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HINTERGRUND
DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Bildverarbeitungsvorrichtung,
die für
Fernsehprojektion oder dergleichen verwendet wird.
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Verschiedene
Typen von Bildprojektionsvorrichtungen werden für die Fernsehprojektion oder dergleichen
verwendet, wobei der Typ der verwendeten Bildprojektionsvorrichtung
gemäß dem beabsichtigten
Gebrauch bestimmt wird. Unter diesen verwendet das System, bei dem
das projizierte Bild durch einen räumlichen optischen Modulator
mit einer Ebene gebildet wird, weniger Elemente und kann mit geringeren
Kosten realisiert werden als das System, bei dem drei Ebenen von
räumlichen
optischen Modulatoren für
die jeweiligen der Primärfarben
verwendet werden. Aus diesem Grund werden sie in weitem Umfang verwendet.
Wenn ein Mehrfarbenbild durch die Verwendung eines räumlichen
optischen Modulator mit einer Ebene projiziert wird, werden Projektionsbilder
der drei Primärfarben
rot, grün
und blau durch das Verfahren der Zeitteilung oder räumlichen Teilung
gebildet, und jede gewünschte
Farbe wird durch additives Mischen projiziert. Das Verfahren, bei dem
die Primärfarben-Lichtkomponenten
durch die Zeitteilung projiziert werden, kann eine Bildprojektion ohne
Veränderung
der Anzahl von Pixeln des räumlichen
optischen Modulators realisieren, und es ist daher vorteilhaft für die Projektion
von Fernsehsignalen, die eine hohe Auflösung erfordern, wie die Fernsehsignale
gemäß dem HDTV(hochauflösendes Fernsehen)-Standard.
Bei einem Verfahren, bei dem das Licht zeitgeteilt wird, geht weißes Licht
von einer Lichtquelle durch ein Farbrad hindurch, um zeitgeteilte
Primärfarben-Lichtkomponenten
zu erzeugen, die einen räumlichen
optischen Modulator beleuchten, um Bilder von jeweiligen Farben
zu erzeugen.
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Bei
einem Verfahren, bei dem die drei Primärfarben-Lichtkomponenten zeitgeteilt und zur
Beleuchtung verwendet werden, werden andere Lichtkomponenten als
die verwendete Primärfarben-Lichtkomponente
nicht benutzt (werden reflektiert oder absorbiert, um einen Verlust
zu bewirken), so dass der Lichtausnutzungs-Wirkungsgrad niedrig ist. Verbesserungen
in dieser Hinsicht waren erwünscht.
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8 zeigt
die Konfiguration einer herkömmlichen
Bildprojektionsvorrichtung. Die Bezugszahl 1 bezeichnet
eine Weißlichtquelle,
die eine Lampe 2 und einen Reflektor 3 enthält. Die
Bezugszahl 4 bezeichnet eine erste optische Vorrichtung
zum Konvergieren des von der Lichtquelle 1 emittierten
Lichts. Die Bezugszahl 5 bezeichnet ein Farbrad, das aus Farbfiltern
von drei Primärfarben
gebildet ist. Die Bezugszahl 6 bezeichnet eine Drehachse
des Farbrads. Die Bezugszahl 7 bezeichnet eine zweite optische Vorrichtung
zum Umwandeln des durch das Farbrad 5 hindurchgegangenen
Lichts in Licht, das den räumlichen
optischen Modulator 8 beleuchtet. Die Bezugsmarke Sd bezeichnet
ein Signal zum Treiben des räumlichen
optischen Modulators 8.
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Die
Bezugsmarke L1 bezeichnet von der Lichtquelle 1 emittiertes
Licht. Die Bezugsmarke L2 bezeichnet auf das Farbrad 5 auftreffendes
Licht. Die Bezugsmarke L3 bezeichnet von dem Farbrad 5 reflektiertes
Licht. Die Bezugsmarke L4 bezeichnet Licht, das durch das Farbrad 5 hindurchgegangen
ist. Die Bezugsmarke L5 bezeichnet Licht, das den räumlichen
optischen Modulator beleuchtet. Die Bezugsmarke L6 bezeichnet Licht,
das durch den räumlichen
optischen Modulator moduliert wurde. Das Licht L6 trifft auf eine
Projektionslinse (nicht gezeigt) auf und wird auf ein Objekt (nicht
gezeigt) projiziert. Das Objekt kann ein Projektionsschirm, ein
fotoempfindlicher Film oder dergleichen sein.
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9 und 10 zeigen
die Konfiguration des Farbrads in einer herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung,
die beispielsweise in der Japanischen Patentveröffentlichung Kokai Nr. H5-273673 gezeigt
ist. 9 zeigt ein Farbrad und die Bezugszahlen 21, 22 und 23 bezeichnen
Farbfilter, die rotes Licht, grünes
Licht bzw. blaues Licht hindurchlassen. Der durch jedes der Farbfilter 21, 22 und 23 eingenommene
Winkel beträgt
120 Grad. 10 zeigt ein Farbrad enthaltend
eine transparente Platte, die zusätzlich zu den Farbfiltern der
drei Primärfarben
vorgesehen ist für
den Zweck der Erhöhung
der Helligkeit des Beleuchtungslichts. Die Bezugszahlen 24, 25 und 26 bezeichnen
Farbfilter zum Hindurchlassen des roten Lichts, grünen Lichts
bzw. blauen Lichts. Die Bezugszahl 27 bezeichnet eine transparente Platte.
Der von jedem der Filter 24, 25 und 26 sowie der
transparenten Platte 27 eingenommene Winkel beträgt 90 Grad.
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In 8 erzeugt
die Lampe 2 Licht, das rote, grüne und blaue Lichtspektren
enthält,
und der Reflektor 3 lenkt das von der Lampe 2 emittierte
Licht zu der ersten optischen Vorrichtung 4. Das Licht
L1 wird hierdurch von der Lichtquelle 1 emittiert. Die
erste optische Vorrichtung 4 empfängt das von der Lichtquelle 1 emittierte
Licht L1 und konvergiert das Licht zu dem Farbrad hin. Das konvergierte
Licht L2 trifft auf die Farbfilter des Farbrads.
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Wenn
das Farbrad wie in 9 gezeigt ausgebildet ist und
das Farbrad sich mit 60 Umdrehungen pro Sekunde dreht, trifft das
Licht L2 bei einer festen Position auf, so dass das durch das Farbrad hindurchgehende
Licht in der Folge von rot, grün
und blau in Abhängigkeit
von den Drehpositionen der Farbfilter 21, 22 und 23 umgeschaltet
wird, und dieser Vorgang wird in jeder Sekunde 60 mal wiederholt. Das
durch die Farbfilter 21, 22 und 23 hindurchgegangene
Licht wird durch die zweite optische Vorrichtung 7 in im
Wesentlichen parallel gerichtetes Licht L5 umgewandelt und beleuchtet
den räumlichen Lichtmodulator 8.
Der räumliche
Lichtmodulator 8 wird durch das Treibersignal Sd angetrieben
und moduliert die Intensität
des Lichts derart, dass jede der Primärfarben ein entsprechendes
Bild bildet, und das Licht L6 wird hierdurch emittiert. Das Licht
L6 besteht aus den Lichtkomponenten der aufeinander folgend emittierten
drei Primärfarben,
so dass die Lichtkomponenten additiv gemischt werden, um Bilder
jeder gewünschten
Farbe zu projizieren. Die Lichtkomponenten, die nicht durch die
Farbfilter 21, 22 und 23 hindurchgehen,
werden absorbiert oder reflektiert und werden nicht für die Lichtprojektion
verwendet. Als eine Folge wird im Durchschnitt ein Drittel des Lichts
von der Lichtquelle für
die Lichtprojektion ausgenutzt, während zwei Drittel nicht ausgenutzt
werden.
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Wenn
das Farbrad die in 10 gezeigte Konfiguration hat,
wiederholt das Licht L4 60 mal in der Sekunde die Änderung
in der Reihenfolge rot, grün,
blau und weiß.
Wenn weißes
Licht projiziert wird, wird die Helligkeit erhöht, aber da die von den Farbfiltern
eingenommenen Winkel verkleinert sind, wird das Bild in dem Fall
von hochgesättigten
Farben dunkel und die Lebhaftigkeit der Farben geht verloren.
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11 ist
eine dreidimensionale Darstellung. des zeitlichen Durchschnitts
der Helligkeitsflussintensität
(zeitlicher Durchschnitt der Helligkeitsflussintensität) des Lichts
L5, das den räumlichen
Lichtmodulator 8 in der herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung
beleuchtet. In der Figur bezeichnen Bezugszahlen 31 bis 33 jeweils
Koordinatenachsen, die den zeitlichen Durchschnitt der Helligkeitsflussintensitäten IR,
IG und IB der Primärfarben
rot, grün
und blau darstellen. Die Punkte R1, G1 und B1 stellen jeweils den
zeitlichen Durchschnitt der Helligkeitsflussintensitäten der
Primärfarben
rot, grün
und blau dar. Der Punkt W1 stellt den zeitlichen Durchschnitt der Helligkeitsflussintensität des Lichts
dar, das sich aus der Kombination des Lichts der drei Primärfarben
ergibt. Die Innenseite eines rechteckigen Quaders mit seinen Scheitelpunkten
am Ursprung O, den Punkten R1, G1, B1, W1, usw., stellt den Bereich
dar, der zum Bilden projizierter Bilder durch Modulation der Intensität des Lichts
L6 mittels des räumlichen Lichtmodulators 8 verwendet
werden kann. Je größer das
rechteckige Quader ist, desto heller sind die durch die Lichtprojektionsvorrichtung
gebildeten Bilder, und desto weiter ist der Bereich des Ausdrucks.
Das bild mit einer höheren
Helligkeit kann heller projiziert werden, wenn der Punkt W1 weiter
von dem Ursprung Oentfernt ist. Das Bild mit einer höheren Sättigung kann
heller Projiziert werden, wenn die Punkte R1, G1 und B1 weiter von
dem Ursprung entfernt sind.
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12 ist
eine Draufsicht, die die Projektion der verschiedenen Punkte in 11 auf
eine Ebene, die die IG-Achse und die IB-Achse enthält, zeigt.
Die Maßstäbe der Achsen
sind willkürlich,
aber für
die Zwecke des folgenden Vergleichs wird angenommen, dass der Koordinatenwert
des Punkts G1 auf der IB-Achse und der Koordinaten des Punkts B1
auf der IB-Achse gleich "1" sind. D.h., der
zeitliche Durchschnitt der Helligkeitsflussintensität von jeder der
drei Primärfarben,
der erhalten wird, wenn Farbfilter verwendet werden, die 120 Grad
einnehmen, beträgt "1".
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13 ist
eine Draufsicht, die eine Projektion des zeitlichen Durchschnitts
der Helligkeitsflussintensität
des den räumlichen
optischen Modulator 8 beleuchtenden Lichts L5 auf eine
Ebene, die durch die IG-Achse
und die IB-Achse definiert ist, in der herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung
zeigt, in einer Situation, in der das Farbrad die in 10 gezeigte
Konfiguration hat. Die Punkte G2 und B2 stellen den zeitlichen Durchschnitt
der Helligkeitsflussintensitäten
der grünen
und blauen Primärfarbe
dar, und der Punkt W2 stellt den zeitlichen Durchschnitt der Helligkeitsflussintensität des die
drei Primärfarben
kombinierenden Lichts dar. Bei dem in 10 gezeig ten
Farbrad beträgt
der durch jedes Farbfilter eingenommene Winkel 90 Grad, so dass
der Koordinatenwert des Punkts G2 auf der IG-Achse gleich 0,75 ist,
da 90/120 = 0,75. In gleicher Weise ist der Koordinatenwert des
Punkts B2 auf der IB-Achse gleich 0,75. Die transparente Platte
lässt das
Licht der drei Primärfarben
gleichzeitig durch und erstreckt über 90 Grad, so dass der Helligkeitsfluss
für jede Farbe
um 0,75 erhöht
wird. Wenn beispielsweise das weiße Licht zu dem die drei Primärfarben
darstellenden Licht hinzugefügt
wird, ist die Lichtintensität
wie durch W2 in 13 angezeigt, und dies ist die
maximale Helligkeit. Der Bereich, in welchem die Beleuchtung mit
Licht möglich
ist, erstreckt sich über
das durch den Ursprung O und die Punkte G2, W2 und B2 definierte
Sechseck. Die Bereiche auf anderen projizierten Ebenen sind ähnlich.
Wenn die Koordinate eines Punktes dargestellt wird durch (IR-Achsenkoordinate,
IG-Achsenkoordinate,
IB-Achsenkoordinate), ist der Punkt W2 in 13 gleich
(1,5; 1,5; 1,5), und ist 1,5 mal stärker als die Koordinate (1;
1; 1) des in 12 gezeigten Punkts W1. Die
Koordinate des Punkts G2 in 13 ist
gleich (0; 0,75; 0), so dass das grüne Beleuchtungslicht 75% der
Koordinate (0; 1; 0) des Punktes G1 in 12 ist.
Demgemäß hat das
Bild mit einer hohen Sättigung
eine auf 75% reduzierte Helligkeit.
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Bei
dem herkömmlichen
Verfahren zum Erhöhen
der Helligkeit unter Verwendung des Farbrads nach 9 ist
es wichtig, dass die Verhältnisse
zwischen den von den Farbfiltern und der transparenten Platte, die
das Farbrad bilden, eingenommenen Winkeln so gesetzt sind, dass
sie dem zu projizierten Bild angepasst sind. Jedoch ist es gewöhnlich nicht
möglich,
die Farben und die Sättigung
des projizierten Bildes vor herzusagen, so dass es nicht möglich ist,
das optimale Verhältnis
zu kennen. Darüber
hinaus besteht ein Kompromissverhältnis zwischen der Helligkeit
der weißen
Spitze und der Sättigung
der Farbe. Demgemäß gibt es
Bilder, wie auch immer das Verhältnis
bestimmt wird, die dunkel projiziert werden.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Die
Erfindung dient dazu, die vorstehend diskutierten Probleme zu eliminieren.
Es ist ihre Aufgabe, die Helligkeit von nahezu allen projizierten
Bildern in einer Bildprojektionsvorrichtung mit einem einzelnen
räumlichen
optischen Modulator zu erhöhen
im Vergleich mit der herkömmlichen
Bildprojektionsvorrichtung.
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Es
ist eine andere Aufgabe, eine Bildprojektionsvorrichtung mit einem
hohen Leistungsvermögen
und geringen Kosten vorzusehen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung ist eine Bildprojektionsvorrichtung
vorgesehen, welche aufweist:
eine Lichtquelle zum Emittieren
von unterschiedliche Farbkomponenten enthaltendem Licht;
eine
sequentielle Farbauswahlvorrichtung zum sequentiellen Durchlassen
unterschiedlichen Farbkomponenten des Lichts von der Lichtquelle;
Mittel
zum Erzeugen von weißem
Licht;
einen räumlichen
Lichtmodulator;
Mittel zum Führen des Lichts, das durch
die sequentielle Farbauswahlvorrichtung hindurchgegangen ist, und
des weißen
Lichts zu dem räumlichen
Lichtmodulator; und
Mittel zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität des weißen Lichts;
worin
der räumliche
Lichtmodulator das durch die sequentiellen Farbauswahlmittel hindurchgegangene Licht
und das weiße
Licht, dessen zeitliche Durchschnittsintensität eingestellt wurde, räumlich moduliert,
um Bildlicht zu erzeugen.
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Bei
der vorbeschriebenen Anordnung wird nicht nur das Licht, das durch
die sequentiellen Farbauswahlmittel hindurchgegangen ist, sondern
auch das weiße
Licht zum räumlichen
Lichtmodulator geführt,
so dass die Helligkeit des projizierten Bildes erhöht werden
kann. Darüber
hinaus können
durch Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität des weißen Lichts
die Helligkeit und die Sättigung
des Bildes in Abhängigkeit
von den Merkmalen des Bildes eingestellt werden. Beispielsweise
wird in dem Fall eines Bildes mit einer kleineren Sättigung
die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts erhöht, um ein
helleres Bild zu erhalten. In dem Fall eines Bildes mit einer größeren Sättigung
kann die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts herabgesetzt werden,
um nicht die Lebhaftigkeit der Farben des Bilds zu verlieren.
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Die
Mittel zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität des weißen Lichts
können eine
Flüssigkristallblende
enthalten.
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Mit
der vorbeschriebenen Anordnung können
die Mittel zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität des weißen Lichts
durch ein Teil realisiert werden, das kostengünstiger ist und weniger Leistung
verbraucht. Die Mittel zum Erzeugen des weißen Lichts können Mittel
zum Kombinieren von Licht, das an den sequentiellen Farbauswahlmitteln
reflektiert wurde, und des Lichts, das durch die sequentiellen Farbauswahlmittel
hindurchgegangen ist, enthalten.
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Mit
der vorbeschriebenen Anordnung wird das an den sequentiellen Farbauswahlmitteln
reflektierte Licht zur Erzeugung des Lichts des Bildes verwendet,
so dass das Licht von der Lichtquelle effizient ausgenutzt werden
kann.
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Die
Mittel zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität des weißen Lichts
können ausgebildet
sein für
die Einstellung des an den sequentiellen Farbauswahlmitteln reflektierten
Lichts, um hierdurch die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts
indirekt einzustellen.
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Mit
der vorbeschriebenen Anordnung kann die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts
durch eine einfache Konfiguration eingestellt werden.
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Die
Ausbildung kann derart sein, dass die sequentiellen Farbauswahlmittel
mehrere Farbfilter haben, die aus dichroitischen Filtern gebildet
sind, und dass an einer Auftrefffläche der sequentiellen Farbauswahlmittel
reflektierte Licht wird zu einer Austrittsfläche der sequentiellen Farbauswahlmittel
geleitet, so dass es mit dem Licht kombiniert wird, das durch die
sequentiellen Farbauswahlmittel hindurchgegangen ist.
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Mit
der vorbeschriebenen Anordnung bestehen die die sequentiellen Farbauswahlmittel
bildenden Farbfilter aus dichroitischen Filtern, so dass das Licht
mit anderen Wellenlängen
als denen des hindurchgehenden Lichts wirksam reflektiert werden kann
und wirksam an der Austrittsfläche
kombiniert werden. kann.
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Die
Ausbildung kann derart sein, dass die sequentiellen Farbauswahlmittel
ein Plattenteil enthalten, das drehbar um eine Drehachse gehalten
ist, wobei das Plattenteil in drei oder mehr Bereiche durch Linien,
die sich von der Drehachse aus in radialer Richtung erstrecken,
geteilt ist, und zumindest drei der Bereiche Farbfilter von drei
Primärfarben
rot, grün
und blau haben.
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Mit
der vorbeschriebenen Anordnung ist eine vollfarbige Lichtprojektion
möglich.
Darüber
hinaus kann durch Addieren aller drei Primärfarben weißes Licht erhalten werden und
die Projektion von monochromatischen Bildern kann erzielt werden.
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Der
räumliche
Lichtmodulator kann eine digitale Mikrospiegelvorrichtung aufweisen.
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Mit
der vorbeschriebenen Anordnung ist es möglich, eine Pulsbreitenmodulation
mit hoher Geschwindigkeit durchzuführen, und selbst wenn die Zeit
zum Beleuchten des räumlichen
Lichtmodulators mit irgendeinem Licht aufgrund der Einstellung der zeitlichen
Durchschnittsintensität
jeder Farbe verkürzt
wird, kann die Impulsbreiteneinheit reduziert werden, um eine Impulsbreitenmodulation
mit einer ausreichenden Anzahl von Grauskalenpegeln zu erzielen.
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Eine
Steuervorrichtung kann zusätzlich
vorgesehen sein für
die Einstellung der zeitlichen Durch schnittsintensität in Abhängigkeit
von dem Inhalt eines das zu projizierende Bild darstellenden Bildsignals.
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Mit
der vorbeschriebenen Anordnung können
die Helligkeit und die Sättigung
automatisch in Abhängigkeit
von dem Inhalt des Bildsignals eingestellt werden.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Bildprojektionsvorrichtung
vorgesehen, welche aufweist:
eine Lichtquelle zum Emittieren
von verschiedene Farbkomponenten enthaltendem Licht;
sequentielle
Farbauswahlmittel für
das sequentielle Hindurchlassen und Reflektieren unterschiedlicher Farbkomponenten
des Lichts von der Lichtquelle;
einen räumlichen Lichtmodulator;
Mittel
zum Leiten des durch die sequentiellen Farbauswahlmittel hindurchgegangenen
und des an den sequentiellen Farbauswahlmitteln reflektierten Lichts zu
dem räumlichen
Lichtmodulator; und
Einstellmittel, die die zeitliche Durchschnittsintensität des reflektierten
Lichts herabsetzen können;
worin
der räumliche
Lichtmodulator das durch die sequentiellen Farbauswahlmittel hindurchgegangene Licht
und das reflektierte Licht, dessen zeitliche Durchschnittsintensität eingestellt
wurde, räumlich moduliert,
um Licht des Bildes zu erzeugen.
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Mit
der vorbeschriebenen Anordnung wird nicht nur das durch die sequentiellen
Farbauswahlmittel hindurchgegangene Licht, sondern auch das reflektierte
Licht zu dem räumlichen
Lichtmodulator geleitet, so dass die Helligkeit des projizierten
Bildes erhöht
werden kann. Darüber
hinaus kann, da das an den sequentiellen Farbauswahlmitteln reflektierte Licht
zur Erzeugung des Lichts verwendet wird, das Licht von der Lichtquelle
effizient ausgenutzt werden.
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Die
Rate der Reduktion durch die Einstellmittel kann variabel sein.
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Mit
der vorbeschriebenen Anordnung kann die Rate der Reduktion bei den
Einstellmitteln variiert werden, um die Helligkeit und Sättigung
in Abhängigkeit
von den Merkmalen des Bildes zu verändern. Beispielsweise wird
in dem Fall eines Bildes mit kleinerer Sättigung die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts
erhöht,
um ein helleres Bild zu erhalten. In dem Fall eines Bildes mit einer
größeren Sättigung
kann die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts herabgesetzt werden,
um nicht die Lebhaftigkeit der Farben des Bildes zu verlieren.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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In
den begleitenden Zeichnungen:
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1 ist
eine Zeichnung, die die Ausbildung der Bildprojektionsvorrichtung
nach Ausführungsbeispiel
1 dieser Erfindung zeigt;
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2A bis
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2E sind
Diagramme, die den Zeitverlauf der Drehung des Farbrads, den Zeitverlauf
des Öffnens/Schließens der
Lichtblende und den Zeitverlauf der Beleuchtung des räumlichen
optischen Modulators beim Ausführungsbeispiel
1 der Erfindung zeigen;
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3 ist
eine Zeichnung, die den Bereich der Intensität von Licht, das für die Beleuchtung
verwendet werden kann, auf einer Ebene zeigt, die durch Achsen definiert
ist, die die durchschnittlichen Beleuchtungsintensitäten der
roten und grünen
Primärfarbe
darstellen, gemäß dem Ausführungsbeispiel
1 der Erfindung;
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4 ist
eine Zeichnung, die den Bereich der Intensität von Licht, das für die Beleuchtung
verwendet werden kann, auf einer Ebene zeigt, die durch Achsen definiert
ist, die die durchschnittlichen Beleuchtungsintensitäten der
grünen
und blauen Primärfarbe
darstellen, gemäß dem Ausführungsbeispiel
1 der Erfindung;
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5A bis
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5E sind
Diagramme, die den Zeitverlauf der Drehung des Farbrads, den Zeitverlauf
des Öffnens/Schließens der
Lichtblende und den Zeitverlauf der Beleuchtung des räumlichen
optischen Modulators beim Ausführungsbeispiel
2 der Erfindung zeigen;
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6A bis
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6D sind
Diagramme, die das Ergebnis der Teilung des auf den räumlichen
optischen Modulator auftreffenden Lichts in das weiße Licht
und das Licht (Komponente) jeder Farbe gemäß dem Ausführungsbeispiel 2 der Erfindung
zeigen;
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7 ist
eine Zeichnung, die die Ausbildung einer Bildprojektionsvorrichtung
nach Ausführungsbeispiel
3 dieser Erfindung zeigt;
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8 ist
ein Diagramm, das die Ausbilddung einer herkömmlichen Bildprojektionsvorrichtung zeigt;
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9 ist
ein Diagramm, das ein Beispiel der Anordnung der Farbfilter in einem
Farbrad bei der herkömmlichen
Bildprojektionsvorrichtung zeigt;
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10 ist
ein Diagramm, das ein anderes Beispiel der Anordnung der Farbfilter
in einem Farbrad bei der herkömmlichen
Bildprojektionsvorrichtung zeigt;
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11 ist
eine Zeichnung, die den Bereich der Intensität von Licht zeigt, das für die Beleuchtung in
der herkömmlichen
Bildprojektionsvorrichtung verwendet werden kann, in einem Raum,
der durch Achsen definiert ist, die die durchschnittlichen Beleuchtungsintensitäten der
drei Primärfarben
darstellen, in einer Situation, in der die Filteranordnung wie in 9 gezeigt
ist;
-
12 ist
eine Zeichnung, die den Bereich der Intensität von Licht zeigt, das für die Beleuchtung in
der herkömmlichen
Bildprojektionsvorrichtung verwendet werden kann, auf einer Ebene,
die durch Achsen definiert ist, die die durchschnittlichen Beleuch tungsintensitäten von
grün und
blau darstellen, in einer Situation, in der die Filteranordnung
wie in 9 gezeigt ist; und
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13 ist
eine Zeichnung, die den Bereich der Intensität von Licht zeigt, das für die Beleuchtung in
der herkömmlichen
Bildprojektionsvorrichtung verwendet werden kann, auf einer Ebene,
die durch Achsen definiert ist, die die durchschnittlichen Beleuchtungsintensitäten von
grün und
blau darstellen, in einer Situation, in der die Filteranordnung
wie in 10 gezeigt ist.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsbeispiel 1
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1 ist
ein Diagramm, das die Ausbildung einer Bildprojektionsvorrichtung
nach einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung zeigt. Die Bezugszahl 1 bezeichnet eine lichtemittierende
Lichtquelle, wie weißes
Licht, das unterschiedliche Farbkomponenten enthält. Die Lichtquelle 1 enthält eine
Lampe 2 und einen Reflektor 3 und emittiert Licht
L1. Die Bezugszahl 4 bezeichnet eine erste optische Vorrichtung
zum Konvergieren von von der Lichtquelle 1 emittiertem
Licht L1 und emittiert Licht L2.
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Die
Bezugszahl 51 bezeichnet eine drehbare sequentielle Farbauswahlvorrichtung
(Farbrad) mit einem scheibenförmigen
Kombinationsfilter 60 mit einer Auftrefffläche 60a und
einer Austrittsfläche 60b und
einer Welle 61, die sich senkrecht zu der Auftreff- und
der Austrittsfläche 60a und 60b erstreckt.
Die Welle 61 ist durch einen Winkel θ mit Bezug auf die Richtung
geneigt, in der sich das Licht L2 von der ersten optischen Vorrichtung 4 fortbewegt.
Von dem Licht L2 ist die Lichtkomponente, die durch das Farbrad 51 hindurchgegangen
ist, durch L41 angezeigt, während
die reflektierte Lichtkomponente durch L31 angezeigt ist. Der Winkel θ der Neigung
ist so gesetzt, dass das auftreffende Licht L2 und das reflektierte
Licht L31 getrennt werden können.
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Die
Bezugszahl 10 bezeichnet eine dritte optische Vorrichtung
zum Umwandeln des reflektierten Lichts L31 in ein parallel gerichtetes
Licht mit einem Querschnitt vorbestimmter Größe. Die Bezugszahlen 11a bis 11c bezeichnen
eine Lichtleitvorrichtung, die beispielsweise aus reflektierenden
Spiegeln gebildet ist. Die Bezugszahl 12 bezeichnet eine
aus einem Flüssigkristall
gebildete Lichtblende. Die Bezugsmarke 11c bezeichnet ein
Signal zum Steuern der Lichtblende 12. Die Bezugsmarke
L33 bezeichnet ein auf die Lichtblende 12 fallendes Licht.
Die Bezugszahl 14 bezeichnet eine vierte optische Vorrichtung
zum Umwandeln des durch die Lichtblende 12 hindurchgegangenen
Lichts in parallel gerichtetes Licht, die so ausgebildet ist, dass
das parallel gerichtete Licht auf den Teil der Farbfilter des Farbrads 51 (der
Teil der Austrittsfläche 60b)
auftrifft, an dem das hindurchgehende Licht austritt. Die Bezugsmarke
L35 bezeichnet auf die vierte optische Vorrichtung 14 auftreffendes
Licht. Die Bezugsmarke L36 bezeichnet von der vierten optischen
Vorrichtung 14 emittiertes Licht. Die Bezugsmarke L37 bezeichnet
Licht, das sich aus der Reflexion des Lichts L36 an der Austrittsfläche 60b ergibt.
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Die
Bezugszahl 7 bezeichnet eine zweite optische Vorrichtung
zum Umwandeln des durch das Farbrad 51 hindurchgegangenen
Lichts in das einen räumlichen
Lichtmodulator 8 in einer nachfolgenden Stufe beleuchtende
Licht. Der räumliche
Lichtmodulator 8 ist aus einer digitalen Mikrospiegelvorrichtung gebildet.
Die Bezugsmarke Sd bezeichnet ein Signal zum Treiben des räumlichen
Lichtmodulators 8. Die Bezugszahl 15 bezeichnet
eine Steuervorrichtung, die ein Bildsignal Si empfängt, das
Steuersignal Sc und das Treibersignal Sd erzeugt und eine Synchronisation
zwischen der Drehung des Farbrads 51 und der Operation
der Lichtblende 12 und dem räumlichen Lichtmodulator 8 bewirkt.
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Die
Bezugsmarke L51 bezeichnet Licht, das durch Addition (Synthese oder Überlagerung)
des Lichts L41 und des Lichts L37 gebildet ist, und beleuchtet den
räumlichen
Lichtmodulator 8. Die Bezugsmarke L61 bezeichnet Licht,
das von dem räumlichen
Lichtmodulator 8 moduliert und emittiert wurde.
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Wie
vorstehend beschrieben ist, enthält
das Farbrad 51 das scheibenförmige Kombinationsfilter 60.
Das scheibenförmige
Kombinationsfilter 60 ist durch drei Linien, die sich in
den radialen Richtungen erstrecken und im gegenseitigen Abstand
von 120 Grad angeordnet sind, in drei Bereiche geteilt und hat in
den jeweiligen Bereichen Farbfilter für die drei Primärfarben,
die aus dichroitischen Filtern gebildet sind. Demgemäß nimmt
jedes der Farbfilter 120 Grad des Kombinationsfilters ein. Jedes
dichroitische Filter lässt
gerade eine Farbe der drei Primärfarben
passie ren und reflektiert die verbleibenden Farben.
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Das
von der ersten optischen Vorrichtung 4 konvergierte Licht
L2 fällt
auf die Farbfilter des Farbrads 51 und ein Teil des auftreffenden
Lichts (die durch das Farbfilter, auf die das Licht auftritt, ausgewählte Farbkomponente)
geht durch das Farbfilter hindurch und setzt sich gerade als das
Licht L41 fort und tritt in die zweite optische Vorrichtung 7 ein.
Der verbleibende Teil des Lichts L2 (das meiste der Farbkomponenten,
die durch das Farbfilter, auf die das Licht L2 auftrifft, nicht
ausgewählt
wurden) wird in einer Richtung reflektiert, die um den Winkel 2 × θ gegenüber der
Richtung, in der das Licht auftrifft, verschieden ist, und tritt
in die dritte optische Vorrichtung 10 ein, in der es in
das parallel gerichtete Licht L32 umgewandelt wird, das durch die
Lichtleitvorrichtung 11a geleitet wird, und tritt als das
Licht L33 in die Lichtblende 12 ein.
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In Übereinstimmung
mit dem Steuersignal Sc steuert die Lichtblende 12 den
Anteil des Lichts L33, der hindurchgelassen wird. Das hindurchgehende
Licht L34 wird durch die Lichtleitvorrichtung 11b und 11c geleitet,
um das Licht L35 zu werden. Durch Steuern des Anteils, mit dem das
Licht L33 hindurchgeht, wird die zeitliche Durchschnittsintensität des Lichts
L35 eingestellt. Das Licht L35 tritt in die vierte optische Vorrichtung 14 ein
und wird in das parallel gerichtete Licht L36 umgewandelt. Das Licht
L36 tritt auf den Teil (der Austrittsfläche) auf, an dem das Licht
L41, das durch das Farbrad 51 hindurchgegangen ist, austritt,
in der Richtung, die identisch mit der Richtung ist, in der das
Licht L31 sich fortpflanzt, und wird in der Richtung reflektiert,
die identisch mit der Richtung des Lichts L2 ist, um das Licht L37
zu werden, und wird zusammengesetzt oder kombiniert mit dem Licht
L41, das die Komponente des Lichts L2 ist, die durch das Farbfilter
hindurchgegangen ist. Das kombinierte Licht, das durch das Zusammensetzen oder
Kombinieren des Lichts L37 und des Lichts L41 gebildet ist, wird
als Licht L50 identifiziert. Das Licht L50 geht durch die zweite
optische Vorrichtung 7 hindurch, um das Licht L51 zu werden.
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Wenn
das Licht L41 rotes Licht ist, enthält das Licht L31 die grüne Lichtkomponente
und die blaue Lichtkomponente. Wenn die Lichtblende 12 in einem
Lichtdurchlasszustand ist, gehen die grüne Lichtkomponente und die
blaue Lichtkomponente als das Licht L37 hindurch und werden mit
dem Licht L41 kombiniert, so dass das den räumlichen Lichtmodulator 8 beleuchtende
Licht L51 weißes
Licht ist.
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2A ist
ein Diagramm, das die Bewegung jedes Filters während der Drehung des Farbfilters 51 zeigt,
d.h., welches von dem roten, grünen
und blauen Filter an der Position ist, an der das Licht L2 auftrifft,
mit anderen Worten, welche der Lichtkomponenten durch das Filter
hindurchgeht. 2B ist ein Diagramm, das die Öffnungs-
und Schließzeiten
der Lichtblende 12 zeigt. 2C bis 2E sind
Zeitdiagramme, die die Augenblickswerte iR(t), iG(t) und iB(t) der
Intensität
der roten, grünen
und blauen Lichtkomponente zeigen.
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In 2A trifft
während
der Periode von der Zeit t1 bis t2 das Licht L2 auf das rote Filter
auf (das rote Filter ist an der Position, an der das Licht L2 auftrifft).
Während
der Periode von der Zeit t2 bis t3 trifft das Licht L2 auf das grüne Filter
auf. Während
der Periode von der Zeit t3 bis t4 trifft das Licht L2 auf das blaue
Filter auf. Das Farbrad 51 führt während der Zeit von t1 bis t4
eine Umdrehung durch. Die Umdrehungszeit TF des Farbrads 51 beträgt weniger
als 1/60 s, so dass das Flimmern nicht auffällig ist.
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In 2B ist
während
der Periode von t1 bis t5 die Lichtblende 12 geschlossen;
während
der Periode von t5 bis t6 ist die Lichtblende 12 geöffnet; und während der
Periode von t6 bis t4 ist die Lichtblende 12 geschlossen.
Die Zeit t5 ist an der zeitlichen Position von 2/3 der Periode von
t2 bis t3 von t2. Die Zeit t6 ist an der zeitlichen Position von
1/3 der Periode von t3 bis t4 von t3. Bei der Beschreibung dieses Ausführungsbeispiels
wird angenommen, dass, wenn die Lichtblende 12 geöffnet ist,
sie voll geöffnet ist,
und das auftreffende Licht tritt ohne Dämpfung aus. Währen der
Periode von t5 bis t3, von der Zeitperiode (t5 bis t6), in der die
Lichtblende 12 geöffnet ist,
ist das grüne
Filter an der Auftreffposition des Lichts L2, so dass die rote und
die blaue Lichtkomponente durch das Filter reflektiert werden und
durch die Lichtblende 12 hindurchgehen und als das reflektierte
Licht L37 zu dem räumlichen
Lichtmodulator 8 geleitet werden. Während der Periode von t3 bis
t5 ist das blaue Filter an der Auftreffposition des Lichts L2, so
dass die rote und die grüne
Lichtkomponente durch das Filter reflektiert werden und durch die Lichtblende 12 hindurchgehen,
und sie werden als das reflektierte Licht L37 zu dem räumlichen
Lichtmodulator 8 geleitet.
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Wie
in 2C gezeigt ist, trifft die rote Lichtkomponente
auf den räumlichen
Lichtmodulator 8 als das hindurchgehende Licht L41 während der
Periode von t1 bis t2 und als das reflektierte Licht L37 während der
Periode von t5 bis t6 auf. Wie in 2D gezeigt ist,
trifft die grüne
Lichtkomponente auf den räumlichen
Lichtmodulator 8 als das hindurchgehende Licht L41 während der
Periode von t2 bis t3 und als das reflektierte Licht L37 während der
Periode von t3 bis t6 auf. Wie in 2E gezeigt
ist, trifft die blaue Lichtkomponente auf den räumlichen Lichtmodulator 8 als
das reflektierte Licht L37 während
der Periode von t5 bis t3 und als das hindurchgehende L41 während der
Periode von t3 bis t4 auf.
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Wie
beschrieben ist, wird angenommen, dass, wenn die Lichtblende 12 geöffnet ist,
keine Dämpfung
stattfindet, so dass während
der Periode (von t5 bis t6), in der die Lichtblende 12 geöffnet ist, die
Kombination des hindurchgehenden Lichts L41 und des reflektierten
Lichts L37 weißes
Licht ergibt. Demgemäß geht die
Periode, in der nur das grüne Licht
auf den räumlichen
Modulator 8 auftrifft, von t2 bis t5, und die Periode,
in der nur das blaue Licht auf den räumlichen Lichtmodulator 8 auftrifft,
geht von t6 bis t4.
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Somit
treffen das Licht der drei Primärfarben und
das weiße
Licht aufeinander folgend auf den räumlichen Lichtmodulator 8 auf
(bei dem vorstehenden Beispiel in der Reihenfolge rot, grün, weiß und blau).
Demgemäß ist die
Ausbildung dieses Ausführungsbeispiels,
das in der vorbeschriebenen Weise arbeitet, äquivalent der herkömmlichen
Vorrichtung nach 10, so ausgebildet, dass die
transparente Platte in der Auftreffposition angeordnet ist und das weiße Licht
auf den räumlichen
Lichtmodulator 8 während
der Periode von t5 bis t6 auftrifft (in der die Lichtblende 12 geöffnet ist).
Durch Erhöhen
des Anteils des weißen
Lichts kann die Helligkeit in derselben Weise, wie dies in Verbindung
mit der herkömmlichen
Vorrichtung beschrieben wurde, vergrößert werden.
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Die
maximale Helligkeit jeweils von rot, grün und blau wird bestimmt durch
die Länge
der Zeit, während
der die Lichtkomponente dieser Farbe allein auf den räumlichen
Lichtmodulator 8 auftrifft, d.h., die Länge der Zeit, während der
die Lichtkomponente dieser Farbe auf den räumlichen Lichtmodulator 8 auftrifft,
minus der Länge
der Zeit, während
der das weiße
Licht auf den räumlichen
Modulator 8 auftrifft. In dem in 2C bis 2E gezeigten
Beispiel wird die maximale Helligkeit jeder Farbe bestimmt durch die
Länge der
Zeit von t1 bis t2 für
rot, die Länge
der Zeit von t2 bis t5 für
grün und
die Länge
der Zeit von t6 bis t4 für
blau.
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Der
räumliche
Lichtmodulator 8 wird durch das Signal entsprechend der
Farbe des auftreffenden Lichts getrieben. D.h., wenn nur das rote
Licht auftrifft, wird der räumliche
Lichtmodulator 8 durch das Signal für rot getrieben. Wenn nur das
grüne Licht auftrifft,
wird der räumliche
Lichtmodulator 8 durch das Signal für grün getrieben. Wenn nur das blaue Licht
auftrifft, wird der räumliche
Lichtmodulator 8 durch das Signal für blau getrieben. Wenn das
weiße Licht
auftrifft, wird der räumliche
Lichtmodulator 8 durch das Helligkeitssignal getrieben.
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Räumliche
Lichtmodulatoren, die bei einer Geschwindigkeit von 10 Mikrosekunden
arbeiten, sind erhältlich.
Wenn die Zeit für
die Beleuchtung durch jede Farbe in der Größenordnung von 2 Millisekunden
ist, ist es möglich,
eine Pulsbreitenmodulation von 200 Grauskalenpegeln zu erzielen,
so dass die Lichtprojektion mit einer ausreichenden Anzahl von Grauskalenpegeln
erzielt werden kann. In dem illustrierten Beispiel wird jede der
Perioden von t1 bis t2 für rot,
von t2 bis 5 für
grün, von
t6 bis t4 für
blau und von t5 bis t6 für
weiß in
die Anzahl von Grauskalenpegeln der Impulsbreitenmodulation geteilt,
und eine Steuerung über
den Ton wird hierdurch erzielt.
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Die
Lichtblende 12 kann aus einer Polarisationsumwandlungsvorrichtung,
einem Flüssigkristall und
einer Analysevorrichtung gebildet sein, die in dieser Reihenfolge
von der Lichtauftreffseite aus angeordnet sind. Die Polarisationsumwandlungsvorrichtung
sollte bevorzugt eine solche Ausgestaltung haben, dass die Komponente
des auftreffenden Lichts, die in einer ersten Richtung polarisiert
ist, ohne Änderung
durchgelassen wird, und die Komponente des auftreffenden Lichts,
die in einer zweiten Richtung normal zu der ersten Richtung polarisiert
ist, wird in in der ersten Richtung polarisiertes Licht umgewandelt,
und das Licht, dessen Polarisationsrichtung umgewandelt wurde, wird
dann emittiert.
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Die
Zeit t5 und die Zeit t6 können
durch die Zeit der Erzeugung des Steuersignals Sc gesteuert werden,
und sie können
in Abhängigkeit
von dem projizierten Bild verändert
werden. Beispielsweise kann in dem Fall eines bewegten Bildes die
Einstellung der Zeit des Steuersignals Sc für jedes Halbbild durchgeführt werden.
Diese Steuerung erfolgt durch die Steuervorrichtung 15.
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Das
in 2A bis 2E gezeigte
Beispiel ist geeignet für
eine Situation, in der die Sättigung von
rot hoch ist und die Sättigung
von anderen Farben niedrig ist, so dass die Gesamtheit des roten Lichts
während
der Periode von t1 bis t2 für
die Projektion mit rot verwendet wird, und die Periode von t5 bis
t6, die ein Teil der Periode für
die Beleuchtung mit grün
und blau ist, wird ersetzt durch die Beleuchtung durch weißes Licht,
indem die Lichtblende 12 geöffnet wird.
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In
dem in 2A bis 2E gezeigten
Beispiel tritt die Zeit, zu der das weiße Licht erzeugt wird, nur
einmal bei einer Umdrehung des Farbrads auf. Die Erfindung ist nicht
auf diese Anordnung begrenzt, sondern das weiße Licht kann mehr als einmal
während
einer Umdrehung des Farbrads erzeugt werden, und die Zeitdauer,
während
der das weiße
Licht erzeugt wird, kann in verschiedener Weise eingestellt werden.
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Wenn
das Bild ein monochromatisches Bild ist, kann die Lichtblende 12 offen
gehalten werden. In diesem Fall beträgt die Helligkeit der Projektion
das Dreifache von der einer Vorrichtung, die kein weißes Licht
verwendet.
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3 und 4 zeigen
den Bereich der Veränderung
der zeitlichen Helligkeitsfluss-Durchschnittsintensität des den
räumlichen
Lichtmodulator 8 beleuchtenden Lichts L51 in der Bildprojektionsvorrichtung
nach dem Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 3 zeigt
die Projektion des Bereichs auf die Ebene, die durch die IR-Achse
für rotes Licht
und die IG-Achse
für grünes Licht
definiert ist. 4 zeigt die Projektion des Bereichs
auf die Ebene, die durch die IG-Achse für grünes Licht und die IB-Achse
für blaues
Licht definiert ist. Wenn die Lichtblende 12 während der
in 2B gezeigten Periode geöffnet ist, werden die Beleuchtungsintensitäten des
roten Lichts, grünen
Lichts und blauen Lichts dargestellt durch Punkt R3 (1, 0, 0), Punkt
G3 (0, 0,67, 0) bzw. Punkt B3 (0, 0, 0,67). Die maximale Helligkeit, die
durch Addition des weißen
Lichts erhalten wird, ist am Punkt W3 (1,67, 1,33, 1,33).
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Durch
Verändern
der Zeiten, zu denen die Lichtblende 12 geöffnet und
geschlossen ist, können die
Punkte R3, G3, B3 und W3 bewegt werden, aber ihre maximalen Werte
sind R4 (1, 0, 0), G4 (0, 1, 0), B4 (0, 0, 1) bzw. W (3, 3, 3).
Am Punkt W4 sind alle Koordinatenwerte gleich "3",
und eine Projektion mit einer Helligkeit, die das Dreifache von
der einer herkömmlichen
Vorrichtung ist, kann durchgeführt
werden, wenn das Bild ein monochromatisches Bild ist, wie vorstehend
beschrieben ist. Wenn die Sättigung mit
Bezug auf alle Farben hoch ist, wird eine Beleuchtung mit weißem Licht
nicht durchgeführt.
In dem Fall eines nur roten Bildes kann die Periode der Beleuchtung
durch grünes
und blaues Licht beseitigt werden.
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Durch
die Einstellung der Zeiten t5 und t6, oder allgemeiner gesagt, der
Periode, während
der das weiße
Licht auf den räumlichen
Lichtmodulator 8 auftrifft, können die Helligkeit und Sättigung
des Bildes eingestellt werden. Demgemäß können die Helligkeit und die
Sättigung
des Bildes in Abhängigkeit von
dem Merkmal des Bildes eingestellt werden. Beispielsweise kann in
dem Fall eines Bildes mit einer kleinen Sättigung die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts
vergrößert werden,
um die Helligkeit des Bildes zu erhöhen. In dem Fall eines Bildes mit
einer hohen Sättigung
wird die zeitliche Durchschnittsintensität des weißen Lichts verringert, um nicht
die Lebhaftigkeit der Farben des Bildes zu verlieren.
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Bei
dem vorstehenden Ausführungsbeispiel werden
das an dem Farbrad 51 reflektierte Licht und das durch
das Farbrad 51 hindurchgegangene Licht kombiniert, um weißes Licht
zu bilden, so dass das Licht von der Lichtquelle wirksam ausgenutzt
werden kann. Weiterhin wird durch Einstellen der Zeiten, zu denen
die Lichtblende 12 geöffnet
und geschlossen ist, die Zeitdauer, während der das an dem Farbrad 51 reflektierte
Licht und das durch das Farbrad 51 hindurchgegangene Licht
kombiniert werden, um weißes
Licht zu erzeugen, eingestellt, um hierdurch indirekt die zeitliche
Durchschnittsintensität
des weißen
Lichts und die Intensität
des Lichts jeder Farbe einzustellen. Demgemäß können das weiße Licht und
das Licht jeder Farbe mit einer einfachen Konfiguration und effizient
eingestellt werden.
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Darüber hinaus
wird, da das Filter jeder Farbe aus dichroitischem Filter gebildet
ist, das Licht effizient reflektiert, und das Licht von der Lichtquelle kann
effizienter ausgenutzt werden.
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Weiterhin
wird das an der Auftrefffläche
des Farbfilters reflektierte Licht an der Austrittsfläche desselben
Farbfilters kombiniert, so dass die Gesamtkonfiguration der Vorrichtung
einfach ist und der Ausnutzungsgrad des Lichts hoch ist.
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Zusätzlich wird
die Lichtblende 12 aus einer Flüssigkristallblende gebildet,
die Mittel zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität von weißem Licht
können
durch Teile realisiert werden, die kostengünstig sind und wenig Leistung
verbrauchen.
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Ausführungsbeispiel 2
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Beim
Ausführungsbeispiel
1 wird die Periode, während
der die Lichtblende 12 geöffnet ist, eingestellt, um
die zeitliche Durchschnittsintensität von Licht einzustellen. Alternativ
kann das Verhältnis
des hin durchgehenden Lichts zu dem auf die Lichtblende 12 auftreffenden
Licht eingestellt werden. Die Illustration einer derartigen Konfiguration
ist identisch mit der nach 1. Jedoch
ist die Arbeitsweise der Lichtblende 12 unterschiedlich.
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D.h.,
beim Ausführungsbeispiel
1 ist, wenn die Lichtblende 12 geöffnet ist, die Intensität des von der
Lichtblende 12 emittierten Lichts identisch mit der des
auftreffenden Lichts. Beim Ausführungsbeispiel 2
ist ein vorbestimmter Anteil des auftreffenden Lichts das emittierte
Licht. Ein Beispiel ist in 5 gezeigt.
Bei dem in 5 gezeigten Beispiel ist
die Öffnung
(Gesamtdurchlässigkeit)
P der Lichtblende 12 gleich 1/3 während der Periode, während der
das Farbrad 51 das grüne
Licht und das blaue Licht durchlässt.
D.h., ein Drittel (oder 33,3%) des auftreffenden Lichts ist das
emittierte Licht.
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Das
von der Lichtblende 12 emittierte Licht wird an der Austrittsfläche 60b des
Farbrads 51 mit dem Licht kombiniert, das durch das Farbrad 51 hindurchgegangen
ist. Demgemäß ist das
auf den räumlichen
optischen Modulator 8 auftreffende Licht wie in 5C biss 5E gezeigt.
D.h., das rote Licht trifft mit einer Intensität von 100% auf (Dies nimmt
die Intensität
des auf das Farbrad 51 auftreffenden Lichts als eine Bezugsgröße. Dies
gilt für
die nachfolgende Beschreibung.) während der Periode von t1 bis
t2, und 33,3% während
der Periode von t2 bis t4. Das grüne Licht trifft auf den räumlichen
optischen Modulator 8 mit einer Intensität von 100%
während
der Periode von t2 bis t3 und von 33,3% während der Periode von t3 bis
t4 auf. Das blaue Licht trifft auf den räumlichen optischen Modulator 8 mit
einer Intensität von
33,3% während
der Periode von t2 bis t3 und von 100% wäh rend der Periode von t3 bis
t4 auf.
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Demgemäß beträgt die zeitliche
Durchschnittsintensität
des roten Lichts: 1 + 0,333 × 2
= 1,67;
die zeitliche Durchschnittsintensität des grünen Lichts beträgt: 1 +
0,333 × 1
= 1,33; und
die zeitliche Durchschnittsintensität des blauen Lichts
beträgt:
1 + 0,333 × 1
= 1,33.
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Das
Ergebnis ist äquivalent
zu dem des in Verbindung mit Ausführungsbeispiel 1 beschriebenen
Beispiels, bei dem die Lichtblende 12 während eines Drittels der Periode
von jeder der Perioden für grün und blau
vollständig
geöffnet
ist.
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Da
die Intensität
von auf den räumlichen
optischen Modulator 8 während
der Periode von t2 bis t3 33,3% in Bezug auf das rote Licht und
das blaue Licht und 100% mit Bezug auf das grüne Licht beträgt, kann
dies so betrachtet werden, dass P = 33,3% des grünen Lichts zusammen mit dem
roten und dem blauen Licht weißes
Licht bildet, während der
Rest (1 – P)
= 66,7% den räumlichen
optischen Modulator 8 als grünes Licht erreicht. In gleicher
Weise kann, da die Intensität
von auf den räumlichen
optischen Modulator 8 auftreffenden Licht während der Periode
von t3 bis t4 gleich 33,3% mit Bezug auf das rote Licht und das
grüne Licht
und gleich 100% mit Bezug auf das blaue Licht beträgt, dies
so betrachtet werden, dass P = 33,3% des blauen Lichts zusammen
mit dem roten und dem grünen
Licht weißes Licht
bildet, während
der Rest (1 – P)
= 66,7% den räumlichen
optischen Modulator 8 als blaues Licht erreicht. 6A bis 6D zeigen
die Teilung von jeder drei Primärfarben
in die das weiße Licht
iW'(t) bildende
Komponente und die verbleibende Komponente iR'(t), iG'(t) und iB'(t) (als rote Lichtkomponente, grüne Lichtkomponente
bzw. blaue Lichtkomponente bezeichnet).
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Wie
illustriert ist, werden während
der Periode von t2 bis t4 das weiße Licht und die grüne Lichtkomponente
und die blaue Lichtkomponente überlagert,
so dass der räumliche
optische Modulator 8 durch eine Kombination des Helligkeitssignals
und der Signale der jeweiligen einander überlagerten Farben getrieben
wird. Beispielsweise werden von t2 bis t3 das weiße Licht
und die grüne
Lichtkomponente einander überlagert,
so dass der räumliche
optische Modulator 8 durch ein Signal getrieben wird, das durch Überlagern
des Helligkeitssignals und des grünen Lichtsignals erhalten wurde.
Von t3 bis t4 werden das weiße
Licht und die blaue Lichtkomponente einander überlagert, so dass der räumliche
optische Modulator 8 durch ein Signal, das durch Überlagern
des Helligkeitssignals und des blauen Lichtsignals erhalten wurde,
getrieben wird. Die Steuerung und Zuführung des Treibersignals für diesen
Zweck werden von der Steuervorrichtung 15 durchgeführt.
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Die
zum Einstellen der zeitlichen Durchschnittsintensität von Licht
verwendete Lichtblende 12 braucht nicht eine solche zu
sein, die die optische Durchlässigkeit
gleichförmig über die
Ebene verändert.
Beispielsweise kann eine Blende, bei der ihre Ebene in mehrere Bereiche
geteilt ist und das Öffnen/Schließen jedes
Bereichs unabhängig
gesteuert wird, kombiniert mit einer Vorrichtung (räumliche Durchschnittswertbildungsvorrichtung)
zum Erhöhen der
Gleichförmigkeit
des Lichts über
die Ebene verwendet werden. Eine derartige räumliche Durchschnittswertbildungsvorrichtung kann
bereits in der optischen Vorrichtung 7 für andere
Zwecke enthalten sein, beispielsweise zum Kompensieren der Ungleichförmigkeit
von Licht von der Lichtquelle, und in diesem Fall kann dieselbe
Vorrichtung verwendet werden zur Erhöhung der Gleichförmigkeit über die Ebene
des Lichts, das durch die Lichtblende 12 hindurchgegangen
ist.
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Somit
ist die Gleichförmigkeit
der Lichtdurchlässigkeit über die
Fläche,
durch die das Licht hindurchgeht, nicht notwendigerweise wichtig,
so dass verschiedene Typen von Flüssigkristallvorrichtungen verwendet
werden können.
Unter den verschiedenen Typen können
ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtungen
mit einer hohen Geschwindigkeit von mehreren zehn Mikrosekunden
arbeiten, und sie sind vorteilhaft darin, dass sie die Schaltzeiten
verkürzen können.
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Darüber hinaus
können
die Steuerung des Öffnens/Schließens (wie
mit Bezug auf 2 erläutert) und
die Steuerung des Durchlässigkeitsverhältnisses
(wie mit Bezug 5 und 6 erläutert) kombiniert
durchgeführt
werden.
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Ausführungsbeispiel 3
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Beim
Ausführungsbeispiel
1 und Ausführungsbeispiel
2 wird das an der Auftrefffläche 60a des Farbrads
reflektierte Licht zu der Lichtblende 12 geleitet. Jedoch
kann anderes als das an der Auftrefffläche 60a des Farbrads 51 reflektierte
Licht zu der Lichtblende 12 geleitet werden, und das durch
die Lichtblende 12 hindurchgegangene Licht kann mit dem
Licht, das durch das Farbrad hindurchgegangen ist, kombiniert werden.
Beispielsweise ist, wie in 7 gezeigt
ist, eine Lichtquelle 41 vorgesehen, die von der das zu
dem Farbrad gerichtete Licht emittierenden Lichtquelle 1 getrennt
ist, und das Licht von der Lichtquelle 41 wird durch eine
der optischen Vorrichtung 4 ähnliche optische Vorrichtung 44,
die Lichtblende 12 und eine der Lichtleitvorrichtung 11b ähnliche
Lichtleitvorrichtung 45 geleitet und werden in einer Zusammensetzvorrichtung
wie einem dichroitischen Prisma 43 kombiniert, und das
kombinierte Licht kann zu dem räumlichen
optischen Modulator 8 geleitet werden. In diesem Fall kann
das Farbrad 51 ein solches sein, dessen Drehachse mit der
Richtung übereinstimmt,
in der sich das auftreffende Licht fortpflanzt (d.h., dieselbe wie
die bei dem Beispiel nach dem Stand der Technik gemäß 8 gezeigte).
Aus diesem Grund wird das Farbrad in 7 durch
die Bezugszahl 5 identifiziert, die identisch mit der in 8 ist.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
1 bis 3 wird die Lichtblende 12 aus einer Flüssigkristallblende
gebildet. Die Lichtblende 12 kann jedoch jede andere Konfiguration
haben. Darüber
hinaus sind in den beschriebenen Ausführungsbeispielen die Farbfilter
dichroitische Filter, aber andere Typen von Farbfiltern können stattdessen
verwendet werden. Weiterhin ist in den beschriebenen Ausführungsbeispielen
die sequentielle Farbauswahlvorrichtung aus einem plattenförmigen Teil
gebildet, das um eine Drehachse drehbar gehalten ist, und das plattenförmige Teil
wird durch Linien, die sich radial von der Drehachse erstrecken,
in drei oder mehr Bereiche geteilt, und zumindest drei dieser Bereiche
haben Farbfilter von drei Primärfarben
rot, grün
und blau. Die Erfindung ist nicht auf eine derartige Anordnung beschränkt, und jeder
andere Typ von Filtern kann verwendet werden.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
1 bis 3 wird die sich drehende sequentielle Farbauswahlvorrichtung
verwendet, aber andere Typen von Filtern können verwendet werden.