JP2003255465A - 照明装置とこれを用いた投写型表示装置 - Google Patents
照明装置とこれを用いた投写型表示装置Info
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- H04N9/00—Details of colour television systems
- H04N9/12—Picture reproducers
- H04N9/31—Projection devices for colour picture display, e.g. using electronic spatial light modulators [ESLM]
- H04N9/3141—Constructional details thereof
- H04N9/315—Modulator illumination systems
- H04N9/3155—Modulator illumination systems for controlling the light source
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- Signal Processing (AREA)
- Projection Apparatus (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
- Non-Portable Lighting Devices Or Systems Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ光源等の半導体発光素子を放電バルブ
に併用することで、演色性と輝度が改善される照明装置
と投射型表示装置を提供する。 【解決手段】 複数の光源を有する照明装置であり、放
電バルブ１１の近傍にレーザ光源１３，１４を設け、放
電バルブの照明光にレーザ光を重畳させることで、例え
ば赤色成分が補強された重畳照明光として照射させるこ
とにより、演色性と輝度を改善することができる。
に併用することで、演色性と輝度が改善される照明装置
と投射型表示装置を提供する。 【解決手段】 複数の光源を有する照明装置であり、放
電バルブ１１の近傍にレーザ光源１３，１４を設け、放
電バルブの照明光にレーザ光を重畳させることで、例え
ば赤色成分が補強された重畳照明光として照射させるこ
とにより、演色性と輝度を改善することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、複数の光源を用い
る照明装置に関し、特にレーザ光源等の半導体発光素子
を併用した照明装置及びこれを用いた投射型表示装置に
関する。
る照明装置に関し、特にレーザ光源等の半導体発光素子
を併用した照明装置及びこれを用いた投射型表示装置に
関する。
【０００２】
【従来の技術】最近、投射型表示装置が広く普及してき
ているが、画像表示装置としてハイビジョン等による高
画質化に伴い、その演色性にも高い水準が求められてい
る。投射型表示装置用光源としては、水銀ランプやメタ
ルハライドランプ、キセノンランプといったショートア
ークタイプの放電ランプが主流である。
ているが、画像表示装置としてハイビジョン等による高
画質化に伴い、その演色性にも高い水準が求められてい
る。投射型表示装置用光源としては、水銀ランプやメタ
ルハライドランプ、キセノンランプといったショートア
ークタイプの放電ランプが主流である。
【０００３】これらの放電ランプは、図示しない反射鏡
により光路が導かれ、各フィルタを用いて不要光が除去
される。そして、図示しないフライアイレンズにより分
割され集光レンズと共に重畳平均化することで略均一品
位でライトバルブを照射する。その後、図示しないダイ
クロイックミラーにより導かれた照射光はライトバルブ
により透過され、合成プリズムにより合成されて投射光
として、図示しないスクリーン上に映像を表示する。
により光路が導かれ、各フィルタを用いて不要光が除去
される。そして、図示しないフライアイレンズにより分
割され集光レンズと共に重畳平均化することで略均一品
位でライトバルブを照射する。その後、図示しないダイ
クロイックミラーにより導かれた照射光はライトバルブ
により透過され、合成プリズムにより合成されて投射光
として、図示しないスクリーン上に映像を表示する。
【０００４】しかしこれらの光源は、図８に示すよう
に、急峻なピークを有する連続スペクトル光源であるた
め、多くの投射型表示装置では、演色性即ちＲＧＢの単
色色純度と、光合成後の総光束とを両立することが難し
くなる。演色性を優先するには放電ランプ発光スペクト
ルのうち、ＲＧＢ波長相当の僅かな領域のみを有効光と
せざるを得ず、合成後の出力総光束は小さくなる。一
方、出力光束値を優先させれば、ＲＧＢ選択光が交わら
ない最大範囲まで拡張する結果、各色の色純度は劣化の
みならず合成後の白表示にも発色が確認され、演色能力
は失われる。一方、切り捨てられた不要光は発熱または
迷光として、不具合発生の可能性を有している。
に、急峻なピークを有する連続スペクトル光源であるた
め、多くの投射型表示装置では、演色性即ちＲＧＢの単
色色純度と、光合成後の総光束とを両立することが難し
くなる。演色性を優先するには放電ランプ発光スペクト
ルのうち、ＲＧＢ波長相当の僅かな領域のみを有効光と
せざるを得ず、合成後の出力総光束は小さくなる。一
方、出力光束値を優先させれば、ＲＧＢ選択光が交わら
ない最大範囲まで拡張する結果、各色の色純度は劣化の
みならず合成後の白表示にも発色が確認され、演色能力
は失われる。一方、切り捨てられた不要光は発熱または
迷光として、不具合発生の可能性を有している。
【０００５】これらの不具合は、連続且つ急峻なスペク
トル分布を有する放電ランプに起因しており、これを改
善する新たな光源として、発光ダイオードやレーザダイ
オード等の半導体光源を併用する投写型表示装置が研究
されている。例えば、特開２０００−３０５０４０号公
報において、投射型表示装置の合成プリズムの手前に発
光ダイオードを配置することで演色性やホワイトバラン
スの向上を図る技術が開示されている。これにより、例
えば放電ランプでは不足がちだった赤色成分を補填し演
色性の改良を意図するものである。
トル分布を有する放電ランプに起因しており、これを改
善する新たな光源として、発光ダイオードやレーザダイ
オード等の半導体光源を併用する投写型表示装置が研究
されている。例えば、特開２０００−３０５０４０号公
報において、投射型表示装置の合成プリズムの手前に発
光ダイオードを配置することで演色性やホワイトバラン
スの向上を図る技術が開示されている。これにより、例
えば放電ランプでは不足がちだった赤色成分を補填し演
色性の改良を意図するものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、発光ダ
イオードは一般に光が拡散しやすく、従来の照明装置で
は、最終的な出力となる投射光において十分な輝度や効
率性の改善が望めないという問題がある。
イオードは一般に光が拡散しやすく、従来の照明装置で
は、最終的な出力となる投射光において十分な輝度や効
率性の改善が望めないという問題がある。
【０００７】本発明は、レーザ光源等の半導体発光素子
を併用して、放電バルブ光源だけでは不十分だった演色
性と輝度を改善した照明装置及びこれを用いる投射型表
示装置を提供することを目的とする。
を併用して、放電バルブ光源だけでは不十分だった演色
性と輝度を改善した照明装置及びこれを用いる投射型表
示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の光源を
有する照明装置であって、放電バルブを用いて第１の照
明光を発生する第１の発光手段と、前記第１の発光手段
の近傍に設けられ、レーザ光を用いて第２の照明光を発
生させる第２の発光手段と、前記第１の照明光に前記第
２の照明光を重畳して出射するための光重畳手段とを具
備したことを特徴とする照明装置である。
有する照明装置であって、放電バルブを用いて第１の照
明光を発生する第１の発光手段と、前記第１の発光手段
の近傍に設けられ、レーザ光を用いて第２の照明光を発
生させる第２の発光手段と、前記第１の照明光に前記第
２の照明光を重畳して出射するための光重畳手段とを具
備したことを特徴とする照明装置である。
【０００９】本発明は上述したように、放電バルブに重
畳させる光源として、十分な出力と指向性とを有するレ
ーザ光源を用いたものである。これにより、放電バルブ
だけでは不足がちだった例えば赤色成分をレーザ光によ
り補足し、演色性を向上させ輝度を改善した照明装置を
提供することができる。
畳させる光源として、十分な出力と指向性とを有するレ
ーザ光源を用いたものである。これにより、放電バルブ
だけでは不足がちだった例えば赤色成分をレーザ光によ
り補足し、演色性を向上させ輝度を改善した照明装置を
提供することができる。
【００１０】又本発明は、光源からの照明光が入射され
るとともに、映像信号によって出射光が変調されるライ
トバルブを有し、前記ライトバルブから出射された映像
光を投射する投射型表示装置であって、放電バルブから
の第１の照明光と、前記放電バルブ近傍に設けられたレ
ーザ光源からの第２の照明光とを、光重畳手段によって
重畳して出射する照明用光源と、前記照明用光源からの
光が照射され、入射光を透過又は反射して出射するライ
トバルブと、前記ライトバルブを映像信号によって駆動
する駆動回路と、前記ライトバルブから出射された映像
光を投射する投射レンズとを具備したことを特徴とする
投射型表示装置である。
るとともに、映像信号によって出射光が変調されるライ
トバルブを有し、前記ライトバルブから出射された映像
光を投射する投射型表示装置であって、放電バルブから
の第１の照明光と、前記放電バルブ近傍に設けられたレ
ーザ光源からの第２の照明光とを、光重畳手段によって
重畳して出射する照明用光源と、前記照明用光源からの
光が照射され、入射光を透過又は反射して出射するライ
トバルブと、前記ライトバルブを映像信号によって駆動
する駆動回路と、前記ライトバルブから出射された映像
光を投射する投射レンズとを具備したことを特徴とする
投射型表示装置である。
【００１１】又本発明は、光源からの照明光が入射され
るとともに、映像信号によって制御される空間変調ライ
トバルブを有し、前記空間変調ライトバルブから出射さ
れた映像光を投射する投射型表示装置であって、放電バ
ルブからの第１の照明光と、前記放電バルブ近傍に設け
られたレーザ光源からの第２の照明光とを、光重畳手段
によって重畳して出射する照明用光源と、前記照明用光
源からの光を利用して時分割的に順次複数の原色光を出
射する分割手段と、前記分割手段から原色光がそれぞれ
時分割的に入射され、映像信号によって出射光が変調さ
れる空間変調ライトバルブと、前記空間変調ライトバル
ブからそれぞれ出射された映像光を投射する投射レンズ
とを具備したことを特徴とする投射型表示装置である。
るとともに、映像信号によって制御される空間変調ライ
トバルブを有し、前記空間変調ライトバルブから出射さ
れた映像光を投射する投射型表示装置であって、放電バ
ルブからの第１の照明光と、前記放電バルブ近傍に設け
られたレーザ光源からの第２の照明光とを、光重畳手段
によって重畳して出射する照明用光源と、前記照明用光
源からの光を利用して時分割的に順次複数の原色光を出
射する分割手段と、前記分割手段から原色光がそれぞれ
時分割的に入射され、映像信号によって出射光が変調さ
れる空間変調ライトバルブと、前記空間変調ライトバル
ブからそれぞれ出射された映像光を投射する投射レンズ
とを具備したことを特徴とする投射型表示装置である。
【００１２】これにより、高い演色性をもつバランスの
とれた投射光を照射する投射型表示装置を提供するもの
である。
とれた投射光を照射する投射型表示装置を提供するもの
である。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態である照明装置及びこれを用いる投射型表示装置
を詳細に説明する。
施形態である照明装置及びこれを用いる投射型表示装置
を詳細に説明する。
【００１４】＜第１の実施形態＞第１の実施形態は、複
数の光源を有する照明装置及びこれを用いる投射型表示
装置を提供するもので、レーザ光源等の半導体発光素子
からの照明光を放電バルブの中抜け部付近に重畳させる
ものである。図１は、本発明に係る照明装置の第1の実
施形態である投射型表示装置の光学系の全体を示す概要
図、図２は、投射型表示装置の光学系を詳細に示す概要
図、図３は、投射型表示装置の回路ブロック図である。
数の光源を有する照明装置及びこれを用いる投射型表示
装置を提供するもので、レーザ光源等の半導体発光素子
からの照明光を放電バルブの中抜け部付近に重畳させる
ものである。図１は、本発明に係る照明装置の第1の実
施形態である投射型表示装置の光学系の全体を示す概要
図、図２は、投射型表示装置の光学系を詳細に示す概要
図、図３は、投射型表示装置の回路ブロック図である。
【００１５】図１及び図２を用いて、本発明に係る照明
装置を用いた投射型表示装置を説明する。ここで、図２
の(ａ)は、照明装置の要部を示す図、(ｂ)は、分割重畳
レンズの正面図、(ｃ)は、分割重畳レンズの断面図、
(ｄ)は、レンズプリズムの断面図である。
装置を用いた投射型表示装置を説明する。ここで、図２
の(ａ)は、照明装置の要部を示す図、(ｂ)は、分割重畳
レンズの正面図、(ｃ)は、分割重畳レンズの断面図、
(ｄ)は、レンズプリズムの断面図である。
【００１６】本発明に係る照明装置を用いた投射型表示
装置は、図１に示すように、任意形状を有する反射鏡９
と発光部１０をもつ放電バルブ１１を有している。放電
バルブ１１の発光部１０の出射光は、任意形状を有する
反射鏡９により反射されてほぼ平行光になる。また、短
波長側不要光及び長波長側不要光が、それぞれ図示しな
いＵＶフィルタ、ＩＲフィルタにより吸収／反射が行わ
れて除去される。
装置は、図１に示すように、任意形状を有する反射鏡９
と発光部１０をもつ放電バルブ１１を有している。放電
バルブ１１の発光部１０の出射光は、任意形状を有する
反射鏡９により反射されてほぼ平行光になる。また、短
波長側不要光及び長波長側不要光が、それぞれ図示しな
いＵＶフィルタ、ＩＲフィルタにより吸収／反射が行わ
れて除去される。
【００１７】ここで、放電バルブ１１は、ランプ本体構
造および発光電極構造や、これを固着する役割を兼ねた
反射光などの構造的理由から、図１に示すように光軸上
の中抜け部１２が発生する。第１の実施形態は、この中
抜け部１２を利用してレーザ光源等の半導体発光素子の
照明光を重畳するため、発光ダイオード又はレーザ光源
等の半導体発光素子の光源１３が設けられる。放電バル
ブ１１の中抜け部である光軸付近には、分割重畳レンズ
であるマルチレンズ１６のセンターレンズ１５が配置さ
れ、更にこの光源側に、図２に示されるようにレンズプ
リズム２０が配置される。このレンズプリズム２０は、
レーザ光源等の半導体発光素子の光源１３から光ファイ
バ１４を通じて発する光がマルチレンズ１６のＮＡを満
足するようなレンズと、外周より光軸に到達した光を投
影方向へ反射するミラー１９とを備えるものである（こ
こで、ＮＡ：開口数、θ：最大有効角、ｎ：屈折率のと
き、ＮＡ＝ｎ・sinθとなる）。
造および発光電極構造や、これを固着する役割を兼ねた
反射光などの構造的理由から、図１に示すように光軸上
の中抜け部１２が発生する。第１の実施形態は、この中
抜け部１２を利用してレーザ光源等の半導体発光素子の
照明光を重畳するため、発光ダイオード又はレーザ光源
等の半導体発光素子の光源１３が設けられる。放電バル
ブ１１の中抜け部である光軸付近には、分割重畳レンズ
であるマルチレンズ１６のセンターレンズ１５が配置さ
れ、更にこの光源側に、図２に示されるようにレンズプ
リズム２０が配置される。このレンズプリズム２０は、
レーザ光源等の半導体発光素子の光源１３から光ファイ
バ１４を通じて発する光がマルチレンズ１６のＮＡを満
足するようなレンズと、外周より光軸に到達した光を投
影方向へ反射するミラー１９とを備えるものである（こ
こで、ＮＡ：開口数、θ：最大有効角、ｎ：屈折率のと
き、ＮＡ＝ｎ・sinθとなる）。
【００１８】このように、半導体発光素子の光源１３か
らの光を、光ファイバ１４により中抜け部１２に重畳さ
せるべく、レンズプリズム２０を中抜け部１２に同軸に
設けたことにより、照明系のＦナンバーを悪化させるこ
となく、演色性を改善することができる（ここで、Ｆ
値：光学系の有効角（明るさ）指標、Ｆno＝１／（２Ｎ
Ａ））。すなわち、放電バルブ１１は構造的に中抜け部
１２には有効光が非常に少ないため、この部分を利用し
て光重畳しても、光利用効率の低下を最小限に抑えるこ
とができるので、非常に効率的な放電バルブと半導体発
光素子とのハイブリッド光源をもつ投写型表示装置を構
築することができる。
らの光を、光ファイバ１４により中抜け部１２に重畳さ
せるべく、レンズプリズム２０を中抜け部１２に同軸に
設けたことにより、照明系のＦナンバーを悪化させるこ
となく、演色性を改善することができる（ここで、Ｆ
値：光学系の有効角（明るさ）指標、Ｆno＝１／（２Ｎ
Ａ））。すなわち、放電バルブ１１は構造的に中抜け部
１２には有効光が非常に少ないため、この部分を利用し
て光重畳しても、光利用効率の低下を最小限に抑えるこ
とができるので、非常に効率的な放電バルブと半導体発
光素子とのハイブリッド光源をもつ投写型表示装置を構
築することができる。
【００１９】又、ここで、合成に用いる反射プリズムレ
ンズ２０をマルチレンズ１６等に保持するべく、フライ
アイの境界に反射性の高い平面ホルダ１８が設けられ
る。これにより、最低限の光損失で必要強度を得ること
が可能となる。これは、光軸方向にみた平面ホルダ１８
の専有面積が非常に小さく、更に、本来パネル外周を照
射するフライアイの各アレイレンズ境界部に平面ホルダ
１８が設置されているためである。
ンズ２０をマルチレンズ１６等に保持するべく、フライ
アイの境界に反射性の高い平面ホルダ１８が設けられ
る。これにより、最低限の光損失で必要強度を得ること
が可能となる。これは、光軸方向にみた平面ホルダ１８
の専有面積が非常に小さく、更に、本来パネル外周を照
射するフライアイの各アレイレンズ境界部に平面ホルダ
１８が設置されているためである。
【００２０】すなわち、平面ホルダ１８が光軸方向に厚
さがあり、ここに斜め光が当たった場合でも、平面ホル
ダ１８に高反射表面処理がなされており、且つ光軸に略
平行に設置されていれば、図２の(ｃ)に示すように、平
面ホルダ１８で反射された光もマルチレンズ１６のＮＡ
内の光については、光軸対象とはなるものの、反射前と
同様の対光軸角度が維持されるため、新たな損失光とは
ならない。これは、マルチレンズＮＡ外の光は、もとも
と迷光となるものだからである。
さがあり、ここに斜め光が当たった場合でも、平面ホル
ダ１８に高反射表面処理がなされており、且つ光軸に略
平行に設置されていれば、図２の(ｃ)に示すように、平
面ホルダ１８で反射された光もマルチレンズ１６のＮＡ
内の光については、光軸対象とはなるものの、反射前と
同様の対光軸角度が維持されるため、新たな損失光とは
ならない。これは、マルチレンズＮＡ外の光は、もとも
と迷光となるものだからである。
【００２１】マルチレンズ１６，１７により、放電バル
ブ１１の出射光はそれぞれ分割され、集光レンズ２１と
ともに重畳平均化することで、透過型ライトバルブ２
７，２８，２９を略均一品位にて照明する。
ブ１１の出射光はそれぞれ分割され、集光レンズ２１と
ともに重畳平均化することで、透過型ライトバルブ２
７，２８，２９を略均一品位にて照明する。
【００２２】ここでダイクロイックミラー２２は色分離
フィルタであり、Ｒ光（赤色光）を反射し、ＧＢ光
（緑、青色光）を透過する。又、ダイクロイック・ミラ
ー２４は、Ｇ光（緑色光）を反射し、Ｂ光（青色光）を
透過する。ダイクロイックミラー２２，２４で分離され
たＲ光、Ｇ光（緑色光）を反射し、Ｂ光（青色光）を透
過する。ダイクロイックミラー２２，２４で分離された
Ｒ光、Ｇ光は、ライトバルブ２７，２８に入射され、Ｂ
光は、反射ミラー２５，２６を介してライトバルブ２９
に入射される。各色ライトバルブ２７，２８，２９は、
カラー表示を可能とし、このように得られたライトバル
ブ透過光を合成プリズム３０で合成し、投射レンズ３１
にて投射することで、与えられた映像情報に応じた映像
を図示されないスクリーンに表示するものである。
フィルタであり、Ｒ光（赤色光）を反射し、ＧＢ光
（緑、青色光）を透過する。又、ダイクロイック・ミラ
ー２４は、Ｇ光（緑色光）を反射し、Ｂ光（青色光）を
透過する。ダイクロイックミラー２２，２４で分離され
たＲ光、Ｇ光（緑色光）を反射し、Ｂ光（青色光）を透
過する。ダイクロイックミラー２２，２４で分離された
Ｒ光、Ｇ光は、ライトバルブ２７，２８に入射され、Ｂ
光は、反射ミラー２５，２６を介してライトバルブ２９
に入射される。各色ライトバルブ２７，２８，２９は、
カラー表示を可能とし、このように得られたライトバル
ブ透過光を合成プリズム３０で合成し、投射レンズ３１
にて投射することで、与えられた映像情報に応じた映像
を図示されないスクリーンに表示するものである。
【００２３】またライトバルブ２７，２８，２９は、液
晶等の偏光を利用する代わりに、図示されないＰＢＳ
（Polarizing Beam Splitter）及び偏光軸回転板等を用
いることができる。又、放電バルブ１１の反射鏡９が楕
円鏡であった場合には、フライアイレンズの代わりにロ
ッドレンズ等を用いることにより、１吋程度の微小ライ
トバルブに対しても高効率で高品位な照明光学系を構築
することができる。
晶等の偏光を利用する代わりに、図示されないＰＢＳ
（Polarizing Beam Splitter）及び偏光軸回転板等を用
いることができる。又、放電バルブ１１の反射鏡９が楕
円鏡であった場合には、フライアイレンズの代わりにロ
ッドレンズ等を用いることにより、１吋程度の微小ライ
トバルブに対しても高効率で高品位な照明光学系を構築
することができる。
【００２４】次に、本発明に係る投射型表示装置の電気
回路系を図３を用いて詳細に説明する。図３において、
投射型表示装置１は、電源回路４１と、全体の動作を制
御する制御回路としてのマイクロコンピュータ４６とを
有しており、それぞれ動作が制御されるランプ駆動回路
４３と、信号源５１から映像信号が与えられる映像信号
処理回路４４と、液晶パネル等の透過型ライトバルブ２
７乃至２９を駆動する液晶駆動回路４５とを有してい
る。
回路系を図３を用いて詳細に説明する。図３において、
投射型表示装置１は、電源回路４１と、全体の動作を制
御する制御回路としてのマイクロコンピュータ４６とを
有しており、それぞれ動作が制御されるランプ駆動回路
４３と、信号源５１から映像信号が与えられる映像信号
処理回路４４と、液晶パネル等の透過型ライトバルブ２
７乃至２９を駆動する液晶駆動回路４５とを有してい
る。
【００２５】ここで電源回路４１は、商用交流電源から
のＡＣ電圧を直流電圧に変換し、上記各回路に所定の直
流電圧（＋Ｂ）を供給するものである（なお、各回路に
供給する直流電圧の値はそれぞれ異なるが、図では簡略
化している）。
のＡＣ電圧を直流電圧に変換し、上記各回路に所定の直
流電圧（＋Ｂ）を供給するものである（なお、各回路に
供給する直流電圧の値はそれぞれ異なるが、図では簡略
化している）。
【００２６】又、ランプ駆動回路４３は、光源としての
放電バルブ１１を点灯駆動するものである。これによ
り、この放電バルブ１１からの光が液晶パネル等の透過
型ライトバルブ２７乃至２９に照射される。又、本発明
の特徴である半導体発光素子の光源１３とこれの光ファ
イバ１４とが近傍に設けられる。液晶パネル２７乃至２
９は、与えられる映像信号に応じて透過率が変化するも
のであり、この液晶パネル２７乃至２９に照射された光
を映像信号によって変調して出射する。この出射された
映像光は、投射レンズ３１によって図示しないスクリー
ンに投射され、拡大した映像がスクリーンに表示される
ことになる。
放電バルブ１１を点灯駆動するものである。これによ
り、この放電バルブ１１からの光が液晶パネル等の透過
型ライトバルブ２７乃至２９に照射される。又、本発明
の特徴である半導体発光素子の光源１３とこれの光ファ
イバ１４とが近傍に設けられる。液晶パネル２７乃至２
９は、与えられる映像信号に応じて透過率が変化するも
のであり、この液晶パネル２７乃至２９に照射された光
を映像信号によって変調して出射する。この出射された
映像光は、投射レンズ３１によって図示しないスクリー
ンに投射され、拡大した映像がスクリーンに表示される
ことになる。
【００２７】なお、投射型表示装置が３板式の場合は、
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）用の３枚の液晶パネルを
有し、放電バルブ１１からの光をＲ、Ｇ、Ｂの光に分光
して各液晶パネル２７乃至２９に照射し、各液晶パネル
２７乃至２９を透過した光を合成して投射レンズ３１に
照射するものだが、図３ではこれらの構造を簡略化して
説明している。従って、光学ボックス５０は、放電バル
ブ１１からの光をＲ、Ｇ、Ｂの光に分光する分光機能を
含むものである。
Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）用の３枚の液晶パネルを
有し、放電バルブ１１からの光をＲ、Ｇ、Ｂの光に分光
して各液晶パネル２７乃至２９に照射し、各液晶パネル
２７乃至２９を透過した光を合成して投射レンズ３１に
照射するものだが、図３ではこれらの構造を簡略化して
説明している。従って、光学ボックス５０は、放電バル
ブ１１からの光をＲ、Ｇ、Ｂの光に分光する分光機能を
含むものである。
【００２８】又、上記した映像信号処理回路４４は、信
号源５１から供給された映像信号を処理して上記した液
晶パネルにＲＧＢ信号を供給するためのものである。
又、マイクロコンピュータ４６は、上記した電源回路４
１、ランプ駆動回路４３、及び映像信号処理回路４４の
制御を行う際に、ユーザ操作による図示しないリモコン
からの指示に応じて電源のオン・オフ等や各回路４３，
４４の動作を制御するものである。
号源５１から供給された映像信号を処理して上記した液
晶パネルにＲＧＢ信号を供給するためのものである。
又、マイクロコンピュータ４６は、上記した電源回路４
１、ランプ駆動回路４３、及び映像信号処理回路４４の
制御を行う際に、ユーザ操作による図示しないリモコン
からの指示に応じて電源のオン・オフ等や各回路４３，
４４の動作を制御するものである。
【００２９】以上のように、本発明の第１実施形態によ
れば、本来が有効光の存在しない光軸付近を利用して、
レーザ光源等の半導体発光素子からの照明光を重畳する
ことにより、放電バルブだけでは不足気味だった演色性
を向上させ、高輝度で高コントラストな投写型表示装置
を提供することができる。
れば、本来が有効光の存在しない光軸付近を利用して、
レーザ光源等の半導体発光素子からの照明光を重畳する
ことにより、放電バルブだけでは不足気味だった演色性
を向上させ、高輝度で高コントラストな投写型表示装置
を提供することができる。
【００３０】なお、上述した半導体発光素子は、必ずし
もレーザ光源である必要はなく、発光ダイオード等の他
の半導体発光素子による光源でもほぼ同等の作用効果を
生じるものである。例えば発光ダイオードも光ファイバ
により指向性が保証されることにより十分な輝度で重畳
され、演色性の改善を可能とするものである。
もレーザ光源である必要はなく、発光ダイオード等の他
の半導体発光素子による光源でもほぼ同等の作用効果を
生じるものである。例えば発光ダイオードも光ファイバ
により指向性が保証されることにより十分な輝度で重畳
され、演色性の改善を可能とするものである。
【００３１】＜第２の実施形態＞第２の実施形態は、複
数の光源を有する照明装置及びこれを用いる投射型表示
装置を提供するもので、レーザ光源等の半導体発光素子
からの照明光を放電バルブの最外周部で重畳させるもの
である。図４は、本発明に係る照明装置の第２の実施形
態である投射型表示装置の光学系を示す概要図、図５
は、本発明に係る照明装置の実施形態に用いられるカラ
イドスコープの一例を示す模式図、図６は、本発明に係
る放電管光源のスペクトルと一般的な光三原色の光スペ
クトルの利用形態を示すグラフ、図７は、本発明に係る
放電管光源の一例の演色性を示す色度図である。
数の光源を有する照明装置及びこれを用いる投射型表示
装置を提供するもので、レーザ光源等の半導体発光素子
からの照明光を放電バルブの最外周部で重畳させるもの
である。図４は、本発明に係る照明装置の第２の実施形
態である投射型表示装置の光学系を示す概要図、図５
は、本発明に係る照明装置の実施形態に用いられるカラ
イドスコープの一例を示す模式図、図６は、本発明に係
る放電管光源のスペクトルと一般的な光三原色の光スペ
クトルの利用形態を示すグラフ、図７は、本発明に係る
放電管光源の一例の演色性を示す色度図である。
【００３２】第２の実施形態は、特に、マイクロレンズ
を用いず照明のＦナンバーに余裕がある液晶をライトバ
ルブに用いた場合に好適であり、図４に示すように、光
利用効率損失が少ないマルチレンズの最外周の一部を用
いて、半導体発光素子の照明光の重畳を行うものであ
る。
を用いず照明のＦナンバーに余裕がある液晶をライトバ
ルブに用いた場合に好適であり、図４に示すように、光
利用効率損失が少ないマルチレンズの最外周の一部を用
いて、半導体発光素子の照明光の重畳を行うものであ
る。
【００３３】図４において、レーザ光源等の半導体発光
素子の光源６１による照射光は、光ファイバ６３にて放
電バルブ１１付近に配された、光重畳用マルチレンズ１
６に導かれ、出射光６５が図２で説明した反射プリズム
２０と略同等の反射プリズム６７の鏡面６９を介してマ
ルチレンズ１６のＮＡ内で、且つ光軸と平行な第２の照
明光源であるレーザ光源等の半導体発光素子６１が照射
する照射光と重畳されるものである。同様に、半導体発
光素子の光源６１による照射光は、反対側に設置された
反射プリズム６８の鏡面７０を介してマルチレンズ１６
のＮＡ内で重畳される。
素子の光源６１による照射光は、光ファイバ６３にて放
電バルブ１１付近に配された、光重畳用マルチレンズ１
６に導かれ、出射光６５が図２で説明した反射プリズム
２０と略同等の反射プリズム６７の鏡面６９を介してマ
ルチレンズ１６のＮＡ内で、且つ光軸と平行な第２の照
明光源であるレーザ光源等の半導体発光素子６１が照射
する照射光と重畳されるものである。同様に、半導体発
光素子の光源６１による照射光は、反対側に設置された
反射プリズム６８の鏡面７０を介してマルチレンズ１６
のＮＡ内で重畳される。
【００３４】第２実施形態によれば、重畳する光の波長
に応じて図４の破線Ｈのような主光線の偏心が発生する
ため、視野角影響を受けやすい液晶ライトバルブを用い
た光学系では、コントラスト劣化などの影響を受けやす
くなる。よって、図４に示すように、同じ半導体発光素
子の光源６１，６２を複数個用意し、光軸に関して対称
となるように具備させることで、これを解消することが
できる。
に応じて図４の破線Ｈのような主光線の偏心が発生する
ため、視野角影響を受けやすい液晶ライトバルブを用い
た光学系では、コントラスト劣化などの影響を受けやす
くなる。よって、図４に示すように、同じ半導体発光素
子の光源６１，６２を複数個用意し、光軸に関して対称
となるように具備させることで、これを解消することが
できる。
【００３５】なお、第２実施形態の場合には、重畳装置
が反光軸方向に拡大しても、光利用効率は劣化すること
がない。よって、スペースが許容できれば、高価で複雑
な形状を有するプリズムの代わりに、図４の(ｂ)に示す
ようなコンデンサレンズ７１と、離散した反射ミラー７
２を配置することでも、同等の作用効果を得ることがで
きる。
が反光軸方向に拡大しても、光利用効率は劣化すること
がない。よって、スペースが許容できれば、高価で複雑
な形状を有するプリズムの代わりに、図４の(ｂ)に示す
ようなコンデンサレンズ７１と、離散した反射ミラー７
２を配置することでも、同等の作用効果を得ることがで
きる。
【００３６】また、マルチレンズによる光重畳処理は各
々マルチレンズの分割重畳処理であるため、重畳するマ
ルチレンズアレイ１つに照明される半導体重畳光が不均
一である場合、これがそのまま照明ムラ又は色ムラとな
り投影画像が不均一となるという不具合が発生すること
がある。
々マルチレンズの分割重畳処理であるため、重畳するマ
ルチレンズアレイ１つに照明される半導体重畳光が不均
一である場合、これがそのまま照明ムラ又は色ムラとな
り投影画像が不均一となるという不具合が発生すること
がある。
【００３７】このような不具合を解消するべく、光ファ
イバ６３，６４の出射部にカライドスコープを配置する
とよい。図４では光ファイバ６４の出射部にカライドス
コープ６６を設けた例を示しており、半導体発光素子の
光源６２から光ファイバ６４にて導かれた光を拡散板６
６−２にて拡散光に変換し、これを上述したカライドス
コープ６６にて、均一で且つマルチレンズＮＡ範囲内の
高品位な重畳光源に変換することにより、一層望ましい
照明装置を備えた投射型表示装置を提供することができ
る。
イバ６３，６４の出射部にカライドスコープを配置する
とよい。図４では光ファイバ６４の出射部にカライドス
コープ６６を設けた例を示しており、半導体発光素子の
光源６２から光ファイバ６４にて導かれた光を拡散板６
６−２にて拡散光に変換し、これを上述したカライドス
コープ６６にて、均一で且つマルチレンズＮＡ範囲内の
高品位な重畳光源に変換することにより、一層望ましい
照明装置を備えた投射型表示装置を提供することができ
る。
【００３８】（カライドスコープの説明）図５には、カ
ライドスコープ６６の基本原理を示している。このカラ
イドスコープ６６の構造については、出願人が先に特許
出願した特願２０００−２５９５４１号公報に述べてい
るので、詳細な説明は省略するが、その概要は図５に示
すようになっている。
ライドスコープ６６の基本原理を示している。このカラ
イドスコープ６６の構造については、出願人が先に特許
出願した特願２０００−２５９５４１号公報に述べてい
るので、詳細な説明は省略するが、その概要は図５に示
すようになっている。
【００３９】即ち、図５において、カライドスコープ６
６は、その内面が鏡面仕上げの角錐状の本体６６−１
と、本体６６−１の径小端部に設けた拡散反射面６６−
２と径大端部に設けた照射面６６−３からなっている。
６は、その内面が鏡面仕上げの角錐状の本体６６−１
と、本体６６−１の径小端部に設けた拡散反射面６６−
２と径大端部に設けた照射面６６−３からなっている。
【００４０】この拡散反射面６６−２には、光ファイバ
６４からの光が照射され、拡散反射面６６−２で拡散反
射された光が本体６６−１の内面で反射して照射面６６
−３から光を出射するようにしている。尚、レンズ７３
は出射光を平行光とするために設けられている。
６４からの光が照射され、拡散反射面６６−２で拡散反
射された光が本体６６−１の内面で反射して照射面６６
−３から光を出射するようにしている。尚、レンズ７３
は出射光を平行光とするために設けられている。
【００４１】＜第３の実施形態＞第３の実施形態は、半
導体発光素子にレーザ光源を用いた場合に、投射型表示
装置に用いる照明装置の光源として最適な波長を特定す
るものである。図６は、本発明に係る第３の実施形態を
説明するための、放電管光源のスペクトルと一般的な光
三原色の光スペクトルの利用形態を示すグラフ、図７
は、本発明に係る光源の演色性の一例を示す色度図であ
る。
導体発光素子にレーザ光源を用いた場合に、投射型表示
装置に用いる照明装置の光源として最適な波長を特定す
るものである。図６は、本発明に係る第３の実施形態を
説明するための、放電管光源のスペクトルと一般的な光
三原色の光スペクトルの利用形態を示すグラフ、図７
は、本発明に係る光源の演色性の一例を示す色度図であ
る。
【００４２】これまでの実施形態の説明において、半導
体発光素子は必ずしもレーザ光源であることは要求され
てはおらず、それは発光ダイオードであってもよい。し
かし、半導体発光素子をレーザ光源に限定するとき、任
意の波長を選択することができるため、例えばＲ，Ｇ，
Ｂの中のどれかの単一色光を重畳することが可能とな
る。しかしこの場合は、最適の演色性を得るために特定
の波長のレーザ光源であることが望ましく、これについ
て以下に詳細に説明する。
体発光素子は必ずしもレーザ光源であることは要求され
てはおらず、それは発光ダイオードであってもよい。し
かし、半導体発光素子をレーザ光源に限定するとき、任
意の波長を選択することができるため、例えばＲ，Ｇ，
Ｂの中のどれかの単一色光を重畳することが可能とな
る。しかしこの場合は、最適の演色性を得るために特定
の波長のレーザ光源であることが望ましく、これについ
て以下に詳細に説明する。
【００４３】（演色性の改善）図６のグラフは、放電管
光源のスペクトルと、一般的な光三原色の光スペクトル
利用形態を、横軸を波長として示したものである。更に
この状態での演色性を色度図で表したものが図７の軌跡
Ｃ１である。
光源のスペクトルと、一般的な光三原色の光スペクトル
利用形態を、横軸を波長として示したものである。更に
この状態での演色性を色度図で表したものが図７の軌跡
Ｃ１である。
【００４４】図７について補足説明すれば、本図の外周
を囲った範囲が色としての視覚領域で、数値は波長（ｎ
ｍ）であり、図中の右が赤限界(７８０ｎｍ)で、波長が
短くなるとともに、赤(〜６００ｎｍ)、橙、黄色、黄
緑、緑(５１０〜５４０ｎｍ)、シアン、青(４５０〜４
８０ｎｍ)、そして図中の左下が紫限界(３８０ｎｍ)で
ある。この中央部を横切る曲線が白と呼べる黒体軌跡で
あり、表記数値は色温度（Ｋ）を示す。
を囲った範囲が色としての視覚領域で、数値は波長（ｎ
ｍ）であり、図中の右が赤限界(７８０ｎｍ)で、波長が
短くなるとともに、赤(〜６００ｎｍ)、橙、黄色、黄
緑、緑(５１０〜５４０ｎｍ)、シアン、青(４５０〜４
８０ｎｍ)、そして図中の左下が紫限界(３８０ｎｍ)で
ある。この中央部を横切る曲線が白と呼べる黒体軌跡で
あり、表記数値は色温度（Ｋ）を示す。
【００４５】これらのグラフの値を考慮すると、単体の
放電バルブ１１から発生し不要光を除いた放電管スペク
トルを投射型表示装置に効率よく利用する場合、放電管
スペクトルとして大きな比重を有する、５６０〜５８０
ｎｍ波長付近の黄色〜橙色成分を取り込まざるを得な
い。すなわち、図７の軌跡Ｃ１の通り、赤は橙色の、緑
は黄緑色の狭い演色範囲となり、非常に演色能力の低い
投射光であることがわかる。この投射光は、同時にＮＷ
色座標は色温度が低く且つ緑に偏っているため、黒体軌
跡上の白を表現しようとすれば、白駆動段階でも２割以
上の光量制限を緑のライトバルブで実施せざるを得な
い。従って、光ライトバルブとしてのコントラスト能力
（ダイナミックレンジ）が２割程度劣化した状態とな
り、結果として演色性が低くコントラストも低い、低品
位な投射光となってしまう。
放電バルブ１１から発生し不要光を除いた放電管スペク
トルを投射型表示装置に効率よく利用する場合、放電管
スペクトルとして大きな比重を有する、５６０〜５８０
ｎｍ波長付近の黄色〜橙色成分を取り込まざるを得な
い。すなわち、図７の軌跡Ｃ１の通り、赤は橙色の、緑
は黄緑色の狭い演色範囲となり、非常に演色能力の低い
投射光であることがわかる。この投射光は、同時にＮＷ
色座標は色温度が低く且つ緑に偏っているため、黒体軌
跡上の白を表現しようとすれば、白駆動段階でも２割以
上の光量制限を緑のライトバルブで実施せざるを得な
い。従って、光ライトバルブとしてのコントラスト能力
（ダイナミックレンジ）が２割程度劣化した状態とな
り、結果として演色性が低くコントラストも低い、低品
位な投射光となってしまう。
【００４６】次に、この放電バルブ１１で発生した照射
光（軌跡Ｃ１）に、レーザ光源からの照射光を重畳した
場合を考える。すなわち、図７のグラフで軌跡Ｃ３とし
て示される、緑青光６０％ＮＤに相当し、単体の放電バ
ルブの照射光の赤光の７割程度のパワー（０.６の逆数
に相当）を有する、６３５ｎｍのレーザ光を、先の照射
光（軌跡Ｃ１）に重畳する。これにより、照射光の演色
性は、軌跡Ｃ１から軌跡Ｃ２へと変化する。この変化に
より、輝度の回復及び赤単色の色純度そのものも改善し
ていることが解る。
光（軌跡Ｃ１）に、レーザ光源からの照射光を重畳した
場合を考える。すなわち、図７のグラフで軌跡Ｃ３とし
て示される、緑青光６０％ＮＤに相当し、単体の放電バ
ルブの照射光の赤光の７割程度のパワー（０.６の逆数
に相当）を有する、６３５ｎｍのレーザ光を、先の照射
光（軌跡Ｃ１）に重畳する。これにより、照射光の演色
性は、軌跡Ｃ１から軌跡Ｃ２へと変化する。この変化に
より、輝度の回復及び赤単色の色純度そのものも改善し
ていることが解る。
【００４７】（レーザ光源の波長）ここで重畳する赤光
源は、長波長になるほど赤の色純度は良くなるが、視感
度が下がると同時に、一般的に各光学素子の透過率も下
がるため、より多くのパワーを注力する必要がある。例
えば、６００ｎｍ近傍の短波長赤光を重畳すれば、ＮＷ
改善は見込めるが、赤の色純度はあまり改善されない。
源は、長波長になるほど赤の色純度は良くなるが、視感
度が下がると同時に、一般的に各光学素子の透過率も下
がるため、より多くのパワーを注力する必要がある。例
えば、６００ｎｍ近傍の短波長赤光を重畳すれば、ＮＷ
改善は見込めるが、赤の色純度はあまり改善されない。
【００４８】以上のことから、重畳光波長は、ＬＤ光源
そのものの価格と発光効率を考慮しつつ選択されるべき
で、赤光源であるレーザ光源は、６００ｎｍ以上の波長
であることが好適である。
そのものの価格と発光効率を考慮しつつ選択されるべき
で、赤光源であるレーザ光源は、６００ｎｍ以上の波長
であることが好適である。
【００４９】更に、一層の高画質化を図るべく、緑光源
を用いる場合の波長について説明する。すなわち、上述
した軌跡Ｃ２の赤単色の色純度改善効果を得るために
は、緑座標がＮの緑座標に近づくべく、緑光源であるレ
ーザ光源は、５００〜５３５ｎｍの波長であることが好
適である。
を用いる場合の波長について説明する。すなわち、上述
した軌跡Ｃ２の赤単色の色純度改善効果を得るために
は、緑座標がＮの緑座標に近づくべく、緑光源であるレ
ーザ光源は、５００〜５３５ｎｍの波長であることが好
適である。
【００５０】更に、これらの処置だけではＮＷが重畳波
長方向へシフトするため、赤光源と緑光源とに加えて青
光源を用いることが望ましい。これらに重畳されるにふ
さわしい青光源であるレーザ光源は、４４０〜４９０ｎ
ｍの波長であることが好適である。
長方向へシフトするため、赤光源と緑光源とに加えて青
光源を用いることが望ましい。これらに重畳されるにふ
さわしい青光源であるレーザ光源は、４４０〜４９０ｎ
ｍの波長であることが好適である。
【００５１】これらの波長の光源を同時に重畳すること
により、一層高品位な映像表示能力を備えた投写型表示
装置を提供することができる。
により、一層高品位な映像表示能力を備えた投写型表示
装置を提供することができる。
【００５２】（レーザ光源の出力制限）また、本発明に
用いる発光素子は、赤についてはダイレクトに目的光が
得られやすいが、緑や青光に関しては、共振発光させる
ための素子が得られ難く、素子そのものが高価であった
り、温度管理などの発光環境維持が現実的な製品として
考えにくいものが多い。
用いる発光素子は、赤についてはダイレクトに目的光が
得られやすいが、緑や青光に関しては、共振発光させる
ための素子が得られ難く、素子そのものが高価であった
り、温度管理などの発光環境維持が現実的な製品として
考えにくいものが多い。
【００５３】従って、２段階で短波長発振光を得るアッ
プコンバージョンレーザ方式光源装置が好適である。た
だし、これらレーザ光源を本発明に適用する場合には、
人体反応期間（まぶたを閉じるかまたは目を逸らすまで
の時間）内で安全を確保するために制限が設けられてい
る。すなわち、投写型表示装置がフロント投影方式であ
った場合には、半導体光源のレーザ光のパワーがクラス
２のレーザ規格を満足する範囲内で本発明を適用し、リ
アー型など、常時鑑賞する表示装置である場合には、ク
ラス１のレーザ規格を満足する範囲内で、本発明を適用
する必要がある。
プコンバージョンレーザ方式光源装置が好適である。た
だし、これらレーザ光源を本発明に適用する場合には、
人体反応期間（まぶたを閉じるかまたは目を逸らすまで
の時間）内で安全を確保するために制限が設けられてい
る。すなわち、投写型表示装置がフロント投影方式であ
った場合には、半導体光源のレーザ光のパワーがクラス
２のレーザ規格を満足する範囲内で本発明を適用し、リ
アー型など、常時鑑賞する表示装置である場合には、ク
ラス１のレーザ規格を満足する範囲内で、本発明を適用
する必要がある。
【００５４】（レーザ光源による破損表示）ここで、放
電バルブとレーザ光源等の半導体発光素子とを併用する
場合、放電バルブの寿命（１０００〜８０００時間）に
比べ、数万時間の寿命が見込める半導体光源の方が圧倒
的に長寿命であるため、その両光源が同時に寿命破壊さ
れる可能性は殆どない。従って、片方の光源に寿命等に
よる不点灯が発生したとき、光源駆動信号モニタ等の手
法によりこの症状を断定し、残る光源を用いてエラーメ
ッセージを表示することが可能であり、ユーザに対して
便利な機能であると言える。
電バルブとレーザ光源等の半導体発光素子とを併用する
場合、放電バルブの寿命（１０００〜８０００時間）に
比べ、数万時間の寿命が見込める半導体光源の方が圧倒
的に長寿命であるため、その両光源が同時に寿命破壊さ
れる可能性は殆どない。従って、片方の光源に寿命等に
よる不点灯が発生したとき、光源駆動信号モニタ等の手
法によりこの症状を断定し、残る光源を用いてエラーメ
ッセージを表示することが可能であり、ユーザに対して
便利な機能であると言える。
【００５５】これは、一例として図３のランプ駆動回路
４３により駆動電流の変化を知ることでランプの破損を
検出し、マイクロコンピュータ４６の制御下により、映
像信号処理回路４４にてエラーメッセージを示す画像信
号を生成する。そして、この画像信号を液晶駆動回路４
５を介して液晶パネル２７乃至２９を駆動することによ
り、対応する投射光を投射し、図示しないスクリーン上
にエラーメッセージを表示することが可能となる。な
お、放電バルブ１１の破損を半導体光源１３で表示して
もよいし、半導体光源１３の破損を放電バルブ１１の照
射光で表示することも可能である。
４３により駆動電流の変化を知ることでランプの破損を
検出し、マイクロコンピュータ４６の制御下により、映
像信号処理回路４４にてエラーメッセージを示す画像信
号を生成する。そして、この画像信号を液晶駆動回路４
５を介して液晶パネル２７乃至２９を駆動することによ
り、対応する投射光を投射し、図示しないスクリーン上
にエラーメッセージを表示することが可能となる。な
お、放電バルブ１１の破損を半導体光源１３で表示して
もよいし、半導体光源１３の破損を放電バルブ１１の照
射光で表示することも可能である。
【００５６】＜第４の実施形態＞第４実施形態は、空間
変調ライトバルブとしてのＤＭＤ（デジタルマイクロミ
ラーデバイス，Digital Micro Mirror Device）システ
ムを用いた投射型表示装置に適用した場合を特定するも
のである。図９は、本発明に係る照明装置の第４の実施
形態であるＤＭＤを用いた投射型表示装置の光学系を示
す概要図、図１０は、第４の実施形態の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。
変調ライトバルブとしてのＤＭＤ（デジタルマイクロミ
ラーデバイス，Digital Micro Mirror Device）システ
ムを用いた投射型表示装置に適用した場合を特定するも
のである。図９は、本発明に係る照明装置の第４の実施
形態であるＤＭＤを用いた投射型表示装置の光学系を示
す概要図、図１０は、第４の実施形態の動作を説明する
ためのタイミングチャートである。
【００５７】図９で示すＤＭＤシステムを用いた投射型
表示装置において、放電バルブ１１からの照射光は、カ
ライドスコープ８５を介してカラーホイール８６に照射
され、このカラーホイール８６は例えば毎秒６０フレー
ムで回転している。
表示装置において、放電バルブ１１からの照射光は、カ
ライドスコープ８５を介してカラーホイール８６に照射
され、このカラーホイール８６は例えば毎秒６０フレー
ムで回転している。
【００５８】カラーホイール８６を通過する照射光は、
集束レンズ８７、リレーレンズ８８，８９を通って、Ｄ
ＭＤチップ９０上へ投射される。ＤＭＤチップ９０は、
非常に小さいミラー素子の集合体でありマイクロミラー
アレイを含んでいる。各ミラー素子は、ヒンジ構造で支
持されており、ヒンジを中心にマイクロミラーは可動し
て、図９の(ｄ)のようにオン状態（実線）又はオフ状態
（破線）へと傾斜する。
集束レンズ８７、リレーレンズ８８，８９を通って、Ｄ
ＭＤチップ９０上へ投射される。ＤＭＤチップ９０は、
非常に小さいミラー素子の集合体でありマイクロミラー
アレイを含んでいる。各ミラー素子は、ヒンジ構造で支
持されており、ヒンジを中心にマイクロミラーは可動し
て、図９の(ｄ)のようにオン状態（実線）又はオフ状態
（破線）へと傾斜する。
【００５９】オン状態ではミラーに入射した光を投射レ
ンズ９１へ反射し、オフ状態では投射レンズ９１とは異
なる方向へと反射する。つまり、ミラー傾斜角がオン又
はオフのいずれかにより、このミラーの表面に入射する
光を変調することができる。
ンズ９１へ反射し、オフ状態では投射レンズ９１とは異
なる方向へと反射する。つまり、ミラー傾斜角がオン又
はオフのいずれかにより、このミラーの表面に入射する
光を変調することができる。
【００６０】これらのミラーからの反射光は、投射レン
ズ９１を通過してスクリーン上に像を表示する。ミラー
が長くオン状態にあればスクリーン上の映像は明るくな
り、オフ状態には暗くなる。従って、映像信号レベルに
応じてミラーのオンオフを制御することで、スクリーン
に映像が表示されることになる。
ズ９１を通過してスクリーン上に像を表示する。ミラー
が長くオン状態にあればスクリーン上の映像は明るくな
り、オフ状態には暗くなる。従って、映像信号レベルに
応じてミラーのオンオフを制御することで、スクリーン
に映像が表示されることになる。
【００６１】カラーホイール８６は、図９の(ｂ)又は
(ｃ)に示されるように、Ｒ，Ｇ，Ｂのセクタに分割され
ている。このカラーホイール８６を所定回転数で回転さ
せることで、Ｒ，Ｇ，Ｂの光がＤＭＤに順次照射され、
照射されるタイミングで順次、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号で
ＤＭＤを駆動させることによりカラー表示を行うことが
できる。このように一つの光学系をＲ，Ｇ，Ｂで時分割
することで、小規模な光学系によってカラー表示を可能
とするものである。
(ｃ)に示されるように、Ｒ，Ｇ，Ｂのセクタに分割され
ている。このカラーホイール８６を所定回転数で回転さ
せることで、Ｒ，Ｇ，Ｂの光がＤＭＤに順次照射され、
照射されるタイミングで順次、Ｒ，Ｇ，Ｂの映像信号で
ＤＭＤを駆動させることによりカラー表示を行うことが
できる。このように一つの光学系をＲ，Ｇ，Ｂで時分割
することで、小規模な光学系によってカラー表示を可能
とするものである。
【００６２】このようなＤＭＤシステムを用いた投射型
表示装置に対して、本発明の特徴である半導体発光素子
の光源８１，８３が光ファイバ８２，８４を伴って設け
られており、光ファイバ８２，８４からの照射光は、カ
ライドスコープ８５に照射される。
表示装置に対して、本発明の特徴である半導体発光素子
の光源８１，８３が光ファイバ８２，８４を伴って設け
られており、光ファイバ８２，８４からの照射光は、カ
ライドスコープ８５に照射される。
【００６３】このときの半導体発光素子の光源８１，８
３の発光のタイミングと、ＤＭＤ９０の駆動のタイミン
グとの例が図１０に示されている。一つは、半導体発光
素子の光源８１，８３は、連続して発光しつづけるタイ
ミングＴ１の場合である。これに応じてＤＭＤ９０は、
Ｒ，Ｇ，Ｂとも三等分のタイミングＴ２で交互に切り替
わるものである。この場合のカラーホイール８６は、図
９の(ｂ)で示されるように３等分の領域をそれぞれもっ
ている。
３の発光のタイミングと、ＤＭＤ９０の駆動のタイミン
グとの例が図１０に示されている。一つは、半導体発光
素子の光源８１，８３は、連続して発光しつづけるタイ
ミングＴ１の場合である。これに応じてＤＭＤ９０は、
Ｒ，Ｇ，Ｂとも三等分のタイミングＴ２で交互に切り替
わるものである。この場合のカラーホイール８６は、図
９の(ｂ)で示されるように３等分の領域をそれぞれもっ
ている。
【００６４】次に、ＤＭＤ９０は、Ｒ，Ｇ，Ｂの期間は
等しくなく、例えばＲの期間が短く設定されるタイミン
グＴ３で切り替わる場合である。この場合のカラーホイ
ール８６は、図９の(ｃ)で示されるようにＲの領域は狭
くなっている。
等しくなく、例えばＲの期間が短く設定されるタイミン
グＴ３で切り替わる場合である。この場合のカラーホイ
ール８６は、図９の(ｃ)で示されるようにＲの領域は狭
くなっている。
【００６５】更に、半導体発光素子の光源８１，８３
が、ＤＭＤ９０の３原色のうち対応する色光源の動作タ
イミングに同期して発光するタイミングＴ４の場合であ
る。この場合は半導体発光素子の光源８１，８３は、赤
色光源であり、ＤＭＤ９０のＲのタイミングＴ５に同期
している。又、この場合、カラーホイール８６は、図９
の(ｃ)で示されるようにＲの領域は狭くなっている。し
かし、三等分のタイミングＴ２で、半導体発光素子の光
源８１，８３の発光が、カラーホイール８６の特定色に
同期するものであってもかまわない。
が、ＤＭＤ９０の３原色のうち対応する色光源の動作タ
イミングに同期して発光するタイミングＴ４の場合であ
る。この場合は半導体発光素子の光源８１，８３は、赤
色光源であり、ＤＭＤ９０のＲのタイミングＴ５に同期
している。又、この場合、カラーホイール８６は、図９
の(ｃ)で示されるようにＲの領域は狭くなっている。し
かし、三等分のタイミングＴ２で、半導体発光素子の光
源８１，８３の発光が、カラーホイール８６の特定色に
同期するものであってもかまわない。
【００６６】以上、説明したように、本発明に係る第４
の実施形態においては、ＤＭＤシステムを用いた投射型
表示装置に本発明の半導体発光素子の光源の重畳を適用
するものであり、特にカラーホイールの動作に半導体発
光素子の光源の発光のタイミングを同期させることによ
り、無駄な発光をなくすことで消費電力を抑制し、効率
がよく演色性も改善された投射型表示装置を提供するこ
とができる。
の実施形態においては、ＤＭＤシステムを用いた投射型
表示装置に本発明の半導体発光素子の光源の重畳を適用
するものであり、特にカラーホイールの動作に半導体発
光素子の光源の発光のタイミングを同期させることによ
り、無駄な発光をなくすことで消費電力を抑制し、効率
がよく演色性も改善された投射型表示装置を提供するこ
とができる。
【００６７】以上記載した様々な実施形態により、当業
者は本発明を実現することができるが、更にこれらの実
施形態の様々な変形例を思いつくことが当業者によって
容易であり、発明的な能力をもたなくとも様々な実施形
態へと適用することが可能である。従って、本発明は、
開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に
及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるもので
はない。
者は本発明を実現することができるが、更にこれらの実
施形態の様々な変形例を思いつくことが当業者によって
容易であり、発明的な能力をもたなくとも様々な実施形
態へと適用することが可能である。従って、本発明は、
開示された原理と新規な特徴に矛盾しない広範な範囲に
及ぶものであり、上述した実施形態に限定されるもので
はない。
【００６８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、本来が有効光が少ない放電バルブの光軸付近や損
失の小さい最外周を用いて、半導体レーザ等の半導体発
光素子による照明光を放電バルブの照明光に重畳させる
ことにより、放電バルブでは不足がちであった例えば赤
成分を補填し、これにより高輝度で演色能力が高く、高
コントラストな投射光を得る投写型表示装置を提供する
ことができる。
れば、本来が有効光が少ない放電バルブの光軸付近や損
失の小さい最外周を用いて、半導体レーザ等の半導体発
光素子による照明光を放電バルブの照明光に重畳させる
ことにより、放電バルブでは不足がちであった例えば赤
成分を補填し、これにより高輝度で演色能力が高く、高
コントラストな投射光を得る投写型表示装置を提供する
ことができる。
【図１】本発明に係る照明装置の第1の実施形態である
投射型表示装置の光学系を示す概要図。
投射型表示装置の光学系を示す概要図。
【図２】本発明に係る照明装置の第1の実施形態である
投射型表示装置の光学系を詳細に示す概要図。
投射型表示装置の光学系を詳細に示す概要図。
【図３】本発明に係る投射型表示装置の一例を示す伝送
系のブロック図。
系のブロック図。
【図４】本発明に係る照明装置の第２の実施形態である
投射型表示装置の光学系を示す概要図。
投射型表示装置の光学系を示す概要図。
【図５】本発明に係る照明装置の実施形態に用いられる
カライドスコープの一例を示す模式図。
カライドスコープの一例を示す模式図。
【図６】本発明に係る第３の実施形態を説明するための
放電管光源のスペクトルと一般的な光三原色の光スペク
トルの利用形態を示すグラフ。
放電管光源のスペクトルと一般的な光三原色の光スペク
トルの利用形態を示すグラフ。
【図７】本発明に係る第３の実施形態を説明するための
本発明に係る光源の演色性の一例を示す色度図。
本発明に係る光源の演色性の一例を示す色度図。
【図８】従来の投射型表示装置用光源である放電ランプ
の特性を示すグラフ。
の特性を示すグラフ。
【図９】本発明に係る照明装置の第４の実施形態である
ＤＭＤを用いた投射型表示装置の光学系を示す概要図。
ＤＭＤを用いた投射型表示装置の光学系を示す概要図。
【図１０】本発明に係る照明装置の第４の実施形態の動
作を説明するタイミングチャート。
作を説明するタイミングチャート。
１１…放電バルブ、１３…半導体発光素子の光源、１４
…光ファイバ、１５…センターレンズ、１６，１７…マ
ルチレンズ、２１…集光レンズ、２２〜２６…ダイクロ
イックミラー、２７〜２９…透過型ライトバルブ、３０
…合成プリズム
…光ファイバ、１５…センターレンズ、１６，１７…マ
ルチレンズ、２１…集光レンズ、２２〜２６…ダイクロ
イックミラー、２７〜２９…透過型ライトバルブ、３０
…合成プリズム
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年４月１１日（２００２．４．１
１）
１）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２２】ここでダイクロイックミラー２２は色分離
フィルタであり、Ｒ光（赤色光）を反射し、ＧＢ光
（緑、青色光）を透過する。又、ダイクロイックミラー
２４は、Ｇ光（緑色光）を反射し、Ｂ光（青色光）を透
過する。ダイクロイックミラー２２，２４で分離された
Ｒ光、Ｇ光は、ライトバルブ２７，２８に入射され、Ｂ
光は、反射ミラー２５，２６を介してライトバルブ２９
に入射される。各色ライトバルブ２７，２８，２９は、
カラー表示を可能とし、このように得られたライトバル
ブ透過光を合成プリズム３０で合成し、投射レンズ３１
にて投射することで、与えられた映像情報に応じた映像
を図示されないスクリーンに表示するものである。
フィルタであり、Ｒ光（赤色光）を反射し、ＧＢ光
（緑、青色光）を透過する。又、ダイクロイックミラー
２４は、Ｇ光（緑色光）を反射し、Ｂ光（青色光）を透
過する。ダイクロイックミラー２２，２４で分離された
Ｒ光、Ｇ光は、ライトバルブ２７，２８に入射され、Ｂ
光は、反射ミラー２５，２６を介してライトバルブ２９
に入射される。各色ライトバルブ２７，２８，２９は、
カラー表示を可能とし、このように得られたライトバル
ブ透過光を合成プリズム３０で合成し、投射レンズ３１
にて投射することで、与えられた映像情報に応じた映像
を図示されないスクリーンに表示するものである。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正内容】
【図５】
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｇ０３Ｂ 21/14 Ｈ０１Ｓ 5/00
33/12 Ｆ２１Ｙ 101:00
Ｈ０１Ｓ 5/00 Ｇ０２Ｂ 27/00 Ｖ
// Ｆ２１Ｙ 101:00 Ｆ２１Ｍ 1/00 Ｍ
Ｆターム(参考） 2H088 EA13 EA14 EA15 EA19 HA12
HA13 HA20 HA21 HA23 HA24
HA25 HA28 HA30 MA02 MA05
MA06
2H091 FA02Z FA10Z FA14Z FA21Z
FA24Z FA26Z FA29Z FA41Z
FA45Z FA46Z FD05 FD06
FD11 FD22 FD24 LA15 LA18
MA07
3K042 AA01 AC06 BB01 BC09
5F073 AB27 AB28 AB29 BA09
Claims (22)
- 【請求項１】 複数の光源を有する照明装置であって、 放電バルブを用いて第１の照明光を発生する第１の発光
手段と、 前記第１の発光手段の近傍に設けられ、レーザ光を用い
て第２の照明光を発生させる第２の発光手段と、 前記第１の照明光に前記第２の照明光を重畳して出射す
るための光重畳手段と、 を具備したことを特徴とする照明装置。 - 【請求項２】 前記光重畳手段は、前記放電バルブの光
軸付近に配置され、前記第２の発光手段からの第２の照
明光を入射し、前記第１の照明光の出射方向に同軸的に
出射する反射プリズムにて成ることを特徴とする請求項
１記載の照明装置。 - 【請求項３】 前記光重畳手段は、前記放電バルブの外
周部に配置され、前記第２の発光手段からの第２の照明
光を入射し、前記第１の照明光の出射方向に同軸的に出
射する反射プリズムにて成ることを特徴とする請求項１
記載の照明装置。 - 【請求項４】 前記第２の発光手段は複数のレーザ光源
にてなり、前記光重畳手段は前記放電バルブの外周部に
放電バルブの光軸に対して対照的に複数個配置され、前
記各レーザ光源からの第２の照明光を前記各光重畳手段
により前記第１の照明光に重畳するようにしたことを特
徴とする請求項３記載の照明装置。 - 【請求項５】 前記光重畳手段は、前記放電バルブの外
周部に配置され、前記第２の発光手段からの第２の照明
光を入射し、前記反射プリズムに導くためのカライドス
コープを有することを特徴とする請求項３記載の照明装
置。 - 【請求項６】 前記第２の発光手段はレーザ光源にてな
り、その波長が６００ｎｍ以上の赤色光を発光すること
を特徴とする請求項１記載の照明装置。 - 【請求項７】 複数の光源を有する照明装置であって、 放電バルブを用いて第１の照明光を発生する第１の発光
手段と、 前記第１の発光手段の近傍に設けられ、レーザ光を用い
て第２の照明光を発生させる第２の発光手段と、 前記放電バルブと所定間隔を置いて体向配置されたマル
チレンズと、 前記マルチレンズの前記放電ランプ側の面に配置され、
第１の照明光に前記第２の照明光を重畳して出射するた
めの光重畳手段と、 を具備したことを特徴とする照明装置。 - 【請求項８】 複数の光源を有する照明装置であって、 放電バルブを用いて第１の照明光を発生する第１の発光
手段と、 前記第１の発光手段の近傍に設けられ、光半導体素子を
用いて第２の照明光を発生させる第２の発光手段と、 前記第１の照明光に前記第２の照明光を重畳して出射す
るための光重畳手段と、 前記第２の発光手段からの照明光を前記光重畳手段に入
射するように導く光ファィバと、を具備したことを特徴
とする照明装置。 - 【請求項９】 光源からの照明光が入射されるととも
に、映像信号によって出射光が変調されるライトバルブ
を有し、前記ライトバルブから出射された映像光を投射
する投射型表示装置であって、 放電バルブからの第１の照明光と、前記放電バルブ近傍
に設けられたレーザ光源からの第２の照明光とを、光重
畳手段によって重畳して出射する照明用光源と、 前記照明用光源からの光が照射され、入射光を透過又は
反射して出射するライトバルブと、 前記ライトバルブを映像信号によって駆動する駆動回路
と、 前記ライトバルブから出射された映像光を投射する投射
レンズとを具備したことを特徴とする投射型表示装置。 - 【請求項１０】 前記照明用光源の前記光重畳手段は、
前記放電バルブの光軸付近に配置され、前記レーザ光源
からの第２の照明光を入射し、前記第１の照明光の出射
方向に同軸的に出射する反射プリズムにて成ることを特
徴とする請求項９記載の投射型表示装置。 - 【請求項１１】 前記照明用光源の前記光重畳手段は、
前記放電バルブの外周部に配置され、前記レーザ光源か
らの第２の照明光を入射し、前記第１の照明光の出射方
向に同軸的に出射する反射プリズムにて成ることを特徴
とする請求項９記載の投射型表示装置。 - 【請求項１２】 前記レーザ光源は、その波長が６００
ｎｍ以上の赤色レーザ光源と、５００ｎｍ〜５３５ｎｍ
の緑色レーザ光源と、４４０〜４９０ｎｍの青色レーザ
光源の少なくとも１つを有し、前記光重畳手段よって少
なくとも１つの前記レーザ光源からの第２の照明光を前
記第１の照明光に重畳するようにしたことを特徴とする
請求項９記載の投射型表示装置。 - 【請求項１３】 前記レーザ光源を複数有し、前記光重
畳手段は前記放電バルブの外周部に放電バルブの光軸に
対して対照的に複数個配置され、前記各レーザ光源から
の第２の照明光を前記各光重畳手段により前記第１の照
明光に重畳するようにしたことを特徴とする請求項１１
記載の投射型表示装置。 - 【請求項１４】 前記光重畳手段は、前記放電バルブの
外周部に配置され、前記レーザ光源からの第２の照明光
を入射し、前記反射プリズムに導くためのカライドスコ
ープを有することを特徴とする請求項１１記載の投射型
表示装置。 - 【請求項１５】 光源からの照明光が入射されるととも
に、映像信号によって出射光が変調されるライトバルブ
を有し、前記ライトバルブから出射された映像光を投射
する投射型表示装置であって、 放電バルブからの第１の照明光と、前記放電バルブ近傍
に設けられたレーザ光源からの第２の照明光とを、光重
畳手段によって重畳して出射する照明用光源と、 前記照明用光源からの光が照射されるライトバルブと、 前記放電バルブ又はレーザ光源の一方が故障したときに
それを検出する検出回路と、 前記検出手段による検出結果に応答してメッセージ信号
を発生する信号生成回路と、 前記ライトバルブを映像信号及び前記メッセージ信号に
よって駆動する駆動回路と、 前記ライトバルブから出射された映像光を投射する投射
レンズとを具備したことを特徴とする投射型表示装置。 - 【請求項１６】 光源からの照明光が入射されるととも
に、映像信号によって出射光が変調されるライトバルブ
を有し、前記ライトバルブから出射された映像光を投射
する投射型表示装置であって、 放電バルブからの第１の照明光と、前記放電バルブ近傍
に設けられたレーザ光源からの第２の照明光とを、光重
畳手段によって重畳して出射する照明用光源と、 前記照明用光源からの光を複数の原色光に分光する分光
手段と、 前記分光手段によって分光された原色光がそれぞれ入射
され、入射光を透過又は反射して出射するる複数のライ
トバルブと、 前記複数のライトバルブをそれぞれ映像信号によって駆
動する駆動回路と、 前記複数のライトバルブからそれぞれ出射された映像光
を合成する合成手段と、 前記合成手段によって合成された映像光を投射する投射
レンズとを具備したことを特徴とする投射型表示装置。 - 【請求項１７】 前記レーザ光源は、その波長が６００
ｎｍ以上の赤色光を発光することを特徴とする請求項９
又は１６記載の投射型表示装置。 - 【請求項１８】 前記レーザ光源は、その波長が６００
ｎｍ以上の赤色レーザ光源と、５００ｎｍ〜５３５ｎｍ
の緑色レーザ光源と、４４０〜４９０ｎｍの青色レーザ
光源の少なくとも１つを有し、前記光重畳手段よって少
なくとも１つの前記レーザ光源からの第２の照明光を前
記第１の照明光に重畳するようにしたことを特徴とする
請求項１６記載の投射型表示装置。 - 【請求項１９】 光源からの照明光が入射されるととも
に、映像信号によって制御される空間変調ライトバルブ
を有し、前記空間変調ライトバルブから出射された映像
光を投射する投射型表示装置であって、 放電バルブからの第１の照明光と、前記放電バルブ近傍
に設けられたレーザ光源からの第２の照明光とを、光重
畳手段によって重畳して出射する照明用光源と、 前記照明用光源からの光を利用して時分割的に順次複数
の原色光を出射する分割手段と、 前記分割手段から原色光がそれぞれ時分割的に入射さ
れ、映像信号によって出射光が変調される空間変調ライ
トバルブと、 前記空間変調ライトバルブからそれぞれ出射された映像
光を投射する投射レンズとを具備したことを特徴とする
投射型表示装置。 - 【請求項２０】 前記空間変調ライトバルブは、映像信
号によってオンオフ状態が制御されるデジタルミラーデ
バイスにて成ることを特徴とする請求項１９記載の投射
型表示装置。 - 【請求項２１】 前記レーザ光源は、いずれか１つの原
色光による照明光を発光することを特徴とする請求項１
９記載の投射型表示装置。 - 【請求項２２】 前記レーザ光源は、いずれか１つの原
色光による照明光を前記分割手段からの出射タイミング
で周期的に発光することを特徴とする請求項１９記載の
投射型表示装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002054846A JP2003255465A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 照明装置とこれを用いた投写型表示装置 |
| EP03003691A EP1341387A1 (en) | 2002-02-28 | 2003-02-18 | Lighting device and projection type display apparatus using the same |
| US10/374,513 US6843566B2 (en) | 2002-02-28 | 2003-02-27 | Lighting device and projection type display apparatus using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002054846A JP2003255465A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 照明装置とこれを用いた投写型表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003255465A true JP2003255465A (ja) | 2003-09-10 |
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ID=27678575
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002054846A Pending JP2003255465A (ja) | 2002-02-28 | 2002-02-28 | 照明装置とこれを用いた投写型表示装置 |
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|---|---|
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| EP (1) | EP1341387A1 (ja) |
| JP (1) | JP2003255465A (ja) |
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