JP2005165046A - Projection type image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、投影型画像表示装置、特に、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離して光変調素子を照射する投影型画像表示装置に関する。 The present invention relates to a projection type image display apparatus, and more particularly to a projection type image display apparatus that irradiates a light modulation element by separating light in a plurality of wavelength bands in a time division manner from light emitted from a light source.
投影型画像表示装置の一種に、デジタル・マイクロミラー・デバイス(DMD)素子を光変調素子として用いたDLP(デジタル・ライト・プロセッシング)が実用化されている。DMD素子は、多数の微小なミラーをチップ上に2次元的に配列した光反射素子であり、個々の画素(ミラー)毎にメモリ素子が配置されている。そして、メモリ素子の静電作用によってそれぞれのミラーの傾き角を変化させることによって反射光の方向を制御し、ON(明)状態とOFF(暗)状態とを作りだす。 As a type of projection image display apparatus, DLP (digital light processing) using a digital micromirror device (DMD) element as a light modulation element has been put into practical use. The DMD element is a light reflecting element in which a large number of minute mirrors are two-dimensionally arranged on a chip, and a memory element is arranged for each individual pixel (mirror). Then, the direction of the reflected light is controlled by changing the tilt angle of each mirror by the electrostatic action of the memory element, thereby creating an ON (bright) state and an OFF (dark) state.
投影型画像表示装置の方式には、赤,緑,青色の3つの波長帯域の光にそれぞれ対応して3つの光変調素子を使う3板方式と、光変調素子を1つだけしか使わない単板方式とがあるが、DLPでは、DMD素子を3つ使うと高価になることから単板方式がよく利用されている。 There are three types of projection image display devices: a three-plate method that uses three light modulation elements corresponding to light in the three wavelength bands of red, green, and blue, respectively, and a single light modulation device that uses only one light modulation element. There is a plate method, but in DLP, a single plate method is often used because three DMD elements are expensive.
図17は、単板方式のDLPの光学系の概要を示す。光源101から射出した白色光が、円盤状のカラーホイール102に入射する。カラーホイール102は、例えば中心角120°ずつの赤,緑,青色の3つのカラーフィルターから成っており、映像信号の1フィールド期間に1回転することにより、入射した白色光から時分割に(1/3フィールド期間ずつ)赤,緑,青色の波長帯域の光を分離する。カラーホイール102で分離された光は、DMD素子103に照射される。
FIG. 17 shows an outline of a single-plate DLP optical system. White light emitted from the
DMD素子103は、カラーホイール102で赤,緑,青色の波長帯域の光が分離されるのに対応して、R,G,B信号によって時分割に(1/3フィールド期間ずつ)駆動される。ON状態になったミラーからの反射光は、図に実線で示すように投影レンズ104に入射してスクリーン(図示略)に投影されるが、OFF状態になったミラーからの反射光は、図に破線で示すように投影レンズ104に入射しない。
The
このようにして、R,G,B信号のレベルに応じて変調された赤,緑,青色の波長帯域の光が1フィールド期間内に順次スクリーンに投影されることによって、カラー画像が表示される。こうした表示方式は、フィールド・シーケンシャル方式と呼ばれている。 In this manner, light in the red, green, and blue wavelength bands modulated according to the levels of the R, G, and B signals is sequentially projected onto the screen within one field period, thereby displaying a color image. . Such a display method is called a field sequential method.
ところで、フィールド・シーケンシャル方式の画像表示装置は、ヒトが視覚的な刺激を時間的に積分して色を知覚する性質を利用している。例えば、白色を表示するときには、赤,緑,青色の波長帯域の光が順次スクリーンに投影され、目に映った赤,緑,青色の光が時間的に積分されることによって白色が知覚される。 By the way, the field-sequential image display apparatus utilizes the property that humans perceive colors by temporally integrating visual stimuli. For example, when displaying white, light in the red, green, and blue wavelength bands is sequentially projected onto the screen, and white is perceived by temporally integrating the red, green, and blue light seen by the eyes. .
そのため、画像を見ている途中で視線が動いた場合、一部の色しか目に映らなかったことによって本来表示すべき色とは異なる色が知覚され(例えば白色の表示時に、赤,緑,青色のうちの1色しか目に映らなかったことによって単色が知覚され)、それが画像のちらつきとして認識されてしまうことがある。この現象は「カラーフリッカー」もしくは「カラーブレーキング」等と呼ばれており、画質劣化の一因となる。 Therefore, when the line of sight moves while viewing the image, colors that are different from the colors that should be originally displayed are perceived because only a part of the colors are visible (for example, red, green, A single color is perceived as only one of the blue colors is visible to the eye), which may be recognized as flickering of the image. This phenomenon is called “color flicker” or “color braking” and contributes to image quality degradation.
従来、このカラーフリッカーによる画質の劣化を低減する方法としては、互いに異なる波長帯域の光をフィールド毎に異なる順番で光変調素子に時分割に照射し、且つ、その順番をその波長帯域の数に相当するフィールド数で一巡させるという方法が提案されていた(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, as a method of reducing image quality degradation due to this color flicker, light in different wavelength bands is irradiated in a time-sharing manner to light modulation elements in different orders for each field, and the order is set to the number of wavelength bands. There has been proposed a method of making a round with a corresponding number of fields (for example, see Patent Document 1).
この方法は、例えば白色の表示時に、1フィールド目は赤,緑,青色の波長帯域の光の順番で照射し、2フィールド目は緑,青,赤色の波長帯域の光の順番で照射し、3フィールド目は青,赤,緑色の波長帯域の光の順番で照射することにより、被写体の動きに応じて視線が動いても、3フィールド単位では青,赤,緑色が均等に目に映るようにするものである。
しかし、この従来の方法では、視線の動きと被写体の動きとが一致しない場合には、3フィールド単位でも赤,緑,青色のうちの1色しか目に映らず、その結果白色の表示時に単色が知覚されてしまうことがあり得る。 However, in this conventional method, when the movement of the line of sight does not match the movement of the subject, only one color of red, green, and blue is visible even in the unit of three fields. Can be perceived.
本発明は、上述の点に鑑み、DLPのように、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離して光変調素子に照射する投影型画像表示装置において、白色の表示時に単色が知覚されること等を防止して、カラーフリッカーによる画質の劣化を低減することを課題としてなされたものである。 In view of the above-described points, the present invention provides a white display in a projection type image display device that separates light in a plurality of wavelength bands in a time-division manner from light emitted from a light source and irradiates a light modulation element like a DLP. An object of the present invention is to prevent deterioration of image quality due to color flicker by preventing the perception of a single color at times.
この課題を解決するために、本発明に係る投影型画像表示装置は、光源と、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離する分離手段と、分離手段で分離された光が照射される光変調素子と、光変調素子で変調された光を投影する投影手段とを有する投影型画像表示装置において、この分離手段と光変調素子とをそれぞれ別々に設けた第1の光学系及び第2の光学系と、この第1の光学系の分離手段と第2の光学系の分離手段とで、同一時刻に互いに異なる波長帯域の光を分離させるとともに、第1の光学系の光変調素子と第2の光学系の光変調素子とを、同一の映像信号に基づき、それぞれ第1の光学系の分離手段,第2の光学系の分離手段で分離される波長帯域に対応する色を表示する信号で時分割に駆動する信号処理部とを備え、第1の光学系の光変調素子で変調された光と第2の光学系の光変調素子で変調された光とが重ね合わせて投影されることを特徴とする。 In order to solve this problem, a projection-type image display apparatus according to the present invention is separated by a light source, a separation unit that separates light in a plurality of wavelength bands in time division from light emitted from the light source, and a separation unit. In a projection type image display apparatus having a light modulation element irradiated with light and a projection means for projecting light modulated by the light modulation element, the separation means and the light modulation element are provided separately. The optical system and the second optical system, and the separation means of the first optical system and the separation means of the second optical system separate light in different wavelength bands at the same time, and the first optical system The light modulation element of the second optical system and the light modulation element of the second optical system correspond to the wavelength bands separated by the separation means of the first optical system and the separation means of the second optical system, respectively, based on the same video signal A signal processing unit that drives in a time-sharing manner with a signal that displays the color to be Provided, characterized in that the first optical system light modulated by the light modulating element of the light and modulated by the optical modulation element and the second optical system is projected superimposed.
この投影型画像表示装置では、第1の光学系と第2の光学系とで、同一時刻に、互いに異なる波長帯域の光が分離手段で分離されて光変調素子に照射される。また、同一の映像信号に基づき、第1の光学系の光変調素子,第2の光学系の光変調素子が、それぞれ第1の光学系の分離手段,第2の光学系の分離手段で分離される波長帯域に対応する色を表示する信号で時分割に駆動される。 In this projection type image display apparatus, light of different wavelength bands is separated by the separating means and irradiated onto the light modulation element at the same time by the first optical system and the second optical system. Further, based on the same video signal, the light modulation element of the first optical system and the light modulation element of the second optical system are separated by the separation means of the first optical system and the separation means of the second optical system, respectively. It is driven in a time division manner with a signal for displaying a color corresponding to the wavelength band to be applied.
そして、第1の光学系の光変調素子で変調された光と第2の光学系の光変調素子で変調された光とが重ね合わせて投影される。したがって、同一時刻に、2通りの波長帯域の光が、映像信号のうちそれぞれその波長帯域に対応する色を表示する信号で変調されて投影されることになる。 Then, the light modulated by the light modulation element of the first optical system and the light modulated by the light modulation element of the second optical system are superimposed and projected. Therefore, at the same time, light of two wavelength bands is modulated and projected by a signal that displays a color corresponding to each wavelength band in the video signal.
これにより、例えば白色の表示時に視線の動きがあっても、少なくとも2通りの波長帯域を合せた色が知覚される(単色が知覚されることがなくなる)ので、画像のちらつきが低減する。このようにして、カラーフリッカーによる画質の劣化が低減される。 As a result, even if there is a line of sight movement during white display, for example, a color that combines at least two wavelength bands is perceived (no single color is perceived), and thus flickering of the image is reduced. In this way, image quality degradation due to color flicker is reduced.
なお、この投影型画像表示装置において、一例として、第1の光学系と第2の光学系とにそれぞれ光源を別々に設け、第1の光学系の分離手段と第2の光学系の分離手段とは、分離する光の波長帯域が互いに同一であり且つそれぞれの波長帯域の光を分離する時間の長さ(またはその長さの比)が互いに等しいものであることが好適である。 In this projection type image display device, as an example, a light source is provided separately for each of the first optical system and the second optical system, and the first optical system separating means and the second optical system separating means are provided. It is preferable that the wavelength bands of the light to be separated are the same and the length of time (or the ratio of the lengths) of separating the light in the respective wavelength bands is the same.
それにより、第1の光学系の光源と第2の光学系の光源とのうちのいずれか一方が仮に故障したとしても、故障した光源を交換するまでの間、故障前と色合いの変らない画像を見ることができるので、投影型画像表示装置としての利便性が向上する。 As a result, even if either one of the light source of the first optical system and the light source of the second optical system fails, an image whose color does not change from that before the failure until the failed light source is replaced. Therefore, the convenience as a projection type image display device is improved.
次に、本発明は、光源と、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離する分離手段と、分離手段で分離された光が照射される光変調素子と、光変調素子で変調された光を投影する投影手段とを有する投影型画像表示装置において、光変調素子をそれぞれ別々に設けた第1の光学系及び第2の光学系を備えており、1つの分離手段が、この第1の光学系の光変調素子と第2の光学系の光変調素子に、同一時刻に互いに異なる波長帯域の光を分離して照射するように配置されるとともに、第1の光学系の光変調素子,第2の光学系の光変調素子を、同一の映像信号に基づき、それぞれこの分離手段で分離されて照射される光の波長帯域に対応する色を表示する信号で時分割に駆動する信号処理部を備え、第1の光学系の光変調素子で変調された光と第2の光学系の前記光変調素子で変調された光とが重ね合わせて投影されることを特徴とする。 Next, the present invention relates to a light source, a separation unit that separates light in a plurality of wavelength bands in time division from light emitted from the light source, a light modulation element that is irradiated with light separated by the separation unit, and a light modulation A projection-type image display apparatus having projection means for projecting light modulated by an element includes a first optical system and a second optical system provided with light modulation elements separately, and one separation means However, the light modulation element of the first optical system and the light modulation element of the second optical system are arranged so as to separate and irradiate light of different wavelength bands at the same time, and the first optical system The optical modulation element of the system and the optical modulation element of the second optical system are time-divided with signals that display colors corresponding to the wavelength band of the light that is separated by this separation means and is irradiated based on the same video signal. A light processing element of the first optical system A modulated light and modulated by the light modulating element of the second optical system light not is superimposed, characterized in that it is projected.
この投影型画像表示装置によれば、第1の光学系と第2の光学系とで、同一時刻に、互いに異なる波長帯域の光が共通の1つの分離手段で分離されて光変調素子に照射される。また、同一の映像信号に基づき、第1の光学系の光変調素子,第2の光学系の光変調素子が、それぞれこの共通の分離手段で分離されて照射される光の波長帯域に対応する色を表示する信号で時分割に駆動される。 According to this projection type image display device, light in different wavelength bands is separated by a common separating means at the same time in the first optical system and the second optical system, and is irradiated to the light modulation element. Is done. Further, based on the same video signal, the light modulation element of the first optical system and the light modulation element of the second optical system each correspond to the wavelength band of the light irradiated by being separated by the common separation means. It is driven in a time-sharing manner with a color display signal.
そして、第1の光学系の光変調素子で変調された光と第2の光学系の光変調素子で変調された光とが重ね合わせて投影される。したがって、同一時刻に、2通りの波長帯域の光が、映像信号のうちそれぞれその波長帯域に対応する色を表示する信号で変調されて投影されることになる。 Then, the light modulated by the light modulation element of the first optical system and the light modulated by the light modulation element of the second optical system are superimposed and projected. Therefore, at the same time, light of two wavelength bands is modulated and projected by a signal that displays a color corresponding to each wavelength band in the video signal.
これにより、例えば白色の表示時に視線の動きがあっても、少なくとも2通りの波長帯域を合せた色が知覚される(単色が知覚されることがなくなる)ので、画像のちらつきが低減する。このようにして、カラーフリッカーによる画質の劣化が低減される。 As a result, even if there is a line of sight movement during white display, for example, a color that combines at least two wavelength bands is perceived (no single color is perceived), and thus flickering of the image is reduced. In this way, image quality degradation due to color flicker is reduced.
また、第1の光学系と第2の光学系とで1つの分離手段を共用するので、装置全体の構成や制御を簡素化することができる。 In addition, since the first optical system and the second optical system share one separation means, the configuration and control of the entire apparatus can be simplified.
なお、この投影型画像表示装置においても、一例として、第1の光学系と第2の光学系とにそれぞれ光源を別々に設けることが好適である。 In this projection-type image display device as well, as an example, it is preferable to separately provide light sources for the first optical system and the second optical system, respectively.
それにより、第1の光学系の光源と第2の光学系の光源とのうちのいずれか一方が仮に故障したとしても、故障した光源を交換するまでの間、故障前と色合いの変らない画像を見ることができるので、投影型画像表示装置としての利便性が向上する。 As a result, even if either one of the light source of the first optical system and the light source of the second optical system fails, an image whose color does not change from that before the failure until the failed light source is replaced. Therefore, the convenience as a projection type image display device is improved.
本発明によれば、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離して光変調素子に照射する投影型画像表示装置において、例えば白色の表示時に単色が知覚されることをなくして、カラーフリッカーによる画質の劣化を低減することができるという効果が得られる。 According to the present invention, in a projection-type image display apparatus that separates light in a plurality of wavelength bands in time division from light emitted from a light source and irradiates the light modulation element, for example, a single color is perceived when displaying white. Without such an effect, it is possible to reduce image quality degradation due to color flicker.
また、第1の光学系と第2の光学系とにそれぞれ光源を別々に設けることなどにより、第1の光学系の光源と第2の光学系の光源とのうちのいずれか一方が仮に故障したとしても、故障した光源を交換するまでの間、故障前と色合いの変らない画像を見ることができるので、投影型画像表示装置としての利便性が向上するという効果が得られる。 In addition, if a light source is provided separately for each of the first optical system and the second optical system, one of the light source of the first optical system and the light source of the second optical system temporarily fails. Even so, until the failed light source is replaced, an image that does not change in color from before the failure can be viewed, so that the convenience of the projection type image display device is improved.
さらに、請求項5に記載の発明によれば、第1の光学系と第2の光学系とで1つの分離手段を共用するので、装置全体の構成や制御を簡素化できるという効果も得られる。 Furthermore, according to the fifth aspect of the invention, since the first optical system and the second optical system share one separation means, the effect of simplifying the configuration and control of the entire apparatus can be obtained. .
以下、DLPに本発明を適用した例について、図面を用いて具体的に説明する。 Hereinafter, an example in which the present invention is applied to a DLP will be specifically described with reference to the drawings.
図1は、本願の請求項1に記載の発明を適用したDLPの全体構成を示す。このDLP1には、光学系2,光学系3という2つの光学系と、信号処理部4とが設けられている。
FIG. 1 shows an overall configuration of a DLP to which the invention according to
光学系2と光学系3とは、互いに同一の構成をしている。図2は、この光学系2,3の構成を示す。放電ランプ11が、回転楕円形状のリフレクター12の第1焦点位置に設置されている。放電ランプ11としては、例えば、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどが用いられている。リフレクター12の内側表面はダイクロイックミラーが形成されており、これによって放電ランプ11の射出光のうちの可視光線を反射して赤外線及び紫外線を透過する。
The optical system 2 and the
リフレクター12で反射された光束(白色光)は、第2焦点位置に集光される。この第2焦点位置には、ロッドインテグレータ13が配置されている。ロッドインテグレータ13は、断面が矩形型の形状をもつ光伝送媒体であり、断面における長辺と短辺との比が、後述するDMD素子18の光の照射面の長辺と短辺との比と等しく(16:9もしくは4:3に)なっている。ロッドインテグレータ13に入射した光束は、内部で反射を繰り返すことによって空間的に均一な光強度分布となり、その出口側から射出される。
The light beam (white light) reflected by the reflector 12 is collected at the second focal position. The rod integrator 13 is disposed at the second focal position. The rod integrator 13 is an optical transmission medium having a rectangular cross section, and the ratio of the long side to the short side in the cross section is the ratio of the long side to the short side of the light irradiation surface of the
ロッドインテグレータ13から射出した光束は、円盤状のカラーホイール14に入射する。カラーホイール14は、モータ15により、映像信号の1フィールド期間に1回転の速度で回転する。モータ15には、後述する信号処理部4内のマイクロプロセッサ24から、カラーホイール14の回転位置を制御する信号が与えられる。
The light beam emitted from the rod integrator 13 enters the disk-shaped color wheel 14. The color wheel 14 is rotated by the
図3は、カラーホイール14の構成を示す。カラーホイール14は、中心角120°ずつの赤,緑,青色の3つのカラーフィルター14R,14G,14Bから成っており、矢印の方向に回転することにより、入射した白色光から時分割に(1/3フィールド期間ずつ)緑,赤,青色の波長帯域の光を分離する。
FIG. 3 shows the configuration of the color wheel 14. The color wheel 14 is composed of three
図2に示すように、カラーホイール14で時分割に分離された緑,赤,青色の波長帯域の光は、コンデンサーレンズ16によって平行光にされ、ミラー17で反射された後、DMD素子18に照射される。
As shown in FIG. 2, light in the wavelength bands of green, red, and blue separated in a time division manner by the color wheel 14 is converted into parallel light by the condenser lens 16, reflected by the mirror 17, and then applied to the
DMD素子18は、後述する信号処理部4内の映像信号処理回路(光学系2については映像信号処理回路21、光学系3については映像信号処理回路22)からの映像信号によって駆動される。DMD素子18を構成する多数の微小なミラーのうち、ON状態になったミラーからの反射光は投影レンズ19に入射し、OFF状態になったミラーからの反射光は投影レンズ19に入射しない。
The
光学系2の投影レンズ19に入射した光と、光学系3の投影レンズ19に入射した光とは、図1に示すように、スクリーン71に重ね合せて投影される。(その際、光学系2から光が投影されるエリアと光学系3から光が投影されるエリアとが合致するように、投影レンズ19を光軸に垂直な面内でシフトさせる光学的な補正か、またはDMD素子18による画像の空間補正を行う。)
The light incident on the projection lens 19 of the optical system 2 and the light incident on the projection lens 19 of the
図4は、DLP1の信号処理部4の回路構成を示すブロック図である。信号処理部4は、映像信号処理回路21,22と、同期信号分離回路23と、マイクロプロセッサ24とを含んでいる。映像信号処理回路21,22は、DLP1に入力した映像信号からR,G,B信号を取り出す処理や、それらのR,G,B信号を時間軸圧縮する処理を行う回路である。映像信号処理回路21から出力されたR,G,B信号は光学系2内のDMD素子18(図2)に送られ、映像信号処理回路22から出力されたR,G,B信号は光学系3内のDMD素子18(図2)に送られる。
FIG. 4 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the signal processing unit 4 of the
同期信号分離回路23は、DLP1に入力した映像信号から水平同期信号や垂直同期信号を分離する回路である。マイクロプロセッサ24は、同期信号分離回路23で分離された同期信号に基づき、映像信号処理回路21,22と光学系2,3内のモータ15(図2)とを制御する。
The synchronization
図5は、このマイクロプロセッサ24の制御内容を示すタイミングチャートである。図5(a)に示すように、マイクロプロセッサ24は、映像信号処理回路21に対して、入力した各フィールドiの映像信号から分離したR,G,B信号Ri,Gi,Bi(i=1,2,3…)を、それぞれ1/3フィールドずつの期間に時間軸圧縮してGi,Ri,Biの順に出力させる制御を行う。
FIG. 5 is a timing chart showing the control contents of the
また、図5(c)に示すように、マイクロプロセッサ24は、光学系2内のモータ15に対して、映像信号処理回路21から信号Gi,Ri,Biが出力されるのと同期して、カラーフィルター14G,14R,14B(図3)の箇所に光が入射するようにカラーホイール14の回転位置を制御する信号を送る。
In addition, as shown in FIG. 5C, the
また、図5(b)に示すように、マイクロプロセッサ24は、映像信号処理回路22に対して、入力した各フィールドiの映像信号から分離したR,G,B信号Ri,Gi,Bi(i=1,2,3…)を、それぞれ1/3フィールドずつの期間に時間軸圧縮してBi,Gi,Riの順に出力させる制御を行う。
Further, as shown in FIG. 5B, the
また、図5(d)に示すように、マイクロプロセッサ24は、光学系3内のモータ15に対して、映像信号処理回路22から信号Bi,Gi,Riが出力されるのと同期して、カラーフィルター14B,14G,14Rの箇所に光が入射するようにカラーホイール14の回転位置を制御する信号を送る。
As shown in FIG. 5D, the
図6は、図5に示した制御による光学系2内のカラーホイール14と光学系3内のカラーホイール14との回転位置の関係を示す図である。図6(a)に示すように、光学系2内のカラーホイール14が、カラーフィルター14Rの中央の箇所に光が入射する回転位置にある時刻には、光学系3内のカラーホイール14は、カラーフィルター14Gの中央の箇所に光が入射する回転位置にある。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the rotational positions of the color wheel 14 in the optical system 2 and the color wheel 14 in the
また、図6(b)に示すように、光学系2内のカラーホイール14が、カラーフィルター14Rとカラーフィルター14Bとの境界の箇所に光が入射する回転位置にある時刻(図6(a)から1/6フィールド分の期間が経過した時刻)には、光学系3内のカラーホイール14は、カラーフィルター14Gとカラーフィルター14Rとの境界の箇所に光が入射する回転位置にある。
Further, as shown in FIG. 6B, the time when the color wheel 14 in the optical system 2 is at the rotational position where the light enters the boundary between the
このように、このDLP1では、光学系2と光学系3とで、同一時刻に、互いに異なる波長帯域の光がカラーホイール14で分離されてDMD素子18に照射される。また、同一の映像信号に基づき、光学系2のDMD素子18,光学系3のDMD素子18が、それぞれ光学系2のカラーホイール14,光学系3のカラーホイール14で分離される波長帯域に対応する色を表示する信号で時分割に駆動される。
As described above, in the
そして、光学系2のDMD素子18で変調された光と光学系3のDMD素子18で変調された光とが重ね合わせて投影される。したがって、同一時刻に、2通りの波長帯域の光が、映像信号のうちそれぞれその波長帯域に対応する色を表示する信号で変調されて投影されることになる。
Then, the light modulated by the
これにより、例えば白色の表示時に視線の動きがあっても、少なくとも2通りの波長帯域を合せた色が知覚される(赤,緑,青色といった単色が知覚されることがなくなる)ので、画像のちらつきが低減する。このようにして、カラーフリッカーによる画質の劣化が低減される。 Thus, for example, even if there is a line of sight movement during white display, a color that combines at least two wavelength bands is perceived (a single color such as red, green, and blue is not perceived). Flicker is reduced. In this way, image quality degradation due to color flicker is reduced.
また、このDLP1では、光学系2と光学系3とはそれぞれ光源(放電ランプ11)を別々に有するとともに、光学系2のカラーホイール14と光学系3のカラーホイール14とは、分離する光の波長帯域が互いに同一であり(赤,緑,青色の波長帯域であり)且つそれぞれの波長帯域の光を分離する時間の長さが互いに等しく(1/3フィールド期間ずつに)なっている。
In the
これにより、光学系2の放電ランプ11と第2の光学系3の放電ランプ11とのうちのいずれか一方が仮に故障したとしても、故障した放電ランプ11を交換するまでの間、故障前と色合いの変らない画像を見ることができる。したがって、投影型画像表示装置としての利便性も向上する。
As a result, even if one of the discharge lamp 11 of the optical system 2 and the discharge lamp 11 of the second
次に、このDLP1の変更例をいくつか説明する。図7は、信号処理部4内のマイクロプロセッサ24の制御内容の変更例を示すタイミングチャートである。この図7の例では、映像信号処理回路21に対する制御及び光学系2内のカラーホイール14の回転位置の制御は、図5に示したのと同じである(図7(a)及び(c))。
Next, some modified examples of DLP1 will be described. FIG. 7 is a timing chart showing an example of changing the control contents of the
他方、図7(b)に示すように、映像信号処理回路22に対しては、入力した各フィールドiの映像信号から分離したR,G,B信号Ri,Gi,Bi(i=1,2,3…)を、Ri(1/6フィールド期間),Bi(1/3フィールド期間),Gi(1/3フィールド期間),Ri(1/6フィールド期間)の順に出力させる制御を行う。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, for the video
また、図7(d)に示すように、光学系3内のモータ15に対しては、映像信号処理回路22から信号Ri,Bi,Giが出力されるのと同期して、カラーフィルター14R,14B,14Gの箇所に光が入射するようにカラーホイール14の回転位置を制御する信号を送る。
In addition, as shown in FIG. 7D, the
図8は、図7に示した制御による光学系2内のカラーホイール14と光学系3内のカラーホイール14との回転位置の関係を示す図である。図8(a)に示すように、光学系2内のカラーホイール14が、カラーフィルター14Rの中央の箇所に光が入射する回転位置にある時刻には、光学系3内のカラーホイール14は、カラーフィルター14Bとカラーフィルター14Gとの境界の箇所に光が入射する回転位置にある。
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the rotational positions of the color wheel 14 in the optical system 2 and the color wheel 14 in the
また、図8(b)に示すように、光学系2内のカラーホイール14が、カラーフィルター14Rとカラーフィルター14Bとの境界の箇所に光が入射する回転位置にある時刻(図8(a)から1/6フィールド分の期間が経過した時刻)には、光学系3内のカラーホイール14は、カラーフィルター14Gの中央の箇所に光が入射する回転位置にある。
Further, as shown in FIG. 8B, the time when the color wheel 14 in the optical system 2 is at a rotational position where light is incident on the boundary between the
この例の場合にもやはり、同一時刻に、2通りの波長帯域の光が、映像信号のうちそれぞれその波長帯域に対応する色を表示する信号で変調されて投影されるので、カラーフリッカーによる画質の劣化が低減される。 Also in this example, since light of two wavelength bands is projected after being modulated with a signal indicating a color corresponding to each wavelength band of the video signal at the same time, the image quality by color flicker is Degradation is reduced.
図9は、カラーホイール14の構成の変更例を示す。この例では、カラーフィルター14Gの中心角が、カラーフィルター14Rやカラーフィルター14Bの中心角よりも狭くなっている。
FIG. 9 shows a modified example of the configuration of the color wheel 14. In this example, the central angle of the
カラーホイール14をこうした構成にしても、例えば光学系2のカラーホイール14の回転位置と光学系3のカラーホイール14の回転位置とを180°ずらすことにより、それらのカラーホイール14で同一時刻に互いに異なる波長帯域の光を分離させることが可能である。
Even if the color wheel 14 has such a configuration, for example, by shifting the rotational position of the color wheel 14 of the optical system 2 and the rotational position of the color wheel 14 of the
また、超高圧水銀ランプのような放電ランプの射出光は、赤色や青色の波長帯域の成分よりも緑色の波長帯域の成分が多いので、このようにカラーフィルター14Gの中心角を狭くすることにより、画像の色バランスを調整することもできる。
In addition, since the light emitted from a discharge lamp such as an ultra-high pressure mercury lamp has more components in the green wavelength band than in the red and blue wavelength bands, the central angle of the
図10は、カラーホイール14の構成のさらに別の変更例を示す。この例では、カラーホイール14は、中心角90°ずつのカラーフィルター14R,14G,14B,透明板14Wから成っている。
FIG. 10 shows still another modification of the configuration of the color wheel 14. In this example, the color wheel 14 is composed of
カラーホイール14をこうした構成にする場合には、光学系2のカラーホイール14の透明板14W,光学系3のカラーホイール14の透明板14Wに光が入射する1/4フィールドの期間には、それぞれ映像信号処理回路21,映像信号処理回路22から白レベルの信号を出力させるようにすればよい。
When the color wheel 14 is configured as described above, during the quarter field period in which light enters the
また、このDLP1では光学系2,光学系3にそれぞれ別々に放電ランプ11を設けているが、別の例として、放電ランプを1つだけ設け、その放電ランプの射出光を2つの光束に分割して一方を光学系2内のカラーホイール14に入射させるとともに他方を光学系3内のカラーホイール14に入射させるようにしてもよい。
In this DLP1, the discharge lamps 11 are provided separately for the optical system 2 and the
また、このDLP1では光学系2,光学系3にそれぞれ別々に投影レンズ19を設けているが、別の例として、投影レンズを1つだけ設け、光学系2のDMD素子18で変調された光と光学系3のDMD素子18で変調された光とを、プリズム等で重ね合わせた後その投影レンズに入射させてスクリーンに投影するようにしてもよい。
Further, in this
図11は、本願の請求項5に記載の発明を適用したDLPの全体構成を示す。このDLP31には、光学系32,光学系33という2つの光学系と、信号処理部36とが設けられている。光学系32と光学系33とは、1つの円盤状のカラーホイール34を共用するようになっている。
FIG. 11 shows the overall configuration of a DLP to which the invention according to claim 5 of the present application is applied. The
カラーホイール34は、モータ35により、映像信号の1フィールド期間に1回転の速度で回転する。モータ35には、後述する信号処理部36内のマイクロプロセッサ54から、カラーホイール34の回転位置を制御する信号が与えられる。
The
光学系32と光学系33とは、互いに同一の構成をしている。図12は、この光学系32,33の構成を示す。各光学系32,33において、放電ランプ41が、回転楕円形状のリフレクター42の第1焦点位置に設置されている。放電ランプ41としては、例えば、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプなどが用いられている。リフレクター42の内側表面はダイクロイックミラーが形成されており、これによって放電ランプ41の射出光のうちの可視光線を反射して赤外線及び紫外線を透過する。
The optical system 32 and the optical system 33 have the same configuration. FIG. 12 shows the configuration of the optical systems 32 and 33. In each of the optical systems 32 and 33, the
リフレクター42で反射された光束(白色光)は、第2焦点位置に集光される。この第2焦点位置には、ロッドインテグレータ43が配置されている。ロッドインテグレータ43は、断面が矩形型の形状をもつ光伝送媒体であり、断面における長辺と短辺との比が、後述するDMD素子46の光の照射面の長辺と短辺との比と等しく(16:9もしくは4:3に)なっている。ロッドインテグレータ43に入射した光束は、内部で反射を繰り返すことによって空間的に均一な光強度分布となり、その出口側から射出される。
The light beam (white light) reflected by the reflector 42 is collected at the second focal position. A
光学系32のロッドインテグレータ43から射出した光束と、光学系33のロッドインテグレータ43から射出した光束とは、共にカラーホイール34に入射する。図13は、カラーホイール34の構成及びカラーホイール34への光の入射位置を示す。カラーホイール34は、中心角120°ずつの赤,緑,青色の3つのカラーフィルター34R,34G,34Bから成っており、矢印の方向に回転することにより、入射した白色光から時分割に(1/3フィールド期間ずつ)緑,赤,青色の波長帯域の光を分離する。
Both the light beam emitted from the
また、この図13に示すように、カラーホイール34には、光学系32の放電ランプ41からロッドインテグレータ43を介してフィルター34Rの中央の箇所に光が入射する時刻には、光学系33の放電ランプ41からロッドインテグレータ43を介してフィルター34Gの中央の箇所に光が入射する。このように、カラーホイール34は、光学系32の放電ランプ41から入射する光の位置と、光学系33の放電ランプ41から入射する光の位置とが、回転方向上で互いに120°ずれた位置になるようにしてこのDLP31内に配置されている。
As shown in FIG. 13, the
図12に示すように、各光学系32,33において、カラーホイール34で時分割に分離された赤,緑,青色の波長帯域の光は、コンデンサーレンズ44によって平行光にされ、ミラー45で反射された後、DMD素子46に照射される。
As shown in FIG. 12, in each of the optical systems 32 and 33, light in the red, green, and blue wavelength bands separated in a time division manner by the
DMD素子46は、後述する信号処理部36内の映像信号処理回路(光学系32については映像信号処理回路51、光学系33については映像信号処理回路52)からの映像信号によって駆動される。DMD素子46を構成する多数の微小なミラーのうち、ON状態になったミラーからの反射光は投影レンズ47に入射し、OFF状態になったミラーからの反射光は投影レンズ47に入射しない。
The
光学系32の投影レンズ47に入射した光と、光学系33の投影レンズ47に入射した光とは、図11に示すように、スクリーン71に重ね合せて投影される。(その際、光学系32から光が投影されるエリアと光学系33から光が投影されるエリアとが合致するように、投影レンズ47を光軸に垂直な面内でシフトさせる光学的な補正か、またはDMD素子46による画像の空間補正を行う。)
The light incident on the projection lens 47 of the optical system 32 and the light incident on the projection lens 47 of the optical system 33 are projected onto the screen 71 as shown in FIG. (At this time, optical correction is performed to shift the projection lens 47 in a plane perpendicular to the optical axis so that the area where light is projected from the optical system 32 and the area where light is projected from the optical system 33 match. Alternatively, the spatial correction of the image is performed by the
図14は、DLP31の信号処理部36の回路構成を示すブロック図である。信号処理部36は、映像信号処理回路51,52と、同期信号分離回路53と、マイクロプロセッサ54とを含んでいる。映像信号処理回路51,52は、DLP31に入力した映像信号からR,G,B信号を取り出す処理や、それらのR,G,B信号を時間軸圧縮する処理を行う回路である。映像信号処理回路51から出力されたR,G,B信号は光学系32内のDMD素子46(図12)に送られ、映像信号処理回路52から出力されたR,G,B信号は光学系33内のDMD素子46(図12)に送られる。
FIG. 14 is a block diagram illustrating a circuit configuration of the
同期信号分離回路53は、DLP31に入力した映像信号から水平同期信号や垂直同期信号を分離する回路である。マイクロプロセッサ54は、同期信号分離回路53で分離された同期信号に基づき、映像信号処理回路51,52とモータ35(図11,図12)とを制御する。
The synchronization
図15は、このマイクロプロセッサ54の制御内容を示すタイミングチャートである。図15(a)に示すように、マイクロプロセッサ54は、映像信号処理回路51に対して、入力した各フィールドiの映像信号から分離したR,G,B信号Ri,Gi,Bi(i=1,2,3…)を、それぞれ1/3フィールドずつの期間に時間軸圧縮してGi,Ri,Biの順に出力させる制御を行う。
FIG. 15 is a timing chart showing the control contents of the
また、図15(b)に示すように、マイクロプロセッサ54は、映像信号処理回路52に対して、入力した各フィールドiの映像信号から分離したR,G,B信号Ri,Gi,Bi(i=1,2,3…)を、それぞれ1/3フィールドずつの期間に時間軸圧縮してBi,Gi,Riの順に出力させる制御を行う。
Further, as shown in FIG. 15B, the
また、図15(c)に示すように、マイクロプロセッサ54は、モータ35に対して、映像信号処理回路51から信号Gi,Ri,Biが出力されるのと同期して、光学系32の放電ランプ11の出射光がカラーフィルター34G,34R,34B(図13)の箇所に入射するようにカラーホイール34の回転位置を制御する信号を送る。
In addition, as shown in FIG. 15C, the
これにより、図13に示したようなカラーホイール34の配置から、カラーホイール34には、映像信号処理回路52から信号Bi,Gi,Riが出力されるのと同期して、光学系33の放電ランプ11の出射光がカラーフィルター34B,34G,34Rの箇所に入射するようになる。
Accordingly, the arrangement of the
このDLP31では、光学系32と光学系33とで、同一時刻に、互いに異なる波長帯域の光が、共通の1つのカラーホイール34で分離されてDMD素子46に照射される。また、同一の映像信号に基づき、光学系32のDMD素子46,光学系33のDMD素子46が、それぞれこの共通のカラーホイール34で分離されて照射される光の波長帯域に対応する色を表示する信号で時分割に駆動される。
In the
そして、光学系32のDMD素子46で変調された光と光学系33のDMD素子46で変調された光とが重ね合わせて投影される。したがって、同一時刻に、2通りの波長帯域の光が、映像信号のうちそれぞれその波長帯域に対応する色を表示する信号で変調されて投影されることになる。
Then, the light modulated by the
これにより、例えば白色の表示時に視線の動きがあっても、少なくとも2通りの波長帯域を合せた色が知覚される(赤,緑,青色といった単色が知覚されることがなくなる)ので、画像のちらつきが低減する。このようにして、カラーフリッカーによる画質の劣化が低減される。 Thus, for example, even if there is a line of sight movement during white display, a color that combines at least two wavelength bands is perceived (a single color such as red, green, and blue is not perceived). Flicker is reduced. In this way, image quality degradation due to color flicker is reduced.
また、このDLP31では、光学系32と光学系33とがそれぞれ光源(放電ランプ41)を別々に有していることから、光学系32の放電ランプ41と第2の光学系33の放電ランプ41とのうちのいずれか一方が仮に故障したとしても、故障した放電ランプ41を交換するまでの間画像を見ることができる。したがって、投影型画像表示装置としての利便性も向上する。
Further, in this
また、光学系32と光学系33とで1つのカラーホイール34を共用するので、装置全体の構成や制御を簡素化することができる。
In addition, since the optical system 32 and the optical system 33 share one
なお、このDLP31におけるカラーホイール34の配置は、図13に示したような配置に限らず、例えば図16に示すように、光学系32の放電ランプ41から入射する光の位置と、光学系33の放電ランプ41から入射する光の位置とが、回転方向上で互いに180°ずれた位置になるような配置にしてもよい。
The arrangement of the
また、このDLP31でも、カラーホイール34として、図13に示した構成のものに代えて、〔実施例1〕でカラーホイール14について示した図9や図10のような構成のものを用いるようにしてよい。
Also in this
また、このDLP31でも、光学系32,光学系33にそれぞれ別々に放電ランプ41を設ける代わりに、放電ランプを1つだけ設け、その放電ランプの射出光を2つの光束に分割してカラーホイール34に入射させ、一方の光束からカラーホイール34で分離された光を光学系32内のDMD素子46に照射するとともに他方の光束からカラーホイール34で分離された光を光学系33内のDMD素子46に照射するにしてよい。
Also in this
また、このDLP31でも、光学系32,光学系33にそれぞれ別々に投影レンズ47を設ける代わりに、投影レンズを1つだけ設け、光学系32のDMD素子46で変調された光と光学系33のDMD素子46で変調された光とをプリズム等で重ね合わせた後その投影レンズに入射させてスクリーンに投影するようにしてもよい。
Also in this
また、以上の〔実施例1〕,〔実施例2〕では、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離する分離手段としてカラーホールを用いているが、これに限らず、カラーホール以外の分離手段を用いて光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離してもよい。 In the above [Embodiment 1] and [Embodiment 2], a color hole is used as a separating means for separating light in a plurality of wavelength bands in a time division manner from light emitted from a light source. Alternatively, light in a plurality of wavelength bands may be separated in a time-sharing manner from the light emitted from the light source using a separation means other than a color hole.
また、以上の〔実施例1〕,〔実施例2〕では、DLPに本発明を適用しているが、これに限らず、DMD素子以外の光変調素子(例えば液晶素子)を用いた投影型画像表示装置であって、光源の射出光から時分割に複数通りの波長帯域の光を分離してその光変調素子に照射するものにも本発明を適用してよい。 In the above [Embodiment 1] and [Embodiment 2], the present invention is applied to the DLP. However, the present invention is not limited to this, and a projection type using a light modulation element (for example, a liquid crystal element) other than the DMD element. The present invention may also be applied to an image display device that separates light of a plurality of wavelength bands in time division from light emitted from a light source and irradiates the light modulation element.
1 DLP
2 光学系
3 光学系
4 信号処理部
11 放電ランプ
14 カラーホイール
15 モータ
18 DMD素子
21 映像信号処理回路
22 映像信号処理回路
23 同期信号分離回路
24 マイクロプロセッサ
31 DLP
32 光学系
33 光学系
34 カラーホイール
35 モータ
36 信号処理部
41 放電ランプ
46 DMD素子
51 映像信号処理回路
52 映像信号処理回路
53 同期信号分離回路
54 マイクロプロセッサ
1 DLP
2
32 Optical system 33
Claims (7)
前記分離手段と前記光変調素子とをそれぞれ別々に設けた第1の光学系及び第2の光学系と、
前記第1の光学系の前記分離手段と前記第2の光学系の前記分離手段とで、同一時刻に互いに異なる波長帯域の光を分離させるとともに、前記第1の光学系の前記光変調素子,前記第2の光学系の前記光変調素子を、同一の映像信号に基づき、それぞれ前記第1の光学系の前記分離手段,前記第2の光学系の前記分離手段で分離される波長帯域に対応する色を表示する信号で時分割に駆動する信号処理部と
を備え、
前記第1の光学系の前記光変調素子で変調された光と前記第2の光学系の前記光変調素子で変調された光とが重ね合わせて投影されることを特徴とする投影型画像表示装置。 A light source, a separation unit that separates light in a plurality of wavelength bands in a time-sharing manner from light emitted from the light source, a light modulation element that is irradiated with the light separated by the separation unit, and a light modulated by the light modulation element A projection-type image display apparatus having projection means for projecting light,
A first optical system and a second optical system in which the separating unit and the light modulation element are separately provided;
The separation means of the first optical system and the separation means of the second optical system separate light of different wavelength bands at the same time, and the light modulation element of the first optical system, The light modulation element of the second optical system corresponds to a wavelength band separated by the separation unit of the first optical system and the separation unit of the second optical system based on the same video signal, respectively. A signal processing unit that drives in a time-sharing manner with a signal that displays the color to be
Projection type image display characterized in that light modulated by the light modulation element of the first optical system and light modulated by the light modulation element of the second optical system are projected in a superimposed manner apparatus.
前記光変調素子はデジタル・マイクロミラー・デバイスであることを特徴とする投影型画像表示装置。 The projection type image display device according to claim 1,
A projection-type image display apparatus, wherein the light modulation element is a digital micromirror device.
前記第1の光学系と前記第2の光学系とに、それぞれ光源が別々に設けられており、
前記第1の光学系の前記分離手段と前記第2の光学系の前記分離手段とは、分離する光の波長帯域が互いに同一であり且つそれぞれの波長帯域の光を分離する時間の長さが互いに等しいことを特徴とする投影型画像表示装置。 The projection type image display device according to claim 1,
A light source is provided separately for each of the first optical system and the second optical system,
The separation means of the first optical system and the separation means of the second optical system have the same wavelength band of light to be separated from each other and the length of time for separating the light of each wavelength band is the same. A projection-type image display device characterized by being equal to each other.
前記第1の光学系と前記第2の光学系とに、それぞれ光源が別々に設けられており、
前記第1の光学系の前記分離手段と前記第2の光学系の前記分離手段とは、分離する光の波長帯域が互いに同一であり且つそれぞれの波長帯域の光を分離する時間の長さの比が互いに等しいことを特徴とする投影型画像表示装置。 The projection type image display device according to claim 1,
A light source is provided separately for each of the first optical system and the second optical system,
The separation means of the first optical system and the separation means of the second optical system have the same wavelength band of light to be separated from each other and the length of time for separating the light of each wavelength band. A projection-type image display device characterized in that the ratios are equal to each other.
前記光変調素子をそれぞれ別々に設けた第1の光学系及び第2の光学系を備えており、
1つの前記分離手段が、前記第1の光学系の前記光変調素子と前記第2の光学系の前記光変調素子に、同一時刻に互いに異なる波長帯域の光を分離して照射するように配置されるとともに、
前記第1の光学系の前記光変調素子,前記第2の光学系の前記光変調素子を、同一の映像信号に基づき、それぞれ前記分離手段で分離されて照射される光の波長帯域に対応する色を表示する信号で時分割に駆動する信号処理部
を備え、
前記第1の光学系の前記光変調素子で変調された光と前記第2の光学系の前記光変調素子で変調された光とが重ね合わせて投影されることを特徴とする投影型画像表示装置。 A light source, a separation unit that separates light in a plurality of wavelength bands in a time-sharing manner from light emitted from the light source, a light modulation element that is irradiated with the light separated by the separation unit, and a light modulated by the light modulation element A projection-type image display apparatus having projection means for projecting light,
A first optical system and a second optical system provided with the light modulation elements separately;
One separation means is arranged so as to separate and irradiate light of different wavelength bands at the same time onto the light modulation element of the first optical system and the light modulation element of the second optical system. As
The light modulation element of the first optical system and the light modulation element of the second optical system correspond to the wavelength band of the light irradiated by being separated by the separation means based on the same video signal, respectively. A signal processing unit that drives in a time-sharing manner with a signal that displays a color,
Projection-type image display characterized in that light modulated by the light modulation element of the first optical system and light modulated by the light modulation element of the second optical system are superimposed and projected apparatus.
前記光変調素子はデジタル・マイクロミラー・デバイスであることを特徴とする投影型画像表示装置。 In the projection type image display device according to claim 5,
A projection-type image display apparatus, wherein the light modulation element is a digital micromirror device.
前記第1の光学系と前記第2の光学系とに、それぞれ光源が別々に設けられていることを特徴とする投影型画像表示装置。 In the projection type image display device according to claim 5,
A projection-type image display apparatus, wherein a light source is provided separately for each of the first optical system and the second optical system.
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