(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
前記光源からの光を複数の色光に分離する光分離手段と、
前記光分離手段によって分離された色光をそれぞれ入射して変調する液晶パネルと、
前記液晶パネルによってそれぞれ変調された複数の色光からなる合成像を投射する投射レンズと、
前記液晶パネルへ入射される前記色光を変更する制御回路と
を具備し、
前記制御回路は、電源オフ時または電源オン時もしくはその双方において、前記液晶パネルへ入射される前記色光を変更する
ことを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項２】
光源と、
前記光源からの光を複数の色光に分離する光分離手段と、
前記光分離手段によって分離された色光をそれぞれ入射して変調する液晶パネルと、
前記液晶パネルによってそれぞれ変調された複数の色光からなる合成像を投射する投射レンズと、
前記液晶パネルへ入射される色光を変更する制御回路と
を具備し、
前記制御回路は、特定の液晶パネルが特定の色光を一定時間変調した後に、電源オフ時または電源オン時において、前記液晶パネルへ入射される前記色光を変更する
ことを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項３】
各色光に対応する画像信号を、前記液晶パネルの各々に供給するセレクタを備え、
前記制御回路は、前記液晶パネルの各々に対し、入射色光に対応する画像信号が供給されるように、前記セレクタを制御する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項４】
光源と、
前記光源からの光を複数の色光に分離する光分離手段と、
前記光分離手段によって分離された色光のうち、互いに異なる色光をそれぞれが入射して変調する複数の液晶パネルと、
前記複数の液晶パネルによってそれぞれ変調された複数の色光からなる合成像を投射する投射レンズと、
前記液晶パネルへ入射される色光を入れ替える制御回路と、
を具備し、
前記光分離手段は、複数の回転可能なダイクロイックミラーからなり、
前記ダイクロイックミラーは、複数の色光のうちいずれかの色光を反射し、かつ、他の色光を透過させる領域を、回転方向に対して複数備えて、
前記液晶パネルの各々は、前記ダイクロイックミラーによる反射光または透過光をそれぞれ変調し、
前記制御回路は、前記複数のダイクロイックミラーをそれぞれ回転させることによって、前記複数の液晶パネルのうちの一の液晶パネルと他の液晶パネルとで、入射される前記色光を入れ替える
ことを特徴とする液晶プロジェクタ。
【請求項５】
前記光分離手段によって分離される色光は、赤色光、緑色光および青色光であり、
前記制御回路は、赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ所定の順番で３つの液晶パネルに入射するように、色光を入れ替える
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項６】
前記制御回路は、動作時において、前記液晶パネルへの入射色光を逐次入れ替える
ことを特徴とする請求項４に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項７】
前記制御回路により色光を入れ替えるタイミングは、垂直走査帰線期間であることを特徴とする請求項６に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項８】
前記光分離手段によって分離される色光は、赤色光、緑色光および青色光であり、
前記制御手段は、赤色光および青色光が２つの液晶パネルに交互に入射するように、かつ、緑色光が同一の液晶パネルに入射するように、色光を入れ替える
ことを特徴とする請求項６または７に記載の液晶プロジェクタ。
【請求項９】
前記液晶パネルは、透過型または反射型である
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の液晶プロジェクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶パネルによって各原色を変調した画像を合成・投射する液晶プロジェクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶プロジェクタとは、スクリーンなどへの投射画像を作成するためのライトバルブとして液晶パネルを用いたものであり、一般的には次のような構成となっている。すなわち、液晶プロジェクタは、例えば、３つの液晶パネルに対して、それぞれＲ（赤）色光、Ｇ（緑）色光、Ｂ（青）色光を照射するとともに、各色光の画像信号にしたがって駆動することにより、各色光に対応する画像を作成して、これらの画像を合成・投射する構成となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した液晶プロジェクタでは、特に、青色光が照射される液晶パネルが、他の緑色光および赤色光が照射される液晶パネルよりも著しく劣化して、その寿命が早く尽きる、という問題が発生した。これは、紫外領域に近い青色光には少なからず紫外線が含まれるためである。なお、ノート型パソコンや液晶テレビなどの一般用途の液晶パネルにおいて劣化が問題になっていない理由は、液晶パネルへの光強度が、プロジェクタに適用される液晶パネルのそれと比較して、遙かに低いためである。すなわち、液晶パネルの劣化は、プロジェクタのように光強度が高い用途への適用によってはじめて顕在化した問題である。
【０００４】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、青色光のような、ある特定の色光を変調する液晶パネルの劣化を防止して、液晶パネルの延命化することが可能な液晶プロジェクタを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、光源と、前記光源による光を複数の色光に分離する光分離手段と、前記光分離手段によって分離された色光をそれぞれ入射して変調する液晶パネルであって、各々は、互いに異なる色光を変調する液晶パネルと、それぞれ変調された色光による合成像を投射する投射レンズと、前記液晶パネルへの入射色光を変更する制御回路とを具備することを特徴としている。
【０００６】
本発明によれば、光源によって照射された光は、光分離手段によって複数の色光に分離され、液晶パネルによってそれぞれ変調された後、投射レンズによって合成されて、スクリーンなどに投射される。この際、制御回路は、液晶パネルへの入射色光を変更するので、ある特定の色光が、ある特定の液晶パネルによってのみ変調されるということがなくなる。すなわち、各液晶パネルは、ある特定の色光のみを変調するのではなく、変更毎に異なる色光を変調することになる。このため、各液晶パネルの劣化は均等化されるので、液晶パネルを実質的に延命化することが可能となる。
【０００７】
ここで、本発明において、各色光に対応する画像信号を、前記液晶パネルの各々に供給するセレクタを備え、前記制御回路は、前記液晶パネルの各々に対し、入射色光に対応する画像信号が供給されるように、前記セレクタを制御することが望ましい。上述したように、本発明の要旨は、液晶パネルへの入射色光を変更することで、特定の液晶パネルの劣化を抑える点にあるが、入射色光に対応する画像信号が液晶パネルの各々に供給されるように制御すると、入射色光と画像信号に対応する色光とが一致するので、画像信号にしたがったカラー画像を投射することが可能となる。
【０００８】
ところで、本発明において、液晶パネルの各々への入射色光を変更する態様としては、光分離手段によって分離される色光を変更する第１の態様と、液晶パネルの配置を変更する第２の態様と、両者を変更する第３の態様とが考えられるが、液晶パネルの配置を変更する第２および第３の態様は構成が複雑化する。そこで、本発明において、前記光分離手段は、回転可能なダイクロイックミラーの複数からなり、前記ダイクロイックミラーは、複数の色光のうちいずれかの色光を反射し、かつ、他の色光を透過させる領域を、回転方向に対して複数備えて、前記液晶パネルの各々は、前記複数のダイクロイックミラーによる反射光または透過光をそれぞれ変調し、前記制御回路は、前記複数のダイクロイックミラーをそれぞれ回転させることによって色光を変更する構成が望ましい。これにより、上記第１の態様が構成されることとなる。
【０００９】
一方、本発明において、前記制御回路は、電源オフ時または電源オン時もしくはその双方において、前記液晶パネルへの入射色光を変更することが望ましい。このような構成によれば、色光と変調を行う液晶パネルとの対応関係の変更は、電源オフまたは電源オンという限られた時点で行われるので、変更に伴う画像の乱れは全く考慮する必要がないし、変更に伴って消費される電力を抑えることも可能となる。
【００１０】
また、本発明において、前記制御回路は、電源オフ時または電源オン時において、特定の液晶パネルが特定の色光を一定時間変調したならば、入射色光を変更することが望ましい。このような構成によれば、色光と変調を行う液晶パネルとの対応関係の変更は、特定の液晶パネルが特定の色光を一定時間変調した場合であって、電源オフ時または電源オン時において行われるので、電源オンの期間が一様でなくても、各液晶パネルの劣化が、比較的、均等化される。
【００１１】
このような構成において、前記光分離手段によって分離される色光は、赤色光、緑色光および青色光であり、前記制御回路は、赤色光、緑色光、青色光がそれぞれ所定の順番で３つの液晶パネルに入射するように、色光を変更することが望ましい。これによって、色光が変更される毎に、各液晶パネルの劣化が均等化されることとなる。
【００１２】
一方、本発明において、前記制御回路は、動作時において、前記液晶パネルへの入射色光を逐次変更することが望ましい。この構成によれば、色光の変更は、電源オフから電源オフまでという動作時において行われるので、ある色光が変調される時間は、連続動作時間に依存することなく、各液晶パネルにおいて互いにほぼ等しくすることが可能となる。
【００１３】
また、このような構成においては、画像投影時に色光を変更することになるので、前記変更タイミングは、垂直走査帰線期間であることが望ましい。これにより、色光の変更に伴う投影画像の影響を抑えることが可能となる。なお、色光の変更間隔は、複数水平走査期間毎としても、複数垂直期間毎としても良いが、いずれにしても、変更タイミングは、垂直走査帰線期間を含んだタイミングとすることが望ましいことに変わりはない。
【００１４】
くわえて、本発明において、前記光分離手段によって分離される色光は、赤色光、緑色光および青色光であり、前記制御手段は、赤色光および青色光が２つの液晶パネルに交互に入射するように、かつ、緑色光が同一の液晶パネルに入射するように、色光を変更することが望ましい。この構成によれば、投射される画像の輝度に大きな影響を与える緑色光は、特定の液晶パネルによってのみ変調されるので、色光の変更に伴う輝度変化を抑えることが可能となる。
【００１５】
なお、本発明においては、液晶パネルへの入射色光を変更するものであるから、液晶パネルのモードについては問われない。すなわち、本発明において、液晶パネルは、透過型または反射型のいずれにおいても適用可能である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態に係る液晶プロジェクタについて説明する。図１は、この液晶プロジェクタの構成を示す平面図である。この図において、光源１０は、白色光を照射するメタルハライドランプ１２と、この照射光を略平行な光束として図１において左方に導くためのリフレクタ１４とから構成されている。
【００１８】
次に、ダイクロイックミラー２１は、図２に示されるように、円盤形状であり、回転軸ｒｃを中心にして放射状に等分割された３つの領域Ｒ、Ｇ、Ｂを有している。これら３つの領域のうち、Ｒ領域は、Ｒ（赤）色光に相当する波長領域の光のみを反射し、他の波長領域の光を透過するものである。同様に、Ｇ領域は、Ｇ（緑）色光に相当する波長領域の光のみを反射し、また、Ｂ領域は、Ｂ（青）色光に相当する波長領域の光のみを反射して、それぞれ、他の波長領域の光を透過するものである。
【００１９】
そして、ダイクロイックミラー２１は、静止状態において、光源１０からの平行光束が３つの領域Ｒ、Ｇ、Ｂのうち、１つの領域に入射し、かつ、入射光に対して４５度の位置関係となっている。このため、ダイクロイックミラー２１では、いずれかの１つの領域において反射した１つの色光が図１において下方に反射される一方、他の色光については透過する構成となっている。さらに、回転軸ｒｃはモータＭ１の回転子と直結されているため、モータＭ１の回転によって、反射光の色光を選択することが可能となっている。
【００２０】
また、ダイクロイックミラー２２は、ダイクロイックミラー２１と同様な構成となっているが、反射する色光が異なるように設定されており、ダイクロイックミラー２１によって透過された色光のうち、いずれか一方の色光のみを反射して、他方の色光を透過するとともに、モータＭ２によって回転する構成となっている。また、ミラー３６は、ダイクロイックミラー２１、２２の透過光を、図１において下方に反射する構成となっている。
【００２１】
次に、液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、それぞれダイクロイックミラー２１、２２およびミラー３６によって反射された色光を、入射側および出射側に配置された偏光子１１２、１１４を用いて変調するものである。ここで、液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの構成は、それぞれ次のような構成となっている。すなわち、各液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの構成は、例えば、絵画素に対応し、かつ、透明性を有する画素電極が形成された基板と、対向電極が形成された基板との間にＴＮ（Twisted Nematic）型液晶が挟持されるとともに、電圧無印加状態において、液晶分子の長軸方向が両基板間で約９０度連続的にねじれるような配向処理が施された構成となっている。さらに、偏光子１１２の偏光軸は、入射側基板における液晶分子の配向方向となるように設けられ、同様に、偏光子１１４の偏光軸は、出射側基板における液晶分子の配向方向となるように設けられている。
【００２２】
ここで、画素電極と対向電極との間を通過する光は、両電極間に挟持された液晶層への印加電圧がゼロであれば、液晶分子のねじれに沿って約９０度旋光するが、印加電圧が高くなるにつれて、液晶分子が電界方向に傾く結果、電圧無印加状態の旋光性が徐々に消失する。このため、各液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃでは、入射光に対する出射光の偏光軸角度が、液晶層への印加電圧に応じて変化することになる。一方、偏光軸角度が変化した出射光のうち、偏光子１１４の偏光軸方向と同方向成分の光は透過するが、それと直交する方向の成分の光は遮断される。したがって、液晶層への印加電圧が高い程、偏光子１１４を通過する光量が減少するので、各液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃにおいて画素毎の印加電圧を制御することで、各色光毎に、かつ各画素毎に濃度変化させた画像が得られることとなる。なお、偏光子１１４の偏光軸を偏光子１１２の偏光軸と一致させても良く、この場合には、液晶層への印加電圧が高い程、偏光子１１４を通過する光量が増加することになる。
【００２３】
一方、ミラー３７は、液晶パネル１００Ａ（および偏光子１１２、１１４）の出射光を図１において左方に反射するものである。また、ダイクロイックミラー２３、２４は、それぞれダイクロイックミラー２１と同様であるが、ぞれぞれ液晶パネル１００Ｂ、１００Ｃの出射光に対応する１つ色光のみを図１において左方に反射する構成となっている。また、ダイクロイックミラー２３、２４は、それぞれモータＭ３、Ｍ４によって回転する構成となっている。
【００２４】
ここで、ミラー３７による反射光は、ダイクロイックミラー２３、２４を透過するので、また、ダイクロイックミラー２３の反射光は、ダイクロイックミラー２４を透過するので、結局、ミラー３７、ダイクロイックミラー２３、２４の各反射光が合成されて、これが投射レンズ５０によってスクリーン６０上に投射されることとなる。
【００２５】
次に、ダイクロイックミラー２１〜２４による反射色光の関係について説明する。本実施形態では、これらダイクロイックミラー２１〜２４が、図３に示される３つの状態で遷移するように規定されている。すなわち、ダイクロイックミラー２１〜２４は、状態▲１▼において、それぞれＲ、Ｇ、Ｇ、Ｂの色光を反射し、状態▲２▼において、それぞれＢ、Ｒ、Ｒ、Ｇの色光を反射し、状態▲３▼において、それぞれＧ、Ｂ、Ｂ、Ｒの色光を反射するように、それぞれ規定されている。
【００２６】
ここで、本実施形態に係る液晶プロジェクタの電気的な構成について図４を参照して説明する。この図において、制御回路２１０は、垂直走査に同期する垂直同期信号ＶＳＹＮＣと、水平走査に同期する水平同期信号ＨＳＹＮＣと、電源のオンオフを指示する信号ＯＮ（ＯＦＦ）とを入力して、次のような制御を行うものである。すなわち、制御回路２１０は、第１に、赤色、緑色、青色にそれぞれ対応する画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂと、この画像信号を供給する液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃとの組み合わせを指示する信号ＶＳを出力し、第２に、ダイクロイックミラー２１〜２４の回転軸ｒｃに直結されたモータＭ１〜Ｍ４に対して、回転パルスＲＰ１〜ＲＰ４をそれぞれ出力し、第３に、各液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃに対して駆動に必要なクロック信号ＣＬＫなどを出力するものである。なお、信号ＯＮ（ＯＦＦ）は、ＨレベルからＬレベルに遷移した場合には、電源オフを指示する一方、ＬレベルからＨレベルに遷移した場合には、電源オンを指示する信号である。
【００２７】
また、各モータＭ１〜Ｍ４は、それぞれ１ショットの回転パルスＲＰ１〜ＲＰ４が供給されると、図２において時計回りに１２０度だけ回転して、反射色光が変更される構成となっている。
【００２８】
さて、セレクタ２２０は、信号ＶＳに規定される組み合わせにしたがって、実際に、画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂをそれぞれ液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃに供給するものである。したがって、液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの各々には、信号ＶＳに規定される組み合わせにしたがった画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂのいずれかとともに、クロック信号ＣＬＫなどが供給されて、これらの信号に基づいて当該画像信号の色光の画像が形成されることとなる。
【００２９】
次に、本実施形態に係る液晶プロジェクタの動作について、図５に示されるタイミングチャートを参照して説明する。ここでは、説明の便宜上、ダイクロイックミラー２１〜２４の初期状態が、図３に示される状態▲１▼である場合を想定して説明する。
【００３０】
この状態▲１▼では、光源１０による平行光束のうち、ダイクロイックミラー２１では赤色光が反射して、液晶パネル１００Ａに入射する一方、緑色光および青色光が透過する。この透過光うち、ダイクロイックミラー２２では緑色光が反射して、液晶パネル１００Ｂに入射する一方、青色光が透過する。そして、この青色光の透過光は、ミラー３６によって反射して、液晶パネル１００Ｃに入射する。
【００３１】
一方、状態▲１▼では、制御回路２１０は、セレクタ２２０に対して次のような組み合わせを規定する信号ＶＳを出力する。すなわち、制御回路２１０は、液晶パネル１００Ａには画像信号Ｒが、液晶パネル１００Ｂには画像信号Ｇが、液晶パネル１００Ｃには画像信号Ｂが、それぞれ供給されるように、セレクタ２２０を制御する。
【００３２】
このため、液晶パネル１００Ａには、赤色光が入射するとともに、画像信号Ｒが供給されるので、変調によって赤色の画像が形成されることになる。同様に、液晶パネル１００Ｂには、緑色光が入射するとともに、画像信号Ｇが供給されるので、緑色光の画像が形成され、また、液晶パネル１００Ｃには、青色光が入射するとともに、画像信号Ｂが供給されるので、青色光の画像が形成されることになる。
【００３３】
さらに、状態▲１▼では、液晶パネル１００Ａによって変調された赤色光は、ミラー３７によって反射し、ダイクロイックミラー２３、２４を透過するので、また、液晶パネル１００Ｂによって変調された緑色光は、ダイクロイックミラー２３によって反射し、ダイクロイックミラー２４を透過するので、さらに、液晶パネル１００Ｃによって変調された青色光は、ダイクロイックミラー２４によって反射するので、結局、各色光の合成像がスクリーン６０上に投射されることとなる。
【００３４】
次に、信号ＯＮ（ＯＦＦ）がＬレベルに立ち下がって、電源オフが指示されると、制御回路２１０は、モータＭ１〜Ｍ４に対して、それぞれ１ショットの回転パルスＲＰ１〜ＲＰ４を出力する。これにより、ダイクロイックミラー２１〜２４は、図において時計方向に１２０度回転するので、ダイクロイックミラー２１は青色光を反射し、ダイクロイックミラー２２、２３は赤色を反射し、ダイクロイックミラー２４は緑色光を反射することになる。すなわち、ダイクロイックミラー２１〜２４による各反射光の関係は、状態▲１▼から状態▲２▼へと遷移することになる。
【００３５】
また、制御回路２１０は、この遷移に合わせて、セレクタ２２０を制御する。すなわち、制御回路２１０は、液晶パネル１００Ａには画像信号Ｂが、液晶パネル１００Ｂには画像信号Ｒが、液晶パネル１００Ｃには画像信号Ｇが、それぞれ供給されるように、セレクタ２２０を制御する。もっとも、電源オフが指示された後においては、画像形成が行われないので、ここでは、画像信号Ｒ、Ｇ、Ｂと、液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃとの組み合わせを変更する点に意味がある。
【００３６】
ここで、液晶プロジェクタに限られず、液晶パネルを用いた装置にあっては、一般的に、電源オフの指示によって直ちに電源を遮断する構成とはなっていない。この理由は、液晶に電荷が書き込まれた状態で電源を遮断してしまうと、液晶に直流成分が印加された状態を放置することになって、液晶の劣化を促進させてしまうからである。このため、液晶パネルを用いた装置にあっては、一般的に、電源オフの指示後、一定時間、オフ信号を書き込む動作を繰り返して、液晶に書き込まれた電荷をリークさせてから、実際に、電源が遮断される構成となっている。また、液晶プロジェクタにあっては、メタルハライドランプ１２を十分に冷却してから電源を遮断する必要もあるので、電源オフ指示により、メタルハライドランプ１２を消灯させて、この後、一定時間だけ送風ファン（図示省略）を回転させてから、実際に、電源が遮断される構成となっている。したがって、電源オフ指示の直後にあっても、一定時間以内であるならば、電源が遮断されないので、制御回路２１０による組み合わせの変更が可能なのである。
【００３７】
さて、信号ＯＮ（ＯＦＦ）が立ち上がって、再び、電源が投入されると、制御回路２１０は、モータＭ１〜Ｍ４に対して、それぞれ１ショットの回転パルスＲＰ１〜ＲＰ４を再び出力する。これにより、ダイクロイックミラー２１〜２４は、図２において時計方向に１２０度回転するので、ダイクロイックミラー２１〜２４による各反射光の関係は、電源オフ時における状態▲２▼から状態▲３▼へと遷移することになる。また、制御回路２１０は、この遷移に合わせて、液晶パネル１００Ａには画像信号Ｇが、液晶パネル１００Ｂには画像信号Ｂが、液晶パネル１００Ｃには画像信号Ｒが、それぞれ供給されるようにセレクタ２２０を制御する。
【００３８】
したがって、液晶パネル１００Ａには、緑色光が入射するとともに、画像信号Ｇが供給されるので、変調によって緑色光の画像が形成されることになる。同様に、液晶パネル１００Ｂには、青色光が入射するとともに、画像信号Ｂが供給されるので、青色光の画像が形成され、また、液晶パネル１００Ｃには、赤色光が入射するとともに、画像信号Ｒが供給されるので、赤色光の画像が形成されることになる。さらに、状態▲３▼では、液晶パネル１００Ａによって変調された緑色光は、ミラー３７によって反射し、ダイクロイックミラー２３、２４を透過するので、また、液晶パネル１００Ｂによって変調された青色光は、ダイクロイックミラー２３によって反射し、ダイクロイックミラー２４を透過するので、さらに、液晶パネル１００Ｃによって変調された赤色光は、ダイクロイックミラー２４によって反射するので、結局、各色光の合成像がスクリーン６０上に投射されることとなる。
【００３９】
このように、本実施形態では、ある使用状態において、電源がオフされて、電源がオンされると、状態▲１▼→（状態▲２▼）→状態▲３▼へと移行するので、青色光を変調する主体が、液晶パネル１００Ｃから液晶パネル１００Ｂに変更される。さらに、電源がオフされて、電源がオンされると、状態▲３▼→（状態▲１▼）→状態▲２▼へと移行するので、青色光を変調する主体が、今度は、液晶パネル１００Ｂから液晶パネル１００Ａに変更される。さらにもう１度、電源がオフされて、電源がオンされると、状態▲２▼→（状態▲３▼）→状態▲１▼へと移行して、上記初期状態に戻る。
【００４０】
したがって、本実施形態では、電源オンオフを繰り返す毎に、青色光を変調する主体が液晶パネル１００Ｃ→１００Ｂ→１００Ａ→１００Ｃという順番で変更されるので、青色光を変調することによる液晶パネルの劣化は、３つの液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃにおいて互いに均等に進行することになる。このため、本実施形態によれば、ある特定の液晶パネルのみが青色光を変調するという従来の構成と比較すると、劣化の均等化により、液晶パネルの寿命を延ばすことが可能となる。
【００４１】
なお、本実施形態では、電源オフ時および電源オン時の双方において、状態▲１▼〜▲３▼を遷移させる構成としたが、本発明にあっては、青色光を変調する主体を順次変更すれば足りるので、電源オフ時または電源オン時のいずれか一方において、状態▲１▼〜▲３▼を遷移させる構成としても良い。この構成では、電源オフまたは電源オンする毎に、状態▲１▼→状態▲２▼→状態▲３▼→状態▲１▼という順番で遷移するので、青色光を変調する主体は、液晶パネル１００Ｃ→１００Ａ→１００Ｂ→１００Ｃという順番で変更されることとなる。
【００４２】
＜第１実施形態の応用＞
上述した第１実施形態では、青色光を変調する主体が電源オンオフ毎に変更されるため、液晶パネルの寿命を延ばすことは、確かに可能とはなっている。ただし、通常の用途では、電源オンの期間が一様でないので、青色光が照射される液晶パネルが、特定のパネルに偏ってしまう、という懸念がある。そこで、青色光が照射される時間が電源オンの期間になるべく依存しないで済ませた応用形態について説明する。
【００４３】
図６は、この応用形態に係る液晶プロジェクタの電気的な構成を示すブロック図である。この図に示される構成が、図４に示される構成と相違する点は、積算カウンタ２１２が設けられるとともに、制御回路２１０が積算カウンタ２１２による積算結果ＡＴにしたがって、液晶パネルへの入射色光を変更する点にある。詳細には、積算カウンタ２１２は、信号ＯＮがＨレベルとなる期間、すなわち、メタルハライドランプ１２の点灯時間を積算して、その積算結果ＡＴを出力するものである。また、応用形態に係る制御回路２１０は、各液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃに対して駆動に必要なクロック信号ＣＬＫなどを出力するとともに、電源オン時または電源オフ時に次のような処理を実行するものである。すなわち、制御回路２１０は、第１に、前回、液晶パネルへの入射色光を変更した際に記憶した積算結果ＡＴを読み出すとともに、現在における積算結果ＡＴから減算し、第２に、この減算結果が、ある所定の値を越えているか否かについて判別し、第３に、この判別結果が肯定的であれば、その電源オンまたは電源オフ時において、上述した第１実施形態のように、液晶パネルへの入射色光を変更するとともに、次回の判別に備えるべく、変更時の積算結果ＡＴを記憶する、という制御を繰り返し実行する。
【００４４】
この制御の結果、ある特定の液晶パネルに青色光が一定時間照射されると、その後の電源オンまたは電源オフにおいて、液晶パネルへの入射色光が変更されるので、電源オンの期間に比較的依存しないで、各液晶パネルに対して青色光が均等に照射されることとなる。
【００４５】
なお、この応用形態に係る制御回路２１０では、何らかの形で積算結果ＡＴを記憶する構成が必要となるが、図５においては、制御回路２１０の内部に設けることとしたため、特に図示はしていない。また、制御内容は、上記に限られず、例えば、積算結果ＡＴが、ある定められた値を超える毎に、制御回路２１０に告知する構成を設けるとともに、この告知によって、制御回路２１０は、電源オフ時または電源オン時に、液晶パネルへの入射色光を変更する構成としても良い。
【００４６】
＜第２実施形態＞
上述した第１実施形態およびその応用形態では、青色光を変調する主体が電源オンオフ毎に変更されるため、液晶パネルの寿命を延ばすことは、確かに可能とはなっている。だだし、その変更タイミングは、電源オンまたは電源オフに限られているために、液晶プロジェクタの連続使用時間が極端に長い場合には、特定の液晶パネルにだけ青色光が照射される事態は避けられない。そこで、このような事態を回避した第２実施形態について説明する。
【００４７】
まず、第２実施形態に係る液晶プロジェクタは、電源オンからオフまでの動作時において、垂直走査期間毎に、青色光を照射する液晶パネルを変更するものである。ただし、緑色光を動作時に変更すると、合成像の輝度に大きく影響を与えるので、緑色光については、特定の液晶パネルによって変調し、赤色光および青色光を変調する液晶パネルを交互に変更することとしたものである。したがって、第２実施形態に係る液晶プロジェクタは、次に説明するように、動作が異なるのみであって、構成が第１実施形態と同じであるので、その説明については省略することとする。
【００４８】
さて、本実施形態において、ダイクロイックミラー２１〜２４による反射色光の関係は、図７に示されるような２つの状態で規定されている。すなわち、ダイクロイックミラー２１〜２４は、状態▲４▼では、それぞれＲ、Ｇ、Ｇ、Ｂの色光を反射し、状態▲５▼では、それぞれＢ、Ｇ、Ｇ、Ｒの色光を反射するように、それぞれ規定される。また、本実施形態におけるモータＭ１、Ｍ４は、正極性のパルスによって、図２において時計回りに回転する一方、負極性のパルスによって反時計回りに回転する構成となっている。
【００４９】
次に、本実施形態に係る液晶プロジェクタの動作について、図８に示されるタイミングチャートを参照して説明する。ここでは、説明の便宜上、ダイクロイックミラー２１〜２４の初期状態が、図７における状態▲４▼である場合を想定して説明する。
【００５０】
この状態▲４▼は、上述した第１実施形態における状態▲１▼と全く同じである。すなわち、状態▲４▼では、光源１０による平行光束のうち、ダイクロイックミラー２１では赤色光が反射して、液晶パネル１００Ａに入射する一方、緑色光および青色光が透過し、この透過光うち、ダイクロイックミラー２２では緑色光が反射して、液晶パネル１００Ｂに入射する一方、青色光が透過して、この青色光の透過光がミラー３６によって反射して、液晶パネル１００Ｃに入射する。また、制御回路２１０は、液晶パネル１００Ａには画像信号Ｒが、液晶パネル１００Ｂには画像信号Ｇが、液晶パネル１００Ｃには画像信号Ｂが、それぞれ供給されるように、セレクタ２２０を制御する。さらに、状態▲４▼では、液晶パネル１００Ａによって変調された赤色光は、ミラー３７によって反射し、ダイクロイックミラー２３、２４を透過するので、また、液晶パネル１００Ｂによって変調された緑色光は、ダイクロイックミラー２３によって反射し、ダイクロイックミラー２４を透過するので、さらに、液晶パネル１００Ｃによって変調された青色光は、ダイクロイックミラー２４によって反射するので、結局、各色光の合成像がスクリーン６０上に投射されることとなる。
【００５１】
次に、状態▲４▼が１垂直走査期間経過して、垂直走査帰線期間において垂直走査同期信号ＶＳＹＮＣが供給されると、制御回路２１０は、モータＭ１、Ｍ４に対して、それぞれ１ショットの正極性回転パルスＲＰ１、負極性回転パルスＲＰ４を出力する。これにより、図２においてダイクロイックミラー２１は、時計方向に１２０度回転し、ダイクロイックミラー２４は反時計方向に１２０度回転するので、ダイクロイックミラー２１は青色光を反射し、ダイクロイックミラー２４は赤色を反射することになる。一方、モータＭ２、Ｍ３には何らパルスが供給されないので、ダイクロイックミラー２２、２３は、緑色光を反射する位置において固定状態となる。
【００５２】
また、制御回路２１０は、この遷移に合わせて、液晶パネル１００Ａ、１００Ｃに供給する画像信号を互いに入れ替えて、液晶パネル１００Ａには画像信号Ｂが、液晶パネル１００Ｃには画像信号Ｒが、それぞれ供給されるように、セレクタ２２０を制御する。ただし、制御信号２１０は、液晶パネル１００Ｂに供給する画像信号については、状態▲４▼、▲５▼にかかわらず固定化して画像信号Ｇとする。
【００５３】
したがって、液晶パネル１００Ａには、入れ替わった青色光が入射するとともに、画像信号Ｂが供給されるので、変調によって青色の画像が形成されることになる。同様に、液晶パネル１００Ｃには、入れ替わった赤色光が入射するとともに、画像信号Ｒが供給されるので、赤色の画像が形成されることになる。一方、液晶パネル１００Ｂには、固定化された緑色が入射するとともに、画像信号Ｇが供給されるので、状態▲４▼と同様に、緑色の画像が形成されることになる。結局、状態▲５▼では、これら各色光による画像が１垂直走査期間だけ、スクリーン６０上に投射されることになる。
【００５４】
次に、状態▲５▼が１垂直走査期間経過して、垂直走査帰線期間において垂直走査同期信号ＶＳＹＮＣが供給されると、制御回路２１０は、モータＭ１、Ｍ４に対して、それぞれ１ショットの負極性回転パルスＲＰ１、正極性回転パルスＲＰ４を出力する。これにより、図２においてダイクロイックミラー２１は、反時計方向に１２０度回転し、ダイクロイックミラー２４は時計方向に１２０度回転するので、再び、ダイクロイックミラー２１は赤色光を反射し、ダイクロイックミラー２４は青色を反射することになる。
【００５５】
また、制御回路２１０は、液晶パネル１００Ａ、１００Ｃに供給する画像信号を互いに入れ替えて、液晶パネル１００Ａには画像信号Ｒが、液晶パネル１００Ｃには画像信号Ｂが、それぞれ供給されるように、セレクタ２２０を制御する。このため、先に述べた状態▲４▼に基づく画像投射が再び行われることとなる。
【００５６】
したがって、第２実施形態では、垂直走査期間毎に、青色光を変調する主体が液晶パネル１００Ａ、１００Ｃ同士において交互に変更されるので、青色光を変調することによる液晶パネルの劣化は、動作時に２つの液晶パネル１００Ａ、１００Ｃにおいて、互いに均等に進行することになる。このため、第２本実施形態によれば、液晶パネルの劣化が均等化されるとともに、液晶プロジェクタの連続使用時間が極端に長い場合に特定の液晶パネルにだけ青色光が照射される、という事態が回避されることとなる。さらに、第２実施形態では、輝度に与える影響の大きい緑色光については、固定化しているために、合成像において輝度がチラつくという不具合も解消される。
【００５７】
なお、第２実施形態において液晶パネル１００Ｂは、緑色光のみを変調するため、青色光と赤色光とを交互に変調する液晶パネル１００Ａ、１００Ｃと比較して、劣化の程度が異なってしまう可能性もあるが、第１実施形態と同様に、電源オフまたはオンもしくはその双方において、緑色光を変調する液晶パネルを順次変更する構成とすれば、そのような問題も回避されることとなる。また、第１実施形態と同様に、動作時間の積算結果に応じて、液晶パネルへの入射光を変更する構成としても良い。また、第２実施形態では、青色光または赤色光を変調する液晶パネルの入れ替えを、１垂直走査期間毎としたが、複数走査期間毎としても、１または複数水平走査期間毎としても良いが、いずれにしても、垂直走査帰線期間において行う構成が、切替に伴う画像の乱れを回避できる点において最も望ましいと考える。
【００５８】
＜第３実施形態＞
上述した第１および第２実施形態にあっては、液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃを透過型として説明したが、本発明は、各液晶パネルが反射型であっても適用可能である。そこで、第３実施形態として、反射型の液晶パネルを用いた構成について図９を参照して説明する。
【００５９】
この図において、システム光軸ＰＬに沿って配置する光源１０は、偏光照明装置として作用するものである。ここで、メタルハライドランプ１２からの出射された白色光は、リフレクタ１４による反射で略平行な光束となって、第１のインテグレータレンズ１６に入射する。これにより、メタルハライドランプ１２から出射された白色光は、複数の中間光束に分割される。この分割された中間光束は、第２のインテグレータレンズを光入射側に有する偏光変換素子１８によって、偏光方向がほぼ揃った一種類の偏光光束（ｓ偏光光束）に変換されて、光源１０から出射されることとなる。
【００６０】
さて、光源１０から出射されたｓ偏光光束は、偏光ビームスプリッタ４０のｓ偏光光束反射面４１によって反射されて、図において右方に導かれる。この反射光のうち、１つの色光が、ダイクロイックミラー２１によって反射されて、液晶パネル１００Ａ’に入射する一方、他の２つの色光は、ダイクロイックミラー２１を透過する。この透過光のうち、１つの色光が、ダイクロイックミラー２４によって反射されて、液晶パネル１００Ｃ’に入射する一方、残りの色光は、ダイクロイックミラー２４を透過して、液晶パネル１００Ｂ’に入射する。
【００６１】
ここで、液晶パネル１００Ａ’、１００Ｂ’、１００Ｃ’は、それぞれ反射型であり、例えば、絵画素に対応し、かつ、反射性を有する画素電極が形成された基板と、対向電極が形成された基板との間にＴＮ（Twisted Nematic）型液晶が挟持されて、一般的には、対向電極を入射側に配置した構成となっている。
【００６２】
ここで、対向電極の側からの入射して画素電極によって反射した光は、両電極間に挟持された液晶層への印加電圧がゼロであれば、楕円偏光によって、入射光の偏光軸とは約９０度ずれた偏光軸成分の多い光となる一方、印加電圧が高くなるにつれて、液晶分子が電界方向に傾く結果、入射光の偏光軸とのずれが徐々に減少する。このため、各液晶パネル１００Ａ’、１００Ｂ’、１００Ｃ’では、入射光に対する反射光の偏光軸角度が、液晶層への印加電圧に応じて画素毎に変化することになる。
【００６３】
このようにして、液晶パネル１００Ａ’によって画素毎に偏光軸が変化した色光は、ダイクロイックミラー２１により反射して、また、液晶パネル１００Ｂ’によって画素毎に偏光軸が変化した色光は、ダイクロイックミラー２４、２１を透過して、さらに、液晶パネル１００Ｃ’によって画素毎に偏光軸が変化した色光は、ダイクロイックミラー２４を反射した後、ダイクロイックミラー２１を透過して、それぞれ偏光ビームスプリッタ４０に再入射する。ここで、各液晶パネル１００Ａ’、１００Ｂ’、１００Ｃ’によって画素毎に偏光軸が変化した色光のうち、ｓ偏光成分は、ｓ偏光光束反射面４１の反射によって透過しない一方、ｐ偏光成分は、ｓ偏光光束反射面４１を透過する。したがって、各色光毎にさらに画素毎に濃度変化させた画像を合成した画像が、偏光ビームスプリッタ４０において得られて、この合成画像が投射レンズ５０によってスクリーン６０上に投射されることとなる。
【００６４】
なお、ダイクロイックミラー２１、２４の回転、および、その回転に伴う画像信号の入れ替えについては、上述した第１および第２実施形態に説明したものが適宜用いられる。
【００６５】
＜その他＞
なお、上述した第１、第２および第３実施形態にあっては、ダイクロイックミラー２１〜２４がそれぞれ３つの領域に分割された構成としたが、「６」や、「９」、「１２」というように３の倍数に分割するとともに、モータＭ１〜Ｍ４の回転角度を１回について６０度、４０度、３０度というようにしても良い。このようにダイクロイックミラー２１〜２４の分割領域数を多くすると、モータＭ１〜Ｍ４において１回の回転角度が小さくて済む反面、１つの色光を透過・反射する領域の面積が狭くなるという問題はある。
【００６６】
また、上述した実施形態にあっては、液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃの駆動方式について言及しなかったが、これは、本発明では、アクティブマトリクス方式でも、パッシブマトリクス方式でも、いずれの方式においても適用可能であるためである。
【００６７】
さらに、上述した実施形態にあっては、液晶パネル１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃにおいて用いた液晶をＴＮ型としたが、これに限られず、他の型、例えば、電圧無印加状態において、両基板において垂直配向するＳＨ型を用いても良いし、高分子中に微小粒として分散させた高分子分散型液晶を用いても良い。特に、高分子分散型液晶を用いると、前述の配向膜や偏光子などが不要となるため、光利用効率が高まり、このため高輝度化や低消費電力化などの点において有利である。
【００６８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、特定の色光を変調する液晶パネルの劣化を防止して、液晶パネルを延命化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る液晶プロジェクタの構成を示す平面図である。
【図２】  同液晶プロジェクタにおけるダイクロイックミラーの構成を示す正面図である。
【図３】  同液晶プロジェクタにおける各ダイクロイックミラーの状態遷移図である。
【図４】  同液晶プロジェクタの電気的な構成を示すブロック図である。
【図５】  同液晶プロジェクタの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図６】  第１実施形態の応用形態に係る液晶プロジェクタの電気的な構成を示すブロック図である。
【図７】  本発明の第２実施形態に係る液晶プロジェクタにおける各ダイクロイックミラーの状態遷移図である。
【図８】  同液晶プロジェクタの動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図９】  本発明の第３実施形態に係る液晶プロジェクタの構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１０……光源
１２……メタルハライドランプ
１４……リフレクタ
２１〜２４……ダイクロイックミラー
３６、３７……ミラー
５０……投射レンズ
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ａ’、１００Ｂ’、１００Ｃ’……液晶パネル
２１０……制御回路
２２０……セレクタ
Ｍ１〜Ｍ４……モータ
【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】
0003731381.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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