(57)【要約】【課題】光源光の利用効率が高く、装置の小型化を実現し得る投射型表示装置を提供する。【解決手段】本発明の投射型表示装置１は、光源２と、光源２から射出される光を変調する液晶ライトバルブ５と、光源２から射出される光を走査させるミラースキャナー３と、投射レンズ６とを備えている。ミラースキャナー３が、光源２からの白色光が入射された際に各々が特定の色光を選択反射する３枚のダイクロイックミラー７ａ，７ｂ，７ｃが組み合わされて回動可能とされている。ミラースキャナー３の回動動作により、異なる色の反射光が所定の間隔をおいて液晶ライトバルブ５上で走査されるとともに、液晶ライトバルブ５が、異なる色の反射光の走査に対応して駆動される。【選択図】        図１
2004347681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源から射出される光を変調する光変調手段と、前記光源から射出される光を反射させ、該光を走査しつつ前記光変調手段に照射する光走査手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置であって、
前記光源が、白色光を射出する白色光源を備え、
前記光走査手段が、前記光源からの白色光が入射された際に各々が特定の色光を選択的に反射する選択反射部材が複数組み合わされて回動可能とされた構成を有し、
前記複数の選択反射部材の回動動作により、前記複数の選択反射部材からの異なる色の反射光が所定の間隔をおいて前記光変調手段上で走査されるとともに、前記光変調手段が、前記異なる色の反射光の走査に対応して駆動されることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項２】
光源と、前記光源から射出される光を変調する光変調手段と、前記光源から射出される光を反射させ、該光を走査しつつ前記光変調手段に照射する光走査手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置であって、
前記光源が、異なる色の色光をそれぞれ射出する複数の固体発光素子を備え、
前記光走査手段が、前記光源からの各色光を反射する反射部材が回動可能とされた構成を有するとともに、前記複数の固体発光素子が、各固体発光素子から前記反射部材への光の入射角度が各色光によって異なるように配置され、
前記反射部材の回動動作により、前記反射部材からの異なる色の反射光が所定の間隔をおいて前記光変調手段上で走査されるとともに、前記光変調手段が、前記異なる色の反射光の走査に対応して駆動されることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項３】
光源と、前記光源から射出される光を変調する光変調手段と、前記光源から射出される光を反射させ、該光を走査しつつ前記光変調手段に照射する光走査手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置であって、
前記光源が、異なる色の色光をそれぞれ射出する複数の固体発光素子を備え、
前記光走査手段が、前記光源からの異なる色の色光が入射された際に各々が特定の色光を選択的に反射する選択反射部材が複数、角度をなして組み合わされて回動可能とされた構成を有し、
前記選択反射部材の回動動作により、前記複数の選択反射部材からの異なる色の反射光が所定の間隔をおいて前記光変調手段上で走査されるとともに、前記光変調手段が、前記異なる色の反射光の走査に対応して駆動されることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項４】
前記異なる色の色光を射出する固体発光素子毎に、各固体発光素子の点灯・消灯操作、および光量調整操作を独立して実施可能な光源制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項２または３に記載の投射型表示装置。
【請求項５】
前記反射部材もしくは前記選択反射部材の回動動作中の一部の期間において、前記光源制御手段により前記光変調手段に照射されない光を射出している前記固体発光素子を消灯することを特徴とする請求項４に記載の投射型表示装置。
【請求項６】
前記反射部材もしくは前記選択反射部材の回動動作が往復の首振り動作であり、該首振り動作の往復の双方において前記光源から光を射出させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項７】
前記反射部材もしくは前記選択反射部材の回動動作が往復の首振り動作であり、該首振り動作の往復のいずれか一方において前記光源から光を射出させることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項８】
前記光変調手段への入射光を、前記反射光の走査方向に所定の幅を持つように帯状に整形する光整形手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の投射型表示装置。
【請求項９】
光源と、前記光源から射出される光を変調する光変調手段と、前記光源から射出される光を反射させ、該光を走査しつつ前記光変調手段に照射する光走査手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置に用い、前記光源と前記走査手段とを備えた照明装置であって、
前記光源が、白色光を射出する白色光源を備え、
前記光走査手段が、前記光源からの白色光が入射された際に各々が特定の色光を選択的に反射する選択反射部材が複数組み合わされて回動可能とされた構成を有し、
前記複数の選択反射部材の回動動作により、前記複数の選択反射部材からの異なる色の反射光が所定の間隔をおいて被照明領域上で走査されることを特徴とする照明装置。
【請求項１０】
光源と、前記光源から射出される光を変調する光変調手段と、前記光源から射出される光を反射させ、該光を走査しつつ前記光変調手段に照射する光走査手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置に用い、前記光源と前記走査手段とを備えた照明装置であって、
前記光源が、異なる色の色光をそれぞれ射出する複数の固体発光素子を備え、
前記光走査手段が、前記光源からの各色光を反射する反射部材が回動可能とされた構成を有するとともに、前記複数の固体発光素子が、各固体発光素子から前記反射部材への光の入射角度が各色光によって異なるように配置され、
前記反射部材の回動動作により、前記反射部材からの異なる色の反射光が所定の間隔をおいて被照明領域上で走査されることを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
光源と、前記光源から射出される光を変調する光変調手段と、前記光源から射出される光を反射させ、該光を走査しつつ前記光変調手段に照射する光走査手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置に用い、前記光源と前記走査手段とを備えた照明装置であって、
前記光源が、異なる色の色光をそれぞれ射出する複数の固体発光素子を備え、
前記光走査手段が、前記光源からの異なる色の色光が入射された際に各々が特定の色光を選択的に反射する選択反射部材が複数組み合わされて回動可能とされた構成を有するとともに、前記複数の固体発光素子が、各固体発光素子から前記選択反射部材への光の入射角度が各色光によって異なるように配置され、
前記選択反射部材の回動動作により、前記複数の選択反射部材からの異なる色の反射光が所定の間隔をおいて被照明領域上で走査されることを特徴とする照明装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、投射型表示装置、特にフルカラー、単板式の投射型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大画面で複数人が同時に見ることができる画像表示装置として投射型表示装置が開発され、実用化されている。投射型表示装置は、光源光を例えば液晶ライトバルブを用いた光変調装置により変調して画像光とし、この画像光をスクリーン等の表示画面に投影して表示するものである。投射型液晶表示装置（液晶プロジェクタ）の方式には、いわゆる３板式と呼ばれるものと単板式と呼ばれるものがある。３板式は、光源光を例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３色の色光に分離し、各色光に対応する３枚の液晶ライトバルブでそれぞれ光変調を行うものである。単板式は、１枚の液晶ライトバルブで各色に対応する光変調を行うものである。単板式の投射型表示装置は、液晶ライトバルブが１枚で済み、光学系も簡単になることから小型化に適している。
【０００３】
単板式の投射型表示装置において白色光源を用いてカラー表示を行う場合、以下の２つのタイプのものがある。一つは、カラーフィルターを備えた液晶ライトバルブを用い、Ｒ、Ｇ、Ｂの３ドットで１画素とする空間分割タイプのもの、他の一つは、カラーホイール等で白色光をＲ、Ｇ、Ｂの各色光に時間的に分離し、液晶ライトバルブで時分割駆動を行う時間分割タイプのものである。いずれのタイプにしても、この種の投射型表示装置では、例えば白色光がカラーフィルターやカラーホイールのＲの領域に照射されたとき、白色光中に含まれるＧの成分、Ｂの成分は表示に寄与せずに無駄になってしまい、光源から射出される全光量の約１／３しか利用できていない。そこで、分離された色光を帯状の光束とし、この光束を走査しつつ１枚の液晶ライトバルブに照射し、この液晶ライトバルブで各色光の照射された場所に応じた駆動を行うものが、下記の特許文献１に開示されている。この特許文献１の装置は、白色光を空間的に色分離した後のＲ、Ｇ、Ｂの各色光、あるいは３つの光源から得られたＲ、Ｇ、Ｂの各色光を回転多面鏡（ポリゴンミラー）に入射させ、ポリゴンミラーの回転によりこれら各色光をライトバルブ上で走査させるというものである。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３３７２８６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に、単板式の投射型表示装置は小型で安価であるという利点を持つはずであるが、特許文献１に記載された投射型表示装置では上記の利点が得られなかった。その理由は、特許文献１に記載された投射型表示装置はポリゴンミラーを用いているが、ポリゴンミラーは投射型表示装置を構成する各種部品の中でもかなり大型の部品であり、装置の小型化を阻害するからである。また、色分離のための光学系も装置内の多くのスペースを占有してしまう。さらに、これらポリゴンミラーや色分離光学系が製造コストの高騰を引き起こすことになる。
【０００６】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、光源光の利用効率が高く、装置の小型化を実現し得る投射型表示装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の第１の投射型表示装置は、光源と、光源から射出される光を変調する光変調手段と、光源から射出される光を反射させ、光を走査しつつ光変調手段に照射する光走査手段と、光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置であって、前記光源が、白色光を射出する白色光源を備え、前記光走査手段が、前記光源からの白色光が入射された際に各々が特定の色光を選択的に反射する選択反射部材が複数組み合わされて回動可能とされた構成を有し、前記複数の選択反射部材の回動動作により、前記複数の選択反射部材からの異なる色の反射光が所定の間隔をおいて前記光変調手段上で走査されるとともに、前記光変調手段が、前記異なる色の反射光の走査に対応して駆動されることを特徴とする。
【０００８】
本発明の第１の投射型表示装置は、特定の色光を選択的に反射する選択反射部材が複数組み合わされて回動可能とされた光走査手段を有している。そのため、複数の選択反射部材によって光源からの白色光が異なる色の反射光に所定の間隔をおいて分光される。つまり、光走査手段が分光手段も兼ねている。そして、分光された色光を光変調手段上で走査するとともに、光変調手段を各色光の走査に対応して駆動することで時分割でカラー表示が可能となる。この構成によって、分光手段やカラーフィルターが不要となり、装置の小型化が図れ、装置が安価となる。また、白色光を分光した全ての色光が表示に寄与するので、光源光の利用効率が高く、明るい画像が得られる。具体的な構成の一例として、選択反射部材としてダイクロイックミラーを用い、複数のダイクロイックミラーを組み合わせて回動可能としたもので光走査手段を構成することもできる。軸を中心に回動可能としたミラーは一般にガルバノミラーと呼ばれるが、ガルバノミラーはポリゴンミラーに比べて小型に構成することができる。
【０００９】
本発明の第２の投射型表示装置は、光源と、光源から射出される光を変調する光変調手段と、光源から射出される光を反射させ、光を走査しつつ光変調手段に照射する光走査手段と、光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置であって、前記光源が、異なる色の色光をそれぞれ射出する複数の固体発光素子を備え、前記光走査手段が、前記光源からの各色光を反射する反射部材が回動可能とされた構成を有するとともに、前記複数の固体発光素子が、各固体発光素子から前記反射部材への光の入射角度が各色光によって異なるように配置され、前記反射部材の回動動作により、前記反射部材からの異なる色の反射光が所定の間隔をおいて前記光変調手段上で走査されるとともに、前記光変調手段が、前記異なる色の反射光の走査に対応して駆動されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第２の投射型表示装置は、光源からの色光を反射する反射部材が回動可能とされた光走査手段を有している。そして、異なる色の色光をそれぞれ射出する複数の固体発光素子を備え、複数の固体発光素子から反射部材への光の入射角度が各色光によって異なる配置となっている。したがって、本発明の第１の投射型表示装置のように光走査手段が分光手段を兼ねるわけではないが、反射部材から異なる色の反射光が所定の角度を持って射出されることになる。その色光を光変調手段上で走査するとともに、光変調手段を各色光の走査に対応して駆動することで時分割でカラー表示が可能となる。この構成によって、分光手段やカラーフィルターが不要となり、装置の小型化が図れ、装置が安価となる。また、光源からの全ての色光が表示に寄与するので、光源光の利用効率が高く、明るい画像が得られる。
【００１１】
本発明の第３の投射型表示装置は、光源と、光源から射出される光を変調する光変調手段と、光源から射出される光を反射させ、光を走査しつつ光変調手段に照射する光走査手段と、光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置であって、前記光源が、異なる色の色光をそれぞれ射出する複数の固体発光素子を備え、前記光走査手段が、前記光源からの異なる色の色光が入射された際に各々が特定の色光を選択的に反射する選択反射部材が複数、角度をなして組み合わされて回動可能とされた構成を有し、前記選択反射部材の回動動作により、前記複数の選択反射部材からの異なる色の反射光が所定の間隔をおいて前記光変調手段上で走査されるとともに、前記光変調手段が、前記異なる色の反射光の走査に対応して駆動されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３の投射型表示装置は、本発明の第１の投射型表示装置の一部と第２の投射型表示装置の一部を組み合わせたものである。すなわち、光源が異なる色の色光をそれぞれ射出する複数の固体発光素子を備えており、光走査手段が特定の色光を選択的に反射する選択反射部材を複数組み合わせて回動可能としたもので構成されている。この構成においても、本発明の第１、第２の投射型表示装置と同様、光源光の利用効率が高く、小型化が容易な投射型表示装置を実現できる。また、本発明の第３の投射型表示装置においては、複数の選択反射部材が角度をなして組み合わされているため、本発明の第２の投射型表示装置の構成に比べて各固体発光素子を近付けて配置することができる。その結果、より一層の装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
また、本発明の第２、第３の投射型表示装置においては、異なる色の色光を射出する固体発光素子毎に、各固体発光素子の点灯・消灯操作、および光量調整操作を独立して実施可能な光源制御手段をさらに備えることが望ましい。
この構成によれば、例えば反射光の走査期間において各固体発光素子の点灯・消灯操作を適宜行うことにより、反射光の射出時間を制御して光源光の利用効率を高めることができる。また、各固体発光素子毎に光量を調整することにより、画像のホワイトバランスを調整することができる。
【００１４】
例えば、反射部材もしくは選択反射部材の回動動作中の一部の期間において、光源制御手段により光変調手段に照射されない光を射出している固体発光素子を消灯する構成としても良い。
固体発光素子として発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｏｄｅ，  以下、ＬＥＤと略記する）を用いた場合、光変調手段に照射されない光を射出しているＬＥＤを消灯することで射出光の無駄を無くすことができる。また、消灯した分、点灯する際の供給電流を多くして照度を大きくできるので、明るい画像を得ることができる。
【００１５】
反射部材もしくは選択反射部材の回動動作が往復の首振り動作である場合、首振り動作の往復の双方において光源から光を射出させる構成としても良い。
この構成によれば、時間開口率が大きくなり、明るい画像を得ることができる。
あるいは、首振り動作の往復のいずれか一方において光源から光を射出させる構成としても良い。
この構成によれば、上述したように、光源にＬＥＤを用いた場合、往復運動のいずれかで消灯した分、点灯する際の供給電流を多くして照度を大きくできるので、明るい画像を得ることができる。
【００１６】
また、光変調手段への入射光を反射光の走査方向に所定の幅を持つように帯状に整形する光整形手段をさらに備えることが望ましい。
この構成によれば、光源光を無駄なく利用できるとともに、光変調手段への入射光が走査方向に所定の幅を持つ分、各色光に対応する光変調手段の駆動が各色光の幅の範囲内で行える余裕ができ、光変調手段の駆動が容易になる。よって、光変調手段への入射光は、各色光がライン状に近接しているよりも帯状に整形されている方が望ましい。
【００１７】
本発明の第１の照明装置は、光源と、前記光源から射出される光を変調する光変調手段と、前記光源から射出される光を反射させ、該光を走査しつつ前記光変調手段に照射する光走査手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置に用い、前記光源と前記走査手段とを備えた照明装置であって、前記光源が、白色光を射出する白色光源を備え、前記光走査手段が、前記光源からの白色光が入射された際に各々が特定の色光を選択的に反射する選択反射部材が複数組み合わされて回動可能とされた構成を有し、前記複数の選択反射部材の回動動作により、前記複数の選択反射部材からの異なる色の反射光が所定の間隔をおいて被照明領域上で走査されることを特徴とする。
この構成によれば、光源光の利用効率が高く、小型化が容易という利点を持つ本発明の第１の投射型表示装置を容易に実現することができる。
【００１８】
本発明の第２の照明装置は、光源と、前記光源から射出される光を変調する光変調手段と、前記光源から射出される光を反射させ、該光を走査しつつ前記光変調手段に照射する光走査手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置に用い、前記光源と前記走査手段とを備えた照明装置であって、前記光源が、異なる色の色光をそれぞれ射出する複数の固体発光素子を備え、前記光走査手段が、前記光源からの各色光を反射する反射部材が回動可能とされた構成を有するとともに、前記複数の固体発光素子が、各固体発光素子から前記反射部材への光の入射角度が各色光によって異なるように配置され、前記反射部材の回動動作により、前記反射部材からの異なる色の反射光が所定の間隔をおいて被照明領域上で走査されることを特徴とする。
この構成によれば、光源光の利用効率が高く、小型化が容易という利点を持つ本発明の第２の投射型表示装置を容易に実現することができる。
【００１９】
本発明の第３の照明装置は、光源と、前記光源から射出される光を変調する光変調手段と、前記光源から射出される光を反射させ、該光を走査しつつ前記光変調手段に照射する光走査手段と、前記光変調手段により変調された光を投射する投射手段とを備えた投射型表示装置に用い、前記光源と前記走査手段とを備えた照明装置であって、前記光源が、異なる色の色光をそれぞれ射出する複数の固体発光素子を備え、前記光走査手段が、前記光源からの異なる色の色光が入射された際に各々が特定の色光を選択的に反射する選択反射部材が複数組み合わされて回動可能とされた構成を有するとともに、前記複数の固体発光素子が、各固体発光素子から前記選択反射部材への光の入射角度が各色光によって異なるように配置され、前記選択反射部材の回動動作により、前記複数の選択反射部材からの異なる色の反射光が所定の間隔をおいて被照明領域上で走査されることを特徴とする。
この構成によれば、光源光の利用効率が高く、小型化が容易という利点を持つ本発明の第３の投射型表示装置を容易に実現することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、本発明の第１の実施形態について図１、図２を用いて詳しく説明する。本実施形態の投射型表示装置は、光変調手段として液晶ライトバルブを用いた投射型液晶表示装置、いわゆる液晶プロジェクタの例である。
図１は本実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図、図２は同、投射型表示装置において各色光の走査の様子を示す図である。
【００２１】
本実施形態の投射型表示装置１は、一つの液晶ライトバルブのみを備えた、いわゆる単板式のカラー投射型表示装置である。図１に示すように、光源２と、ミラースキャナー３（光走査手段）と、リレーレンズ４と、液晶ライトバルブ５（光変調手段）と、投射レンズ６（投射手段）とから概略構成されている。本実施の形態の場合、光源２には、白色光を射出する白色光源が用いられている。より具体的には、例えばキセノンランプや超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ等のランプでもよいし、白色ＬＥＤ等の固体発光素子でもよい。
【００２２】
ミラースキャナー３は、特定色（特定波長）の光を選択的に反射して残りの光を透過する３枚のダイクロイックミラー７ａ，７ｂ，７ｃ（選択反射部材）が互いに所定の角度をなすように組み合わされた構成となっている。Ｒ光を反射してＧ光、Ｂ光を透過するダイクロイックミラー７ａ、Ｇ光を反射してＲ光、Ｂ光を透過するダイクロイックミラー７ｂ、Ｂ光を反射してＲ光、Ｇ光を透過するダイクロイックミラー７ｃの３枚を用いることにより、光源２からの白色光ＬＷがミラースキャナー３によりＲ光ＬＲ、Ｇ光ＬＧ、Ｂ光ＬＢに分光され、射出される。
【００２３】
ミラースキャナー３は、図１において紙面に垂直な方向に延在する回動軸８を有しており、モーター等の駆動源（図示略）により回動軸８を中心として３枚のダイクロイックミラー７ａ，７ｂ，７ｃが所定の角度を維持したまま、紙面に平行な面内で首振り往復運動する（図中矢印Ｒで示す）構成となっている。この３枚のダイクロイックミラー７ａ，７ｂ，７ｃの首振り運動により、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光がそれぞれ液晶ライトバルブ５上で紙面における上下方向に走査される。したがって、本実施形態におけるミラースキャナー３は、光源２からの白色光ＬＷを分光する機能と、分光された各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを走査する機能を合わせ持っている。また、各ダイクロイックミラー７ａ，７ｂ，７ｃは細長い矩形状の形状をしており、それに伴って各ダイクロイックミラー７ａ，７ｂ，７ｃで反射した反射光の光軸に垂直な断面形状が細長い矩形状（帯状）となる。各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢの反射光の走査方向の幅は、液晶ライトバルブ５の縦方向の寸法の略１／３になるように設定されている。つまり、本実施の形態の場合、各ダイクロイックミラー７ａ，７ｂ，７ｃが、液晶ライトバルブ５への入射光を反射光の走査方向に所定の幅を持つように帯状に整形する光整形手段を兼ねている。
【００２４】
また、ミラースキャナー３の射出側には、ミラースキャナー３で分離された各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを液晶ライトバルブ５に導くリレーレンズ４が設けられている。リレーレンズ４の射出側には、ミラースキャナー３で分離された各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを変調する透過型の液晶ライトバルブ５が設けられている。液晶ライトバルブ５を構成する液晶セルの入射側と射出側にはそれぞれ偏光板（図示略）が設けられている。液晶ライトバルブ５の射出側には、液晶ライトバルブ５により変調された光をスクリーン１０に向けて投射する投射レンズ６が設けられている。
【００２５】
以下、上記構成の投射型表示装置の動作について説明する。
図２（ａ）〜（ｇ）に示すように、分光されたＲ光ＬＲ、Ｇ光ＬＧ、Ｂ光ＬＢが上からこの順に並んでおり、ミラースキャナー３が図１における時計回りに回動するのに伴い、これらの色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが液晶ライトバルブ５上で紙面における上から下に向けて（図２（ａ）→図２（ｇ）の向きで）走査される。本実施形態では、液晶ライトバルブ５上をＢ光（ＬＢ）、Ｇ光（ＬＧ）、Ｒ光（ＬＲ）の順で走査され、Ｒ光ＬＲを全て走査し終わった時点（図２（ｇ）の位置）で光源２が消灯され、今度はミラースキャナー３が図１における反時計回りに回動することにより元の位置（図２（ａ）の位置）に戻る。光源２およびミラースキャナー３のこのような一連の動作が画像表示の１フレーム内で行われる。
【００２６】
一方、液晶ライトバルブ５の駆動については、液晶ライトバルブ５上の任意のライン（走査線）、例えば最上段のラインで言えば、図２（ａ）のＢ光ＬＢの走査が開始されるのと同時にＢ表示用の画像信号が書き込まれる。そして、Ｂ光ＬＢが走査されている間はＢ表示用の画像信号が書き込まれた状態が保持され、図２（ｂ）のＧ光ＬＧの走査が始まる瞬間にこのラインがＧ表示用の画像信号に書き換えられる。同様に、図２（ｃ）のＲ光ＬＲの走査が始まる瞬間にこのラインがＲ表示用の画像信号に書き換えられる。すなわち、本実施形態の投射型表示装置１では、１フレームの半分の期間（１／２フレーム）で表示がなされ、残りの１／２フレームは液晶ライトバルブ５に任意の画像信号が書き込まれた状態であっても光源２が消灯されているため、結果的に黒表示となる。そして、１／２フレーム内で３原色に対応した画像が表示され、結果的にカラー画像が得られる。
【００２７】
本実施形態の投射型表示装置１は、特定の色光を選択的に反射するダイクロイックミラー７ａ，７ｂ，７ｃが３枚組み合わされて回動可能とされたミラースキャナー３を有する点を特徴としている。そのため、ミラースキャナー３が分光機能も持っており、分光された色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを液晶ライトバルブ５上で走査するとともに、液晶ライトバルブ５を、各ラインに各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢの走査に対応する画像信号を書き込むように駆動することにより、時分割でカラー表示が可能となる。この構成によって、分光手段やカラーフィルターを別途設ける必要がなくなり、装置の小型化が図れ、装置が安価となる。また、白色光ＬＷを分光した３色の色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが全て表示に寄与するので、光源光の利用効率が高く、明るい画像を得ることができる。また、光源２に白色ＬＥＤを用いた場合、ミラースキャナー３の往復運動の片方で消灯した分、点灯する際の供給電流を多くしてＬＥＤの照度を大きくできるので、より明るい画像が得られる。
【００２８】
なお、本実施形態では、ミラースキャナー３で分光された色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを液晶ライトバルブ５の上側から下側に向けて走査する期間のみ光源２を点灯する構成としたが、これに加えて、色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを液晶ライトバルブ５の下側から上側に向けて走査する期間も光源を点灯する構成としてもよい。この場合、液晶ライトバルブ５の駆動方法も、上側から下側の一方向のみの線順次書き込みではなく、上側から下側、下側から上側の往復の線順次書き込みを実施する必要がある。この構成によれば、時間開口率が２倍になるので、より明るい画像を得ることができる。
【００２９】
［第２の実施形態］
以下、本発明の第２の実施形態について図３、図４を用いて詳しく説明する。本実施形態の投射型表示装置も第１の実施形態と同様、単板式液晶プロジェクタの例である。
図３は本実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図、図４は同、投射型表示装置において各色光の走査の様子を示す図である。
【００３０】
本実施形態の投射型表示装置１１は、図３に示すように、光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと、ミラースキャナー１３（光走査手段）と、リレーレンズ１４と、液晶ライトバルブ５（光変調手段）と、投射レンズ６（投射手段）とから概略構成されている。第１の実施形態では白色光源を用いたのに対し、本実施形態の場合、光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂには、Ｒ、Ｇ、Ｂの異なる色の色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢをそれぞれ射出するＬＥＤ（固体発光素子）が用いられている。これらＬＥＤには駆動回路と制御部（光源制御手段）とが備えられており、各素子毎に点灯・消灯操作、および光量調整操作を独立して行える構成となっている。
【００３１】
ミラースキャナー１３は、第１の実施形態では３枚のダイクロイックミラーを組み合わせたものを用いたのに対し、本実施形態では全ての色光（全ての波長域の光）を反射する１枚のミラー１７（反射部材）で構成されている。各色のＬＥＤ光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂは、各ＬＥＤ光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂからミラー１７への光の入射角度が異なるように異なる位置に配置されている。よって、ミラー１７からの各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢの反射光は異なる角度に射出される。また、ミラースキャナー１３は、図３において紙面に垂直な方向に延在する回動軸８を有しており、回動軸８を中心としてミラー１７が紙面に平行な面内で首振り往復運動する（図中矢印Ｒで示す）構成となっている。このミラー１７の首振り運動により、反射されたＲ光、Ｇ光、Ｂ光がそれぞれ液晶ライトバルブ５上で紙面における上下方向に走査される。また、各ＬＥＤ光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂとミラースキャナー１３との間にロッドレンズ１９（光整形手段）が設置されている。ロッドレンズ１９は断面が矩形状であり、それに伴ってロッドレンズ１９から射出された各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢの光軸に垂直な断面形状が細長い矩形状（帯状）となる。各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢの走査方向の幅は、液晶ライトバルブ５の縦方向の寸法の略１／３になるように設定されている。
【００３２】
また、ミラースキャナー１３の射出側には、ミラースキャナー１３で反射された各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを液晶ライトバルブ５に導くリレーレンズ４が設けられている。リレーレンズ４の射出側には、ミラースキャナー１３で反射された各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを変調する透過型の液晶ライトバルブ５が設けられている。液晶ライトバルブ５を構成する液晶セルの入射側と射出側にはそれぞれ偏光板が設けられている。液晶ライトバルブ５の射出側には、液晶ライトバルブ５により変調された光をスクリーン１０に向けて投射する投射レンズ６が設けられている。
【００３３】
以下、上記構成の投射型表示装置の動作について説明する。
図４（ａ）〜（ｇ）に示すように、Ｒ光ＬＲ、Ｇ光ＬＧ、Ｂ光ＬＢが上からこの順に並んでおり、ミラースキャナー１３が図３における時計回りに回動するのに伴い、これらの各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが液晶ライトバルブ５上で紙面における上から下に向けて（図４（ａ）→図４（ｇ）の向きで）走査される。本実施形態では、液晶ライトバルブ５上にＢ光（ＬＢ）、Ｇ光（ＬＧ）、Ｒ光（ＬＲ）の順で走査され、Ｒ光ＬＲを全て走査し終わると（図４（ｇ）の位置）で、今度はミラースキャナー１３が図３における反時計回りに回動しながら、液晶ライトバルブ５上にＲ光（ＬＲ）、Ｇ光（ＬＧ）、Ｂ光（ＬＢ）の順で走査され、元の位置（図４（ａ）の位置）に戻る。光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂおよびミラースキャナー１３のこのような一連の動作が画像表示の１フレーム内で行われる。
【００３４】
第１の実施形態では白色光源を分光してＲ光、Ｇ光、Ｂ光を生成していたので、色光毎に光源を点灯したり、消灯したりすることができなかった。これに対して、本実施形態では、各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを射出するＬＥＤ光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが個別に点灯・消灯操作、および光量調整操作を行えるため、以下のように、光源を第１の実施形態とは異なる方法で駆動することができる。すなわち、ミラースキャナー１３の走査と各ＬＥＤ光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂの点灯・消灯を同期させておき、液晶ライトバルブ５上の上側のラインにＢ光ＬＢが照射され、Ｇ光ＬＧ、Ｒ光ＬＲが液晶ライトバルブ５からはみ出している時点（図４（ｂ）の時点）では、Ｂ光ＬＢを射出するＬＥＤ光源１２Ｂのみを点灯し、Ｇ光ＬＧ、Ｒ光ＬＲを射出するＬＥＤ光源１２Ｇ，１２Ｒは消灯しておく。次に、液晶ライトバルブ５上にＧ光ＬＧが照射され始め、Ｒ光ＬＲが液晶ライトバルブ５からはみ出している時点（図４（ｃ）の時点）では、Ｂ光ＬＢを射出するＬＥＤ光源１２ＢとＧ光ＬＧを射出するＬＥＤ光源１２Ｇを点灯し、Ｒ光ＬＲを射出するＬＥＤ光源１２Ｒのみは消灯する。次に、全ての色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが液晶ライトバルブ５上に照射されている間（図４（ｄ）の時点）は全てのＬＥＤ光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを点灯する。次に、液晶ライトバルブ５上からＢ光ＬＢがはみ出した時点（図４（ｅ）の時点）でＢ光ＬＢを射出するＬＥＤ光源１２Ｂのみを消灯する。次に、液晶ライトバルブ５上からＧ光ＬＧもはみ出した時点（図４（ｆ）の時点）でＢ光ＬＢを射出するＬＥＤ光源１２ＢとＧ光ＬＧを射出するＬＥＤ光源１２Ｇを消灯する。以下、下から上に向けて走査する際も同様の点灯・消灯動作を繰り返す。
【００３５】
一方、液晶ライトバルブ５の駆動については、第１の実施形態と同様である。液晶ライトバルブ５上の任意のライン（走査線）、例えば最上段のラインで言えば、図４（ａ）のＢ光ＬＢの走査が開始されたのと同時にＢ表示用の画像信号が書き込まれる。そして、Ｂ光ＬＢが走査されている間はＢ表示用の画像信号が書き込まれた状態が保持され、図４（ｂ）のＧ光ＬＧの走査が始まる瞬間にこのラインがＧ表示用の画像信号に書き換えられる。同様に、図４（ｃ）のＲ光ＬＲの走査が始まる瞬間にこのラインがＲ表示用の画像信号に書き換えられる。
【００３６】
本実施形態の投射型表示装置１１は、Ｒ、Ｇ、Ｂの異なる各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを射出するＬＥＤ光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと１枚のミラー１７からなるミラースキャナー１３を有する点を特徴としている。そのため、ミラースキャナー１３が各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを液晶ライトバルブ５上で走査するとともに、液晶ライトバルブ５を、各ラインに各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢの走査に対応する画像信号を書き込むように駆動することにより、時分割でカラー表示が可能となる。この構成によって、分光手段やカラーフィルターを別途設ける必要がなくなり、装置の小型化を図ることができる。また、各ＬＥＤ光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂから射出された３色の色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが全て表示に寄与するので、光源光の利用効率が高いものとなる。また本実施形態の場合、液晶ライトバルブ５に照射されない光を射出しているＬＥＤ光源を消灯する駆動方法を採用しているので、射出光の無駄を無くすことができる。消灯した分、点灯する際の供給電流を多くして照度を大きくできるので、明るい画像を得ることができる。
【００３７】
また、液晶ライトバルブ５上において各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢが照射される時間が均等にならず、例えば中央に位置するＧ光ＬＧが照射される時間が長くなる場合が考えられる。また、各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ毎に人間の視感度が異なるという事情もある。このような場合、各ＬＥＤ光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ毎に光量を調整することにより、画像のホワイトバランスを調整することができる。さらには、表示画像を好みの色味に調整することもできる。
【００３８】
［第３の実施形態］
以下、本発明の第３の実施形態について図５を用いて詳しく説明する。本実施形態の投射型表示装置も第１、第２の実施形態と同様、単板式液晶プロジェクタの例である。
図５は本実施形態の投射型表示装置を示す概略構成図である。本実施形態の投射型表示装置は、第１の実施形態のミラースキャナーと第２の実施形態のＬＥＤ光源を組み合わせたものであり、基本構成は前の実施形態と同様なため、図５において図１、図３と共通な構成要素には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３９】
本実施形態の投射型表示装置２１は、図５に示すように、光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂと、ミラースキャナー３（光走査手段）と、リレーレンズ４と、液晶ライトバルブ５（光変調手段）と、投射レンズ６（投射手段）とから概略構成されている。本実施の形態の場合、光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂには、Ｒ、Ｇ、Ｂの異なる色の色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢをそれぞれ射出するＬＥＤ（固体発光素子）が用いられている。ミラースキャナー３は、特定色（特定波長）の光を選択的に反射して残りの光を透過する３枚のダイクロイックミラー７ａ，７ｂ，７ｃ（選択反射部材）が互いに所定の角度をなすように組み合わされた構成となっている。ただし、本実施形態では光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂからの光がもともと色毎に分かれているため、ミラースキャナー３で分光しているわけではなく、各ダイクロイックミラー７ａ，７ｂ，７ｃがそれぞれ異なる色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを反射しているだけである。本実施形態の投射型表示装置２１は、第２の実施形態と同様の方法で動作させることができる。
【００４０】
本実施形態の場合、ＬＥＤ光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂが色毎に異なる位置に配置されているのに加えて、各色光ＬＲ、ＬＧ、ＬＢを反射する各ダイクロイックミラー７ａ，７ｂ，７ｃが互いに所定の角度をなしている。そのため、ミラースキャナー３を射出した時点での色光間の射出角度差θ３は、ＬＥＤ光源間の射出角度差θ１にダイクロイックミラー間の角度θ２を合わせたものとなる。一方、第２の実施形態の場合はミラースキャナーで角度が付かないので、ＬＥＤ間の射出角度差が、そのままミラースキャナーを射出した時点での色光間の射出角度差となる。したがって、ミラースキャナー３を射出した後で第２の実施形態と同等の広がりを持つ光束を得ようとした場合、本実施形態では第２の実施形態に比べてＬＥＤ光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ間の射出角度差が小さくて済む。その結果、本実施形態では各ＬＥＤ光源１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂを近付けて配置することができるので、装置の小型化に寄与することができる。
【００４１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されることなく、適宜変更が可能である。例えば光変調手段としては、透過型液晶ライトバルブの他、反射型液晶ライトバルブ、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ  Ｄｅｖｉｃｅ）等を用いることもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の投射型表示装置の示す概略構成図である。
【図２】同、投射型表示装置において各色光の走査の様子を示す図である。
【図３】本発明の第２実施形態の投射型表示装置の示す概略構成図である。
【図４】同、投射型表示装置において各色光の走査の様子を示す図である。
【図５】本発明の第３実施形態の投射型表示装置の示す概略構成図である。
【符号の説明】
１，１１，２１…投射型表示装置、２，１２Ｒ，１２Ｇ，１２Ｂ…光源、３，１３…ミラースキャナー（光走査手段）、５…液晶ライトバルブ（光変調手段）、６…投射レンズ（投射手段）、７ａ，７ｂ，７ｃ…ダイクロイックミラー（選択反射部材）、１７…ミラー（反射部材）、１９…ロッドレンズ（光整形手段）ＬＲ、ＬＧ、ＬＢ…色光
【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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