JP2002182128A - 映像投影用カラーフィルタ装置および映像投影装置 - Google Patents
映像投影用カラーフィルタ装置および映像投影装置Info
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- JP2002182128A JP2002182128A JP2000378825A JP2000378825A JP2002182128A JP 2002182128 A JP2002182128 A JP 2002182128A JP 2000378825 A JP2000378825 A JP 2000378825A JP 2000378825 A JP2000378825 A JP 2000378825A JP 2002182128 A JP2002182128 A JP 2002182128A
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Abstract
ルタ部分の断面積を少なくして、装置を小型化すること
ができる映像投影用カラーフィルタ装置および映像投影
装置を提供する。 【解決手段】 映像投影装置10は、光源部11、カラ
ーホイール部14、ディジタルライトバルブ18および
投影レンズ部19を備える。カラーホイール部14は回
転可能な胴体部を含む。胴体部は、6つの側面領域を有
し、任意の側面領域が光の経路に直交するように配置さ
れる。側面領域には3種類のカラーフィルタが設けら
れ、2種類のカラーフィルタは光の経路上に位置するよ
うになっている。胴体部を回転させることで、光源部1
1からの光の経路上に位置するカラーフィルタを切り替
えて特定の波長領域の光のみを透過させ、この光をディ
ジタルライトバルブ18の一例であるDMDで反射させ
る。この反射光に対応する映像が投影レンズ部19によ
りスクリーンに投影される。
Description
ションテレビジョンやビデオプロジェクタのように、カ
ラー映像をスクリーンに投影する映像投影装置に用いら
れる映像投影用カラーフィルタ装置および映像投影装置
に関する。
ョンやビデオプロジェクタのような映像投影装置は、液
晶表示素子(LCD;Liquid Crystal Display)、小型
の陰極線管(CRT;Cathode Ray Tube)、またはME
MS(Micro-Electromechanical System)を用いたDM
D(Digital Micromirror Device;ディジタルマイクロ
ミラーデバイス)などの映像表示素子により映像を形成
し、この映像を光学的に拡大してスクリーンに投影して
いる。このような映像投影装置としては、その構成上か
ら、単板式、多板式、および3板式のものなどがある。
現在、多く用いられているのは単板式および3板式のも
のである。
ある赤色(R)、緑色(G)および青色(B)のそれぞ
れに対して独立に映像表示素子を設け、光源から例えば
白色光が出射された場合に、この白色光から赤色、緑色
および青色の光をそれぞれ分離し、分離した光をそれぞ
れ対応する映像表示素子に入射して変調した後、その光
に対応する映像を拡大してスクリーンに投影している。
この3板式の利点として、光の利用効率の向上や画素の
高精細化が挙げられるが、装置の大型化、部品点数の増
大、複雑な光学系による調整の煩雑さによりコストがか
かるなどの欠点も多い。そのため、3板式のものは、業
務用または一部エンドユーザ向けとして用いられてい
る。
映像表示素子のみを設け、この映像表示素子自体がカラ
ー表示機能を有しているもの(例えばLCD方式)と、
映像表示素子自体にはカラー表示機能を有しておらず、
光源から出射された光から赤色、緑色または青色を選択
することにより、赤色、緑色または青色の画像をシリア
ルに表示し、これによりカラー画像(映像)を表現する
ものとがある。後者の代表的なものとしては、DMDを
用いたディジタルライトバルブ方式の単板プロジェクタ
がある。特に、この単板プロジェクタは、(1)3板式
のものと比較して光量が1/3以下になるので、スクリ
ーンに表示される映像が暗くなる、(2)カラーホイー
ルが必要となる、(3)映像表示素子の表示可能周波数
を高くする必要があるなどの欠点がある。しかし、装置
が簡素化できると共に、小型軽量で高価な映像表示素子
を1つ用いるだけでよいなどの利点がある。
な、カラーホイールを備えた従来の反射型の映像投影装
置について説明する。図11はその構成を表したもので
ある。図11に示した映像投影装置100は、光源部1
01、コンデンサレンズ102,103、カラーホイー
ル部104、マルチレンズアレイ105,106、ディ
ジタルライトバルブ107および投影レンズ部108を
備えている。光源部101は、例えばメタルハライドラ
ンプのような、白色光を発光するランプ101Aと、こ
のランプ101Aからの光を所定の方向に反射させる反
射鏡101Bと、必要に応じて赤外線反射フィルタ(図
示せず)とを含む。カラーホイール部104は、それぞ
れ同一の面積を有する、赤色、緑色および青色の3種類
のカラーフィルタ、またはこれらのカラーフィルタの他
に透明のフィルタが設けられた円板部104Aと、この
円板部104Aを回転軸104Bを中心として回転させ
る駆動モータ104Cとを含む。光源部101からの光
は、コンデンサレンズ102によって集光された後、カ
ラーホイール部104の円板部104Aに設けられたフ
ィルタを透過する。この光は、コンデンサレンズ103
によって平行光になった後、マルチレンズアレイ10
5,106を透過する。これにより、画角内の光量を均
一にさせる。マルチレンズアレイ105,106を透過
した光は、表示制御回路(図示せず)から出力された映
像信号に応じて動作するディジタルライトバルブ107
によって選択的に反射される。この反射光を投影レンズ
部108によってスクリーン(図示せず)に結像させる
ことにより、映像が表示される。
投影装置100では、カラーホイール部104を透過す
る光は、円板部104Aに設けられたカラーフィルタに
より、赤色、緑色または青色の波長に相当する光に変換
される。ここで、赤色、緑色および青色のカラーフィル
タのうちいずれか1つのカラーフィルタが光の経路上に
位置するように、円板部104Aをディジタルライトバ
ルブ107の動作速度に応じて回転させることによっ
て、所望の色の光を選択的にディジタルライトバルブ1
07に入射させるようにしている。しかしながら、円板
部104Aは、映像投影装置の構成上広い空間を占有し
てしまうため、装置を小型化することができないという
問題がある。これを解決するために、例えば雨傘のよう
に小さく畳んだ形状のカラーホイール部を用いた映像投
影装置が提案されている(特開平11−30712号公
報)が、このカラーホイール部も、基本的には従来の円
板部を有するカラーホイール部と同様に、装置を小型化
することができないという問題がある。更に、光軸とカ
ラーホイール部の回転軸の間の角度の調整が簡単ではな
いため、機械的な設計が困難となるという問題もある。
ので、その目的は、必要な光の経路の断面積に対するカ
ラーフィルタ部分の断面積を少なくして、装置を小型化
することができる映像投影用カラーフィルタ装置および
映像投影装置を提供することにある。
カラーフィルタ装置は、外周に沿って分割された複数の
側面領域を有すると共に回転軸を中心に回転可能であ
り、複数の側面領域のうちの任意の側面領域が光源から
出射された光の経路に対して直交するように配置される
胴体部と、この胴体部の側面領域に配設された3種類以
上のカラーフィルタと、胴体部を回転させることにより
光の経路上に位置するカラーフィルタを切り替え、光源
からの光のうちの特定波長の光を選択的に透過させる駆
動手段とを備えた構成を有している。
と、外周に沿って分割された複数の側面領域を有すると
共に回転軸を中心に回転可能であり、複数の側面領域の
うちの任意の側面領域が光源から出射された光の経路に
対して直交するように配置される胴体部と、この胴体部
の側面領域に配設された3種類以上のカラーフィルタ
と、胴体部を回転させることにより光の経路上に位置す
るカラーフィルタを切り替え、光源からの光のうちの特
定波長の光を選択的に透過させる駆動手段と、前記光の
経路上に位置するカラーフィルタを透過した光を反射さ
せる映像表示素子と、この映像表示素子から反射された
光に対応する映像をスクリーンに投影するための投影レ
ンズ部とを備えた構成を有している。
置では、外周に沿って分割された複数の側面領域を有す
ると共に回転軸を中心に回転可能であり、複数の側面領
域のうちの任意の側面領域が光源から出射された光の経
路に対して直交するように配置され、側面領域に3種類
以上のカラーフィルタが配設される胴体部が、駆動手段
により回転される。これにより、光の経路上に位置する
カラーフィルタが切り替えられ、光源からの光のうちの
特定波長の光が選択的に透過される。
って分割された複数の側面領域を有すると共に回転軸を
中心に回転可能であり、複数の側面領域のうちの任意の
側面領域が光源から出射された光の経路に対して直交す
るように配置され、側面領域に3種類以上のカラーフィ
ルタが配設される胴体部が、駆動手段により回転され
る。これにより、光の経路上に位置するカラーフィルタ
が切り替えられ、光源からの光のうちの特定波長の光が
選択的に透過される。そして、光の経路上に位置するカ
ラーフィルタを透過した光は映像表示素子によって反射
され、この映像表示素子から反射された光に対応する映
像は、投影レンズ部によってスクリーンに投影される。
て図面を参照して詳細に説明する。
影用カラーフィルタ装置を備えた映像投影装置10の構
成を表すものである。この映像投影装置10は、スクリ
ーン(図示せず)に対して映像の投影を行うものであ
り、光源部11、コンデンサレンズ12,13、カラー
ホイール部14、光遮蔽板15、マルチレンズアレイ1
6,17、ディジタルライトバルブ18および投影レン
ズ部19を備えている。
11Bを含む。ランプ11Aは、例えばメタルハライド
ランプであり、白色光を出射するようになっている。反
射鏡11Bは、ランプ11Aから出射した光を所定の方
向に反射するものである。コンデンサレンズ12は、光
源部11からの光を集光するようになっている。コンデ
ンサレンズ13は、カラーホイール部14を透過した光
を平行光にするものである。光遮蔽板15は、開口部1
5Aを有し、例えば長方形状または正方形状に形成さ
れ、不要な光がカラーホイール部14に入射して迷光と
なるのを防止するようになっている。
14の構成を表したものである。図3は、図2に示すI
IB−IIB線に沿った断面図、図4は図3に示す矢印
の方向D1から見たものである。なお、図2において
は、光遮蔽板15は図示していない。このカラーホイー
ル部14は、中空部20Aを有する例えば角柱状(ここ
では6角柱状)の胴体部20を含む。この胴体部20
は、外周に沿って分割された複数(6つ)の側面領域を
有すると共に、回転軸28を中心に回転可能であり、こ
れらの側面領域のうちの任意の側面領域が光の経路に対
して直交するように配置される。この胴体部20の側面
領域には、例えば3種類のカラーフィルタ21,22,
23,24,25,26が設けられている。胴体部20
の長手方向における一端部は例えば円板状の支持部27
によって支持されている。この支持部27は、回転軸2
8を介して駆動モータ29に連結されている。
ば、透明なガラス、または透明アクリル樹脂のような透
明なプラスチックからなる。駆動モータ29は、回転軸
28を回転中心28Aとして、支持部27を例えば時計
回りまたは反時計回りの方向D2に回転させることで、
光の経路上に位置するカラーフィルタ21〜26の種類
を切り替えるようになっている。
スまたはプラスチックからなり、開口部15Aとほぼ同
じ大きさを有する長方形状または正方形状の平板であ
る。これらのカラーフィルタ21〜26は特定の波長領
域の光のみを透過させるようになっており、例えば、カ
ラーフィルタ21,22は黄色、カラーフィルタ23,
24はシアン色、カラーフィルタ25,26はマゼンタ
色のものである。カラーフィルタ21〜26のうち、2
種類のカラーフィルタ(図3では、カラーフィルタ2
1,24)は、方向D1から入射した光の経路上に常に
位置するようになっている。
のうち、2種類のカラーフィルタを光の経路上に位置さ
せた場合に透過する光について説明する。図5(A),
(B),(C)は、2種類のカラーフィルタの組み合わ
せと各組み合わせとにより生じる色との関係を説明する
ためのものである。例えば、図5(A)に示したよう
に、シアン色のカラーフィルタと黄色のカラーフィルタ
を組み合わせた場合には、カラーホイール部14に入射
した白色光は緑色の光になる。同様に、図5(B)に示
したように、マゼンタ色のカラーフィルタとシアン色の
カラーフィルタを組み合わせた場合には、白色光は青色
の光となる。また同様に、図5(C)に示したように、
黄色のカラーフィルタとマゼンタ色のカラーフィルタを
組み合わせた場合には、白色光は赤色の光となる。
おける波長と透過率との関係、図7は緑色、赤色および
青色における波長とその透過率との関係をそれぞれ説明
するためのものである。なお、図6(A)はシアン色、
図6(B)は黄色、図6(C)はマゼンタ色、図7
(A)は緑色、図7(B)は赤色、図7(C)は青色の
場合をそれぞれ表している。図5(A)のように白色光
が緑色の光になるのは、図6(A),(B)および図7
(A)から容易にわかる。この場合、それぞれ所定のカ
ットオフ波長を有するシアン色および黄色のカラーフィ
ルタを用いることにより、緑色の光の波長範囲を任意に
設定することができる。同様に、図5(B)のように白
色光が青色の光になるのは、図6(A),(C)および
図7(C)から容易にかわる。この場合、短波長側で所
定のカットオフ波長を有するマゼンタ色のカラーフィル
タを用いることにより、青色の光の波長範囲を任意に設
定することができる。また同様に、図5(C)のように
白色光が赤色の光になるのは、図6(B),(C)およ
び図7(B)から容易にわかる。この場合、長波長側で
所定のカットオフ波長を有するマゼンタ色のカラーフィ
ルタを用いることにより、赤色の光の波長範囲を任意に
設定することができる。以上のように、2種類の補色系
のカラーフィルタを用いて所定の色の光を透過させるよ
うにしているので、原色光(赤色、緑色および青色)の
カラーフィルタを用いる場合よりも、光の波長範囲を任
意に設定することが可能となる。
ライトバルブ18は、例えば半導体基板上に、それぞれ
所定の傾斜角で傾斜可能に配列されている多数の微小な
反射板を含み、映像表示制御回路(図示せず)からの映
像信号に応じて、反射光のオン・オフを行う反射型の映
像表示素子(DMD)であり、コンデンサレンズ13を
透過した平行光を選択的に反射するようになっている。
なお、ディジタルライトバルブ18として、例えば反射
型の液晶表示パネルを用いるようにしてもよい。投影レ
ンズ部19は、ディジタルライトバルブ18によって選
択された光に対応する映像をスクリーンに投影するもの
である。
置10の作用について説明する。
射鏡11Bによって所定の方向に反射される。この反射
光は、コンデンサレンズ12によって集光された後、光
遮蔽板15の開口部15Aを通過し、カラーホイール部
14に入射される。この入射光は、ディジタルライトバ
ルブ18の一例であるDMDの動作速度に応じて、駆動
モータ29により胴体部20を回転させてカラーフィル
タ21〜26のうち2種類のカラーフィルタを光の経路
上に位置させることにより、所定の色の光に変換され
る。変換された光は、コンデンサレンズ13によって平
行光になり、マルチレンズアレイ16,17を透過した
後、DMDによって選択的に反射される。この反射光が
投影レンズ部19によってスクリーンに結像することに
より、映像が表示される。
ホイール部14において、側面領域に3種類のカラーフ
ィルタ21〜26が設けられた回転可能な胴体部20
を、任意の側面領域が光の経路に対して直交するように
配置し、この胴体部20を回転させることにより光の経
路上に位置するカラーフィルタを切り替えている。従っ
て、各カラーフィルタが円板部に扇状にかつ平面的に設
けられた従来のカラーホイール部では、光の経路上に位
置する各カラーフィルタにおいて光学的に不要な領域が
生じると共に、カラーフィルタ全体の面積を必要な光の
経路の断面積の約3倍以上にしなければならないのに対
して、上記のカラーホイール部14では、各カラーフィ
ルタ21〜26が胴体部20に長方形状(または正方形
状)でかつ立体的に設けられているので、各カラーフィ
ルタにおいて光学的に不要な領域をほとんどなくすこと
ができると共に、カラーフィルタ部分の断面積を光の経
路の断面積の約2倍までに抑えることができ、映像投影
装置を小型化することが可能となる。また、胴体部20
の中空部20Aには光学部品を配置することができ、こ
れにより、映像投影装置の小型化がさらに可能となる。
りに、図8に示した構成のカラーホイール部を用いるよ
うにしてもよい。このカラーホイール部は、支持部27
に設けられた、中空部30Aを有する例えば円筒状の胴
体部30と、その側面領域に設けられた3種類の湾曲状
のカラーフィルタ31,32,33とを含む。そして、
回転中心34に基づき方向D3に支持部27を回転させ
ることで、光の経路上に位置するカラーフィルタ31〜
33の種類が切り替わるようになっている。このカラー
ホイール部においても、方向D4から入射した光の経路
上に、2種類のカラーフィルタ(図8では、カラーフィ
ルタ31,32)が常に位置するようになっている。
部を用いるようにしてもよい。このカラーホイール部
は、支持部27に設けられた、中空部40Aを有する例
えば3角柱状の胴体部40と、その3つの側面領域に設
けられた3種類の平板状のカラーフィルタ41,42,
43とを含む。そして、回転中心44に基づき方向D5
に支持部27を回転させることで、光の経路上に位置す
るカラーフィルタ41〜43の種類が切り替わるように
なっている。このカラーホイール部においても、方向D
6から入射した光の経路上に、2種類のカラーフィルタ
(図9では、カラーフィルタ42,43)が常に位置す
るようになっている。
代わりに、図10に示したような、原色系のカラーフィ
ルタ51,52,53を用いるようにしてもよい。図1
0に示したカラーホイール部は、図3に示したカラーホ
イール部と同一の形状を有しているが、このカラーホイ
ール部では、中空部50Aを有する胴体部50の6つの
側面領域のうち互いに隣接しない3つの側面領域に、3
種類の平板状のカラーフィルタ51〜53がそれぞれ設
けられる。また、残りの3つの側面領域に対しては、例
えば3つの透明ガラス54,55,56がそれぞれ設け
られる。そして、回転中心57に基づき方向D7に支持
部27を回転させることで、光の経路上に位置するカラ
ーフィルタ51〜53の種類が切り替わるようになって
いる。なお、このカラーホイール部においては、方向D
8から入射した光の経路上に、1種類のカラーフィルタ
および透明ガラス(図10では、カラーフィルタ51お
よび透明ガラス55)が、常に位置するようになってい
る。
たが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、
種々の変形が可能である。例えば、カラーホイール部の
胴体部として、8角形状またはそれ以上の角を有する形
状のものを用いるようにしてもよい。
用カラーフィルタ装置によれば、外周に沿って分割され
た複数の側面領域を有すると共に回転軸を中心に回転可
能であり、複数の側面領域のうちの任意の側面領域が光
源から出射された光の経路に対して直交するように配置
され、側面領域に3種類以上のカラーフィルタが配設さ
れる胴体部を回転させ、これにより、光の経路上に位置
するカラーフィルタの種類を切り替えて、光源からの光
のうちの特定波長の光を選択的に透過させるようにした
ので、必要な光の経路の断面積に対するカラーフィルタ
部分の断面積を少なくして、装置を小型化することがで
きる。
周に沿って分割された複数の側面領域を有すると共に回
転軸を中心に回転可能であり、複数の側面領域のうちの
任意の側面領域が光源から出射された光の経路に対して
直交するように配置され、側面領域に3種類以上のカラ
ーフィルタが配設される胴体部を回転させ、これによ
り、光の経路上に位置するカラーフィルタの種類を切り
替えて、光源からの光のうちの特定波長の光を選択的に
透過させた後、光の経路上に位置するカラーフィルタを
透過した光を映像表示素子によって反射させ、この映像
表示素子から反射された光に対応する映像を、投影レン
ズ部によってスクリーンに投影するようにしたので、必
要な光の経路の断面積に対するカラーフィルタ部分の断
面積を少なくして、装置を小型化することができる。
カラーフィルタ装置を備えた映像投影装置の構成を表す
図である。
である。
面図である。
射方向から見た図である。
組み合わせにより生じる色との関係を説明するための図
である。
と透過率との関係を説明するための図である。
率との関係を説明するための図である。
す断面図である。
す断面図である。
表す断面図である。
11B…反射鏡、12,13…コンデンサレンズ、14
…カラーホイール部、15…光遮蔽板、15A…開口
部、16,17…マルチレンズアレイ、18…ディジタ
ルライトバルブ、19…投影レンズ部、20,30,4
0,50…胴体部、20A,30A,40A,50A…
中空部、21〜26,31〜33,41〜43、51〜
53…カラーフィルタ、27…支持部、28…回転軸、
29…駆動モータ、54〜56…透明ガラス。
Claims (12)
- 【請求項1】 外周に沿って分割された複数の側面領域
を有すると共に回転軸を中心に回転可能であり、前記複
数の側面領域のうちの任意の側面領域が光源から出射さ
れた光の経路に対して直交するように配置される胴体部
と、 この胴体部の前記側面領域に配設された3種類以上のカ
ラーフィルタと、 前記胴体部を回転させることにより前記光の経路上に位
置するカラーフィルタを切り替え、前記光源からの光の
うちの特定波長の光を選択的に透過させる駆動手段とを
備えたことを特徴とする映像投影用カラーフィルタ装
置。 - 【請求項2】 前記胴体部は、透明なガラスまたは透明
なプラスチックからなることを特徴とする請求項1記載
の映像投影用カラーフィルタ装置。 - 【請求項3】 前記胴体部は、中空でかつ角柱状または
円筒状に形成されたものであることを特徴とする請求項
1記載の映像投影用カラーフィルタ装置。 - 【請求項4】 前記胴体部は、3角柱状または6角柱状
に形成されたものであることを特徴とする請求項3記載
の映像投影用カラーフィルタ装置。 - 【請求項5】 前記カラーフィルタは、シアン色、マゼ
ンタ色および黄色のものであることを特徴とする請求項
1記載の映像投影用カラーフィルタ装置。 - 【請求項6】 前記カラーフィルタのうち、2種類のカ
ラーフィルタが、前記光の経路上に位置するように前記
胴体部の側面領域に配設されていることを特徴とする請
求項1記載の映像投影用カラーフィルタ装置。 - 【請求項7】 光源と、 外周に沿って分割された複数の側面領域を有すると共に
回転軸を中心に回転可能であり、前記複数の側面領域の
うちの任意の側面領域が光源から出射された光の経路に
対して直交するように配置される胴体部と、 この胴体部の前記側面領域に配設された3種類以上のカ
ラーフィルタと、 前記胴体部を回転させることにより前記光の経路上に位
置するカラーフィルタを切り替え、前記光源からの光の
うちの特定波長の光を選択的に透過させる駆動手段と、 前記光の経路上に位置するカラーフィルタを透過した光
を反射させる映像表示素子と、 前記映像表示素子から反射された光に対応する映像をス
クリーンに投影するための投影レンズ部とを備えたこと
を特徴とする映像投影装置。 - 【請求項8】 前記胴体部は、透明なガラスまたは透明
なプラスチックからなることを特徴とする請求項7記載
の映像投影装置。 - 【請求項9】 前記胴体部は、中空でかつ角柱状または
円筒状に形成されたものであることを特徴とする請求項
7記載の映像投影装置。 - 【請求項10】 前記胴体部は、3角柱状または6角柱
状に形成されたものであることを特徴とする請求項9記
載の映像投影装置。 - 【請求項11】 前記カラーフィルタは、シアン色、マ
ゼンタ色および黄色のものであることを特徴とする請求
項7記載の映像投影装置。 - 【請求項12】 前記カラーフィルタのうち、2種類の
カラーフィルタが、前記光の経路上に位置するように前
記胴体部の側面領域に配設されていることを特徴とする
請求項7記載の映像投影装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000378825A JP2002182128A (ja) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | 映像投影用カラーフィルタ装置および映像投影装置 |
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JP2000378825A JP2002182128A (ja) | 2000-12-13 | 2000-12-13 | 映像投影用カラーフィルタ装置および映像投影装置 |
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JP2002182128A true JP2002182128A (ja) | 2002-06-26 |
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JP (1) | JP2002182128A (ja) |
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