JP3591220B2 - プロジェクタ装置 - Google Patents
プロジェクタ装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3591220B2 JP3591220B2 JP13816397A JP13816397A JP3591220B2 JP 3591220 B2 JP3591220 B2 JP 3591220B2 JP 13816397 A JP13816397 A JP 13816397A JP 13816397 A JP13816397 A JP 13816397A JP 3591220 B2 JP3591220 B2 JP 3591220B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- light emitting
- array
- projector device
- parallel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Projection Apparatus (AREA)
- Transforming Electric Information Into Light Information (AREA)
- Video Image Reproduction Devices For Color Tv Systems (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一の２次元の空間光変調器を用いて多階調の画像を投影するプロジェクタ装置に関し、特に、光利用効率が高くて表示画面が明るく、小型・低消費電力で光源寿命の長いプロジェクタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、高精細テレビ（ＨＤＴＶ）等の出現やパーソナルコンピュータの普及とそのマルチメディア化により、複数人で使用する数十インチから２００インチの高精細・大画面の画像表示と小型・軽量化への要求が高まってきており、それに向けた各種方式の製品が開発されてきている。この要求に対応するものとして、従来より、液晶ディスプレイ，プラズマディスプレイ，発光ダイオードディスプレイ等の平面ディスプレイがある。
【０００３】
液晶ディスプレイは、近年、１４インチの卓上型から大型化が進み、液晶空間光変調器を２枚張り合わせた２５インチのものも発表されている。しかし、液晶ディスプレイの場合、液晶空間光変調器を作製するプロセスが複雑で長く、大型のものができない、高価格となる等の本質的な問題があり、数十インチ以上の大型化は難しく、なされたとしても数枚の液晶空間光変調器を張り合わせて作られるため、そのつなぎ目が問題となる外、高価格となることは否めない。
【０００４】
プラズマディスプレイは、上記液晶ディスプレイに対抗する大画面ディスプレイとして、最近出現し注目を集めている。それは、プラズマディスプレイは、構造が簡単で、作製プロセスが短く、大画面のものが作り易いこと、プラズマからの紫外光による励起に適した蛍光体の開発により、色再現性の良いディスプレイが可能になったこと等による。しかし、プラズマディスプレイの場合、発光効率が悪いため、４０インチでも３００Ｗ程度の大入力が必要である、放電電圧が２００〜３００Ｖと高いため、高耐圧の駆動回路が必要となる等の問題がある。また、平面ディスプレイといっても実際には筐体も含めて１０センチ程度の厚さとなり、重量も４０インチ程度で数十キログラムと重く、壁掛け型として使用するには特別の工事が必要となる。
【０００５】
発光ダイオードディスプレイは、近年開発された高輝度・高効率の緑色や青色の発光ダイオードと、既存の高効率の赤色発光ダイオードとを組み合わせて画素を構成したものが開発されている。この場合、１画素を３つの発光ダイオードで構成するため、通常のパソコン程度の画素数（４８０×６００）でも約９０万個の発光ダイオードが必要となる。従って、将来発光ダイオードの価格が１個１０円程度に下がったとしても、発光ダイオードのコストだけでも１千万円程度と高価格になり、家庭や小会議室で用いるには不向きである。
【０００６】
上述した平面ディスプレイの有する問題を回避するものとして、プロジェクタ装置が知られている。このプロジェクタ装置は、従来より、光源や空間光変調器、３原色分離合成用光学系等の種類により種々のタイプのものが開発されており、空間光変調器としては、透過型あるいは反射型の液晶空間光変調器や、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ等の各種のものがある。このプロジェクタ装置では、画像表示部として画像光を投影するスクリーンないし白色の壁があればよく、像表示部は軽量にできる、また、使用場所の広さに応じて画面サイズを自由に変えられる等の利点がある。また、空間光変調器で形成された画像光を投影レンズを用いて数十倍に拡大投影するため、空間光変調器自体は２〜３インチと通常のディスプレイに比べて非常に小型のものでよく、低価格化の可能性を内包した装置であると言える。
【０００７】
図９は、従来のプロジェクタ装置として空間光変調器に単一の２次元マイクロ偏向ミラーアレイを用いたものを示す（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ＩＩ ，Ｐ．１９３，１９９６：Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．２６５０）。このプロジェクタ装置１００は、白色光を発光するキセノンランプ，ハロゲンランプ，メタルハライドランプ等のランプ１０１、およびこのランプ１０１の出力光を一旦集光した後、所定の方向に反射する放物線状のリフレクタ１０２からなる光源部１０３と、光源部１０３の出力光から赤外成分を取り除くコールドミラー１０４と、コールドミラー１０４からの光を回転フィルター板１０５に取り付けられた赤，緑，青（Ｒ，Ｇ，Ｂと略す。）３色のフィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂ上に集光する集光レンズ１０６と、フィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂによって色分離されたＲ，Ｇ，Ｂの３色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを折り返しミラー１０８に導くリレイレンズ１０７と、折り返しミラー１０８からのＲ，Ｇ，Ｂの３色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを偏向してＲ，Ｇ，Ｂ３色の画像信号光１０９ｒ，１０９ｇ，１０９ｂを出力する２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９と、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９からの画像信号光１０９ｒ，１０９ｇ，１０９ｂと折り返しミラー１０８からのＲ，Ｇ，Ｂの３色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂとを分離する全反射プリズム１１０と、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９からの画像信号光１０９ｒ，１０９ｇ，１０９ｂを図示しないスクリーンに投影する投影レンズ１１１とを備えている。
【０００８】
このプロジェクタ装置１００において、光源部１０３の出力光１０３ａは、コールドミラー１０４で赤外成分が取り除かれた後、集光レンズ１０６によって集光され、回転フィルター板１０５のＲ，Ｇ，Ｂ３色のフィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂを透過する。回転フィルター板１０５の回転速度は、画像のフレーム表示速度に等しく、毎秒６０回転である。その１回転の間に、回転フィルター板１０５の透過光（１０３ａ）は、フィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂによってＲ，Ｇ，Ｂの３色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂに時分割的に色分離され、折り返しミラー１０８および全反射プリズム１１０を介して２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９に入射する。２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９に入射したＲ，Ｇ，Ｂの３色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂは、各色の画像信号に基づいて偏向され、画像信号光１０９ｒ，１０９ｇ，１０９ｂとして形成される。この画像信号光１０９ｒ，１０９ｇ，１０９ｂは、投影レンズ１１１によって図示しないスクリーンに投影される。ところで、Ｒ，Ｇ，Ｂのフィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂの面積比率は、Ｒ，Ｇ，Ｂ光の強度により若干異なるが、Ｒ，Ｇ，Ｂ光それぞれの持続時間は平均５．６ミリ秒である。２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９中の各マイクロ偏向ミラーの偏向時定数は、５マイクロ秒と上記の持続時間の１／１０００であり、マイクロ偏向ミラーの偏向時間の調節により、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ８ビット以上の階調を付けることが可能である。このように単一の２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９を用いることにより、部品点数が少なく、小型で、低価格化が望め、家庭用の表示装置として適したプロジェクタ装置を実現することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のプロジェクタ装置１００によると、以下の問題がある。
【００１０】
（１） 光利用効率が悪い。
光源としてキセノンランプやハロゲンランプ、メタルハライドランプが使用されているため、光源の寿命が短い上にオンオフ変調ができないので連続点灯をすることになる。また、上記のように時分割でＲ，Ｇ，Ｂ光の変調を行うため、Ｒ，Ｇ，Ｂ光は、それぞれ他の色光を変調している間はフィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂでカットされる。このため、光利用効率はその分低下し、３つのマイクロ偏向ミラーアレイを用いてＲ，Ｇ，Ｂ光を個別に変調する方式に比べて約１／３に減少する。一方、プロジェクタ装置に使用されるハロゲンランプやキセノンランプ等の光源は放電のための数センチ大のガラス球内に封じ込められており、リフレクタのサイズはそれに制限されてあまり小さくできないため、この出力光を１０〜２０ｍｍサイズの平行光に整形した時の集光効率は低く、５０％以下である。また、偏向ミラーにはアルミが使用でき、反射率は９０％であるが、他の光学系でのけられや吸収を考慮すると、総合の光利用効率は１０％と小さくなる。また、メタルハライドランンプの場合、Ｒ色のスペクトルの光強度は弱いため、カラーバランスを良くしようとすると、他のＧ色，Ｂ色のスペクトルの光強度を減じなければならず、さらに利用効率は低下する。現在開発されている単板型のマイクロ偏向ミラーアレイを用いたプロジェクタ装置の投影光束は、光源電気入力３００Ｗとしてもせいぜい３００ｌｍ程度であり、発光効率が悪い。
【００１１】
（２） 消費電力が大きく、装置が大型になる。
光利用効率が悪いことから、メタルハライドランンプのように高輝度の光源を使用しなければならず、そのために消費電力が３００Ｗと大きくなり、電源部の大型化に伴い、プロジェクタ装置も大型になる。
【００１２】
（３） ランプの寿命が短く、頻繁なランプ交換が必要となる。
光源としてキセノンランプやハロゲンランプ、メタルハライドランプが使用されているため、光源の寿命が短い上にオンオフ変調ができないので連続点灯をすることになることから、頻繁なランプ交換が必要となる。例えば、メタルハライドランンプの場合では、中心強度が５０％低下するまでの時間で評価して１０００時間である（照明学会誌、第７７巻、第１２号、Ｐ．７４８、平成５年）。これは８時間／日の使用頻度で４か月程度の寿命となり、頻繁なランプ交換が必要となる。しかし、ランプ表面は高温となるため、わずかでも汚れがあるとランプが爆発する危険がある、ランプに位置ずれがあると集光効率が下がったり、画質が低下する等の問題があり、素人によるランプ交換は難しく、専門の技術者が取り替えている状況である（たとえば１０００万台普及したとすると、１日に１０万件のランプ交換が発生し、１万人以上の技術者が必要となる）。
【００１３】
（４） その他
回転フィルター板１０５の透過光のうち表示に利用されない光はフィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂに吸収され、このときの熱でフィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂや装置１００内が加熱され、装置の信頼性を低下させる、空冷用のファンが必要となる等の問題がある。
【００１４】
これらのことが、高価格であることの外に、プロジェクタ装置が家庭や小会議室等になかなか普及しないことの大きな原因である。
【００１５】
従って、本発明の目的は、光利用効率の向上を図り、表示画面の明るいプロジェクタ装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、低消費電力化を達成でき、小型化を図ったプロジェクタ装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、光源の長寿命化を図ったプロジェクタ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、複数の半導体発光素子を有して並列的に配置され、前記複数の半導体発光素子から異なる色の複数の出力光を互いに平行に時系列的に出射する複数の発光素子アレイと、前記複数の発光素子アレイから出射された前記複数の出力光を平行光に整形する複数の整形光学系と、前記複数の整形光学系からの前記複数の平行光を所定の方向に反射あるいは透過させる複数のダイクロイックミラーと、前記所定の方向に設けられ、前記複数のダイクロイックミラーからの前記複数の平行光に前記異なる色の画像信号に応じた空間変調を施して複数の画像信号光を時系列的に出力する単一の２次元偏光ミラーアレイと、前記２次元偏光ミラーアレイからの前記複数の画像信号光をスクリーンに投影する投影光学系を備えたことを特徴とするプロジェクタ装置を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置を示す。このプロジェクタ装置１は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを時系列的に発光する発光素子アレイ部２と、発光素子アレイ部２からの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを平行光に整形する整形光学系３と、平行光に整形された３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを合成する合成光学系４と、合成された３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂに各色の画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂに応じて反射光量が変化する処理（空間変調）を時系列的に施してＲ，Ｇ，Ｂの画像信号光５ｒ，５ｇ，５ｂとして出力する空間光変調部５と、空間光変調部５からのＲ，Ｇ，Ｂの画像信号光５ｒ，５ｇ，５ｂを時系列的にスクリーン６に拡大投影する投影レンズの如き投影光学系７と、発光素子アレイ部２を駆動する発光素子アレイ部ドライバー８と、空間光変調部５を駆動する空間光変調部ドライバー９と、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂに基づいて発光素子アレイ部ドライバー８および空間光変調部ドライバー９を制御する制御部１０とを具備し、この第１の実施の形態では、発光素子アレイ部２に半導体発光素子としての発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という。）を用いている。
【００１８】
発光素子アレイ部２は、赤色光Ｌｒを発光する赤色ＬＥＤアレイ２０Ｒと、緑色光Ｌｇを発光する緑色ＬＥＤアレイ２０Ｇと、青色光Ｌｂを発光する青色ＬＥＤアレイ２０Ｂと、各ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの前面にそれぞれ配置されたマスク２１とを備えている。
【００１９】
整形光学系３は、発光素子アレイ部２からの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを平行光に整形する２次元のマイクロレンズアレイ３０と、マイクロレンズアレイ３０によって整形された３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを空間光変調部５の後述する２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０の画素範囲に対応して縮小する、凸レンズ３１および凹レンズ３２を組み合わせて構成された縮小光学器３３とを備えている。なお、マイクロレンズアレイ３０の代わりに、ガラス等の透明媒体からなる微小な凹凸面を有するホモジナイザ等を用いてもよい。この場合は、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂからの入射光が微小凹凸面により散乱され、この微小凹凸面が２次的な光源面として機能し、この散乱光は縮小光学器３３によって平行光に整形される。
【００２０】
合成光学系４は、発光素子アレイ部２からの赤色光Ｌｒを反射するとともに、ダイクロイックミラー４Ｂからの青色光Ｌｂおよびダイクロイックミラー４Ｇからの緑色光Ｌｇを透過させるダイクロイックミラー４Ｒと、発光素子アレイ部２からの緑色光Ｌｇを反射するとともに、ダイクロイックミラー４Ｂからの青色光Ｌｂを透過させるダイクロイックミラー４Ｇと、発光素子アレイ部２からの青色光Ｌｂを反射するダイクロイックミラー４Ｂとからなる。
【００２１】
空間光変調部５は、ダイクロイックミラー４Ｒ，４Ｇ，４Ｂからの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂに空間変調を画素毎に施す２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０と、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０に入射したＲ，Ｇ，Ｂの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂの無効反射光を受光するストッパー５１とを備えている。
【００２２】
次に、発光素子アレイ部２および整形光学系３の詳細について図２および図３を参照して説明する。
【００２３】
図２は、ＬＥＤの出力光の指向性を示し、図３は、発光素子アレイ部２と整形光学系３との関係を示す。各ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、共に、図２に示すような出力光の光量分布２２ａを有したサイズ３ｍｍφのＬＥＤ２２を図３に示すように基板２３上に配列ピッチ４ｍｍで２次元に１９２（１２×１６）個配列し、アレイサイズを約４８×６４ｍｍとし、ＬＥＤ２２を行単位（１６個）で直列に配線し、かつ、各行を並列に配線したものである。ＬＥＤ２２を２次元に配列することにより、必要な光束を得ることができる。また、各ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂのサイズの縦横比を３：４とし、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０の画素範囲と合わせることで、光利用効率をさらに高めることができる。半導体発光素子（ここではＬＥＤ２２）の出力光は、指向性が強く、発光部面積も小さいため、集光効率が高くなる。また、半導体発光素子のスペクトル幅が数十ｎｍ以下と比較的狭い単色光を出力するので、色合成効率が高くなる。
【００２４】
マスク２１は、図３に示すように、開口部２１ａによって各ＬＥＤ２２の出力光２２ａのうち周辺部をカットし、中心部の出力光２２ｂのみを透過させるように構成されている。
【００２５】
マイクロレンズアレイ３０は、図３に示すように、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの各ＬＥＤ２２の光軸と一致するように正方形の複数のマイクロレンズ３０ａを隙間なく２次元に配列し、各マイクロレンズ３０ａの焦点距離をＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂとマイクロレンズアレイ３０との距離Ｄ１ にほぼ等しくしている。また、マイクロレンズアレイ３０の各マイクロレンズ３０ａの開口数ＷをＬＥＤ２２の中心部の出力光２２ｂの広がり角（約３０度）θに対応させている。これにより、ＬＥＤ２２の出力光２２ｂは、ほぼ均一な光強度分布を有する平行光３０ｂとなる。
【００２６】
図４は、縮小光学器３３の詳細を示す。縮小光学器３３は、マイクロレンズアレイ３０の各マイクロレンズ３０ａからの平行光３０ｂを凸レンズ３１と凹レンズ３２によって縮小し、平行光３３ａとしてダイクロイックミラー４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを介して２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０に入射するようになっている。縮小光学器３３の縮小率は、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０のサイズとＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂのサイズの比率より若干小さい値（例えば、０．１６／１）とする。これにより、マイクロレンズアレイ３０からの平行光３０ｂを再度平行光３３ａとして２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０にほぼ均一に照射することができる。
【００２７】
図５は、空間光変調部５の詳細を示す。２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０は、１６μｍ程度の正方形状の複数のマイクロ偏向ミラー５２を半導体基板５３上にピボット５４によって２次元アレイ状に配列して構成されている。ここでは、画素数（ミラー数）４８０×６４０ドット、画素範囲約７．７×１０．２ｍｍのものを用いる。各マイクロ偏光ミラー５２は、空間光変調部ドライバー９の駆動によって半導体基板５３にアレイ状に形成されたトランジスタ（図示省略）がオンして発生する静電力に基づいて偏向し、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂからの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを有効反射光とする場合は、マイクロ偏向ミラー５２は図５の実線で示す状態に配置され、３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを投影光学系７に順次反射し、無効反射光とする場合は、マイクロ偏向ミラー５２は図５の破線で示す状態に配置され、３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂをストッパー５１に順次反射するようになっている。また、各マイクロ偏向ミラー５２は、制御部１０の制御に基づく空間光変調部ドライバー９の駆動によってＲ，Ｇ，Ｂの画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂを構成する画素信号の大きさに応じて投影光学系７への反射時間（最大で４．５ミリ秒、最小で１７．６マイクロ秒）が制御され、反射光量が２５６階調（８ビット）で変化するようになっている。
【００２８】
図６（ａ） は、本装置１各部の動作タイミング、同図（ｂ） は、ＬＥＤ２２の印加可能電流のパルスデュティ比に対する依存性を示し、同図（ｃ） は、ＬＥＤ２２の入力電流に対する出力特性を示す。制御部１０は、同図（ａ） に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂが入力されると、その入力のタイミングに同期して１フレーム間にＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂが所定のデュディ比（約１／３）で時系列的に点灯するように発光素子アレイ部ドライバー８に対する点灯制御を行うとともに、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０が時系列的に偏向を行うように空間光変調部ドライバー９に対する光量制御を行うものである。この光量制御により多階調（フルカラー）の画像表示が可能になる。また、制御部１０は、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０における水平および垂直ブランキング期間は、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを消灯するように発光素子アレイ部ドライバー８を制御するようになっている。
【００２９】
図６（ｂ） から明らかなように、デュティ比を１００％（連続入力（ＣＷ））から約１／３に下げることで、印加可能電流を２．５ 倍に増加させることができ、出力もこれに比例して３倍あるいはそれ以上に増加させることができる。これは、ＬＥＤ２２の印加電流および出力は、主に発熱量で制限されているため、印加可能電流を点灯時間に逆比例して増加させることができ、出力もこれに比例してあるいはそれ以上に増加させることができるからである。
【００３０】
また、図６（ｃ） から明らかなように、入力電流に対する出力は、ＣＷの場合（破線）入力電流の増加に連れて飽和傾向を示すのに対して、パルス入力の場合（デュティ比３０％）には６０ｍＡまで入力電流に比例して増加する。ＬＥＤ２２の定格電流値はＣＷの場合２０ｍＡ程度である。従って、デュティ比を３０％程度に下げることにより、出力は３倍以上に増加できる。言い換えると、時系列的にＲ，Ｇ，Ｂ光を分割しても総出力はＣＷの場合と同程度以上にできることが分かる。さらに、画像フレームの水平および垂直のブランキング期間の間に全ＬＥＤ２２を消灯することにより、さらにパルス光出力の増加が可能となる。ＮＴＳＣ信号の場合、ブランキング期間は全体の２０％であるが、この間は全ＬＥＤ２２の消灯が可能なので、それぞれのＬＥＤ２２のデュティ比は２７％まで下げられ、この結果、パルス電気入力はＣＷの場合の約３倍、出力は約３．５倍にでき、光利用効率をさらに高めることができる。
【００３１】
次に、上記構成の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置１の動作を説明する。
制御部１０は、各色の画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂに同期して発光素子アレイ部ドライバー８を制御し、各ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを時系列的に点灯させる。すなわち、制御部１０は、図６（ａ） に示すように、Ｒの画像信号Ｓｒが入力されると、赤色ＬＥＤアレイ２０Ｒを点灯させ、Ｇの画像信号Ｓｇが入力されると、緑色ＬＥＤアレイ２０Ｇを点灯させ、Ｂの画像信号Ｓｂが入力されると、青色ＬＥＤアレイ２０Ｂを点灯させる。各ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂで発光した赤色光Ｌｒ，緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂは、マスク２１によって周辺部がカットされた後、整形光学系３のマイクロレンズアレイ３０を構成するマイクロレンズ３０ａによって平行光に整形され、縮小光学器３３によって縮小され、合成光学系４の各ダイクロイックミラー４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに入射する。赤色ＬＥＤアレイ２０Ｒからの赤色光Ｌｒは、ダイクロイックミラー４Ｒで反射し、緑色ＬＥＤアレイ２０Ｇからの緑色光Ｌｇは、ダイクロイックミラー４Ｇで反射してダイクロイックミラー４Ｒを透過し、青色ＬＥＤアレイ２０Ｂからの青色光Ｌｂは、ダイクロイックミラー４Ｂで反射し、ダイクロイックミラー４Ｇおよびダイクロイックミラー４Ｒを透過し、空間光変調部５の２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０にそれぞれ入射する。
一方、制御部１０は、各色の画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂに同期して空間光変調部ドライバー９を制御し、空間光変調部５の２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０にてＲ，Ｇ，Ｂの３色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを時系列的に空間変調させる。すなわち、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂからの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを有効反射光とする場合は、制御部１０は、Ｒの画像信号Ｓｒが入力されると、赤色光Ｌｒに画像信号Ｓｒを構成する画素信号に応じて反射光量が変化する空間変調を２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０にて画素毎に施し、Ｇの画像信号Ｓｇが入力されると、緑色光Ｌｇに画像信号Ｓｇを構成する画素信号に応じて反射光量が変化する空間変調を２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０にて画素毎に施し、Ｂの画像信号Ｓｂが入力されると、青色光Ｌｂに画像信号Ｓｂを構成する画素信号に応じて反射光量が変化する空間変調を２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０にて画素毎に施す。このとき、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０は、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂからの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを有効反射光とする場合は、３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを投影光学系７に反射し、無効反射光とする場合は、３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂをストッパー５１に反射する。２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０によって有効反射光として空間変調されたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号光５ｒ，５ｇ，５ｂは、投影光学系７によってスクリーン６に拡大投影される。このようにして、フルカラー画像がスクリーン６に大画面で表示される。
【００３２】
次に、上記第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置１の効果を説明する。
（イ） 光利用効率が向上し、明るい表示画面が得られる。
Ｒ，Ｇ，Ｂの各色別の光源を用いているので、色分離が不要となり、色分離時の光損失を避けることができる。このため、従来の光源に比べて集光効率と色合成効率の積を０．７７と従来の３倍以上に高めることが可能になる。また、指向性良く集光できるため、投影光学系７の投影効率を８５％以上に高くできる。この結果、この装置１の光学系における光透過効率は、発光素子アレイ部２および整形光学系３では９０％、合成光学系４では８５％、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０の反射率は９０％、投影光学系７では８５％であるので、総合の光利用効率は約５８％と従来の約６倍以上に向上した。また、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ２２の出力光の波長、色度座標、およびパルス光出力が、それぞれ６５０ｎｍ：（０．７、０．２８）：３０ｍＷ、５２０ｎｍ：（０．１７、０．７）：１０．５ｍＷ、４５０ｎｍ：（０．１３、０．０７５）：６ｍＷであるので、合成白色光の色度座標は（０．３６、０．３７）で僅かに黄色味がかった白色となり、全アレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂで約６５０ｌｍ、投影光束である画像信号光５ｒ，５ｇ，５ｂとして３８０ｌｍの明るさが得られた。なお、各Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ２２の点灯時間を多少変えることで、色度座標の中心を変えることができる。例えば、Ｂの光の時間を長くすることで色度座標の中心（０．３３、０．３３）にシフトさせることも可能である。
【００３３】
（ロ） 低消費電力化を達成でき、小型化が図れる。
ＬＥＤ（２２）１個当たりの消費電力は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ１２０ｍＷ、１６５ｍＷ、２１０ｍＷ（電流は各６０ｍＡ）、各アレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの点灯デュティ比を２７％とすることにより、全消費電力は３０Ｗ以下と従来の１／１０になった。ＬＥＤ（２２）１個当たりの動作電圧は２〜３．６Ｖであり、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの動作電圧と電流を扱い易い値（＜１００Ｖ、＜１Ａ）に抑えるために、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ中のＬＥＤ２２を行単位（１６個）を直列に配線し、かつ、各行を並列に配線しているので、アレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ毎の動作電圧と電流は、それぞれ４０〜８０Ｖ、０．５Ａとなった。また、各ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、水平ブランキング（ＮＴＳＣ信号では約１３％）と垂直ブランキング（８％）の期間は消灯した。これにより、約２割の電力と発熱量の低減が図られ、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの全消費電力を更に抑えることができる。また、単一の空間光変調器を用いているので、プロジェクタ装置の小型化が図れる。
【００３４】
（ハ） 光源の長寿命化が図れる。
光源であるＬＥＤ２２の寿命は１万時間以上と、ハロゲンランプ等の１０倍以上であるため、光源の大幅な長寿命化が図れ、８時間／日程度の使用頻度で４年近く継続して使用可能になる。
【００３５】
（ニ） コスト低減が図れる。
ＬＥＤ２２の価格は１０〜数十円／個であり、アレイ全体では数千円〜１万円と若干従来の光源（千数百円）に比べて割高となるが、この間まったくランプの交換が要らないこと、消費電力が１／１０であることや安全性などを考慮すれば、光源のコストが１桁高くても十分見合うものである。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、空間光変調器として、単一の２次元マイクロ偏向ミラーアレイを使用したが、強誘電液晶を用いた反射型や透過型の空間光変調器を用いても同様の効果の得られることは言うまでもない。また、ネマチック液晶や分散型液晶を用いた反射型や透過型の空間光変調器においても、変調速度が数十ミリ秒と遅いため、画像のちらつきが生じるがやはり同様の効果を得ることができる。また、上記実施の形態では、発光素子アレイとして、Ｒ，Ｇ，Ｂの出力光を出射するものを用いたが、このうちの２色、あるいは他の２色以上の組合せでもよい。２色の出力光を用いた場合に、２色とその混色で画像信号光を時系列的に表示してもよい。
【００３７】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置を示す。この第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置１は、発光素子アレイ部２に、直線偏光の赤色レーザ光Ｌｒ′、緑色レーザ光Ｌｇ′、青色レーザ光Ｌｂ′を発光する面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを用い、整形光学系３に拡大光学器３４を用いたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００３８】
ＶＣＳＥＬアレイ２４は、ＶＣＳＥＬ素子を単一のＧａＡｓ基板上に直径１５μｍのＶＣＳＥＬ素子を配列ピッチ６０μｍで２次元アレイ状に１９１（１２×１６）個配列し、アレイサイズを約５．５×７．５ｍｍとしたものである。また、一般に、ＶＣＳＥＬアレイ中の各ＶＣＳＥＬ素子は、陰極が共通で陽極が個別電極を有するように形成されているが、本実施の形態のＶＣＳＥＬアレイ２４は、ＶＣＳＥＬ素子の陽極を行単位で直列に接続し、かつ、各行を並列に接続している。
【００３９】
図８（ａ） ，（ｂ） は、Ｇ用のＶＣＳＥＬアレイ２４Ｇを示す。Ｇ用のＶＣＳＥＬアレイ２４Ｇは、同図（ａ） に示すように、ＧａＡｓ基板２４０の上に、ＧａＩｎＰ系の化合物半導体で形成されたＶＣＳＥＬ素子２４１を２次元アレイ状に複数個配列したものであり、ＶＣＳＥＬ素子２４１の陽極は、ストライプ状のＡｕ配線により行単位で直列に接続され、かつ、各行を並列に接続するようにｐ型電極２４２が形成されている。このｐ型電極２４２には、各ＶＣＳＥＬ素子２４１に対応する位置に発光孔２４２ａを形成している。また、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｇは、同図（ｂ） に示すように、ＧａＡｓ基板２４０の下に各ＶＣＳＥＬ素子２４１の共通の陰極となるｎ型電極２４３を形成し、ＧａＡｓ基板２４０の上に、ｎ型ミラー層２４４、ｎ型クラッド層２４５、活性層２４６、ｐ型クラッド層２４７、ｐ型ミラー層２４８、プロトン注入領域２４９が形成されている。なお、同図において２５０はワイアボンディング用パッドであり、放熱フィンを兼ねたアルミ合金製のホルダー（図示省略）に直接ボンディングすることにより、放熱特性を高めている。
【００４０】
また、Ｇ用およびＢ用のＶＣＳＥＬアレイ（図示省略）の場合は、ＶＣＳＥＬ素子はＧａＩｎＮ系の化合物半導体で形成されており、基板にはサファイアが使用されている。この材料は絶縁性であるため、各素子の陰極は陽極と同様にＡｕ配線により行毎に接続した。Ｇ用のＶＣＳＥＬアレイと同様に、放熱フィンを兼ねたアルミ合金製のホルダーに直接ボンディングすることにより、放熱特性を高めている。また、並列信号処理用のＶＣＳＥＬでは、各素子を独立に駆動する必要性から各素子の陽極は個別にパッドを介してアレイ外部の電極と接続されるが、本実施の形態に示す用途では全素子が同時にオンオフされるのでこのように行毎に接続することが可能であり、またこれにより、配線面積が減らせると共に素子間隔を狭めること、および配線抵抗を下げることが可能となった。本用途では、素子あたりの消費電力が信号処理用に比べて大きいため、このことは発熱を防ぎ、信頼性を高める上で重要である。
【００４１】
整形光学系３は、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４ＢからのＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光Ｌｒ′，Ｌｇ′，Ｌｂ′を平行光に整形する２次元のマイクロレンズアレイ３０と、マイクロレンズアレイ３０によって整形されたＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光Ｌｒ′，Ｌｇ′，Ｌｂ′を２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０の画素範囲（７．７×１０．２ｍｍ）に対応して拡大する、凹レンズ３２および凸レンズ３１を組み合わせて構成された拡大光学器３４とを備えている。また、マイクロレンズアレイ３０とＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂとの距離は、マイクロレンズアレイ３０の各マイクロレンズの焦点距離とほぼ等しく、１．４ｍｍとしている。なお、マイクロレンズアレイ３０の代わりにホモジナイザを用いてもよい。
【００４２】
制御部１０は、第１の実施の形態と同様に、図６（ａ） に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂが入力されると、その入力のタイミングに同期して１フレーム間にＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂが所定のデュディ比（約１／３）で時系列的に点灯するように発光素子アレイ部ドライバー８に対する点灯制御を行うとともに、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０が時系列的に偏向を行うように空間光変調部ドライバー９に対する光量制御を行うものである。この光量制御により多階調（フルカラー）の画像表示が可能になる。また、制御部１０は、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０における水平および垂直ブランキング期間は、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを消灯するように発光素子アレイ部ドライバー８を制御するようになっている。ＶＣＳＥＬアレイ中の各ＶＣＳＥＬ素子の間隔が発振領域に比べて十分大きい場合には、横モードの高次化によって最大出力が抑えられているが、発振領域の３倍程度まで素子の間隔を狭めると、むしろ発熱の影響が強くなる。ＶＣＳＥＬの場合、ＧａＡｓ基板あるいはＧａＩｎＮ基板上に作製されるため、低価格化のためには素子間隔を近づけ、素子収量を上げるのが好ましく、また、ＬＥＤ２２のような光取り出し用のエポキシのドームは必要としないことから、素子間隔を近づけることが可能である。従って、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂにおいても実用上は光出力は発熱により抑えられ、オンオフ点灯が出力効率の改善と高光出力化に有効となる。なお、端面発光型のレーザでは、最大出力は共振器を形成する端面の光損傷（Ｃａｔａｓｔｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ）で抑えられており、２０〜３０％のデュティ比のパルスでは、ＣＷに比べてあまり出力の増大は期待されない。
【００４３】
次に、上記構成の第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置１の動作を説明する。ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂから時系列的に出射されたＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光Ｌｒ′，Ｌｇ′，Ｌｂ′は、拡大光学器３４により２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０の画素範囲に拡大し、ダイクロイックミラー４Ｒ、４Ｇ、４Ｂで合成された後、空間光変長部５に入射する。空間光変長部５において各色の画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂに応じて偏向された画像信号光５ｒ，５ｇ，５ｂは、投影光学系７によりスクリーン６に拡大投影される。
【００４４】
次に、上記第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置１の効果を説明する。
（イ） 光利用効率が向上し、明るい表示画面が得られる。
この装置１の光学系における光透過効率は、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂおよび整形光学系３では９０％、合成光学系４では８５％、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０の反射率は９０％、投影光学系７では８５％であるので、総合の光利用効率は第１の実施の形態と同様に約５８％となった。また、各Ｒ，Ｇ，ＢのＶＣＳＥＬ素子の出力光の波長、色度座標、およびパルス光出力は、それぞれ６５０ｎｍ：（０．７、０．２８）：３０ｍＷ、５２０ｎｍ：（０．１７、０．７）：３０ｍＷ、４５０ｎｍ：（０．１３、０．０７５）：３０ｍＷであり、合成白色光の色度座標は（０．３４、０．３５）であり、標準に近い白色となり、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂで１２００ｌｍ、投影光束である画像信号光５ｒ，５ｇ，５ｂで７００ｌｍの明るさが得られた。ＶＣＳＥＬは、光出力は発熱の影響の外に、横モードのマルチビーム化によっても限定される。これは、光出力の増大に連れてビーム中心部へのキャリアの供給が間に合わなくなり、その部分の利得が周辺部の利得よりも低下することにより、より周辺部の光強度の強い高次の横モードが発振しやすくなるためである。
【００４５】
（ロ） 低消費電力化を達成でき、小型化が図れる。
また、ＶＣＳＥＬ素子の１個当たりの動作電圧は２．５〜３Ｖ、動作電流値は約８０ｍＡであり、全消費電力は約４０Ｗ弱に抑えられる。ＶＣＳＥＬアレイ２４のＶＣＳＥＬ素子の陽極を行単位で直列に接続し、かつ、各行を並列に接続しているので、第１の実施の形態と同様に全電流電圧を適当な値（１Ａ以下、１００Ｖ以下）に抑えることができた。また、第１の実施の形態と同様に、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂは、水平および垂直ブランキング期間は消灯した。この結果、第１の実施の形態と同様に約２割の消費電力と発熱の低減が図れ、ＶＣＳＥＬアレイ２４の消費電力は３０Ｗと従来の約１／１０に抑えられた。また、光源面積を微小化でき、単一の空間光変調器を用いているので、プロジェクタ装置の小型化が図れる。
【００４６】
（ハ） 光源の長寿命化が図れる。
第１の実施の形態と同様に、光源であるＶＣＳＥＬ素子の寿命は１万時間以上と従来の１０倍以上であるため、光源の大幅な長寿命化が図れ、途中での光源の交換が不要となった。
【００４７】
（ニ） コスト低減が図れる。
３インチウェハを用いても、１枚のウェハからＶＣＳＥＬアレイを１００個程度作製でき、数千円以下への低価格化が可能である。
【００４８】
なお、レーザダイオードを画像表示に使用した場合、出力光の可干渉長さが長いために、スペックルノイズや眼球による網膜への集光が問題となるが、２次元マイクロ偏向ミラーアレイの各画素がレーザ光Ｌｒ′，Ｌｇ′，Ｌｂ′に対して位相シフタとして働くため、画素間での干渉性が薄れることから、本実施の形態では問題とならなかった。また、本実施の形態では２次元の面発光レーザアレイを使用したが、小型のプロジェクタ装置の場合には、１次元の面発光レーザアレイを用いてもその出力光をシリンドリカルレンズなどにより２次元に拡大することで実現可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、光源の出力光が指向性を有しているので、光利用効率の大幅な改善を図ることができ、明るい表示画面が得られ、光源に発光効率の高い半導体発光素子を用いているので、低消費電力化が達成できる。また、光利用効率が高くなり、低消費電力化が図れることから、光源の長寿命化が図れる。さらに、単一の空間光変調手段を用いているので、小型化が図れる。この結果、家庭や小会議室等への普及が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置の構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係るＬＥＤの出力光の指向性を示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係る発光素子アレイ部と整形光学系との関係を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る縮小光学器の詳細を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る空間光変調部の詳細を示す図である。
【図６】（ａ） は本装置各部の動作タイミングを示す図、（ｂ） はＬＥＤの印加可能電流のパルスデュティ比に対する依存性を示し、（ｃ） はＬＥＤの入力電流に対する出力特性を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置の構成図である。
【図８】（ａ） は第２の実施の形態に係るＧ用のＶＣＳＥＬアレイの正面図、（ｂ） はその断面図である。
【図９】従来のプロジェクタ装置の構成図である。
【符号の説明】
１ プロジェクタ装置
２ 発光素子アレイ部
２０Ｒ 赤色ＬＥＤアレイ
２０Ｇ 緑色ＬＥＤアレイ
２０Ｂ 青色ＬＥＤアレイ
２１ マスク
２１ａ 開口部
２２ ＬＥＤ
２２ａ 光量分布
２２ｂ 出力光
２３ 基板
２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｇ 面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイ
２４０ ＧａＡｓ基板
２４１ ＶＣＳＥＬ素子
２４２ ｐ型電極
２４２ａ 発光孔
２４３ ｎ型電極
２４４ ｎ型ミラー層
２４５ ｎ型クラッド層
２４６ 活性層
２４７ ｐ型クラッド層
２４８ ｐ型ミラー層
２４９ プロトン注入領域
２５０ ワイアボンディング用パッド
３ 整形光学系
３０ マイクロレンズアレイ
３０ａ マイクロレンズ
３０ｂ，３３ａ 平行光
３１ 凸レンズ
３２ 凹レンズ
３３ 縮小光学器
３４ 拡大光学器
４ 合成光学系
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ ダイクロイックミラー
５ 空間光変調部
５０ ２次元マイクロ偏向ミラーアレイ
５１ ストッパー
５２ マイクロ偏向ミラー
５３ 半導体基板
５４ ピボット
５ｒ，５ｇ，５ｂ 画像信号光
６ スクリーン
７ 投影光学系
８ 発光素子アレイ部ドライバー
９ 空間光変調部ドライバー
１０ 制御部
Ｄ１ 距離
Ｌｒ 赤色光
Ｌｒ′ 赤色レーザ光
Ｌｇ 緑色光
Ｌｇ′ 緑色レーザ光
Ｌｂ 青色光
Ｌｂ′ 青色レーザ光
Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂ 画像信号
Ｗ 開口数
θ 広がり角
【発明の属する技術分野】
本発明は、単一の２次元の空間光変調器を用いて多階調の画像を投影するプロジェクタ装置に関し、特に、光利用効率が高くて表示画面が明るく、小型・低消費電力で光源寿命の長いプロジェクタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
昨今、高精細テレビ（ＨＤＴＶ）等の出現やパーソナルコンピュータの普及とそのマルチメディア化により、複数人で使用する数十インチから２００インチの高精細・大画面の画像表示と小型・軽量化への要求が高まってきており、それに向けた各種方式の製品が開発されてきている。この要求に対応するものとして、従来より、液晶ディスプレイ，プラズマディスプレイ，発光ダイオードディスプレイ等の平面ディスプレイがある。
【０００３】
液晶ディスプレイは、近年、１４インチの卓上型から大型化が進み、液晶空間光変調器を２枚張り合わせた２５インチのものも発表されている。しかし、液晶ディスプレイの場合、液晶空間光変調器を作製するプロセスが複雑で長く、大型のものができない、高価格となる等の本質的な問題があり、数十インチ以上の大型化は難しく、なされたとしても数枚の液晶空間光変調器を張り合わせて作られるため、そのつなぎ目が問題となる外、高価格となることは否めない。
【０００４】
プラズマディスプレイは、上記液晶ディスプレイに対抗する大画面ディスプレイとして、最近出現し注目を集めている。それは、プラズマディスプレイは、構造が簡単で、作製プロセスが短く、大画面のものが作り易いこと、プラズマからの紫外光による励起に適した蛍光体の開発により、色再現性の良いディスプレイが可能になったこと等による。しかし、プラズマディスプレイの場合、発光効率が悪いため、４０インチでも３００Ｗ程度の大入力が必要である、放電電圧が２００〜３００Ｖと高いため、高耐圧の駆動回路が必要となる等の問題がある。また、平面ディスプレイといっても実際には筐体も含めて１０センチ程度の厚さとなり、重量も４０インチ程度で数十キログラムと重く、壁掛け型として使用するには特別の工事が必要となる。
【０００５】
発光ダイオードディスプレイは、近年開発された高輝度・高効率の緑色や青色の発光ダイオードと、既存の高効率の赤色発光ダイオードとを組み合わせて画素を構成したものが開発されている。この場合、１画素を３つの発光ダイオードで構成するため、通常のパソコン程度の画素数（４８０×６００）でも約９０万個の発光ダイオードが必要となる。従って、将来発光ダイオードの価格が１個１０円程度に下がったとしても、発光ダイオードのコストだけでも１千万円程度と高価格になり、家庭や小会議室で用いるには不向きである。
【０００６】
上述した平面ディスプレイの有する問題を回避するものとして、プロジェクタ装置が知られている。このプロジェクタ装置は、従来より、光源や空間光変調器、３原色分離合成用光学系等の種類により種々のタイプのものが開発されており、空間光変調器としては、透過型あるいは反射型の液晶空間光変調器や、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ等の各種のものがある。このプロジェクタ装置では、画像表示部として画像光を投影するスクリーンないし白色の壁があればよく、像表示部は軽量にできる、また、使用場所の広さに応じて画面サイズを自由に変えられる等の利点がある。また、空間光変調器で形成された画像光を投影レンズを用いて数十倍に拡大投影するため、空間光変調器自体は２〜３インチと通常のディスプレイに比べて非常に小型のものでよく、低価格化の可能性を内包した装置であると言える。
【０００７】
図９は、従来のプロジェクタ装置として空間光変調器に単一の２次元マイクロ偏向ミラーアレイを用いたものを示す（Ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ ＩＩ ，Ｐ．１９３，１９９６：Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＳＰＩＥ，Ｖｏｌ．２６５０）。このプロジェクタ装置１００は、白色光を発光するキセノンランプ，ハロゲンランプ，メタルハライドランプ等のランプ１０１、およびこのランプ１０１の出力光を一旦集光した後、所定の方向に反射する放物線状のリフレクタ１０２からなる光源部１０３と、光源部１０３の出力光から赤外成分を取り除くコールドミラー１０４と、コールドミラー１０４からの光を回転フィルター板１０５に取り付けられた赤，緑，青（Ｒ，Ｇ，Ｂと略す。）３色のフィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂ上に集光する集光レンズ１０６と、フィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂによって色分離されたＲ，Ｇ，Ｂの３色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを折り返しミラー１０８に導くリレイレンズ１０７と、折り返しミラー１０８からのＲ，Ｇ，Ｂの３色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを偏向してＲ，Ｇ，Ｂ３色の画像信号光１０９ｒ，１０９ｇ，１０９ｂを出力する２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９と、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９からの画像信号光１０９ｒ，１０９ｇ，１０９ｂと折り返しミラー１０８からのＲ，Ｇ，Ｂの３色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂとを分離する全反射プリズム１１０と、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９からの画像信号光１０９ｒ，１０９ｇ，１０９ｂを図示しないスクリーンに投影する投影レンズ１１１とを備えている。
【０００８】
このプロジェクタ装置１００において、光源部１０３の出力光１０３ａは、コールドミラー１０４で赤外成分が取り除かれた後、集光レンズ１０６によって集光され、回転フィルター板１０５のＲ，Ｇ，Ｂ３色のフィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂを透過する。回転フィルター板１０５の回転速度は、画像のフレーム表示速度に等しく、毎秒６０回転である。その１回転の間に、回転フィルター板１０５の透過光（１０３ａ）は、フィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂによってＲ，Ｇ，Ｂの３色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂに時分割的に色分離され、折り返しミラー１０８および全反射プリズム１１０を介して２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９に入射する。２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９に入射したＲ，Ｇ，Ｂの３色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂは、各色の画像信号に基づいて偏向され、画像信号光１０９ｒ，１０９ｇ，１０９ｂとして形成される。この画像信号光１０９ｒ，１０９ｇ，１０９ｂは、投影レンズ１１１によって図示しないスクリーンに投影される。ところで、Ｒ，Ｇ，Ｂのフィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂの面積比率は、Ｒ，Ｇ，Ｂ光の強度により若干異なるが、Ｒ，Ｇ，Ｂ光それぞれの持続時間は平均５．６ミリ秒である。２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９中の各マイクロ偏向ミラーの偏向時定数は、５マイクロ秒と上記の持続時間の１／１０００であり、マイクロ偏向ミラーの偏向時間の調節により、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ８ビット以上の階調を付けることが可能である。このように単一の２次元マイクロ偏向ミラーアレイ１０９を用いることにより、部品点数が少なく、小型で、低価格化が望め、家庭用の表示装置として適したプロジェクタ装置を実現することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のプロジェクタ装置１００によると、以下の問題がある。
【００１０】
（１） 光利用効率が悪い。
光源としてキセノンランプやハロゲンランプ、メタルハライドランプが使用されているため、光源の寿命が短い上にオンオフ変調ができないので連続点灯をすることになる。また、上記のように時分割でＲ，Ｇ，Ｂ光の変調を行うため、Ｒ，Ｇ，Ｂ光は、それぞれ他の色光を変調している間はフィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂでカットされる。このため、光利用効率はその分低下し、３つのマイクロ偏向ミラーアレイを用いてＲ，Ｇ，Ｂ光を個別に変調する方式に比べて約１／３に減少する。一方、プロジェクタ装置に使用されるハロゲンランプやキセノンランプ等の光源は放電のための数センチ大のガラス球内に封じ込められており、リフレクタのサイズはそれに制限されてあまり小さくできないため、この出力光を１０〜２０ｍｍサイズの平行光に整形した時の集光効率は低く、５０％以下である。また、偏向ミラーにはアルミが使用でき、反射率は９０％であるが、他の光学系でのけられや吸収を考慮すると、総合の光利用効率は１０％と小さくなる。また、メタルハライドランンプの場合、Ｒ色のスペクトルの光強度は弱いため、カラーバランスを良くしようとすると、他のＧ色，Ｂ色のスペクトルの光強度を減じなければならず、さらに利用効率は低下する。現在開発されている単板型のマイクロ偏向ミラーアレイを用いたプロジェクタ装置の投影光束は、光源電気入力３００Ｗとしてもせいぜい３００ｌｍ程度であり、発光効率が悪い。
【００１１】
（２） 消費電力が大きく、装置が大型になる。
光利用効率が悪いことから、メタルハライドランンプのように高輝度の光源を使用しなければならず、そのために消費電力が３００Ｗと大きくなり、電源部の大型化に伴い、プロジェクタ装置も大型になる。
【００１２】
（３） ランプの寿命が短く、頻繁なランプ交換が必要となる。
光源としてキセノンランプやハロゲンランプ、メタルハライドランプが使用されているため、光源の寿命が短い上にオンオフ変調ができないので連続点灯をすることになることから、頻繁なランプ交換が必要となる。例えば、メタルハライドランンプの場合では、中心強度が５０％低下するまでの時間で評価して１０００時間である（照明学会誌、第７７巻、第１２号、Ｐ．７４８、平成５年）。これは８時間／日の使用頻度で４か月程度の寿命となり、頻繁なランプ交換が必要となる。しかし、ランプ表面は高温となるため、わずかでも汚れがあるとランプが爆発する危険がある、ランプに位置ずれがあると集光効率が下がったり、画質が低下する等の問題があり、素人によるランプ交換は難しく、専門の技術者が取り替えている状況である（たとえば１０００万台普及したとすると、１日に１０万件のランプ交換が発生し、１万人以上の技術者が必要となる）。
【００１３】
（４） その他
回転フィルター板１０５の透過光のうち表示に利用されない光はフィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂに吸収され、このときの熱でフィルター１０５ｒ，１０５ｇ，１０５ｂや装置１００内が加熱され、装置の信頼性を低下させる、空冷用のファンが必要となる等の問題がある。
【００１４】
これらのことが、高価格であることの外に、プロジェクタ装置が家庭や小会議室等になかなか普及しないことの大きな原因である。
【００１５】
従って、本発明の目的は、光利用効率の向上を図り、表示画面の明るいプロジェクタ装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、低消費電力化を達成でき、小型化を図ったプロジェクタ装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、光源の長寿命化を図ったプロジェクタ装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、複数の半導体発光素子を有して並列的に配置され、前記複数の半導体発光素子から異なる色の複数の出力光を互いに平行に時系列的に出射する複数の発光素子アレイと、前記複数の発光素子アレイから出射された前記複数の出力光を平行光に整形する複数の整形光学系と、前記複数の整形光学系からの前記複数の平行光を所定の方向に反射あるいは透過させる複数のダイクロイックミラーと、前記所定の方向に設けられ、前記複数のダイクロイックミラーからの前記複数の平行光に前記異なる色の画像信号に応じた空間変調を施して複数の画像信号光を時系列的に出力する単一の２次元偏光ミラーアレイと、前記２次元偏光ミラーアレイからの前記複数の画像信号光をスクリーンに投影する投影光学系を備えたことを特徴とするプロジェクタ装置を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置を示す。このプロジェクタ装置１は、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを時系列的に発光する発光素子アレイ部２と、発光素子アレイ部２からの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを平行光に整形する整形光学系３と、平行光に整形された３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを合成する合成光学系４と、合成された３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂに各色の画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂに応じて反射光量が変化する処理（空間変調）を時系列的に施してＲ，Ｇ，Ｂの画像信号光５ｒ，５ｇ，５ｂとして出力する空間光変調部５と、空間光変調部５からのＲ，Ｇ，Ｂの画像信号光５ｒ，５ｇ，５ｂを時系列的にスクリーン６に拡大投影する投影レンズの如き投影光学系７と、発光素子アレイ部２を駆動する発光素子アレイ部ドライバー８と、空間光変調部５を駆動する空間光変調部ドライバー９と、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂに基づいて発光素子アレイ部ドライバー８および空間光変調部ドライバー９を制御する制御部１０とを具備し、この第１の実施の形態では、発光素子アレイ部２に半導体発光素子としての発光ダイオード（以下「ＬＥＤ」という。）を用いている。
【００１８】
発光素子アレイ部２は、赤色光Ｌｒを発光する赤色ＬＥＤアレイ２０Ｒと、緑色光Ｌｇを発光する緑色ＬＥＤアレイ２０Ｇと、青色光Ｌｂを発光する青色ＬＥＤアレイ２０Ｂと、各ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの前面にそれぞれ配置されたマスク２１とを備えている。
【００１９】
整形光学系３は、発光素子アレイ部２からの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを平行光に整形する２次元のマイクロレンズアレイ３０と、マイクロレンズアレイ３０によって整形された３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを空間光変調部５の後述する２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０の画素範囲に対応して縮小する、凸レンズ３１および凹レンズ３２を組み合わせて構成された縮小光学器３３とを備えている。なお、マイクロレンズアレイ３０の代わりに、ガラス等の透明媒体からなる微小な凹凸面を有するホモジナイザ等を用いてもよい。この場合は、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂからの入射光が微小凹凸面により散乱され、この微小凹凸面が２次的な光源面として機能し、この散乱光は縮小光学器３３によって平行光に整形される。
【００２０】
合成光学系４は、発光素子アレイ部２からの赤色光Ｌｒを反射するとともに、ダイクロイックミラー４Ｂからの青色光Ｌｂおよびダイクロイックミラー４Ｇからの緑色光Ｌｇを透過させるダイクロイックミラー４Ｒと、発光素子アレイ部２からの緑色光Ｌｇを反射するとともに、ダイクロイックミラー４Ｂからの青色光Ｌｂを透過させるダイクロイックミラー４Ｇと、発光素子アレイ部２からの青色光Ｌｂを反射するダイクロイックミラー４Ｂとからなる。
【００２１】
空間光変調部５は、ダイクロイックミラー４Ｒ，４Ｇ，４Ｂからの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂに空間変調を画素毎に施す２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０と、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０に入射したＲ，Ｇ，Ｂの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂの無効反射光を受光するストッパー５１とを備えている。
【００２２】
次に、発光素子アレイ部２および整形光学系３の詳細について図２および図３を参照して説明する。
【００２３】
図２は、ＬＥＤの出力光の指向性を示し、図３は、発光素子アレイ部２と整形光学系３との関係を示す。各ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、共に、図２に示すような出力光の光量分布２２ａを有したサイズ３ｍｍφのＬＥＤ２２を図３に示すように基板２３上に配列ピッチ４ｍｍで２次元に１９２（１２×１６）個配列し、アレイサイズを約４８×６４ｍｍとし、ＬＥＤ２２を行単位（１６個）で直列に配線し、かつ、各行を並列に配線したものである。ＬＥＤ２２を２次元に配列することにより、必要な光束を得ることができる。また、各ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂのサイズの縦横比を３：４とし、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０の画素範囲と合わせることで、光利用効率をさらに高めることができる。半導体発光素子（ここではＬＥＤ２２）の出力光は、指向性が強く、発光部面積も小さいため、集光効率が高くなる。また、半導体発光素子のスペクトル幅が数十ｎｍ以下と比較的狭い単色光を出力するので、色合成効率が高くなる。
【００２４】
マスク２１は、図３に示すように、開口部２１ａによって各ＬＥＤ２２の出力光２２ａのうち周辺部をカットし、中心部の出力光２２ｂのみを透過させるように構成されている。
【００２５】
マイクロレンズアレイ３０は、図３に示すように、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの各ＬＥＤ２２の光軸と一致するように正方形の複数のマイクロレンズ３０ａを隙間なく２次元に配列し、各マイクロレンズ３０ａの焦点距離をＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂとマイクロレンズアレイ３０との距離Ｄ１ にほぼ等しくしている。また、マイクロレンズアレイ３０の各マイクロレンズ３０ａの開口数ＷをＬＥＤ２２の中心部の出力光２２ｂの広がり角（約３０度）θに対応させている。これにより、ＬＥＤ２２の出力光２２ｂは、ほぼ均一な光強度分布を有する平行光３０ｂとなる。
【００２６】
図４は、縮小光学器３３の詳細を示す。縮小光学器３３は、マイクロレンズアレイ３０の各マイクロレンズ３０ａからの平行光３０ｂを凸レンズ３１と凹レンズ３２によって縮小し、平行光３３ａとしてダイクロイックミラー４Ｒ，４Ｇ，４Ｂを介して２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０に入射するようになっている。縮小光学器３３の縮小率は、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０のサイズとＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂのサイズの比率より若干小さい値（例えば、０．１６／１）とする。これにより、マイクロレンズアレイ３０からの平行光３０ｂを再度平行光３３ａとして２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０にほぼ均一に照射することができる。
【００２７】
図５は、空間光変調部５の詳細を示す。２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０は、１６μｍ程度の正方形状の複数のマイクロ偏向ミラー５２を半導体基板５３上にピボット５４によって２次元アレイ状に配列して構成されている。ここでは、画素数（ミラー数）４８０×６４０ドット、画素範囲約７．７×１０．２ｍｍのものを用いる。各マイクロ偏光ミラー５２は、空間光変調部ドライバー９の駆動によって半導体基板５３にアレイ状に形成されたトランジスタ（図示省略）がオンして発生する静電力に基づいて偏向し、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂからの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを有効反射光とする場合は、マイクロ偏向ミラー５２は図５の実線で示す状態に配置され、３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを投影光学系７に順次反射し、無効反射光とする場合は、マイクロ偏向ミラー５２は図５の破線で示す状態に配置され、３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂをストッパー５１に順次反射するようになっている。また、各マイクロ偏向ミラー５２は、制御部１０の制御に基づく空間光変調部ドライバー９の駆動によってＲ，Ｇ，Ｂの画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂを構成する画素信号の大きさに応じて投影光学系７への反射時間（最大で４．５ミリ秒、最小で１７．６マイクロ秒）が制御され、反射光量が２５６階調（８ビット）で変化するようになっている。
【００２８】
図６（ａ） は、本装置１各部の動作タイミング、同図（ｂ） は、ＬＥＤ２２の印加可能電流のパルスデュティ比に対する依存性を示し、同図（ｃ） は、ＬＥＤ２２の入力電流に対する出力特性を示す。制御部１０は、同図（ａ） に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂが入力されると、その入力のタイミングに同期して１フレーム間にＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂが所定のデュディ比（約１／３）で時系列的に点灯するように発光素子アレイ部ドライバー８に対する点灯制御を行うとともに、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０が時系列的に偏向を行うように空間光変調部ドライバー９に対する光量制御を行うものである。この光量制御により多階調（フルカラー）の画像表示が可能になる。また、制御部１０は、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０における水平および垂直ブランキング期間は、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを消灯するように発光素子アレイ部ドライバー８を制御するようになっている。
【００２９】
図６（ｂ） から明らかなように、デュティ比を１００％（連続入力（ＣＷ））から約１／３に下げることで、印加可能電流を２．５ 倍に増加させることができ、出力もこれに比例して３倍あるいはそれ以上に増加させることができる。これは、ＬＥＤ２２の印加電流および出力は、主に発熱量で制限されているため、印加可能電流を点灯時間に逆比例して増加させることができ、出力もこれに比例してあるいはそれ以上に増加させることができるからである。
【００３０】
また、図６（ｃ） から明らかなように、入力電流に対する出力は、ＣＷの場合（破線）入力電流の増加に連れて飽和傾向を示すのに対して、パルス入力の場合（デュティ比３０％）には６０ｍＡまで入力電流に比例して増加する。ＬＥＤ２２の定格電流値はＣＷの場合２０ｍＡ程度である。従って、デュティ比を３０％程度に下げることにより、出力は３倍以上に増加できる。言い換えると、時系列的にＲ，Ｇ，Ｂ光を分割しても総出力はＣＷの場合と同程度以上にできることが分かる。さらに、画像フレームの水平および垂直のブランキング期間の間に全ＬＥＤ２２を消灯することにより、さらにパルス光出力の増加が可能となる。ＮＴＳＣ信号の場合、ブランキング期間は全体の２０％であるが、この間は全ＬＥＤ２２の消灯が可能なので、それぞれのＬＥＤ２２のデュティ比は２７％まで下げられ、この結果、パルス電気入力はＣＷの場合の約３倍、出力は約３．５倍にでき、光利用効率をさらに高めることができる。
【００３１】
次に、上記構成の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置１の動作を説明する。
制御部１０は、各色の画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂに同期して発光素子アレイ部ドライバー８を制御し、各ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂを時系列的に点灯させる。すなわち、制御部１０は、図６（ａ） に示すように、Ｒの画像信号Ｓｒが入力されると、赤色ＬＥＤアレイ２０Ｒを点灯させ、Ｇの画像信号Ｓｇが入力されると、緑色ＬＥＤアレイ２０Ｇを点灯させ、Ｂの画像信号Ｓｂが入力されると、青色ＬＥＤアレイ２０Ｂを点灯させる。各ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂで発光した赤色光Ｌｒ，緑色光Ｌｇおよび青色光Ｌｂは、マスク２１によって周辺部がカットされた後、整形光学系３のマイクロレンズアレイ３０を構成するマイクロレンズ３０ａによって平行光に整形され、縮小光学器３３によって縮小され、合成光学系４の各ダイクロイックミラー４Ｒ，４Ｇ，４Ｂに入射する。赤色ＬＥＤアレイ２０Ｒからの赤色光Ｌｒは、ダイクロイックミラー４Ｒで反射し、緑色ＬＥＤアレイ２０Ｇからの緑色光Ｌｇは、ダイクロイックミラー４Ｇで反射してダイクロイックミラー４Ｒを透過し、青色ＬＥＤアレイ２０Ｂからの青色光Ｌｂは、ダイクロイックミラー４Ｂで反射し、ダイクロイックミラー４Ｇおよびダイクロイックミラー４Ｒを透過し、空間光変調部５の２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０にそれぞれ入射する。
一方、制御部１０は、各色の画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂに同期して空間光変調部ドライバー９を制御し、空間光変調部５の２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０にてＲ，Ｇ，Ｂの３色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを時系列的に空間変調させる。すなわち、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂからの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを有効反射光とする場合は、制御部１０は、Ｒの画像信号Ｓｒが入力されると、赤色光Ｌｒに画像信号Ｓｒを構成する画素信号に応じて反射光量が変化する空間変調を２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０にて画素毎に施し、Ｇの画像信号Ｓｇが入力されると、緑色光Ｌｇに画像信号Ｓｇを構成する画素信号に応じて反射光量が変化する空間変調を２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０にて画素毎に施し、Ｂの画像信号Ｓｂが入力されると、青色光Ｌｂに画像信号Ｓｂを構成する画素信号に応じて反射光量が変化する空間変調を２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０にて画素毎に施す。このとき、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０は、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂからの３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを有効反射光とする場合は、３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂを投影光学系７に反射し、無効反射光とする場合は、３原色光Ｌｒ，Ｌｇ，Ｌｂをストッパー５１に反射する。２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０によって有効反射光として空間変調されたＲ，Ｇ，Ｂの画像信号光５ｒ，５ｇ，５ｂは、投影光学系７によってスクリーン６に拡大投影される。このようにして、フルカラー画像がスクリーン６に大画面で表示される。
【００３２】
次に、上記第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置１の効果を説明する。
（イ） 光利用効率が向上し、明るい表示画面が得られる。
Ｒ，Ｇ，Ｂの各色別の光源を用いているので、色分離が不要となり、色分離時の光損失を避けることができる。このため、従来の光源に比べて集光効率と色合成効率の積を０．７７と従来の３倍以上に高めることが可能になる。また、指向性良く集光できるため、投影光学系７の投影効率を８５％以上に高くできる。この結果、この装置１の光学系における光透過効率は、発光素子アレイ部２および整形光学系３では９０％、合成光学系４では８５％、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０の反射率は９０％、投影光学系７では８５％であるので、総合の光利用効率は約５８％と従来の約６倍以上に向上した。また、Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ２２の出力光の波長、色度座標、およびパルス光出力が、それぞれ６５０ｎｍ：（０．７、０．２８）：３０ｍＷ、５２０ｎｍ：（０．１７、０．７）：１０．５ｍＷ、４５０ｎｍ：（０．１３、０．０７５）：６ｍＷであるので、合成白色光の色度座標は（０．３６、０．３７）で僅かに黄色味がかった白色となり、全アレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂで約６５０ｌｍ、投影光束である画像信号光５ｒ，５ｇ，５ｂとして３８０ｌｍの明るさが得られた。なお、各Ｒ，Ｇ，ＢのＬＥＤ２２の点灯時間を多少変えることで、色度座標の中心を変えることができる。例えば、Ｂの光の時間を長くすることで色度座標の中心（０．３３、０．３３）にシフトさせることも可能である。
【００３３】
（ロ） 低消費電力化を達成でき、小型化が図れる。
ＬＥＤ（２２）１個当たりの消費電力は、Ｒ，Ｇ，Ｂそれぞれ１２０ｍＷ、１６５ｍＷ、２１０ｍＷ（電流は各６０ｍＡ）、各アレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの点灯デュティ比を２７％とすることにより、全消費電力は３０Ｗ以下と従来の１／１０になった。ＬＥＤ（２２）１個当たりの動作電圧は２〜３．６Ｖであり、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの動作電圧と電流を扱い易い値（＜１００Ｖ、＜１Ａ）に抑えるために、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ中のＬＥＤ２２を行単位（１６個）を直列に配線し、かつ、各行を並列に配線しているので、アレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂ毎の動作電圧と電流は、それぞれ４０〜８０Ｖ、０．５Ａとなった。また、各ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂは、水平ブランキング（ＮＴＳＣ信号では約１３％）と垂直ブランキング（８％）の期間は消灯した。これにより、約２割の電力と発熱量の低減が図られ、ＬＥＤアレイ２０Ｒ，２０Ｇ，２０Ｂの全消費電力を更に抑えることができる。また、単一の空間光変調器を用いているので、プロジェクタ装置の小型化が図れる。
【００３４】
（ハ） 光源の長寿命化が図れる。
光源であるＬＥＤ２２の寿命は１万時間以上と、ハロゲンランプ等の１０倍以上であるため、光源の大幅な長寿命化が図れ、８時間／日程度の使用頻度で４年近く継続して使用可能になる。
【００３５】
（ニ） コスト低減が図れる。
ＬＥＤ２２の価格は１０〜数十円／個であり、アレイ全体では数千円〜１万円と若干従来の光源（千数百円）に比べて割高となるが、この間まったくランプの交換が要らないこと、消費電力が１／１０であることや安全性などを考慮すれば、光源のコストが１桁高くても十分見合うものである。
【００３６】
なお、上記実施の形態では、空間光変調器として、単一の２次元マイクロ偏向ミラーアレイを使用したが、強誘電液晶を用いた反射型や透過型の空間光変調器を用いても同様の効果の得られることは言うまでもない。また、ネマチック液晶や分散型液晶を用いた反射型や透過型の空間光変調器においても、変調速度が数十ミリ秒と遅いため、画像のちらつきが生じるがやはり同様の効果を得ることができる。また、上記実施の形態では、発光素子アレイとして、Ｒ，Ｇ，Ｂの出力光を出射するものを用いたが、このうちの２色、あるいは他の２色以上の組合せでもよい。２色の出力光を用いた場合に、２色とその混色で画像信号光を時系列的に表示してもよい。
【００３７】
図７は、本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置を示す。この第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置１は、発光素子アレイ部２に、直線偏光の赤色レーザ光Ｌｒ′、緑色レーザ光Ｌｇ′、青色レーザ光Ｌｂ′を発光する面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを用い、整形光学系３に拡大光学器３４を用いたものであり、他は第１の実施の形態と同様に構成されている。
【００３８】
ＶＣＳＥＬアレイ２４は、ＶＣＳＥＬ素子を単一のＧａＡｓ基板上に直径１５μｍのＶＣＳＥＬ素子を配列ピッチ６０μｍで２次元アレイ状に１９１（１２×１６）個配列し、アレイサイズを約５．５×７．５ｍｍとしたものである。また、一般に、ＶＣＳＥＬアレイ中の各ＶＣＳＥＬ素子は、陰極が共通で陽極が個別電極を有するように形成されているが、本実施の形態のＶＣＳＥＬアレイ２４は、ＶＣＳＥＬ素子の陽極を行単位で直列に接続し、かつ、各行を並列に接続している。
【００３９】
図８（ａ） ，（ｂ） は、Ｇ用のＶＣＳＥＬアレイ２４Ｇを示す。Ｇ用のＶＣＳＥＬアレイ２４Ｇは、同図（ａ） に示すように、ＧａＡｓ基板２４０の上に、ＧａＩｎＰ系の化合物半導体で形成されたＶＣＳＥＬ素子２４１を２次元アレイ状に複数個配列したものであり、ＶＣＳＥＬ素子２４１の陽極は、ストライプ状のＡｕ配線により行単位で直列に接続され、かつ、各行を並列に接続するようにｐ型電極２４２が形成されている。このｐ型電極２４２には、各ＶＣＳＥＬ素子２４１に対応する位置に発光孔２４２ａを形成している。また、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｇは、同図（ｂ） に示すように、ＧａＡｓ基板２４０の下に各ＶＣＳＥＬ素子２４１の共通の陰極となるｎ型電極２４３を形成し、ＧａＡｓ基板２４０の上に、ｎ型ミラー層２４４、ｎ型クラッド層２４５、活性層２４６、ｐ型クラッド層２４７、ｐ型ミラー層２４８、プロトン注入領域２４９が形成されている。なお、同図において２５０はワイアボンディング用パッドであり、放熱フィンを兼ねたアルミ合金製のホルダー（図示省略）に直接ボンディングすることにより、放熱特性を高めている。
【００４０】
また、Ｇ用およびＢ用のＶＣＳＥＬアレイ（図示省略）の場合は、ＶＣＳＥＬ素子はＧａＩｎＮ系の化合物半導体で形成されており、基板にはサファイアが使用されている。この材料は絶縁性であるため、各素子の陰極は陽極と同様にＡｕ配線により行毎に接続した。Ｇ用のＶＣＳＥＬアレイと同様に、放熱フィンを兼ねたアルミ合金製のホルダーに直接ボンディングすることにより、放熱特性を高めている。また、並列信号処理用のＶＣＳＥＬでは、各素子を独立に駆動する必要性から各素子の陽極は個別にパッドを介してアレイ外部の電極と接続されるが、本実施の形態に示す用途では全素子が同時にオンオフされるのでこのように行毎に接続することが可能であり、またこれにより、配線面積が減らせると共に素子間隔を狭めること、および配線抵抗を下げることが可能となった。本用途では、素子あたりの消費電力が信号処理用に比べて大きいため、このことは発熱を防ぎ、信頼性を高める上で重要である。
【００４１】
整形光学系３は、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４ＢからのＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光Ｌｒ′，Ｌｇ′，Ｌｂ′を平行光に整形する２次元のマイクロレンズアレイ３０と、マイクロレンズアレイ３０によって整形されたＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光Ｌｒ′，Ｌｇ′，Ｌｂ′を２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０の画素範囲（７．７×１０．２ｍｍ）に対応して拡大する、凹レンズ３２および凸レンズ３１を組み合わせて構成された拡大光学器３４とを備えている。また、マイクロレンズアレイ３０とＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂとの距離は、マイクロレンズアレイ３０の各マイクロレンズの焦点距離とほぼ等しく、１．４ｍｍとしている。なお、マイクロレンズアレイ３０の代わりにホモジナイザを用いてもよい。
【００４２】
制御部１０は、第１の実施の形態と同様に、図６（ａ） に示すように、Ｒ，Ｇ，Ｂの画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂが入力されると、その入力のタイミングに同期して１フレーム間にＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂが所定のデュディ比（約１／３）で時系列的に点灯するように発光素子アレイ部ドライバー８に対する点灯制御を行うとともに、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０が時系列的に偏向を行うように空間光変調部ドライバー９に対する光量制御を行うものである。この光量制御により多階調（フルカラー）の画像表示が可能になる。また、制御部１０は、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０における水平および垂直ブランキング期間は、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂを消灯するように発光素子アレイ部ドライバー８を制御するようになっている。ＶＣＳＥＬアレイ中の各ＶＣＳＥＬ素子の間隔が発振領域に比べて十分大きい場合には、横モードの高次化によって最大出力が抑えられているが、発振領域の３倍程度まで素子の間隔を狭めると、むしろ発熱の影響が強くなる。ＶＣＳＥＬの場合、ＧａＡｓ基板あるいはＧａＩｎＮ基板上に作製されるため、低価格化のためには素子間隔を近づけ、素子収量を上げるのが好ましく、また、ＬＥＤ２２のような光取り出し用のエポキシのドームは必要としないことから、素子間隔を近づけることが可能である。従って、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂにおいても実用上は光出力は発熱により抑えられ、オンオフ点灯が出力効率の改善と高光出力化に有効となる。なお、端面発光型のレーザでは、最大出力は共振器を形成する端面の光損傷（Ｃａｔａｓｔｒａｐｈｉｃ Ｏｐｔｉｃａｌ Ｄａｍａｇｅ）で抑えられており、２０〜３０％のデュティ比のパルスでは、ＣＷに比べてあまり出力の増大は期待されない。
【００４３】
次に、上記構成の第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置１の動作を説明する。ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂから時系列的に出射されたＲ，Ｇ，Ｂのレーザ光Ｌｒ′，Ｌｇ′，Ｌｂ′は、拡大光学器３４により２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０の画素範囲に拡大し、ダイクロイックミラー４Ｒ、４Ｇ、４Ｂで合成された後、空間光変長部５に入射する。空間光変長部５において各色の画像信号Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂに応じて偏向された画像信号光５ｒ，５ｇ，５ｂは、投影光学系７によりスクリーン６に拡大投影される。
【００４４】
次に、上記第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置１の効果を説明する。
（イ） 光利用効率が向上し、明るい表示画面が得られる。
この装置１の光学系における光透過効率は、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂおよび整形光学系３では９０％、合成光学系４では８５％、２次元マイクロ偏向ミラーアレイ５０の反射率は９０％、投影光学系７では８５％であるので、総合の光利用効率は第１の実施の形態と同様に約５８％となった。また、各Ｒ，Ｇ，ＢのＶＣＳＥＬ素子の出力光の波長、色度座標、およびパルス光出力は、それぞれ６５０ｎｍ：（０．７、０．２８）：３０ｍＷ、５２０ｎｍ：（０．１７、０．７）：３０ｍＷ、４５０ｎｍ：（０．１３、０．０７５）：３０ｍＷであり、合成白色光の色度座標は（０．３４、０．３５）であり、標準に近い白色となり、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂで１２００ｌｍ、投影光束である画像信号光５ｒ，５ｇ，５ｂで７００ｌｍの明るさが得られた。ＶＣＳＥＬは、光出力は発熱の影響の外に、横モードのマルチビーム化によっても限定される。これは、光出力の増大に連れてビーム中心部へのキャリアの供給が間に合わなくなり、その部分の利得が周辺部の利得よりも低下することにより、より周辺部の光強度の強い高次の横モードが発振しやすくなるためである。
【００４５】
（ロ） 低消費電力化を達成でき、小型化が図れる。
また、ＶＣＳＥＬ素子の１個当たりの動作電圧は２．５〜３Ｖ、動作電流値は約８０ｍＡであり、全消費電力は約４０Ｗ弱に抑えられる。ＶＣＳＥＬアレイ２４のＶＣＳＥＬ素子の陽極を行単位で直列に接続し、かつ、各行を並列に接続しているので、第１の実施の形態と同様に全電流電圧を適当な値（１Ａ以下、１００Ｖ以下）に抑えることができた。また、第１の実施の形態と同様に、ＶＣＳＥＬアレイ２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｂは、水平および垂直ブランキング期間は消灯した。この結果、第１の実施の形態と同様に約２割の消費電力と発熱の低減が図れ、ＶＣＳＥＬアレイ２４の消費電力は３０Ｗと従来の約１／１０に抑えられた。また、光源面積を微小化でき、単一の空間光変調器を用いているので、プロジェクタ装置の小型化が図れる。
【００４６】
（ハ） 光源の長寿命化が図れる。
第１の実施の形態と同様に、光源であるＶＣＳＥＬ素子の寿命は１万時間以上と従来の１０倍以上であるため、光源の大幅な長寿命化が図れ、途中での光源の交換が不要となった。
【００４７】
（ニ） コスト低減が図れる。
３インチウェハを用いても、１枚のウェハからＶＣＳＥＬアレイを１００個程度作製でき、数千円以下への低価格化が可能である。
【００４８】
なお、レーザダイオードを画像表示に使用した場合、出力光の可干渉長さが長いために、スペックルノイズや眼球による網膜への集光が問題となるが、２次元マイクロ偏向ミラーアレイの各画素がレーザ光Ｌｒ′，Ｌｇ′，Ｌｂ′に対して位相シフタとして働くため、画素間での干渉性が薄れることから、本実施の形態では問題とならなかった。また、本実施の形態では２次元の面発光レーザアレイを使用したが、小型のプロジェクタ装置の場合には、１次元の面発光レーザアレイを用いてもその出力光をシリンドリカルレンズなどにより２次元に拡大することで実現可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明によれば、光源の出力光が指向性を有しているので、光利用効率の大幅な改善を図ることができ、明るい表示画面が得られ、光源に発光効率の高い半導体発光素子を用いているので、低消費電力化が達成できる。また、光利用効率が高くなり、低消費電力化が図れることから、光源の長寿命化が図れる。さらに、単一の空間光変調手段を用いているので、小型化が図れる。この結果、家庭や小会議室等への普及が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るプロジェクタ装置の構成図である。
【図２】第１の実施の形態に係るＬＥＤの出力光の指向性を示す図である。
【図３】第１の実施の形態に係る発光素子アレイ部と整形光学系との関係を示す図である。
【図４】第１の実施の形態に係る縮小光学器の詳細を示す図である。
【図５】第１の実施の形態に係る空間光変調部の詳細を示す図である。
【図６】（ａ） は本装置各部の動作タイミングを示す図、（ｂ） はＬＥＤの印加可能電流のパルスデュティ比に対する依存性を示し、（ｃ） はＬＥＤの入力電流に対する出力特性を示す図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係るプロジェクタ装置の構成図である。
【図８】（ａ） は第２の実施の形態に係るＧ用のＶＣＳＥＬアレイの正面図、（ｂ） はその断面図である。
【図９】従来のプロジェクタ装置の構成図である。
【符号の説明】
１ プロジェクタ装置
２ 発光素子アレイ部
２０Ｒ 赤色ＬＥＤアレイ
２０Ｇ 緑色ＬＥＤアレイ
２０Ｂ 青色ＬＥＤアレイ
２１ マスク
２１ａ 開口部
２２ ＬＥＤ
２２ａ 光量分布
２２ｂ 出力光
２３ 基板
２４Ｒ，２４Ｇ，２４Ｇ 面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）アレイ
２４０ ＧａＡｓ基板
２４１ ＶＣＳＥＬ素子
２４２ ｐ型電極
２４２ａ 発光孔
２４３ ｎ型電極
２４４ ｎ型ミラー層
２４５ ｎ型クラッド層
２４６ 活性層
２４７ ｐ型クラッド層
２４８ ｐ型ミラー層
２４９ プロトン注入領域
２５０ ワイアボンディング用パッド
３ 整形光学系
３０ マイクロレンズアレイ
３０ａ マイクロレンズ
３０ｂ，３３ａ 平行光
３１ 凸レンズ
３２ 凹レンズ
３３ 縮小光学器
３４ 拡大光学器
４ 合成光学系
４Ｒ，４Ｇ，４Ｂ ダイクロイックミラー
５ 空間光変調部
５０ ２次元マイクロ偏向ミラーアレイ
５１ ストッパー
５２ マイクロ偏向ミラー
５３ 半導体基板
５４ ピボット
５ｒ，５ｇ，５ｂ 画像信号光
６ スクリーン
７ 投影光学系
８ 発光素子アレイ部ドライバー
９ 空間光変調部ドライバー
１０ 制御部
Ｄ１ 距離
Ｌｒ 赤色光
Ｌｒ′ 赤色レーザ光
Ｌｇ 緑色光
Ｌｇ′ 緑色レーザ光
Ｌｂ 青色光
Ｌｂ′ 青色レーザ光
Ｓｒ，Ｓｇ，Ｓｂ 画像信号
Ｗ 開口数
θ 広がり角
Claims (12)
- 複数の半導体発光素子を有して並列的に配置され、前記複数の半導体発光素子から異なる色の複数の出力光を互いに平行に時系列的に出射する複数の発光素子アレイと、
前記複数の発光素子アレイから出射された前記複数の出力光を平行光に整形する複数の整形光学系と、
前記複数の整形光学系からの前記複数の平行光を所定の方向に反射あるいは透過させる複数のダイクロイックミラーと、
前記所定の方向に設けられ、前記複数のダイクロイックミラーからの前記複数の平行光に前記異なる色の画像信号に応じた空間変調を施して複数の画像信号光を時系列的に出力する単一の２次元偏光ミラーアレイと、
前記２次元偏光ミラーアレイからの前記複数の画像信号光をスクリーンに投影する投影光学系を備えたことを特徴とするプロジェクタ装置。 - 前記複数の発光素子アレイは、赤色、緑色および青色の前記複数の出力光を出射する構成の請求項１記載のプロジェクタ装置。
- 前記複数の半導体発光アレイは、前記複数の半導体発光素子を２次元に配列した構成の請求項１記載のプロジェクタ装置。
- 前記発光素子アレイは、面発光レーザダイオードアレイを用いた構成の請求項１記載のプロジェクタ装置。
- 前記発光素子アレイは、発光ダイオードアレイを用いた構成の請求項１記載のプロジェクタ装置。
- 前記複数の半導体発光素子は、前記２次元偏光ミラーアレイにおける前記空間変調の水平および垂直のブランキング期間に消灯される構成の請求項３記載のプロジェクタ装置。
- 前記複数の半導体発光素子は、縦横比を前記スクリーンに投影される画面の縦横比と同程度とした構成の請求項３記載のプロジェクタ装置。
- 前記複数の半導体発光素子は、行単位で直列に接続され、かつ、各行が並列に接続された構成の請求項３記載のプロジェクタ装置。
- 前記発光素子アレイは、前記複数の面発光レーザ素子を１次元あるいは２次元に配列した面発光レーザダイオードアレイであり、前記複数の面発光レーザ素子の陽陰両電極の少なくとも一方を行単位で直列に接続し、かつ、各行を並列に接続した構成の請求項１記載のプロジェクタ装置。
- 前記整形光学系は、前記複数の半導体発光素子の前記出力光を均一な光強度分布を有する前記平行光に整形する構成の請求項１記載のプロジェクタ装置。
- 前記整形光学系は、前記発光素子アレイの前面に前記複数の半導体発光素子に対向するように配置され、前記複数の半導体発光素子から出射された前記出力光を前記平行光に整形する複数のマイクロレンズによって構成される請求項１記載のプロジェクタ装置。
- 前記整形光学系は、主として２つのレンズにより前記複数の半導体発光素子から出射された前記出力光を拡大あるいは縮小して前記平行光に整形する構成の請求項１記載のプロジェクタ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13816397A JP3591220B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | プロジェクタ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13816397A JP3591220B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | プロジェクタ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10333599A JPH10333599A (ja) | 1998-12-18 |
| JP3591220B2 true JP3591220B2 (ja) | 2004-11-17 |
Family
ID=15215506
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13816397A Expired - Fee Related JP3591220B2 (ja) | 1997-05-28 | 1997-05-28 | プロジェクタ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3591220B2 (ja) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA2277656C (en) * | 1999-07-19 | 2010-04-27 | Imax Corporation | Image projection system |
| KR100486704B1 (ko) * | 1999-11-05 | 2005-05-03 | 삼성전자주식회사 | 광스캐너 및 이를 적용한 레이저 영상투사장치 및 그 구동방법 |
| US7019736B2 (en) | 2002-03-20 | 2006-03-28 | Hewlett-Packard Development Company, L.P. | Method and apparatus for image display |
| JP5201081B2 (ja) * | 2002-03-22 | 2013-06-05 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクタ |
| JP4470903B2 (ja) * | 2002-03-22 | 2010-06-02 | セイコーエプソン株式会社 | プロジェクタ |
| JP4055610B2 (ja) * | 2002-03-22 | 2008-03-05 | セイコーエプソン株式会社 | 画像表示デバイス及びプロジェクタ |
| JP2004037958A (ja) * | 2002-07-05 | 2004-02-05 | Toshiba Lighting & Technology Corp | 単板方式画像投射表示装置 |
| KR100611972B1 (ko) * | 2003-06-10 | 2006-08-11 | 삼성전자주식회사 | 소형광원모듈 및 이를 채용한 투사형 화상표시장치 |
| CN1886696A (zh) | 2003-12-22 | 2006-12-27 | 松下电器产业株式会社 | 二维图像显示装置 |
| JP4665402B2 (ja) | 2004-02-04 | 2011-04-06 | セイコーエプソン株式会社 | 投射型表示装置および投射型表示装置の制御方法、並びに投射型表示装置の制御プログラム |
| JP2005221872A (ja) * | 2004-02-06 | 2005-08-18 | Nec Viewtechnology Ltd | 照明装置および表示装置 |
| KR100601679B1 (ko) * | 2004-05-22 | 2006-07-14 | 삼성전자주식회사 | 화상투사장치 |
| KR100601678B1 (ko) * | 2004-05-22 | 2006-07-14 | 삼성전자주식회사 | 화상투사장치 |
| WO2006022620A1 (en) * | 2004-07-22 | 2006-03-02 | Thomson Licensing | Discrete high switching rate illumination geometry for single imager microdisplay |
| JP2006171722A (ja) * | 2004-11-30 | 2006-06-29 | Barco Nv | カラーディスプレイ、マルチディスプレイシステム、調節装置、ならびにカラーディスプレイを設定および／または調節するための方法 |
| KR100677551B1 (ko) * | 2005-01-05 | 2007-02-02 | 삼성전자주식회사 | Ｌｅｄ 패키지, 조명계 및 이를 채용한 프로젝션 시스템 |
| CN102929081B (zh) * | 2005-02-06 | 2015-06-03 | 精工爱普生株式会社 | 投影型显示装置 |
| US7384150B2 (en) * | 2005-05-27 | 2008-06-10 | 3M Innovative Properties Company | Light emitting diode (LED) illumination control system and method |
| JP4797521B2 (ja) * | 2005-09-08 | 2011-10-19 | エプソンイメージングデバイス株式会社 | 電気光学装置、電気光学装置の照度検出方法及び電子機器 |
| JP2007178727A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Seiko Epson Corp | 照明装置及びプロジェクタ |
| JP2009105106A (ja) | 2007-10-22 | 2009-05-14 | Hitachi Ltd | 光送受信モジュール |
| JP5320270B2 (ja) * | 2009-11-25 | 2013-10-23 | 株式会社沖データ | 表示パネルの製造方法 |
| JP2010186754A (ja) * | 2010-05-06 | 2010-08-26 | Ｎｅｃディスプレイソリューションズ株式会社 | 照明装置および表示装置 |
| JP5699568B2 (ja) * | 2010-11-29 | 2015-04-15 | セイコーエプソン株式会社 | 光源装置、プロジェクター |
| KR101315981B1 (ko) * | 2011-04-28 | 2013-10-08 | 주식회사 엔투에이 | 프로젝터 |
| CN104361840A (zh) * | 2014-11-22 | 2015-02-18 | 深圳市思源进科技开发有限公司 | 一种双lcd侧置反射显示装置 |
| CN105991980B (zh) * | 2015-02-06 | 2019-05-03 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 投影系统及其控制方法 |
| JP6499908B2 (ja) * | 2015-04-23 | 2019-04-10 | 新電元工業株式会社 | 照射範囲設定用光学素子、及び、照明装置 |
| KR102051351B1 (ko) * | 2017-11-08 | 2019-12-03 | 엠피닉스 주식회사 | 백색빔 구현용 ｒｇｂ 레이저모듈시스템 |
-
1997
- 1997-05-28 JP JP13816397A patent/JP3591220B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10333599A (ja) | 1998-12-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3591220B2 (ja) | プロジェクタ装置 | |
| JP3433647B2 (ja) | プロジェクタ装置 | |
| JPH1132278A (ja) | プロジェクタ装置 | |
| US9081268B2 (en) | Lighting device and projection-type display apparatus including lighting device | |
| JP4590647B2 (ja) | 光源装置およびプロジェクタ装置 | |
| US7289090B2 (en) | Pulsed LED scan-ring array for boosting display system lumens | |
| US7530708B2 (en) | Surface emitting light source and projection display device using the same | |
| EP1024399B1 (en) | Projector light source utilizing a solid state green light source | |
| US8070302B2 (en) | Laminate type light-emitting diode device, and reflection type light-emitting diode unit | |
| JP5518183B2 (ja) | 配列された光源を使用するデジタルプロジェクタ | |
| JP4374624B2 (ja) | 映像表示装置 | |
| US20110292349A1 (en) | Light source device, lighting device and image display device using such light device | |
| EP0985952A1 (en) | Image display and light-emitting device | |
| JP2012528356A (ja) | 光源アレイを備えるビーム整列システム | |
| JP2008276258A (ja) | 投写型表示装置 | |
| JP4428360B2 (ja) | プロジェクタ装置 | |
| US7232224B2 (en) | Simultaneous color illumination | |
| US20060098451A1 (en) | Illuminator for video display apparatus | |
| US11740544B2 (en) | Projector | |
| JP2000194275A (ja) | 画像表示装置 | |
| JP2007529035A (ja) | 単色光源を有するフレーム順次方式のカラー投影型ディスプレイシステム用の光エンジン、システム及び駆動方法 | |
| US20030132894A1 (en) | Use of resonant microcavity display CRT for the illumination of a light valve projector | |
| JP2002372677A (ja) | 投影型画像表示装置及びその合波光学系 | |
| JP4581407B2 (ja) | 光源ユニットおよびそれを用いた投射型映像表示装置 | |
| US20060044952A1 (en) | Multiple path illumination for image display systems |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040224 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040426 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040803 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040816 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070903 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080903 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090903 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100903 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110903 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120903 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120903 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130903 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |