(57)【要約】【課題】機器設計の自由度を制限したり機器を大型化させず、且つ耐久性や機器の寿命を低下させずに、光源を点滅させてスメアを低減することのできる液晶プロジェクターを提供する。【解決手段】光源として固体素子光源１を用い、この固体素子光源１を、入力映像信号の１フレーム期間内に点滅させる点灯回路２を備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源として固体素子光源を用い、
前記固体素子光源を、入力映像信号の１フレーム期間内に点滅させる点灯回路
を備えたことを特徴とする液晶プロジェクター。
【請求項２】
請求項１に記載の液晶プロジェクターにおいて、
前記点灯回路は、前記１フレーム期間内に、前記固体素子光源を点滅させるパルス調光と、前記固体素子光源の発光強度を調節する電圧調光とを併せて行う
ことを特徴とする液晶プロジェクター。
【請求項３】
請求項２に記載の液晶プロジェクターにおいて、
前記点灯回路は、前記１フレーム期間内の一部の期間でのみ前記固体素子光源を点灯させ、且つ、前記一部の期間中の先頭及び末尾以外の期間では、前記固体素子光源を通常の点灯時と同じ発光強度で点灯させ、前記一部の期間中の先頭及び末尾の期間では、前記固体素子光源を通常の点灯時よりも低い発光強度で点灯させる
ことを特徴とする液晶プロジェクター。
【請求項４】
請求項１に記載の液晶プロジェクターにおいて、
前記点灯回路は、入力映像信号のフレームレートに同期して前記固体素子光源を点滅させる
ことを特徴とする液晶プロジェクター。
【請求項５】
請求項１に記載の液晶プロジェクターにおいて、
前記固体素子光源として、赤色光を発光する赤色固体素子光源と、緑色光を発光する緑色固体素子光源と、青色光を発光する青色固体素子光源とが設けられており、
前記点灯回路は、前記緑色固体素子光源の点滅の頻度よりも、前記赤色固体素子光源，前記青色固体素子光源の点滅の頻度を少なくする
ことを特徴とする液晶プロジェクター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶プロジェクターに関し、特に、機器設計の自由度を制限したり機器を大型化させず、且つ耐久性や機器の寿命を低下させずに、光源を点滅させてスメアを低減したものに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＬＣｏＳ（反射型液晶）デバイスは、従来のＣＲＴプロジェクターに比べて、高画質、低コストが実現できることから、プロジェクターの映像表示デバイスとしての導入が進んでいる。このＬＣｏＳプロジェクターでは、従来はＵＨＰ（高圧水銀ランプ）やキセノンランプが光源として使用されてきた。
【０００３】
しかし、ＬＣｏＳプロジェクターは、固定素子型デバイスという特性上、応答速度が遅く、且つ、個々の画素での表示が１フレーム期間継続する（ホールド表示）ので、従来のＣＲＴプロジェクターに比べて、高速動画表示を行う際にスメアと呼ばれる動画像の“にじみ“が問題となっていた。
【０００４】
このスメアは、個々の画素での１フレーム期間あたりの映像の表示期間を短縮すれば低減することができる。そこで、従来から光源を点滅させてＬＣｏＳプロジェクターの動画特性を改善するという試みは行われていたが。
【０００５】
しかし、従来のプロジェクターは、ＵＨＰやキセノンランプといったライトバルブを使用していたため、光源を高速に点滅することが出来なかった。そこで、光源と表示デバイスの間に、ホイールや機械シャッター、ＬＣＤシャッターなどの物理的なシャッターを設置し、このシャッターで連続光を物理的に遮ることにより光源の点滅を実現していた。（特許文献１）。
【０００６】
図１は、この方式でスメアを低減するフロント投影型のＬＣｏＳプロジェクターの光学系を示す図である。ＵＨＰまたはキセノンランプを用いた光源５１から出射される白色光の光路上に、物理的なシャッター５２が設置されており、このシャッター５２を開閉させることによって光源５１からの連続光を遮る。
【０００７】
シャッター５２で遮られなかった光は、ミラー５３で反射され、色分解ミラー（ダイクロイックミラー）５４及び５５により赤色光，緑色光，青色光に分離される。赤色光，緑色光はそれぞれＰＢＳ（偏光ビームスプリッター）５７，５８に入射し、青色光はミラー５６で反射されてＰＢＳ５９に入射する。ＰＢＳ５７，５８，５９では、或る一つの振動方向の直線偏光のみが反射されてそれぞれ赤色，緑色，青色表示用のＬＣｏＳパネル６０，６１，６２に入射する。各ＬＣｏＳパネル６０，６１，６２には、それぞれＲＧＢの映像信号に応じた電圧が印加される。ＬＣｏＳパネル６０，６１，６２から出射した映像光は、それぞれ再びＰＢＳ５７，５８，５９に入射して検光される。ＰＢＳ５７，５８，５９を通過した直線偏光は、色合成プリズム６３で合成され、投射レンズ６４に入射してスクリーン（図示略）に投射される。
【０００８】
しかし、この方式では、プロジェクターの光学ブロック部分に物理的なシャッターを追加する必要があるため、機器設計の自由度に制限があり、さらに大型化されるという欠点があった。
【０００９】
また、物理的なシャッターが追加されることによる耐久性や機器の寿命の低下も問題となっていた。すなわち、ホイールや機械シャッターは、機械的な稼動部品が存在するため、故障の頻度が高く、また振動に対する耐震性も低くなる。ＬＣＤシャッターも、熱による経年劣化が生じてしまう。
【００１０】
さらに、ホイールや機械シャッター、ＬＣＤシャッターなどの物理的なシャッターを使用する場合、光源点滅性能はシャッターの性能に依存するために、光源の高速点滅を実現することは困難だった。また、ＬＣＤシャッターを使用する場合は、光を遮断しないときにもＬＣＤシャッターそのものの存在によって輝度が減衰してしまう。
【００１１】
図１に示したように光源を遮断する方式以外に、映像表示部分にホイールや機械シャッター、ＬＣＤシャッターを挿入してスメアを低減する試みも行われている。図２は、この方式でスメアを低減するフロント投影型のＬＣｏＳプロジェクターの光学系を示す図であり、図１と共通する部分には同一符号を付して重複説明を省略する。ここでは、図１に示したシャッター５２の代わりに、色合成プリズムと投射レンズ６４との間にシャッター６５が設置されており、このシャッター６５を開閉させることにより、投射レンズ６４からスクリーンに投射される映像光を遮る。
【００１２】
しかし、この方式も、図１に示した方式と同様に、機器設計の自由度、サイズ、耐久性や製品寿命に問題があった。
【００１３】
また、以上に説明したような問題は、図１や図２に示したようなフロント投影型のＬＣｏＳプロジェクターだけでなく背面投影型のＬＣｏＳプロジェクターにも共通した問題であり、さらに、ＬＣｏＳプロジェクターだけでなく透過型液晶を用いたプロジェクターにも共通した問題である。
【００１４】
【特許文献１】米国特許第７０３３０２７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、上述の点に鑑み、機器設計の自由度を制限したり機器を大型化させず、且つ耐久性や機器の寿命を低下させずに、光源を点滅させてスメアを低減することのできる液晶プロジェクターを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この課題を解決するため、本発明に係る液晶プロジェクターは、光源として固体素子光源を用い、この固体素子光源を、入力映像信号の１フレーム期間内に点滅させる点灯回路を備えたことを特徴とする。
【００１７】
近年、ＬＥＤ（発光ダイオード）は発光効率が向上し、プロジェクターの光源として実用化か視野に入ってきた。  ＬＥＤを使ったプロジェクターは、従来のようにＵＨＰやキセノンランプなどのライトバルブを使用したプロジェクターに比べ、高速点滅が可能という特性がある。また、ＬＥＤ以外にも、レーザーにも、高速点滅が可能という特性がある。
【００１８】
本発明は、ＬＥＤやレーザーといった固体素子光源の高速点滅特性を利用して液晶プロジェクターの動画特性を改善し、スメアを削減した液晶プロジェクターを実現するものである。
【００１９】
固体素子光源を用いて光源そのものを点滅させることにより、従来のようにホイールや機械シャッター、ＬＣＤシャッターなどの物理的なシャッターを光学ブロック部分に追加する必要がないので、機器設計の自由度を制限したり機器を大型化させることがない。
【００２０】
そして、ホイールや機械シャッターを使用する場合のような機械的な稼動部品が必要無いため、故障が少なく、振動に対する耐震性が高くなる。また、ＬＣＤシャッターを使用する場合のような経年劣化も生じない。したがって、耐久性や機器の寿命を低下させることがない。
【００２１】
また、ＬＣＤシャッターを使用する場合のような、ＬＣＤシャッターそのものの存在によって輝度の減衰も避けられる。
【００２２】
なお、一例として、この点灯回路は、１フレーム期間内に、固体素子光源を点滅させるパルス調光と、固体素子光源の発光強度を調節する電圧調光とを併せて行うことが好適である。
【００２３】
より具体的には、点灯回路は、１フレーム期間内の一部の期間でのみ固体素子光源を点灯させ、且つ、この一部の期間中の先頭及び末尾以外の期間では、固体素子光源を通常の点灯時と同じ発光強度で点灯させ、この一部の期間中の先頭及び末尾の期間では、固体素子光源を通常の点灯時よりも低い発光強度で点灯させることが好適である。
【００２４】
また、一例として、この点灯回路は、入力映像信号のフレームレートに同期して前記固体素子光源を点滅させる好適である。
【００２５】
また、固体素子光源として、赤色光を発光する赤色固体素子光源と、緑色光を発光する緑色固体素子光源と、青色光を発光する青色固体素子光源とを設ける場合には、一例として、点灯回路は、緑色固体素子光源の点滅の頻度よりも、赤色固体素子光源，青色固体素子光源の点滅の頻度を少なくすることが好適である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る液晶プロジェクターによれば、機器設計の自由度を制限したり機器を大型化させず、且つ耐久性や機器の寿命を低下させずに、光源を点滅させてスメアを低減することができるという効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて具体的に説明する。
〔実施形態１〕
図３は、本発明を適用したフロント投影型のＬＣｏＳプロジェクターの光学系を主要な信号処理系とともに示す図であり、図１と共通する部分には同一符号を付している。
【００２８】
このプロジェクターには、光源として、白色ＬＥＤを用いたＬＥＤ光源１が設けられている。ＬＥＤ光源１から出射した白色光は、ミラー５３で反射され、色分解ミラー（ダイクロイックミラー）５４及び５５により赤色光，緑色光，青色光に分離される。赤色光，緑色光はそれぞれＰＢＳ５７，５８（偏光ビームスプリッター）に入射し、青色光はミラー５６で反射されてＰＢＳ５９に入射する。ＰＢＳ５７，５８，５９では、或る一つの振動方向の直線偏光のみが反射されてそれぞれ赤色，緑色，青色表示用のＬＣｏＳパネル６０，６１，６２に入射する。各ＬＣｏＳパネル６０，６１，６２には、それぞれＲＧＢの映像信号に応じた電圧が印加される。ＬＣｏＳパネル６０，６１，６２から出射した映像光は、それぞれ再びＰＢＳ５７，５８，５９に入射して検光される。ＰＢＳ５７，５８，５９を通過した直線偏光は、色合成プリズム６３で合成され、投射レンズ６４に入射してスクリーン（図示略）に投射される。
【００２９】
ＬＥＤ光源１は、ＬＥＤ光源点灯回路２によって制御される。ＬＥＤ光源点灯回路２は、パルス調光機能（ＬＥＤを高速に点滅させる機能）と、電圧調光機能（ＬＥＤの発光強度を調節する機能）とを有している。
【００３０】
このプロジェクターへの入力映像信号から、映像信号処理回路４で同期信号が分離され、その同期信号がＬＥＤ光源点灯回路２に供給される。ＬＥＤ光源点灯回路２は、この同期信号に基づき、入力映像信号のフレームレートに同期してＬＥＤ光源１を制御する。また、映像信号処理回路４によって処理されたＲＧＢの映像信号が、ＬＣｏＳパネル６０，６１，６２を駆動するＬＣｏＳ駆動回路３に供給される。
【００３１】
図４は、ＬＥＤ光源点灯回路２がＬＥＤ光源１（Ｇ）を制御することによるＬＣｏＳパネル６０，６１，６２の輝度の時間的変化を、ＬＥＤ光源１を常時通常の発光強度で点灯させた場合と対比して示す図であり、図４（ａ）が常時点灯させた場合、図４（ｂ）がＬＥＤ光源点灯回路２による制御を行った場合である。
【００３２】
図４（ａ）に示すように、常時点灯させた場合には、各フレーム期間（１／６０ｓｅｃ）において、ＬＣｏＳ駆動回路３（図３）による駆動が開始したタイミングである立ち上がりの部分と、ＬＣｏＳ駆動回路３による駆動が終了したタイミングである立下り部分とで、ＬＣｏＳパネル６０，６１，６２の応答速度の遅さを原因として、ＬＣｏＳパネル６０，６１，６２の輝度が緩やかに変動する。この立ち上がり部分，立下り部分が表示されることは、スメアの原因となる。
【００３３】
ＬＥＤ光源点灯回路２は、この立ち上がり部分，立下り部分を除いたＬＣｏＳパネル６０，６１，６２の輝度の安定する期間の一部である１／３００ｓｅｃのみ、パルス調光機能と電圧調光機能とを併用してＬＥＤ光源１を制御する。
【００３４】
すなわち、この１／３００ｓｅｃの期間中の先頭の１／９００ｓｅｃと末尾の１／９００ｓｅｃとを除く１／９００ｓｅｃの期間では、ＬＥＤ光源１を通常の点灯時と同じ発光強度で点灯させる。また、先頭の１／９００ｓｅｃと末尾の１／９００ｓｅｃとでは、ＬＥＤ光源１を通常の点灯時の２分の１の発光強度で点灯させる。
【００３５】
これにより、図４（ｂ）に示すように、ＬＣｏＳパネル６０，６１，６２の輝度は、輝度の安定する期間中の１／９００ｓｅｃでのみ、ＬＥＤ光源１を常時点灯させた場合（図４（ａ））と同じ輝度になる。このことは、スメアを低減する効果としては、映像信号のフレームレートを１／９００ｓｅｃにハイフレームレート化したのと同様な効果が得られる。
【００３６】
一般に、液晶表示装置のスメアは、フレームレートを倍速の１／１２０ｓｅｃにすると目立ちにくくなるといわれている。テレビジョン受像機用の液晶モニターなどでは、この倍速化の技術が採用されている。しかし、特殊な用途（例えば、飛行操縦士の操縦訓練用のフライトシミュレーター）では、１／１２０ｓｅｃでも十分ではなく、スメアを十分に低減するためにより一層のハイフレームレート化（１／２４０ｓｅｃ以上）が要求されている。
【００３７】
図４（ｂ）に示したような制御を行うことにより、そうした用途にも対応した十分なスメア低減効果が得られることになる。
【００３８】
さらに、図４（ｂ）に示すように、この１／９００ｓｅｃの期間に隣接する前後の１／９００ｓｅｃずつの期間でも、ＬＣｏＳパネル６０，６１，６２の輝度がゼロになるのではなく、ＬＥＤ光源１を常時点灯させた場合の２分の１の輝度が確保される。これにより、映像の表示期間を短くしたことによる表示映像の明るさの低下を補償することができる。
【００３９】
図４に示したように、ＬＥＤ光源点灯回路２は、パルス調光機能と電圧調光機能とを併用してＬＥＤ光源１を制御している。しかし、変更例として、図５に例示するように、パルス調光機能のみを用いて、ＬＣｏＳパネル６０，６１，６２の輝度の安定する期間の一部でのみＬＥＤ光源１を点灯させるようにしてもよい。そうした場合も、点灯期間を短くすることにより、ややり映像信号をハイフレームレート化したのと同様なスメア低減効果が得られる。
【００４０】
〔実施形態２〕
次に、図６は、本発明を適用した別のフロント投影型のＬＣｏＳプロジェクターの光学系を主要な信号処理系とともに示す図であり、図３と共通する部分には同一符号を付している。
【００４１】
このプロジェクターには、光源として、赤色ＬＥＤを用いたＬＥＤ光源１（Ｒ）と、緑色ＬＥＤを用いたＬＥＤ光源１（Ｇ）と、青色ＬＥＤを用いたＬＥＤ光源１（Ｂ）とが設けられている。
【００４２】
ＬＥＤ光源１（Ｒ）から出射した赤色光は、色分解ミラー５５で反射されて、ＰＢＳ５７に入射する。ＬＥＤ光源１（Ｇ）から出射した緑色光は、色分解ミラー５５で反射されて、ＰＢＳ５８に入射する。ＬＥＤ光源１（Ｂ）から出射した青色光は、ＰＢＳ５９に入射する。ＰＢＳ５７，５８，５９では、或る一つの振動方向の直線偏光のみが反射されてそれぞれ赤色，緑色，青色表示用のＬＣｏＳパネル６０，６１，６２に入射する。各ＬＣｏＳパネル６０，６１，６２には、それぞれＲＧＢの映像信号に応じた電圧が印加される。ＬＣｏＳパネル６０，６１，６２から出射した映像光は、それぞれ再びＰＢＳ５７，５８，５９に入射して検光される。ＰＢＳ５７，５８，５９を通過した直線偏光は、色合成プリズム６３で合成され、投射レンズ６４に入射してスクリーン（図示略）に投射される。
【００４３】
ＬＥＤ光源点灯回路２は、ここでは、入力映像信号のフレームレートに同期して、ＬＥＤ光源１（Ｒ），ＬＥＤ光源１（Ｇ），ＬＥＤ光源１（Ｂ）を個別に制御する。そして、ＬＥＤ光源１（Ｇ）に対する制御の頻度（パルス調光機能による点滅の頻度や、電圧調光機能による発光強度の調の頻度）よりも、ＬＥＤ光源１（Ｒ），ＬＥＤ光源１（Ｂ）の制御の頻度を少なくする。
【００４４】
図７〜図９は、ＬＥＤ光源点灯回路２がＬＥＤ光源１（Ｒ），１（Ｇ），１（Ｂ）を制御することによるＬＣｏＳパネル６０，６１，６２の輝度の時間的変化を、３パターン例示した図である。
【００４５】
図７の例は、ＬＥＤ光源１（Ｇ）のほうは、図３のＬＥＤ光源１に関して図４（ｂ）を用いて説明したのと同じ制御を行い、ＬＥＤ光源１（Ｒ），１（Ｂ）のほうは、図４（ａ）を用いて説明したように常時通常の発光強度で点灯させる（点滅も発光強度の調節も全く行わない）例である。
【００４６】
図８の例は、ＬＥＤ光源１（Ｇ）のほうは、図３のＬＥＤ光源１に関して図４（ｂ）を用いて説明したのと同じ制御を行い、ＬＥＤ光源１（Ｒ），１（Ｂ）のほうは、１フレームおきに（２フレームあたり１フレームずつ）、図４（ｂ）を用いて説明したような制御を行う（点滅及び発光強度の調節の頻度を２分の１にした）例である。ＬＥＤ光源１（Ｒ），１（Ｂ）の制御の頻度を、１フレームおきでなく２フレームおきにしてもよい。
【００４７】
図９の例は、ＬＥＤ光源１（Ｇ）のほうは、図３のＬＥＤ光源１に関して図４（ｂ）を用いて説明したのと同じ制御を行い、ＬＥＤ光源１（Ｒ），１（Ｂ）のほうは、パルス調光機能による点滅のみを行わせる（発光強度の調節を行わない）例である。
【００４８】
人間の目の光に対する感度は緑色光のほうが赤色光や青色光よりも高いので、図７〜図９に示したようにＬＥＤ光源１（Ｇ）に対する制御の頻度よりもＬＥＤ光源１（Ｒ），１（Ｂ）の制御の頻度を少なくすれば、ＬＥＤ光源１（Ｒ），１（Ｂ）を点滅させたちその発光強度を変化させる回数を抑えつつ、スメアを低減させることができる。
【００４９】
なお、変更例として、ＬＥＤ光源１（Ｒ），１（Ｇ），１（Ｂ）の全てに対して、図３のＬＥＤ光源１に関して図４（ｂ）を用いて説明したのと同じ制御を行うようにしてもよい。
【００５０】
以上に説明したように、本発明を適用したＬＣｏＳプロジェクターではＬＥＤという固体素子光源を用いて光源そのものを点滅させることにより、従来のようにホイールや機械シャッター、ＬＣＤシャッターなどの物理的なシャッターを光学ブロック部分に追加する必要がないので、機器設計の自由度を制限したり機器を大型化させることがない。
【００５１】
そして、ホイールや機械シャッターを使用する場合のような機械的な稼動部品が必要無いため、故障が少なく、振動に対する耐震性が高くなる。また、ＬＣＤシャッターを使用する場合のような経年劣化も生じない。したがって、耐久性や機器の寿命を低下させることがない。
【００５２】
特に、前述したような操縦訓練用のフライトシミュレーターでは、操縦の臨場感を得られるように、装置全体を揺動させる機構が設けられている。したがって、振動に対する耐震性が高くなることにより、そうしたフライトシミュレーターにも搭載することができるようになる。
【００５３】
また、ＬＣＤシャッターを使用する場合のような、ＬＣＤシャッターそのものの存在によって輝度の減衰も避けられる。
【００５４】
なお、以上の実施の形態では、フロント投影型のＬＣｏＳプロジェクターに本発明を適用している。しかし、本発明は、これに限らず、背面投影型のＬＣｏＳプロジェクター（リヤプロジェクションプロジェクターや、リヤプロジェクションテレビ）や、透過型液晶を用いたプロジェクターといった、あらゆる種類の液晶プロジェクターに適用して、スメアを低減させることができる。
【００５５】
また、以上の実施の形態では固体素子光源としてＬＥＤを用いているが、それ以外の高速点滅可能な固体素子光源（例えばレーザー）を用いてその点滅や発光強度を制御することによっても、全く同様なスメア低減効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来の方法でスメアを低減するプロジェクターの光学系を示す図である。
【図２】従来の方法でスメアを低減するプロジェクターの光学系を示す図である。
【図３】本発明を適用したＬＣｏＳプロジェクターの光学系を示す図である。
【図４】図３のＬＥＤ光源点灯回路の制御内容を示す図である。
【図５】図３のＬＥＤ光源点灯回路の制御内容の変更例を示す図である。
【図６】本発明を適用した別のＬＣｏＳプロジェクターの光学系を示す図である。
【図７】図６のＬＥＤ光源点灯回路の制御内容の一例を示す図である。
【図８】図６のＬＥＤ光源点灯回路の制御内容の一例を示す図である。
【図９】図６のＬＥＤ光源点灯回路の制御内容の一例を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
１，１（Ｒ），１（Ｇ），１（Ｂ）  ＬＥＤ光源、  ２  ＬＥＤ光源点灯回路、  ４  映像信号処理回路、  ６０，６１，６２  ＬＣｏＳパネル
【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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