(57)【要約】【課題】複数の画像表示装置間の色特性の差異を低減できるマルチ画面表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】マルチ画面表示装置は、複数の画像表示装置４０，４１と、少なくとも１つのＬＥＤ光源２０，２１と、各ＬＥＤ光源２０，２１から出射された光束を均等に分配し導光する導光部３０とを備えている。各画像表示装置４０，４１は、導光部３０により分配され導光された光束を受けるライトトンネル５ａ，５ｂと、ライトトンネル５ａ，５ｂから出射された光束を、画像情報に基づいて光変調するＤＭＤ素子１１ａ，１１ｂと、ＤＭＤ素子１１ａ，１１ｂにより光変調された光束を、スクリーン１３に拡大投写する投写光学系１２とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画像表示装置を備えるマルチ画面表示装置であって、
少なくとも１つのＬＥＤ光源と、
各前記ＬＥＤ光源から出射された光束を均等に分配し導光する導光部とを備え、
各前記画像表示装置は、
前記導光部により分配され導光された前記光束を受ける第１インテグレータ素子と、
前記第１インテグレータ素子から出射された前記光束を、画像情報に基づいて光変調する反射型光変調素子と、
前記反射型光変調素子により光変調された前記光束を、スクリーンに拡大投写する投写光学系とを備える、マルチ画面表示装置。
【請求項２】
複数の前記ＬＥＤ光源を備え、
前記導光部は、各前記ＬＥＤ光源から出射され分配された光束を均等に各前記画像表示装置の前記第１インテグレータ素子に導光する、請求項１記載のマルチ画面表示装置。
【請求項３】
前記ＬＥＤ光源の結像面に、入射面が位置するように配置された第２インテグレータ素子をさらに備え、
前記導光部は、前記第２インテグレータ素子から出射された光束を均等に各前記画像表示装置の前記第１インテグレータ素子に導光する、請求項１または請求項２記載のマルチ画面表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の画像表示装置を備えるマルチ画面表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の画像表示装置の画面を並べて配設して大画面を実現する種々のマルチ画面表示装置が提案されている。近年、マルチ画面表示装置を構成する複数の画像表示装置の光源として、従来より用いられているメタルハライドランプおよび高圧水銀ランプの代わりに、固体発光素子、特に発光ダイオード（以下「ＬＥＤ素子」と称する）を用いることが提案されている。
【０００３】
ＬＥＤ素子を光源として用いることで、画像表示装置の小型化および低消費電力化が可能であり、従来の光源であるメタルハライドランプおよび高圧水銀ランプと比べて長寿命であることなど長所がある反面、発光量が小さく十分な光量を確保するために、特許文献１に記載されているように複数のＬＥＤ素子をアレイ状に配置する構成が考えられている。また、光源から出射された光束を画像情報に基づいて光変調する反射型光変調素子のアスペクト比と略同等のアスペクト比となるように複数のＬＥＤ素子を配置した構成が主流となりつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３５８５０９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようなＬＥＤ光源を搭載したマルチ画面表示装置においては、各ＬＥＤ素子（赤、緑、青）の発光スペクトル特性およびピーク波長の製造公差の影響により、マルチ画面表示装置を構成する複数の画像表示装置間でのスクリーンに投写される光束の色特性が異なることから、複数の画像表示装置間での色合わせを行う必要があるが、これらの色合わせは難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、複数の画像表示装置間の色特性の差異を低減できるマルチ画面表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るマルチ画面表示装置は、複数の画像表示装置を備えるマルチ画面表示装置であって、少なくとも１つのＬＥＤ光源と、各前記ＬＥＤ光源から出射された光束を均等に分配し導光する導光部とを備え、各前記画像表示装置は、前記導光部により分配され導光された前記光束を受ける第１インテグレータ素子と、前記第１インテグレータ素子から出射された前記光束を、画像情報に基づいて光変調する反射型光変調素子と、前記反射型光変調素子により光変調された前記光束を、スクリーンに拡大投写する投写光学系とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少なくとも１つのＬＥＤ素子から出射された光束は導光部により均等に分配され導光されるため、各画像表示装置の第１インテグレータ素子は、導光部から導光された光束を均等に受けることができる。このため、各画像表示装置においてスクリーンに拡大投写される光束の色特性は略同一となり、マルチ画面表示装置を構成する複数の画像表示装置間の色特性の差異を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１に係るマルチ画面表示装置の構成図である。
【図２】信号処理部によるＬＥＤ駆動を説明するタイミングチャートである。
【図３】実施の形態２に係るマルチ画面表示装置の構成図である。
【図４】変形例に係るＬＥＤ光源装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜実施の形態１＞
本発明の実施の形態１について、図面を用いて以下に説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係るマルチ画面表示装置の構成図である。図１に示すように、マルチ画面表示装置は、少なくとも１台（例えば２台）のＬＥＤ光源であるＬＥＤ光源装置２０，２１と、導光部３０である複数（例えば４つ）の光ファイバ３１〜３４と、複数（例えば２台）の画像表示装置４０，４１とを備えている。
【００１１】
ＬＥＤ光源装置２０，２１は、赤色（Ｒ）光を発するＬＥＤ素子１Ｒと、緑色（Ｇ）光を発するＬＥＤ素子１Ｇと、青色（Ｂ）光を発するＬＥＤ素子１Ｂと、３つのコリメーターレンズ群２Ｒ，２Ｇ，２Ｂと、ダイクロイックミラー群３と、コンデンサーレンズ群４と、ＬＥＤ駆動回路６とを備えている。
【００１２】
ＬＥＤ素子１Ｒ，ＩＧ，１Ｂは、それぞれ略放射状の光を出射する。コリメーターレンズ群２Ｒ，２Ｇ，２Ｂは、ＬＥＤ素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂにそれぞれ対応するように設けられ、ＬＥＤ素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから出射された光を平行化しダイクロイックミラー群３に向けて出射する。ダイクロイックミラー群３は、コリメーターレンズ群２Ｒ，２Ｇ，２Ｂから出射された光を同一光軸上の平行光として合成しコンデンサーレンズ群４に向けて出射する。
【００１３】
コンデンサーレンズ群４は、ダイクロイックミラー群３から出射された平行光をコンデンサーレンズ群４の焦点であって一定の面積に結像された結像面１４ａ，１４ｂに集光する。ここで、結像面１４ａはＬＥＤ光源装置２０のコンデンサーレンズ群４が集光する焦点であり、結像面１４ｂはＬＥＤ光源装置２１のコンデンサーレンズ群４が集光する焦点である。
【００１４】
光ファイバ３１〜３４は、ＬＥＤ光源装置２０，２１の各コンデンサーレンズ群４から出射された光束をそれぞれ均等に分配し導光する。光ファイバ３１，３２は、その入射面が結像面１４ａに位置するように配置され、光ファイバ３３，３４は、その入射面が結像面１４ｂに位置するように配置されている。
【００１５】
次に画像表示装置４０，４１について説明する。画像表示装置４０は、ライトトンネル５ａ（第１インテグレータ素子）と、リレーレンズ群９と、ＴＩＲプリズム１０と、ＤＭＤ素子１１（反射型光変調素子）と、ＤＭＤ駆動回路１５ａと、信号処理部１７ａと、投写光学系１２と、スクリーン１３とを備えている。画像表示装置４１は、ライトトンネル５ｂ（第１インテグレータ素子）と、リレーレンズ群９と、ＴＩＲプリズム１０と、ＤＭＤ素子１１と、ＤＭＤ駆動回路１５ｂと、信号処理部１７ｂと、投写光学系１２と、スクリーン１３とを備えている。なお、画像表示装置４１は、画像表示装置４０と同じ構成であるが、説明の便宜上、ライトトンネル５ｂ、ＤＭＤ駆動回路１５ｂ、信号処理部１７ｂについては、画像表示装置４０と異なる符号を付すこととする。
【００１６】
ライトトンネル５ａ，５ｂは、光ファイバ３１〜３４により分配された光束を受ける。より具体的には、光ファイバ３１，３３の出射側端部は、ライトトンネル５ａの入射側端部に接続され、ライトトンネル５ａは、光ファイバ３１，３３から供給された光束をライトトンネル５ａの内部で反射を繰り返すことによって積分し輝度分布を均一にすることで合成する。また、光ファイバ３２，３４の出射側端部は、ライトトンネル５ｂの入射側端部に接続され、ライトトンネル５ｂは、光ファイバ３２，３４から供給された光束をライトトンネル５ｂの内部で反射を繰り返すことによって積分し輝度分布を均一にすることで合成する。
【００１７】
リレーレンズ群９は、ライトトンネル５ａ，５ｂから出射された光束をそれぞれ平行化しＴＩＲプリズム１０に出射する。ＴＩＲプリズム１０は、リレーレンズ群９から出射された光束を反射しＤＭＤ素子１１に向けて出射すると共に、ＤＭＤ素子１１から出射された光束をそのまま通過させて投写光学系１２に向けて出射する。
【００１８】
信号処理部１７ａは、ＤＭＤ駆動回路１５ａと、ＬＥＤ光源装置２０，２１のＬＥＤ駆動回路６を制御する。また、信号処理部１７ａは、信号処理部１７ｂに対してＤＭＤ駆動回路１５ｂを制御するための同期信号を出力する。信号処理部１７ｂは、信号処理部１７ａから出力された同期信号に基づいて、ＤＭＤ駆動回路１５ｂを制御する。ＤＭＤ駆動回路１５ａ，１５ｂは、信号処理部１７ａ，１７ｂから出力された同期信号に基づいてＤＭＤ素子１１をそれぞれ駆動する。ＤＭＤ素子１１は、外部から入力されるＲ，Ｇ，Ｂの映像データ（画像情報）に基づいて光変調しＴＩＲプリズム１０を介して投写光学系１２に出射する。投写光学系１２は、ＴＩＲプリズム１０から出射された光束をスクリーン１３に拡大投写する。
【００１９】
次に、信号処理部１７ａ，１７ｂによるＤＭＤ駆動回路１５ａ，１５ｂおよびＬＥＤ駆動回路６の制御について、図１と図２を用いて説明する。図２は、信号処理部１７ａによるＬＥＤ駆動を説明するタイミングチャートである。信号処理部１７ａは、ＬＥＤ光源装置２０，２１の各ＬＥＤを時分割で発光させるようにＬＥＤ駆動回路６を制御する。そして、信号処理部１７ａ，１７ｂは、ＬＥＤ光源装置２０，２１から出射された光束をＤＭＤ素子１１に光変調させ、光変調された光束をスクリーン１３上に投写している。このように、２台のＬＥＤ光源装置２０，２１から出射される光束は、各々、２台の画像表示装置４０，４１に分配されるため、２台のＬＥＤ光源装置２０，２１のＬＥＤ発光タイミングを同期させる必要がある。
【００２０】
画像表示装置４０の信号処理部１７ａをＭＡＳＴＥＲ、画像表示装置４１の信号処理部１７ｂをＳＬＡＶＥとする。ＭＡＳＴＥＲ側の信号処理部１７ａは、信号処理部１７ａが生成する同期信号と、外部から入力されるＲ，Ｇ，Ｂの映像データに基づいて、ＤＭＤ駆動回路１５ａを制御すると同時にＬＥＤ光源装置２０内のＬＥＤ駆動回路６およびＬＥＤ光源装置２１内のＬＥＤ駆動回路６を制御する。
【００２１】
一方、ＳＬＡＶＥ側の信号処理部１７ｂは、ＭＡＳＴＥＲ側の信号処理部１７ａが生成する同期信号に基づいて、ＭＡＳＴＥＲ側と同様のタイミングで、ＤＭＤ駆動回路１５ｂを制御することで、２台のＬＥＤ光源装置２０，２１のＬＥＤ発光タイミングと、２台の画像表示装置４０，４１のＤＭＤ駆動タイミングが同期するようになっている。なお、図２において同期信号の周期内で各ＬＥＤの発光回数が各４回となっているが、各ＬＥＤの発光回数は任意の回数となるように制御してもよい。
【００２２】
また、ＬＥＤ光源装置の台数をｍ、画像表示装置の台数をｎとした場合、すべてのＬＥＤ光源装置（２台目〜ｍ台目）は、信号処理部（ＭＡＳＴＥＲ）からの情報により制御されており、信号処理部は、１台目の画像表示装置の信号処理部をＭＡＳＴＥＲとし、２台目〜ｎ台目までの画像表示装置の信号処理部をＳＬＡＶＥとする。
【００２３】
次に、マルチ画面表示装置の動作について説明する。ＬＥＤ光源装置２０において結像面１４ａに集光された光束は、光ファイバ３１，３２により分配され、ＬＥＤ光源装置２１において結像面１４ｂに集光された光束は、光ファイバ３３，３４により分配される。
【００２４】
光ファイバ３１，３３により分配された光束は画像表示装置４０のライトトンネル５ａの入射面に、光ファイバ３２，３４により分配された光束は画像表示装置４１のライトトンネル５ｂの入射面に、それぞれ均等に入射される。そして、ライトトンネル５ａ，５ｂの出射面よりリレーレンズ群９、ＴＩＲプリズム１０を経由し、ＤＭＤ素子１１にて光変調された光束が投写光学系１２を介して、スクリーン１３上に拡大投写される。
【００２５】
マルチ画面表示装置において、ＬＥＤ素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂの製造公差およびダイクロイックミラー群３の製造公差により、２台のＬＥＤ光源装置２０，２１から出射された光束は、異なる色特性および輝度特性を有するが、それらを均等に２台の画像表示装置４０，４１のライトトンネル５ａ，５ｂの入射面に導くことにより、２台の画像表示装置４０，４１から投写される光束の色特性および輝度特性は略同一となる。
【００２６】
また、従来より光源として使用されているランプに関しては、ランプが故障した際に備え、故障したランプから新品のランプに自動的に切り替わるリダンダンシー機能としてのランプチェンジャー機能を備えた画像表示装置を使用したマルチ画面表示装置がある。本機能は、映像の欠落を防ぐ手段としては有効であるが、ランプが新品に切り替わった後、新品ランプに切り替えられた画像表示装置と、それ以外の画像表示装置との間で、輝度および色合いが異なるため、再度、輝度合わせおよび色合わせを行う必要性があった。
【００２７】
実施の形態１に係るマルチ画面表示装置においては、ＬＥＤ光源装置２０，２１からの光束を画像表示装置４０，４１に均等に分配しているため、１台のＬＥＤ光源装置が故障した場合、画像表示装置４０，４１の輝度が低下するだけで、画面の欠落、輝度合わせ、色合わせの再調整が不要となる効果も得られる。
【００２８】
以上のように、実施の形態１に係るマルチ画面表示装置では、ＬＥＤ光源装置２０，２１から出射された光束は導光部３０により均等に分配され導光されるため、各画像表示装置４０，４１のライトトンネル５ａ，５ｂは、光束を均等に受けることができる。このため、各画像表示装置４０，４１においてスクリーン１３に拡大投写される光束の色特性は略同一となり、マルチ画面表示装置を構成する２台の画像表示装置４０，４１間の色特性の差異を低減することができる。また、光束の輝度特性についても略同一となるため、２台の画像表示装置４０，４１間の輝度の差異を低減することができる。
【００２９】
さらに、導光部３０は、ＬＥＤ光源装置２０，２１から出射され分配された光束を均等に各画像表示装置４０，４１のライトトンネル５ａ，５ｂに導光するため、複数のＬＥＤ光源装置２０，２１を備えた場合にも、各画像表示装置４０，４１のライトトンネル５ａ，５ｂは、光束を均等に受けることができる。これにより、光出力を向上させることができると共に、２台の画像表示装置４０，４１間の色特性および輝度特性についても低減することができる。
【００３０】
尚、本発明においては、複数のＬＥＤ光源装置２０，２１から出射される光束を、対応する複数の画像表示装置４０，４１に対し、均等に分配することで、ＬＥＤ素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂおよびダイクロイックミラー群３に起因する光束の色特性および輝度特性のばらつきの影響が、複数の画像表示装置４０，４１間で生じないように工夫されている。例えば、光変調素子として３枚の液晶パネル（赤、緑、青）を搭載した画像表示装置の場合では、画像表示装置内部にて、ダイクロイックミラーにより、赤、緑、青の３色に分離させる必要があるため、ＬＥＤ光源装置から出射される光束を、複数の画像表示装置に対して均等に分配させても、画像表示装置内部において、再度、ばらつきが生じてしまう。このため、複数の画像表示装置間の色特性の差異を低減するためには、光変調素子として、赤、緑、青の３色に分離させる必要のないＤＭＤ素子が適しているといえる。
【００３１】
＜実施の形態２＞
図３は、実施の形態２に係るマルチ画面表示装置の構成図である。実施の形態２に係るマルチ画面表示装置は、ＬＥＤ光源装置２０，２１における各コンデンサーレンズ群４の結像面１４ａ，１４ｂに、入射面が位置するように配置された第２インテグレータ素子であるライトトンネル１８ａ，１８ｂを備える。なお、図３において図１と同一符号のものは実施の形態１と同一または相当部分を示すものであり説明は省略する。
【００３２】
ライトトンネル１８ａは、ＬＥＤ光源装置２０のコンデンサーレンズ群４の結像面１４ａにライトトンネル１８ａの入射面が位置するように配置され、光ファイバ３１，３２の入射側端部がライトトンネル１８ａの出射側端部に接続されている。ライトトンネル１８ｂは、ＬＥＤ光源装置２１のコンデンサーレンズ群４の結像面１４ｂにライトトンネル１８ｂの入射面が位置するように配置され、光ファイバ３３，３４の入射側端部がライトトンネル１８ｂの出射側端部に接続されている。光ファイバ３１，３３の出射側端部は、ライトトンネル５ａの入射側端部に接続され、光ファイバ３２，３４の出射側端部は、ライトトンネル５ｂの入射側端部に接続されている。これにより、光ファイバ３１〜３４は、ライトトンネル１８ａ，１８ｂから出射された光束を均等にライトトンネル５ａ，５ｂに導光する。
【００３３】
以上のように、実施の形態２に係るマルチ画面表示装置では、結像面１４ａ，１４ｂに集光された光束を光ファイバ３１〜３４によって分配する際、ライトトンネル１８ａの入射面が結像面１４ａに位置するようにライトトンネル１８ａを配置すると共に、ライトトンネル１８ｂの入射面が結像面１４ｂに位置するようにライトトンネル１８ｂを配置し、ライトトンネル１８ａ，１８ｂの出射面から出射された光束を光ファイバ３１〜３４により均等に分配する。
【００３４】
ライトトンネル１８ａ，１８ｂが結像面１４ａ，１４ｂに集光された光束を受けることで、光束の受取り精度を向上させることができるため、実施の形態１の場合よりも、２台の画像表示装置４０，４１間における光束の輝度および色度均一性が向上する。このため、マルチ画面表示装置を構成する２台の画像表示装置４０，４１から投写される光束の色特性および輝度特性の同一性をさらに向上させる事ができる。
【００３５】
＜実施の形態１，２の変形例＞
以上説明した実施の形態１，２においては、ＬＥＤ素子１Ｒ，１Ｇ，１Ｂから出射される光の合成方法について、図４に示す順次ミラー方式を採用してもよい。以下、図４を用いて順次ミラー方式による光合成内容を説明する。
【００３６】
順次ミラー方式においては、ダイクロイックミラー群３の代わりに、赤反射ダイクロイックミラー５０および青反射ダイクロイックミラー５１が配置されている。ＬＥＤ素子１Ｇから放射された緑色光は、対応するコリメーターレンズ群２Ｇによって平行化され、青反射ダイクロイックミラー５１および赤反射ダイクロイックミラー５０を透過してコンデンサーレンズ群４に向けて出射される。
【００３７】
ＬＥＤ素子１Ｂから放射された青色光は、対応するコリメーターレンズ群２Ｂによって平行化され、青反射ダイクロイックミラー５１で反射され、赤反射ダイクロイックミラー５０を透過してコンデンサーレンズ群４に向けて出射される。ＬＥＤ素子１Ｒから放射された赤色光は、対応するコリメーターレンズ群２Ｒによって平行化され、赤反射ダイクロイックミラー５０で反射され、コンデンサーレンズ群４に向けて出射される。
【００３８】
以上のようにして、赤反射ダイクロイックミラー５０および青反射ダイクロイックミラー５１によって、赤色光、緑色光および青色光が同一光軸上の平行光として合成され、コンデンサーレンズ群４に出射される。この場合にも実施の形態１，２と同様の効果が得られる。
【００３９】
また、実施の形態１，２においては、２台のＬＥＤ光源装置２０，２１と２台の画像表示装置４０，４１を備えたマルチ画面表示装置を例として挙げているが、ＬＥＤ光源装置と画像表示装置の組み合わせは（ＬＥＤ光源の台数をｍ、画像表示装置の台数をｎとした場合）は、ｍ＝ｎ、ｍ＞ｎ、ｍ＜ｎ（ｍは1台以上の整数、ｎは２台以上の整数）でも対応可能である。但し、画像表示装置の台数よりＬＥＤ光源の台数が多い場合（ｍ＞ｎの場合）は、エタンデュの原理により、ＬＥＤ光源装置の台数を増やした分だけ、明るさが向上する訳ではない。
【００４０】
また、光ファイバ長については、光ファイバの材質選定にも関係するが、光ファイバ内部での光損失を抑える手段として、できるだけ短いファイバ長を有する光ファイバを採用する方が効率的である。
【００４１】
また、光ファイバのＮＡ仕様（開口数）に関しては、組み合わせる光学系とのマッチングを考慮した上で選定する方が光損失を抑える事ができるため効率的である。例えば、ＬＥＤ素子からの光束をライトトンネル入射面相当で光ファイバと結合させる場合、ＬＥＤ素子からの光束を集光させる角度をＦｎｏで表すと、
Ｆｎｏ＝１．０の場合・・・・・・ファイバ仕様：ＮＡ＝約０．５
Ｆｎｏ＝２．５の場合・・・・・・ファイバ仕様：ＮＡ＝約０．２
となる。
【００４２】
また、結像面に集光された光束は、通常、ある一定以上の面積を有しており（例えば、０．９インチクラスのＤＭＤ素子１１の場合は、約９ｍｍ×約６ｍｍの結像面積）、集光された光束をライトトンネルの入射面に伝搬させるには、効率向上のため、複数の光ファイバを結像面の面積相当にバンドルした光ファイバ束（以下、バンドルファイバ）によって伝搬させることが効率的である。
【００４３】
この場合のバンドルファイバの仕様としては、バンドルファイバの引き回しや、バンドル時の損失を考えると、１本の光ファイバの直径が数ミクロンから数百ミクロンの品を選定し、バンドルの形状としては、バンドル化する際に最外周のガイドとして必要となるスリーブの厚み分を除いた寸法を、結像面またはライトトンネルの形状と同じ寸法にすると、さらに効率良く光を伝搬させる事ができる。
【００４４】
また、導光部として光ファイバを採用したが、光ファイバに限らず、光を導くことができる部材を導光部として採用してもよい。
【００４５】
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
【符号の説明】
【００４６】
５ａ，５ｂ  ライトトンネル、１１ａ，１１ｂ  ＤＭＤ素子、１３  スクリーン、１８ａ，１８ｂ  ライトトンネル、２０，２１  ＬＥＤ光源装置、３０  導光部、４０，４１  画像表示装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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