JP2004279550A - Light source device and projection display device using the same - Google Patents

Light source device and projection display device using the same Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To emit the color light in which is colored outgoing light from a light source part into a plurality of colors by a color wheel and to make average luminance of the outgoing light during one rotation of the color wheel sufficiently high. <P>SOLUTION: In a light source device, a color wheel 6 which is provided with color filters 8R, 8G, and 8B in a plurality of colors and a space part 9 having no color filters around a rotationally driven center member 7 in its circumferential direction is arranged on the exit side of the light source part for outgoing light so that a part of a circle on which color filters 8R, 8G, and 8B in the plurality of colors and the space part 9 are arranged crosses the optical path of outgoing light from the light source part. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源装置及びそれを用いた投影型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素の光の出射を制御して画像を表示する表示素子を用いた投影型表示装置は、光源装置からの出射光を光源側光学系により前記表示素子に入射させ、前記表示素子の複数の画素からの出射光を投影光学系によりスクリーン等の投影面の投影する構成となっている。
【０００３】
この種の投影型表示装置には、カラーフィルタを備えた液晶素子を表示素子としたものと、カラーフィルタを備えない液晶素子や、一般にＤＭＤと略称されるマイクロミラー素子（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）を表示素子としたものとがあり、カラーフィルタを備えない液晶素子やマイクロミラー素子を表示素子とした投影型表示装置では、前記光源装置から複数の色、例えば赤、緑、青の３色の着色光を順次出射させ、それに同期させて前記表示素子の複数の画素に赤、緑、青の各色成分の単色画像を順次表示させることにより、投影面に、前記赤、緑、青の各色成分の単色画像を合成したカラー画像を表示させるようにしている。
【０００４】
前記複数の色の着色光を順次出射する光源装置としては、光を出射する光源部の出射側に、扇形状の複数の色のカラーフィルタを周方向に並べて設けた回転板からなるカラーホイールを、前記複数の色のカラーフィルタが並ぶ円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置したものがある（特許文献１、２参照）。
【０００５】
また、投影型表示装置に用いられるものではないが、複数の色の着色光を順次出射する光源装置としては、光を出射する光源部の出射側に、周方向に間隔をおいて複数の開口が設けられたアルミニウム等からなる回転板の各開口にそれぞれ異なる色のカラーフィルタを取付けたカラーホイールを、前記複数の色のカラーフィルタを通る円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置したものもある（特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００―７８６０２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２―２７７８２０号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平９―１２００３３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
投影型表示装置は、その使用状況によっては、投影するカラー画像の色再現性にも増して、投影画像の明るさを第１に要求されることがある。
【００１０】
しかし、複数の色のカラーフィルタを周方向に並べて設けた回転板からなるカラーホイールを備えた従来の光源装置は、常に、光源部からの出射光を前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタのいずれかにより着色して出射するため、その出射光は、前記光源部からの出射光よりも輝度が低くなった光である。
【００１１】
そのため、この光源装置を用いた投影型表示装置は、充分な明るさのカラー画像を投影することができず、また、光源装置の光源部からの出射光の輝度を無理に高くして投影画像を明るくしたのでは、それに伴なう光源部の発熱や消費電力の増大が問題となる。
【００１２】
また、周方向に間隔をおいて複数の開口が設けられたアルミニウム等からなる回転板の各開口にカラーフィルタを取付けたカラーホイールを備えた従来の光源装置は、前記カラーホイールのカラーフィルタが無い部分が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記光源部からの光が前記回転枠により遮られ、前記カラーホイールのカラーフィルタ部分が光源部からの出射光の光路を通過するときに前記カラーフィルタを透過して着色された光が出射するため、カラーホイールが１回転する間の出射光の平均輝度が極端に低く、投影型表示装置には利用できない。
【００１３】
この発明は、光源部からの出射光をカラーホイールにより複数の色に着色して出射するとともに、前記カラーホイールが１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる光源装置を提供することを目的としたものである。
【００１４】
また、この発明は、光源装置の光源部からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影することができ、しかもその投影画像の明るさを任意に調整することができる投影型表示装置を提供することを目的としたものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の光源装置は、光を出射する光源部と、回転駆動される中心部材の周囲にその周方向に並べて複数の色のカラーフィルタと前記カラーフィルタの無い少なくとも１つの空間部が設けられてなり、前記複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置されたカラーホイールとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
この光源装置は、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部からの出射光を前記カラーフィルタにより着色して出射し、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部からの出射光を前記空間部を全く減衰させること無く通過させて非着色光のまま出射する。
【００１７】
すなわち、この光源装置は、前記カラーホイールが１回転する間に、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにより着色された複数の色の着色光と、前記カラーホイールの空間部を減衰すること無く通過した非着色光とを順次出射するものであり、この光源装置によれば、光源部からの出射光を前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにより複数の色に着色して出射するとともに、前記カラーホイールのカラーフィルタの無い空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部からの出射光を前記空間部を全く減衰させること無く通過させて出射し、前記カラーホイールが１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【００１８】
この発明の光源装置において、前記カラーホイールは、前記中心部材の周囲の１箇所にカラーフィルタの無い空間部を設けたものでもよく、その場合は、前記中心部材の前記空間部に対応する部分に、カラーホイール全周の重量バランスを均一にするためのバランスウエイトを設けるのが望ましい。
【００１９】
前記カラーホイールは、前記中心部材の周囲の複数個所にカラーフィルタの無い空間部を設け、これらの空間部の周方向長さの比を、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定した構成のものが望ましい。
【００２０】
さらに、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さはそれぞれ、前記カラーホイールが１回転する間に前記カラーフィルタにより着色されて出射する複数の色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定するのが望ましい。
【００２１】
その場合、例えば前記光源部に超高圧水銀ランプを備えさせ、前記カラーホイールに赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えさせるときは、前記赤、緑、青の３色のカラーフィルタのうち、赤色フィルタの周方向長さを緑色フィルタ及び青色フィルタの周方向長さよりも大きく、前記緑色フィルタの周方向長さを前記青色フィルタの周方向長さよりも大きく設定すればよい。
【００２２】
さらにまた、前記カラーホイールに周方向長さが互いに異なる例えば３色のカラーフィルタを備えさせ、これらのカラーフィルタの間にそれぞれ前記空間部を設ける場合は、前記３色のカラーフィルタのうちの最も周方向長さが大きい第１の色のフィルタと次に周方向長さが大きい第２の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さを、前記第１の色のフィルタと最も周方向長さが小さい第３の色のフィルタとの間の空間部及び前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく、前記第１の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さが、前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく設定するのが好ましい。
【００２３】
また、前記カラーホイールを前記中心部材の周囲の複数個所に空間部を設けた構成とする場合は、前記中心部材の周囲に、複数の色のカラーフィルタが周方向に連続して並んだ周方向長さが互いに等しい複数のフィルタ群を設け、前記複数のフィルタ群の間にそれぞれ空間部を設けるとともに、これらの空間部の周方向長さを互いに等しくしてもよい。
【００２４】
この発明の投影型表示装置は、前記発明の光源装置と、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する表示素子と、前記光源装置からの出射光を前記表示素子に入射させる光源側光学系と、前記表示素子の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系と、前記光源装置のカラーホイールの回転に同期して、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整する表示制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
この投影型表示装置は、カラーホイールが１回転する間に、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにより着色された着色光と、前記カラーホイールの空間部を減衰すること無く通過した非着色光とを出射する光源装置を備え、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整するようにしているため、前記カラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子から出射する非着色光により投影画像の明るさを底上げすることができ、したがって、前記光源装置の光源部からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影することができる。
【００２６】
しかも、この投影型表示装置によれば、前記光源装置のカラーホイールの回転に同期して、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整するようにしているため、投影するカラー画像の明るさを任意に調整することができる。
【００２７】
この発明の投影型表示装置において、前記表示制御手段は、前記光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに画像信号を前記表示素子に供給し、前記表示素子の複数の画素からの光の出射を制御するのが望ましい。
【００２８】
その場合、前記光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示制御手段から表示素子に供給する画像信号は、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにそれぞれ対応する複数の色成分の単色画像信号に基いて生成した白黒画像信号が好ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１〜図５はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は投影型表示装置の構成図である。
【００３０】
この投影型表示装置は、複数の色の着色光を順次出射する光源装置１と、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する表示素子１２と、前記光源装置１からの出射光を前記表示素子１２に入射させる光源側光学系１３と、前記表示素子１２の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系１５と、前記表示素子１２の表示を制御する表示制御手段１７とを備えている。
【００３１】
まず、前記光源装置１について説明すると、この光源装置１は、光を出射する光源部２と、前記光源部２の出射側に配置されたカラーホイール６とからなっている。
【００３２】
この光源装置１の光源部２は、高輝度の光を出射する光源ランプ３と、前記光源ランプ３からの出射光を光源部２の前方においてて集光する方向に反射するリフレクタ４と、前記リフレクタ４の前方に出射した光の輝度分布を均一にするための導光部材５とにより構成されている。
【００３３】
この光源部２の導光部材５は、ガラス等からなる透明な角棒体または角筒体からなっており、その一端が光の入射端とされ、他端が前記入射端から入射した光の出射端とされている。
【００３４】
この導光部材５は、その入射端を前記リフレクタ４の出射面に対向させて配置されており、前記リフレクタ４の前方に出射した光を前記入射端から入射させ、その光を内部で反射しながら導いて、均一な輝度分布の光を前記出射端から出射する。
【００３５】
また、前記光源部２の出射側に配置されたカラーホイール６は、モータ１１により定速回転される中心部材７の周囲にその周方向に並べて複数の色カラーフィルタと前記カラーフィルタの無い少なくとも１つの空間部とを設けたものであり、このカラーホイール６は、そのホィール面を前記光源部２からの出射光（導光部材５の出射端からの出射光）の集光点に合わせて、前記複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部を前記光源部２からの出射光の光路と交差させて配置されている。
【００３６】
図２及び図３は前記カラーホイール６の斜視図及び正面図であり、この実施例では、前記カラーホイール６を、中心に前記モータ１１の回転軸に固定される軸孔が設けられた中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと扇形状の空間部９とを１つずつ周方向に並べて設けた構成としている。
【００３７】
このカラーホイール６の赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｂ，８Ｇ，８Ｂは、例えば図２及び図３のように、図において右回りに緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｂ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設けられており、前記空間部９は、前記３色のフィルタ８Ｂ，８Ｇ，８Ｂのうちの隣り合う２つのフィルタ、例えば赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇとを離間させて設けることにより、前記赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇとの間に形成されている。
【００３８】
前記赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｂ，８Ｇ，８Ｂの周方向の長さはそれぞれ、前記カラーホイール６が１回転する間に前記カラーフィルタ８Ｂ，８Ｇ，８Ｂにより着色されて出射する赤、緑、青の３色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定されている。
【００３９】
なお、この実施例では、前記光源部２の光源ランプ３に超高圧水銀ランプを用いており、この超高圧水銀ランプ３が出射する光は、可視光帯域のうち、赤の波長帯域の波長光の強度が緑及び青の波長帯域の波長光の強度に比べて弱く、また、青の波長帯域の波長光の強度が緑の波長帯域の波長光の強度よりも高い光、つまり赤味が弱く、青味の強い光である。
【００４０】
そのため、この実施例では、図３に示したように、前記カラーホイール６の赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇと青色フィルタ８Ｂとを、それぞれのカラーホイール中心からの広がり角θＲ，θＧ，θＢがθＲ＞θＧ＞θＢの関係にある扇形状に形成することにより、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのうち、赤色フィルタ８Ｒの周方向長さを、緑色フィルタ８Ｇ及び青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きくするとともに、前記緑色フィルタ８Ｇの周方向長さを前記青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きくしている。
【００４１】
また、前記カラーホイール６の空間部９は、カラーホイール中心からの広がり角θ０が、赤、緑、青のいずれのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの広がり角θＲ，θＧ，θＢよりも充分に小さい扇形状に形成されている。すなわち、この空間部９の周方向長さは、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのいずれの周方向長さよりも充分に小さく設定されている。
【００４２】
そして、この実施例では、前記カラーホイール６の中心部材７の外周に、前記空間部９に対応させて、カラーホイール全周の重量バランスを均一にするためのバランスウエイト１０を設けている。
【００４３】
なお、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの単位面積当たりの重量は実質的に同じであり、したがって、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが周方向に連続して並んだ部分の周方向の重量バランスは均等であるため、中心部材７の空間部９に対応する部分にバランスウエイト１０を設けるだけで、カラーホイール全周の重量バランスを均一にすることができる。
【００４４】
前記光源装置１は、前記カラーホイール６のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部２からの出射光を前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色して出射し、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部２からの出射光を前記空間部９を全く減衰させること無く通過させて非着色光のまま出射する。
【００４５】
すなわち、この光源装置１は、前記カラーホイール６が１回転する間に、前記カラーホイール６の赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色された赤、緑、青の着色光と、前記カラーホイール６の空間部９を減衰すること無く通過した非着色光とを出射する。
【００４６】
なお、この実施例で用いたカラーホイール６は、図２及び図３に示したように、赤、緑、青のフィルタ８Ｂ，８Ｇ，８Ｂを、図において右回りに緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｂ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設け、前記赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇとの間に前記空間部９を形成したものであるため、このカラーホイール６を例えば図において左回り方向に回転させたときの光源装置１からの出射光は、前記カラーホイール６が１回転する間に、緑色光、青色光、赤色光、非着色光の順で変化する。
【００４７】
したがって、この光源装置１によれば、光源部２からの出射光を前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより赤、緑、青の３色に着色して出射するとともに、前記カラーホイール６のカラーフィルタの無い空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部２からの出射光を前記空間部９を全く減衰させること無く通過させて出射し、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【００４８】
なお、着色光と非着色光とを出射する光源装置としては、光源部の出射側に、複数の色のカラーフィルタと無色フィルタとを周方向に並べて設けたカラーホイールを配置した構成のものも考えられる。
【００４９】
しかし、このような構成の光源装置では、前記カラーホイールの無色フィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときに出射する非着色光が、前記無色フィルタによりある程度吸収されて減衰した光である。
【００５０】
それに対して、上記実施例の光源装置１は、光源部の出射側に、赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂとカラーフィルタの無い空間部９とを周方向に並べて設けたカラーホイール６を配置したものであるため、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに出射する非着色光が、減衰の全く無い光であり、したがって、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【００５１】
さらに、この実施例では、図２及び図３に示したように、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのうち、赤色フィルタ８Ｒの周方向長さを緑色フィルタ８Ｇ及び青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きくするとともに、前記緑色フィルタ８Ｇの周方向長さを前記青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きくしているため、このカラーホイール６が１回転する間の赤、緑、青の各色の着色光の出射時間により前記光源部２からの出射光の色味を補償し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色されて出射する赤、緑、青の着色光の合成色を白色に近くすることができる。
【００５２】
すなわち、前記超高圧水銀ランプ３を備えた光源部２から出射して前記カラーホイール６に入射する光は、上述したように、赤味が弱く、青味の強い光であるが、前記カラーホイール６の赤色フィルタ８Ｒの周方向長さが緑色フィルタ８Ｇ及び青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きく、また前記緑色フィルタ８Ｇの周方向長さが前記青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きいため、このカラーホイール６が１回転する間に、前記光源部２からの出射光のうち、最も強度の弱い赤色光が、最も長い時間、前記赤色フィルタ８Ｒを透過して出射し、最も強度の強い青色光が、最も短い時間、前記青色フィルタ８Ｂを透過して出射し、前記赤色光と青色光の間の強度の緑色光が、前記赤色光の出射時間よりも短く、前記青色光の出射時間よりも長い時間、前記緑色フィルタ８Ｇを透過して出射する。
【００５３】
したがって、この光源装置１によれば、前記光源部２から出射光し、前記カラーホイール６のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色されて出射する赤、緑、青の着色光の前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色を白色に近くし、赤、緑、青の各色の出射光の強度をバランスさせることができる。
【００５４】
なお、この光源装置１は、前記カラーホイール６が１回転する間に、緑色光、青色光、赤色光、非着色光を順に出射するが、その光のうち、前記カラーホイール６の空間部９を減衰すること無く通過した非着色光は、前記超高圧水銀ランプ３から出射した赤味が弱く、青味の強い光であるため、この非着色光の色味が前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色に影響する。
【００５５】
したがって、前記カラーホイール６の赤、緑、青の各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの比は、前記空間部９の周方向長さ（非着色光の出射時間）を考慮して設定するのが望ましい。
【００５６】
前記カラーホイール６の赤、緑、青の各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと空間部９の周方向長さ、つまりこれらのカラーホイール中心からの広がり角θＲ，θＧ，θＢ，θ０は、θＲ＝１１５°、θＧ＝１０８°、θＢ＝８５°、θ０＝５２°が好ましく、このように、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ及び空間部９の周方向長さの比を、１１５：１０８：８５：５２に設定することにより、前記非着色光の色味の影響も補償し、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色をほとんど白色にすることができる。
【００５７】
また、前記カラーホイール６は、中心部材７の周囲の１箇所にカラーフィルタの無い空間部９を設けたものであるが、前記中心部材７の前記空間部９に対応する部分にバランスウエイト１０を設け、カラーホイール全周の重量バランスを均一にしているため、回転ぶれを生じさせること無く安定に回転させることができる。
【００５８】
次に、図１に示した投影型表示装置の他の部分の構成を説明すると、この実施例の投影型表示装置は、表示素子１２として、マイクロミラー素子（ＤＭＤ）を用いたものである。以下、前記表示素子１２をマイクロミラー素子と言う。
【００５９】
前記マイクロミラー素子１２は、縦横の幅がそれぞれ１０μｍ〜２０μｍの極薄金属片（例えばアルミニウム片）からなり、ＣＭＯＳをベースとするミラー駆動素子により一方の方向と他方の方向とに傾動されるマイクロミラーにより形成された複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有しており、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から所定の入射角で入射した光を、前記マイクロミラーの傾き方向の切換えにより表示の観察方向と他の方向のいずれかに反射し、前記複数の画素からの観察方向への光の出射を制御して画像を表示する。
【００６０】
また、前記光源装置１からの出射光を前記マイクロミラー素子１２に入射させる光源側光学系１３は、前記光源装置１からの出射光を平行光に補正して前記マイクロミラー素子１２に入射させる光源側レンズ１４により構成されており、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系１５は、前記マイクロミラー素子１２からの観察方向への出射光をその光束を拡大して図示しないスクリーン等の投影面に投影する投影レンズ１６により構成されている。
【００６１】
なお、図１では、前記光源側レンズ１４及び投影レンズ１６を１枚のレンズで表現しているが、前記光源側レンズ１４及び投影レンズ１６はそれぞれ、レンズ収差を小さくするために複数枚のレンズを組合せて構成されている。
【００６２】
また、前記マイクロミラー素子１２の表示を制御する表示制御手段１７は、前記光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記カラーホイール６のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの色にそれぞれ対応した色成分の単色画像を前記マイクロミラー素子１２に表示させ、前記カラーホイール６の空間部９が前記光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を調整する。
【００６３】
この表示制御手段１７は、カラーホイール制御部１８と、時分割駆動回路１９と、カラーシーケンス制御回路２０とにより構成されている。
【００６４】
前記カラーホイール制御部１８は、前記カラーホイール６を回転させるモータ１１を、時分割駆動回路１９から与えられるタイミング信号に同期して制御するものであり、前記モータ１１は、前記カラーホイール制御部１８により制御され、カラーホイール６を定速回転させる。
【００６５】
前記時分割駆動回路１９は、カラーシーケンス制御回路２０から送られてくる表示モード信号に従い、上記カラーホイール制御部１８にタイミング信号を与えるとともに、図示しない外部回路から与えられる赤，緑，青の各色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基づいてマトリックス演算により白黒画像信号Ｗを生成し、前記光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記赤，緑，青の各色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂと白黒画像信号Ｗとを順次マイクロミラー素子１２に供給する。
【００６６】
すなわち、この時分割駆動回路１９は、前記光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記カラーホイール６のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときに、そのカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの色に対応した色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂをマイクロミラー素子１２に供給して単色画像を表示させ、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記白黒画像信号Ｗをマイクロミラー素子１２に供給し、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射を制御する。
【００６７】
さらに、この時分割駆動回路１９は、前記カラーシーケンス制御回路２０からの表示モード信号に応じてマイクロミラー素子１２への白黒画像信号Ｗの供給時間を調整し、前記画像信号Ｗの供給時間中、マイクロミラー素子１２に前記白黒画像信号Ｗに対応する白黒画像を表示させる。
【００６８】
つまり、前記時分割駆動回路１９は、前記光源装置１のカラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を前記白黒画像信号Ｗの供給時間により調整する。
【００６９】
なお、この実施例では上述したように、光源装置１からの出射光を、カラーホイール６が１回転する間に、緑色光、青色光、赤色光、非着色光の順で変化させるようにしており、したがって前記時分割駆動回路１９は、前記マイクロミラー素子１２に対して、緑の単色画像信号、青の単色画像信号、赤の単色画像信号、白黒画像信号を順に供給する。
【００７０】
また、前記カラーシーケンス制御回路２０は、投影型表示装置の使用者により選択される投影画像の明るさを指定するための表示モード信号を前記時分割駆動回路２３に送出する。
【００７１】
図４は、前記光源装置１からの出射光と、前記時分割駆動回路１９により駆動されるマイクロミラー素子１２の表示との対応関係を示している。
【００７２】
なお、前記マイクロミラー素子１２は、その表示を１秒間に５万回程度書換えできる非常に高い応答性を有しているため、図４では便宜上、マイクロミラー素子１２の表示の書換えに要する時間を０としている。
【００７３】
図４のように、この投影型表示装置は、赤、緑、青の各色の単色画像をそれぞれ表示する３つのフィールドと、白黒画像を表示する１つのフィールドとの計４フィールドにより１フレーム分の画像を表示する。
【００７４】
この投影型表示装置では、１フレームを１／３０秒とし、前記光源装置１のカラーホイール６を３０ｒｐｍの回転速度で定速回転させるようにしている。
【００７５】
そして、この実施例では、上述した光源装置１からの光の出射順（緑色光、青色光、赤色光、非着色光の順）に合わせて、１フレーム中の第１フィールドを緑色画像の表示フィールド、第２フィールドを青色画像の表示フィールド、第３フィールドを赤色画像の表示フィールド、第４フィールドを白黒画像の表示フィールドとするとともに、これらのフィールドをそれぞれ、光源装置１からのカラーホイール６が１回転する間の緑色光、青色光、赤色光、非着色光の出射時間に合わせて、各フィールドの時間比が１１５：１０８：８５：５２になるように設定している。
【００７６】
すなわち、前記第１〜第４フィールドのうち、赤色画像を表示する第３フィールドは最も長く設定されており、以下、緑色画像を表示する第１フィールド、青色画像を表示する第２フィールドの順に短く設定され、さらに白黒画像を表示する第４フィールドは前記第１〜第３の各フィールドよりも短く設定されている。
【００７７】
前記投影型表示装置の表示を図４に基いて説明すると、前記時分割駆動回路１９は、光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記カラーホイール６の緑色フィルタ８Ｇが光源部２からの出射光の光路を通過するとき、つまり光源装置１から緑色光が出射する第１フィールドに、そのフィールドの全期間にわたってマイクロミラー素子１２に緑色画像を表示させ、前記カラーホイール６の青色フィルタ８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するとき、つまり光源装置１から青色光が出射する第２フィールドに、そのフィールドの全期間にわたって前記マイクロミラー素子１２に青色画像を表示させ、前記カラーホイール６の赤色フィルタ８Ｒが光源部２からの出射光の光路を通過するとき、つまり光源装置１から赤色光が出射する第３フィールドに、そのフィールドの全期間にわたって前記マイクロミラー素子１２に赤色画像を表示させる。
【００７８】
さらに、前記時分割駆動回路１９は、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するとき、つまり光源装置１から非着色光が出射する第４フィールドには、カラーシーケンス制御回路２０からの表示モード信号に応じた表示時間ｔ１だけ前記マイクロミラー素子１２に白黒画像を表示させ、同フィールド内の残る時間は、マイクロミラー素子１２の全ての画素を一括して黒の非表示状態（入射光を投影光学系１５とは異なる方向に反射させる状態）にする。
【００７９】
なお、図４では、第４フィールドの１／２を白黒画像の表示時間ｔ１としているが、前記第４フィールド中の白黒画像の表示時間ｔ１と非表示時間ｔ２の比は、カラーシーケンス制御回路２０からの表示モード信号に応じて調整される。
【００８０】
このように、前記投影型表示装置は、１フレーム中に、緑色画像と青色画像と赤色画像と白黒画像とを順次マイクロミラー素子１２に表示させるようにしたものであり、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの出射光は、投影光学系１５によりスクリーン等の投影面に投影され、前記緑色画像と青色画像と赤色画像と白黒画像とを合成したカラー画像として観察される。
【００８１】
この投影型表示装置は、カラーホイール６が１回転する間に、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色された赤、緑、青の着色光と、前記カラーホイール６の空間部９を減衰すること無く通過した非着色光とを出射する光源装置１を備え、前記カラーホイール６の各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときにそのフィルタに対応した色成分の単色画像をマイクロミラー素子１２に表示させ、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を調整するようにしているため、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記マイクロミラー素子１２から出射する非着色光により投影画像の明るさを底上げすることができ、したがって、前記光源装置１の光源部２からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影することができる。
【００８２】
しかも、この投影型表示装置によれば、前記光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときにそのフィルタに対応した色成分の単色画像を前記マイクロミラー素子１２に表示させ、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を調整するようにしているため、投影するカラー画像の明るさを任意に調整することができる。
【００８３】
さらに、この投影型表示装置は、前記光源装置１のカラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにそれぞれ対応する赤、緑、青の色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基いて生成した白黒画像信号Ｗを前記マイクロミラー素子１２に供給するとともにその供給時間を制御し、前記白黒画像信号の供給時間中、前記マイクロミラー素子１２に白黒画像を表示させるようにしているため、投影するカラー画像の明るさと色再現性及びコントラストを任意に調整することができる。
【００８４】
すなわち、図４における第４フィールド中の白黒画像の表示時間ｔ１と非表示時間ｔ２の比は、投影型表示装置の使用者により選択され、カラーシーケンス制御回路２０から時分割駆動回路２３に送出される表示モード信号に応じて調整される。
【００８５】
図５は、前記第４フィールド中の白黒画像の表示時間ｔ１を、画像表示を全くしない場合も含めて９段階に調整する例を示している。
【００８６】
この各例における投影画像の明るさと色度及びコントラストを説明すると、図５（ａ）のように、第４フィールドの全期間にわたって白黒画像を表示させたときは、白黒画像による投影画像の明るさの底上げ効果は最も高いが、その反面、前記第４フィールドの全期間が白黒表示であるため、この第４フィールドが前記第１〜第３の各フィールドより短くても、投影されるカラー画像の色純度及びコントラストがある程度低下する。
【００８７】
また、図５（ｉ）のように、第４フィールドの全期間にわたって全く白黒画像を表示しない場合は、投影されるカラー画像の色純度及びコントラストが、赤、緑、青の単色画像信号に対して最も忠実になるが、白黒画像による投影画像の明るさの底上げ効果が全く無く、しかもマイクロミラー素子１２が第４フィールドの全期間にわたって黒の非表示状態になるため、投影画像が暗くなる。
【００８８】
これらの例に対し、図５（ｂ）〜（ｈ）のように、第４フィールド中の一部の期間に白黒画像を表示させたときは、そのいずれの場合も、白黒画像による投影画像の明るさの底上げ効果が得られ、しかも、図５（ａ）の例に比べて、赤、緑、青の単色画像信号に対する投影画像の色純度及びコントラストの忠実度が高くなる。
【００８９】
なお、図５には、第４フィールドの始端において白黒画像の表示を開始させる例を示したが、白黒画像は、第４フィールド中であればどの時期に表示してもよい。
【００９０】
したがって、例えば前記投影型表示装置に、使用者により操作される画質選択手段を設け、その操作に応じてカラーシーケンス制御回路２０から時分割駆動回路１９に送出する表示モード信号を前記９段階に切換えるようにすることにより、使用者が選択した明るさと色再現性及びコントラストのカラー画像を投影することができる。
【００９１】
しかも、この実施例の投影型表示装置は、前記光源装置１の光源部２の光源ランプに、赤味が弱く、青味の強い光を出射する超高圧水銀ランプを用いたものであるが、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ及び空間部９の周方向長さの比を上述したように設定することにより、前記カラーホイール６が１回転する間に光源装置１から出射する緑、青、赤の着色光及び非着色光の合成色を白色に近くするとともに、１フレーム中の緑、青、赤の単色画像及び白黒画像の表示フィールドを前記光源装置１からの緑、青、赤の着色光及び非着色光の出射時間に合わせて設定しているため、前記マイクロミラー素子１２により表示され、投影面に順次投影される緑、青、赤の各単色画像の明るさをバランスさせるとともに、前記白黒画像による投影画像の色純度及びコントラストの低下を少なくし、色再現性及びコントラストがより良好なカラー画像を投影することができる。
【００９２】
なお、上記実施例では、１フレーム中の第１フィールドを緑色画像の表示フィールド、第２フィールドを青色画像の表示フィールド、第３フィールドを赤色画像の表示フィールド、最後フィールドである第４フィールドを白黒画像の表示フィールドとしているが、赤、緑、青の単色画像と白黒画像の表示順は他の順にしてもよく、その場合は、マイクロミラー素子１２への赤、緑、青の単色画像信号及び白黒画像信号の供給順と、光源装置１のカラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと空間部９の並び順を変更すればよい。
【００９３】
また、上記実施例では、光源装置１のカラーホイール６を、中心部材７の周囲の１箇所に空間部９を設け、前記中心部材７の空間部９に対応する部分にバランスウエイト１０を設けた構成としたが、前記カラーホイール６は、中心部材７の周囲の複数箇所にカラーフィルタの無い空間部を設け、これらの空間部の周方向長さの比を、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定した構成としてもよい。
【００９４】
図６及び図７はこの発明の第２の実施例を示すカラーホイールの斜視図及び正面図である。
【００９５】
この実施例のカラーホイール６は、中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを１つずつ互いに離間させて設け、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ扇形状の空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成したものであり、この実施例では、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのカラーホイール中心からの広がり角θＲ，θＧ，θＢを上述した第１の実施例と同様にθＲ＞θＧ＞θＢの関係に設定するとともに、青と緑のフィルタ８Ｂ，８Ｇ間の空間部９ａと、緑と青のフィルタ８Ｇ，８Ｂ間の空間部９ｂと、青と赤のフィルタ８Ｂ，８Ｒ間の空間部９ｃとのカラーホイール中心からの広がり角θ１，θ２，θ３をθ２＞θ３＞θ１の関係に設定している。
【００９６】
また、この実施例では、前記各空間部９の広がり角θ１，θ２，θ３の和を、上述した第１の実施例における１つの空間部９の広がり角θと同じ（θ＝θ１＋θ２＋θ３）にし、これらの空間部９の周方向長さの合計値を前記第１の実施例における１つの空間部９の周方向長さと同じにしている。
【００９７】
すなわち、このカラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さ及び前記各空間部９の周方向長さの合計値の比は、１１５：１０８：８５：５２に設定されている。
【００９８】
このカラーホイール６は、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれカラーフィルタの無い空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを設けたものであるため、これらの空間部９が上述した光源部２からの出射光の光路を通過するときに出射する非着色光が、減衰の全く無い光であり、したがって、カラーホイール６が１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【００９９】
また、このカラーホイール６は、赤色フィルタ８Ｒの周方向長さを緑色フィルタ８Ｇ及び青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きく、緑色フィルタ８Ｇの周方向長さを青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きし、さらに赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さ及び前記各空間部９の周方向長さの合計値の比を上記のように設定しているため、上述した光源部２からの出射光が赤味が弱く、青味の強い光であっても、カラーホイール６が１回転する間に出射する赤、緑、青の各色の着色光の強度をバランスさせるとともに、前記空間部９を通過した非着色光の色味の影響も補償し、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色をほとんど白色にすることができる。
【０１００】
しかも、このカラーホイール６は、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ設けた空間部９ａ，９ｂ，９ｃのうち、最も周方向長さが大きい赤色フィルタ８Ｒと次に周方向長さが大きい緑色フィルタ８Ｇとの間の空間部９ｃの周方向長さを、前記赤色フィルタ８Ｒと最も周方向長さが小さい青色フィルタ８Ｂとの間の空間部９ｂ及び前記緑色フィルタ８Ｇと青色フィルタ８Ｂとの間の空間部９ａの周方向長さよりも大きくし、前記赤色フィルタ８Ｒと青色フィルタ８Ｂとの間の空間部９ｂの周方向長さを、前記緑色フィルタ８Ｇと青色フィルタ８Ｂとの間の空間部９ａの周方向長さよりも大きくしているため、カラーホイール全周の重量バランスを均一にし、回転ぶれを生じさせること無く安定に回転させることができる。
【０１０１】
すなわち、上述したように、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの単位面積当たりの重量は実質的に同じであるが、それぞれの周方向長さが互いに異なるため、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さを同じにすると、カラーホイール全周の重量バランスが崩れる。
【０１０２】
そのため、この実施例では、前記各空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さを上記のような関係にすることにより、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの違いによる重量バランスの崩れを補償し、バランスウエイトを設けること無くカラーホイール全周の重量バランスを均一にしている。
【０１０３】
このカラーホイール６は、中心部材７の周囲の３個所にカラーフィルタの無い空間部９ａ，９ｂ，ｃを有しているため、１回転中に非着色光を３回出射することができる。
【０１０４】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと３つの空間部９ａ，９ｂ，９ｃとを図において右回りに、緑色フィルタ８Ｇ、空間部９ａ、青色フィルタ８Ｒ、空間部９ｂ、赤色フィルタ８Ｒ、空間部９ｃの順に並べて設けたものであり、例えば右回り方向に１回転する間に、緑色光、非着色光、青色光、非着色光、赤色光、非着色光を順次出射する。
【０１０５】
したがって、このカラーホイール６を上述した投影型表示装置に用いる場合は、１フレーム中のフィールド数を６フィールドとし、マイクロミラー素子１２に、各フィールド毎に緑、白黒、青、白黒、赤、白黒の画像を順次表示させるようにすればよく、このようにすることにより、投影面に順次投影する緑、赤、青の各色の単色画像の明るさをそれぞれ前記白黒画像の投影によりバランス良く底上げし、より良好なカラー画像を投影することができる。
【０１０６】
図８はこの発明の第３の実施例を示すカラーホイールの正面図であり、この実施例のカラーホイール６は、中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを２つずつ交互に並べるとともに隣り合うフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを互いに離間させて設け、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ扇形状の空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成したものである。
【０１０７】
なお、このカラーホイール６では、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さを前記第２の実施例における各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの略１／２にすることにより、カラーホイール６が１回転する間に出射する赤、緑、青の各色の着色光の輝度をバランスさせ、さらに、各空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さを第２の実施例における各空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さの略１／２にすることにより、カラーホイール全周の重量バランスを均一にしている。
【０１０８】
このカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを２つずつ交互に並べて設け、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成したものであるため、１回転中に、赤、緑、青の３色の着色光を２回ずつ交互に出射するとともに、これらの着色光の出射期間の間にそれぞれ非着色光を出射することができる。
【０１０９】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、図において右回りに、緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｒ、赤色フィルタ８Ｒ、緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｒ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設けたものであり、例えば図において左回り方向に１回転する間に、緑色光、非着色光、青色光、非着色光、赤色光、非着色光、緑色光、非着色光、青色光、非着色光、赤色光、非着色光を順次出射する。
【０１１０】
したがって、このカラーホイール６を上述した投影型表示装置に用いる場合は、１フレーム中のフィールド数を１２フィールドとし、マイクロミラー素子１２に、各フィールド毎に緑、白黒、青、白黒、赤、白黒、緑、白黒、青、白黒、赤、白黒の画像を順次表示させるようにすればよく、このようにすることにより、投影面に順次投影する緑、青、赤の各色の単色画像の明るさをそれぞれ前記白黒画像の投影によりバランス良く底上げするとともに、投影面上における緑、青、赤の各色の単色画像の色混ざりを良くし、さらに良好なカラー画像を投影することができる。
【０１１１】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを２つずつ備えたものであるが、前記３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの数を３つ以上とし、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成してもよい。
【０１１２】
図９はこの発明の第４の実施例を示すカラーホイールの正面図であり、この実施例のカラーホイール６は、中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを１つずつ交互に並べて設け、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ扇形状の空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成するとともに、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂをそれぞれ２分割し、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割部にも空間部（以下、分割空間部と言う）９ｄを形成したものである。
【０１１３】
なお、この実施例では、２分割された赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さ（２つの分割フィルタの周方向長さの和）の比を前記第２の実施例における各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの比と同じにすることにより、カラーホイール６が１回転する間に出射する赤、緑、青の各色の着色光の輝度をバランスさせ、さらに、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さの比を前記第２の実施例と同じにするとともに、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割空間部９ｄの周方向長さを互いに等しくすることにより、カラーホイール全周の重量バランスを均一にしている。
【０１１４】
また、この実施例では、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割空間部９ｄの周方向長さを、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃのうち、最も狭い空間部である緑色フィルタ８Ｇと赤色フィルタ８Ｒとの間の空間部９ａの周方向長さと同程度にし、前記各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さを前記第２の実施例よりも前記分割空間部９ｄの周方向長さ分だけ小さくすることにより、２分割された赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇと青色フィルタ８Ｂの周方向長さと各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃ及び各分割空間部９ｄの周方向長さの合計値との比を上述した１１５：１０８：８５：５２に設定している。
【０１１５】
このカラーホイール６は、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成するとともに、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂをそれぞれ２分割してその分割部にも空間部９ｄを形成したものであるため、赤、緑、青の着色光と非着色光とを交互に出射するとともに、赤、緑、青の各色の着色光の出射期間の途中でも非着色光を出射することができる。
【０１１６】
なお、この実施例のカラーホイール６は、２分割された赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、図において右回りに、緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｒ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設けたものであり、例えば図において左回り方向に１回転する間に、緑色光、非着色光、緑色光、非着色光、青色光、非着色光、青色光、非着色光、赤色光、非着色光、赤色光、非着色光を順次出射する。
【０１１７】
したがって、このカラーホイール６を上述した投影型表示装置に用いる場合は、１フレーム中のフィールド数を１２フィールドとし、マイクロミラー素子１２に、各フィールド毎に緑、白黒、緑、白黒、青、白黒、青、白黒、赤、白黒、赤、白黒の画像を順次表示させるようにすればよく、このようにすることにより、投影面に順次投影する緑、青、赤の各色の単色画像の明るさをそれぞれ、これらの単色画像の投影期間の途中に投影する白黒画像と、各色の単色画像の投影期間の間に投影する白黒画像とによりバランス良く底上げし、明るいカラー画像を投影することができる。
【０１１８】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂをそれぞれ２分割したものであるが、前記３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割数を３分割以上とし、その分割部の間にそれぞれ空間部９ｄを形成してもよい。
【０１１９】
また、この実施例では、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割部間の空間部９ｄの周方向長さを互いに等しくしているが、これらの空間部９ｄの周方向長さの比と、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さの比との両方を、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定してもよい。
【０１２０】
図１０はこの発明の第５の実施例を示すカラーホイールの正面図であり、この実施例のカラーホイール６は、中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが周方向に連続して並んだ３つのフィルタ群を設け、これらのフィルタ群の間にそれぞれ空間部９ｅを設けたものである。
【０１２１】
なお、この実施例においても、各フィルタ群の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの比を上述した各実施例と同様に設定するとともに、前記各フィルタ群の赤色フィルタ８Ｒの周方向長さの合計値と、緑色フィルタ８Ｇの周方向長さの合計値と、青色フィルタ８Ｂの周方向長さの合計値と、各フィルタ群の間の３つの空間部９ｅの周方向長さの合計値との比を上述した１１５：１０８：８５：５２に設定し、上述した光源部２からの出射光が赤味が弱く、青味の強い光であっても、カラーホイール６が１回転する間に出射する赤、緑、青の各色の着色光の強度をバランスさせるとともに、前記空間部９を通過した非着色光の色味の影響も補償し、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色をほとんど白色にすることができるようにしている。
【０１２２】
また、この実施例では、前記３つのフィルタ群の周方向長さ（赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの和）を互いに等しくするとともに、これらのフィルタ群の間の空間部９ｅの周方向長さを互いに等しく設定することにより、バランスウエイトを設けること無くカラーホイール全周の重量バランスを均一にし、カラーホイール６を回転ぶれを生じさせること無く安定に回転させることができるようにしている。
【０１２３】
このカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが周方向に連続して並んだ３つのフィルタ群を備え、これらのフィルタ群の間にそれぞれ空間部９ｅを形成したものであるため、１回転中に、赤、緑、青の３色の着色光を連続して計３回出射するとともに、前記３色の着色光の出射期間の間にそれぞれ非着色光（白色光）を出射することができる。
【０１２４】
なお、この実施例のカラーホイール６は、各フィルタ群の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、図において右回りに、青色フィルタ８Ｂ、緑色フィルタ８Ｇ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設けたものであり、例えば図において左回り方向に１回転する間に、青色光、緑色光、赤色光、非着色光、青色光、緑色光、赤色光、非着色光、青色光、緑色光、赤色光、非着色光を順次出射する。
【０１２５】
したがって、このカラーホイール６を上述した投影型表示装置に用いる場合は、１フレーム中のフィールド数を１２フィールドとし、その１〜４フィールド、５〜８フィールド、９〜１２フィールド毎に、マイクロミラー素子１２に青、緑、赤、白黒の画像を順次表示させるようにすればよく、このようにすることにより、１フレーム中に青、緑、赤の単色画像の連続投影によるカラー画像表示を３回行なうとともに、その３回のカラー画像表示の間にそれぞれ投影する白黒画像により前記カラー画像の明るさを底上げし、色混ざりが良く、しかも明るいカラー画像を投影することができる。
【０１２６】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが周方向に連続して並んだ３つのフィルタ群を備えたものであるが、前記フィルタ群の数は２つまたは４つ以上でもよく、その場合も、各フィルタ群の周方向長さを互いに等しくするとともに、これらのフィルタ群の間の空間部９ｅの周方向長さを互いに等しく設定することにより、バランスウエイトを設けること無くカラーホイール全周の重量バランスを均一にすることができる。
【０１２７】
また、上記各実施例のカラーホイール６は、いずれも、赤、緑、青の３色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを備えたものであるが、カラーホイールは、２色以上のカラーフィルタを備えたものであれば、マゼンタ、イエロー、シアンの３色の中間色フィルタを備えたもの、赤、緑、青の３色の原色フィルタと少なくとも１色の中間色フィルタとを備えたもの、赤、緑、青のうちの１つの原色フィルタと他の２つの原色の中間色フィルタとの２色のカラーフィルタを備えたもの等でもよく、このようなカラーホイールを用いる場合は、上述した投影型表示装置の１フレーム中のフィールド数を、前記カラーホイールのカラーフィルタと空間部の数に応じて設定すればよい。
【０１２８】
さらに、上記実施例の光源装置１は、光源部２の光源ランプ３に超高圧水銀ランプを用いたものであるが、前記光源部２の光源ランプは他のランプでもよく、その場合も、カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さをそれぞれ、前記光源ランプが出射する光の色味に応じて、前記カラーホイールが１回転する間に前記カラーフィルタにより着色されて出射する複数の色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定することにより、前記複数の色の着色光の合成色を白色に近くすることができる。
【０１２９】
また、光源ランプが出射する光が白色光である場合、または光源装置１から出射させる各色の着色光の輝度バランス、つまり投影するカラー画像の色バランスを重要視する必要が無い場合は、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さを互いに等しくしてもよい。
【０１３０】
その場合、複数の色のカラーフィルタの間にそれぞれ空間部を形成するときは、各色のカラーフィルタを均等なピッチで設けて各空間部の周方向長さを等しくし、カラーホイール全周の重量バランスを均一にすればよい。
【０１３１】
また、上述した実施例の投影型表示装置は、光源装置１のカラーホイール６の空間部９，９ａ〜９ｃ，９ｄが光源部２からの出射光の光路を通過するときに、表示制御手段１７から、前記カラーホイール６の複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにそれぞれ対応する複数の色成分の単色画像信号に基いて生成した白黒画像信号をマイクロミラー素子１２に供給するようにしたものであるが、前記光源装置１のカラーホイール６の空間部９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅが光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に供給する信号は、例えば前記マイクロミラー素子１２の全ての画素を白表示にするための白表示信号でもよく、その場合も、マイクロミラー素子１２への前記白表示信号の供給時間を調整し、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を制御することにより、光源装置１の光源部２からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影するとともに、そのカラー画像の明るさと色再現性及びコントラストを任意に調整することができる。
【０１３２】
また、例えば図６及び図７に示した第２の実施例または図８に示した第３の実施例のカラーホイール６を用いる場合は、前記カラーホイール６の緑色フィルタ８Ｇ及びその両側の空間部９ａ，９ｃのいずれか一方が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に緑色画像信号を連続して供給し、青色フィルタ８Ｂ及びその両側の空間部９ｂ，９ａのいずれか一方が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に赤色画像信号を連続して供給し、赤色フィルタ８Ｒ及びその両側の空間部９ｃ，９ｂのいずれか一方が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に青色画像信号を連続して供給するようにしてもよい。
【０１３３】
このようにすることにより、赤、緑、青の各色の単色画像の投影前または投影後にそれぞれ、明暗が前記単色画像と同じで輝度の高い非着色画像を投影し、前記単色画像の明るさを底上げするとともに、１フレームのフィールド数を少なくし、マイクロミラー素子１２の駆動を簡易化することができる。
【０１３４】
これは、図９に示した第３の実施例のカラーホイール６を用いる場合も同様であり、さらに、この第３の実施例のカラーホイール６を用いる場合は、緑色フィルタ８Ｇの分割部間の空間部９ｄが光源部２からの出射光の光路を通過するときも前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に緑色画像信号を連続して供給し、青色フィルタ８Ｂの分割部間の空間部９ｄが光源部２からの出射光の光路を通過するときも前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に青色画像信号を連続して供給し、赤色フィルタ８Ｒの分割部間の空間部９ｄが光源部２からの出射光の光路を通過するときも前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に赤色画像信号を連続して供給するようにしてもよい。
【０１３５】
さらに、上記実施例の投影型表示装置は、マイクロミラー素子１２を表示素子としたものであるが、この発明は、背面側に反射膜を備えた反射型液晶素子を表示素子とする投影型表示装置や、光の透過を制御して画像を表示する透過型液晶素子を表示素子とし、その入射側に光源装置からの光を前記表示素子に入射させるための光源側光学系を配置し、前記表示素子の出射側に投影光学系を配置した投影型表示装置にも適用することができる。
【０１３６】
また、この発明の光源装置は、光の反射または透過を制御して画像を表示する表示素子を備えた投影型表示装置に限らず、他の光学装置にも利用することができる。
【０１３７】
【発明の効果】
この発明の光源装置は、光を出射する光源部と、回転駆動される中心部材の周囲にその周方向に並べて複数の色のカラーフィルタと前記カラーフィルタの無い少なくとも１つの空間部が設けられてなり、前記複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置されたカラーホイールとを備えたものであるため、前記光源部からの出射光を前記カラーホイールにより複数の色に着色して出射するとともに、前記カラーホイールが１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【０１３８】
この発明の光源装置において、前記カラーホイールを、前記中心部材の周囲の１箇所にカラーフィルタの無い空間部を設けた構成とする場合は、前記中心部材の前記空間部に対応する部分に、カラーホイール全周の重量バランスを均一にするためのバランスウエイトを設けるのが好ましく、このようにすることにより、前記カラーホイールを回転ぶれを生じさせること無く安定に回転させることができる。
【０１３９】
この光源装置において、前記カラーホイールは、前記中心部材の周囲の複数個所にカラーフィルタの無い空間部を設け、これらの空間部の周方向長さの比を、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定した構成のものが望ましく、このようにすることにより、カラーホイールの１回転中に非着色光を複数回出射するとともに、バランスウエイトを設けること無く、前記カラーホイールを安定に回転させることができる。
【０１４０】
さらに、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さはそれぞれ、前記カラーホイールが１回転する間に前記カラーフィルタにより着色されて出射する複数の色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定するのが望ましく、このようにすることにより、前記複数の色の着色光の合成色を白色に近くすることができる。
【０１４１】
その場合、例えば前記光源部に超高圧水銀ランプを備えさせ、前記カラーホイールに赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えさせるときは、前記赤、緑、青の３色のカラーフィルタのうち、赤色フィルタの周方向長さを緑色フィルタ及び青色フィルタの周方向長さよりも大きく、前記緑色フィルタの周方向長さを前記青色フィルタの周方向長さよりも大きく設定すればよく、このようにすることにより、赤、緑、青の着色光の合成色を白色に近くすることができる。
【０１４２】
さらにまた、前記カラーホイールに周方向長さが互いに異なる例えば３色のカラーフィルタを備えさせ、これらのカラーフィルタの間にそれぞれ前記空間部を設ける場合は、前記３色のカラーフィルタのうちの最も周方向長さが大きい第１の色のフィルタと次に周方向長さが大きい第２の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さを、前記第１の色のフィルタと最も周方向長さが小さい第３の色のフィルタとの間の空間部及び前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく、前記第１の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さが、前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく設定するのが好ましく、このようにすることにより、カラーホイール全周の重量バランスを均一にし、前記カラーホイールを安定に回転させることができる。
【０１４３】
また、前記カラーホイールを前記中心部材の周囲の複数個所に空間部を設けた構成とする場合は、前記中心部材の周囲に、複数の色のカラーフィルタが周方向に連続して並んだ周方向長さが互いに等しい複数のフィルタ群を設け、前記複数のフィルタ群の間にそれぞれ空間部を設けるとともに、これらの空間部の周方向長さを互いに等しくしてもよく、このようにすることにより、カラーホイールの１回転中に、複数の色の着色光を連続して複数回出射するとともに、前記複数の色の着色光の出射期間の間にそれぞれ非着色光を出射し、さらに、カラーホイール全周の重量バランスを均一にすることができる。
【０１４４】
この発明の投影型表示装置は、前記発明の光源装置と、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する表示素子と、前記光源装置からの出射光を前記表示素子に入射させる光源側光学系と、前記表示素子の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系と、前記光源装置のカラーホイールの回転に同期して、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整する表示制御手段とを備えたものであるため、前記光源装置の光源部からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影することができるとともに、投影するカラー画像の明るさを任意に調整することができる。
【０１４５】
この発明の投影型表示装置において、前記表示制御手段は、前記光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに画像信号を前記表示素子に供給し、前記表示素子の複数の画素からの光の出射を制御するのが望ましく、このようにすることにより、投影するカラー画像の明るさと色再現性及びコントラストを任意に調整することができる。
【０１４６】
その場合、前記光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示制御手段から表示素子に供給する画像信号は、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにそれぞれ対応する複数の色成分の単色画像信号に基いて生成した白黒画像信号が好ましく、このようにすることにより、色再現性及びコントラストの良いカラー画像を投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施例を示す投影型表示装置の構成図。
【図２】第１の実施例におけるカラーホイールの斜視図。
【図３】第１の実施例におけるカラーホイールの正面図。
【図４】第１の実施例の投影型表示装置における光源装置からの出射光と表示素子の表示との対応関係を示す図。
【図５】第１の実施例の投影型表示装置における白黒画像表示フィールド中の白黒画像表示時間の調整例を示す図。
【図６】この発明の第２の実施例を示すカラーホイールの斜視図。
【図７】第２の実施例におけるカラーホイールの正面図。
【図８】この発明の第３の実施例を示すカラーホイールの正面図。
【図９】この発明の第４の実施例を示すカラーホイールの正面図。
【図１０】この発明の第５の実施例を示すカラーホイールの正面図。
【符号の説明】
１…光源装置、２…光源部、３…光源ランプ、４…リフレクタ、５…導光部材、６…カラーホイール、７…中心部材、８Ｒ…赤色フィルタ、８Ｇ…緑色フィルタ、８Ｂ…青色フィルタ、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ…空間部、１０…バランスウエイト、１２…マイクロミラー素子（表示素子）、１３…光源側光学系、１５…投影光学系、１７…表示制御手段。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a light source device and a projection display device using the same.
[0002]
[Prior art]
For example, a display element that has a display area in which a plurality of pixels that reflect and transmit incident light and emit light are arranged in a row direction and a column direction and that controls the emission of light from the plurality of pixels to display an image is used. The projection type display device emits the light from the light source device to the display element by the light source side optical system, and projects the light emitted from the plurality of pixels of the display element onto a projection surface such as a screen by the projection optical system. It has a configuration.
[0003]
This type of projection display device displays a liquid crystal element having a color filter as a display element, a liquid crystal element without a color filter, and a micromirror element (Digital Micromirror Device) generally abbreviated as DMD. In a projection display device using a liquid crystal element without a color filter or a micromirror element as a display element, colored light of a plurality of colors, for example, three colors of red, green, and blue is emitted from the light source device. Are sequentially emitted, and in synchronization therewith, a plurality of pixels of the display element sequentially display a single-color image of each of the red, green, and blue color components. A color image obtained by combining the images is displayed.
[0004]
As the light source device that sequentially emits the colored lights of the plurality of colors, a color wheel including a rotating plate provided with a plurality of fan-shaped color filters arranged in a circumferential direction on an emission side of a light source unit that emits light. There is a configuration in which a part of a circumference in which the color filters of the plurality of colors are arranged is arranged so as to intersect an optical path of light emitted from the light source unit (see Patent Documents 1 and 2).
[0005]
Although not used in a projection display device, a light source device that sequentially emits colored lights of a plurality of colors includes a plurality of openings spaced apart in a circumferential direction on an emission side of a light source unit that emits light. A color wheel in which color filters of different colors are attached to the respective openings of a rotating plate made of aluminum or the like provided with a part of the circumference passing through the color filters of the plurality of colors is used for light emitted from the light source unit. Some are arranged to cross the optical path (see Patent Document 3).
[0006]
[Patent Document 1]
JP 2000-78602 A
[0007]
[Patent Document 2]
JP 2002-277820 A
[0008]
[Patent Document 3]
JP-A-9-120033
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
Depending on the usage of the projection type display device, the brightness of the projected image may be required first, as well as the color reproducibility of the color image to be projected.
[0010]
However, a conventional light source device including a color wheel formed of a rotating plate provided with a plurality of color filters arranged in the circumferential direction always emits light from a light source unit to a plurality of color filters of the color wheel. Since the light is emitted by being colored by any one of the light sources, the emitted light is light whose luminance is lower than the light emitted from the light source unit.
[0011]
For this reason, a projection display device using this light source device cannot project a color image with sufficient brightness, and forcibly increases the luminance of light emitted from the light source unit of the light source device to project the projected image. However, there is a problem in that the heat generation of the light source unit and the increase in power consumption are increased.
[0012]
Further, the conventional light source device having a color wheel in which a color filter is attached to each opening of a rotating plate made of aluminum or the like having a plurality of openings provided at intervals in the circumferential direction does not have a color filter of the color wheel. When the portion passes through the optical path of the emitted light from the light source unit, the light from the light source unit is blocked by the rotating frame, and the color filter portion of the color wheel passes through the optical path of the emitted light from the light source unit. Since the colored light is transmitted through the color filter and emitted, the average luminance of the emitted light during one rotation of the color wheel is extremely low, and cannot be used in a projection display device.
[0013]
The present invention provides a light source device capable of coloring outgoing light from a light source unit into a plurality of colors by a color wheel and emitting the light, and sufficiently increasing the average luminance of the emitted light during one rotation of the color wheel. It is intended to provide.
[0014]
Further, according to the present invention, a color image having sufficient brightness can be projected without forcibly increasing the luminance of light emitted from the light source unit of the light source device, and the brightness of the projected image can be arbitrarily adjusted. It is an object of the present invention to provide a projection display device capable of performing the above-described operations.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The light source device of the present invention includes a light source unit that emits light, a plurality of color filters of a plurality of colors, and at least one space portion without the color filters arranged around a central member that is driven to rotate in the circumferential direction. A color wheel arranged so that a part of a circumference where the plurality of color filters and the space portion are arranged intersects an optical path of light emitted from the light source portion.
[0016]
In the light source device, when the color filter of the color wheel passes through the optical path of the light emitted from the light source unit, the light emitted from the light source unit is colored by the color filter and emitted, and the space portion of the color wheel is When the light passes through the optical path of the light emitted from the light source, the light emitted from the light source passes through the space without being attenuated at all, and is emitted as uncolored light.
[0017]
In other words, this light source device is capable of rotating the color wheel by one rotation without attenuating the colored lights of the plurality of colors colored by the color filters of the plurality of colors of the color wheel and the space of the color wheel. The non-colored light that has passed through is sequentially emitted, and according to this light source device, the emitted light from the light source unit is colored into a plurality of colors by the color filters of the color wheel and emitted, and When the space portion without the color filter of the color wheel passes through the optical path of the light emitted from the light source portion, the light emitted from the light source portion passes through the space portion without being attenuated at all, and is emitted. The average brightness of the emitted light during one rotation of the color wheel can be made sufficiently high.
[0018]
In the light source device of the present invention, the color wheel may be provided with a space portion without a color filter at one location around the center member, and in that case, a portion corresponding to the space portion of the center member may be provided. It is desirable to provide a balance weight for making the weight balance of the entire circumference of the color wheel uniform.
[0019]
The color wheel is provided with a space portion without a color filter at a plurality of locations around the center member, and a ratio of circumferential lengths of these space portions is set so that a weight balance of the entire circumference of the color wheel is uniform. It is desirable that the configuration is as follows.
[0020]
Further, each of the plurality of color filters of the color wheel has a circumferential length in a circumferential direction, and the composite color of the plurality of colored lights emitted by being colored by the color filter during one rotation of the color wheel becomes white. It is desirable to set different values so as to be close to each other.
[0021]
In that case, for example, when the light source unit is provided with an ultra-high pressure mercury lamp and the color wheel is provided with three color filters of red, green, and blue, the three color filters of red, green, and blue are used. Of these, the circumferential length of the red filter may be set larger than the circumferential lengths of the green filter and the blue filter, and the circumferential length of the green filter may be set larger than the circumferential length of the blue filter.
[0022]
Further, when the color wheel is provided with, for example, three color filters having different circumferential lengths from each other, and the space portions are provided between these color filters, respectively, The circumferential length of the space between the filter of the first color having the largest circumferential length and the filter of the second color having the next largest circumferential length is set to be equal to that of the first color filter. The space portion between the filter of the third color having a smaller direction length and the space portion between the filter of the second color and the filter of the third color are larger than the circumferential length of the first color filter; The circumferential length of the space between the filter of the third color and the filter of the third color is the circumferential length of the space between the filter of the second color and the filter of the third color It is preferable to set the value larger than that.
[0023]
In the case where the color wheel has a configuration in which spaces are provided at a plurality of locations around the center member, a circumferential direction in which color filters of a plurality of colors are continuously arranged in the circumferential direction around the center member. A plurality of filter groups having the same length may be provided, spaces may be provided between the plurality of filter groups, and the circumferential lengths of these spaces may be equal to each other.
[0024]
The projection display device of the present invention has a light source device of the present invention and a display area in which a plurality of pixels that reflect and transmit incident light and emit light are arranged in a row direction and a column direction. A display element that controls light emission to display an image, a light source side optical system that causes light emitted from the light source device to enter the display element, and a projection that projects light emitted from a plurality of pixels of the display element The optical system, in synchronization with the rotation of the color wheel of the light source device, when the color filter of the color wheel passes through the optical path of the light emitted from the light source unit, the monochromatic image of the color component corresponding to the color filter, Display control means for displaying on a display element and adjusting an emission time of light from a plurality of pixels of the display element when the space of the color wheel passes through an optical path of light emitted from the light source section. Characterized in that was.
[0025]
This projection type display device is characterized in that, during one rotation of the color wheel, the colored light colored by the color filters of a plurality of colors of the color wheel and the non-colored light passed without attenuating the space of the color wheel. When the color filter of the color wheel passes through the optical path of the light emitted from the light source unit, a color image corresponding to the color filter is displayed on the display element, and the color element of the color wheel is displayed on the display element. When the space of the wheel passes through the optical path of the light emitted from the light source unit, the emission time of light from the plurality of pixels of the display element is adjusted. The brightness of the projected image can be raised by the non-colored light emitted from the display element when passing through the optical path of the light emitted from the light source. Sufficient brightness color image without forcibly increasing the brightness of the light emitted from the light source unit of the device can be projected.
[0026]
In addition, according to this projection display device, the color filter of the color wheel corresponds to the color filter when passing through the optical path of the light emitted from the light source unit in synchronization with the rotation of the color wheel of the light source device. A single color image of a color component is displayed on the display element, and the light emission time from a plurality of pixels of the display element is adjusted when the space of the color wheel passes through the optical path of the light emitted from the light source. Thus, the brightness of the color image to be projected can be arbitrarily adjusted.
[0027]
In the projection display device according to the aspect of the invention, the display control unit may supply an image signal to the display element when the space of the color wheel of the light source device passes through an optical path of light emitted from the light source unit. It is desirable to control the emission of light from a plurality of pixels of the device.
[0028]
In this case, when the space of the color wheel of the light source device passes through the optical path of the light emitted from the light source, the image signal supplied from the display control means to the display element is a color filter of a plurality of colors of the color wheel. And a monochrome image signal generated based on a single color image signal of a plurality of color components respectively corresponding to the above.
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
1 to 5 show a first embodiment of the present invention, and FIG. 1 is a configuration diagram of a projection display device.
[0030]
This projection display device has a light source device 1 that sequentially emits colored lights of a plurality of colors, and a display area in which a plurality of pixels that reflect or transmit incident light and emit the light are arranged in a row direction and a column direction, A display element 12 that controls emission of light from the plurality of pixels to display an image, a light source side optical system 13 that causes light emitted from the light source device 1 to enter the display element 12, and a display element 12 The display device includes a projection optical system 15 that projects light emitted from a plurality of pixels, and a display control unit 17 that controls display of the display element 12.
[0031]
First, the light source device 1 will be described. The light source device 1 includes a light source unit 2 that emits light, and a color wheel 6 disposed on the emission side of the light source unit 2.
[0032]
The light source unit 2 of the light source device 1 includes a light source lamp 3 that emits high-luminance light, a reflector 4 that reflects light emitted from the light source lamp 3 in a direction in which the light is collected in front of the light source unit 2, And a light guide member 5 for making the luminance distribution of the light emitted in front of the reflector 4 uniform.
[0033]
The light guide member 5 of the light source unit 2 is formed of a transparent square rod or rectangular cylinder made of glass or the like, one end of which is an incident end of light, and the other end of which is a light incident end of the incident end. It is an emission end.
[0034]
The light guide member 5 is disposed with its incident end facing the emission surface of the reflector 4, makes light emitted in front of the reflector 4 enter from the incident end, and reflects the light inside. While emitting light having a uniform luminance distribution from the emission end.
[0035]
The color wheel 6 arranged on the emission side of the light source unit 2 is arranged around a center member 7 rotated at a constant speed by a motor 11 in a circumferential direction thereof. The color wheel 6 has its wheel surface aligned with the converging point of the light emitted from the light source 2 (the light emitted from the light emitting end of the light guide member 5). A part of the circumference where the color filters of a plurality of colors and the space part are arranged is arranged so as to intersect with the optical path of the light emitted from the light source part 2.
[0036]
2 and 3 are a perspective view and a front view, respectively, of the color wheel 6. In this embodiment, the color wheel 6 is provided with a center member provided with a shaft hole fixed to a rotation shaft of the motor 11. Around the fan 7, fan-shaped filters 8 R, 8 G, and 8 B of three colors of red, green, and blue, and a fan-shaped space 9 are arranged side by side in the circumferential direction.
[0037]
The filters 8B, 8G, 8B of the three colors red, green, and blue of the color wheel 6 are arranged in the order of a green filter 8G, a blue filter 8B, and a red filter 8R clockwise as shown in FIGS. The space portion 9 is provided side by side, and the space portion 9 is provided with two adjacent filters among the three color filters 8B, 8G, 8B, for example, a red filter 8R and a green filter 8G so as to be separated from each other. It is formed between the filter 8R and the green filter 8G.
[0038]
The circumferential lengths of the red, green and blue color filters 8B, 8G and 8B are respectively red and green which are colored and emitted by the color filters 8B, 8G and 8B during one rotation of the color wheel 6. , Are set to values different from each other so that the composite color of the three colored lights of blue is close to white.
[0039]
In this embodiment, an ultra-high pressure mercury lamp is used as the light source lamp 3 of the light source unit 2, and the light emitted from the ultra-high pressure mercury lamp 3 emits the wavelength light in the red wavelength band in the visible light band. Is weaker than the intensity of the wavelength light in the green and blue wavelength bands, and the intensity of the wavelength light in the blue wavelength band is higher than the intensity of the wavelength light in the green wavelength band, that is, the redness is weaker. It is a bluish light.
[0040]
Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 3, the red filter 8R, the green filter 8G, and the blue filter 8B of the color wheel 6 are connected to the divergence angle θ from the center of each color wheel. R , Θ G , Θ B Is θ R > Θ G > Θ B Of the filters 8R, 8G, and 8B, the circumferential length of the red filter 8R is larger than the circumferential lengths of the green filter 8G and the blue filter 8B. The circumferential length of the green filter 8G is larger than the circumferential length of the blue filter 8B.
[0041]
The space 9 of the color wheel 6 has a spread angle θ from the center of the color wheel. 0 Is the spread angle θ of any of the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B. R , Θ G , Θ B It is formed in a fan shape sufficiently smaller than that. That is, the circumferential length of the space 9 is set sufficiently smaller than the circumferential length of any of the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B.
[0042]
In this embodiment, a balance weight 10 is provided on the outer periphery of the central member 7 of the color wheel 6 so as to correspond to the space 9 to make the weight balance of the entire periphery of the color wheel uniform.
[0043]
Note that the weight per unit area of the red, green, and blue filters 8R, 8G, 8B is substantially the same, and therefore, the portion where these filters 8R, 8G, 8B are continuously arranged in the circumferential direction. Since the weight balance in the circumferential direction is uniform, the weight balance over the entire circumference of the color wheel can be made uniform only by providing the balance weight 10 in a portion corresponding to the space 9 of the center member 7.
[0044]
When the color filters 8R, 8G, 8B of the color wheel 6 pass through the optical path of the light emitted from the light source unit 2, the light source device 1 outputs the light emitted from the light source unit 2 to the color filters 8R, 8G, When the space 9 of the color wheel 6 passes through the optical path of the light emitted from the light source 2, the light emitted from the light source 2 is completely attenuated in the space 9. The light passes through without light and is emitted as uncolored light.
[0045]
That is, while the color wheel 6 makes one rotation, the light source device 1 includes the red, green, and blue colored lights colored by the red, green, and blue color filters 8R, 8G, and 8B of the color wheel 6. And the non-colored light that has passed through the space 9 of the color wheel 6 without being attenuated.
[0046]
As shown in FIGS. 2 and 3, the color wheel 6 used in this embodiment includes red, green, and blue filters 8B, 8G, and 8B, and a green filter 8G and a blue filter 8B in a clockwise direction in the figure. , Arranged in the order of the red filter 8R, and the space 9 is formed between the red filter 8R and the green filter 8G. Therefore, when the color wheel 6 is rotated counterclockwise in the drawing, for example, The light emitted from the light source device 1 changes in the order of green light, blue light, red light, and uncolored light while the color wheel 6 makes one rotation.
[0047]
Therefore, according to the light source device 1, the light emitted from the light source unit 2 is colored in red, green, and blue by the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B of the color wheel 6 and emitted. At the same time, when the space portion 9 of the color wheel 6 having no color filter passes through the optical path of the light emitted from the light source 2, the light emitted from the light source 2 passes through the space 9 without being attenuated at all. The average brightness of the emitted light during one rotation of the color wheel 6 can be sufficiently increased.
[0048]
In addition, as a light source device that emits colored light and non-colored light, a light source device having a configuration in which a color wheel in which color filters of a plurality of colors and colorless filters are arranged in the circumferential direction on the emission side of the light source unit is also provided. Conceivable.
[0049]
However, in the light source device having such a configuration, non-colored light emitted when the colorless filter of the color wheel passes through the optical path of the light emitted from the light source unit is light attenuated by being absorbed to some extent by the colorless filter. is there.
[0050]
On the other hand, the light source device 1 of the above embodiment has a color filter in which red, green, and blue color filters 8R, 8G, and 8B and a space portion 9 having no color filter are arranged in the circumferential direction on the emission side of the light source portion. Since the wheel 6 is disposed, the uncolored light emitted when the space 9 of the color wheel 6 passes through the optical path of the light emitted from the light source 2 is light having no attenuation, and therefore, The average brightness of the emitted light during one rotation of the color wheel 6 can be sufficiently increased.
[0051]
Further, in this embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, among the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B of the color wheel 6, the circumferential length of the red filter 8R is changed to the green filter 8G. And the length of the green filter 8G in the circumferential direction is larger than the length of the blue filter 8B in the circumferential direction, so that the color wheel 6 rotates during one rotation. The color of the emitted light from the light source unit 2 is compensated for by the emission time of the colored light of each color of red, green, and blue, and the red, green, and blue colored by the color filters 8R, 8G, and 8B and emitted. The composite color of light can be close to white.
[0052]
That is, as described above, the light emitted from the light source unit 2 having the ultrahigh-pressure mercury lamp 3 and incident on the color wheel 6 is light with a weak reddish color and a strong bluish color. 6, the circumferential length of the red filter 8R is larger than the circumferential length of the green filter 8G and the blue filter 8B, and the circumferential length of the green filter 8G is larger than the circumferential length of the blue filter 8B. While the color wheel 6 makes one rotation, the red light having the weakest intensity of the light emitted from the light source unit 2 passes through the red filter 8R for the longest time and is emitted, and the blue light having the strongest intensity is emitted. The light is transmitted through the blue filter 8B for the shortest time and is emitted, and the green light having the intensity between the red light and the blue light is shorter than the emission time of the red light and is shorter than the emission time of the blue light. Long time, emitted through the green filter 8G.
[0053]
Therefore, according to the light source device 1, the red, green, and blue colored light emitted from the light source unit 2 and colored and emitted by the color filters 8 R, 8 G, and 8 B of the color wheel 6 is emitted from the color wheel 6. It is possible to make the composite color of the emitted light close to white while the light makes one rotation, and balance the intensities of the emitted lights of red, green, and blue.
[0054]
The light source device 1 sequentially emits green light, blue light, red light, and uncolored light while the color wheel 6 makes one rotation, and among the light, the space 9 of the color wheel 6 is emitted. The non-colored light that has passed through without being attenuated is a light with a weak reddish color and a strong bluish color emitted from the ultrahigh-pressure mercury lamp 3. During this process, the combined color of the emitted light is affected.
[0055]
Therefore, the ratio of the circumferential lengths of the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B of the color wheel 6 is determined in consideration of the circumferential length of the space 9 (the emission time of uncolored light). It is desirable to set it.
[0056]
The circumferential length of the filters 8R, 8G, 8B of the red, green, and blue colors and the space 9 of the color wheel 6, that is, the spread angle θ from the center of the color wheel. R , Θ G , Θ B , Θ 0 Is θ R = 115 °, θ G = 108 °, θ B = 85 °, θ 0 = 52 ° is preferable. In this way, by setting the ratio of the circumferential lengths of the red, green, and blue filters 8R, 8G, 8B and the space 9 to 115: 108: 85: 52, The effect of the tint of the uncolored light is also compensated, and the combined color of the emitted light during one rotation of the color wheel 6 can be made almost white.
[0057]
The color wheel 6 is provided with a space portion 9 without a color filter at one place around the center member 7, and a balance weight 10 is provided on a portion of the center member 7 corresponding to the space portion 9. In this case, since the weight balance is made uniform over the entire circumference of the color wheel, it is possible to rotate the color wheel stably without causing rotational fluctuation.
[0058]
Next, the configuration of another portion of the projection type display device shown in FIG. 1 will be described. The projection type display device of this embodiment uses a micromirror device (DMD) as the display element 12. Hereinafter, the display element 12 is referred to as a micromirror element.
[0059]
The micromirror element 12 is made of an ultrathin metal piece (for example, an aluminum piece) having a vertical and horizontal width of 10 μm to 20 μm, and is tilted in one direction and the other direction by a CMOS-based mirror driving element. A plurality of pixels formed by the mirror have a display area arranged in a row direction and a column direction, and light incident at a predetermined incident angle from an incident direction inclined in one direction with respect to the front direction is, By switching the tilt direction of the micromirror, the light is reflected in either the display observation direction or another direction, and the emission of light from the plurality of pixels in the observation direction is controlled to display an image.
[0060]
Further, a light source side optical system 13 that makes the light emitted from the light source device 1 incident on the micromirror element 12 corrects the light emitted from the light source device 1 into parallel light and makes the light incident on the micromirror element 12. The projection optical system 15 configured by the side lens 14 and projecting light emitted from a plurality of pixels of the micromirror element 12 expands the light emitted from the micromirror element 12 in the observation direction into a light beam. And a projection lens 16 for projecting onto a projection surface such as a screen (not shown).
[0061]
In FIG. 1, the light source side lens 14 and the projection lens 16 are represented by a single lens. However, the light source side lens 14 and the projection lens 16 are each provided with a plurality of lenses in order to reduce lens aberration. Are combined.
[0062]
The display control means 17 for controlling the display of the micromirror element 12 synchronizes the rotation of the color wheel 6 of the light source device 1 with the color filters 8R, 8G, 8B of the color wheel 6 from the light source unit 2. When the light passes through the optical path of the outgoing light, the micromirror element 12 displays a monochrome image of a color component corresponding to the color of each of the color filters 8R, 8G, and 8B. The light emission time of the light from the plurality of pixels of the micromirror element 12 is adjusted when the light emitted from the unit 2 passes through the optical path.
[0063]
The display control unit 17 includes a color wheel control unit 18, a time-division driving circuit 19, and a color sequence control circuit 20.
[0064]
The color wheel control unit 18 controls the motor 11 for rotating the color wheel 6 in synchronization with a timing signal provided from a time-division driving circuit 19. To rotate the color wheel 6 at a constant speed.
[0065]
The time-division driving circuit 19 supplies a timing signal to the color wheel control unit 18 according to the display mode signal sent from the color sequence control circuit 20, and also outputs red, green, and blue colors supplied from an external circuit (not shown). A black-and-white image signal W is generated by a matrix operation based on the single-color image signals R, G, and B of the components, and is synchronized with the rotation of the color wheel 6 of the light source device 1 to generate a single color of each of the red, green, and blue components. The image signals R, G, B and the monochrome image signal W are sequentially supplied to the micromirror element 12.
[0066]
That is, the time-division driving circuit 19 causes the color filters 8R, 8G, and 8B of the color wheel 6 to pass through the optical path of the light emitted from the light source unit 2 in synchronization with the rotation of the color wheel 6 of the light source device 1. At this time, the monochromatic image signals R, G, and B of the color components corresponding to the colors of the color filters 8R, 8G, and 8B are supplied to the micromirror element 12 to display the monochromatic image, and the space 9 of the color wheel 6 is displayed. Supplies the black-and-white image signal W to the micromirror element 12 when the light passes through the optical path of the light emitted from the light source unit 2, and controls the emission of light from a plurality of pixels of the micromirror element 12.
[0067]
Further, the time-division driving circuit 19 adjusts the supply time of the black-and-white image signal W to the micromirror element 12 according to the display mode signal from the color sequence control circuit 20, and during the supply time of the image signal W, The monochrome image corresponding to the monochrome image signal W is displayed on the micromirror element 12.
[0068]
That is, the time-division driving circuit 19 controls the light from the plurality of pixels of the micromirror element 12 when the space 9 of the color wheel 6 of the light source device 1 passes through the optical path of the light emitted from the light source 2. Is adjusted by the supply time of the monochrome image signal W.
[0069]
In this embodiment, as described above, the emission light from the light source device 1 is changed in the order of green light, blue light, red light, and uncolored light while the color wheel 6 makes one rotation. Accordingly, the time-division driving circuit 19 sequentially supplies the micromirror element 12 with a green single-color image signal, a blue single-color image signal, a red single-color image signal, and a black-and-white image signal.
[0070]
Further, the color sequence control circuit 20 sends a display mode signal for designating the brightness of the projection image selected by the user of the projection display device to the time division driving circuit 23.
[0071]
FIG. 4 shows the correspondence between the light emitted from the light source device 1 and the display of the micromirror element 12 driven by the time-division driving circuit 19.
[0072]
Since the micromirror element 12 has a very high responsiveness capable of rewriting the display about 50,000 times per second, the time required for rewriting the display of the micromirror element 12 is shown in FIG. It is set to 0.
[0073]
As shown in FIG. 4, this projection display device has a total of four fields of three fields for displaying monochromatic images of red, green, and blue, and one field for displaying a monochrome image, respectively. Display an image.
[0074]
In this projection display device, one frame is set to 1/30 second, and the color wheel 6 of the light source device 1 is rotated at a constant speed of 30 rpm.
[0075]
In this embodiment, the first field in one frame is displayed as a green image in accordance with the emission order of the light from the light source device 1 (the order of green light, blue light, red light, and uncolored light). The second field is a display field for a blue image, the third field is a display field for a red image, and the fourth field is a display field for a black and white image. These fields are respectively used by the color wheel 6 from the light source device 1. The time ratio of each field is set to 115: 108: 85: 52 in accordance with the emission time of green light, blue light, red light, and uncolored light during one rotation.
[0076]
That is, of the first to fourth fields, the third field for displaying a red image is set to be the longest, and thereafter, the first field for displaying a green image and the second field for displaying a blue image are shortened in this order. The fourth field that is set and displays a black-and-white image is set shorter than the first to third fields.
[0077]
The display of the projection type display device will be described with reference to FIG. 4. The time-division driving circuit 19 synchronizes with the rotation of the color wheel 6 of the light source device 1 so that the green filter 8G of the color wheel 6 When the light passes through the optical path of the light emitted from the light source device 1, that is, in the first field where the green light is emitted from the light source device 1, a green image is displayed on the micromirror element 12 over the entire period of the field. When 8B passes through the optical path of the light emitted from the light source unit 2, that is, in the second field where the blue light is emitted from the light source device 1, a blue image is displayed on the micromirror element 12 over the entire period of the field. When the red filter 8R of the color wheel 6 passes through the optical path of light emitted from the light source unit 2, that is, red light is emitted from the light source device 1. Third field, to display the red image on the micromirror device 12 for the entire duration of the field.
[0078]
Further, the time-division driving circuit 19 is configured such that when the space 9 of the color wheel 6 passes through the optical path of the light emitted from the light source 2, that is, in the fourth field where the uncolored light is emitted from the light source device 1, A black-and-white image is displayed on the micromirror element 12 for a display time t1 according to the display mode signal from the color sequence control circuit 20, and all pixels of the micromirror element 12 are collectively blackened during the remaining time in the same field. (A state in which incident light is reflected in a direction different from that of the projection optical system 15).
[0079]
In FIG. 4, 1/2 of the fourth field is the display time t1 of the monochrome image, but the ratio of the display time t1 of the monochrome image and the non-display time t2 in the fourth field is determined by the color sequence control circuit 20. It is adjusted according to the display mode signal from.
[0080]
As described above, the projection display device is configured to sequentially display the green image, the blue image, the red image, and the black-and-white image on the micromirror element 12 in one frame. Light emitted from the plurality of pixels is projected onto a projection surface such as a screen by the projection optical system 15, and is observed as a color image obtained by synthesizing the green image, the blue image, the red image, and the monochrome image.
[0081]
The projection type display device includes, during one rotation of the color wheel 6, red, green and blue colored lights colored by the red, green and blue filters 8R, 8G and 8B of the color wheel 6, and the color wheel. The light source device 1 emits uncolored light that has passed through the space 9 of the wheel 6 without attenuating the light. The filters 8R, 8G, and 8B of the respective colors of the color wheel 6 control the optical path of the light emitted from the light source 2. A monochromatic image of a color component corresponding to the filter is displayed on the micromirror element 12 when the light passes through the micromirror element 12, and when the space 9 of the color wheel 6 passes through the optical path of the light emitted from the light source 2, Since the emission time of light from the plurality of pixels 12 is adjusted, the micromirror is used when the space 9 of the color wheel 6 passes through the optical path of the light emitted from the light source 2. The brightness of the projected image can be raised by the non-colored light emitted from the element 12, and therefore, a color of sufficient brightness can be obtained without forcibly increasing the brightness of the light emitted from the light source unit 2 of the light source device 1. Images can be projected.
[0082]
In addition, according to the projection display device, the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B of the color wheel 6 emit light from the light source unit 2 in synchronization with the rotation of the color wheel 6 of the light source device 1. When passing through the optical path of the emitted light, a single color image of a color component corresponding to the filter is displayed on the micromirror element 12, and when the space 9 of the color wheel 6 passes through the optical path of the light emitted from the light source 2. Since the emission time of light from a plurality of pixels of the micromirror element 12 is adjusted, the brightness of a color image to be projected can be arbitrarily adjusted.
[0083]
Further, when the space 9 of the color wheel 6 of the light source device 1 passes through the optical path of the light emitted from the light source 2, the projection type display device has a red, green and blue filter 8 R of the color wheel 6. , 8G, and 8B, respectively, supplies a black-and-white image signal W generated based on the single-color image signals R, G, and B of the red, green, and blue color components to the micromirror element 12 and controls the supply time. Since the black-and-white image is displayed on the micromirror element 12 during the supply time of the black-and-white image signal, the brightness, color reproducibility, and contrast of the projected color image can be arbitrarily adjusted.
[0084]
That is, the ratio between the display time t1 and the non-display time t2 of the monochrome image in the fourth field in FIG. 4 is selected by the user of the projection display device, and is sent from the color sequence control circuit 20 to the time division driving circuit 23. It is adjusted according to the display mode signal.
[0085]
FIG. 5 shows an example in which the display time t1 of the black-and-white image in the fourth field is adjusted in nine steps including the case where no image is displayed.
[0086]
The brightness, chromaticity, and contrast of the projected image in each example will be described. As shown in FIG. 5A, when a monochrome image is displayed over the entire period of the fourth field, the brightness of the projected image based on the monochrome image is displayed. Is the highest, but on the other hand, since the entire period of the fourth field is a monochrome display, even if the fourth field is shorter than the first to third fields, the projected color image Color purity and contrast are reduced to some extent.
[0087]
Further, as shown in FIG. 5 (i), when no black and white image is displayed at all over the entire period of the fourth field, the color purity and contrast of the projected color image are different from those of the red, green and blue monochromatic image signals. However, the projected image is dark because the black-and-white image has no effect of raising the brightness of the projected image and the micromirror element 12 is in a black non-display state over the entire period of the fourth field.
[0088]
In contrast to these examples, when a black-and-white image is displayed during a part of the fourth field as shown in FIGS. 5B to 5H, the projection image of the black-and-white image is displayed in any case. The effect of raising the brightness is obtained, and the fidelity of the color purity and contrast of the projected image with respect to the monochromatic image signals of red, green, and blue is higher than in the example of FIG.
[0089]
Although FIG. 5 shows an example in which the display of the black and white image is started at the beginning of the fourth field, the black and white image may be displayed at any time within the fourth field.
[0090]
Therefore, for example, an image quality selection means operated by a user is provided in the projection type display device, and the display mode signal transmitted from the color sequence control circuit 20 to the time division driving circuit 19 is switched to the nine stages according to the operation. By doing so, a color image with brightness, color reproducibility, and contrast selected by the user can be projected.
[0091]
In addition, the projection type display device of this embodiment uses an ultra-high pressure mercury lamp that emits light with a weak reddish color and a strong bluish color as the light source lamp of the light source unit 2 of the light source device 1. By setting the ratio of the circumferential lengths of the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B and the space 9 of the color wheel 6 as described above, the light source device is rotated during one rotation of the color wheel 6. The combined color of the green, blue, and red colored light and the uncolored light emitted from 1 is close to white, and the display fields of the green, blue, and red single-color images and the black-and-white image in one frame from the light source device 1. Are set in accordance with the emission times of the green, blue, and red colored light and the uncolored light, so that the monochromatic images of green, blue, and red displayed by the micromirror element 12 and sequentially projected on the projection surface Balance the brightness of To reduce the deterioration of color purity and contrast of the projected image by the serial monochrome image, it is possible to color reproducibility and contrast to project a better color image.
[0092]
In the above embodiment, the first field in one frame is a display field of a green image, the second field is a display field of a blue image, the third field is a display field of a red image, and the fourth field which is the last field is a monochrome field. Although the display field of the image is used, the display order of the monochromatic image of red, green, and blue and the black-and-white image may be other order. In that case, the monochromatic image signal of red, green, and blue to the micromirror element 12 is displayed. The order in which the black and white image signals are supplied and the order in which the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B of the color wheel 6 of the light source device 1 and the space 9 are arranged may be changed.
[0093]
In the above embodiment, the color wheel 6 of the light source device 1 is provided with a space 9 at one place around the center member 7, and the balance weight 10 is provided at a portion corresponding to the space 9 of the center member 7. However, the color wheel 6 is provided with a plurality of spaces without a color filter at a plurality of positions around the center member 7, and the ratio of the circumferential length of these spaces to the weight balance of the entire circumference of the color wheel is determined. It may be configured to be uniform.
[0094]
6 and 7 are a perspective view and a front view of a color wheel showing a second embodiment of the present invention.
[0095]
In the color wheel 6 of this embodiment, fan-shaped filters 8R, 8G, and 8B of three colors of red, green, and blue are provided around a center member 7 so as to be separated from each other. 8R, 8G, and 8B are formed with fan-shaped spaces 9a, 9ab, and 9c, respectively. In this embodiment, the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B from the center of the color wheel. Spread angle θ R , Θ G , Θ B In the same manner as in the first embodiment described above. R > Θ G > Θ B And a space 9a between the blue and green filters 8B and 8G, a space 9b between the green and blue filters 8G and 8B, and a space 9c between the blue and red filters 8B and 8R. And spread angle θ from the center of the color wheel 1 , Θ 2 , Θ 3 To θ 2 > Θ 3 > Θ 1 The relationship is set.
[0096]
In this embodiment, the spread angle θ of each space 9 is 1 , Θ 2 , Θ 3 Is the same as the spread angle θ of one space 9 in the first embodiment described above (θ = θ 1 + Θ 2 + Θ 3 ), And the total value of the circumferential lengths of these space portions 9 is the same as the circumferential length of one space portion 9 in the first embodiment.
[0097]
That is, the ratio of the circumferential length of the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B of the color wheel 6 to the total value of the circumferential lengths of the space portions 9 is 115: 108: 85: 52. Is set.
[0098]
The color wheel 6 is provided with spaces 9a, 9ab, 9c without color filters between the red, green, and blue filters 8R, 8G, 8B, respectively. The uncolored light emitted when passing through the optical path of the light emitted from the unit 2 is light having no attenuation, and therefore, the average brightness of the emitted light during one rotation of the color wheel 6 is sufficiently increased. Can be.
[0099]
In the color wheel 6, the circumferential length of the red filter 8R is larger than the circumferential length of the green filter 8G and the blue filter 8B, and the circumferential length of the green filter 8G is larger than the circumferential length of the blue filter 8B. Since the ratio of the circumferential length of the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B and the total value of the circumferential lengths of the spaces 9 is set as described above, Even if the light emitted from the light source unit 2 is light reddish and strong bluish, the intensity of the red, green, and blue colored lights emitted during one rotation of the color wheel 6 is balanced. The effect of the tint of the uncolored light passing through the space 9 is also compensated, and the combined color of the emitted light during one rotation of the color wheel 6 can be made almost white.
[0100]
In addition, the color wheel 6 includes the red filter 8R having the largest circumferential length among the spaces 9a, 9b, and 9c provided between the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B, and the color filter 6R next to the red filter. The circumferential length of the space 9c between the green filter 8G and the green filter 8G having the largest length in the direction is determined by the space 9b and the green filter 8G between the red filter 8R and the blue filter 8B having the smallest circumferential length. The circumferential length of the space 9b between the red filter 8R and the blue filter 8B is made larger than the circumferential length of the space 9a between the blue filter 8B and the green filter 8G and the blue filter 8B. Is larger than the circumferential length of the space portion 9a between the color wheels, the weight balance over the entire circumference of the color wheel can be made uniform, and the color wheel can be stably rotated without causing rotational fluctuation.
[0101]
That is, as described above, the weights per unit area of the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B are substantially the same, but since their circumferential lengths are different from each other, these filters 8R, 8G, and 8B are different. , 8G, 8B, if the circumferential lengths of the spaces 9a, 9b, 9c are the same, the weight balance of the entire circumference of the color wheel is lost.
[0102]
Therefore, in this embodiment, by setting the circumferential lengths of the spaces 9a, 9b, and 9c in the above-described relationship, the weight balance due to the difference in the circumferential lengths of the filters 8R, 8G, and 8B of the respective colors. The weight balance of the entire circumference of the color wheel is made uniform without providing a balance weight.
[0103]
Since the color wheel 6 has spaces 9a, 9b, and c without color filters at three places around the center member 7, non-colored light can be emitted three times during one rotation.
[0104]
The color wheel 6 of this embodiment includes a filter 8R, 8G, 8B of three colors of red, green, and blue and three spaces 9a, 9b, 9c in a clockwise direction in FIG. 9a, a blue filter 8R, a space portion 9b, a red filter 8R, and a space portion 9c are arranged in this order. For example, green light, uncolored light, blue light, and uncolored light during one rotation in the clockwise direction. , Red light and non-colored light are sequentially emitted.
[0105]
Therefore, when the color wheel 6 is used in the above-described projection display device, the number of fields in one frame is set to six, and the green, black and white, blue, black and white, red, and black and white In this manner, the brightness of the single-color images of green, red, and blue sequentially projected on the projection surface can be raised in a well-balanced manner by projecting the monochrome image, respectively. Thus, a better color image can be projected.
[0106]
FIG. 8 is a front view of a color wheel showing a third embodiment of the present invention. The color wheel 6 of this embodiment has a fan-shaped red, green and blue 3 around a central member 7. The color filters 8R, 8G, and 8B are alternately arranged two by two, and the adjacent filters 8R, 8G, and 8B are provided apart from each other, and a fan-shaped space portion 9a, 9ab and 9c.
[0107]
In the color wheel 6, the circumferential lengths of the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B are set to approximately 1 / th of the circumferential lengths of the filters 8R, 8G, and 8B of each color in the second embodiment. 2, the brightness of the colored light of red, green, and blue emitted during one rotation of the color wheel 6 is balanced, and the circumferential length of each of the spaces 9a, 9b, 9c is set to By making the circumferential length of each of the spaces 9a, 9b, 9c in the second embodiment approximately half, the weight balance of the entire circumference of the color wheel is made uniform.
[0108]
The color wheel 6 includes three filters 8R, 8G, and 8B of three colors of red, green, and blue alternately arranged, and spaces 9a, 9ab, and 9c are respectively provided between the filters 8R, 8G, and 8B. Since it is formed, colored light of three colors, red, green, and blue, is alternately emitted two times during one rotation, and non-colored light is emitted during the emission period of these colored lights. be able to.
[0109]
Note that the color wheel 6 of this embodiment includes red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B in a clockwise direction in the figure, with a green filter 8G, a blue filter 8R, a red filter 8R, a green filter 8G, and a blue filter 8R. , The red filter 8R is arranged in this order. For example, green light, uncolored light, blue light, uncolored light, red light, uncolored light, green light, Non-colored light, blue light, non-colored light, red light, and non-colored light are sequentially emitted.
[0110]
Therefore, when the color wheel 6 is used in the above-described projection display device, the number of fields in one frame is set to 12 fields, and the green, black and white, blue, black and white, red, and black and white , Green, black-and-white, blue, black-and-white, red, and black-and-white images may be sequentially displayed. In this way, the brightness of the green, blue, and red monochrome images sequentially projected on the projection surface Can be raised in a well-balanced manner by projecting the black-and-white image, and the color mixture of the monochromatic images of green, blue, and red on the projection surface can be improved, and a better color image can be projected.
[0111]
The color wheel 6 of this embodiment includes two filters 8R, 8G, and 8B for three colors of red, green, and blue, respectively, and the number of the filters 8R, 8G, and 8B for the three colors is There may be three or more, and spaces 9a, 9ab, 9c may be formed between these filters 8R, 8G, 8B, respectively.
[0112]
FIG. 9 is a front view of a color wheel showing a fourth embodiment of the present invention. The color wheel 6 of this embodiment has a fan-shaped red, green and blue 3 around a central member 7. The color filters 8R, 8G, 8B are provided alternately one by one, and fan-shaped spaces 9a, 9ab, 9c are formed between the filters 8R, 8G, 8B, respectively, and the red, green, blue filters are formed. The filters 8R, 8G, and 8B are each divided into two, and a spatial portion (hereinafter, referred to as a divided spatial portion) 9d is also formed in the divided portions of the filters 8R, 8G, and 8B.
[0113]
In this embodiment, the ratio of the circumferential lengths of the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B divided into two (the sum of the circumferential lengths of the two split filters) is determined by the second embodiment. , The luminance of the red, green, and blue colored lights emitted during one rotation of the color wheel 6 is balanced by making the ratio of the circumferential lengths of the filters 8R, 8G, 8B of each color equal to each other. Further, the ratio of the circumferential lengths of the spaces 9a, 9b, 9c between the filters 8R, 8G, 8B of the respective colors is made the same as in the second embodiment, and the division of the filters 8R, 8G, 8B of the respective colors is performed. By making the circumferential lengths of the space portions 9d equal to each other, the weight balance of the entire circumference of the color wheel is made uniform.
[0114]
Further, in this embodiment, the circumferential length of the divided space portion 9d of each color filter 8R, 8G, 8B is the narrowest among the space portions 9a, 9b, 9c between the color filters 8R, 8G, 8B. The circumferential length of the space 9a between the green filter 8G and the red filter 8R, which is the space, is the same as the circumferential length of the space 9a, 9b, 9c between the filters 8R, 8G, 8B of the respective colors. By reducing the length of the red filter 8R, the green filter 8G, and the blue filter 8B into two in the circumferential direction and the filter of each color by making the length smaller than that of the second embodiment by the circumferential length of the divided space portion 9d. The ratio of the space portions 9a, 9b, 9c between 8R, 8G, 8B and the total value of the circumferential lengths of the divided space portions 9d is set to 115: 108: 85: 52 described above.
[0115]
The color wheel 6 forms spaces 9a, 9ab, 9c between the red, green, and blue filters 8R, 8G, 8B, respectively, and also includes two red, green, and blue filters 8R, 8G, 8B, respectively. Since the space portion 9d is formed also in the divided portion, the colored light of red, green, and blue and the non-colored light are alternately emitted, and the colored light of each color of red, green, and blue is emitted. Uncolored light can be emitted even during the emission period.
[0116]
Note that the color wheel 6 of this embodiment is provided with red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B divided in two in a clockwise direction in the order of a green filter 8G, a blue filter 8R, and a red filter 8R. For example, during one rotation in the counterclockwise direction in the figure, green light, uncolored light, green light, uncolored light, blue light, uncolored light, blue light, uncolored light, red light, The colored light, the red light, and the non-colored light are sequentially emitted.
[0117]
Therefore, when the color wheel 6 is used in the above-described projection display device, the number of fields in one frame is set to 12 fields, and the micromirror element 12 is provided with green, black and white, green, black and white, blue, black and white for each field. , Blue, black-and-white, red, black-and-white, red, and black-and-white images may be sequentially displayed, and by doing so, the brightness of each of the green, blue, and red monochrome images sequentially projected on the projection surface Can be raised in a well-balanced manner by a black-and-white image projected during the projection period of the single-color image and a black-and-white image projected during the projection period of the single-color image of each color, and a bright color image can be projected.
[0118]
The color wheel 6 of this embodiment is obtained by dividing the filters 8R, 8G, 8B of three colors of red, green, and blue into two, respectively. The space may be divided into three or more, and the space 9d may be formed between the divided parts.
[0119]
In this embodiment, the circumferential lengths of the space portions 9d between the divided portions of the filters 8R, 8G, and 8B of the respective colors are made equal to each other. Both the ratio of the circumferential lengths of the spaces 9a, 9b, 9c between the filters 8R, 8G, 8B of the respective colors may be set so that the weight balance over the entire circumference of the color wheel is uniform.
[0120]
FIG. 10 is a front view of a color wheel showing a fifth embodiment of the present invention. The color wheel 6 of this embodiment has a fan-shaped red, green and blue 3 around a central member 7. Three filter groups in which color filters 8R, 8G, and 8B are continuously arranged in the circumferential direction are provided, and a space 9e is provided between these filter groups.
[0121]
In this embodiment, the ratio of the circumferential lengths of the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B of each filter group is set in the same manner as in each of the above-described embodiments. The total value of the circumferential length of the filter 8R, the total value of the circumferential length of the green filter 8G, the total value of the circumferential length of the blue filter 8B, and the three spatial portions 9e between the respective filter groups. The ratio of the circumferential length to the total value is set to 115: 108: 85: 52 as described above, and even if the light emitted from the light source unit 2 has a weak reddish color and a strong bluish color, In addition to balancing the intensities of the red, green, and blue colored lights emitted during one rotation of the wheel 6, the color wheel 6 also compensates for the effect of the tint of the uncolored light passing through the space 9. Makes the composite color of the emitted light almost white during one rotation So that it is theft.
[0122]
Also, in this embodiment, the circumferential lengths of the three filter groups (the sum of the circumferential lengths of the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B) are made equal to each other, and By setting the circumferential lengths of the space portions 9e between the groups to be equal to each other, the weight balance over the entire circumference of the color wheel is made uniform without providing a balance weight, and the color wheel 6 is stably produced without causing rotational shake. It can be rotated.
[0123]
The color wheel 6 includes three filter groups in which filters 8R, 8G, and 8B of three colors of red, green, and blue are continuously arranged in the circumferential direction, and forms a space 9e between these filter groups. Therefore, three colored lights of red, green and blue are continuously emitted three times in one rotation, and the non-colored light ( White light).
[0124]
In the color wheel 6 of this embodiment, the red, green, and blue filters 8R, 8G, and 8B of each filter group are provided in a clockwise direction in the figure in the order of a blue filter 8B, a green filter 8G, and a red filter 8R. For example, during one rotation in the counterclockwise direction in the figure, blue light, green light, red light, uncolored light, blue light, green light, red light, uncolored light, blue light, green light, Red light and non-colored light are sequentially emitted.
[0125]
Therefore, when the color wheel 6 is used in the above-described projection display device, the number of fields in one frame is set to 12 fields, and the micro mirror element is set every 1 to 4 fields, 5 to 8 fields, and 9 to 12 fields. 12, a blue, green, red, and black-and-white image may be sequentially displayed. In this manner, a color image display is performed three times in a single frame by continuously projecting a blue, green, and red single-color image. At the same time, the brightness of the color image is raised by the black and white image projected during each of the three color image displays, so that a good color mixture and a bright color image can be projected.
[0126]
Note that the color wheel 6 of this embodiment includes three filter groups in which filters 8R, 8G, and 8B of three colors of red, green, and blue are continuously arranged in the circumferential direction. May be two or four or more. In this case as well, the circumferential lengths of the respective filter groups are made equal to each other, and the circumferential lengths of the space portions 9e between these filter groups are set to be equal to each other. Thus, the weight balance over the entire circumference of the color wheel can be made uniform without providing a balance weight.
[0127]
The color wheel 6 of each of the above embodiments includes three color filters 8R, 8G, and 8B of red, green, and blue, but the color wheel includes two or more color filters. If it is provided, it is provided with an intermediate color filter of three colors of magenta, yellow, and cyan; it is provided with a primary color filter of three colors of red, green, and blue and at least one intermediate color filter; , One having a primary color filter of blue and an intermediate color filter of the other two primary colors, or the like. When such a color wheel is used, the above-described projection type display device may be used. The number of fields in one frame may be set according to the number of color filters and space portions of the color wheel.
[0128]
Further, the light source device 1 of the above embodiment uses an ultra-high pressure mercury lamp as the light source lamp 3 of the light source unit 2. However, the light source lamp of the light source unit 2 may be another lamp. A plurality of the color filters of a plurality of colors that are colored by the color filters during one rotation of the color wheel and emit light in accordance with the tint of the light emitted by the light source lamps. By setting different values so that the combined color of the colored lights is close to white, the combined color of the plurality of colored lights can be close to white.
[0129]
When the light emitted from the light source lamp is white light, or when it is not necessary to attach importance to the luminance balance of the colored light of each color emitted from the light source device 1, that is, the color balance of the color image to be projected, The circumferential lengths of the color filters of the plurality of colors of the wheel may be equal to each other.
[0130]
In this case, when forming a space between color filters of a plurality of colors, the color filters of each color are provided at an equal pitch so that the circumferential length of each space is equal, and the weight of the entire circumference of the color wheel is adjusted. What is necessary is just to make the balance uniform.
[0131]
Further, the projection type display device of the above-described embodiment has the display control means 17 when the space portions 9, 9a to 9c, 9d of the color wheel 6 of the light source device 1 pass through the optical path of the light emitted from the light source portion 2. A monochrome image signal generated based on a single color image signal of a plurality of color components respectively corresponding to the plurality of color filters 8R, 8G, 8B of the color wheel 6 is supplied to the micromirror element 12. However, when the space portions 9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e of the color wheel 6 of the light source device 1 pass through the optical path of the light emitted from the light source portion 2, the display control means 17 sends the micro mirror element. The signal supplied to the micromirror element 12 may be, for example, a white display signal for displaying all the pixels of the micromirror element 12 in white. By adjusting the signal supply time and controlling the light emission time from the plurality of pixels of the micromirror element 12, the brightness of the light emitted from the light source unit 2 of the light source device 1 can be sufficiently increased without forcibly increasing the brightness. In addition to projecting a color image with high brightness, the brightness, color reproducibility, and contrast of the color image can be arbitrarily adjusted.
[0132]
When the color wheel 6 of the second embodiment shown in FIGS. 6 and 7 or the third embodiment shown in FIG. 8 is used, for example, the green filter 8G of the color wheel 6 and the space portions on both sides thereof are used. When one of 9a and 9c passes through the optical path of the light emitted from the light source unit 2, the display control means 17 continuously supplies a green image signal to the micromirror element 12, and supplies the blue filter 8B and both sides thereof. When one of the spaces 9b and 9a passes through the optical path of the light emitted from the light source 2, a red image signal is continuously supplied from the display control means 17 to the micromirror element 12, and the red filter 8R When either one of the spaces 9c and 9b on both sides of the space passes through the optical path of the light emitted from the light source 2, the display control means 17 sends the blue image signal to the micromirror element 12. It may be supplied to continue to.
[0133]
In this way, before or after the projection of the monochromatic image of each color of red, green, and blue, respectively, the non-colored image having the same brightness and darkness as the monochromatic image is projected, and the brightness of the monochromatic image is increased. In addition, the number of fields in one frame can be reduced and the driving of the micromirror element 12 can be simplified.
[0134]
This is the same when the color wheel 6 according to the third embodiment shown in FIG. 9 is used, and when the color wheel 6 according to the third embodiment is used, the gap between the divided portions of the green filter 8G is changed. Even when the space 9d passes through the optical path of the light emitted from the light source 2, the display controller 17 continuously supplies the green image signal to the micromirror element 12, and the space 9d between the divided portions of the blue filter 8B. When the light passes through the optical path of the light emitted from the light source unit 2, the display control means 17 continuously supplies a blue image signal to the micromirror element 12, and the space 9d between the divided parts of the red filter 8R is The red image signal may be continuously supplied from the display control means 17 to the micromirror element 12 even when the light passes through the optical path of the light emitted from the light source 2.
[0135]
Further, the projection type display device of the above embodiment uses the micromirror element 12 as a display element, but the present invention provides a projection type display using a reflection type liquid crystal element having a reflection film on the back side as a display element. A device, a transmission type liquid crystal element that controls transmission of light and displays an image as a display element, and a light source side optical system for causing light from the light source device to enter the display element on an incident side thereof, The present invention can also be applied to a projection display device in which a projection optical system is arranged on the emission side of a display element.
[0136]
Further, the light source device of the present invention can be used not only for a projection display device having a display element for displaying an image by controlling the reflection or transmission of light but also for other optical devices.
[0137]
【The invention's effect】
The light source device of the present invention includes a light source unit that emits light, a plurality of color filters of a plurality of colors, and at least one space portion without the color filters arranged around a central member that is driven to rotate in the circumferential direction. And a color wheel arranged so that a part of the circumference in which the color filters of a plurality of colors and the space portion are arranged intersects with the optical path of the light emitted from the light source portion. The light emitted from the color wheel is colored into a plurality of colors by the color wheel and emitted, and the average brightness of the emitted light during one rotation of the color wheel can be sufficiently increased.
[0138]
In the light source device of the present invention, when the color wheel has a configuration in which a space portion without a color filter is provided at one location around the center member, a color corresponding to the space portion of the center member is provided. It is preferable to provide a balance weight for equalizing the weight balance over the entire circumference of the wheel. By doing so, it is possible to rotate the color wheel stably without causing rotational fluctuation.
[0139]
In this light source device, the color wheel is provided with a space portion without a color filter at a plurality of locations around the center member, and the ratio of the circumferential lengths of these space portions is determined so that the weight balance of the entire circumference of the color wheel is uniform. It is desirable that the color wheel is stably rotated without emitting balance light while emitting uncolored light a plurality of times during one rotation of the color wheel. Can be done.
[0140]
Further, each of the plurality of color filters of the color wheel has a circumferential length in a circumferential direction, and the composite color of the plurality of colored lights emitted by being colored by the color filter during one rotation of the color wheel becomes white. It is desirable to set different values so as to be close to each other. By doing so, it is possible to make the composite color of the plurality of colored lights close to white.
[0141]
In that case, for example, when the light source unit is provided with an ultra-high pressure mercury lamp and the color wheel is provided with three color filters of red, green, and blue, the three color filters of red, green, and blue are used. Among them, the circumferential length of the red filter is larger than the circumferential length of the green filter and the blue filter, and the circumferential length of the green filter may be set to be larger than the circumferential length of the blue filter. By doing so, the composite color of the red, green, and blue colored lights can be made closer to white.
[0142]
Further, when the color wheel is provided with, for example, three color filters having different circumferential lengths from each other, and the space portions are provided between these color filters, respectively, The circumferential length of the space between the filter of the first color having the largest circumferential length and the filter of the second color having the next largest circumferential length is set to be equal to that of the first color filter. The space portion between the filter of the third color having a smaller direction length and the space portion between the filter of the second color and the filter of the third color are larger than the circumferential length of the first color filter; The circumferential length of the space between the filter of the third color and the filter of the third color is the circumferential length of the space between the filter of the second color and the filter of the third color. It is preferable to set it larger than Accordingly, to equalize the weight balance of the entire circumference color wheel, the color wheel can be rotated stably.
[0143]
In the case where the color wheel has a configuration in which spaces are provided at a plurality of locations around the center member, a circumferential direction in which color filters of a plurality of colors are continuously arranged in the circumferential direction around the center member. A plurality of filter groups having the same length are provided, and spaces are provided between the plurality of filter groups, respectively, and the circumferential lengths of these spaces may be equal to each other. A plurality of colored light beams are continuously emitted a plurality of times during one rotation of the color wheel, and non-colored light beams are respectively emitted during the emission period of the plurality of colored light beams. The weight balance over the entire circumference can be made uniform.
[0144]
The projection display device of the present invention has a light source device of the present invention and a display area in which a plurality of pixels that reflect and transmit incident light and emit light are arranged in a row direction and a column direction. A display element that controls light emission to display an image, a light source side optical system that causes light emitted from the light source device to enter the display element, and a projection that projects light emitted from a plurality of pixels of the display element The optical system, in synchronization with the rotation of the color wheel of the light source device, when the color filter of the color wheel passes through the optical path of the light emitted from the light source unit, the monochromatic image of the color component corresponding to the color filter, Display control means for displaying on a display element and adjusting an emission time of light from a plurality of pixels of the display element when the space of the color wheel passes through an optical path of light emitted from the light source section. Therefore, it is possible to project a color image of sufficient brightness without forcibly increasing the brightness of the light emitted from the light source unit of the light source device, and arbitrarily adjust the brightness of the projected color image. Can be adjusted.
[0145]
In the projection display device according to the aspect of the invention, the display control unit may supply an image signal to the display element when the space of the color wheel of the light source device passes through an optical path of light emitted from the light source unit. It is desirable to control the emission of light from a plurality of pixels of the element, and by doing so, it is possible to arbitrarily adjust the brightness, color reproducibility, and contrast of a projected color image.
[0146]
In this case, when the space of the color wheel of the light source device passes through the optical path of the light emitted from the light source, the image signal supplied from the display control means to the display element is a color filter of a plurality of colors of the color wheel. Is preferably a black-and-white image signal generated based on a single-color image signal of a plurality of color components respectively corresponding to the above. A color image with good color reproducibility and contrast can be projected.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of a projection display device showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view of a color wheel according to the first embodiment.
FIG. 3 is a front view of a color wheel according to the first embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a correspondence relationship between light emitted from a light source device and display on a display element in the projection display device of the first embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing an example of adjusting a black-and-white image display time in a black-and-white image display field in the projection display device of the first embodiment.
FIG. 6 is a perspective view of a color wheel showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a front view of a color wheel according to a second embodiment.
FIG. 8 is a front view of a color wheel according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a front view of a color wheel showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a front view of a color wheel according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Light source device, 2 ... Light source part, 3 ... Light source lamp, 4 ... Reflector, 5 ... Light guide member, 6 ... Color wheel, 7 ... Central member, 8R ... Red filter, 8G ... Green filter, 8B ... Blue filter, 9, 9a, 9b, 9c, 9d, 9e: space portion, 10: balance weight, 12: micromirror element (display element), 13: light source side optical system, 15: projection optical system, 17: display control means.

Claims (10)

光を出射する光源部と、回転駆動される中心部材の周囲にその周方向に並べて複数の色のカラーフィルタと前記カラーフィルタの無い少なくとも１つの空間部が設けられてなり、前記複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置されたカラーホイールとを備えたことを特徴とする光源装置。A light source unit that emits light, a plurality of color filters and at least one space portion without the color filters are provided side by side in the circumferential direction around the central member that is driven to rotate, and the plurality of colors are provided. A light source device comprising: a color wheel and a color wheel arranged so that a part of a circumference in which a space portion is arranged intersects an optical path of light emitted from the light source portion. カラーホイールは、中心部材の周囲の１箇所にカラーフィルタの無い空間部を有しており、前記中心部材の前記空間部に対応する部分に、カラーホイール全周の重量バランスを均一にするためのバランスウエイトが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。The color wheel has a space portion without a color filter at one place around the center member, and a portion corresponding to the space portion of the center member is provided to make the weight balance of the entire circumference of the color wheel uniform. The light source device according to claim 1, further comprising a balance weight. カラーホイールは、中心部材の周囲の複数箇所にカラーフィルタの無い空間部を有しており、これらの空間部の周方向の長さの比が、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。The color wheel has spaces without color filters at a plurality of locations around the central member, and the ratio of the circumferential lengths of these spaces is such that the weight balance of the entire circumference of the color wheel becomes uniform. The light source device according to claim 1, wherein the light source device is set to: カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さがそれぞれ、前記カラーホイールが１回転する間に前記カラーフィルタにより着色されて出射する複数の色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光源装置。The circumferential lengths of the color filters of the plurality of colors of the color wheel are respectively set such that the composite color of the colored light of the plurality of colors that is colored and emitted by the color filters during one rotation of the color wheel is close to white. The light source device according to any one of claims 1 to 3, wherein the light source device is set to different values from each other. 光源部は超高圧水銀ランプを備え、カラーホイールは赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えており、これらのカラーフィルタのうち、赤色フィルタの周方向長さが緑色フィルタ及び青色フィルタの周方向長さよりも大きく、前記緑色フィルタの周方向長さが前記青色フィルタの周方向長さよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項４に記載の光源装置。The light source unit includes an ultra-high pressure mercury lamp, and the color wheel includes three color filters of red, green, and blue. Of these color filters, the circumferential length of the red filter is equal to that of the green filter and the blue filter. The light source device according to claim 4, wherein the length of the green filter is greater than the length of the green filter, and the length of the green filter is greater than the length of the blue filter. カラーホイールは、周方向長さが互いに異なる３色のカラーフィルタを備えるとともに、これらのカラーフィルタの間にそれぞれ空間部を有しており、前記３色のカラーフィルタのうちの最も周方向長さが大きい第１の色のフィルタと次に周方向長さが大きい第２の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さが、前記第１の色のフィルタと最も周方向長さが小さい第３の色のフィルタとの間の空間部及び前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく、前記第１の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さが、前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。The color wheel includes three color filters having different circumferential lengths from each other, and has a space between the color filters. The color wheel has the largest circumferential length among the three color filters. Is larger in the circumferential direction between the filter of the first color having the largest color and the filter of the second color having the next larger circumferential length, and the circumferential length of the space portion between the filter of the first color and the filter having the second larger circumferential length is the largest. The first color filter, which is larger than the circumferential length of the small space between the third color filter and the small space between the second color filter and the third color filter, The circumferential length of the space between the second color filter and the third color filter is set to be larger than the circumferential length of the space between the second color filter and the third color filter. The light source device according to claim 3, wherein: カラーホイールの中心部材の周囲に、複数の色のカラーフィルタが周方向に連続して並んだ周方向長さが互いに等しい複数のフィルタ群が設けられ、前記複数のフィルタ群の間にそれぞれ空間部が設けられるとともに、これらの空間部の周方向長さが互いに等しく設定されていることを特徴とする請求項３に記載の光源装置。Around the center member of the color wheel, there are provided a plurality of filter groups in which a plurality of color filters of a plurality of colors are arranged continuously in the circumferential direction and have equal circumferential lengths, and a space portion is provided between the plurality of filter groups. The light source device according to claim 3, wherein the circumferential lengths of the space portions are set to be equal to each other. 請求項１に記載の光源装置と、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する表示素子と、前記光源装置からの出射光を前記表示素子に入射させる光源側光学系と、前記表示素子の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系と、前記光源装置のカラーホイールの回転に同期して、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整する表示制御手段とを備えたことを特徴とする投影型表示装置。The light source device according to claim 1, further comprising a display area in which a plurality of pixels that reflect and transmit incident light and emit the reflected light are arranged in a row direction and a column direction, and control emission of light from the plurality of pixels. A display element that displays an image on the display device, a light source side optical system that causes light emitted from the light source device to enter the display element, a projection optical system that projects light emitted from a plurality of pixels of the display element, and the light source In synchronization with the rotation of the color wheel of the device, when the color filter of the color wheel passes through the optical path of the light emitted from the light source unit, a single color image of a color component corresponding to the color filter is displayed on the display element, Display control means for adjusting the emission time of light from the plurality of pixels of the display element when the space of the color wheel passes through the optical path of the light emitted from the light source. Type display device. 表示制御手段は、光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに画像信号を表示素子に供給し、前記表示素子の複数の画素からの光の出射を制御することを特徴とする請求項８に記載の投影型表示装置。The display control means supplies an image signal to the display element when the space of the color wheel of the light source device passes through the optical path of the light emitted from the light source, and controls emission of light from a plurality of pixels of the display element. The projection type display device according to claim 8, wherein 光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに表示制御手段から表示素子に供給する画像信号は、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにそれぞれ対応する複数の色成分の単色画像信号に基いて生成した白黒画像信号であることを特徴とする請求項９に記載の投影型表示装置。When the space of the color wheel of the light source device passes through the optical path of the light emitted from the light source, the image signal supplied from the display control means to the display element includes a plurality of image signals respectively corresponding to a plurality of color filters of the color wheel. 10. The projection display device according to claim 9, wherein the black and white image signal is a black and white image signal generated based on a single color image signal of the color component.
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