JP2004191685A - カラープロジェクタ、該カラープロジェクタに用いられるカラーホイール及び表示制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】カラーホイール4は、青色光透過領域13b、赤色光透過領域13r、緑色光透過領域13g及び白色光透過領域13wが扇状に配置され、各透過領域の間には、白色光を透過させる境界領域131、132、133、134が介在され、凸状領域によって、半径方向に沿って2分割されてなっている。カラーホイール4の回転とともに、スポットSは、例えば、赤色光透過領域13r内から緑色光透過領域13gや境界領域132とも重なり始め、さらに、緑色光透過領域13g側へ移動する。このスポットSが赤色領域13rと緑色光透過領域13gとの両側に跨る期間には、カラーホイール4からは、赤色光と緑色光とが出射される。また、境界領域132からは、白色光が出射される。ここで、境界領域132から出射される白色光は、輝度の向上に寄与する。
【選択図】 図2
Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラープロジェクタ、該カラープロジェクタに用いられるカラーホイール及び表示制御方法に係り、単一のライトバルブを用いる単板式のカラープロジェクタ、白色光源から時分割により多色の単色光を得る回転式のカラーホイール及び投射用光反射素子の表示制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、液晶パネルや、DMD(digital micromirror device、米国テキサスインスツルメンツ社製)等の反射型ミラーデバイスからなる投射用デバイスを使用したプロジェクタが普及してきている。
単一のライトバルブを用いる単板式のプロジェクタとしては、回転式カラーフィルタを用いて、1つのピクセルに赤、緑、青の光を順次照射して、時間混色によってフルカラー表示を行う色順次表示方式のカラープロジェクタが知られている(例えば、特許文献1参照)。
【0003】
このカラープロジェクタは、例えば、光源ランプと、光源ランプから発せられた光を集光する反射鏡と、光源ランプ側から到来した白色光を3原色の単色光に分離して出射する回転式のカラーホイールと、カラーホイールを透過した照明光を受光し照明均一化された照明光を出射するロッドインテグレータと、ロッドインテグレータ側から入射した照明光を反射させる平板状の反射鏡と、例えばDMDからなり、反射鏡からの反射光を受光し映像信号に応じて各画素ミラーがオンオフされる投射用デバイスと、投射用デバイスで得られた光像をスクリーン上に拡大して結像させるための投射レンズとを備えている。
【0004】
カラーホイール101は、図8に示すように、円板状の透明基板に着色層が形成されてなり、光源ランプから入射した光を波長によって選別透過させるように、青色光を透過させる青色光透過領域101b、赤色光を透過させる赤色光透過領域101r、緑色光を透過させる緑色光透過領域101gが配置され、さらに白色光を出射する透明な白色光透過領域101wが付加されて扇状に配置され、駆動部(不図示)によって回転駆動されて、3原色の単色光及び白色光を時分割的に得るために用いられる。
カラーホイール101には、断面略円形のスポット光が照射され、カラーホイール101の回転に伴って、スポット光の照射位置に、カラーホイール101の青色光透過領域101b、赤色光透過領域101r、緑色光透過領域101g、白色光透過領域101wが順に移動してきて光ビームが照射される。すなわち、カラーホイール101上においては円形のスポットSが、青色光透過領域101b、赤色光透過領域101r、緑色光透過領域101g、白色光透過領域101wを順に移動する。
【0005】
DMDを用いた表示デバイスは、光の反射方向を可変とし、シリコンベースの素子の上に微小な画素ミラーが多数配列され、個々の鏡の向きを調節することによって、光の反射方向を変える素子である。したがって、任意の方向へ向かう光の量を調整することが可能となっている。この表示デバイスは、光反射率が95%以上であり、殆どの光を反射することができる。なお、反射面の背面は冷却構造となっている。
投射用デバイスを照明した光は、投射用デバイスによって映像信号に応じて変調され、投射用デバイスで得られた光像を投射レンズを通じてスクリーンに拡大投射する。
【0006】
ここで、図9(a)に示すように、例えば赤色光透過領域101r内にあったスポットSが、同図(b)に示すように、赤色光透過領域101rと緑色光透過領域101gとの境界線L上に移動すると、このスポットSは、赤色光透過領域101rと緑色光透過領域101gとの両領域に跨るために、同図(c)に示すように、スポットS全体が、緑色光透過領域101g内に移動するまでは(すなわち、境界線Lから両側にスポットSの半径分の範囲の境界領域102を、スポットSが一部でも通過する境界領域照射期間は)、混色を避けるために表示デバイスに映像信号を供給せず、全ての画素ミラーをオフとしていた。
しかしながら、この境界領域照射期間内は、照明光は利用されないので、輝度が低下してしまうという問題があった。
【0007】
このため、色純度をやや犠牲にしても、輝度を向上させるために、上記境界領域照射期間は、全ての画素ミラーーをオンとして、この期間の照明光も活用する技術(以下、第1の従来技術という。)が提案されている。
また、さらに、輝度を向上させるため、図10に示すように、境界領域202を白色光が出射する白色光透過領域とし、上記境界領域照射期間は、全ての画素ミラーをオンとして、この期間の白色光の照明光も活用する技術(以下、第2の従来技術という。)も提案されている。
ここで、同図(a)に示すように、例えば赤色光透過領域201r内にあったスポットSが、同図(b)に示すように、白色光透過領域202w内に移動する。そして、同図(c)に示すように、スポットS全体が、緑色光透過領域101g内に移動する。
この第2の従来技術では、スポットSが、一部でも白色光透過領域202内にある上述した境界領域照射期間に相当する期間においても、全ての画素ミラーをオンとする。
【0008】
【特許文献1】
特開平8−21977号公報
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した第2の従来技術では、輝度を向上させることができても、単色光を供給し映像を表示する期間が狭められ、色純度や階調性(色の表現力)が損なわれるという問題があった。
【0010】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、輝度を高め、色純度や階調性を向上させることができるカラープロジェクタ、該カラープロジェクタに用いられるカラーホイール及び表示制御方法を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1記載の発明は、互いに異なる複数の原色光を順番にかつ繰り返し、多数の画素からなる投射パネルに照射し、該投射パネルでは、映像信号に応じて、所定の画素のみが、照射された上記原色光をスクリーン上に投射させることでカラー画像を得る方式のカラープロジェクタに用いられるカラーホイールに係り、回転駆動されることにより、白色のスポット光を、回転中心から所定の距離離れ回転方向に沿ったスポット光受光領域で受光し、それぞれ上記各原色光を透過させる複数の原色光透過領域が、上記回転方向に沿って分割されて配置されていると共に、上記各原色光透過領域の上記スポット光受光領域と重なる端部に隣接して、白色光が出射される白色光出射領域が配置され、上記原色光透過領域と上記白色光出射領域とは、上記スポット光受光領域内で、少なくとも半径方向に沿って混在するように形成されていることを特徴としている。
【0012】
また、請求項2記載の発明は、請求項1記載のカラープロジェクタに用いられるカラーホイールに係り、上記各原色光透過領域の上記回転方向に沿った両端部には、スポット光の上記スポット光受光領域における断面形状に概略対応した凸部が形成され、上記凸部の中心側外部又は/及び周縁側外部には、上記白色光出射領域が形成されていることを特徴としている。
【0013】
また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のカラープロジェクタに用いられるカラーホイールに係り、上記スポット光の断面形状は略円形であり、上記各原色光透過領域の上記凸部は、その形状が略半円形となるように形成されていることを特徴としている。
【0014】
また、請求項4記載の発明は、請求項1、2又は3記載のカラープロジェクタに用いられるカラーホイールに係り、円板状の光透過性基板上に着色層が形成されてなり、上記原色光透過領域は、赤色光を透過させる赤色光透過領域と、緑色光を透過させる緑色光透過領域と、青色光を透過させる青色光透過領域とを含み、互いに隣合う上記原色光透過領域は、それぞれの上記凸部同士が互いに対向した状態で接触するように形成され、上記両凸部の中心側外部又は/及び周縁側外部には、上記白色光出射領域が形成されていることを特徴としている。
【0015】
また、請求項5記載の発明は、請求項1乃至4のいずれか1に記載のカラープロジェクタに用いられるカラーホイールに係り、互いに隣合う少なくとも1組の上記原色光透過領域の間には、白色光が出射される白色光出射領域が上記スポット光受光領域と重なるように介在していることを特徴としている。
【0016】
また、請求項6記載の発明は、請求項1乃至5のいずれか1に記載のカラーホイールを用いたカラープロジェクタに係り、光源と、上記カラーホイールと、該カラーホイールから出射された光を変調して画像を形成するための上記投射パネルと、上記カラーホイールにおける原色光の分離動作に同期させて、該投射パネルを時分割的に駆動する表示制御手段と、上記投射パネルで得られた光像をスクリーン上に拡大して結像させるための投影手段とを備え、上記表示制御手段は、互いに隣接する上記原色光透過領域に跨ってスポット光が照射されている全期間のうち少なくとも一部の連続した又は間欠的な期間は、上記投射パネルを構成する全画素のうち少なくとも一部の所定の画素から、全画面に亘って略均等に、上記投影手段へ向けて光が反射又は透過されるように、上記投射パネルを駆動することを特徴としている。
【0017】
また、請求項7記載の発明は、請求項6記載のカラープロジェクタに係り、上記表示制御手段は、上記全期間に亘って、上記投射パネルを構成する全画素を、上記投影手段へ向けて光が反射又は透過されるように、上記投射パネルに映像信号を供給することを特徴としている。
【0018】
また、請求項8載の発明は、請求項6又は7記載のカラープロジェクタに係り、上記投射パネルは、傾斜可能な複数の画素ミラーを有する光反射素子からなり、上記画素ミラーが、上記光源側から到来する上記光の入射方向に対する傾斜角が変更されることによって、上記投影手段へ向けて上記反射光を出射するか、又は上記投影手段から逸れた方向へ上記反射光を出射するかが選択されることを特徴としている。
【0019】
また、請求項9記載の発明は、カラーホイールを用いて、互いに異なる複数の原色光を順番にかつ繰り返し、多数の画素からなる投射パネルに照射し、該投射パネルでは、映像信号に応じて、所定の画素のみが、照射された上記原色光をスクリーン上に投射させることでカラー画像を得る方式のカラープロジェクタに用いられる表示制御方法に係り、上記カラーホイールとして、回転駆動されることにより、白色のスポット光を、回転中心から所定の距離離れ回転方向に沿ったスポット光受光領域で受光し、それぞれ上記各原色光を透過させる複数の原色光透過領域が、上記回転方向に沿って分割されて配置されていると共に、上記各原色光透過領域の上記スポット光受光領域と重なる端部に隣接して、白色光が出射される白色光出射領域が配置され、上記原色光透過領域と上記白色光出射領域とは、上記スポット光受光領域内で、少なくとも半径方向に沿って混在するように形成された平板状部材を用い、上記カラーホイールを、回転駆動することにより、上記カラーホイールのスポット光受光領域にスポット光を照射し、上記カラーホイールから出射された複数色の原色光を、上記投射パネルに照射し、上記表示制御手段によって、上記カラーホイールにおける原色光の分離動作に同期させて、上記投射パネルを時分割的に駆動し、投影手段によって、上記投射パネルで得られた光像をスクリーン上に拡大して結像させると共に、上記表示制御手段によって、互いに隣接する上記原色光透過領域に跨ってスポット光が照射されている全期間のうち少なくとも一部の連続した又は間欠的な期間は、上記投射パネルを構成する全画素のうち少なくとも一部の所定の画素から、全画面に亘って略均等に、上記投影手段へ向けて光が反射又は透過されるように、上記投射パネルに映像信号を供給することを特徴としている。
【0020】
また、請求項10記載の発明は、請求項9記載のカラープロジェクタに用いられる表示制御方法に係り、上記表示制御手段によって、上記全期間に亘って、上記投射パネルを構成する全画素を、上記投影手段へ向けて光が反射又は透過されるように、上記投射パネルに映像信号を供給することを特徴としている。
【0021】
また、請求項11記載の発明は、請求項9又は10記載のカラープロジェクタに用いられる表示制御方法に係り、上記投射パネルは、傾斜可能な複数の画素ミラーを有する光反射素子からなり、上記画素ミラーが、上記光源側から到来する上記光の入射方向に対する傾斜角が変更されることによって、上記投影手段へ向けて上記反射光を出射するか、又は上記投影手段から逸れた方向へ上記反射光を出射するかが選択されることを特徴としている。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について説明する。説明は、実施例を用いて具体的に行う。
◇第1実施例
図1は、この発明の第1実施例であるカラープロジェクタの構成を示す図、図2は、同カラープロジェクタのカラーホイールの構成を示す図、また、図3及び図4は、同カラーホイールの機能を説明するための説明図である。
この例のカラープロジェクタ1は、単板式のフルカラープロジェクタであって、図1に示すように、光源ランプ(光源)2と、例えば楕円鏡からなり光源ランプから発せられた光を集光する反射鏡3と、分離された3原色の単色光と、白色光とを出射する回転式のカラーホイール4と、カラーホイール4を透過した照明光を受光し均一化された照明光を出射するロッドインテグレータ5と、ロッドインテグレータ側から入射した照明光を反射させる平板状の反射鏡7と、例えばDMD等の反射型ミラーデバイスからなり、反射鏡7からの反射光を受光し映像信号に応じて各画素ミラーがオンオフされる投射用光反射素子(投射パネル)8と、投射用光反射素子8を駆動するための投射用素子駆動部(表示制御手段)9と、投射用光反射素子8で得られた光像をスクリーン(不図示)上に拡大して結像させるための投射レンズ(投影手段)11とを備えている。
【0023】
このカラープロジェクタ1では、投射用光反射素子8に、カラーホイール4から出射された青色光、赤色光、緑色光、白色光が、反射鏡7を介して、順次照射され、時間混色によってフルカラー表示が行われる。
カラーホイール4は、図2に示すように、円板状の透明基板に着色層が形成されてなり、光源ランプ2から入射した光を波長によって選別透過させるように、青色光を透過させる青色光透過領域13b、赤色光を透過させる赤色光透過領域13r、緑色光を透過させる緑色光透過領域13gが扇状に配置され、さらに白色光を出射する白色光透過領域(白色光出射領域)13wが付加されて配置され、駆動部(不図示)によって回転駆動されて、3原色の単色光及び白色光を時分割的に得るために用いられる。
【0024】
カラーホイール4には、断面略円形のスポット光が略垂直に、かつ回転駆動されることにより円環状領域(スポット光受光領域)Aに照射される。青色光透過領域13b、赤色光透過領域13r、緑色光透過領域13g、白色光透過領域13wは、この順に、時計周り方向に分割配置され、カラーホイール4の回転に伴って、スポット光の照射位置に、カラーホイール4の青色光透過領域13b、赤色光透過領域13r、緑色光透過領域13g、白色光透過領域13wが順に移動してきてスポット光が照射される。
すなわち、カラーホイール4上においては円形のスポットSが、青色光透過領域13b、赤色光透過領域13r、緑色光透過領域13g、白色光透過領域13wに順に移動することとなる。
【0025】
青色光透過領域13b、赤色光透過領域13r、緑色光透過領域13g、白色光透過領域13wは、この順に、時計周り方向に分割配置されていると共に、青色光透過領域13bと赤色光透過領域13rとの間、赤色光透過領域13rと緑色光透過領域13gとの間、緑色光透過領域13gと白色光透過領域13wとの間、緑色光透過領域13gと白色光透過領域13wとの間、及び白色光透過領域13wと青色光透過領域13bとの間には、それぞれ、境界領域131、132、133、134が介在している。
この例では、境界領域131は、着色層が形成されていない白色光を透過させる透明な領域とされ、青色光透過領域13b及び赤色光透過領域13rの境界領域のスポット光が照射される箇所に、スポットSの寸法及び形状に対応させて半円形状に互いに対向するように形成された凸状領域(端部)13b2,13r1によって、径方向に沿って2分割されている。
【0026】
すなわち、境界領域131は、半径方向に沿って、中心側領域(白色光出射領域)131pと外周側領域(白色光出射領域)131qとに分割されてなっている。また、共に直径がスポットSの直径に略等しい半円状の凸状領域(端部)13b2,13r1同士は、端縁の円弧上のスポットSの中心が通過する一点で互いに接した状態で向かい合うように形成されている。
同様にして、境界領域132は、着色層が形成されていない白色光を透過させる透明な領域とされ、赤色光透過領域13r及び緑色光透過領域13gの境界領域の光ビームが照射される箇所に、スポットSの寸法及び形状に対応させて半円形状に互いに対向するように形成された凸状領域(端部)13r2,13g1によって、径方向に沿って、中心側領域(白色光出射領域)132pと外周側領域(白色光出射領域)132qとに分割されてなっている。
【0027】
また、境界領域133は、着色層が形成されていない白色光を透過させる透明な領域とされ、緑色光透過領域13g及び白色光透過領域13wの境界領域のスポット光が照射される箇所に、スポットSの寸法及び形状に対応させて半円形状に互いに対向するように形成された凸状領域(端部)13g2,13w1によって、径方向に沿って、中心側領域(白色光出射領域)133pと外周側領域(白色光出射領域)133qとに分割されてなっている。
また、境界領域134は、着色層が形成されていない白色光を透過させる透明な領域とされ、白色光透過領域13w及び青色光透過領域13b及びの境界領域のスポット光が照射される箇所に、スポットSの寸法及び形状に対応させて半円形状に互いに対向するように形成された凸状領域(端部)13w2,13b1によって、径方向に沿って、中心側領域(白色光出射領域)134pと外周側領域(白色光出射領域)134とに分割されてなっている。
【0028】
なお、この例では、白色光透過領域13wと、境界領域133、134とは、三者とも白色光を透過させ、白色光透過領域13wと、境界領域133、134との境界は実質上存在しないが、境界領域133、134から出射された白色光は、スポットSが一部でも境界領域133、134と重なっている間は、全画素ミラーがオン状態とされることによって、主として境界における輝度向上のために寄与し、白色光透過領域13wから出射された白色光は、この白色光が照射されている期間内の所定のタイミングで、所定の画素ミラーが駆動信号に応じてオン状態又はオフ状態とされることによって色表現のためにも用いられる。
【0029】
光源ランプ2としては、発光部分の大きさが小さい、すなわちアーク長の短い例えば高圧水銀ランプ等が用いられる。アーク長が短いほど点光源性が強くなり、反射鏡3による光の収束性が増すことになる。
反射鏡3は、その第1焦点の付近に配置される光源ランプ2から発せられた光を、その第2焦点近傍に集光する。この例では、その第2焦点近傍にロッドインテグレータ5の入射端面の中央が一致するように配置されている。
【0030】
ロッドインテグレータ5は、四角柱形状を呈し、照明光の波長領域に対して透明なガラス材料やプラスチック材料で作製され、光学的に研磨された入射端面と出射端面と全反射用の4つの側面とを有している。4つの側面は全反射面となるように鏡面仕上げされている。また、入射端面および出射端面には、出射光量の損失を抑えるために反射防止膜が形成されている。
入射光は、ロッドインテグレータ5内で側面反射を繰り返すか、あるいは側面で全反射することなく出射端面に到達し、複数の仮想2次光源を形成する。
出射端面では、多数の仮想2次光源による重畳照明がなされることによって、面内均一性の非常に高い照明が得られる。
反射鏡7は、ロッドインテグレータ5から入射した3原色の単色光及び白色光を反射面で反射させて、投射用光反射素子8に照射する。
【0031】
投射用光反射素子8は、この例では、DMD等の反射型ミラーデバイスからなり、ライトバルブとしての機能を有し、シリコン基板上に多数の微小な(例えば略13μm四方の)画素ミラーが格子状に配列され、静電気を利用して光の入射方向に対して微小な画素ミラーを個々に傾けることによって、個々の画素ミラーの向きを調節し、光の反射方向を変えるように構成されている。したがって、任意の方向へ向かう光の量を調整することが可能となっている。
投射用光反射素子8は、投射用素子駆動部9から供給された映像信号に基づく駆動信号に従って、所定の画素ミラーがオン状態となると、画素ミラーは、反射鏡7から入射した赤色光、緑色光、青色光又は白色光を、投射レンズ11へ導き、オフ状態となると、投射レンズ11へは導かず、例えば光吸収材へ向けて反射させる。
【0032】
投射用素子駆動部9は、カラーホイール4における単色光の分離動作に同期し、供給された映像信号に基づいて、投射用光反射素子8を構成する画素ミラーをオン/オフさせる各色に対応した駆動信号を投射用光反射素子8に与える。
投射用光反射素子8において投射レンズ11に向けて反射された光は、投射レンズ11を介してスクリーン(不図示)に到達する。すなわち、投射用光反射素子8に照射された照明光は、投射用光反射素子8において映像信号に応じて変調され、投射用光反射素子8上の画像が投射レンズ11を通じてスクリーンに拡大投射される。
【0033】
次に、図1乃至図4を参照して、この例のカラープロジェクタの動作について説明する。
光源ランプ2から放射された光は、図1に示すように、反射鏡3により集光され、カラーホイール4に照射される。
カラーホイール4は、駆動モータ(不図示)によって、一定の回転速度で回転し、スポット光の照射箇所に、例えば、青色光透過領域13b、赤色光透過領域13r、緑色光透過領域13g、白色光透過領域13wが、順に移動し、青色光、赤色光、緑色光、白色光が、それぞれ、青色光透過領域13b、赤色光透過領域13r、緑色光透過領域13g、白色光透過領域13wの円周方向に沿った長さに応じた時間出射され、繰り返される。
【0034】
ここで、スポット光の照射箇所に境界領域131(132、133、134)が移動し、境界領域131(132、133、134)とスポットSとが一部重なる期間は、中心側領域131p(132p、133p、134p)及び外周側領域131q(132q、133q、134q)のスポットSと重なる領域から白色光が出射されるとともに、凸状領域13b2,13r1(13r2,13g1、13g2,13w1、13w2,13b1)からは、青色光及び赤色光(赤色光及び緑色光、緑色光及び白色光、白色光及び青色光)も出射される。
【0035】
例として、スポット光の照射箇所を、赤色光透過領域13rと緑色光透過領域13gとの境界近傍が通過する場合について、説明する。
カラーホイール4上においては、例えば、赤色光透過領域13rに照射されているスポットSは、カラーホイール4の回転とともに、回転の向きと逆向きに(緑色光透過領域13gの方へ)移動し、図3(a)に示すように、凸状領域13r1内に一部が入り、さらに、同図(b)に示すように、スポットSの半分の領域が凸状領域13r1と重なる。このタイミングまでは、カラーホイール4からは、赤色光のみが出射される。
【0036】
カラーホイール4の回転とともに、スポットSの一部は、緑色光透過領域13gや境界領域132とも重なり始め、さらに、同図(c)に示すように、スポットSが赤色領域13rと重なる領域の面積と緑色光透過領域13gと重なる領域の面積とが等しくなる状態を経て、スポットSは、緑色光透過領域13g側へ移動する。このスポットSが赤色光透過領域13rと緑色光透過領域13gとの両側に跨る期間には、カラーホイール4からは、赤色光と緑色光とが出射される。また、境界領域132からは、白色光が出射され、赤色光と緑色光と白色光とが所定の割合で混合されて出射される。ここで、境界領域132から出射される白色光は、輝度の向上に寄与する。
カラーホイール4の回転とともに、図4(a)に示すように、スポットSは、緑色光透過領域13gの中央部側へ移動し、スポットSの半分の領域が凸状領域13g1と重なる。このタイミングからは、カラーホイール4からは、緑色光が出射される。さらに、スポットSは、同図(b)に示すように、緑色光透過領域13g上を移動し、凸状領域13g1を抜け出して、緑色光透過領域13g上を移動する。
【0037】
スポットSが青色光透過領域13bから赤色光透過領域13rへ移動する場合も、上述したスポットSが赤色光透過領域13rから緑色光透過領域13gへ移動する場合と同様である。また、スポットSが緑色光透過領域13gから白色光透過領域13wへ移動する場合、白色光透過領域13wから青色光透過領域13bへ移動する場合も同様である。この例では、白色領域照射期間と、この前後の境界領域照射期間とには、いずれも白色光が出射される。
このようにして、カラーホイール4は、青色光、赤色光、緑色光、白色光を順次繰り返し照明光として出射する。
【0038】
カラーホイール4を透過した光は、ロッドインテグレータ5の入射端面に入射し、側面反射を繰り返しながら出射端面に到達し出射する。反射鏡7は、ロッドインテグレータ5から入射した3原色の単色光及び白色光を反射面で反射させて、投射用光反射素子8に照射する。
一方、投射用素子駆動部9は、供給された映像信号に基づいて、投射用光反射素子8を構成する画素ミラーをオン/オフさせる各色に対応した駆動信号を投射用光反射素子8に与える。この例では、投射用素子駆動部9は、境界領域照射期間では、全画素ミラーをオンとする映像信号を出力する。
【0039】
投射用光反射素子9は、投射用素子駆動部8から供給された映像信号に基づく駆動信号に従って、所定の画素ミラーがオン状態となると、画素ミラーは、反射鏡7から入射した赤色光、緑色光、青色光又は白色光を、投射レンズ11へ導き、オフ状態となると、投射レンズ11へは導かず、例えば光吸収材へ向けて反射させる。映像信号に基づいて、境界領域照射期間では、全ミラーをオンとする。
投射用光反射素子8において投射レンズ11に向けて反射された光は、投射レンズ11を通じてスクリーン(不図示)に到達する。すなわち、カラーホイール4から出射された照明光は、反射鏡7で反射して、投射用光反射素子8を照射し、投射用光反射素子7において映像信号に応じて変調され、投射用光反射素子8の画像が投射レンズ11を通じてスクリーンに拡大投射される。
【0040】
このように、この例の構成によれば、従来の停止期間も有効利用して、単色光を比較的長時間得ることができ、かつ、輝度を向上させることができる。
すなわち、従来技術の項で述べた第2の従来技術では、境界領域としての白色光透過領域にスポットが一部でも移動した場合に、全ての画素ミラーをオンしていたのに対して、白色光透過領域の円環状領域と重なる領域を、凸状領域として、単色光を得るために利用したので、第2の従来技術と比較して、色純度や階調性を向上させることができる。
しかも、境界領域をスポットが通過する間は、凸状領域の両側の中心側領域及び外周側領域と円環状領域とが重なる領域から、白色光が透過されるので、従来技術の項で述べた第1の従来技術と比較して、輝度を向上させることができる。
また、第1の従来技術と比較して、境界領域をスポットが通過する間は、色光の重なりによる混色を低減することができるので、色純度を向上させることができる。
このように、輝度を高めつつ色純度や階調性を向上させることができる。
【0041】
◇第2実施例
この例が上述した第1実施例と大きく異なるところは、第1実施例では、境界領域をスポットが通過する境界領域照射期間に亘って、全ての画素ミラーをオンとするように制御したのに対して、スポットが両透過領域に均等に跨るタイミングを境に、両側に例えばスポットの半径の半分の期間を全ての画素ミラーをオフとした点でするように制御する点である。
これ以外の構成は、上述した第1実施例の構成と略同一であるので、その説明を省略する。
【0042】
この例の構成によれば、上述した第1実施例と略同様の効果を得ることができる。
加えて、色純度を一段と向上させることができる。
【0043】
◇第3実施例
図5は、この発明の第3実施例であるカラープロジェクタのカラーホイールの構成を示す図である。
この例が上述した第1実施例と大きく異なるところは、第1実施例では、境界領域を半円形状の凸状領域によって、半径方向に沿って2分割したのに対して、凸状領域のうち円環状領域と重なる領域をスポットの1/4の面積の扇形状部と矩形状部とから構成されるようにし、境界領域のうちの中心側領域を廃した点である。
これ以外の構成は、上述した第1実施例の構成と略同一であるので、その説明を簡略にする。
【0044】
この例のカラーホイール4Aは、図5に示すように、青色光を透過させる青色光透過領域15b、赤色光を透過させる赤色光透過領域15r、緑色光を透過させる緑色光透過領域15gが扇状に配置され、さらに白色光を出射する白色光透過領域15wが付加されて配置され、駆動部(不図示)によって回転駆動されて、3原色の単色光及び白色光を時分割的に得るために用いられる。
また、青色光透過領域15bと赤色光透過領域15rとの間、赤色光透過領域15rと緑色光透過領域15gとの間、緑色光透過領域15gと白色光透過領域15wとの間、緑色光透過領域15gと白色光透過領域15wとの間、及び白色光透過領域15wと青色光透過領域15bとの間には、それぞれ、白色光を透過させる境界領域151、152、153、154が介在している。
【0045】
また、青色光透過領域15b及び赤色光透過領域15rの境界領域のスポット光が照射される箇所には、スポットの1/4の面積の扇形状部と矩形状部とから構成される凸状領域15b2,15r1が互いに対向するように形成されている。
同様にして、赤色光透過領域15r及び緑色光透過領域15gの境界領域の光ビームが照射される箇所には、スポットの1/4の面積の扇形状部と矩形状部とから構成される凸状領域15r2,15g1が互いに対向するように形成されている。
また、緑色光透過領域15g及び白色光透過領域15wの境界領域の光ビームが照射される箇所には、スポットの1/4の面積の扇形状部と矩形状部とから構成される凸状領域15g2,15w1が互いに対向するように形成されている。
また、白色光透過領域15w及び青色光透過領域15bの境界領域の光ビームが照射される箇所には、スポットの1/4の面積の扇形状部と矩形状部とから構成される凸状領域15w2,15b1が互いに対向するように形成されている。
【0046】
この例の構成によれば、上述した第1実施例と略同様の効果を得ることができる。
加えて、階調性を一段と向上させることができる。
【0047】
以上、この発明の実施例を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。
例えば、上述の実施例では、投射用反射素子としてDMDを用いる場合について述べたが、例えばAMA(actuated mirror array)を用いても良い。また、反射型ミラーデバイスに代えて、反射型又は透過型の液晶パネルを用いるようにしても良い。液晶パネルで用いる液晶としては、はTNの他、強誘電型や反強誘電型、水平配向型や垂直配向型、高分子分散型等であっても良い。また、3原色としてRGBに代えて、黄色、シアン、マゼンダを用いても良い。
【0048】
また、中実の四角柱からなるロッドインテグレータを用いる場合について述べたが、外枠がガラス等の反射面から構成された四角柱の中空のパイプを用いても良い。
カラープロジェクタとしては、スクリーンに背面から投射する方式の他、前面から投射する方式でも構わない。
また、光源ランプとしては、高圧水銀ランプに限らず、例えばキセノンランプを用いるようにしても良い。またロッドインテグレータ5の後段に集光レンズを配置しても良い。
【0049】
また、反射鏡3として、楕円鏡に代えて、放物面反射鏡を用いても構わない。この場合には、放物面反射鏡での反射光をロッドインテグレータの入射端面の中央に集光するレンズを新たに追加すれば、反射鏡と同様の効果が得られる。また、例えば楕円鏡と球面鏡とを組合せて用いても良い。また、画像を形成するためのライトバルブを、複数(例えば3つ)配置し、複数種の単色光をそれぞれのライトバルブに照射するようにしても良い。
また、各原色光を分離するために、カラーフィルタに代えて、例えば、各単色光を分離するダイクロイックミラーを用いるようにしても良い。
また、白色透過領域13wや境界領域131,132,133,134を、単に着色層を除去するのみならず、透明基板も切り欠いて形成するようにしても良い。また、白色透過領域13wは省略しても良い。
また、スポットの形状は、円形に限らず例えば楕円形でも良い。
【0050】
また、凸状領域は、半円形状とは限らず、図6に示すように、カラーホイール4Bにおいて、端縁が折線状の凸状領域16を形成し、白色光を透過する境界領域を例えば三角形状のと中心側領域17pと外周側領域17qとから構成するようにしても良い。これにより、カラーホイールを比較的容易に製造することができる。
また、第3実施例では、境界領域を半径方向に沿って2分割せずに、中心側領域を廃した場合について述べたが、図7に示すように、カラーホイール4Cの境界領域18を外周側領域を廃して中心側領域のみから構成するようにしても良い。
【0051】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の構成によれば、原色光透過領域同士の境界部付近で、スポット光受光領域と重なる領域を凸部として、原色光を得るために利用し、境界部付近をスポット光が通過する間は、凸部の少なくとも一方側の外部領域とスポット光受光領域とが重なる領域から白色光が出射されるように構成したので、従来の停止期間も有効利用して、単色を比較的長時間得ることができ、かつ、輝度を向上させることができる。
したがって、輝度を高めつつ、色純度や階調性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1実施例であるカラープロジェクタの構成を示す図である。
【図2】同カラープロジェクタのカラーホイールの構成を示す図である。
【図3】同カラーホイールの機能を説明するための説明図である。
【図4】同カラーホイールの機能を説明するための説明図である。
【図5】この発明の第3実施例であるカラープロジェクタのカラーホイールの構成を示す図である。
【図6】この発明の第1実施例の変形例であるカラープロジェクタのカラーホイールの構成を示す図である。
【図7】この発明の第3実施例の変形例であるカラープロジェクタのカラーホイールの構成を示す図である。
【図8】従来技術を説明するための説明図である。
【図9】従来技術を説明するための説明図である。
【図10】従来技術を説明するための説明図である。
【符号の説明】
1 カラープロジェクタ
2 光源ランプ(光源)
3 反射鏡
4、4A、4B、4C カラーホイール
8 投射用光反射素子(投射パネル)
9 投射用素子駆動部(表示制御手段)
11 投射レンズ(投影手段)
13b 青色光透過領域(原色光透過領域)
13b1、13b2 凸状領域(端部)
13r 赤色光透過領域(原色光透過領域)
13r1、13r2 凸状領域(端部)
13g 緑色光透過領域(原色光透過領域)
13g1、13g2 凸状領域(端部)
13w 白色光透過領域(白色光出射領域)
13w1、13w2 凸状領域(端部)
131、132、133、134 境界領域
131p、132p、133p、134p 中心側領域(白色光出射領域)
131q、132q、133q、134q 外周側領域(白色光出射領域)
A 円環状領域(スポット光受光領域)
S スポット
Claims (11)
- 互いに異なる複数の原色光を順番にかつ繰り返し、多数の画素からなる投射パネルに照射し、該投射パネルでは、映像信号に応じて、所定の画素のみが、照射された前記原色光をスクリーン上に投射させることでカラー画像を得る方式のカラープロジェクタに用いられるカラーホイールであって、
回転駆動されることにより、白色のスポット光を、回転中心から所定の距離離れ回転方向に沿ったスポット光受光領域で受光し、それぞれ前記各原色光を透過させる複数の原色光透過領域が、前記回転方向に沿って分割されて配置されていると共に、
前記各原色光透過領域の前記スポット光受光領域と重なる端部に隣接して、白色光が出射される白色光出射領域が配置され、
前記原色光透過領域と前記白色光出射領域とは、前記スポット光受光領域内で、少なくとも半径方向に沿って混在するように形成されている
ことを特徴とするカラープロジェクタに用いられるカラーホイール。 - 前記各原色光透過領域の前記回転方向に沿った両端部には、スポット光の前記スポット光受光領域における断面形状に概略対応した凸部が形成され、
前記凸部の中心側外部又は/及び周縁側外部には、前記白色光出射領域が形成されていることを特徴とする請求項1記載のカラープロジェクタに用いられるカラーホイール。 - 前記スポット光の断面形状は略円形であり、前記各原色光透過領域の前記凸部は、その形状が略半円形となるように形成されていることを特徴とする請求項1又は2記載のカラープロジェクタに用いられるカラーホイール。
- 円板状の光透過性基板上に着色層が形成されてなり、前記原色光透過領域は、赤色光を透過させる赤色光透過領域と、緑色光を透過させる緑色光透過領域と、青色光を透過させる青色光透過領域とを含み、
互いに隣合う前記原色光透過領域は、それぞれの前記凸部同士が互いに対向した状態で接触するように形成され、前記両凸部の中心側外部又は/及び周縁側外部には、前記白色光出射領域が形成されていることを特徴とする請求項1、2又は3記載のカラープロジェクタに用いられるカラーホイール。 - 互いに隣合う少なくとも1組の前記原色光透過領域の間には、白色光が出射される白色光出射領域が前記スポット光受光領域と重なるように介在していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1に記載のカラープロジェクタに用いられるカラーホイール。
- 請求項1乃至5のいずれか1に記載のカラーホイールを用いたカラープロジェクタであって、
光源と、前記カラーホイールと、該カラーホイールから出射された光を変調して画像を形成するための前記投射パネルと、前記カラーホイールにおける原色光の分離動作に同期させて、該投射パネルを時分割的に駆動する表示制御手段と、前記投射パネルで得られた光像をスクリーン上に拡大して結像させるための投影手段とを備え、
前記表示制御手段は、互いに隣接する前記原色光透過領域に跨ってスポット光が照射されている全期間のうち少なくとも一部の連続した又は間欠的な期間は、前記投射パネルを構成する全画素のうち少なくとも一部の所定の画素から、全画面に亘って略均等に、前記投影手段へ向けて光が反射又は透過されるように、前記投射パネルを駆動する
ことを特徴とするカラープロジェクタ。 - 前記表示制御手段は、前記全期間に亘って、前記投射パネルを構成する全画素を、前記投影手段へ向けて光が反射又は透過されるように、前記投射パネルに映像信号を供給することを特徴とする請求項6記載のカラープロジェクタ。
- 前記投射パネルは、傾斜可能な複数の画素ミラーを有する光反射素子からなり、前記画素ミラーが、前記光源側から到来する前記光の入射方向に対する傾斜角が変更されることによって、前記投影手段へ向けて前記反射光を出射するか、又は前記投影手段から逸れた方向へ前記反射光を出射するかが選択されることを特徴とする請求項6又は7記載のカラープロジェクタ。
- カラーホイールを用いて、互いに異なる複数の原色光を順番にかつ繰り返し、多数の画素からなる投射パネルに照射し、該投射パネルでは、映像信号に応じて、所定の画素のみが、照射された前記原色光をスクリーン上に投射させることでカラー画像を得る方式のカラープロジェクタに用いられる表示制御方法であって、
前記カラーホイールとして、回転駆動されることにより、白色のスポット光を、回転中心から所定の距離離れ回転方向に沿ったスポット光受光領域で受光し、それぞれ前記各原色光を透過させる複数の原色光透過領域が、前記回転方向に沿って分割されて配置されていると共に、前記各原色光透過領域の前記スポット光受光領域と重なる端部に隣接して、白色光が出射される白色光出射領域が配置され、前記原色光透過領域と前記白色光出射領域とは、前記スポット光受光領域内で、少なくとも半径方向に沿って混在するように形成された平板状部材を用い、
前記カラーホイールを、回転駆動することにより、前記カラーホイールのスポット光受光領域にスポット光を照射し、前記カラーホイールから出射された複数色の原色光を、前記投射パネルに照射し、
前記表示制御手段によって、前記カラーホイールにおける原色光の分離動作に同期させて、前記投射パネルを時分割的に駆動し、
投影手段によって、前記投射パネルで得られた光像をスクリーン上に拡大して結像させると共に、
前記表示制御手段によって、互いに隣接する前記原色光透過領域に跨ってスポット光が照射されている全期間のうち少なくとも一部の連続した又は間欠的な期間は、前記投射パネルを構成する全画素のうち少なくとも一部の所定の画素から、全画面に亘って略均等に、前記投影手段へ向けて光が反射又は透過されるように、前記投射パネルに映像信号を供給する
ことを特徴とするカラープロジェクタに用いられる表示制御方法。 - 前記表示制御手段によって、前記全期間に亘って、前記投射パネルを構成する全画素を、前記投影手段へ向けて光が反射又は透過されるように、前記投射パネルに映像信号を供給することを特徴とする請求項9記載のカラープロジェクタに用いられる表示制御方法。
- 前記投射パネルは、傾斜可能な複数の画素ミラーを有する光反射素子からなり、前記画素ミラーが、前記光源側から到来する前記光の入射方向に対する傾斜角が変更されることによって、前記投影手段へ向けて前記反射光を出射するか、又は前記投影手段から逸れた方向へ前記反射光を出射するかが選択されることを特徴とする請求項9又は10記載のカラープロジェクタに用いられる表示制御方法。
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