JP2006220752A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】 従来のカラーホィールを使用する単板方式のプロジェクタでは、各色の光量あるいは画像全体の明るさがカラーホィールにより制約を受けていたため、画像全体の明るさと色再現性との間にはトレードオフの関係があったが、その解決を可能にする。
【解決手段】 ランプ１からの出射光を、白色光と複数の有彩色光とをそれぞれ透過させるフィルタセグメントが配列された第１回転カラーフィルタ２１と、複数の有彩色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントのみが配列された第２回転カラーフィルタ２２とが同心円状に配置されているカラーホィール２を透過させてＤＭＤ３へ入射させる際に、ランプ１とＤＭＤ３との間のランプ１からの出射光の光路を第１回転カラーフィルタ２１又は第２回転カラーフィルタ２２のいずれかを通過するように可動反射鏡１１，１２及び固定反射鏡１３，１４で切り換える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光源から出射される光を複数色の光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントを有するカラーホィールにより各色に分離してＤＭＤ（Digital Micromirror Device) 等のような空間光変調手段へ投射し、ＤＭＤに与えられる各色別の画像データに基づいて空間光変調することによりカラー画像を投射するプロジェクタに関する。

プレゼンテーション又は映像の映写の分野では、コンピュータ又は種々の映像再生装置から入力された画像データに基づいた画像を外部のスクリーン等へ投射するプロジェクタが用いられている。このようなプロジェクタは、空間光変調手段、具体的には液晶パネル又はＤＭＤ（Digital Micromirror Device）等に画像データを与えることにより、内部の光源からの光を画像データに基づいて変調した画像を表す変調光を生成し、生成された変調光を外部のスクリーン等へ投射するように構成されている。

ところで、上述のようなプロジェクタでは、１枚の板状の空間光変調手段にＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色の光と場合によっては白色光とを時分割で投射することによりカラー画像を投射する方式と、一般的には３枚の空間光変調手段それぞれにＲ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）各色の光を投射して各色別に変調光を発生させ、それらを合成することによりカラー画像を投射する方式とが存在する。

前者の方式を一般的に単板方式と称するが、この方式では従来は各有彩色（Ｒ，Ｇ，Ｂ）光と場合によっては白色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントを回転させるカラーホィールを利用して光源からの出射光を各有彩色と場合によっては白色とに分離して空間光変調手段へ時分割で与えるようにしている。

ところで、上述のような単板方式のプロジェクタでは、カラーホィールに３色又は４色の光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントを配列して空間光変調手段による変調周期（画像データの各色の成分が空間光変調手段に与えられる周期）に同期させて回転させる必要がある。従って、たとえば白色を含む４色を利用する場合にはカラーホィールの各色別のフィルタは単純に考えても四等分、即ち各色について９０度が割り当てられることになる。このため、空間光変調手段により変調され投射される画像上での各色の色再現性、色温度等を補正する場合には各色に割り当てられたカラーホィールの９０度の範囲内での画像表示信号の長短によるしかないのが実情である。

しかし、データプロジェクタと称される主にコンピュータのモニタ画面をそのまま表示する用途に使用されるプロジェクタでは投射画像の明るさ（輝度）が優先されるので、他の色のそれに比して相対的に角度が大きい白色のフィルタセグメントをカラーホィールに備えることにより、空間光変調手段から投射される画像が明るくなるようにしている。しかしこの場合、白色以外の各色のフィルタセグメントが相対的に小さくなることはいうまでもなく、この結果として白色以外の各色の光量が少なくなって良好な色再現性が得られなくなる。

従来はこのような事態に対しては前述した如く、カラーホィール上で各色に割り当てられた角度の範囲内での画像表示信号の期間を長くすることにより対処していた。しかし、各色のフィルタセグメントに割り当てられている角度に対応する期間以上に各色の画像表示信号を長くすることは原理的に不可能であり、また逆に色再現性、色温度を重視してカラーホィール上で白色に割り当てられた角度の範囲内での画像表示信号の期間を短くすると空間光変調手段から投射される画像の明るさが当然のことながら低下して低輝度になることはいうまでもない。

このような事情に鑑み、特許文献１には、カラーホィールを同心円状に複数の環状の部分に区分し、各環状の部分で各色のフィルタセグメントに割り当てる角度を異ならせ、このようなカラーホィールの回転中心を光源からの出射光に対して交差する方向へ平行移動させる構成の発明が開示されている。このような特許文献１に開示された発明では、一つのカラーホィールの回転中心を移動させることにより、各色のフィルタセグメントに割り当てられている角度が異なる、換言すれば色再現性、色温度等が異なる複数種類のカラーホィールをプロジェクタの利用目的に応じて取り換えて使用するという構成が実質的に実現可能になる。またこの特許文献１に開示されている発明では、カラー画像を投射する場合はカラー用のカラーホィールを、コンピュータで作成したデータである文書等の白黒の画像を投射する場合は白黒用の高輝度のカラーホィールをそれぞれ使用することも容易に可能になる。
特開２００３−３０７７０５号公報

しかし、上述の特許文献１に記載の発明では、カラーホィール全体をかなりの距離直線移動させる機構が必要になるが、そのような機構は高い精密度が要求されると共に耐震性等も必要とされるため、耐久性に乏しい虞がある。

以上のように、従来の単板方式でカラーホィールを使用するプロジェクタでは、空間光変調手段から投射される画像の明るさと色再現性、色温度との間にはトレードオフの関係があり、ある程度の状態で妥協せざるを得なかった。

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、従来の単板方式でカラーホィールを使用するプロジェクタに存在していた空間光変調手段から投射される画像の明るさと色再現性、色温度との間のトレードオフの関係を解消し得ると共に、特許文献１に記載の発明の問題点をも併せて解消し得るプロジェクタの提供を主たる目的とする。

本発明に係るプロジェクタは、端的には、カラーホィールを特許文献１に記載の構成と同様に同心円状に複数構成するが、カラーホィールそのものを直線移動させるのではなく、反射鏡を回転移動させる機構を使用して光源から空間光変調手段へ向う光路を変更可能にすることにより、カラーホィールの中心からの距離が異なる部分を光路が通過するように構成すると共に耐久性をも向上させたものである。

本発明に係るプロジェクタは、白色光を出射する光源と、該光源からの出射光を画像を表す変調光に変換する空間光変調手段と、複数の有彩色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントが配列された複数の回転領域が同心円状に配置されており、前記光源と空間光変調手段との間の前記光源からの出射光の光路上に前記複数の回転領域のいずれかが介在して回転することにより前記光源からの出射光を前記複数の有彩色に分離するカラーホィールとを備えたプロジェクタにおいて、前記光源と空間光変調手段との間の前記光源からの出射光の光路を、前記複数の回転領域のいずれかを通過するように切り換える光路切換手段を備えたことを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは、複数の回転領域のいずれかを通過するように、光源と空間光変調手段との間の光源からの出射光の光路が切り換えられる。

また本発明に係るプロジェクタは上記のプロジェクタの発明において、前記光路切換手段は、前記複数の回転領域の内の一つを通過する前記光源からの出射光の光路上に配置された第１の光学要素と、前記光路と平行で前記複数の回転領域のそれぞれを通過する直線上にそれぞれ配置された複数の第２の光学要素と、前記第１の光学要素を、前記光源からの出射光が前記一つの回転領域を通過する状態と、前記複数の第２の光学要素それぞれが配置されているいずれかの直線上を通過して前記光路へ戻る状態とのいずれかに制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは上記のプロジェクタの発明において、第１の光学要素が複数の回転領域の内の一つを通過する光源からの出射光の光路上に配置されており、複数の第２の光学要素が光路と平行で複数の回転領域のそれぞれを通過する直線上にそれぞれ配置されており、制御手段が第１の光学要素を、光源からの出射光が一つの回転領域を通過する状態と、複数の第２の光学要素それぞれが配置されているいずれかの直線上を通過して前記光路へ戻る状態とのいずれかに制御する。

また本発明に係るプロジェクタは、白色光を出射する光源と、該光源からの出射光を画像を表す変調光に変換する空間光変調手段と、複数の有彩色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントが配列された第１の回転領域と複数の有彩色光及び白色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントが配列された第２の回転領域とが同心円状に配置されており、前記光源と空間光変調手段との間の前記光源からの出射光の光路上に前記第１又は第２の回転領域が介在して回転することにより前記光源からの出射光を前記複数の有彩色に分離するカラーホィールとを備えたプロジェクタにおいて、前記光源と空間光変調手段との間の前記光源からの出射光の光路を、前記第１又は第２の回転領域のいずれかを通過するように切り換える光路切換手段を備えたことを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは、第１又は第２の回転領域のいずれかを通過するように、光源と空間光変調手段との間の光源からの出射光の光路が切り換えられる。

また本発明に係るプロジェクタは上記のプロジェクタの発明において、前記光路切換手段は、前記第１又は第２の回転領域の一方を通過する前記光源からの出射光の光路上に前記カラーホィールを挟んで配置されており、第１の状態では前記光路に対して平行になり、第２の状態では前記光路に対して所定の角度で交差する第１，第２の反射鏡と、前記第２の状態では前記第１の反射鏡が反射した前記光源からの出射光を前記光路と平行で前記第１又は第２の回転領域の他方を通過する方向に反射する第３の反射鏡と、前記第２の状態では前記第３の反射鏡が反射した前記光源からの出射光を前記第２の反射鏡が前記光路と一致する方向へ反射させるようにした第４の反射鏡と、前記第１及び第２の反射鏡を前記第１又は第２の状態に制御する制御手段とを備えたことを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは上記のプロジェクタの発明において、第１，第２の反射鏡が第１の状態では光路に対して平行になり、第２の状態では光路に対して所定の角度で交差するように、第３の反射鏡が第２の状態では第１の反射鏡が反射した光源からの出射光を光路と平行で第１又は第２の回転領域の他方を通過する方向に反射するように、第４の反射鏡が第２の状態では第３の反射鏡が反射した光源からの出射光を第２の反射鏡が光路と一致する方向へ反射させるように制御手段によるそれぞれの制御が可能である。

また本発明に係るプロジェクタは上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、前記第１の回転領域に配列された各有彩色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントのそれぞれの有彩色に対する透過波長範囲が、前記第２の回転領域に配列された各有彩色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントのそれぞれの有彩色に対する透過波長範囲に比していずれも広くされていることを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、白を含む第１の回転領域に配列された各有彩色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントのそれぞれの有彩色に対する透過波長範囲が広いので単に白を含む場合に比して更に高輝度の投射が行なわれ、白を含まない第２の回転領域に配列された各有彩色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントのそれぞれの有彩色に対する透過波長範囲が狭いのでより純粋な色の光による投射が行なわれる。

また本発明に係るプロジェクタは上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、前記有彩色は赤，緑，青であることを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、赤，緑，青で構成されるカラーの映像が投射される。

また本発明に係るプロジェクタは上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、前記有彩色はシアン，マゼンタ，イエローであることを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、シアン，マゼンタ，イエローで構成されるカラーの映像が投射される。

また本発明に係るプロジェクタは上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、前記有彩色は赤，緑，青，シアン，マゼンタ，イエローであることを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、赤，緑，青，シアン，マゼンタ，イエローで構成されるカラーの映像が投射される。

また本発明に係るプロジェクタは上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、前記有彩色は赤，緑，青と、シアン及び／又はマゼンタ及び／又はイエローであることを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、赤，緑，青と、シアン及び／又はマゼンタ及び／又はイエローで構成されるカラーの映像が投射される。

また本発明に係るプロジェクタは上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、前記制御手段は、前記空間光変調手段が前記光源からの出射光を変調光に変換する画像を少なくとも２種類に判別する判別手段を備え、該判別手段による判別結果に応じて前記第１及び第２の反射鏡を前記第１又は第２の状態のいずれかに制御するようにしてあることを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、画像を少なくとも２種類に判別した結果に応じて第１及び第２の反射鏡が第１又は第２の状態のいずれかに制御される。

また本発明に係るプロジェクタは上記のプロジェクタの発明において、前記２種類の画像の内の１種類はコンピュータのモニタ出力の画像であり、前記制御手段は、前記画像がコンピュータのモニタ出力の画像である場合に第１及び第２の反射鏡を前記第１の状態に制御するようにしてあることを特徴とする。

このような本発明に係るプロジェクタでは上記のプロジェクタの発明において、少なくともコンピュータのモニタ出力の画像を判別し、その場合に第１及び第２の反射鏡が第１の状態に制御される。

上述のような本発明に係るプロジェクタによれば、光源と空間光変調手段との間の光源からの出射光の光路を切り換えることにより、１台のプロジェクタであっても複数の回転領域の内の任意の回転領域を使用して画像を投射することが可能になる。

また本発明に係るプロジェクタによれば上記の発明のプロジェクタにおいて、光学要素によって光源からの出射光の光路を切り換えるので、簡易な機構で実現される。

また本発明に係るプロジェクタによれば、光源と空間光変調手段との間の光源からの出射光の光路を切り換えることにより、１台のプロジェクタであっても第１及び第２の回転領域の内の任意の回転領域を使用して通常の映像を色再現性のよい状態で、コンピュータのモニタ画像は高輝度でそれぞれ投射することが可能になる。

更に本発明に係るプロジェクタによれば上記のプロジェクタの発明において、反射鏡を利用して光源からの出射光の光路を切り換えるので、簡易な機構で高精度であり、しかも高い耐久性が得られる。

また本発明に係るプロジェクタによれば上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、フィルタセグメントが単に白を含む場合に比して更に高輝度の投射が可能になり、白を含まない場合にはより純粋な色の光による投射が可能になる。

また本発明に係るプロジェクタによれば上記の各発明のいずれか一つにおいて、赤，緑，青で構成されるカラーの映像を、通常の映像は色再現性のよい状態で、コンピュータのモニタ画像は高輝度でそれぞれ投射することが可能になる。

更に本発明に係るプロジェクタによれば上記の各発明のいずれか一つにおいて、シアン，マゼンタ又はイエローで構成されるカラーの映像を、通常の映像は色再現性のよい状態で、コンピュータのモニタ画像は高輝度でそれぞれ投射することが可能になる。

また更に本発明に係るプロジェクタによれば上記の各発明のいずれか一つにおいて、赤，緑，青，シアン，マゼンタ又はイエローで構成されるカラーの映像を、通常の映像は色再現性のよい状態で、コンピュータのモニタ画像は高輝度でそれぞれ投射することが可能になる。

更にまた本発明に係るプロジェクタによれば上記の各発明のいずれか一つにおいて、
赤，緑，青と、シアン及び／又はマゼンタ及び／又はイエローで構成されるカラーの映像を、通常の映像は色再現性のよい状態で、コンピュータのモニタ画像は高輝度でそれぞれ投射することが可能になる。

更に本発明に係るプロジェクタによれば上記のプロジェクタの発明のいずれか一つにおいて、入力画像が少なくとも２種類に判別され、その結果に応じて第１及び第２の反射鏡が第１又は第２の状態のいずれかの適切な方に制御されるので、入力画像に応じて適切な画質の画像が自動的に投射される。

また本発明に係るプロジェクタによれば上記のプロジェクタの発明において、少なくともコンピュータのモニタ出力の画像が判別されるので、その場合にはコンピュータのモニタ出力の画像に応じた適切な画質の画像が自動的に投射される。

以下、本発明をその実施の形態を示す図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明に係るプロジェクタの一実施の形態の要部の構成例を示す模式図である。

本発明に係るプロジェクタは、光源であるランプ１と、たとえば白（Ｗ），青（Ｂ），赤（Ｒ），緑（Ｇ）の光をそれぞれ透過させる４種類のフィルタセグメントを内側の第１の回転領域に、青（Ｂ），赤（Ｒ），緑（Ｇ）の光をそれぞれ透過させる３種類のフィルタセグメントを外側の第２の回転領域にそれぞれ同心円状に配列したカラーホィール２と、このカラーホィール２のいずれかの色のフィルタセグメントを透過したランプ１からの出射光を画像データに基づいて空間光変調する空間光変調手段としてのＤＭＤ（Digital Micromirror Device) ３と、このＤＭＤ３が変調した変調光を外部のスクリーン等へ投射するための複数のレンズで構成される投射光学系４と、後述する制御系とで基本的には構成されている。

なお、本発明に係るプロジェクタは外部のスクリーン等へ画像を投射するいわゆるフロント投射方式にも、スクリーンの背面から投射するリア投射方式にも適用可能である。また、本実施の形態では空間光変調手段としてＤＭＤ３を備えているが、他の空間光変調手段、たとえば液晶パネル等を使用することも勿論可能である。更に、カラーホィール２とＤＭＤ３との間には、ロッドインテグレータ１５，コンデンサレンズ１６，反射鏡１７等の適宜の光学系が介装されているが、本発明とは直接の関係はないのでその説明は省略する。

図２はカラーホィール２の一構成例を示すための回転軸に平行な方向に見た状態を示す模式図である。本実施の形態では、カラーホィール２はモーター２Ｍのモーター軸に接続された回転軸２０を中心として、内側の環状部分と外側の環状部分との二重構成になっている。内側の環状部分は青（Ｂ），赤（Ｒ），緑（Ｇ）の３色の有彩色の光と白（Ｗ）の光とをそれぞれ透過させる４種類のフィルタセグメントを回転領域に配列した第１回転カラーフィルタ２１として構成されている。また、外側の環状部分は青（Ｂ），赤（Ｒ），緑（Ｇ）の３色の光をそれぞれ透過させる３種類のみのフィルタセグメントを回転領域に配列した第２回転カラーフィルタ２２として構成されている。

従って、第１回転カラーフィルタ２１は高輝度用のデータプロジェクタとしての用途に向いており、第２回転カラーフィルタ２２は通常の、即ちＴＶ放送の映像，ＤＶＤからの再生映像等を映写するための用途に向いていることになる。

ところで、本実施の形態では内側の第１回転カラーフィルタ２１の各セグメントと外側の第２回転カラーフィルタ２２の各セグメントのそれぞれの色の光に対する透過率特性を異ならせてある。具体的には、図３のグラフに模式的に示すように、内側の白（Ｗ）を含む第１回転カラーフィルタ２１の各有彩色のセグメントのそれぞれに対応する色の光の透過率が有効（実質的に１００％）な範囲（波長帯域）が、外側の白（Ｗ）を含まない第２回転カラーフィルタ２２の各有彩色のセグメントのそれぞれに対応する色の光のそれに比して広くなっている。これにより、白（Ｗ）を含まない外側の第２回転カラーフィルタ２２が使用される場合には、各有彩色はその色の中心の波長近辺の帯域の光のみが、換言すれば各色は純粋な色の部分のみがＤＭＤ３へ入射される。これに対して白（Ｗ）を含む内側の第２回転カラーフィルタ２１が使用される場合には、各有彩色はその色の中心の波長近辺の波長の光のみならずかなり広い範囲（但し、明らかに異なる色調となる範囲までは含まない）の帯域の光もＤＭＤ３へ入射されるので、色再現性は若干低下するが透過光量は多くなり、従って高輝度になる。

なお、本実施の形態ではカラーホィール２の内側に白を含むカラーフィルタを、外側に白を含まない有彩色のみのカラーフィルタを配置しているが、いずれの側にいずれのカラーフィルタを配置してもよいことはいうまでもない。なお、後述するようにカラーホィール２に３種類以上のカラーフィルタを配置することも可能であるので、カラーホィール２の同心円状のいずれの位置にどのような特性のカラーフィルタを配置するかは任意である。

ところで、本発明のプロジェクタではカラーホィール２が上述のように構成されているので、ランプ１からの出射光は第１回転カラーフィルタ２１又は第２回転カラーフィルタ２２のいずれかを透過するように構成されている。具体的には、ランプ１からの出射光は通常は第１回転カラーフィルタ２１を透過してＤＭＤ３へ入射するように構成されているが、後述する映像判別回路１０の制御により第２回転カラーフィルタ２２を透過するようにも構成されている。そのための具体的な機構として、カラーホィール２の第１回転カラーフィルタ２１を挟む両側に可動反射鏡１１，１２が、同じく第２回転カラーフィルタ２２を挟む両側に固定反射鏡１３，１４がそれぞれ配置されている。なお、これらの可動反射鏡１１，１２及び固定反射鏡１３，１４により光路切換手段が構成される。

可動反射鏡１１はより具体的には、ランプ１からの出射光がカラーホィール２の第１回転カラーフィルタ２１を透過する光路に対して実質的に直交する方向の回転軸に枢支されている。そしてこの可動反射鏡１１の回転軸はランプ１からの出射光のカラーホィール２の第１回転カラーフィルタ２１への入射には実質的な影響を与えない位置に設置されている。また、可動反射鏡１２は可動反射鏡１１の回転軸と平行な回転軸に枢支されている。そしてこの可動反射鏡１２の回転軸はランプ１からの出射光がカラーホィール２の第１回転カラーフィルタ２１を透過した後のＤＭＤ３への入射には実質的な影響を与えない位置に設置されている。

なお、両可動反射鏡１１，１２にはそれぞれの回転軸を回転させるためのたとえば電動モータ，ソレノイド等を利用したアクチュエータ１１ａ，１２ａが付属している。これらのアクチュエータ１１ａ，１２ａは後述する映像判別回路１０から与えられる制御信号に応じて両可動反射鏡１１，１２の回転軸を回転させる。但し、両可動反射鏡１１，１２は通常はそれぞれの反射面が図１に実線にて示すような、ランプ１からの出射光の光路、またはカラーホィール２の第１回転カラーフィルタ２１からの透過光の光路と平行（いずれもカラーホィール２の回転軸とも平行）な状態に固定されている。なお、以下においてはこの図１に両可動反射鏡１１，１２が実線にて示されている上述のような状態にある場合の位置をそれぞれの第１ポジションという。なお、いうまでもないが、両可動反射鏡１１，１２は同時に第１ポジションにあるか、又は第２ポジションにあるかのいずれかの状態に制御され、一方が第１ポジションに、他方が第２ポジションにあるというような制御は行なわれない。

そして、映像判別回路１０から制御信号が出力された場合には、両アクチュエータ１１ａ，１２ａが駆動されて可動反射鏡１１の反射面を破線にて示すような、ランプ１からの出射光の光路に対してランプ１側に向って４５度になる位置に、可動反射鏡１２の反射面を破線にて示すような、ランプ１からの出射光の光路に対してＤＭＤ３側に向って４５度になる位置にそれぞれ回転させる。なお、以下においてはこの図１に両可動反射鏡１１，１２が破線にて示されている上述のような状態にある場合の位置をそれぞれの第２ポジションという。

更に、可動反射鏡１１の反射面が第２ポジションにある場合に、可動反射鏡１１により９０度の方向へ反射されるランプ１からの出射光をカラーホィール２の第２回転カラーフィルタ２２をカラーホィール２の回転軸と平行に透過するように再度９０度の方向へ反射させるための固定反射鏡１３が適宜の位置に配置されている。また、この固定反射鏡１３により反射されてカラーホィール２の第２回転カラーフィルタ２２を透過した透過光を前述した可動反射鏡１２の方向へ９０度反射させるための固定反射鏡１４が適宜の位置に配置されている。

以上のような構成により、両可動反射鏡１１，１２が第１ポジションにある場合には、ランプ１からの出射光は両可動反射鏡１１，１２には影響を受けずにそのままカラーホィール２の第１回転カラーフィルタ２１を透過して最終的にＤＭＤ３へ至り、その時点でＤＭＤ３に与えられている映像信号を表わすデジタルデータに応じて空間光変調され、投射光学系４から外部へ投射される。

一方、両可動反射鏡１１，１２が第２ポジションにある場合には、ランプ１からの出射光は可動反射鏡１１によってまず９０度方向へ反射されて固定反射鏡１３へ至り、この固定反射鏡１３によって、可動反射鏡１１へ入射した際の方向と平行になるように再度９０度方向へ反射される。これにより、ランプ１からの出射光はカラーホィール２の第２回転カラーフィルタ２２をカラーホィール２の回転軸と平行に透過して固定反射鏡１４に至り、この固定反射鏡１４によって、可動反射鏡１１と固定反射鏡１３との間の光路と平行になるように再度９０度方向へ反射される。この際、可動反射鏡１２も第２ポジションにあるので、固定反射鏡１４から可動反射鏡１２へ入射した第２回転カラーフィルタ２２の透過光は９０度方向へ反射され、両可動反射鏡１１，１２が第１ポジションにある場合の第１回転カラーフィルタ２１の透過光と同一の光路を通ってＤＭＤ３へ至る。このようにしてランプ１から出射されてカラーホィール２の第２回転カラーフィルタ２２を透過した透過光は、その時点でＤＭＤ３に与えられている映像信号を表わすデジタルデータに応じて空間光変調され、投射光学系４から外部へ投射される。

以上のように、本発明に係るプロジェクタでは、両可動反射鏡１１，１２が第１ポジションにある場合には、ランプ１からの出射光は両可動反射鏡１１，１２による影響を受けることが無いのでカラーホィール２の第１回転カラーフィルタ２１を透過して最終的にＤＭＤ３へ入射される。一方、両可動反射鏡１１，１２が第２ポジションにある場合には、ランプ１からの出射光は可動反射鏡１１，固定反射鏡１３，固定反射鏡１４，可動反射鏡１２という光路を経由するので、その途中の両固定反射鏡１３，１４の間でカラーホィール２の第２回転カラーフィルタ２２を透過して最終的にＤＭＤ３へ入射される。

制御系は、マイクロコンピュータ，マイクロプロセッサ等を利用した本発明に係るプロジェクタの全体を制御する制御回路５と、ユーザが外部から操作指示を与えるための操作部６と、前述した映像判別回路１０等で構成されている。なお、入力端子９にはたとえばＴＶ放送の映像信号，ＤＶＤプレーヤ等でＤＶＤから再生された映像信号、コンピュータのモニタ画像等が外部から入力される。この入力端子９から入力された映像信号はＤＭＤ３に与えられることは勿論であるが、その他に映像判別回路１０及び制御回路５にも与えられる。

ところで本発明に係るプロジェクタはいわゆる単板式のプロジェクタであるので、ＤＭＤ３は映像信号の各フレームを３原色に分解した各色別のデジタル画像データに時分割で対応した状態をとる。従って、ＤＭＤ３が各色別のデジタル画像データに対応した状態をとるのに同期してカラーホィール２から対応する色の光がＤＭＤ３へ投射されるように制御回路５がＤＭＤ３及びカラーホィール２のモータ２Ｍを制御する。

また制御回路５は操作部６からユーザが与える操作指示を受け付け、カラーホィール２の第１回転カラーフィルタ２１又は第２回転カラーフィルタ２２のいずれを使用するかを映像判別回路１０に自動的に行なわせる自動モードと、ユーザの指定に従って行なわせる手動モードとを設定することができる。

映像判別回路１０は、上述したような自動モードが設定されている場合には、入力端子９から入力される映像信号を後述するようなロジックに従って解析し、前述したように両アクチュエータ１１ａ，１２ａへ制御信号を出力する。従って、自動モードが設定されている場合には、入力端子９から入力される映像信号の種類に応じて、第１回転カラーフィルタ２１と第２回転カラーフィルタ２２との内のいずれか適切な方が映像判別回路１０によって選択されて使用される。なお、手動モードが設定されている場合には、入力端子９から入力される映像信号の種類には拘わらず、映像判別回路１０は手動モードでの指定に従って第１回転カラーフィルタ２１又は第２回転カラーフィルタ２２のいずれかを使用するように制御する。

以下、上述のような構成の本発明に係るプロジェクタの動作についてその手順を示す図４及び図５のフローチャートを参照して説明する。なお、いうまでもないが、これらのフローチャートに示されている処理は制御回路５により、制御回路５自身に予めインストールされている制御プログラムに従って実行される。

通常、制御回路５はユーザが操作部６を操作したことによる操作の受付があったか否かを監視している（ステップＳ１１でＮＯ）。ユーザによる操作部６の操作による操作の受付があった場合（ステップＳ１１でＹＥＳ）、制御回路５はそれが「モード設定」の指示であるのか否かを判断する（ステップＳ１２）。「モード設定」ではない他の指示を受け付けた場合には（ステップＳ１２でＮＯ）、制御回路５は受け付けた指示に対応した他の処理を実行し（ステップＳ１３）、ステップＳ１１へ処理を戻す。

「モード設定」の指示を受け付けた場合（ステップＳ１２でＹＥＳ）、制御回路５は「自動モード」が指示されたのか、「手動モード」が指示されたのかを判断し、「自動モード」が指示された場合は制御回路５は映像判別回路１０に対して「自動モード」が設定されたことを指示する。一方、「手動モード」が指示された場合は、制御回路５は「シアターモード」又は「データモード」のいずれが指定されたかを判断し、指定されたモードを映像判別回路１０へ指示する（ステップＳ１５）。なお、「シアターモード」とはＴＶ放送の映像，ＤＶＤ等から再生した映像を投射するモードであり、「データモード」とはコンピュータ等のモニタ画面を投射するモードである。

「自動モード」が指示された場合、制御回路５から映像判別回路１０へ「自動モード」が設定されたことが指示されるので、映像判別回路１０は映像信号の判別を行なう（ステップＳ１４）。図５は映像判別回路１０により処理される「映像モード判別」の手順を示すフローチャートである。なおこの「映像モード判別」の手順は映像判別回路１０に予めインストールされているプログラムに従って映像判別回路１０が処理する。

「映像モード判別」の処理に際して、映像判別回路１０はまず、入力端子９から映像信号が入力されているか否かを判断し（ステップＳ３１）、映像信号が入力されていない場合は（ステップＳ３１でＮＯ）、映像信号が入力されるまで待機する。入力端子９から映像信号が入力されている場合は（ステップＳ３１でＹＥＳ）、映像判別回路１０は映像信号の同期信号の判別、具体的にはその水平及び垂直同期信号の周波数を計数することによる判別を行なう（ステップＳ３２）。なお、このような映像信号の同期信号の両周波数を判別する技術は周知であるので説明は省略する。

入力端子９から入力されている映像信号の同期信号を判別することによって水平周波数及び垂直周波数が判明すると、映像判別回路１０は予め自身に内蔵している種々の映像信号の種類と水平周波数及び垂直周波数との関係を示すテーブルに基づいて、入力端子９から入力されている映像信号の種類を判別する（ステップＳ３３）。この結果、入力端子９から入力されている映像信号がコンピュータから出力されている映像信号、たとえばＶＧＡ（６４０×４８０）〜ＵＸＧＡ（１６００×１２００）である場合は「データモード」であると判別される。また、入力端子９から入力されている映像信号がＴＶ放送の映像信号、あるいはＤＶＤからの再生映像信号、たとえばＨＤＴＶ（１９２０×１０８０又は１２８０×７２０）、又はＮＴＳＣ，ＰＡＬ等である場合は「シアターモード」であると判別される。

以上のようにして、入力端子９から入力されている映像信号が「データモード」であるか「シアターモード」であるかが判別されると図４のメインルーチンへ処理が戻される。「シアターモード」であると判別された場合、映像判別回路１０は両アクチュエータ１１ａ，１２ａに対して第２ポジションを指示する信号を出力する（ステップＳ１６）。一方、「データモード」であると判別された場合、映像判別回路１０は両アクチュエータ１１ａ，１２ａに対して第１ポジションを指示する信号を出力する（ステップＳ１７）。

一方、ユーザが「手動モード」を指示した場合には、制御回路５は更に「シアターモード」又は「データモード」の指定を受け付ける。従って、ユーザが「手動モード」を指示して「シアターモード」を指定した場合には、制御回路５から与えられる指示に従って映像判別回路１０は上述同様にステップＳ１６の処理によって、両アクチュエータ１１ａ，１２ａに対して第２ポジションを指示する信号を出力する。また、ユーザが「手動モード」を指示して「データモード」を指定した場合には、制御回路５から与えられる指示に従って映像判別回路１０は上述同様にステップＳ１７の処理によって、両アクチュエータ１１ａ，１２ａに対して第１ポジションを指示する信号を出力する。

映像判別回路１０がステップＳ１６の処理によって第２ポジションを指示する信号を出力した場合、両アクチュエータ１１ａ，１２ａが両可動反射鏡１１，１２を図１に破線にて示す第２ポジションへ回動移動させるので、ランプ１からの出射光はカラーホィール２の第２回転カラーフィルタ２２を透過してＤＭＤ３へ入射される。従って、入力端子９から入力されてＤＭＤ３に与えられているデジタル画像データは色再現性が良好な画像として投射される。

一方、映像判別回路１０がステップＳ１７の処理によって第１ポジションを指示する信号を出力した場合、両アクチュエータ１１ａ，１２ａが両可動反射鏡１１，１２を図１に実線にて示す第１ポジションへ回動移動させるので、ランプ１からの出射光はカラーホィール２の第１回転カラーフィルタ２１を透過してＤＭＤ３へ入射される。従って、入力端子９から入力されてＤＭＤ３に与えられているデジタル画像データは色再現性は若干劣るものの、高輝度の画像として投射される。

上述した実施の形態では、カラーホィール２は外側の通常の画像（たとえばＴＶ放送等の映像）のための色再現性を重視した第２回転カラーフィルタ２２と、内側のコンピュータ等のモニタ画像のための輝度を重視した第１回転カラーフィルタ２１とを二重の同心円状に配置してある。しかし、他の実施の形態として、カラーホィール２にはより多数の環状の回転カラーフィルタを同心円状に配置することも勿論可能である。そのような場合の光路切換手段としての可動反射鏡と固定反射鏡との構成例を図６の模式図に示す。

図６にはカラーホィール２に三重の環状の回転カラーフィルタが同心円状に配置されている例が示されている。カラーホィール２には内側から外側へ第１回転カラーフィルタ２１’、第２回転カラーフィルタ２２’、第３回転カラーフィルタ２３’が順に同心円状に配置されている。これに対して、可動反射鏡１１，１２は共に３ポジションをとるように制御される。

第１ポジションでは両可動反射鏡１１，１２は前述の実施の形態と同様に、ランプ１からの出射光が第１回転カラーフィルタ２１’を透過してＤＭＤ３へ入射するようにする。第２ポジションでは可動反射鏡１１はランプ１からの出射光を４５度方向へ反射し、これを固定反射鏡１３”がカラーホィール２の回転軸と平行な方向（１３５度の方向）に反射して第２回転カラーフィルタ２２’を通過するようにする。第２回転カラーフィルタ２２’を透過した光は固定反射鏡１４”により可動反射鏡１２の方向（１３５度の方向）に反射され、可動反射鏡１２はこの固定反射鏡１４”からの光をＤＭＤ３の方向（１３５度の方向）へ反射する。

なお、第３ポジションでは、前述の図１に示した実施の形態と同様に、可動反射鏡１１はランプ１からの光を９０度の方向へ反射し、これを固定反射鏡１３’がカラーホィール２の回転軸と平行な方向（９０度の方向）に反射して第３回転カラーフィルタ２３’を通過するようにする。第３回転カラーフィルタ２３’を透過した光は固定反射鏡１４’により可動反射鏡１２の方向（９０度の方向）に反射され、可動反射鏡１２はこの固定反射鏡１４’からの光をＤＭＤ３の方向（９０度の方向）へ反射する。

このように、カラーホィール２に同心円状に配置される環状の複数の回転カラーフィルタの数に応じて、２枚一組の固定反射鏡の設置位置及び反射角度を設定し、また可動反射鏡１１，１２のポジション（反射角度）を設定すればよいことになる。

なお、上記の各実施の形態では、各回転カラーフィルタを構成する有彩色のセグメントは赤，緑，青の３色であるが、これに限られる必要はなく、たとえばシアン，マゼンタ，イエローであってもよいし、赤，緑，青の３色とシアン，マゼンタ，イエローの３色との６色を使用してもよい。

本発明に係るプロジェクタの一実施の形態の要部の構成例を示す模式図である。 本発明に係るプロジェクタのカラーホィールの一構成例を示すための回転軸に平行な方向に見た状態を示す模式図である。 内側の回転カラーフィルタの各セグメントと外側の回転カラーフィルタの各セグメントのそれぞれの色の光に対する透過率特性を示すグラフの模式図である。 本発明に係るプロジェクタの動作の手順を示すフローチャートである。 本発明に係るプロジェクタの動作の手順を示すフローチャートである。 本発明に係るプロジェクタの他の実施の形態の光路切換手段としての可動反射鏡と固定反射鏡との構成例を示す模式図である。

符号の説明

１ ランプ
２ カラーホィール
３ ＤＭＤ
５ 制御回路
６ 操作部
１０ 映像判別回路
１１ 可動反射鏡
１２ 可動反射鏡
１３ 固定反射鏡
１４ 固定反射鏡
２１ 第１回転カラーフィルタ
２２ 第２回転カラーフィルタ

Claims (11)

1. 白色光を出射する光源と、該光源からの出射光を画像を表す変調光に変換する空間光変調手段と、複数の有彩色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントが配列された複数の回転領域が同心円状に配置されており、前記光源と空間光変調手段との間の前記光源からの出射光の光路上に前記複数の回転領域のいずれかが介在して回転することにより前記光源からの出射光を前記複数の有彩色に分離するカラーホィールとを備えたプロジェクタにおいて、
   前記光源と空間光変調手段との間の前記光源からの出射光の光路を、前記複数の回転領域のいずれかを通過するように切り換える光路切換手段を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
2. 前記光路切換手段は、
   前記複数の回転領域の内の一つを通過する前記光源からの出射光の光路上に配置された第１の光学要素と、
   前記光路と平行で前記複数の回転領域のそれぞれを通過する直線上にそれぞれ配置された複数の第２の光学要素と、
   前記第１の光学要素を、前記光源からの出射光が前記一つの回転領域を通過する状態と、前記複数の第２の光学要素それぞれが配置されているいずれかの直線上を通過して前記光路へ戻る状態とのいずれかに制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 白色光を出射する光源と、該光源からの出射光を画像を表す変調光に変換する空間光変調手段と、複数の有彩色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントが配列された第１の回転領域と複数の有彩色光及び白色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントが配列された第２の回転領域とが同心円状に配置されており、前記光源と空間光変調手段との間の前記光源からの出射光の光路上に前記第１又は第２の回転領域が介在して回転することにより前記光源からの出射光を前記複数の有彩色に分離するカラーホィールとを備えたプロジェクタにおいて、
   前記光源と空間光変調手段との間の前記光源からの出射光の光路を、前記第１又は第２の回転領域のいずれかを通過するように切り換える光路切換手段を備えたことを特徴とするプロジェクタ。
4. 前記光路切換手段は、
   前記第１又は第２の回転領域の一方を通過する前記光源からの出射光の光路上に前記カラーホィールを挟んで配置されており、第１の状態では前記光路に対して平行になり、第２の状態では前記光路に対して所定の角度で交差する第１，第２の反射鏡と、
   前記第２の状態では前記第１の反射鏡が反射した前記光源からの出射光を前記光路と平行で前記第１又は第２の回転領域の他方を通過する方向に反射する第３の反射鏡と、
   前記第２の状態では前記第３の反射鏡が反射した前記光源からの出射光を前記第２の反射鏡が前記光路と一致する方向へ反射させるようにした第４の反射鏡と、
   前記第１及び第２の反射鏡を前記第１又は第２の状態に制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記第１の回転領域に配列された各有彩色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントのそれぞれの有彩色に対する透過波長範囲が、前記第２の回転領域に配列された各有彩色光をそれぞれ透過させるフィルタセグメントのそれぞれの有彩色に対する透過波長範囲に比していずれも広くされていることを特徴とする請求項３又は４に記載のプロジェクタ。
6. 前記有彩色は赤，緑，青であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のプロジェクタ。
7. 前記有彩色はシアン，マゼンタ，イエローであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のプロジェクタ。
8. 前記有彩色は赤，緑，青，シアン，マゼンタ，イエローであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のプロジェクタ。
9. 前記有彩色は赤，緑，青と、シアン及び／又はマゼンタ及び／又はイエローであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載のプロジェクタ。
10. 前記制御手段は、前記空間光変調手段が前記光源からの出射光を変調光に変換する画像を少なくとも２種類に判別する判別手段を備え、該判別手段による判別結果に応じて前記第１及び第２の反射鏡を前記第１又は第２の状態のいずれかに制御するようにしてあることを特徴とする請求項３乃至９のいずれか一つに記載のプロジェクタ。
11. 前記２種類の画像の内の１種類はコンピュータのモニタ出力の画像であり、
    前記制御手段は、前記画像がコンピュータのモニタ出力の画像である場合に第１及び第２の反射鏡を前記第１の状態に制御するようにしてあることを特徴とする請求項１０に記載のプロジェクタ。

Images