座標は、当該色の２つの色座標を結んだ線分上の点となり、３色の合成された色光により色再現できる色の領域は、それらの点を結んだ破線で囲って示す領域となる。
【０１４１】
入力カラー映像信号がＮＴＳＣ信号の場合、同図に黒色の三角形で示す点の色光を再現できるＬＥＤを使用するのが望ましい。しかしながら、そのようなＬＥＤは少ない、又は明るいものが少ないので、本実施の形態では、各色について使用する２種類のＬＥＤの波長を吟味することで、望ましい色光が得られるように調整しているものである。
【０１４２】
また、このような採用するＬＥＤの調整では対処しきれない微妙な誤差については、映像信号自体の変換により調整することができる。即ち、映像信号を形成する場合の基準光源の色と照明光の色とが異なると、再現された色が異なる。そこで、照明光の色にて正しい色再現となるように、入力された映像信号の色彩情報変換する。
【０１４３】
図１８は、そのような色彩情報変換のための画像信号処理回路６０１の構成を示す図である。
【０１４４】
即ち、画像信号処理回路６０１は、発光色分析回路６０１Ａと画像処理回路６０１Ｂとからなり、上記発光色分析回路６０１Ａはセンサ６０１Ａ１とＲＯＭ６０１Ａ２とデータ分析回路６０１Ａ３とを含む。
【０１４５】
ここで、上記センサ６０１Ａ１は、現状の発光色（波長又は強度）をモニタするためのものであり、上記ＲＯＭ６０１Ａ２は、初期時の補正データと、上記センサ６０１Ａ１でのモニタ結果に応じた上記補正データの変換テーブルとを記憶しているものである。即ち、ＬＥＤの発光色は経時変化し、また温度によっても変化するものであるため、初期時の補正データだけでは不十分である。上記データ分析回路６０１Ａ３は、上記上記センサ６０１Ａ１でのモニタ結果に応じて、上記ＲＯＭ６０１Ａ２に記憶されている初期時の補正データを変換テーブルにより変換し、補正色情報として上記画像処理回路６０１Ｂに与える。
【０１４６】
そして、上記画像処理回路６０１Ｂは、入力カラー映像信号（Ｒｉ，Ｇｉ，Ｂｉ）を上記発光色分析回路６０１Ａからの補正色情報に従って色彩情報変換を実施し、その結果に応じた各色の制御信号Ｒｏ，Ｇｏ，Ｂｏを上記光変調素子駆動部２０１に与えることで、投影表示装置毎に照射色がばらついたとしても、投影される映像においては適正な色再現がなされるようにする。
【０１４７】
［第８の実施の形態］
次に、本発明の第８の実施の形態に係る投影表示装置を説明する。
【０１４８】
本実施の形態に係る投影表示装置は、ＲＧＢの３色それぞれについて、単色の光を照射する照明ユニットと、光変調素子とを配したものである。
【０１４９】
図１９及び図２０の（Ａ）はそれぞれ本第８の実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図である。また、図２０の（Ｂ）は本実施の形態に係る投影表示装置の電気制御系のブロック構成図であり、（Ｃ）は各ロッド稼動型照明ユニットの駆動タイミングを示す図である。
【０１５０】
即ち、図１９に示す構成では、第１のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“１”）８００−１は、図２０の（Ｃ）に示すように常時Ｒ光を出射するよう構成されており、この第１のロッド稼動型照明ユニット８００−１からのＲ出射光は、レンズ３０３−１を介して第１の光変調素子（ＤＭＤ（商標）“１”）２００−１に照射される。また、図２０の（Ｃ）に示すように常時Ｇ光を出射する第２のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“２”）８００−２からのＧ出射光は、レンズ３０３−２を介して第２の光変調素子（ＤＭＤ（商標）“２”）２００−２に照射され、図２０の（Ｃ）に示すように常時Ｂ光を出射する第３のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“３”）８００−３からのＢ出射光は、レンズ３０３−３を介して第３の光変調素子（ＤＭＤ（商標）“３”）２００−３に照射される。そして、これら第１乃至第３の光変調素子２００−１，２００−２，２００−３で変調された光はＤＭ４０１で合成されて、投影レンズ４０２に導かれる。
【０１５１】
また、図２０の（Ａ）に示す構成では、図２０の（Ｃ）に示すように常時Ｒ光を出射する第１のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“１”）８００−１からのＲ出射光は、偏光変換素子３０２−１及びレンズ３０３−１を介して第１の光変調素子（ＬＣＤ“１”）２００−１に照射される。また、図２０の（Ｃ）に示すように常時Ｇ光を出射する第２のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“２”）８００−２からのＧ出射光は、偏光変換素子３０２−２及びレンズ３０３−２を介して第２の光変調素子（ＬＣＤ“２”）２００−２に照射され、図２０の（Ｃ）に示すように常時Ｂ光を出射する第３のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“３”）８００−３からのＢ出射光は、偏光変換素子３０２−３及びレンズ３０３−３を介して第３の光変調素子（ＬＣＤ“３”）２００−３に照射される。そして、これら第１乃至第３の光変調素子２００−１，２００−２，２００−３で変調された光はＤＭ４０１で合成されて、投影レンズ４０２に導かれる。
【０１５２】
なお、本実施の形態では、３つの光変調素子２００−１，２００−２，２００−３の同期は必要であるが、ロッド稼動型照明ユニット８００−１，８００−２，８００−３についてはそれぞれ常時単色の照射を行なうので、同期していなくとも良い。従って、同期制御回路６０２の構成が前述した他の実施の形態に比べて簡単になる。
【０１５３】
［第９の実施の形態］
次に、本発明の第９の実施の形態に係る投影表示装置を説明する。
【０１５４】
入力カラー映像信号としては、ＲＧＢ色の信号を持つもの以外に、４色以上の信号を持つものもある。
【０１５５】
図２１は、４色の信号を持つ映像信号に対応した高色再現カラー投影表示装置の光学的な構成を示す図である。
【０１５６】
即ち、上記４色のうちの第１の光を常時出射する第１のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“１”）８００−１からの第１の出射光は、偏光変換素子３０２−１及びレンズ３０３−１を介して第１の光変調素子（ＬＣＤ“１”）２００−１に照射され、上記４色のうちの第２の光を常時出射する第２のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“２”）８００−２からの第２の出射光は、偏光変換素子３０２−２及びレンズ３０３−２を介して第２の光変調素子（ＬＣＤ“２”）２００−２に照射される。また、上記４色のうちの第３の光を常時出射する第３のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“３”）８００−３からの第３の出射光は、偏光変換素子３０２−３及びレンズ３０３−３を介して第３の光変調素子（ＬＣＤ“３”）２００−３に照射され、上記４色のうちの第４の光を常時出射する第４のロッド稼動型照明ユニット（ロッド稼動型照明ユニット“４”）８００−４からの第４の出射光は、偏光変換素子３０２−４及びレンズ３０３−４を介して第４の光変調素子（ＬＣＤ“４”）２００−４に照射される。そして、これら第１乃至第４の光変調素子２００−１，２００−２，２００−３，２００−４で変調された光はＤＭ４０１で合成されて、投影レンズ４０２に導かれる。
【０１５７】
なお、この４つの照明ユニットを使用した投影表示装置によれば、例えば、図２２に示すように、Ｇ系の色を２色として、４角形化することで、色再現領域の拡大化を成し遂げることができる。
【０１５８】
或いは、図２３に示すように、Ｒ系を２色にして、赤色の微妙な色再現を可能とするような応用も考えられる。これは、例えば８ビットで表わされる色信号に対して、１６ビットに近いビット数で表わされるような微妙な色を得ることができるということである。このように赤の色領域の微妙な色の再現を可能とすることで、医療用の表示装置として特に有効なものとなる。
【０１５９】
５色以上のカラー映像信号にも照明ユニットを増やすことにて簡単に対応することができる。
【０１６０】
［第１０の実施の形態］
次に、本発明の第１０の実施の形態に係る投影表示装置を説明する。
【０１６１】
本実施の形態は、単色光であっても、発色を微妙に変えるようにしたロッド稼動型照明ユニットを使用した投影表示装置である。
【０１６２】
図２４は、そのＬＥＤの配置と導光ロッド部材との関係を示す図である。即ち、本実施の形態においては、３本の導光ロッド部材８０２Ａ，８０２Ｂ，８０２Ｃを有し、また、発光波長が互いに異なる３種類の赤色（Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３）のＬＥＤを配置している。
【０１６３】
ここで、例えばＲ１は６２５ｎｍ、Ｒ２は６３０ｎｍ、Ｒ３は６３５ｎｍとすることができる。
【０１６４】
ロッド稼動型照明ユニットを駆動した場合、回転移動する３本の導光ロッド部材８０２Ａ，８０２Ｂ，８０２Ｃより出射される光は、各導光ロッド部材毎ではＲ１，Ｒ２，Ｒ３の時系列になる。更に、３つの導光ロッド部材の合成光はＲ１，Ｒ２，Ｒ３の３色各々が常時点灯された状態となる。よって、上記合成光は、複数の波長より構成された発色であり、単波長のＬＥＤによる発色と異なり、赤色照明光の発色の微妙な調整ができるようになる。
【０１６５】
上記合成光のＲ色の発色は、用いる各ＬＥＤの波長の選択により可変できるのはもとより、各波長のＬＥＤ毎に駆動電流を制御する方式、または、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３の個数比を変える方式にて調整することができる。
【０１６６】
また、同様にして、緑色、青色照明光の発色の調整も可能となる。
【０１６７】
［第１１の実施の形態］
次に、本発明の第１１の実施の形態に係る投影表示装置を説明する。
【０１６８】
本実施の形態に係る投影表示装置は、図２５の（Ａ）に示すように、ＲＧＢ各々の光束を分離して出射可能なロッド稼動型照明ユニット８００を使用し、該ロッド稼動型照明ユニット８００から出射されるＲＧＢ各々の光束を、異なる照明光学系としてのレンズ３０３及びミラー３０６にて、照明光として各々の色用の光変調素子２００に照射し、これら光変調素子２００で変調された光をＤＭ４０１で合成して、ミラー４０３を介して投影レンズ４０２に導くようにしたものである。
【０１６９】
このような構成とすることにより、複数の色を発する照明ユニットの光束を、高価な色分離ユニットを用いることなく色ごとに分離して、異なる光変調素子に照明することが可能となり、光利用効率が高く、安価に投影表示装置を構成できる。
【０１７０】
なお、上記ＲＧＢ各々の光束を分離して出射可能なロッド稼動型照明ユニット８００は、図２５の（Ｂ）に示すように、ＬＥＤがＲ，Ｇ，Ｂそれぞれまとめて約１／３周づつ配され、３つの導光ロッド部材（導光ロッド部材“Ａ”８０２Ａ、導光ロッド部材“Ｂ”８０２Ｂ、導光ロッド部材“Ｃ”８０２Ｃ）を持つものである。
【０１７１】
回転する３つの導光ロッド部材各々の出射光の発色は、時系列に切り替わるが、ロッド稼動型照明ユニットより出射される光束は、ＲＧＢのＬＥＤの配置に準じて、ＲＧＢの光束領域が一定となった状態にて出射する。
【０１７２】
この場合、図２５の（Ｂ）のＢＢ’線矢視断面図である図２６の（Ａ）に示すように、各導光ロッド部材８０２Ａ，８０２Ｂ，８０２Ｃのテーパーロッドは外方に向けて開くような状態に構成されている。これにより、図２６の（Ａ）の矢視ＣＣ’線及び矢視ＤＤ’線における出射光束の概略形は、図２６の（Ｂ）及び（Ｃ）に示すようになる。即ち、導光ロッド部材の出射端面から離れるほど、光束が分離されるものである。
【０１７３】
以上実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
【０１７４】
例えば、複数の照明ユニットを用いている上記第４、第５、第６、等の実施の形態において、各々の照明ユニットに可動手段であるモータが内蔵されているが、１つの可動手段（モータ）のみでも、ギアまたはベルト等を用いて、複数の照明ユニットの導光手段の稼動が可能である。
【０１７５】
また、一つの発光制御回路でも、各照明ユニットと制御線を結線することにて、複数の照明ユニットのＬＥＤ駆動タイミングの制御、モータの動作制御を行なうことが可能である。
【０１７６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、ＬＥＤのような発光体を用いた場合に困難とされてきた、集光性または平行性に優れ、且つ非常に明るい照明光を得ようとするものであり、同時点灯の発光体の構成数を必要以上に多くせず、発熱そのものを抑圧すると共に放熱性を改善し、発光体の負荷を低減しながらも効率良く非常に明るい照明光を作り出すことが可能な照明ユニットを提供し、もって、明るい投影表示が行なえる投影表示装置を提供することができる。
【０１７７】
即ち、単にＬＥＤのような発光体を多数配列して同時点灯により光量を稼ごうとする方法では、発光面の大きさに伴い光学系等も必然的に大きくならざるを得ず、装置自体の規模が大きくなってしまったり、集光性または平行性の高い光束を効率良く作り出せなかったりと、非常に困難な課題を抱えていたが、本発明はそれらを一気に解決し、ＬＥＤを照明光源とした明るく、色再現の良い投影表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る投影表示装置のブロック構成図である。
【図２】（Ａ）は照明原理を説明するための本発明の第１の実施の形態に係る投影表示装置における照明ユニットの機能ブロック図であり、（Ｂ）は発光ユニット部の構成を示す図である。
【図３】（Ａ）はＬＥＤの印加電流と発光量の関係をモデル化したグラフで示した図であり、（Ｂ）は図２の（Ｂ）中の７つのＬＥＤの発光タイミングを示す図である。
【図４】第１の実施の形態における発光ユニット部の更に別の変形例を示す図であって、特に、（Ａ）は発光ユニット部を背面から見た図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢＢ’線矢視断面図である。
【図５】第１の実施の形態に係る投影表示装置の変形例を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る投影表示装置に使用されるロッド稼動型照明ユニットの構成を示す断面図である。
【図７】第２の実施の形態に係る投影表示装置に使用されるロッド稼動型照明ユニットの右側面図である。
【図８】（Ａ）は本発明の第３の実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図であり、（Ｂ）はＬＥＤの配置と導光ロッド部材との関係を示す図である。
【図９】（Ａ）は導光ロッド部材の位置と光変調素子の駆動タイミングとの関係を示す図であり、（Ｂ）は第３の実施の形態に係る投影表示装置の電気制御系のブロック構成図である。
【図１０】本発明の第４の実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図である。
【図１１】（Ａ）はロッド稼動型照明ユニットと光変調素子の駆動タイミングを示す図であり、（Ｂ）は第４の実施の形態に係る投影表示装置の電気制御系のブロック構成図である。
【図１２】（Ａ）乃至（Ｃ）はそれぞれ本発明の第５の実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図である。
【図１３】（Ａ）は第５の実施の形態に係る投影表示装置の電気制御系のブロック構成図であり、（Ｂ）はＬＥＤの発光と光変調素子駆動のタイミングを示す図である。
【図１４】（Ａ）は本発明の第６の実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図であり、（Ｂ）はロッド稼動型照明ユニットと光変調素子の駆動タイミングを示す図である。
【図１５】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図１４の（Ａ）中のＤＭ“１”及びＤＭ“２”の分光特性を示す図であり、（Ｃ）は第６の実施の形態に係る投影表示装置の変形例の光学的な構成を示す図である。
【図１６】（Ａ）は本発明の第７の実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図、（Ｂ）はロッド稼動型照明ユニットと光変調素子の駆動タイミングを示す図であり、（Ｃ）は（Ａ）中のＤＭの分光特性を示す図である。
【図１７】各ロッド稼動型照明ユニットに使用される各色のＬＥＤの色度座標と、各色毎に合成された色座標と、色再現できる色の領域とを示す色度図である。
【図１８】色彩情報変換のための画像信号処理回路の構成を示す図である。
【図１９】本発明の第８の実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図である。
【図２０】（Ａ）は第８の実施の形態に係る投影表示装置の変形例の光学的な構成を示す図、（Ｂ）は第８の実施の形態に係る投影表示装置の電気制御系のブロック構成図であり、（Ｃ）は各ロッド稼動型照明ユニットの駆動タイミングを示す図である。
【図２１】本発明の第９の実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図である。
【図２２】第９の実施の形態に係る投影表示装置の構成を利用してＧ系の色を２色とした場合における各ロッド稼動型照明ユニットに使用される各色のＬＥＤの色度座標と色再現できる色の領域とを示す色度図である。
【図２３】第９の実施の形態に係る投影表示装置の構成を利用してＲ系の色を２色とした場合における各ロッド稼動型照明ユニットに使用される各色のＬＥＤの色度座標と色再現できる色の領域とを示す色度図である。
【図２４】本発明の第１０の実施の形態に係る投影表示装置に使用されるロッド稼動型照明ユニットにおけるＬＥＤの配置と導光ロッド部材との関係を示す図である。
【図２５】（Ａ）は本発明の第１１の実施の形態に係る投影表示装置の光学的な構成を示す図であり、（Ｂ）は第１１の実施の形態に係る投影表示装置に使用されるロッド稼動型照明ユニットにおけるＬＥＤの配置と導光ロッド部材との関係を示す図である。
【図２６】（Ａ）は図２５の（Ｂ）のＢＢ’線矢視断面図であり、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ（Ａ）の矢視ＣＣ’線及び矢視ＤＤ’線における出射光束の概略形を示す図である。
【符号の説明】
１００　　　照明ユニット
１０１　　　発光体
１０２　　　発光体駆動部
１０３，１０３Ｒ，１０３Ｇ，１０３Ｂ　　　導光手段
１０４　　　可動手段
１０５　　　センサ
１０６　　　可動手段駆動部
１０７　　　光選択制御手段
２００，２００−１，２００−２，２００−３，２００−４，２００Ｒ，２００Ｇ，２００Ｂ　　　光変調素子
２０１　　　光変調素子駆動部
２０２　　　表示デバイス
３００　　　照明手段
３０１　　　重ね合せレンズ
３０２，３０２−１，３０２−２，３０２−３，３０２−４　　　偏光変換素子
３０３，３０３−１，３０３−２，３０３−３　　　レンズ
３０４，４０１　　　ダイクロイックミラー（ＤＭ）
３０５，３０６，４０３　　　ミラー
３０７，３０８　　　偏光変換素子
３０９，３０９−１，３０９−２　　　偏光ビームスプリッタ（ＰＢＳ）
４００　　　投影光学系
４０２　　　投影レンズ
５００　　　操作パネル
６００　　　映像制御手段
６０１　　　画像信号処理回路
６０１Ａ　　　発光色分析回路
６０１Ａ１　　　センサ
６０１Ａ２　　　ＲＯＭ
６０１Ａ３　　　データ分析回路
６０１Ｂ　　　画像処理回路
６０２　　　同期制御回路
７００　　　スクリーン
８００，８００−１，８００−２，８００−３　　　ロッド稼動型照明ユニット
８０１　　　ロッドホルダ
８０２，８０２Ａ，８０２Ｂ，８０２Ｃ　　　導光ロッド部材
８０３　　　モータ
８０４　　　ＬＥＤ基板
８０５　　　ＬＥＤ
８０６　　　モータ駆動回路
８０７　　　ＬＥＤ駆動回路
８０８　　　発光制御回路
８０９　　　回転センサ
【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】
2004126144.tif 000018
【図１７】
2004126144.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
2004126144.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2004126144.tif 000024
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年7月8日(2003.7.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
【従来の技術】
従来、特定箇所に効率良く照明する集光照明装置、例えば車のヘッドライト、スタンド照明、スポットライト、懐中電灯、データプロジェクタ用照明ユニット等は、相対的により点光源に近い発光源を反射形状が工夫された反射ユニットに反射させ、また反射した光を光学レンズ等により光束の指向性を高めると言った比較的単純な方法により通常集光性能が高い照明を行なおうとしている。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
即ち、本実施の形態においては、ロッド稼動型照明ユニット８００は、ドラム状に形成したＬＥＤ基板８０４の内周に配列した複数のＬＥＤ８０５として、その約半周に相当する部分に緑（Ｇ）色の発光色のものを配置し、約１／４周に相当する部分に赤（Ｒ）色の発光色のものを配置し、約１／４周に相当する部分に青（Ｂ）色の発光色のものを配置している。このようなＬＥＤ８０５の配置とすることにより、２つの導光ロッド部材“Ａ”８０２Ａ及び“Ｂ”８０２Ｂがモータ８０３により回転しても、これら導光ロッド部材“Ａ”８０２Ａ及び“Ｂ”８０２Ｂの何れか一方は発光色ＧのＬＥＤの位置にあることになるので、該ロッド稼動型ユニット８００からは常にＧ光が出射されることとなる。これに対して、Ｒ光及びＢ光については、上記導光ロッド部材“Ａ”８０２Ａ及び“Ｂ”８０２Ｂの１／４回転毎に切り替え出射される。従って、該ロッド稼動型ユニット８００からは常時２色が出射される。




【手続補正書】
【提出日】平成15年9月22日(2003.9.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
一方、発光ユニット部３には、複数の発光体、例えばＬＥＤＬ１，Ｌ２，…，Ｌｎが配置構成されている。これらＬＥＤは、それ自体が機械的に可動可能な機構になっている。ＬＥＤを駆動させ可動するために発光体可動部４が構成されている。上記発光体可動制御部２は、この発光体可動部４に対し、ＬＥＤの移動制御量を与える。その与えられた制御量に応じて、ＬＥＤは上記発光体可動部４によって、空間的高速移動がなされる。上記発光体可動部４は、例えば電磁式モータ、静電式モータ、など電気的に移動制御できるものが現実的であり、求められる条件によって適切なる手段が選択されれば良い。