(57)【要約】【課題】液晶の応答速度を速くすることなく、スクリーンに投影される動画を明確に表示する。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する。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する。【解決手段】プロジェクタは、複数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液晶表示部２と、この液晶表示部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、液晶表示部２を制御する映像回路４と、映像回路４が液晶表示部２に画像を作成する垂直同期信号に同期して、ＬＥＤ光源１を点滅する点灯回路５とを備える。【選択図】　図３
2004061779.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数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液晶表示部（２）と、この液晶表示部（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、液晶表示部（２）を制御する映像回路（４）と、映像回路（４）が液晶表示部（２）に画像を作成する垂直同期信号に同期して、ＬＥＤ光源（１）を点滅する点灯回路（５）とを備えるプロジェクタ。
【請求項２】
点灯回路（５）が、１フレームに１回の割合でＬＥＤ光源（１）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フレームに複数回の割合でＬＥＤ光源（１）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秒間のフレーム数又はフィールド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秒間のフィールド数が１００フィールドよりも少ない状態で、１フィールドに複数回の割合で発光ダイオードを点灯する請求項４に記載されるプロジェクタ。
【請求項６】
点灯回路（５）が、発光ダイオードの点灯開始時間を特定する点灯開始回路（１１）を備え、この点灯開始回路（１１）が垂直同期信号に基づいて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】
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。
【請求項９】
消灯回路（１２）が、映像信号の開始時間で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発光ダイオードを消灯する請求項８に記載されるプロジェクタ。
【請求項１０】
消灯回路（１２）が、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請求項１に記載されるプロジェクタ。
【請求項１１】
ＬＥＤ光源（１）が、赤ＬＥＤ光源（１Ｒ）と、青ＬＥＤ光源（１Ｂ）と、緑ＬＥＤ光源（１Ｇ）とを備え、液晶表示部（２）が、赤液晶表示部（２Ｒ）と、青液晶表示部（２Ｂ）と、緑液晶表示部（２Ｇ）とを備えており、赤ＬＥＤ光源（１Ｒ）が赤液晶表示部（２Ｒ）に赤色光を照射し、青ＬＥＤ光源（１Ｂ）が青液晶表示部（２Ｂ）に青色光を照射し、緑ＬＥＤ光源（１Ｇ）が緑液晶表示部（２Ｇ）に緑色光を照射し、赤液晶表示部（２Ｒ）と、青液晶表示部（２Ｂ）と、緑液晶表示部（２Ｇ）で作成された画像を合成して投影レンズ（３）でスクリーン（８）に表示するようにしてなる請求項１に記載のプロジェクタ。
【請求項１２】
赤液晶表示部（２Ｒ）と、青液晶表示部（２Ｂ）と、緑液晶表示部（２Ｇ）の画像を合成する合成用光学系（６）を備え、赤液晶表示部（２Ｒ）と、青液晶表示部（２Ｂ）と、緑液晶表示部（２Ｇ）の画像を、赤、青、緑の３色のトリミングフィルタ（１７）に透過させて合成用光学系（６）で合成する請求項１１に記載のプロジェクタ。
【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、緑の液晶表示部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。
【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液晶表示部２２と、この液晶表示部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。
【０００４】
【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、液晶表示部の画像をスクリーンに投影する。ところで、液晶表示部は、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。この弊害を解消することを目的として、より応答速度の速い液晶が開発されている。しかしながら、現在製造されている最も速い液晶であっても、極めて速く変化する動画を明瞭な画像で表示するのは難しい。
【０００５】
本発明の第１の目的は、この弊害を解消すること、すなわち液晶の応答速度を速くすることなく、スクリーンに投影される動画を明確に表示できるプロジェクタを提供することにある。
【０００６】
さらに、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。
【０００７】
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。
【０００８】
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、残りの吸収して分光する。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。
【０００９】
本発明の第２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を目的に開発されたものである。したがって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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のプロジェクタは、複数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液晶表示部２と、この液晶表示部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、液晶表示部２を制御する映像回路４と、映像回路４が液晶表示部２に画像を作成する垂直同期信号に同期して、ＬＥＤ光源１を点滅する点灯回路５とを備える。
【００１１】
点灯回路５は、液晶表示部２が１フレームに１回の割合で、あるいは１フレームに複数回の割合でＬＥＤ光源１を点灯することができる。この点灯回路５は、１秒間のフレーム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。画面枚数検出制御回路１５は、１秒間のフィールド数で、発光ダイオードの点灯を制御することもできる。フィールド数とフレーム数は相関関係がある。ＮＴＳＣ式のテレビジョンは、インターレス走査をするので、２フィールドが１フレームとなる。飛び越し走査をして、２画面に相当する２フィールドの画像で、１コマに相当する１フレームの画像を構成するからである。コンピュータのモニタは、ノンインターレス走査をするので１フィールドが１フレームとなる。したがって、フィールドとフレームの関係は、インターレス方式にあっては２フィールドが１フレームとなり、ノンインターレス方式にあっては１フィールドが１フレームとなる。このため、本明細書において、ノンインターレス方式においては、フィールドはフレームに相当し、反対にフレームはフィールドに相当する。また、インターレス方式においては、２フィールドを１フレームと同じ意味と解釈する。
【００１２】
画面枚数検出制御回路１５は、たとえば１秒間のフィールド数が１００フィールドよりも少ない状態で、１フィールドに複数回の割合で発光ダイオードを点灯する。点灯回路５は、１秒間のフィールド数が少ない入力画像信号を入力して、フリッカーをなくすることができる。とくに、１秒間のフィールド数が相当に少なくて、フリッカーが顕著になる入力画像信号を入力して、フリッカーをなくすることができる。
【００１３】
さらに、点灯回路５は、発光ダイオードの点灯開始時間を特定する点灯開始回路１１で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。この点灯開始回路１１は、垂直同期信号に基づいて発光ダイオードの点灯開始時間を特定する。さらに、この点灯開始回路１１にはタイマーが使用できる。
【００１４】
点灯回路５は、発光ダイオードの消灯時間を消灯回路１２で特定できる。この消灯回路１２は、たとえば垂直同期信号の間にある映像信号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。とくに、この消灯回路１２は、映像信号の開始時間で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発光ダイオードを消灯することができる。また、消灯回路１２は、垂直同期信号、点灯開始回路１１から出力される点灯開始パルス、垂直同期信号及び水平同期信号のいずれかを検出して発光ダイオードの消灯時間を特定することもできる。
【００１５】
さらに、本発明のプロジェクタは、ＬＥＤ光源１を、赤ＬＥＤ光源１Ｒと青ＬＥＤ光源１Ｂと緑ＬＥＤ光源１Ｇとで構成し、液晶表示部２を、赤液晶表示部２Ｒと青液晶表示部２Ｂと緑液晶表示部２Ｇとで構成することができる。このプロジェクタは、赤ＬＥＤ光源１Ｒが赤液晶表示部２Ｒに赤色光を照射し、青ＬＥＤ光源１Ｂが青液晶表示部２Ｂに青色光を照射し、緑ＬＥＤ光源１Ｇが緑液晶表示部２Ｇに緑色光を照射し、赤液晶表示部２Ｒと青液晶表示部２Ｂと緑液晶表示部２Ｇで作成された画像を合成して投影レンズ３でスクリーン８に表示する。
【００１６】
さらに、本発明のプロジェクタは、赤液晶表示部２Ｒと、青液晶表示部２Ｂと、緑液晶表示部２Ｇの画像を、合成用光学系６で合成してスクリーン８に表示することができる。このプロジェクタは、赤液晶表示部２Ｒと、青液晶表示部２Ｂと、緑液晶表示部２Ｇの画像を、赤、青、緑の３色のトリミングフィルタ１７に透過させて合成用光学系６で合成することにより、スクリーン８に混色のない綺麗な画像を表示できる。
【００１７】
【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。
【００１８】
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。
【００１９】
図３と図４に示すプロジェクタは、複数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液晶表示部２と、この液晶表示部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、液晶表示部２を制御する映像回路４と、映像回路４が液晶表示部２に画像を作成する垂直同期信号に同期して、ＬＥＤ光源１を点滅する点灯回路５とを備える。図３の液晶表示部２は、光の透過率を変化させて動画である画像を作成し、図４の液晶表示部２は、光の反射率を変化させて動画である画像を作成する。この図のプロジェクタは、フルカラーの画動を表示するために、赤、青、緑の画像を合成する合成用光学系６を備える。本発明は、液晶表示部の構造を特定しない。液晶表示部２は、光の透過率や反射率を変化させて画像を作成できる全ての機構とすることができる。液晶表示部２は、偏光板と液晶プレートとを積層してなる、現在のプロジェクタに使用される液晶ディスプレイも使用できる。さらに、本発明のプロジェクタは、液晶表示部の構成を特徴とするものでなく、液晶表示部として、これから開発されるものであって、反射率や透過率を変化させて画像を作成できる全てのものが使用できる。
【００２０】
図のプロジェクタは、フルカラーの動画をスクリーン８に表示するために、赤、青、緑のＬＥＤ光源１を備える。すなわち、図のプロジェクタは、赤ＬＥＤ光源１Ｒと、青ＬＥＤ光源１Ｂと、緑ＬＥＤ光源１ＧとでＬＥＤ光源１を構成している。ただし、本発明のプロジェクタは、必ずしも赤、青、緑のＬＥＤ光源を設ける必要はない。単色の発光ダイオードのみを使用してなるＬＥＤ光源で、スクリーン８にモノクロの画像を表示できるからである。モノクロのプロジェクタは、白色の発光ダイオードでＬＥＤ光源を構成する。ただし、赤、青、緑のＬＥＤ光源を使用して、モノクロの画像を表示することもできる。また、赤、青、緑のＬＥＤ光源のいずれかひとつを使用して、モノクロの画像を表示することもできる。
【００２１】
赤、青、緑の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平面に並べている。複数の発光ダイオードは縦横に並べられる。赤、青、緑のＬＥＤ光源は、たとえば１０〜３，０００，０００個、好ましくは２０〜１００，０００個、さらに好ましくは３０〜１０，０００個の発光ダイオードで構成する。赤と青と緑の発光ダイオードからなるＬＥＤ光源は、トータルでは３倍の個数の発光ダイオードで構成される。ただし、ＬＥＤ光源は、必ずしも複数の発光ダイオードを縦横に並べる必要はなく、また平面状に並べる必要もない。たとえば、複数の発光ダイオードを球面に並べるように配列することもできる。複数の発光ダイオードは、液晶表示部２に光を照射する方向に向けて固定される。
【００２２】
ＬＥＤ光源１を構成する複数の発光ダイオードは、互いに直列並列に接続され、さらに複数の発光ダイオードを直列並列に接続している直列並列回路が、さらに直列並列に接続される。複数の発光ダイオードは、たとえば、図５に示すように、互いに直列並列に接続して格子状に配列することができる。このように接続される発光ダイオードは、仮にいずれかの発光ダイオードが故障して点灯しなくなっても、また回路のいずれかの部分が断線しても、残りの全ての発光ダイオードを点灯できる特長がある。ただし、全ての発光ダイオードを直列に接続し、あるいは並列に接続することもできる。赤、青、緑のＬＥＤ光源からなるＬＥＤ光源１は、全ての発光ダイオードを一緒に点滅する。このプロジェクタは、点灯回路５を簡単にできる。ただし、本発明のプロジェクタは、赤ＬＥＤ光源１Ｒと、青ＬＥＤ光源１Ｂと、緑ＬＥＤ光源１Ｇを、時間をずらせて別々に点灯することもできる。
【００２３】
ＬＥＤ光源１は、液晶表示部２に向かって光を照射する。図３のプロジェクタは、発光ダイオードの発光を集光して、効率よく液晶表示部２を照射するために、ＬＥＤ光源１と液晶表示部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液晶表示部２に照射する。図のプロジェクタは、ＬＥＤ光源１と液晶表示部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。本発明のプロジェクタは、必ずしも光集光部を設ける必要はない。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、発光を有効に液晶表示部に照射できるからである。
【００２４】
液晶表示部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動画を作成する。液晶表示部２のドット数は、たとえば６４０×４８０である。図のプロジェクタは、赤、青、緑の画像を合成してフルカラーの画像を作成するために、液晶表示部２を、赤液晶表示部２Ｒと、青液晶表示部２Ｂと、緑液晶表示部２Ｇで構成している。赤液晶表示部２Ｒには赤ＬＥＤ光源１Ｒから赤色光が照射され、青液晶表示部２Ｂには青ＬＥＤ光源１Ｂから青色光が照射され、緑液晶表示部２Ｇには緑ＬＥＤ光源１Ｇから緑色光が照射される。赤液晶表示部２Ｒと、青液晶表示部２Ｂと、緑液晶表示部２Ｇで作成された画像は、合成用光学系６で合成され、合成されたフルカラーの画像が投影レンズ３でスクリーン８に表示される。
【００２５】
図４の合成用光学系６は、赤液晶表示部２Ｒと、青液晶表示部２Ｂと、緑液晶表示部２Ｇの画像を合成する２枚の鏡９を備えている。２枚の鏡９は、青赤色光を透過させて、赤色光と緑色光を直角に反射して、赤、青、緑の動画を合成する。ただし、本発明のプロジェクタは、合成用光学系を図に示すものに特定しない。合成用光学系には、赤、青、緑の動画を１枚に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。
【００２６】
投影レンズ３は、合成用光学系６で合成されたフルカラーの動画である画像を、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。
【００２７】
映像回路４は、映像信号と同期信号を含む入力画像信号で液晶表示部２を制御して、液晶表示部２に動画である画像を作成する。映像回路４は、垂直同期信号に同期して、液晶表示部２に動画を表示する。図のプロジェクタは、赤液晶表示部２Ｒと、青液晶表示部２Ｂと、緑液晶表示部２Ｇとを備えるので、映像回路４は、各々の液晶表示部２に赤、青、緑の画像を表示させる。液晶表示部２に表示する画像を、垂直同期信号に同期して切り換えて動画を表示する。映像回路４は、１フレームの画像を、入力画像信号に含まれる垂直同期信号の間の赤、青、緑の画像信号で作成する。図のプロジェクタは、赤、青、緑の映像回路４を備えているので、赤の映像回路４は赤液晶表示部２Ｒの画像を作成し、青の映像回路４は青液晶表示部２Ｂの画像を作成し、緑の映像回路４は緑液晶表示部２Ｇの画像を作成する。
【００２８】
点灯回路５は、映像回路４が液晶表示部２に作成する画像に同期して、１フレームの画像に対して１回の割合で、あるいは１フレームの画像に対して複数回の割合でＬＥＤ光源１の発光ダイオードを点灯する。ＬＥＤ光源１の発光ダイオードは、連続しては点灯されない。１フレームに１回または複数回の割合で一定時間点灯される。したがって、点灯回路５がＬＥＤ光源１の発光ダイオードを点灯する時間は、１フレームを表示する時間よりも短く制御される。たとえば、映像回路４が３０フレーム／秒の割合で画像を作成する場合、発光ダイオードの点灯時間は３３ｍｓｅｃよりも短く制御される。
【００２９】
発光ダイオードの点灯時間を短くするほど、動画の解像度は向上する。点灯時間における液晶表示部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フレームに表示される画像が変化しない状態である。しかしながら、液晶は応答時間に遅れがあるので、現実には１フレーム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フレーム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。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フレームの画像変化が少なくなって、画像の解像度が向上する。
【００３０】
ただ、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。発光ダイオードの平均電力が小さくなるからである。発光ダイオードの平均電力を少なくして輝度が低下すると、発光ダイオードに流す電流を増加して輝度を高くすることができる。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、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、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、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を構成する発光ダイオードの個数を多くし、あるいは発光ダイオードに、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。
【００３１】
以上のことから、ＬＥＤ光源１を構成している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、発光ダイオードの明るさと、ＬＥＤ光源１を構成する発光ダイオードの個数を考慮して、たとえば、１フレームの時間の１０〜８０％、好ましくは２０〜６０％、さらに好ましくは３０〜５０％に設定される。さらに、１フレームに複数回（ｎ回）の割合で発光ダイオードを点灯する場合は、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、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、発光ダイオードの点灯時間を長くする。
【００３２】
入力画像信号でＬＥＤ光源１の発光ダイオードを点滅する点灯回路５のブロック図を図６に示す。この図の点灯回路５は、入力画像信号から垂直同期信号を分離する同期分離回路１０と、同期分離回路１０の垂直同期信号から１秒間のフレーム数を検出して、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、同期分離回路１０で分離された垂直同期信号をトリガー信号として、このトリガーから所定の時間ずれた発光ダイオードの点灯開始パルスを発生させる点灯開始回路１１と、この点灯開始回路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れる消灯回路１２と、点灯開始回路１１の点灯開始パルスと消灯回路１２の消灯パルスで発光ダイオードを点灯するスイッチング回路１３と、発光ダイオードの電流を制御する電流制御回路１４と、各々の発光ダイオードの電流を制御して照度むらを解消する輝度むら補正回路１６とを備える。
【００３３】
同期分離回路１０は、入力画像信号に含まれる垂直同期信号を分離する回路であるから、同期信号を入力画像信号から分離して入力するプロジェクタは、同期分離回路１０を必要としない。
【００３４】
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を検出する。インターレス方式においては、２フィールドの画像で、１コマに相当する１フィールドの画像を構成するので、２フィールドが１フレームとなる。これに対して、ノンインターレス方式においては１フィールドが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、フィールド数を検出し、あるい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できる。人間の目は、１秒間のフィールド数が、輝度により変化するが、５０〜６０フィールド／秒よりも少ないと、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、１秒間のフィールド数が少なくなってフリッカーが発生するときに、１フィールドに複数回（ｎ回）、発光ダイオードを点灯してフィールド数を等価的に多く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秒間のフィールド数が１００フィールドよりも少ない状態で、１フィールドに複数回（ｎ回）の割合で発光ダイオードを点灯する。１フィールドにｎ回発光ダイオードを点灯させると、１秒間の等価的なフィールド数はもとのｎ倍となる。このように、１フィールドに複数回の割合で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フィールドの入力画像信号が入力されても、１フィールドに、たとえば８０回以上の割合で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がフリッカーを感じることがない程度であっても、１フィールド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、点灯開始回路１１と消灯回路１２を制御して、発光ダイオードの点灯を制御する。
【００３５】
図７は、１フィールドに１回の割合で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８は１フレームに２回の割合いで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。ノンインターレス方式の入力画像信号においては、図９に示すように垂直同期信号の間が１フィールドであって、しかも１フレームとなる。インターレス方式の入力画像信号にあっては、図１０に示すように、垂直同期信号の間が１フィールドとなり、２フィールドが１フレームとなる。図７は１フィールドに１回の割合で発光ダイオードを点灯し、図８は１フィールドに２回の割合で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、フィールドはフレームと同じになるので、図７は１フレームに１回の割合で発光ダイオードを点灯し、図８は１フレームに２回の割合で発光ダイオードを点灯している。インターレス方式は、２フィールドが１フレームに相当するので、図７と図８がインターレス方式の場合には、図７は１フレームに２回の割合で発光ダイオードを点灯し、図８は１フレームに４回の割合で発光ダイオードを点灯することになる。本発明のプロジェクタは、図示しないが、１フィールドに３回以上の割合で発光ダイオードを点灯することもできる。
【００３６】
点灯開始回路１１はタイマーである。タイマーである点灯開始回路１１は、垂直同期信号から発光ダイオードの点灯を開始するまでの遅延時間（Ｔ１）を特定する。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。
【００３７】
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７は、映像信号開始時間を発光ダイオードの消灯時間とするタイミングチャートを示している。このタイミングチャートで発光ダイオードを消灯する消灯回路１２は、映像信号の開始時間を検出し、映像信号の開始時間で消灯パルスを出力し、消灯パルスのタイミングで発光ダイオードを消灯する。この消灯回路１２は、映像信号開始時間に消灯パルスを出力して発光ダイオードを消灯させるが、発光ダイオードの消灯時間は映像信号開始時間よりも遅く、あるいは速くすることもできる。このことを実現する消灯回路１２として、タイマーが使用できる。消灯回路１２は、映像信号でなくて垂直同期信号に基づいて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。この消灯回路１２は、垂直同期信号をトリガーパルスとしてカウントを開始するタイマーで実現できる。タイマーは、カウントアップする消灯パルスを出力して発光ダイオードを消灯する。また消灯回路１２は、点灯開始回路１１から出力される点灯開始パルスに基づいて、発光ダイオードの消灯時間を特定することもできる。この消灯回路１２も点灯開始パルスでカウントを開始するタイマーで実現できる。この消灯回路１２であるタイマーも、カウントアップしたときに消灯パルスを出力して、発光ダイオードを消灯する。さらにまた、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、発光ダイオードを消灯する。
【００３８】
発光ダイオードは、図７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。発光ダイオードの点灯時間（Ｔ２）は、たとえば、１フィールドの時間の１０〜９９％、好ましくは２０〜８０％、さらに好ましくは３０〜５０％に設定される。
【００３９】
液晶表示部２は、ふたつの垂直同期信号の間にある映像信号で１画像を表示する。したがって、１フィールドに１回の割合で発光ダイオードを点灯する点灯回路５は、図７に示すように、１フィールドに１回の割合でＬＥＤ光源１の発光ダイオードを点灯する。ただし、本発明のプロジェクタは、図８に示すように、１フィールドに２回の割合で、発光ダイオードを点灯することもできる。この点灯回路は、１回目に発光ダイオードを点灯する第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発光ダイオードを消灯する消灯パルスと、２回目に発光ダイオードを点灯する第２点灯開始パルスと、第２点灯開始パルスで点灯した発光ダイオードを消灯する第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、第１点灯開始パルスと、第１消灯パルスと、第２点灯開始パルスと、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、発光ダイオードを点滅する。同じようにして、１フィールドに３回以上の割合で、発光ダイオードを点灯することができる。
【００４０】
輝度むら補正回路１６は、ＬＥＤ光源１を構成している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、赤ＬＥＤ光源１Ｒと、青ＬＥＤ光源１Ｂと、緑ＬＥＤ光源１Ｇを構成する。輝度むら補正回路１６は、ＬＥＤ光源１を構成している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の隅部を照射する発光ダイオードの出力を大きくする。輝度むら補正回路１６は、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。
【００４１】
さらに、図３のプロジェクタは、合成用光学系６と液晶表示部２との間にトリミングフィルタ１７を配設している。トリミングフィルタ１７は、赤色光を透過させる赤のトリミングフィルタ１７Ｒと、青色光を透過させるの青のトリミングフィルタ１７Ｂと、緑色光を透過させるの緑のトリミングフィルタ１７Ｇからなる。赤のトリミングフィルタ１７Ｒは、赤の液晶表示部２Ｒと合成用光学系６との間に配設されて、赤の画像を透過させて合成用光学系６に入射する。青のトリミングフィルタ１７Ｂは、青の液晶表示部２Ｂと合成用光学系６との間に配設されて、青の画像を透過させて合成用光学系６に入射する。緑のトリミングフィルタ１７Ｇは、緑の液晶表示部２Ｇと合成用光学系６との間に配設されて、緑の画像を合成用光学系６に入射する。図に示すように、トリミングフィルタ１７を設けているプロジェクタは、スクリーン８に綺麗な色彩の画像を表示できる。とくに、ＬＥＤ光源を使用する本発明のプロジェクタは、トリミングフィルタ１７に、透過させる光の通過帯域幅の狭いものを使用できるので、赤、青、緑の画像の色純度を高くして、スクリーン８に綺麗な色の画像を表示できる。トリミングフィルタ１７が、合成用光学系６を透過した不要な光を吸収して、赤、青、緑の画像のみを合成用光学系６で合成してスクリーン８に表示できるからである。合成用光学系は、入射される青の光が、透過して赤と緑の液晶表示部に照射される性質がある。同じように、赤と緑の入射光も、他の部分に透過される。合成用光学系を透過して赤と緑の液晶表示部を照射する光は、液晶表示部で反射されて再び合成用光学系に入射されてスクリーンに表示される。この現象は、スクリーンの画像の色純度を悪くする。それは、赤、青、緑の画像が互いに影響して、スクリーンに表示されるからである。トリミングフィルタ１７が光を透過させる帯域幅が狭いと、合成用光学系を透過する不要な光成分を充分に吸収できる。このため、通過帯域幅の狭いトリミングフィルタ１７のプロジェクタは、合成用光学系６を透過した不要な光を効率よく吸収して、スクリーン８に投影される赤、青、緑の画像の混色を有効に防止し、色純度の高い綺麗な画像を表示できる。
【００４２】
以上の実施例のプロジェクタは、ＬＥＤ光源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で点滅しているが、本発明は、図１１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、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。
【００４３】
【発明の効果】
本発明のプロジェクタは、液晶の応答速度を速くすることなく、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、複数の発光ダイオードを並べているＬＥＤ光源から放射される光の透過率又は反射率を液晶表示部で変化させて画像を作成してスクリーンに投影しており、液晶表示部を映像回路で制御すると共に、映像回路が液晶表示部に画像を作成する垂直同期信号に同期して、点灯回路でＬＥＤ光源を点滅しているからである。本発明のプロジェクタは、光源である発光ダイオードを、映像回路の垂直同期信号に同期して点滅させるので、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、液晶の応答速度を速くすることなく、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。
【００４４】
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。
【００４５】
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】複数の発光ダイオードを接続する一例を示す回路図
【図６】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７】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８】点灯回路が発光ダイオードを点灯するタイミングの他の一例を示すタイミングチャート図
【図９】ノンインターレス方式の入力画像信号のタイミングチャート図
【図１０】インターレス方式の入力画像信号のタイミングチャート図
【図１１】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
１Ｇ…緑ＬＥＤ光源
１Ｂ…青ＬＥＤ光源
２…液晶表示部　　　　　　２Ｒ…赤液晶表示部
２Ｇ…緑液晶表示部
２Ｂ…青液晶表示部
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…同期分離回路
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…輝度むら補正回路
１７…トリミングフィルタ　１７Ｒ…赤のトリミングフィルタ
１７Ｇ…緑のトリミングフィルタ
１７Ｂ…青のトリミングフィルタ
２０…光源
２１…色分解・再結合用プリズム光学系
２２…液晶表示部
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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