(57)【要約】【課題】複数の異なる光源を有する投射型画像表示装置において、光源を切り替えた際に、表示素子のピント位置を個別に補正することを可能にした投射型画像表示装置を提供すること。【解決手段】複数の異なる光源と、表示素子と、前記光源からの光を前記表素子に導く光学部を備え、前記光源を切り替えるタイミングで、前記表示素子のピント位置を、個別に補正するピント位置補正手段を有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の異なる光源と、表示素子と、
前記光源からの光を前記表示素子に導く光学部を備え、
前記光源を切り替えるタイミングで、前記表示素子のピント位置を、
個別に補正するピント位置補正手段を有することを特徴とする投射型画像表示装置。
【請求項２】
前記ピント位置補正手段は、前記表示素子の固定位置を移動させることを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
【請求項３】
前記ピント位置補正手段は、前記光学手段と前記表示素子の間に
光学素子を挿入することを特徴とする請求項１に記載の投射型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型画像表示装置に関し、特に色収差補正手段を有する投射型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、投射型画像表示装置等の光学を備えた装置においては、色収差という現象により、投射画像の色ずれ、ピントずれが生じてしまい、画質が低下するという問題があった。この色収差の一種として、光の波長により、レンズの屈折率が異なるというものがある。ゆえに、投射型画像表示装置においては、表示素子のピント位置がずれることが問題となる。
【０００３】
上記の課題に対して、特許文献１では、投影側光学系の波長帯域毎の合成焦点位置と表示素子の表面との間の距離を一定に保つことにより色収差を補正する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２０９５５２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、上述の特許文献１に開示された投射型画像表示装置は、単板式の投射型画像表示装置の構成であり、３板式の投射型画像表示装置の構成においての技術は提案されていない。単板式の投射型画像表示装置とは、時分割制御をして赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の光を、一枚の表示素子に順次照射して、画像投影を行うことを特徴とする投射型画像表示装置である。また、３板式の投射型画像表示装置とは、光源の光をＲＧＢの三色に色分離し、ＲＧＢの光を、それぞれの色に対応する表示素子に照射して、画像投影を行うことを特徴とする投射型画像表示装置である。
【０００６】
３板式の投射型画像表示装置の場合、表示素子の固着工程において、表示素子のピントがずれないように、表示素子の固定位置を調整するため、基本的に、表示素子のピント位置がずれることはない。
【０００７】
しかしながら、異なる光源を有する投射型画像表示装置において、光源を切り替える場合、表示素子のピント位置がずれてしまう。これは、光源のもつ波長スペクトル特性が、光源の種類により異なるためである。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、複数の異なる光源を有する投射型画像表示装置において、光源を切り替えた際に、表示素子のピント位置を個別に補正することを可能にした投射型画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明の投射型画像表示装置は、複数の異なる光源と、表示素子と、前記光源からの光を前記表示素子に導く光学部を備え、前記光源を切り替えるタイミングで、前記表示素子のピント位置を、個別に補正するピント位置補正手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、異なる光源に切り替えるタイミングで、表示素子のピント位置を、個別に補正することが可能な投射型画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】投射型画像表示装置の概略構成図
【図２】本発明の光学構成図
【図３】光源の波長スペクトル図
【図４】第１の実施例のピント位置補正手段
【図５】第２の実施例のピント位置補正手段
【図６】本発明のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施形態にかかわる投射型画像表示装置の概略構成図である。
【００１３】
図１において、操作部101は、投射型画像表示装置100の電源の操作、光源の切り替え等の操作を行う。制御部102は、操作部101から送信されるデータを基に、データ処理を行い、ランプ駆動部103、固体光源駆動部105、ピント位置補正手段109の制御を行う。ランプ104は、高圧水銀ランプやキセノンランプ等の光を射出する放電ランプである。また、固体光源106は、発光ダイオード（LED）、半導体レーザー等の光を射出するものである。ランプ104、及び固体光源106は、光を射出するものであればこれらに限らない。
【００１４】
次にランプ104、及び固体光源106から光学部200、表示素子300までの投影系の詳細について図２をもとに説明する。図２において、ランプ104から射出される光は、偏光変換素子201に入射する。偏光変換素子201は、不図示の偏光分離膜と1/2位相差板と反射板とから構成され、ランプ104からの無偏光な光を所定の偏光方向に揃える。
【００１５】
また、固体光源は、赤色の固体光源106r、緑色の固体光源106g、青色の固体光源106bから構成され、クロスダイクロイックプリズム400によりＲＧＢの光を合成する。合成した光は、偏光変換素子202に入射する。偏光変換素子202は、不図示の偏光分離膜と1/2位相差板と反射板とから構成され、固体光源からの無偏光な光を所定の偏光方向に揃える。偏光ビームスプリッター203は、偏光分離膜204を有する。偏光分離膜204は、S偏光を反射してP偏光を透過させる特性をもつ偏光分離膜で、ランプ104からの光を透過させ、固体光源106からの光を反射させて、インテグレータに光を入射させる。
【００１６】
インテグレータは2枚のフライアイレンズ205、206で構成され、均一な照明強度を有する照明領域を形成する。偏光変換素子207は不図示の偏光分離膜と1/2位相差板と反射板とから構成され、インテグレータからの無偏光な光を所定の偏光方向に揃える。偏光方向を揃えた光は、照明光を集光するコンデンサーレンズ208に入射し、照明光をテレセントリックな光にするフィールドレンズ209、ダイクロミラー210に入射する。ダイクロミラー210は、Ｇ光を透過して、Ｒ光、及びＢ光を反射させる特性をもつため、入射光をＧ光とＲＢ光に分光する。
【００１７】
偏光ビームスプリッター211、213、215はそれぞれ偏光分離膜212、214、216を有する。偏光分離膜212、214、216はそれぞれS偏光を反射してP偏光を透過させる特性をもつ偏光分離膜で、RGBそれぞれの表示素子300r、300g、300bに光を入射させるとともに、表示素子300r、300g、300bの反射光を透過させる。色選択性位相差板217、218はそれぞれ所定波長領域の光の偏光方向を90°変換（回転）する。赤１/４位相差板219r、緑１/４位相差板219g、青１/４位相差板219bはそれぞれ光の位相を１/４位相ずつ回転させる。
【００１８】
赤複屈折フィルタ220r、緑複屈折フィルタ220g、青複屈折フィルタ220bはそれぞれ表示素子300r、300g、300bが黒表示のときに発生する位相差を補正する複屈折性位相差補償素子としての一軸性のフィルタである。
【００１９】
上記光学部を介して入射光は表示素子に導かれる。赤の表示素子300r、緑の表示素子300g、青の表示素子300bは反射型液晶表示素子であり、それぞれ入射した照明光を反射するとともに画像信号に応じて変調して画像光を形成する。そして画像形成された光束は、偏光ビームスプリッター211、213、215を介してRGBのそれぞれの表示素子の画像を合成する。
【００２０】
［実施例１］
以下、図３、図４を参照して、本発明の第1の実施例による、ピント位置補正手段について説明する。図４は、図２の光学構成図のうち、表示素子300r、300g、300bと偏光ビームスプリッター211、213、215周辺の光学を抜粋した図に、ピント位置補正手段を追加した図である。
【００２１】
図４において、500r、500g、500bは、表示素子を固定する末端の位置であり、この位置に表示素子が固着されている。ピント位置補正手段として、表示素子300r、300g、300bと固定位置500r、500g、500bの間に、メカ部材501r、501g、501bを挿入する。メカ部材の厚みを調整し、表示素子のピントずれを補正する。
【００２２】
ここで、具体例を用いて、本発明の第１の実施例による、ピント位置補正手段について説明する。例えば、図３に示す高圧水銀ランプとＬＥＤ光源を有する投射型画像表示装置において、２つの光源の波長スペクトルを比較すると、ＲＧＢ光の中で、Ｒ光の波長差が最も大きいことがわかる。ゆえに、２つの光源を切り替えた場合、Ｒ光に対するピントのずれ量が最も大きくなる。このずれ量を補正するために、厚み23.4μmのメカ部材501rを選択する。
【００２３】
例えば、ランプ点灯からＬＥＤ光源の点灯に切り替える場合、厚み23.4μmのメカ部材501rを挿入することで、赤の表示素子300rのピントずれを補正することが可能である。逆に、ＬＥＤ光源の点灯からランプ点灯に切り替える場合は、メカ部材501rを取り除き、赤の表示素子300rを固定位置500rに移動させる必要がある。ただし、光学の構成等により、光の波長差によるピントのずれ量は異なるため、光の波長差とピントのずれ量が、必ずしも一対一で対応するわけではない。
【００２４】
次に、図６を参照して、本発明のピント位置補正の処理フローについて説明する。最初にステップ601において、投射型画像表示装置の電源が投入されると、基板上の各ＩＣの初期化が実行され、ステップ602に移行する。ステップ602は、点灯する光源を選択する。ランプを選択した場合は、ステップ603に移行し、固体光源を選択した場合は、ステップ605に移行する。ステップ603は、ランプを点灯した時に、表示素子のピントが適切になるように補正して、ステップ604に移行する。
【００２５】
また、ステップ605は、固体光源を点灯した時に、表示素子のピントが適切になるように補正して、ステップ606に移行する。ステップ604は、ランプに点灯指令を出し、ランプを正常点灯するための処理を行う。また、ステップ606は、固体光源の駆動電圧を設定し、固体光源を正常点灯するための処理を行う。
【００２６】
ここで、ステップ603、及びステップ604において、ステップ604を実施後に、ステップ603を実施しても、本発明と同等の効果が得られるものとする。同様に、ステップ605、及びステップ606において、ステップ606を実施後に、ステップ605を実施しても、本発明と同等の効果が得られるものとする。ステップ607は、画像を投影できる状態であり、入力画像を検出すると、画像処理等を行、画像を投影する。
【００２７】
ステップ608は、光源の切り替え指令を受け付ける。光源の切り替え指令を受け付けた場合は、ステップ609に移行し、そうでない場合は、ステップ611に移行する。ステップ609は、光源の切り替え処理を行う。例えば、ランプ点灯から固体光源の点灯に切り替える場合は、まず、固体光源の点灯処理を行い、固体光源の点灯処理が完了した後に、ランプの消灯処理を行う。ステップ610は、光源を切り替えた際に生じるピントずれを補正する。ステップ611は、投射型画像表示装置の投影終了指令を受け付ける。投影終了指令を受け付けた場合は、ステップ612に移行し、光源の消灯処理等を行い終了となる。
【００２８】
［実施例２］
以下、図３、図５を参照して、本発明の第２の実施例による、ピント位置補正手段について説明する。図５は、図２の光学構成図のうち、表示素子300r、300g、300bと偏光ビームスプリッター211、213、215周辺の光学を抜粋した図に、ピント位置補正手段を追加した図である。ピント位置補正手段として、表示素子300r、300g、300bと複屈折フィルタ220r、220g、220bの間に、光学素子250r、250g、250bを挿入する。
【００２９】
ここで、具体例を用いて、本発明の第２の実施例による、ピント位置補正手段について説明する。例えば、図３に示す高圧水銀ランプとＬＥＤ光源を有する投射型画像表示装置において、２つの光源の波長スペクトルを比較すると、ＲＧＢ光の中で、Ｒ光の波長差が最も大きいことがわかる。ゆえに、２つの光源を切り替えた場合、Ｒ光に対するピントのずれ量が最も大きくなる。このずれ量を補正するために、光学素子250rとして、屈折率1.51633、厚さ69μmのＢＫ７ガラスを選択する。
【００３０】
例えば、ランプ点灯からＬＥＤ光源の点灯に切り替える場合、赤の表示素子300rと赤複屈折フィルタ220rの間に、屈折率1.51633、厚さ69μmのＢＫ７ガラス（光学素子250r）を挿入することで、赤の表示素子300rのピントずれを補正することが可能である。逆に、ＬＥＤ光源の点灯からランプ点灯に切り替える場合は、光学素子250rを取り除く必要がある。ただし、光学の構成等により、光の波長差によるピントのずれ量は異なるため、光の波長差とピントのずれ量が、必ずしも一対一で対応するわけではない。
【符号の説明】
【００３１】
１００  投射型画像表示装置、１０１  操作部（光源切替部）、１０２  制御部、
１０３  ランプ駆動部、１０４  ランプ、１０５  固体光源駆動部、１０６  固体光源、
１０７  ピント位置補正手段、１０８  記憶部、２００  光学部、３００  表示素子
【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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