JP3847990B2 - Lighting method and apparatus for projector - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば映像表示装置などに有効なプロジェクタ用の照明方法及び照明装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
単板式DMD(Digital Micromirror Device)を用いて、映像を表示する表示装置がある。図5には、従来の表示装置を示している。
【0003】
51は光源であり、リフレクタ52で反射された光は、第1焦点レンズ53に入射し、回転カラーフィルタ54の一部に照射される。回転カラーフィルタ54は、モータ35により回転され、光路に対してR,G,Bのフィルタ部を配置することができる。カラー化された光は、第2焦点レンズ56を介してDMD57に照射される。DMD57は、R,G,Bの光に同期してR,G,Bに対応する映像を出力する。このDMD57からの光は、投写レンズ58を介してスクリーン59に投写される。
【0004】
光源51は、常時一定の発光輝度とされる。回転カラーフィルタ54は、映像信号の垂直同期に同期して1倍から数倍の回転数で回転される。DMD57は、回転カラーフィルタ54の回転に同期して、R,G,Bの各光が投射されたときに、各カラーに対応する映像を表示し、また各画素の反射時間を制御することにより階調を制御している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
従来の表示装置によると、コストが高い、構造が複雑、消費電力が大きい、寿命が短いなどの問題がある。
【0006】
そこでこの発明は、低消費電力、長寿命、高効率を得るとともに、装置の小型化、低コスト化を得ることができるプロジェクタの照明装置を提供することを目的とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
この発明は、緑(G)と青(B)の色の発光素子が2次元に配列された第1の基板と、赤(R)の色の発光素子が2次元に配列された第2の基板と、前記第1と第2の基板の各色の発光素子からのそれぞれの光を空間変調して、合成プリズムに入力して合成する第1、第2の変調素子と、前記緑(G)、青(B)、赤(R)の色の発光素子の点灯時間を1垂直期間内の異なる時間帯に設定することで各色光の混合割合を設定しホワイトバランスを制御する手段と、を有する。
【0008】
上記の手段によると、発光素子は小型で低消費電力であり、耐久性があり、また小型で、低コストで実現できることになる。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0010】
図1(a)はこの発明の一実施の形態であり、第1の基板11には、2次元配列で緑(G)の発光素子(LED)、青(B)の発光素子が設けられており、第2の基板には、(R)の発光素子が配列されている。各発光素子は、例えば同一の数が用いられ、例えば500個である。基板11の発光素子から出射された光は、偏光ビームスプリッタ14に入射し、ある偏光を持った光を反射型液晶パネル13に入射させ、偏光を変化させた反射光が偏光ビームスプリッタ14を通り、合成プリズム15に入射する。また第2の基板12の発光素子から出射された光は、偏光ビームスプリッタ16に入射した後、ある偏光をもった光を反射型液晶パネル17に入射させ、偏光を変化させた光が偏光ビームスプリッタ16を通り合成プリズム15に入射する。合成プリズム15は、各入射光を同一方向の出射する。この出射光は、投写レンズ18を介してスクリーン(図示せず)に投写される。
【0011】
図1(b)は、上記第1の基板11に発光素子G,Bが配列されている様子を示し、図1(c)は、上記第2の基板12に発光素子Rが配列されている様子を示している。
【0012】
図2には、上記した照明装置の動作を説明するためのタイミングチャートを示している。この照明装置では、色毎の発光素子の発光時間が区分されている。つまり少なくとも同一基板に設けられている各色毎の発光素子の発光時間帯が異なる。
【0013】
図2(a)と図2(b)は、発光時間制御の第1の例を示している。1垂直期間において、この例では、発光素子Rは全時間帯(1垂直期間の100%)で発光(点灯)するように制御されるが、発光素子GとBとは、1垂直期間のうち40%の期間と、60%の期間発光するように設定されている。
【0014】
一方、各基板の発光素子に対応する反射型液晶パネル13、17は、発光する色の時間帯に合せて、当該色に対応する映像が液晶により形成されるように駆動される。したがって、反射型液晶パネル17には、赤色に対応する映像信号が常時供給される(図2(a))。これに対して反射型液晶パネル13には、緑と青に対応する映像信号が時分割で供給される(図2(b))。
【0015】
上記の例で、発光素子RとGとBの1垂直期間における発光時間の割合を、100%、40%、60%としたのは、上記の各素子の個数に応じてホワイトバランスを取るために選定した割合であり、必ずしもこの割合に限定される必要はない。
【0016】
上記の例は、基板11側において、発光素子GとBの発光時間帯を図2(b)のように割り当てたが、図2(c)に示すように、更に時間帯を細かく区切って発光させて、色われ、フリッカなどを抑圧するようにしてもよい。
【0018】
図3は、その他の参考実施例であるが、本発明の範疇には含まれていない。この実施の形態は、3色の発光素子R,G,Bが1枚の基板21に配列された例である。発光素子から出射された光は、偏光ビームスプリッタ22に入射し、ある偏光を持った光を反射型液晶パネル23にて入射させ、偏光を変化した反射光が偏光ビームスプリッタ22を通り投写レンズ24に入稿し、スクリーン(図示せず)に投写される。
【0019】
発光素子R,G,Bは時分割されて駆動され、色毎の発光時間帯に合せて反射型液晶パネル23は、各色に対応した画像を形成する。図3(b)は、上記発光素子R,G,Bを時分割駆動を行った場合の一例である。ここで、発光素子の必要量としてR=500,G=500,B=500とし、点灯時間として、R:G:B=5:2:3であるとすると、図3(b)のR,G,Bの各期間が5:2:3に設定されている。
【0020】
図3(b)の駆動方法においては、それぞれの発光色の点灯期間が連続しているが、さらに同一色の発光時間を分散させるようにしてもよい。図3(c)は、赤の点灯時間を分散させた例であるが、このようにしても、点灯時間としてR:G:B=5:2:3の関係は維持されている。更に図3(d)のように更に細かく各発光色の点灯時間を分散させてもよい。図3(e)は上記の基板21を正面から見た場合の発光素子の配列の様子を示している。
【0021】
図4には、上記した各実施の形態における電気的信号処理系統の例を示している。
【0022】
R,G,Bのアナログ映像信号、垂直同期信号は、アナログ処理回路31に供給される。映像信号は、アナログデジタル(A/D)変換器32に入力されデジタル化され、デジタル処理回路34に入力される。デジタル処理回路34においては、フレームメモリ35と、周波数変換器36を用いて、R,G,Bの映像信号を独立させて読み出し、デジタルアナログ(D/A)変換器37に与える。そしてD/A変換器37の出力が反射型液晶パネル38に供給される。周波数変換器36は、図2、或いは図3で示したタイミングチャートに基づき、R,G,B信号をそれぞれ周波数変換する。また、フレームメモリ35は、R,G,B信号をそれぞれ一時的に保存して入力出力タイミングを得るのに利用される。
【0023】
制御回路39は、図2或いは図3に示した駆動を得るために、デジタル処理回路34や他の回路に対して駆動タイミング信号を与えている。また、図2或いは図3に示したタイミングチャートを任意に選択できるようにしてもよい。
【0024】
更にデジタル処理回路34からは、電源41と各発光素子42,43,44との間のスイッチS1,S2,S3を制御するためのタイミング信号を出力し、各スイッチS1,S2,S3を制御している。
【0025】
なお上記では反射型液晶パネルとして説明したが、これに限定されるものではなく、透過型の液晶パネルやDMD(デジタルマイクロミラーデバイス)であってもよい。透過型の液晶パネルは、液晶パネルの後方に、液晶パネルとR、G、Bの発光素子を有する基板を重ねるように配置した構成とする。この構成であっても、小型で低コストの照明装置を提供することできる。DMDを用いた場合、例えば図5に示すような構成において、光源の部分をR,G,B発光素子を設けた基板に置換すれば、ランプや回転系を削減でき、小型軽量化、低コスト化を実現できるものである。
【0026】
また、図1の実施の形態では、発光素子Rを1つの基板に設け、発光素子G、Bを1つの基板に設けたが、これは、Rの発光効率がG,Bに比べて劣るのでバランスを得るためにこのような構成としたが、発光効率のよい発光素子であれば、図3のような実施の形態としてもよいことは勿論である。
【0027】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明によれば、低消費電力、長寿命、高効率を得るとともに、装置の小型化、低コスト化を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の一実施の形態を説明するための図。
【図2】 図1の実施の形態の動作例を説明するために示したタイミング図。
【図3】 この発明の他の実施の形態とその動作例を説明するために示す図。
【図4】 この発明の装置の電気系統を示す図。
【図5】 従来のプロジェクタ照明装置を示す図。
【符号の説明】
11、12…基板、13、17…反射型液晶パネル、14,16…偏光ビームスプリッタ、15…プリズム、18…投写レンズ。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention, for example, Ru der relates illumination method and a lighting device for effective projector including the image display device.
[0002]
[Prior art]
There is a display device that displays an image using a single-plate DMD (Digital Micromirror Device). FIG. 5 shows a conventional display device.
[0003]
[0004]
The
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Conventional display devices have problems such as high cost, complicated structure, large power consumption, and short life.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a projector illumination device that can obtain low power consumption, long life, and high efficiency, and that can reduce the size and cost of the device.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a first substrate in which light emitting elements of green (G) and blue (B) colors are arranged two-dimensionally, and a second substrate in which light emitting elements of red (R) colors are arranged two-dimensionally. A first modulation element that spatially modulates light from the light emitting elements of the respective colors of the first and second substrates, and inputs the resultant light to a synthesis prism; and the green (G) And a means for controlling the white balance by setting the mixing ratio of each color light by setting the lighting time of the light emitting elements of blue (B) and red (R) in different time zones within one vertical period. .
[0008]
According to the above means, the light emitting element is small and has low power consumption, has durability, is small and can be realized at low cost.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0010]
FIG. 1A shows an embodiment of the present invention. A
[0011]
FIG. 1B shows a state where the light emitting elements G and B are arranged on the
[0012]
FIG. 2 shows a timing chart for explaining the operation of the illumination device described above. In this illuminating device, the light emission time of the light emitting element for each color is divided. That is, at least the light emission time zones of the light emitting elements for the respective colors provided on the same substrate are different.
[0013]
2A and 2B show a first example of light emission time control. In one vertical period, in this example, the light emitting element R is controlled to emit light (turn on) in the entire time zone (100% of one vertical period), but the light emitting elements G and B are included in one vertical period. It is set to emit light for a period of 40% and a period of 60%.
[0014]
On the other hand, the reflective
[0015]
In the above example, the ratio of the light emission time in one vertical period of the light emitting elements R, G, and B is set to 100%, 40%, and 60% in order to achieve white balance according to the number of the above respective elements. It is not necessarily limited to this ratio.
[0016]
In the above example, on the
[0018]
FIG. 3 shows another reference embodiment, which is not included in the scope of the present invention. This embodiment is an example in which three color light emitting elements R, G, and B are arranged on one substrate 21 . The light emitted from the light emitting element is incident on the
[0019]
The light emitting elements R, G, B are driven in a time-sharing manner, and the reflective
[0020]
In the driving method of FIG. 3B, the lighting periods of the respective emission colors are continuous, but the emission periods of the same color may be further dispersed. FIG. 3C shows an example in which the red lighting times are dispersed. Even in this case, the relationship of R: G: B = 5: 2: 3 is maintained as the lighting time. Further, as shown in FIG. 3D, the lighting times of the respective emission colors may be more finely distributed. FIG. 3E shows the arrangement of the light emitting elements when the substrate 21 is viewed from the front.
[0021]
FIG. 4 shows an example of the electrical signal processing system in each of the above-described embodiments.
[0022]
The R, G, and B analog video signals and the vertical synchronization signal are supplied to the
[0023]
The
[0024]
Further, the
[0025]
In the above description, the reflective liquid crystal panel is described. However, the present invention is not limited to this, and a transmissive liquid crystal panel or a DMD (digital micromirror device) may be used. The transmissive liquid crystal panel has a configuration in which a liquid crystal panel and a substrate having R, G, and B light emitting elements are stacked behind the liquid crystal panel. Even with this configuration, a small and low-cost lighting device can be provided. When the DMD is used, for example, in the configuration as shown in FIG. 5, if the light source portion is replaced with a substrate provided with R, G, B light emitting elements, lamps and rotating systems can be reduced, and the size and weight can be reduced and the cost can be reduced. Can be realized.
[0026]
In the embodiment of FIG. 1, the light emitting element R is provided on one substrate and the light emitting elements G and B are provided on one substrate. However, this is because the light emission efficiency of R is inferior to that of G and B. Although such a configuration is used in order to obtain a balance, it is needless to say that the embodiment shown in FIG. 3 may be used as long as the light emitting element has high luminous efficiency.
[0027]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, low power consumption, long life, and high efficiency can be obtained, and the size and cost of the apparatus can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart shown for explaining an operation example of the embodiment of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention and an example of its operation.
FIG. 4 is a diagram showing an electrical system of the apparatus of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a conventional projector illumination device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (4)
赤(R)の色の発光素子が2次元に配列された第2の基板と、
前記第1と第2の基板の各色の発光素子からのそれぞれの光を空間変調して、合成プリズムに入力して合成する第1、第2の変調素子と、
前記緑(G)、青(B)、赤(R)の色の発光素子の点灯時間を1垂直期間内の異なる時間帯に設定することで各色光の混合割合を設定しホワイトバランスを制御する手段と、
を具備したことを特徴とするプロジェクタ用の照明装置。 A first substrate on which light emitting elements of green (G) and blue (B) colors are two-dimensionally arranged;
A second substrate on which red (R) light emitting elements are two-dimensionally arranged;
First and second modulation elements that spatially modulate the respective light from the light emitting elements of the respective colors on the first and second substrates and input them to a combining prism;
By setting the lighting time of the light emitting elements of green (G), blue (B), and red (R) to different time zones within one vertical period, the mixing ratio of each color light is set and the white balance is controlled. Means,
An illumination device for a projector, comprising:
ことを特徴とするプロジェクタ用の照明方法。 An illumination method for a projector.
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