(57)【要約】【課題】２つの画像表示素子を用いた２板式の投射型画像表示装置において、色割れによる画質の低下を抑制する。【解決手段】光源駆動部９は、光源１Ａ〜１Ｃのうちの２つの光源を選択して発光させ、同時に発光する２つの光源の組み合わせを、画像信号におけるフレーム周波数の３倍の周波数で切り替える。画像表示素子駆動部１１は、同時に発光する２つの光源の組み合わせの切り替えに応じて、第１の反射型画像表示素子７Ａおよび第２の反射型画像表示素子７Ｂのそれぞれに入射する光の色に対応した画像信号を供給して第１の反射型画像表示素子７Ａおよび第２の反射型画像表示素子７Ｂを駆動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１〜第３の色光を出射する第１〜第３の光源と、前記第１〜第３の色光をそれぞれ異なる３つの入射面から入射させ、前記第１〜第３の色光を単一の出射面から出射させるダイクロイックプリズムと、前記第１〜第３の光源のいずれか２つから２つの色光を出射させる光源駆動手段と、前記光源駆動手段により、前記第１〜第３の光源から出射したいずれか２つの色光の画像信号に対応して前記２つの色光を変調すると共に反射させる２つの反射型画像表示素子と、前記光源駆動手段により、前記第１〜第３の光源から出射したいずれか２つの色光を入射させ、この２つの色光を色分解して前記２つの反射型画像表示素子に入射させ、この２つの反射型画像表示素子でそれぞれ変調された２つの色光を合成して出射する偏光ビームスプリッタとを備えた投射型画像表示装置において、
前記第１〜第３の光源と前記ダイクロイックプリズムとの間に配置され、前記第１〜第３の色光の偏光面を所定偏光面にして出射する第１〜第３の偏光回転素子と、
前記光源駆動手段により前記第１〜第３の光源のいずれか２つから出射した色光の偏光面が互いに直交するように前記第１〜第３の偏光回転素子を制御する偏光回転素子駆動手段と、
前記偏光回転素子駆動手段により制御されて、前記第１〜第３の偏光回転素子から出射する偏光面が互いに直交する２つの色光に対応した画像信号を前記第１、第２の反射型画像表示素子にそれぞれ供給する制御をする画像表示素子駆動手段と、
前記画像信号のフレーム周期の３倍の周期に同期させて、前記光源駆動手段に前記第１〜第３の光源のいずれか２つを選択させ、前記偏光回転素子駆動手段に前記第１〜第３の光源から出射するいずれか２つの色光の偏光面が互いに直交するようにさせ、前記画像表示素子駆動手段に前記第１〜第３の光源から出射するいずれか２つの色光の画像信号を前記２つの反射型画像表示素子に供給させる制御手段と
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】
第１〜第３の色光を出射する第１〜第３の光源と、前記第１〜第３の色光をそれぞれ異なる３つの入射面から入射させ、前記第１〜第３の色光を単一の出射面から出射させるダイクロイックプリズムと、前記第１〜第３の光源のいずれか２つから２つの色光を出射させる光源駆動手段と、前記光源駆動手段により、前記第１〜第３の光源から出射したいずれか２つの色光の画像信号に対応して前記２つの色光を変調すると共に反射させる２つの反射型画像表示素子と、前記光源駆動手段により、前記第１〜第３の光源から出射したいずれか２つの色光を入射させ、この２つの色光を色分解して前記２つの反射型画像表示素子に入射させ、この２つの反射型画像表示素子でそれぞれ変調された２つの色光を合成して出射する偏光ビームスプリッタとを備えた投射型画像表示装置において、
前記第１〜第３の光源と前記ダイクロイックプリズムとの間に配置され、前記第１〜第３の色光の偏光面を所定偏光面にして出射する第１〜第３の偏光回転素子と、
前記光源駆動手段により前記第１〜第３の光源のいずれか２つから出射した色光の偏光面が互いに直交するように前記第１〜第３の偏光回転素子を制御する偏光回転素子駆動手段と、
前記偏光回転素子駆動手段により制御されて、前記第１〜第３の偏光回転素子から出射する偏光面が互いに直交する２つの色光に対応した画像信号を前記第１、第２の反射型画像表示素子にそれぞれ供給する制御をする画像表示素子駆動手段と、
前記画像信号のフレーム周期の６倍の周期に同期させて、前記光源駆動手段に前記第１〜第３の光源のいずれか２つを選択させ、前記偏光回転素子駆動手段に前記第１〜第３の光源から出射するいずれか２つの色光の偏光面が互いに直交するようにさせ、前記画像表示素子駆動手段に前記第１〜第３の光源から出射するいずれか２つの色光の画像信号を前記２つの反射型画像表示素子に供給させる制御手段と
を有することを特徴とする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、２つの画像表示素子を用いてカラー画像をスクリーンに投射する２板式の投射型画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２つの画像表示素子を用いてカラー画像を投射する２板式の投射型画像表示装置として、特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
図４は、特許文献１に開示された投射型画像表示装置の概略構成図である。図４に示す投射型画像表示装置では、光源１０１から出射され、楕円鏡１０２により集光された光に含まれる赤色光（Ｒ光）、緑色光（Ｇ光）、および青色光（Ｂ光）の３原色の光が、回転カラーフィルタ１０３で２つの色光グループに分けられて順次時分割で導出される。
【０００４】
回転カラーフィルタ１０３を通過した光は、ガラスロッド１０４で照度分布を均一とされた後、照明レンズ１０５とフィールドレンズ１０６とにより略平行光とされ、偏光板１０７によりその偏光方向を揃えられて、偏光制御素子１０８に入射する。
【０００５】
そして、偏光制御素子１０８において、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光のうちの２色の光と、他の１色の光とでその偏光方向を変えられ、偏光ビームスプリッタ１０９で偏光方向に応じた光に分離され、分離された光が反射型画像表示素子１１０Ａ，１１０Ｂで画像信号により変調される。
【０００６】
この反射型画像表示素子１１０Ａ，１１０Ｂで変調された光が偏光ビームスプリッタ１０９で合成された後、偏光制御素子１１１でＲ光、Ｇ光、Ｂ光の偏光方向が揃えられ、偏光ビームスプリッタ１０９で本来カットされる光の漏れ光が偏光板１１２によりカットされる。そして、偏光板１１２から投射レンズ１１３に入射した光がスクリーンに投射される。
【特許文献１】特開２０００−３４７３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１では、光源１０１からのＲ光、Ｇ光、Ｂ光の３原色の光を回転カラーフィルタ１０３で２つの色光グループに分けて順次時分割で導出し表示しているため、時分割の周波数が低いと、各色を認識できる現象（以下、色割れと呼ぶ）が発生し、質の高い画像を表示することができなかった。
【０００８】
一方、時分割の周波数を高くしようとすると、液晶画像素子である反射型画像表示素子１１０Ａ，１１０Ｂにおける液晶の応答速度が遅いため、時分割の周波数をある程度以上高くすることはできず、結局、高画質の画像を表示することはできなかった。
【０００９】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、２つの画像表示素子を用いた２板式の投射型画像表示装置において、色割れによる画質の低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本願発明は下記の構成を有する投射型画像表示装置を提供する。
【００１１】
（Ａ）第１〜第３の色光を出射する第１〜第３の光源（１Ａ〜１Ｃ）と、前記第１〜第３の色光をそれぞれ異なる３つの入射面から入射させ、前記第１〜第３の色光を単一の出射面から出射させるダイクロイックプリズム（４）と、前記第１〜第３の光源のいずれか２つから２つの色光を出射させる光源駆動手段（９）と、前記光源駆動手段により、前記第１〜第３の光源から出射したいずれか２つの色光の画像信号に対応して前記２つの色光を変調すると共に反射させる２つの反射型画像表示素子（７Ａ，７Ｂ）と、前記光源駆動手段により、前記第１〜第３の光源から出射したいずれか２つの色光を入射させ、この２つの色光を色分解して前記２つの反射型画像表示素子に入射させ、この２つの反射型画像表示素子でそれぞれ変調された２つの色光を合成して出射する偏光ビームスプリッタ（６）とを備えた投射型画像表示装置において、前記第１〜第３の光源と前記ダイクロイックプリズムとの間に配置され、前記第１〜第３の色光の偏光面を所定偏光面にして出射する第１〜第３の偏光回転素子（３Ａ〜３Ｃ）と、前記光源駆動手段により前記第１〜第３の光源のいずれか２つから出射した色光の偏光面が互いに直交するように前記第１〜第３の偏光回転素子を制御する偏光回転素子駆動手段（１０）と、前記偏光回転素子駆動手段により制御されて、前記第１〜第３の偏光回転素子から出射する偏光面が互いに直交する２つの色光に対応した画像信号を前記第１、第２の反射型画像表示素子にそれぞれ供給する制御をする画像表示素子駆動手段（１１）と、前記画像信号のフレーム周期の３倍の周期に同期させて、前記光源駆動手段に前記第１〜第３の光源のいずれか２つを選択させ、前記偏光回転素子駆動手段に前記第１〜第３の光源から出射するいずれか２つの色光の偏光面が互いに直交するようにさせ、前記画像表示素子駆動手段に前記第１〜第３の光源から出射するいずれか２つの色光の画像信号を前記２つの反射型画像表示素子に供給させる制御手段（１２）とを有することを特徴とする投射型画像表示装置。
【００１２】
（Ｂ）第１〜第３の色光を出射する第１〜第３の光源（１Ａ〜１Ｃ）と、前記第１〜第３の色光をそれぞれ異なる３つの入射面から入射させ、前記第１〜第３の色光を単一の出射面から出射させるダイクロイックプリズム（４）と、前記第１〜第３の光源のいずれか２つから２つの色光を出射させる光源駆動手段（９）と、前記光源駆動手段により、前記第１〜第３の光源から出射したいずれか２つの色光の画像信号に対応して前記２つの色光を変調すると共に反射させる２つの反射型画像表示素子（７Ａ，７Ｂ）と、前記光源駆動手段により、前記第１〜第３の光源から出射したいずれか２つの色光を入射させ、この２つの色光を色分解して前記２つの反射型画像表示素子に入射させ、この２つの反射型画像表示素子でそれぞれ変調された２つの色光を合成して出射する偏光ビームスプリッタ（６）とを備えた投射型画像表示装置において、前記第１〜第３の光源と前記ダイクロイックプリズムとの間に配置され、前記第１〜第３の色光の偏光面を所定偏光面にして出射する第１〜第３の偏光回転素子（３Ａ〜３Ｃ）と、前記光源駆動手段により前記第１〜第３の光源のいずれか２つから出射した色光の偏光面が互いに直交するように前記第１〜第３の偏光回転素子を制御する偏光回転素子駆動手段（１０）と、前記偏光回転素子駆動手段により制御されて、前記第１〜第３の偏光回転素子から出射する偏光面が互いに直交する２つの色光に対応した画像信号を前記第１、第２の反射型画像表示素子にそれぞれ供給する制御をする画像表示素子駆動手段（１１）と、前記画像信号のフレーム周期の６倍の周期に同期させて、前記光源駆動手段に前記第１〜第３の光源のいずれか２つを選択させ、前記偏光回転素子駆動手段に前記第１〜第３の光源から出射するいずれか２つの色光の偏光面が互いに直交するようにさせ、前記画像表示素子駆動手段に前記第１〜第３の光源から出射するいずれか２つの色光の画像信号を前記２つの反射型画像表示素子に供給させる制御手段（１２）とを有することを特徴とする投射型画像表示装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、２つの画像表示素子を用いた２板式の投射型画像表示装置において、色割れによる画質の低下を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の投射型画像表示装置を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、本発明の実施の形態に係る投射型画像表示装置の概略構成図である。図１に示すように、本実施の形態に係る投射型画像表示装置は、光源１Ａ〜１Ｃと、ライトパイプ２Ａ〜２Ｃと、偏光回転素子３Ａ〜３Ｃと、クロスダイクロイックプリズム４と、フィールドレンズ５Ａ，５Ｂと、偏光ビームスプリッタ６と、第１の反射型画像表示素子７Ａと、第２の反射型画像表示素子７Ｂと、投射レンズ８Ａ，８Ｂと、光源駆動部９と、偏光回転素子駆動部１０と、画像表示素子駆動部１１と、制御部１２とを備える。
【００１６】
光源１Ａ〜１Ｃは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、レーザ光源等からなり、光源１Ａは赤色光（Ｒ光）、光源１Ｂは緑色光（Ｇ光）、光源１Ｃは青色光（Ｂ光）を出射する。
【００１７】
ライトパイプ２Ａ〜２Ｃは、それぞれ光源１Ａ〜１Ｃから出射された光の強度分布を平均化する。
【００１８】
偏光回転素子３Ａ〜３Ｃは、偏光回転素子駆動部１０から印加される電圧により、ライトパイプ２Ａ〜２Ｃから出射される光の偏光方向を変化させる。
【００１９】
クロスダイクロイックプリズム４は、その内部にＸ型に配置されたＲ光反射ダイクロイック膜４ａとＢ光反射ダイクロイック膜４ｂとを有する。クロスダイクロイックプリズム４は、偏光回転素子３Ａから入射したＲ光をＲ光反射ダイクロイック膜４ａで反射し、偏光回転素子３Ｃから入射したＢ光をＢ光反射ダイクロイック膜４ｂで反射するとともに、偏光回転素子３Ｂから入射したＧ光を透過して各色光を合成し、この合成した光を出射する。
【００２０】
フィールドレンズ５Ａ，５Ｂは、クロスダイクロイックプリズム４から出射した光を、第１の反射型画像表示素子７Ａ、第２の反射型画像表示素子７Ｂに集光する光とする。
【００２１】
偏光ビームスプリッタ６は、フィールドレンズ５Ａ，５Ｂを介して入射するクロスダイクロイックプリズム４からの光の光軸に対して略４５度の入射になるように配置された偏光膜６ａを有し、この偏光膜６ａに入射する光を、その偏光方向により２方向に分光する。そして、２方向に分光した光の一方を第１の反射型画像表示素子７Ａに入射させ、他方を第２の反射型画像表示素子７Ｂに入射させる。
【００２２】
また、偏光ビームスプリッタ６は、第１の反射型画像表示素子７Ａにより偏光変調されて反射された光を、偏光膜６ａにより反射してその光軸を略９０°折り曲げて出射する。また、偏光ビームスプリッタ６は、第２の反射型画像表示素子７Ｂにより偏光変調されて反射された光を透過し、第１の反射型画像表示素子７Ａからの光と合成して出射する。
【００２３】
第１の反射型画像表示素子７Ａは、偏光ビームスプリッタ６の偏光膜６ａを透過して入射した光を、その光の色に対応した画像信号によって偏光変調して反射し、偏光変調された光を偏光ビームスプリッタ６に入射させる。
【００２４】
第２の反射型画像表示素子７Ｂは、偏光ビームスプリッタ６の偏光膜６ａで反射して入射した光を、その光の色に対応した画像信号によって偏光変調して反射し、偏光変調された光を偏光ビームスプリッタ６に入射させる。
【００２５】
投射レンズ８Ａ，８Ｂは、偏光ビームスプリッタ６から出射した光を、スクリーン１３上に投射する。
【００２６】
光源駆動部９は、制御部１２の制御により、光源１Ａ〜１Ｃを駆動し、偏光回転素子駆動部１０は、制御部１２の制御により、偏光回転素子３Ａ〜３Ｃを駆動する。画像表示素子駆動部１１は、制御部１２の制御により、第１の反射型画像表示素子７Ａおよび第２の反射型画像表示素子７Ｂを駆動する。制御部１２は、光源駆動部９、偏光回転素子駆動部１０、画像表示素子駆動部１１を含む装置全体を制御する。
【００２７】
次に、本実施の形態に係る投射型画像表示装置の動作について説明する。
【００２８】
本実施の形態に係る投射型画像表示装置においては、図２に示すように、第１の反射型画像表示素子７Ａおよび第２の反射型画像表示素子７Ｂが、Ｒ光、Ｇ光、Ｂ光の３色のうち、常に異なる２色の組み合わせに応じた画像信号により駆動される。そして、画像信号におけるフレーム周波数の３倍の周波数で、その２色の組み合わせが順次切り替わるようにしている。つまり、図２に示すように、フレーム表示間隔をｔとすると、ｔ／３ごとに２色の組み合わせが切り替わる。したがって、３つのサブフレーム（ＳＦ）で１つのフレームが表示されることになる。
【００２９】
これに対応するように、光源１Ａ〜１Ｃ、偏光回転素子３Ａ〜３Ｃを、図２に示すタイミングで駆動する。
【００３０】
光源駆動部９は、制御部１２の制御により、図２に示すように、光源１Ａ〜１Ｃのうちの２つの光源を選択して発光させ、同時に発光する２つの光源の組み合わせを、画像信号におけるフレーム周波数の３倍の周波数で順次切り替える。
【００３１】
そして、この光源１Ａ〜１Ｃの駆動タイミングに同期して、偏光回転素子駆動部１０は、制御部１２の制御により、光源１Ａ〜１Ｃから出射される各色光の偏光方向を変化させるように偏光回転素子３Ａ〜３Ｃを駆動する。
【００３２】
例えば、第１フレームの第１サブフレーム表示期間においては、制御部１２は、光源１Ａ，１Ｂを発光するように光源駆動部９を制御し、偏光回転素子３ＡによりＲ光を偏光ビームスプリッタ６の偏光膜６ａに対するＰ偏光とし、偏光回転素子３ＢによりＧ光を偏光膜６ａに対するＳ偏光とするように偏光回転素子駆動部１０を制御する。
【００３３】
偏光膜６ａに対するＰ偏光とされたＲ光は、クロスダイクロイックプリズム４のＲ光反射ダイクロイック膜４ａで反射されてその光軸が略９０°折り曲げられ、フィールドレンズ５Ａ，５Ｂおよび偏光ビームスプリッタ６の偏光膜６ａを通過して、第１の反射型画像表示素子７Ａに入射する。
【００３４】
一方、偏光膜６ａに対するＳ偏光とされたＧ光は、クロスダイクロイックプリズム４、およびフィールドレンズ５Ａ，５Ｂを通過して、偏光ビームスプリッタ６の偏光膜６ａで反射されてその光軸が略９０°折り曲げられ、第２の反射型画像表示素子７Ｂに入射する。
【００３５】
また、制御部１２は、Ｒ光に対応した画像信号を第１の反射型画像表示素子７Ａに供給し、Ｇ光に対応した画像信号を第２の反射型画像表示素子７Ｂに供給して、第１の反射型画像表示素子７Ａおよび第２の反射型画像表示素子７Ｂを駆動するように画像表示素子駆動部１１を制御する。
【００３６】
第１の反射型画像表示素子７Ａに入射したＲ光は、Ｒ光に対応した画像信号により偏光変調されて反射され、偏光ビームスプリッタ６に入射する。また、第２の反射型画像表示素子７Ｂに入射したＧ光は、Ｇ光に対応した画像信号により偏光変調されて反射され、偏光ビームスプリッタ６に入射する。
【００３７】
第１の反射型画像表示素子７Ａで偏光変調されたＲ光は、その偏光方向が偏光ビームスプリッタ６の偏光膜６ａに対してＰ偏光からＳ偏光に変化している。このため、Ｒ光は偏光膜６ａにより反射されてその光軸が略９０°折り曲げられて偏光ビームスプリッタ６から出射される。
【００３８】
また、第２の反射型画像表示素子７Ｂで偏光変調されたＧ光は、その偏光方向が偏光ビームスプリッタ６の偏光膜６ａに対してＳ偏光からＰ偏光に変化している。このため、Ｇ光は偏光膜６ａを透過し、Ｒ光と合成されて偏光ビームスプリッタ６から出射される。
【００３９】
そして、偏光ビームスプリッタ６から出射された光は、投射レンズ８Ａ，８Ｂによりスクリーン１３上にカラー画像として投影される。
【００４０】
そして、第１フレームの第２サブフレームの表示タイミングにおいて、制御部１２は、発光する光源を、光源１Ａ，１Ｂから光源１Ｂ，１Ｃに切り替えるように光源駆動部９を制御する。
【００４１】
この発光する光源の切り替えのタイミングに同期して、制御部１２は、偏光回転素子３ＢによりＧ光の偏光方向を引き続き偏光ビームスプリッタ６の偏光膜６ａに対するＳ偏光とし、偏光回転素子３ＣによりＢ光を偏光膜６ａに対するＰ偏光とするように偏光回転素子駆動部１０を制御する。
【００４２】
また、制御部１２は、発光する光源の切り替えのタイミングに同期して、Ｂ光に対応した画像信号を第１の反射型画像表示素子７Ａに供給し、Ｇ光に対応した画像信号を引き続き第２の反射型画像表示素子７Ｂに供給して、第１の反射型画像表示素子７Ａおよび第２の反射型画像表示素子７Ｂを駆動するように画像表示素子駆動部１１を制御する。
【００４３】
以下同様にして、図２に示すように、光源１Ａ〜１Ｃのうち同時に発光する２つの光源の組み合わせを、フレーム周波数の３倍の周波数で順次切り替え、この光源の切り替えのタイミングに同期して、偏光回転素子３Ａ〜３Ｃ、第１の反射型画像表示素子７Ａ、および第２の反射型画像表示素子７Ｂを駆動する。
【００４４】
このように本実施の形態によれば、第１の反射型画像表示素子７Ａおよび第２の反射型画像表示素子７Ｂを用いて、常に３原色のうちの２色の画像を表示するので、特許文献１のような、３原色のうちの２色を順次時分割で表示する装置に比べ、色割れの発生を軽減し、より高画質の画像を表示することができる。
【００４５】
なお、図３に示すように、光源１Ａ〜１Ｃのうち同時に発光する２つの光源の組み合わせを、フレーム周波数の６倍の周波数で順次切り替え、この光源の切り替えのタイミングに同期して、偏光回転素子３Ａ〜３Ｃ、第１の反射型画像表示素子７Ａ、および第２の反射型画像表示素子７Ｂを駆動するようにしてもよい。この場合、６つのサブフレーム（ＳＦ）で１つのフレームが表示されることになる。
【００４６】
このようにすることで、図２のタイミングで各部を駆動する場合に比べ、２倍の周波数で色が変化している状態になり、さらに色割れの現象を防止でき、より高画質の画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の実施の形態に係る投射型画像表示装置の概略構成図である。
【図２】光源、偏光回転素子、および反射型画像表示素子の駆動タイミングの一例を示すタイミングチャートである。
【図３】光源、偏光回転素子、および反射型画像表示素子の駆動タイミングの他の一例を示すタイミングチャートである。
【図４】従来の投射型画像表示装置の一例の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４８】
１Ａ〜１Ｃ  光源
２Ａ〜２Ｃ  ライトパイプ
３Ａ〜３Ｃ  偏光回転素子
４  クロスダイクロイックプリズム
５Ａ，５Ｂ  フィールドレンズ
６  偏光ビームスプリッタ
７Ａ  第１の反射型画像表示素子
７Ｂ  第２の反射型画像表示素子
８Ａ，８Ｂ  投射レンズ
９  光源駆動部
１０  偏光回転素子駆動部
１１  画像表示素子駆動部
１２  制御部
【図１】
2009069286.tif 000003
【図２】
2009069286.tif 000004
【図３】
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【図４】
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