JP2003098330A - 光照射装置および表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の帯域の光を照射することにより照明に
使用することができ、少なくとも１つの帯域については
色調を調整可能な光照射装置と表示装置を得る。 【解決手段】 白色光を使用してこれをフィルタで分光
し、これによって順次表示を行うことでカラー表示を実
現する。単位時間に特定の帯域の光を照射する光照射装
置であって、複数の帯域の光を時系列で照射する機能を
もち、少なくとも１つの帯域の光について照射する波長
域を調整する機能をもつ。複数のカラーフィルタ片１０
１、１０２，１０３、１０４，１０５を有してなる回転
カラーフィルタ１０７、１０８が複数枚重ね合わせられ
て配置され、この重ね合わせ部分の各回転カラーフィル
タ１０７、１０８の重なりを調整することにより透過光
の色調を調整可能に構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、各種照明
装置、液晶プロジェクターなどに適用可能な光照射装置
および液晶プロジェクターのような投射型の表示装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】液晶プロジェクターなど投射型の表示装
置は、一般に白色の光源を使用し、これをダイクロイッ
クミラー、プリズム等を用いて分光し、各色に対応した
ライトバルブ(以下「ＬＶ」という)に各色に対応した画
像を表示し、各ＬＶに表示された画像を上記光源で照明
するとともに、照明された各ＬＶの画像を重ねてスクリ
ーンに投射することにより、カラー画像をスクリーン上
に表示することができるようになっている。

【０００３】一方、１枚または２枚のＬＶを使用して、
光源光を時間分光し、それぞれ対応する画像をＬＶに表
示し、これらの表示画像を合成することで、カラー画像
を得る方法がある。この方法は一般にフィールドシーケ
ンシャル方式と呼ばれている。

【０００４】このようなフィールドシーケンシャル方式
の表示装置に使用する光源は、赤緑青（以下「ＲＧＢ」
という）の各波長がフラットな分光特性を有しているこ
とが望ましい。各波長が比較的フラットな特性を持つ光
源として、キセノンランプがある。しかし、キセノンラ
ンプは、供給される電力の変換効率が低いため、電力消
費が極端に高くなるという問題点がある。そのため、一
部の画質優先の大型機で採用されているに過ぎない。一
般に広く使用されている超高圧水銀灯は、赤の帯域での
光強度が低く、また緑と赤の帯域間に、オレンジに帰属
されるスペクトルが存在する。

【０００５】このようなＲＧＢの強度が片寄っている光
源を用いてもカラーバランスのよい画像を表示すること
ができるように、各種の工夫がなされている。特開平２
０００−３４７３２４公報では、Ｒ、Ｇ、Ｂの少なくと
も一色の選択時間を、他の色の選択時間と異ならせるこ
とで、ＲＧＢの強度差を抑えるようにしたことを特徴と
する画像表示装置が提案されている。

【０００６】また、特開平２０００−２２７７８２公報
では、ＲＧＢの各フィルタ面積をそれぞれ所望の面積比
として作り込み、一方、画像信号は、諧調の重み付けに
応じて対応するカラーサブフレーム期間に選択的に色画
像を生成させることにより、良好な諧調表示を可能にし
たカラー画像生成装置が提案されている。上記各公報記
載の発明は、いずれも一度作り込まれたカラーフィルタ
の透過波長帯域は固定である。

【０００７】ホワイトバランス等の色調を調整すること
は、ライトバルブ駆動時に階調表示機能の一部を使用
し、透過率を調整することで行う。この方法は、アナロ
グ階調表示が可能なＬＶの場合、データの変換を行う際
に、バイアスを印加することで調整可能である。

【０００８】先に述べたフィールドシーケンシャル方式
は、ＬＶが１個でフルカラー表示を実現することができ
ることより、低コスト化が可能な方法として注目されて
いる。このフィールドシーケンシャルには、高速でＲＧ
Ｂに対応する表示を行うため、ＤＭＤ（デジタル・ミラ
ー・デバイス：すなわち小片のミラーを静電力等で傾け
て反射光軸を傾けることでオン・オフを行う）、強誘電
性液晶等の２値駆動を行う表示機能がＬＶとして用いら
れる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】これら二値駆動を行う
ＬＶでは、階調表示は基本的にパルス幅変調によって行
う。この場合、階調数が増加するに従い、単位あたりの
駆動時間は短くなり、また、分割数が増加するため、光
の利用効率は低下する。高階調を実現し、かつ色調を変
調するために、さらに分割数を増加すると、オン・オフ
のスイッチング回数が増加し、この部分は表示に利用で
きないことから光利用効率が低下してしまう。従来技術
ではこの点についてなんら対策を行っていない。

【００１０】本発明は以上のような従来技術の問題点を
解消するためになされたもので、第１の目的は、複数の
帯域の光を照射することにより照明に使用することがで
きる光照射装置であって、少なくとも１つの帯域につい
ては色調を調整可能な光照射装置を実現することにあ
る。

【００１１】本発明の第２の目的は、少なくともカラー
フィルタの１枚は、所定の吸収または反射特性を有する
部分と可視光域を透過する部分の二種類のカラーフィル
タからなるものを使用し、もって、他方のカラーフィル
タで変調する帯域を容易に選択することができる光照射
装置を実現することにある。

【００１２】本発明の第３の目的は、複数の回転カラー
フィルタの回転を個別に制御することで、カラーフィル
タの重なり部分を変更し、色調を調整可能にした光照射
装置を実現することにある。

【００１３】本発明の第４の目的は、複数使用する回転
カラーフィルタの回転軸を一致させることで、光軸方向
から見た投影面積を小さくし、光投射装置の小型化を実
現することにある。

【００１４】本発明の第５の目的は、複数の回転カラー
フィルタを近接させて実装することを実現し、各フィル
タを透過する光の状態をほぼ同じ状態にするとともに、
光投射装置の小型化を実現することにある。

【００１５】本発明の第６の目的は、回転カラーフィル
タとその駆動機構の実装に関し、一つの回転カラーフィ
ルタと他の回転カラーフィルタとを互いに逆向きにし、
回転カラーフィルタを向き合わせて実装することで、光
投射装置の小型化を実現することにある。

【００１６】本発明の第７の目的は、光束を絞ることに
より、光の利用効率を高めた光投射装置を実現すること
にある。

【００１７】本発明の第８の目的は、上記光投射装置を
使用した表示装置であって、画像情報を表示する素子と
してライトバルブを使用し、ライトバルブでの階調表示
特性、光利用効率を低下させることなく色調を調整可能
な表示装置を実現することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、白色光を使用
してこれをフィルタで分光し、これによって順次表示を
行うことでカラー表示を実現する。すなわち、単位時間
に特定の帯域の光を照射する光照射装置であって、複数
の帯域の光を時系列で照射する機能をもち、少なくとも
１つの帯域の光について照射する波長域を調整する機能
をもっていることを特徴とする。

【００１９】複数のカラーフィルタ片を有してなる回転
カラーフィルタが複数枚重ね合わせられて配置され、こ
の重ね合わせ部分の各回転カラーフィルタの重なりを調
整することにより透過光の色調を調整可能に構成されて
いてもよい。

【００２０】上記回転カラーフィルタの少なくとも１枚
は２種類のカラーフィルタ片からなり、２種類のカラー
フィルタ片の一方は所定の吸収または反射特性を有し、
もう一方は可視光域を透過するものであってもよい。そ
の他の本発明の特徴は、以下に述べる発明の実施の形態
を参照することによって理解することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
にかかる光照射装置、作像装置および表示装置の実施の
形態について説明する。

【００２２】実施例１ 実施例１に使用する回転カラーフィルタの例を図１に示
す。図１において、回転カラーフィルタは、ＲＧＢの各
色の帯域のみを透過するカラーフィルタ片１０１、１０
２，１０３を中心角１２０°毎で組み合わせた第１回転
カラーフィルタ１０７（図１（ａ）参照）と、黄色の帯
域のみを透過しない特性すなわち黄色カット特性を持つ
カラーフィルタ片１０５を中心角１２０°の範囲に、残
り２４０°の範囲は可視光域１０４で、９０％以上を透
過するもので構成した第２回転カラーフィルタ１０８
（図１（ｂ）参照）をそれぞれ試作した。カラーフィル
タ片１０１は赤の帯域を透過するもので、５８０ｎｍ以
上の波長の透過率は９０％以上に設定した。カラーフィ
ルタ片１０２は緑の帯域を透過するもので、４９０〜５
９０ｎｍの波長の透過率は９０％以上に設定した。カラ
ーフィルタ片１０３は青の帯域を透過するもので、４９
０ｎｍ以下の波長の透過率は９０％以上に設定した。

【００２３】第２回転カラーフィルタ１０８のカラーフ
ィルタ片１０５は、５６５〜５９０ｎｍの波長域をカッ
トし、５６５〜５９０ｎｍの波長域以外の光を９０％以
上透過させ、第２の回転カラーフィルタ１０８の、他方
のカラーフィルタ片１０４は、可視域を９０％以上透過
するように設定した。

【００２４】図１（ｃ）に示すように、上記第１回転カ
ラーフィルタ１０７と第２回転カラーフィルタ１０８を
光軸方向に重ね合わせ、白色の照明光１０６が２枚の回
転カラーフィルタ１０７、１０８を透過するように配置
した。２枚の回転カラーフィルタ１０７、１０８の相対
的な回転位置の違いによって、照明光１０６が透過する
カラーフィルタの組み合わせが異なり、双方を合わせた
フィルタ特性が変化する。図２、図３、図４に双方のフ
ィルタの組み合わせによる透過特性の変化を簡易的に示
す。図２、図３、図４において、（ａ）は第１回転フィ
ルタ１０７の各フィルタ片の透過率特性を、（ｂ）は第
２回転フィルタ１０８の黄色カットフィルタ片１０５の
透過率特性を、（ｃ）はこれら２枚の回転フィルタを組
み合わせた透過率特性を示す

【００２５】図２は、第１回転カラーフィルタ１０７の
青を透過するフィルタ片１０３と第２回転カラーフィル
タ１０８の黄色カットフィルタ片１０５を重ね合わせた
場合を示しており、図２（ｃ）に示すように、双方のフ
ィルタ１０７、１０８を合わせた透過率特性に差異は生
じない。

【００２６】図３は、第１回転カラーフィルタ１０７の
緑を透過するフィルタ片１０２と第２回転カラーフィル
タ１０８の黄色カットフィルタ片１０５を重ね合わせた
場合を示しており、図３（ｃ）に示すように、５６５〜
５９０ｎｍの黄色を示す波長がカットされている。

【００２７】図４は、第１回転カラーフィルタ１０７の
赤を透過するフィルタ片１０１と第２回転カラーフィル
タ１０８の黄色カットフィルタ片１０５を重ね合わせた
場合を示しており、図４（ｃ）に示すように、５６５〜
５９０ｎｍの黄色を示す波長がカットされている。

【００２８】もちろん、第１回転カラーフィルタ１０７
の緑を透過するフィルタ片１０２、赤を透過するフィル
タ片１０１ともに、第２カラーフィルタ１０８の可視領
域を９０％以上透過する部分１０４と重ね合わせること
で、第１回転カラーフィルタ１０７の上記各フィルタ片
１０２，１０１を透過する波長領域を透過させることが
できる。

【００２９】以上説明した第１、第２回転フィルタ１０
７、１０８の各フィルタ片同士の組み合わせと、そのと
きの透過特性をまとめて表１に示す。 表1 回転カラーフィルタ１、回転カラーフィルタ２の
組み合わせと透過光色 表１に示すように、実施例１では、第１回転カラーフィ
ルタ１０７の赤、緑各色について、第２回転カラーフィ
ルタ１０８の黄色カットフィルタ片１０５の有無で、色
純度調整が可能であることがわかる。

【００３０】このように、上記実施例は、回転カラーフ
ィルタを用いることによって、単位時間に特定の帯域の
光を照射する光照射装置であって、複数の帯域の光を時
系列で照射する機能を持っている。そして、第１回転カ
ラーフィルタ１０７と第２回転カラーフィルタ１０８と
の相対回転位置を調整して双方のカラーフィルタの、フ
ィルタ片の重なりを調整することにより、少なくとも一
つの帯域の光について照射する波長域を調整する機能を
持っている。

【００３１】実施例２ 実施例２は、実施例１に手を加え、第１、第２回転フィ
ルタ１０７、１０８に、個別に回転機構を設けたもので
ある。こうすることによって、色調を可変することがで
きる。その具体的な構造を図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示
す。いずれも、回転カラーフィルタに個別の回転駆動機
構を設けたもので、回転駆動機構として（ａ）ダイレク
ト駆動の回転モータを、（ｂ）はローラによる駆動機構
を、（ｃ）は回転ベルトによる駆動機構を使用した例を
示す。以下、これらの構成を具体的に説明する。

【００３２】図５（ａ）において、駆動源としてのモー
タ２０２は回転軸２０３を有し、この回転軸２０３は回
転カラーフィルタ２０１の回転中心に圧入等によって一
体に結合され、モータ２０２の回転駆動によって回転カ
ラーフィルタ２０１がダイレクトに回転駆動されるよう
になっている。回転カラーフィルタ２０１の回転中心か
ら外れた位置に照明光が照射されてフィルタ片を透過す
るとともに、回転カラーフィルタ２０１の回転によりそ
のフィルタ片が順次切り替えられる。回転カラーフィル
タ２０１は、前述の第１、第２回転カラーフィルタのい
ずれにも適用可能である。

【００３３】図５（ｂ）に示す駆動機構は、ローラ２０
７によって駆動するようにしたものである。駆動源とし
てのモータ２０５の回転軸にはゴムなどからなるローラ
２０７が一体に取り付けられ、このローラ２０７は回転
カラーフィルタ２０４の外周面に押し付けられている。
モータ２０５の駆動によってローラ２０７が回転する
と、この回転力が回転カラーフィルタ２０４に伝達さ
れ、回転カラーフィルタ２０４が回転軸２０６を中心に
回転駆動される。これによってフィルタ片が順次切り替
えられる。この回転カラーフィルタ２０４も、前述の第
１、第２回転カラーフィルタのいずれにも適用可能であ
る。回転軸２０６の回転抵抗を小さくするために、回転
軸２０６を、ベアリングを介して支持するとよい。

【００３４】図５（ｃ）に示す駆動機構は、ベルト２１
１とプーリ２１２，２１３を用いたものである。駆動源
としてのモータ２０９の回転軸にはプーリ２１２が一体
に取り付けられ、回転カラーフィルタ２０８の回転軸２
１０にもプーリ２１３が一体に取り付けられ、これらの
プーリ２１２，２１３に跨ってベルト２１１が掛けられ
ている。モータ２０９の回転駆動力は、プーリ２１２、
ベルト２１１、プーリ２１３を介して回転軸２１０に伝
達され、回転カラーフィルタ２０８が回転駆動され、フ
ィルタが順次駆動される。この回転カラーフィルタ２０
８も、前述の第１、第２回転カラーフィルタのいずれに
も適用可能である。

【００３５】なお、比較例として、２枚のカラーフィル
タを１個のモータで直接回転駆動する構成のものを試作
した。

【００３６】本発明による上記回転カラーフィルタ駆動
方法を、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す各構造にしたが
って、直接駆動を（ａ）、ローラ駆動を（ｂ）、ベルト
駆動を（ｃ）として回転の安定度を比較すると、安定度
は（ａ）＞（ｃ）＞（ｂ）となり、直接駆動が最も安定
した回転が得られた。

【００３７】本発明では、カラー特性を調整可能にする
ために、第１、第２の回転カラーフィルタの回転を個別
に調整可能にして、回転カラーフィルタ相互間の位相を
調整可能にする必要がある。そのために、それぞれの回
転カラーフィルタには回転位置検出手段を設け、必要に
応じて双方の位相差を検出することができるようにす
る。回転位置検出手段としては、光学的なもの、磁気的
なもの、機械的なものなど各種ある。図６は、光学的な
ものの例を示す。

【００３８】図６において、回転カラーフィルタ２１５
の外周面には、例えばアルミニウム片などからなる光の
反射体２１６が貼り付けられている。回転カラーフィル
タ２１５の外側には、回転カラーフィルタ２１５の外周
面に向かって光を照射するＬＥＤなどからなる発光部２
１３と、上記反射体２１６からの反射光を受光するフォ
トダイオードなどからなる受光部２１４が配置されてい
る。回転カラーフィルタ２１５は、透過させる光の帯域
が異なる複数のカラーフィルタ片を有しているが、図示
は省略されている。回転カラーフィルタ２１５が所定の
回転位置になると、反射体２１６からの反射光を受光部
２１４が受光し、受光部２１４は光量変化によって反射
体の通過タイミングを検出することができる。反射体２
１６が通過してから次に通過するまでの時間および回転
機構の回転速度から、詳細な各カラーフィルタ片の位置
を検出することができる。

【００３９】前述のように、モータによる回転カラーフ
ィルタ直接駆動が最も安定した回転が得られ、上記のよ
うな位置検出手段を用いることによって、複数枚の回転
カラーフィルタ間の相対位置関係を検出することができ
ることから、複数枚のカラーフィルタを駆動するモータ
間の位相調整をおこなうことで、互いのカラーフィルタ
の相対位置を調整することができる。その点、従来例で
は、あらかじめ組立時に決定したカラーフィルタ位置で
しか駆動することはできない。

【００４０】実施例３ 実施例３として、図７に回転カラーフィルタの回転軸を
一致させた例を示す。図７において、２枚の回転カラ−
フィルタ５０１、５０２を使用し、各回転カラーフィル
タ５０１，５０２の回転軸には、それぞれ独立して回転
制御が可能な回転機構として、モータ５０３、５０４を
実装した。回転機構を構成するモータ５０３、５０４の
出力軸に各回転カラーフィルタ５０１，５０２がそれぞ
れ直結され、各回転カラーフィルタ５０１，５０２が直
接回転駆動されるようになっている。各回転カラーフィ
ルタ５０１，５０２の回転軸は一つの軸線上に一致して
いる。図７に示した矢印は、照明光の光軸を示す。

【００４１】この実施例によれば、回転カラーフィルタ
の回転軸を一致させることで、光軸側から見た回転カラ
ーフィルタの投影寸法が小さくなる。そのため、スポッ
トライト等の照明装置に適用し、これを劇場等に多数設
置する用途に最適な構造を得ることができる。

【００４２】実施例４ 実施例４として、回転カラーフィルタを２枚使用する場
合を図８に示す。図８（ａ）（ｂ）において、符号６０
１、６０２、６０５、６０６はカラーフィルタ、６０
３、６０４、６０７、６０８はそれぞれのフィルタを回
転させる駆動機構を示す。図８（ａ）に示す例は、二つ
の回転カラーフィルタ６０１，６０２が、それぞれ駆動
機構としてのモータ６０３，６０４によって直接回転駆
動されるようになっている。二つの回転カラーフィルタ
６０１，６０２の回転軸は互いにずれた位置にあって互
いに平行になっていて、軸方向から見て二つの回転カラ
ーフィルタ６０１，６０２の一部が重なり合い、この重
なり合った部分を照明光が透過するようになっている。

【００４３】図８（ｂ）に示す例も、二つの回転カラー
フィルタ６０５，６０６と、モータ６０７，６０８によ
って同様に構成されている。図８（ｂ）から明らかなよ
うに、一つの回転カラーフィルタ６０５とモータ６０７
のユニットの向きと、もう一つの回転カラーフィルタ６
０６とモータ６０８のユニットの向きは同じ向きであ
り、二つの回転カラーフィルタ６０５，６０６は光軸方
向に近接させて配置されている。この例によれば、二つ
の回転カラーフィルタ６０５，６０６が照明光の光軸を
中心として外側に広がる難点はあるが、光軸方向の寸法
を短くしたいという要求に応えることができる。また、
二つの回転カラーフィルタ６０５，６０６を光軸方向に
近接させることで、透過させる光の条件（光源からのス
ポット径）をそれぞれのフィルタの位置で揃えることが
できる。

【００４４】図９は、３枚の回転カラーフィルタ６０
９，６１０，６１１と、３個の駆動源としてのモータ６
１２，６１３，６１４とによって、回転カラーフィルタ
とモータとの３個のユニットを形成した例を示してい
る。各ユニットの向きは同じである。２枚の回転カラー
フィルタ６１０，６１１は回転軸が一つの軸線上に一致
し、もう１枚の回転カラーフィルタ６０９の回転軸は、
上記回転軸から外れた位置に、しかし、上記回転軸と平
行に設置されている。また、回転カラーフィルタ６０９
は軸方向において２枚の回転カラーフィルタ６１０，６
１１の間に配置され、各回転カラーフィルタ６０９，６
１０，６１１は軸方向から見て一部が重なり合い、この
重なり合った部分を照明光が透過するように構成されて
いる。同様の構成によって、４個以上のユニットを配置
することも不可能ではない。

【００４５】図９に示す例によれば、２枚のカラーフィ
ルタ６１０，６１１間にモータ６１３が存在するため、
２枚のカラーフィルタ６１０，６１１の間隔が広い。し
たがって、各フィルタの位置において透過させる光の条
件、例えば照明光のスポット径などの条件を揃えること
ができず、光利用効率が低下する可能性がある。その対
策としてはフィルタ形状を大型化する等が考えられる
が、装置全体が大型化する可能性がある。

【００４６】ただし、図９に示す例では、２枚のカラー
フィルタ６１０、６１１の間にカラーフィルタ６０９を
設置している。いま、仮に３枚のカラーフィルタがとも
に回転軸を一致させて構成されている場合を想定する
と、３枚のカラーフィルタ間に二つのモータが配置され
ることになり、光軸方向の寸法がかなり長くなる。光軸
方向での投影面積を小さく抑える必要がある場合にはそ
れでも有効であるが、他の機器への組み込み等を考える
と、カラーフィルタの回転軸をずらして光軸方向の寸法
を短くすることが好ましい場合もある。特に光軸方向の
長さが機器の大きさに制限される用途（例えば、機器に
組み込まれる照明系）には、図９に示すような例でも、
小型化の実現に寄与することができる。

【００４７】実施例５ 図１０は、回転カラーフィルタを２枚使用した場合の別
の実施例を示す。図１０（ａ）は、回転カラーフィルタ
７０１とこれを直接回転駆動するモータ７０３のユニッ
トと、回転カラーフィルタ７０２とこれを直接回転駆動
するモータ７０４のユニットからなり、この二つのユニ
ットは互いに向きを逆にして、回転カラーフィルタ７０
１、７０２同士を向き合わせ、かつ、回転軸をずらして
配置した例を示す。回転カラーフィルタ７０１、７０２
の一部は軸方向から見て重なり合い、この重なり合った
部分を照明光が透過するようになっている。

【００４８】図１０（ｂ）は、回転カラーフィルタ７０
５とこれを直接回転駆動するモータ７０７のユニット
と、回転カラーフィルタ７０３とこれを直接回転駆動す
るモータ７０８のユニットからなり、この二つのユニッ
トは互いに向きを逆にして、回転カラーフィルタ７０
５、７０６同士を向き合わせ、かつ、回転軸を一つの軸
線上に一致させて配置した例を示す。

【００４９】図１０（ａ）（ｂ）に示す例のように、２
枚の回転カラーフィルタを互いに向き合わせて配置する
ことで、２枚の回転カラーフィルタを近接させることが
できる。そのため、カラーフィルタ表面における光源か
らの投射像を、二枚のカラーフィルタの間でほぼ同じ状
態に維持することが可能となった。上記「投射像」と
は、照明光の横断面において最も明るい部分から８０％
以内の照度を持つ部分までの照明光の像のことで、光源
スポット径という。

【００５０】光源スポット径が大きいと、カラーフィル
タの色が変化する部分、すなわち一つの色と別の色との
境界部分を光源スポット径が通過する時間が長くなる。
カラーフィルタの互いに異なる色の境界を光源スポット
が通過しているときは、カラーフィルタを透過した光が
混色されるため、表示に使用することができない。した
がって、光源スポット径が小さいほど、光利用効率は高
くなる。

【００５１】本発明、特に図１０に示す実施例では、カ
ラーフィルタを近接させることができるため、光スポッ
ト径を２枚の異なるカラーフィルタでほぼ同じ径とする
ことができ、光利用効率の低下を防ぐことができる。

【００５２】図１１は、回転カラーフィルタを３枚使用
した場合の試作例を示す。この構成では２枚のカラーフ
ィルタ７０９、７１０の間に、別の１枚のカラーフィル
タ７１１を設置している。カラーフィルタ７０９とこれ
を直接回転駆動するモータ７１２からなるユニットと、
カラーフィルタ７１０とそれを直接回転駆動するモータ
７１３からなるユニットは、回転中心軸線方向の向きが
互いに逆になっていて、２枚のカラーフィルタ７０９、
７１０が近接して対向し、その回転軸は一つの軸線上に
一致している。別の１枚のカラーフィルタ７１１とこれ
を直接回転駆動するモータ７１４によって別の一つのユ
ニットが構成されている。このユニットの上記カラーフ
ィルタ７１１は、上記２枚のカラーフィルタ７０９、７
１０間に位置して、カラーフィルタ７１１の一部と２枚
のカラーフィルタ７０９、７１０の位置部とが重なり合
っている。この重なり合った部分を照明光が透過するよ
うに構成されている。

【００５３】回転カラーフィルタを２枚使用する構成で
は、装置サイズ、光利用効率の点からは、実施例５のよ
うな、回転カラーフィルタが向き合う形式が望ましい。
また、回転カラーフィルタを３枚使用する構成では、装
置サイズを小さくしたい場合は実施例３、光利用効率の
点からは、実施例５の図１１示すような構造が望まし
い。

【００５４】実施例６ 光利用効率を高めるためには、各カラーフィルタに入射
する光を、光学部品を使用して略平行にするとよい。そ
の試作例を図１２に示す。この例では、光源として超高
圧水銀灯を使用し、回転楕円体面をもつリフレクタの第
一焦点位置にアーク位置を一致させて実装した。第二焦
点位置付近にコリメートレンズを配置し、放射光を略平
行にした。図１２（ｂ）はほぼ平行光をなす照明光８０
３が２枚の回転カラーフィルタ８０１，８０２を透過し
ていく様子を示している。上記コリメートレンズは、３
枚のレンズ群（凸＋凹＋凸各レンズを使用）で構成し
た。カラーフィルタ８０１、８０２上の光源スポット径
（最も明るい部分から８０％以内の照度を持つ部分）の
最大値は、約３ｍｍΦであった。

【００５５】比較のために、上記レンズを使用しない光
学系を試作した。この比較例において照明光が２枚の回
転カラーフィルタ８０１，８０２を透過していく様子を
図１２（ａ）に示す。この比較例では、各カラーフィル
タ８０１，８０２の面での光源スポット径の最大値は５
ｍｍΦとなった。

【００５６】図１２（ｂ）に示す試作例と、図１２
（ａ）に示す試作例の、光の利用効率を比較した。その
結果を表２に示す。結果は、本発明による方式を１００
％とした相対比較で記載している。 表２ 光利用効率比較結果 本発明による光利用効率に対して、比較例では、９５％
となった。本発明方式を採用することにより、光利用効
率を向上させることができた。

【００５７】実施例７ この実施例は、複数枚使用する回転カラーフィルタ間に
光学部品を使用して、各回転カラーフィルタに入射する
光のスポット径を絞り、光利用効率を向上させるもので
ある。試作例を以下に示す。光源として、超高圧水銀灯
を使用し、回転楕円体面をもつリフレクタの第一焦点位
置にアーク位置を一致させて実装した。第二焦点位置付
近にレンズを配置し、放射光を略平行にした。カラーフ
ィルタ上の光源スポット径(最も明るい部分から８０％
以内の照度を持つ部分)を約３ｍｍΦとした。

【００５８】比較のために、上記レンズを使用しない光
学系を試作した。比較例では、カラーフィルタ面での最
大光源スポット径は１０ｍｍΦとなった。図１３（ｂ）
は上記試作例を、図１３（ａ）は比較例を示す。第１回
転カラーフィルタ９０１、第２回転カラーフィルタ９０
２、第３回転カラーフィルタ９０３を同じ条件で配置
し、本発明の試作例では、カラーフィルタ間にカラーフ
ィルタ上で光を搾る光学部品９０４，９０５を設置し
た。より具体的には、第１回転カラーフィルタ９０１よ
り前の光学系で、照明光が第１回転カラーフィルタ９０
１の位置で絞られ、上記光学部品９０４によって第２回
転カラーフィルタ９０２の位置で再び絞られ、上記光学
部品９０５によって第３回転カラーフィルタ９０３の位
置で三たび絞られるように構成されている。

【００５９】図１３（ａ）に示す比較例では、３枚の回
転カラーフィルタ９０１，９０２，９０３が上記本発明
の試作例と同じ条件で配置されているものの、上に述べ
たような光学部品９０４，９０５は用いられていない。
ただし、３枚のカラーフィルタ９０１，９０２，９０３
上での光源スポット径をできるだけ小さくして、中央の
カラーフィルタ９０２上に照明光が搾り込まれるよう
に、３枚のカラーフィルタ９０１，９０２，９０３に至
る前の光学系を配置した。

【００６０】この比較例と、上記試作例における光の利
用効率を比較した。その結果を表３に示す。結果は、本
発明による方式を100%とした相対比較で記載している。 表３ 光利用効率比較結果 本発明による光利用効率に対して、比較例では、９０.
３％となった。このことから、本発明方式を採用するこ
とにより、光利用効率の向上を図ることができる。

【００６１】実施例８ 本発明の光照射装置を使用して強誘電性液晶をライトバ
ルブ（ＬＶ）として使用した作像装置を試作した。図１
４にその構成例を示す。光源として超高圧水銀灯１００
１を、リフレクタとして回転楕円体面鏡を使用した。３
枚のレンズ群からなるコリメートレンズ１００２で、光
源からの光を略平行に調整した。本発明にかかる光照射
光学系１００３を配置し、プリズムアレイと波長板を組
み合わせた偏光変換器１００４で偏光を調整した。偏光
変換器１００４で調整した光を偏光ビームスプリッタ
（ＰＢＳ）１００５でライトバルブ１００６へ照射し
た。ライトバルブ１００６は、画像信号に応じて各画素
をオン・オフして、照射される光を変調する。オンのと
きは偏光を９０°回転し、オフの場合は偏光をそのまま
反射するする。ライトバルブ１００６で変調された光
は、オンの場合のみＰＢＳ１００５を透過し、こうする
ことで作像することができる。

【００６２】上記の構成により、ライトバルブ１００６
での光利用効率を低下させることなく、色調を調整する
ことができる。

【００６３】比較のために、従来の１枚構成の回転カラ
ーフィルタを使用した作像系を試作した。この作像系で
は、高圧水銀灯が黄色帯域にスペクトルをもつため、白
表示時に黄色みが強い表示となった。ライトバルブの階
調表示を使用して色調を調整したところ、同じ光利用効
率では、階調表示数が２５６階調から１２８階調へ減少
した。一方、同じ階調表示特性を維持した場合は、光利
用効率が８０％となった。本発明による色調調整では、
階調表示特性の低下や光利用効率の低下はおこらなかっ
た。

【００６４】ライトバルブとして、画像情報を画面一面
で更新するものを使用することで、細かい色調調整を実
現することができる。ライトバルブは一斉に画像情報を
更新するため、１画面情報を表示する時間は一定の画像
を表示し続ける。第１、第２回転カラーフィルタの重ね
合わせの開始と終了を、画像を表示している期間で調整
しても、同じ画像を表示しているため、画面上では一様
に色調を調整することができる。

【００６５】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）とメモリセル
を１画素に持つことで、メモリセルに書き込んだ画像情
報を一斉に更新することができる液晶パネルをライトバ
ルブとして使用した作像系を試作した。このライトバル
ブにおいて画像を更新して表示している期間に応じ、第
１カラーフィルタと第２カラーフィルタを重ね合わせる
時間を可変したところ、画面全体で色むらは発生するこ
となく、色調を調整することができた。

【００６６】実施例９ 本発明にかかる光照射装置と、ＬＶを用いた作像装置を
使用して、投射型表示装置を構成することができる。図
１５は、その概要を示す。図１５において、光源に超高
圧水銀灯１１０１を使用し、リフレクタに回転楕円体面
鏡を使用した。３枚のレンズ群からなるコリメートレン
ズ１１０２で、光源からの光が略平行になるように調整
した。本発明にかかる光照射学系１１０３を配置し、プ
リズムアレイと波長板を組み合わせた偏光変換器１１０
４で偏光を調整した。偏光変換器１１０４で調整した光
をＰＢＳ（偏光ビームスプリッタ）１１０５の介在のも
とＬＶ１１０６に照射した。ＬＶ１１０６は、画像信号
に基づき画素ごとにオン・オフ制御され、オンのときは
９０°偏光を回転しオフのときは偏光をそのまま反射し
て光を変調し、画像信号に応じた画像を作像する。ＬＶ
１１０６で変調された光は、オンのみＰＢＳ１１０５を
透過し、投射レンズ１１０７を通して図１１に矢印で示
す方向に投射される。投射方向前方にはスクリーンがあ
り、スクリーンに画像が投射表示される。

【００６７】上記表示装置に使用されている本発明にか
かる光照射学系により、ＬＶでの光利用効率を低下させ
ることなく、色調を調整することができる。

【００６８】

【発明の効果】請求項１および２記載の発明によれば、
単位時間あたりに照射する光の少なくとも１帯域を、光
源で調整できることから、特に白バランスを調整可能な
光照射を実現することができる。

【００６９】請求項３記載の発明によれば、回転カラー
フィルタの少なくとも１枚は、所定の吸収または反射特
性を有する部分と可視光域を透過する部分の二種類のカ
ラーフィルタからなるものを使用することで、他方のカ
ラーフィルタで変調する帯域を容易に選択することを実
現することができる。

【００７０】請求項４記載の発明によれば、複数の回転
カラーフィルタは、個別に回転を制御することで、カラ
ーフィルタの重なり部分を変更することができ、これに
よって色調の変更を実現することができる。

【００７１】請求項５記載の発明によれば、複数使用す
る回転カラーフィルタの回転軸を一致させることで、光
軸方向から見た投影面積を小型化することができ、光学
投射装置の小型化を実現することができる。

【００７２】請求項６記載の発明によれば、複数枚の回
転カラーフィルタを近接させて実装することで、各カラ
ーフィルタを透過する光はほぼ同じ状態を実現すること
ができ、スポット径のバラツキを抑えることで、光利用
効率低下を防ぐことができる。また、装置の小型化を実
現することができる。

【００７３】請求項７記載の発明によれば、少なくとも
一つのカラーフィルタと駆動機構は、他のカラーフィル
タ駆動機構とは逆向きにし、これらのカラーフィルタを
向き合わせに実装することで、カラーフィルタを近接し
て実装することができ、装置の小型化を実現することが
できる。

【００７４】請求項８記載の発明によれば、本発明にか
かる光照射装置と、ライトバルブを使用した作像装置と
を使用し、これに投射レンズを組み合わせることで、ラ
イトバルブでの光利用効率を低下させることなく、色調
調整が可能な投射型の表示装置を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光照射装置に用いられる回転カ
ラーフィルタの例を示すもので、（ａ）は第１回転から
フィルタの正面図、（ｂ）は第２回転カラーフィルタの
正面図、（ｃ）は、第１、第２回転カラーフィルタを組
み合わせた状態を示す斜視図である。

【図２】上記第１、第２回転カラーフィルタの組合せの
例とそのときの透過率特性を示す特性線図である。

【図３】上記第１、第２回転カラーフィルタの組合せの
別の例とそのときの透過率特性を示す特性線図である。

【図４】上記第１、第２回転カラーフィルタの組合せの
さらに別の例とそのときの透過率特性を示す特性線図で
ある。

【図５】本発明に適用可能な回転カラーフィルタの回転
駆動機構の各種例を示す側面図である。

【図６】本発明に適用可能な回転カラーフィルタの回転
位置検出手段の例を示す斜視図である。

【図７】本発明にかかる光照射装置の実施例を示す側面
図である。

【図８】本発明にかかる光照射装置の別の実施例を示す
（ａ）は正面図、（ｂ）はさらに別の実施例を示す側面
図である。

【図９】本発明にかかる光照射装置のさらに別の実施例
を示す側面図である。

【図１０】本発明にかかる光照射装置のさらに別の二つ
の実施例を示す側面図である。

【図１１】本発明にかかる光照射装置のさらに別の実施
例を示す側面図である。

【図１２】本発明にかかる光照射装置に適用可能な照明
光路の例を示すもので、（ａ）は比較例の光路図、
（ｂ）は本発明に適用することによって良好な結果が得
られるものの光路図である。

【図１３】本発明にかかる光照射装置に適用可能な照明
光路の例を示すもので、（ａ）は比較例の光路図、
（ｂ）は本発明に適用することによって良好な結果が得
られるものの光路図である。

【図１４】本発明にかかる光照射装置を用いた作像装置
の例を概略的に示す光学配置図である。

【図１５】本発明にかかる表示装置の実施例の概略を示
す光学配置図である。

【符号の説明】

１０１ フィルタ片 １０２ フィルタ片 １０３ フィルタ片 １０７ 第１回転カラーフィルタ １０８ 第２回転カラーフィルタ ５０１ 第１回転カラーフィルタ ５０２ 第２回転カラーフィルタ ６０１ 第１回転カラーフィルタ ６０２ 第２回転カラーフィルタ ９０１ 第１回転カラーフィルタ ９０２ 第２回転カラーフィルタ ９０３ 第３回転カラーフィルタ １００６ ライトバルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 9/30 Ｈ０４Ｎ 9/30 (72)発明者 逢坂 敬信 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 宮垣 一也 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 (72)発明者 滝口 康之 東京都大田区中馬込１丁目３番６号 株式 会社リコー内 Ｆターム(参考） 2H048 AA01 AA12 AA18 AA24 AA26 2H088 EA15 HA12 HA28 JA17 MA05 MA06 MA13 2H091 FA02Z FA41Z HA12 LA15 LA17 MA07 5C060 BA04 BA09 BC01 DA04 DB13 HC17 JA18

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単位時間に特定の帯域の光を照射する光
   照射装置であって、複数の帯域の光を時系列で照射する
   機能をもち、少なくとも１つの帯域の光について照射す
   る波長域を調整する機能をもっていることを特徴とする
   光照射装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の光照射装置において、複
   数のカラーフィルタ片を有してなる回転カラーフィルタ
   が複数枚重ね合わせられて配置され、この重ね合わせ部
   分の各回転カラーフィルタの重なりを調整することによ
   り透過光の色調を調整可能に構成されていることを特徴
   とする光照射装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の光照射装置において、回
   転カラーフィルタの少なくとも１枚は２種類のカラーフ
   ィルタ片からなり、２種類のカラーフィルタ片の一方は
   所定の吸収または反射特性を有し、もう一方は可視光域
   を透過するものであることを特徴とする光照射装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の光照射装置において、複
   数枚の回転カラーフィルタは、個別に回転制御可能な回
   転機構をもっていることを特徴とする光照射装置。
5. 【請求項５】 請求項４記載の光照射装置において、複
   数枚の回転カラーフィルタの回転軸は、一つの軸線上に
   一致していることを特徴とする光照射装置。
6. 【請求項６】 請求項４記載の光照射装置において、複
   数枚の回転カラーフィルタの少なくとも２枚は、それぞ
   れの回転軸が異なった軸線上にあることを特徴とする光
   照射装置。
7. 【請求項７】 請求項２から６のいずれかに記載の光照
   射装置と、この光照射装置によって照明光が照射される
   少なくとも１個のライトバルブを有し、このライトバル
   ブに表示される画像を上記光照射装置で照明して投射す
   ることを特徴とする投射型の表示装置。