JP2005274656A

JP2005274656A - 表示装置及び表示方法

Info

Publication number: JP2005274656A
Application number: JP2004084164A
Authority: JP
Inventors: Keiichi Miyazaki; 桂一宮崎
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 2004-03-23
Filing date: 2004-03-23
Publication date: 2005-10-06
Also published as: US20050212980A1

Abstract

【課題】画像の輝度や色再現性を調節することができる表示装置及び表示方法を提供する。
【解決手段】本発明にかかる表示装置１０は、円盤形状を有する一対のカラーホイール２１，２２を備え、一対のカラーホイール２１，２２のそれぞれには、入射した光からシアン（Ｃ）の波長を有する光に変換する第１のカラーフィルタ２１１，２２１と、入射した光からマゼンタ（Ｍ）の波長を有する光に変換する第２のカラーフィルタ２１２，２２２と、入射した光からイエロー（Ｙ）の波長を有する光に変換する第３のカラーフィルタ２１３，２２３とが周方向に並べられ、一対のカラーホイール２１，２２が互いに同軸上に配置され、周方向に同期して回転する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源から光を照射し、カラーフィルタによって特定の波長の光に変換してスクリーンに投射する表示装置及び表示方法に関する。

現在、表示装置としては、例えば、ＤＬＰ（Digital Light Processing：テキサスインスツルメンツ社登録商標）方式のプロジェクタがある。図８は、ＤＬＰ方式のプロジェクタを説明する模式図である。図８に示すように、ＤＬＰ方式は、ＣＭＯＳ半導体１１０上に微小な鏡（マイクロミラー）１１１を４８万〜１３１万個配列してなるＤＭＤ（Digital Micromirror Device：テキサスインスツルメンツ社登録商標）素子を用いる。光源１０１からの光が、ＲＧＢのカラーフィルタを配列したカラーホイール１２０によって順次にＲＧＢに変換され、マイクロミラー１１１に照射される。そして、プロジェクタ１００は、マイクロミラー１１１によって反射された光を投射レンズ１０２によってスクリーン１０３に投射する。

プロジェクタにおいて画像を投射するときには、先ず、ＤＶＤ，デジタルビデオ，ＢＳデジタル方向などの映像を、アナログからデジタルに変換するデコーダ回路，メモリチップ，ビデオプロセッサ，デジタル・シグナル・プロセッサによりデジタル信号に変換する前処理が行われる。このデジタル信号に従い、ＤＭＤ素子の各マイクロミラー１１１はそれぞれ独立して切り換え制御される。具体的には、それぞれのマイクロミラー１１１は−１２度（オフ状態）又は＋１２度（オン状態）に傾斜可能に設けられ、デジタル制御によって１秒間に数千回という高速度でオン・オフの切り換えが可能である。例えば、オフ状態のマイクロミラー１１１に反射した光は光吸収板に吸収されるため投射レンズ１０２に導かれることがないのでスクリーン１０３に投射されない。その一方で、オン状態のマイクロミラー１１１に反射した光は投射レンズ１０２を通ってスクリーン１０３に照射される。

プロジェクタ１００では、１つのマイクロミラー１１１がスクリーン１０３に投影される画像の１画素に相当するように構成されており、また、カラーホイール１２０を介して照射される光のＲＧＢの各カラーに対応するように、全てのマイクロミラー１１１のオン・オフの比率を制御することで、スクリーン１０３に表示される画像の色濃度を調整することができる。

ここで、カラーホイール１２０は、円盤形状を有し、周方向に高速回転することで、光源１０１から入射した光のうちＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）のうちいずれか１つの波長を有する光を変換するように、周方向に並べて配置されたカラーフィルタを備えている。また、カラーホイール１２０は周方向に一定の速度で回転し、光源１０１からの光を各カラーフィルタでＲＧＢの波長の光に順次に変換してＤＭＤ素子側へ出射する構造である（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−３０７７０５号公報

図９及び図１０は、従来のカラーホイールを示す平面図である。
図９に示すように、従来のカラーホイール２００は、Ｒ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）の波長の光を分別して出射させるカラーフィルタと、また、光源からの光を遮ることなく白色光を出射するＷ（ホワイト）のフィルタとを備えている。カラーホイール２００は、Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ｗのフィルタを円盤状に配列した構造を有している。
また、図１０に示すように、従来のカラーホイール３００は、Ｒ，Ｇ，Ｂの複数組のカラーフィルタを円盤状に配列した構造を有している。

図９に示す従来のカラーホイール２００を有するプロジェクタにより投射した画像は、白色光を出射するＷのフィルタを備えているため、白色の輝度を向上させることができるものの、黒色が浮いて色再現性（コントラスト）が低くなる。また、図１０に示すカラーホイール３００を有するプロジェクタにより投射した画像は、色再現性に優れているものの、白色の輝度が低くなる。つまり、カラーホイール２００，３００のうちいずれかをプロジェクタに用いる場合には、投射する画像の輝度と色再現性がトレードオフの関係となることが避けられなかった。

通常、プロジェクタを使用する環境や画像の内容に応じて、最適なカラーの輝度や色再現性はそれぞれ異なる。このため、上記のカラーホイール２００，３００を備えたプロジェクタでは、輝度と色再現性とを環境や投射する画像に応じて適した状態に設定することができなかった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、使用する環境や画像に応じて、画像の輝度や色再現性を調節することができる表示装置及び表示方法を提供することにある。

本発明の上記目的は、光源から出射した光をカラーフィルタで他の波長の光に変換して投射する表示装置であって、円盤形状を有する一対のカラーホイールを備え、前記一対のカラーホイールのそれぞれには、入射した光からシアン（Ｃ）の波長を有する光に変換する第１のカラーフィルタと、入射した光からマゼンタ（Ｍ）の波長を有する光に変換する第２のカラーフィルタと、入射した光からイエロー（Ｙ）の波長を有する光に変換する第３のカラーフィルタとが該カラーホイールの周方向に並べられ、前記一対のカラーホイールが互いに同軸上に配置され、周方向に同期して回転することを特徴とする表示装置によって達成される。

本発明の表示装置は、光源の光をＣＭＹのカラーフィルタを有する一対のカラーホイールによってＣＭＹの組み合わせからなる色に変換し、この変換した光を投射する構成である。
ここで、ＣＭＹは、減法混色の三原色に相当し、それぞれシアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ）を意味している。一対のカラーホイールを各回転軸が同軸となるように並列されているため、これら一対のカラーホイールに入射する光は、ＣＭＹ同士の混色によって所定の波長の色に変換される。

例えば、光源からの光が一方のカラーホイールのＣのカラーフィルタによってＣの波長の光に変換され、また、Ｃの波長の光が他方のカラーホイールのＭのカラーフィルタを通過することで、ＣとＭとの混色によりＢ（青）の波長を有する光に変換することができる。また、光源からの光を一方のカラーホイールのＣのカラーフィルタによってＣの波長の光に変換した後に、このＣの波長の光を他方のカラーホイールのＣのカラーフィルタを通過することで、Ｃの波長を有する光を出射することができる。

このようにＣＭＹのカラーフィルタを有する一対のカラーホイールを用いれば、それぞれの回転方向位置を調整すればＣＭＹの混色により、実質的に、ＲＧＢの波長を有する光や、ＣＭＹの波長を有する光を投射することができる。このとき、ＲＧＢの光を出射する状態においては、白色の輝度は得にくいものの高い色再現性を得ることができ、ＣＭＹの光を出射する状態においては、色再現性は低くなるものの白色の輝度を高くすることができる。さらに、一対のカラーホイール同士の回転方向における相対位置を変更することで、ＣＭＹとＲＧＢとの両方の光を出射できる状態とすることもできる。
したがって、本発明にかかる表示装置は、必要に応じて輝度と色再現性とのバランスを適宜設定することができる。

上記表示装置は、一対のカラーホイールを回転させるカラーホイール駆動部と、カラーホイール駆動部を駆動させるように制御可能な制御部と、一対のカラーホイールの回転方向に対する位置を検出し、位置を示す信号を前記制御部に出力可能な位置センサとを備えていることが好ましい。
こうすれば、位置センサによってカラーホイールの位置を検出し、この位置と、一対のカラーホイール同士の回転方向に対する目的の相対位置と、に基づいてカラーホイール駆動部を制御部によって制御し、一対のカラーホイール同士の相対位置を変更することができる。こうして、一対のカラーホイールにおけるＣＭＹのカラーフィルタ同士が光の通過する方向に対して重なりあう領域を調整することができ、出射される光のＣＭＹとＲＧＢとの比率を変えることができる。
したがって、表示装置を使用する環境や投射する画像に適合するように白色の輝度や色再現性を調整することができる。

また、本発明の上記目的は、光源から出射した光をカラーフィルタで他の波長の光に変換して投射する表示方法であって、入射した光からシアン（Ｃ）の波長を有する光に変換する第１のカラーフィルタと、入射した光からマゼンタ（Ｍ）の波長を有する光に変換する第２のカラーフィルタと、入射した光からイエロー（Ｙ）の波長を有する光に変換する第３のカラーフィルタとが周方向に並べられた、円盤形状を有する一対のカラーホイールを、同軸上で互いに同期して周方向に回転させ、前記光源からの光を前記一対のカラーホイールに照射し、ＣＭＹの混ぜ合せからなる色の波長を有する光に変換して投射することを特徴とする表示方法によって達成することができる。

本発明の表示方法は、ＣＭＹのカラーフィルタを有する一対のカラーホイールを用いて、それぞれの回転方向位置を調整してＣＭＹを混色することによって、ＲＧＢの波長を有する光を出射することで高い色再現性を得ることができ、また、ＣＭＹの波長を有する光を出射することで白色の輝度を高めることができる。さらに、本発明の表示方法によれば、一対のカラーホイール同士の回転方向における相対位置を変更することで、ＣＭＹとＲＧＢとの両方の光を出射することができる。
したがって、本発明の表示方法は、必要に応じて輝度と色再現性とのバランスを適宜に設定することができる。

本発明によれば、画像の輝度や色再現性を調節することができる表示装置及び表示方法できる。

以下、本発明にかかる表示装置及び表示方法の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１は、本発明にかかる表示装置を説明する図である。
本実施形態において、表示装置としてＤＬＰ方式のプロジェクタを用いたが、表示装置としてはプロジェクタのみに限定されず、その他の表示装置に使用することができる。

図１に示すように、表示装置１０は、放電ランプ等の光源１１と、光源１１から出射された光を集光するコンデンサレンズ１２と、コンデンサレンズ１２から出射された光が所定の位置に照射されるように配置された一対のカラーホイール２１，２２と、一対のカラーホイール２１，２２から出射された光を中継するリレーレンズ１３と、ＤＭＤ素子１４と、ＤＭＤ素子１４におけるオン状態のマイクロミラーにより反射された光を外部のスクリーンへ投射する投射レンズ１５と、ＤＭＤ素子１４のオフ状態のマイクロミラーにより反射された光を吸収する光吸収板１６とを備えている。

本実施形態のプロジェクタにおいて、光源１１から出射された光は、コンデンサレンズ１２で集光され、このコンデンサレンズ１２によって、カラーホイール２１，２２の所定の部位に照射されるように導かれる。そして、カラーホイール２１，２２に照射された光が、一対のカラーホイール２１，２２に設けられたカラーフィルタによって特定の色の波長を有する光に変換される。一対のカラーホイール２１，２２から出射された光は、リレーレンズ１３を介してＤＭＤ素子１４に照射され、デジタル画像データに応じてオン・オフ制御されるマイクロミラーによって反射され、オン状態のマイクロミラーによって反射された光が、投射レンズ１５によって拡大されて図示しないスクリーンへ投射される。こうして、スクリーンに画像が表示される。ここで、デジタル画像データとは、前処理として、入力された画像信号をマイクロミラーと同数の画素数を有するデジタル信号に変換したものである。

本実施形態の表示装置１０の制御系としては、一対のカラーホイール２１，２２を互いに同期して回転させるカラーホイール駆動部２３と、該カラーホイール駆動部２３に駆動信号を出力する制御部２４とを備えている。また、一対のカラーホイール２１，２２の回転方向の位置を検出素子２５ａによって検出する位置センサ２５が制御部２４と電気的に接続するように設けられている。

図２（ａ）は、本実施形態の表示装置における一方のカラーホイールを示す平面図である。図２（ｂ）は、本実施形態の表示装置における他方のカラーホイールを示す平面図である。一対のカラーホイール２１，２２は同一の円盤形状を有し、平面視において中央に支持部２１０，２２０がそれぞれ設けられている。カラーホイール２１，２２はそれぞれ、支持部２１０，２２０の中央に位置する軸Ｏを中心として図中矢印で示す方向に回転可能に構成されている。本実施形態において、一対のカラーホイール２１，２２のうち一方のカラーホイール２１が光源１１側に配置され、他方のカラーホイール２２がＤＭＤ素子１４側に配置されている。また、一対のカラーホイール２１，２２は、互いに同期するように、図１に示すカラーホイール駆動部２３によって回転駆動される。

図２（ａ），（ｂ）に示すように、カラーホイール２１，２２には、いずれも寸法が等しい、３つの略扇型に形成されたカラーフィルタを支持部２１０，２２０の周囲にそれぞれ配置してなる。一方のカラーフィルタ２１は、入射した光からＣ（シアン）の波長を有する光に変換する第１のカラーフィルタ２１１と、入射した光からＭ（マゼンタ）の波長を有する光に変換する第２のカラーフィルタ２１２と、入射した光からＹ（イエロー）の波長を有する光に変換する第３のカラーフィルタ２１３とからなる。
第１から第３のカラーフィルタ２１１，２１２，２１３は、いずれも同じ形状且つ同じ寸法となるように設けられている。

同様に、他方のカラーホイール２２は、入射した光からＣの波長を有する光に変換する第１のカラーフィルタ２２１と、入射した光からＭの波長を有する光に変換する第２のカラーフィルタ２２２と、入射した光からＹの波長を有する光に変換する第３のカラーフィルタ２２３とからなる。
第１から第３のカラーフィルタ２２１，２２２，２２３は、いずれも同じ形状且つ同じ寸法で、且つ、一方のカラーホイール２１のカラーフィルタ２１１，２１２，２１３と回転方向に対するＣＭＹの配置の順が等しくなるように設けられている。

上記一対のカラーホイールに入射する光は、一方のカラーホイール２１のＣＭＹのカラーフィルタにＣＭＹいずれかの波長の光に変換された後、一方のカラーホイール２１で変換された光が、更に、他方のカラーホイール２２によって、ＣＭＹのカラーフィルタによって特定の波長の光に変換される。例えば、一方のカラーホイール２１におけるＭのカラーフィルタ２１２によってＭの波長の光に変換され、且つ、他方のカラーフィルタ２２におけるＣのカラーフィルタ２２１に照射される場合には、ＭとＣとの混色であるＢ（青）の波長の光に変換される。
つまり、本実施形態の表示装置は、ＣＭＹのカラーフィルタを有する一対のカラーホイール２１，２２によって、光源の光をＣＭＹの混色によって生成される色の波長の光に変換する構造である。

また、本発明にかかる表示装置１０は、画像の投射を行う前に、一対のカラーホイール２１，２２同士の回転方向の相対位置が変更でき、最も高い色再現性を得ることができる表示モードと、最も高い輝度を得ることができる表示モードと、輝度と色再現性のバランスを調整する表示モードとのうち、いずれかに設定することができる。以下、各表示モードにおける一対のカラーホイール２１，２２の構成及び作用を説明する。

図２（ａ），（ｂ）は、最も高い色再現性を得ることができる表示モードに設定したときのカラーホイールの状態を示す平面図である。なお、図２（ａ），（ｂ）において、カラーフィルタの位置を説明するため、カラーホイール全周を３６０度として時計周りに１２時の位置を０度として、１２０度、２４０度の位置を示している。また、図３（ａ）は、一方のカラーホイールにおけるカラーフィルタの回転方向の位相を示し、図３（ｂ）は、他方のカラーホイールにおけるカラーフィルタの回転方向の位相を示し、図３（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示す一対のカラーホイールのカラーフィルタの位相に応じて、光源の光が変換される状態を示している。

図２（ａ）に示す一方のカラーホイール２１は、０度から１２０度までの領域にＭのカラーフィルタ２１２が配置され、１２０度から２４０度までの領域にＣのカラーフィルタ２１１が配置され、２４０度から０度（３６０度）までの領域にＹのカラーフィルタ２１３が配置されている。これに対し、他方のカラーホイール２２は、０度から１２０度までの領域にＣのカラーフィルタ２２１が配置され、１２０度から２４０度までの領域にＹのカラーフィルタ２２３が配置され、２４０度から０度までの領域にＭのカラーフィルタ２２２が配置されている。

先ず、光源からの光が一方のカラーフィルタ２１における０度から１２０度まどの領域に照射された状態で、カラーホイール２１を図中矢印方向に回転させると、光源からの光が照射される位置は、Ｍ→Ｃ→Ｙ→Ｍ・・・の順番で各カラーフィルタの領域に移動する。このため、このカラーフィルタ２１に入射した光は、同様にＭ→Ｃ→Ｙ→Ｍ・・・の順番で各色の波長の光に変換される。

一方のカラーフィルタ２１から出射した光が、他方のカラーフィルタ２２の各カラーフィルタに順に照射される。このとき、一方のカラーフィルタ２１から他方のカラーフィルタ２２に照射される光の位置は、図２（ｂ）に示すように、Ｃ→Ｙ→Ｍ→Ｃ・・・の順番で各カラーフィルタの領域に移動する。

このため、一方のカラーフィルタ２１のＭのカラーフィルタからＭの光が出射されるときには、他方のカラーホイールにおける回転方向の同位相であるＣのカラーフィルタによって、光源からの光は、ＭとＣとの混色であるＢに変換される。また、一方のカラーフィルタ２１のＣのカラーフィルタからＣの光が出射されるときには、他方のカラーホイールにおける回転方向の同位相であるＹのカラーフィルタによって、ＣとＹとの混色であるＧ（緑）に変換される。さらに、一方のカラーフィルタ２１のＹのカラーフィルタからＹの光が出射されるときには、他方のカラーホイールにおける回転方向の同位相であるＭのカラーフィルタによって、ＹとＭとの混色であるＲ（赤）に変換される。

言い換えると、図２（ａ），（ｂ）に示すように、一対のカラーホイール２１，２２において互いの同位相同士を混色することでＲＧＢとなるように、ＣＭＹのカラーフィルタが配置されている。こうして、表示装置１０は、光源１１からの光をＢ→Ｇ→Ｒ→Ｂ・・・の順で変換する。

こうすれば、表示装置１０は、光源１１からの光をＲＧＢのいずれかの波長の光に変換されたうえで、ＤＭＤ素子１４を介して投射レンズ１５から投射される。このため、投射される画像は、ＲＧＢの波長を有する光からなり、色再現性が最も高くなる。

図４（ａ），（ｂ）は、最も高い輝度を得ることができる表示モードに設定したときの一対のカラーホイールの状態を示す平面図である。また、図５（ａ）は、一方のカラーホイールにおけるカラーフィルタの回転方向の位相を示し、図５（ｂ）は、他方のカラーホイールにおけるカラーフィルタの回転方向の位相を示し、図５（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示す一対のカラーホイールのカラーフィルタの位相に応じて、光源の光が変換される状態を示している。

図４（ａ）に示す一方のカラーホイール２１は、０度から１２０度までの領域にＭのカラーフィルタ２１２が配置され、１２０度から２４０度までの領域にＣのカラーフィルタ２１１が配置され、２４０度から０度（３６０度）までの領域にＹのカラーフィルタ２１３が配置されている。これに対し、他方のカラーホイール２２は、０度から１２０度までの領域にＭのカラーフィルタ２２２が配置され、１２０度から２４０度までの領域にＣのカラーフィルタ２２１が配置され、２４０度から０度までの領域にＹのカラーフィルタ２２３が配置されている。

先ず、光源から一方のカラーフィルタ２１に照射された光が同様にＭ→Ｃ→Ｙ→Ｍ・・・の順番で各色の波長の光に変換される。そして、一方のカラーフィルタ２１から出射した光が、同時に他方のカラーフィルタ２２の各カラーフィルタに順に照射されると、一方のカラーフィルタ２１から他方のカラーフィルタ２２に照射される光の位置が、図４（ｂ）に示すように、Ｍ→Ｃ→Ｙ→Ｍ・・・の順番で各カラーフィルタの領域に移動する。

このため、光源からの光は一方のカラーフィルタ２１に照射された際に、Ｍのカラーフィルタ２１２からＭの光が出射されると、他方のカラーホイールにおける同位相のＭのカラーフィルタ２２２に照射され、Ｃのカラーフィルタ２１１からＣの光が出射されると、他方のカラーホイール２２における同位相のＣのカラーフィルタ２２１に照射され、Ｙのカラーフィルタ２１３からＹの光が出射されると、他方のカラーホイール２２における同位相のＹのカラーフィルタ２２３に照射される。

ここで、一方のカラーホイール２１から出射された光のうち、Ｍの波長を有する光が他方のカラーホイール２２における同じＭのカラーフィルタ２２２に照射されるため他の波長の光に変換されることなく、他方のカラーホイール２２から同じＭの波長の光が出射される。同様に、Ｃの波長を有する光が他方のカラーホイール２２における同じＣのカラーフィルタ２２１に照射されるため、他方のカラーホイール２２から同じＭの波長の光が出射される。また、Ｙの波長を有する光が他方のカラーホイール２２における同じＹのカラーフィルタ２２３に照射されるため、他方のカラーホイール２２から同じＹの波長の光が出射される。

言い換えると、図４（ａ），（ｂ）に示すように、一対のカラーホイール２１，２２において、ＣＭＹのカラーフィルタが互いの同位相に対してそれぞれ同じＣＭＹとなる位置に設定されている。こうして、表示装置１０は、光源１１からの光をＭ→Ｃ→Ｙ→Ｍ・・・の順で変換してＤＭＤ素子１４に照射する。

こうすれば、表示装置１０は、光源１１からの光がＣＭＹのいずれかの波長の光となるため、投射される画像の輝度を最も高くすることができる。

次に、図６及び図７を参照して、目的に応じて輝度及び色再現性のバランスを調整した表示モードの一例を説明する。
図６（ａ），（ｂ）は、輝度及び色再現性のバランスの調整をする位置に設定したときのカラーホイールの状態を示す平面図である。また、図７（ａ）は、一方のカラーホイールにおけるカラーフィルタの回転方向の位相を示し、図７（ｂ）は、他方のカラーホイールにおけるカラーフィルタの回転方向の位相を示し、図７（ｃ）は、（ａ）及び（ｂ）に示す一対のカラーホイールのカラーフィルタの位相に応じて、光源の光が変換される状態を示している。

図６（ａ）に示す一方のカラーホイール２１は、０度から１２０度までの領域にＭのカラーフィルタ２１２が配置され、１２０度から２４０度までの領域にＣのカラーフィルタ２１１が配置され、２４０度から０度（３６０度）までの領域にＹのカラーフィルタ２１３が配置されている。これに対し、他方のカラーホイール２２は、６０度から１８０度までの領域にＣのカラーフィルタ２２１が配置され、１８０度から３００度までの領域にＹのカラーフィルタ２２３が配置され、３００度（−６０度）から０度の位置を含む６０度までの領域にＭのカラーフィルタ２２２が配置されている。

先ず、光源から一方のカラーフィルタ２１に照射された光が同様にＭ→Ｃ→Ｙ→Ｍ・・・の順番で各色の波長の光に変換される。そして、一方のカラーフィルタ２１から出射した光が、同時に他方のカラーフィルタ２２の各カラーフィルタに順に照射されると、一方のカラーフィルタ２１から他方のカラーフィルタ２２に照射される光の位置が、図６（ｂ）に示すように、Ｍ→Ｃ→Ｙ→Ｍの順番で各カラーフィルタの領域に移動する。

このとき、他方のカラーホイール２２におけるカラーフィルタ２２１，２２２，２２３は、一方のカラーホイール２１におけるカラーフィルタ２１１，２１２，２１３に対してそれぞれ回転方向の位相が６０度進んだ位置に設定されている。

このため、一方のカラーフィルタ２１からＭの光が出射される際には、他方のカラーホイール２２において、０度から６０度までの間はＭのカラーフィルタ２２２に照射され、６０度から１２０度までの間はＣのカラーフィルタに照射される。また、一方のカラーホイール２１からＣの光が出射される際には、他方のカラーホイール２２において、１２０度から１８０度までの間はＣのカラーフィルタ２２１に照射され、１８０度から２４０度までの間はＹのカラーフィルタ２２３に照射される。さらに、一方のカラーフィルタ２１からＹの光が出射される際には、他方のカラーホイール２２において、２４０度から３００度までの間はＹのカラーフィルタ２２３に照射され、３００度から３６０度までＭのカラーフィルタ２２２に照射される。

このとき、光源からの光が一対のカラーホイールの位相２１，２２に対して、０度から６０度，１２０度から１８０度、及び、２４０度から３００度に入射する際には、それぞれ、一方のカラーホイール２１から出射されたＭＣＹいずれか１つの波長を有する光が他方のカラーホイール２２において変換されることなく、同じＭＣＹの波長を有する光が出射される。一方、光源からの光が一対のカラーホイール２１，２２の位相に対して、６０度から１２０度，１８０度から２４０度、及び、３００度から３６０度（０度）に入射する際には、Ｍの光がＣのカラーフィルタ２２１で変換され、又は、Ｃの光がＹのカラーフィルタ２２３で変換され、又は、Ｙの光がＭのカラーフィルタ２２２で変換される。

言い換えると、図６（ａ），（ｂ）に示すように、一対のカラーホイール２１，２２におけるＣＭＹのカラーフィルタ同士が所定の位相差（本例においては６０度）を有するように配置されている。こうして、表示装置１０は、光源１１からの光をＭ→Ｂ→Ｃ→Ｇ→Ｙ→Ｒ→Ｍ・・・の順で変換してＤＭＤ素子１４に照射することができる。

本例において、一対のカラーホイール２１，２２のＣＭＹのカラーフィルタ同士の回転方向に対する位相差を６０度としたが、この位相差については０度以上且つ１２０度未満の範囲で設定することができる。

具体的には、投射する画像の輝度を高めたい場合には、位相差を小さくすることでＣＭＹのうち同じ色のカラーフィルタ同士が回転方向の位相に対して重なる範囲を大きくする。すると、図７（ｃ）を参照すれば、光源からの光が一対のカラーホイール２１，２２によってＣＭＹの波長を有する光に変換される時間が長くすることができ、カラーホイールの１サイクルにおいて出射される光の輝度が多くなる。こうして、スクリーンに投射される画像の輝度を向上することができるようになる。

また、投射する画像の色再現性を高めたい場合には、位相差を大きくすることで、一対のカラーホイール２１，２２の回転方向にの位相において、Ｍのカラーフィルタ２１２とＣのカラーフィルタ２２１とが重なる範囲、Ｃのカラーフィルタ２１１とＹのカラーフィルタ２２３とが重なる範囲、及び、Ｙのカラーフィルタ２１３とＭのカラーフィルタ２２２とが重なる範囲がそれぞれ大きくなる。すると、図７（ｃ）を参照すれば、光源からの光が一対のカラーホイール２１，２２によってＲＧＢの波長を有する光に変換される時間が長くすることができ、スクリーンに投射される画像の色再現性を高めることができるようになる。

このように、表示装置１０は、目的の画像に応じて輝度と色再現性のバランスを適宜調整することができる。

なお、一対のカラーホイール２１，２２におけるカラーフィルタ同士の位相差は、該一対のカラーホイール２１，２２のうち一方又は両方を回転方向に移動させることで設定することができる。

一対のカラーホイール２１，２２におけるカラーフィルタ同士の位相差の設定の工程を説明する。
図１に示すように、位置検出センサ２５が検出素子２５ａによって一対のカラーホイール２１，２２におけるカラーフィルタの位置（位相）を検出し、位置信号を制御部２４に出力する。制御部２４は、目的の位相差と入力された位置信号とに基づき、必要に応じてカラーホイール駆動部２３に位相差に一致するように一対のカラーホイール２１，２２を駆動するための駆動信号を出力する。そして、カラーホイール駆動部２３が、駆動信号に応じて一対のカラーホイール２１，２２の一方又は両方を回転方向に駆動させる。

また、本実施形態の表示装置１０には、制御部２４にカラーホイールの回転開始する位置を設定するための設定信号を入力するための設定部２６が設けられている。使用者が設定部２６において、目的の輝度や色再現性を設定することで、予め記録された補正テーブルに応じて目的の位相差が算出され、この目的の位相差に一致するように制御部２４からカラーホイール駆動部２３に駆動信号が送信される。なお、表示装置１０に設定部２６を設けず、制御部２４によって周囲の明るさなどをセンサー検出して自動で輝度と色再現性とのバランスを調整するようにカラーホイール駆動部２３が制御されるように構成としてもよい。

このように、本発明にかかる表示装置１０は、光源１１から出射した光をカラーフィルタで他の波長の光に変換して投射する表示装置であって、円盤形状を有する一対のカラーホイール２１，２２を備え、一対のカラーホイール２１，２２のそれぞれには、入射した光からＣの波長を有する光に変換する第１のカラーフィルタ２１１，２２１と、入射した光からＭの波長を有する光に変換する第２のカラーフィルタ２１２，２２２と、入射した光からＹの波長を有する光に変換する第３のカラーフィルタ２１３，２２３とが該カラーホイールの周方向に並べられ、一対のカラーホイール２１，２２が互いに同軸上に配置され、周方向に同期して回転することを特徴とする。

このような表示装置１０は、ＣＭＹのカラーフィルタを有する一対のカラーホイール２１，２２を用いているため、それぞれの回転方向位置を調整すればＣＭＹ同士の混色により、実質的に、ＲＧＢの波長を有する光や、ＣＭＹの波長を有する光を投射することができる。このとき、ＲＧＢの光を出射する状態においては、白色の輝度は得にくいものの高い色再現性を得ることができ、ＣＭＹの光を出射する状態においては、色再現性は低くなるものの白色の輝度を高くすることができる。さらに、一対のカラーホイール同士の回転方向における相対位置を変更することで、ＣＭＹとＲＧＢとの両方の光を出射できる状態とすることもできる。
したがって、本発明にかかる表示装置は、必要に応じて輝度と色再現性とのバランスを適宜設定することができる。

本発明にかかる表示方法は、光源１１から出射した光をカラーフィルタで他の波長の光に変換して投射する表示方法であって、入射した光からＣの波長を有する光に変換する第１のカラーフィルタ２１１，２２１と、入射した光からＭの波長を有する光に変換する第２のカラーフィルタ２１２，２２２と、入射した光からＹの波長を有する光に変換する第３のカラーフィルタ２１３，２２３とが周方向に並べられた、円盤形状を有する一対のカラーホイール２１，２２を、同軸上で互いに同期して周方向に回転させ、光源１１からの光を一対のカラーホイール２１，２２に照射し、ＣＭＹの混ぜ合せからなる色の波長を有する光に変換して投射することを特徴とする。

このような表示方法によれば、ＣＭＹのカラーフィルタを有する一対のカラーホイール２１，２２を用いてそれぞれの回転方向位置を調整してＣＭＹを混色することによって、ＲＧＢの波長を有する光を出射することで高い色再現性を得ることができ、ＣＭＹの波長を有する光を出射することで白色の輝度を高めることができる。また、本発明の表示方法によれば、一対のカラーホイール２１，２２同士の回転方向における相対位置を変更することで、ＣＭＹとＲＧＢとの両方の光を出射することができる。
したがって、本発明の表示方法は、必要に応じて輝度と色再現性とのバランスを適宜設定することができる。

なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜な変形、改良などが可能である。
例えば、本発明にかかる表示装置は、上記実施形態のようなＤＬＰ方式のプロジェクタに用いることに限定されず、スクリーンに画像を投射する投射装置に対してカラーの光を供給する光源として用いることができる。

本発明にかかる表示装置及び表示方法を説明する図である。（ａ）表示装置における一方のカラーホイールを示す平面図である。（ｂ）表示装置における他方のカラーホイールを示す平面図である。（ａ）一方のカラーホイールにおけるカラーフィルタの回転方向の位相を示す図である。（ｂ）他方のカラーホイールにおけるカラーフィルタの回転方向の位相を示しす図である。（ｃ）（ａ）及び（ｂ）に示す一対のカラーホイールのカラーフィルタの位相に応じて、光源の光が変換される状態を示す図である。（ａ）最も高い輝度を得ることができる表示モードに設定したときの一方のカラーホイールの状態を示す平面図である。（ｂ）最も高い輝度を得ることができる表示モードに設定したときの他方のカラーホイールの状態を示す平面図である。（ａ）一方のカラーホイールにおけるカラーフィルタの回転方向の位相を示す図である。（ｂ）他方のカラーホイールにおけるカラーフィルタの回転方向の位相を示す図である。（ｃ）（ａ）及び（ｂ）に示す一対のカラーホイールのカラーフィルタの位相に応じて、光源の光が変換される状態を示す図である。（ａ）輝度及び色再現性のバランスを調整した表示モードに設定したときの一方のカラーホイールの状態を示す平面図である。（ｂ）輝度及び色再現性のバランスの調整をする位置に設定したときの他方のカラーホイールの状態を示す平面図である。（ａ）一方のカラーホイールにおけるカラーフィルタの回転方向の位相を示す図である。（ｂ）他方のカラーホイールにおけるカラーフィルタの回転方向の位相を示す図である。（ｃ）（ａ）及び（ｂ）に示す一対のカラーホイールのカラーフィルタの位相に応じて、光源の光が変換される状態を示す図である。ＤＬＰ方式のプロジェクタを説明する模式図である。従来のカラーホイールを示す平面図である。従来のカラーホイールを示す平面図である。

符号の説明

１０表示装置
１１光源
２１，２２カラーホイール
１４ＤＭＤ素子
１５投射レンズ

Claims

光源から出射した光をカラーフィルタで他の波長の光に変換して投射する表示装置であって、
円盤形状を有する一対のカラーホイールを備え、
前記一対のカラーホイールのそれぞれには、入射した光からシアン（Ｃ）の波長を有する光に変換する第１のカラーフィルタと、入射した光からマゼンタ（Ｍ）の波長を有する光に変換する第２のカラーフィルタと、入射した光からイエロー（Ｙ）の波長を有する光に変換する第３のカラーフィルタとが該カラーホイールの周方向に並べられ、前記一対のカラーホイールが互いに同軸上に配置され、周方向に同期して回転することを特徴とする表示装置。
前記一対のカラーホイールを回転させるカラーホイール駆動部と、前記カラーホイール駆動部を駆動させるように制御可能な制御部と、前記一対のカラーホイールの回転方向に対する位置を検出し、前記位置を示す信号を前記制御部に出力可能な位置センサとを備えていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
光源から出射した光をカラーフィルタで他の波長の光に変換して投射する表示方法であって、
入射した光からシアン（Ｃ）の波長を有する光に変換する第１のカラーフィルタと、入射した光からマゼンタ（Ｍ）の波長を有する光に変換する第２のカラーフィルタと、入射した光からイエロー（Ｙ）の波長を有する光に変換する第３のカラーフィルタとが周方向に並べられた、円盤形状を有する一対のカラーホイールを、同軸上で互いに同期して周方向に回転させ、前記光源からの光を前記一対のカラーホイールに照射し、ＣＭＹの混ぜ合せからなる色の波長を有する光に変換して投射することを特徴とする表示方法。