JP2009085977A - プロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】ホワイトバランスが改善された鮮明な画像を投射可能であり、かつ、ランプ装置の寿命を延ばすことができ、更にランプ装置を駆動制御する回路を簡素化することができる色順次表示式プロジェクタを提供する。
【解決手段】光源と、カラーフィルタを有する複数のカラーセグメントに分割されたカラーホイールを備え、時分割色光取出手段と、光変調手段と、投射手段と、を備えた色順次表示式プロジェクタであって、各カラーセグメント６ａ〜６ｆが、カラーホイール６の回転中心に対して所定の中心角をなすように配置され、隣り合う２以上のカラーセグメント６ａ、６ｂから構成される色領域１の中心角が、他のカラーセグメント６ｄまたは他の隣り合う２以上のカラーセグメントから構成される色領域２の中心角と等しく、色領域１または色領域２が、カラーホイール６へ入射した光の光路を横切る間、光源から出力する光束を高めるプロジェクタ２を提供する。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像を投射するプロジェクタ、特に、時分割で複数の色の光を取り出して画像の投射を行なう色順次表示式プロジェクタに関する。

近年、カラーフィルタを用いて時分割で複数の色の光を取り出して画像の投射を行なう色順次表示式プロジェクタが、広く用いられるようになっている。この色順次表示式プロジェクタの一例として、ランプ装置と、青、緑、赤といった複数の色のカラーフィルタが貼られたカラーホイールと、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）のような光変調素子と、画像を拡大して投射する投射レンズとを備えたプロジェクタを挙げることができる。

このような構成のプロジェクタでは、ランプ装置から出力された白色光を一定速で回転するカラーホイールに入射させて、カラーホイールから時分割で複数の色（例えば、青、緑、赤の３原色）の光を取り出す。そして、画像データに基づいて、時分割で取り出された複数の色の光をＤＭＤ素子で順次変調することにより、時分割で所定の画像をカラー表示することができる。更に、この変調された光を投射レンズで拡大して、画像データに基づく時分割カラー画像をスクリーン等へ投射することができる。ここで、時分割するレートを、１秒で６０フレーム以上表示するようにした場合には、人の目には、順次表示される青、緑、赤等の画像が残像として残り、カラー画像として知覚することができる。

ここで、ランプ装置として広く用いられている超高圧水銀ランプにおいては、その出力光に、画像データが想定している特性と異なる強度の強い波長の光及び強度の弱い波長の光が含まれ、長波長の光は相対的に強度が弱い。
従って、カラーホイールで取り出された各色の光をそのまま変調すると、画像データの色を忠実に再現することができず、所謂ホワイトバランスの崩れた画像が投射される問題が生じる。この問題に対処するため、例えば、カラーホイールから取り出された色に応じて、光源の強度を変化させるプロジェクタが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−１０２０３０号

特許文献１に記載された発明では、カラーホイールで取り出された色に応じて、ランプの強度を変更することにより、ホワイトバランスの改善された画像を表示することができる。しかし、この場合、取り出された各色の光（例えば、青、緑、赤の３原色）に応じて光源の出力を変化させるため、カラーホイールが1回転する間に、光源の出力を複数回数（例えば、３回以上）、複数の出力値（例えば、３つ以上の出力値）に変更する必要がある。このため、ランプ装置の寿命が短くなる恐れがあり、また、ランプ装置の制御処理が複雑になって、ランプ装置を駆動制御する回路も複雑なものになる。

従って、本発明の目的は、上記の問題を解決して、ホワイトバランスが改善された鮮明な画像を投射可能であり、かつ、ランプ装置の寿命を延ばすことができ、更にランプ装置を駆動制御する回路を簡素化することができる色順次表示式プロジェクタを提供することにある。

上述の課題を解決するため、本発明に係るプロジェクタの1つの実施態様は、光源と、カラーフィルタを有する複数のカラーセグメントに分割されたカラーホイールを備え、前記光源から出力された光を一定速度で回転する前記カラーホイールに入射させ、前記カラーホイールから時分割で複数の色の光を取り出す時分割色光取出手段と、画像データに基づいて、前記時分割色光取出手段から取り出された複数の色の光を順次変調して色順次表示画像を形成する光変調手段と、前記光変調手段により形成された前記色順次表示画像を拡大して投射する投射手段と、を備えた色順次表示式プロジェクタであって、前記各カラーセグメントが、前記カラーホイールの回転中心に対して所定の中心角をなすように配置され、隣り合う２以上の前記カラーセグメントから構成される第１色領域の中心角が、他の前記カラーセグメントまたは他の隣り合う２以上の前記カラーセグメントから構成される第２色領域の中心角と等しく、前記第１色領域または前記第２色領域が、前記カラーホイールへ入射した光の光路を横切る間、前記光源から出力する光束を高めることを特徴とする。

ここで、「光源」は、ランプ装置及びランプ装置を駆動制御する回路を含む。ランプ装置としては、例えば、超高圧水銀ランプを用いることができ、その他、ハロゲンランプ、メタルハライドランプを始めとするその他のあらゆるランプを用いることもできる。
また、「光束」とは、光源から出力された光の明るさを表す心理的な物理量であり、国際単位系ではルーメン（ｌｍ）で表す。従って、「光源から出力する光束を高める」ことは、「光源から出力する光の輝度を増す」または「光源から出力する光の強度を増す」と表現される場合もあり、具体的には、ランプ装置の駆動制御回路からランプ装置へ供給する電力を高めることによって、ランプ装置から出力する光の光束を高めることができる。

「時分割色取出手段」は、カラーホイール、カラーホイールを一定速で回転させる駆動モータ、及び駆動モータを駆動、制御するための駆動制御回路を含む。
「カラーホイール」は、カラーフィルタを有する複数のカラーセグメントに分割された円板状の部材である。また、「カラーセグメント」は、カラーホイールを異なる色で分割するときの分割された各エリアを意味し、カラーフィルタによって、エリアごとに異なる色の光を取り出すようになっている。なお、カラーセグメントが有する色には、白（全ての色の光を透過）及び黒（全ての色の光を遮断）も含まれる。
また、隣り合うカラーセグメントは異なる色を有するが、隣り合わないカラーセグメントが同じ色を有することも考えられる。例えば、カラーホイールが赤、青、赤、緑の４つカラーセグメントで分割されている場合も、本実施態様に含まれる。

「色領域の中心角」とは、色領域が１つのカラーセグメントで構成される場合には、そのカラーセグメントの中心角と一致し、隣り合う２以上のカラーセグメントで構成される場合には、構成するカラーセグメントの中心角の合計となる。また、第２色領域が２つ以上ある場合、つまり中心角が等しい色領域が３つ以上ある場合も、本実施態様に含まれる。なお、第１色領域と、構成するカラーセグメントが１つでも異なれば第２色領域となる。また、第１色領域及び第２色領域の位置関係は、第１色領域と第２色領域とが隣り合う配置も考えられるし、第１色領域と第２色領域との間に他のカラーセグメントが存在する配置も考えられる。
更に、第１色領域と第２色領域とが、同じカラーセグメントを共有する配置も含まれる。例えば、カラーホイールが赤、青、緑、白、の４つカラーセグメントで分割されている場合に、第１色領域が赤と青のカラーセグメントから構成され、第２色領域が青と緑のカラーセグメントから構成される場合も、本実施態様に含まれる。なお、第２色領域を１つだけ有する場合も、複数有する場合も含まれる。

「光変調手段」は、時分割色取出手段により時分割で取り出された各色の光を順次変調する光変調素子と、この光変調素子を駆動、制御する回路を含む。光変調素子としては、例えば、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）素子を用いていることができるが、これに限られるものではない。
また、「投射手段」は、主に投射レンズから構成され、光変調手段によって変調された光を拡大投射して、画像データに基づいた時分割で表示されるカラー画像を、スクリーン等へ投射することができる。

本実施態様においては、色領域を隣り合う２以上のカラーセグメントで構成するので、光源から出力される光の光束を高めて再び元に戻す制御処理の発生頻度を抑えることができ、好ましくは、カラーホイールが１回転する間に１回だけにすることができるので、光源のランプ寿命の延ばすことができる。
また、第１色領域の中心角と第２色領域の中心角とが等しく、カラーホイールが一定回転しているので、光束を高める色領域を変更した場合であっても、光源から出力する光束を高める時間を一定にすることができ、光源のランプ寿命を延ばすことができる。
更に、光の光束を高める場合と、その他の場合の２段階の出力制御で光源の制御を実現できるので、光源を稼動させるための制御処理を容易にし、光源の駆動制御装置を簡素化することができる。

本発明に係るプロジェクタのその他の実施態様は、画像の投射モードに応じて、前記第１色領域が前記光路を通過する間に前記光源から出力する光束を高める設定と、前記第２色領域が前記光路を通過する間に前記光源から出力する光束を高める設定と、に切り替え可能であることを特徴とする。

本実施態様では、画像の投射モードに応じて、光の光束を高めるカラーセグメントを切り替えることができるので、目的に応じた最適な投射画像を得ることができる。また、上記と同様に、画像の投射モードを変更しても、光源から出力する光束を高める時間を一定にすることができるので、光源のランプ寿命を伸ばし、光源の駆動制御装置を簡素化することができる。

本発明に係るプロジェクタのその他の実施態様は、前記光源への供給する電力を高めて前記光源から出力される光の光束を高める場合に、前記画像の投射モードが変更されても、前記カラーホイール１回転当たりの前記光源へ供給する電力量が一定であることを特徴とする。

光源から出力する光の光束を高めるには、上記のように、光源へ供給する電力を高める必要があるが、この場合、投射モードを変更して、光束を高める色領域を変更しても、色領域の中心角が同一であり、カラーホイールが一定回転しているので、供給する電力を高める時間が一定になる。従って、電力を高める比率を一定にしておけば、投射モードに関わらず、カラーホイール１回転当たりの光源へ供給電力量を一定にすることができる。
従って、画像の投射モードを変更しても、常に、最も高い効率で光源へ電力を供給することができる。

本発明に係るプロジェクタのその他の実施態様は、前記画像の投射モードに輝度重視モードと色重視モードとが含まれ、前記第１色領域及び前記第２色領域のうち、一方が比視感度が高い色で構成され、もう一方が比視感度が低く、強度が弱い色で構成されている場合に、前記輝度重視モードでは、前記比視感度が高い色で構成された色領域が前記光路を通過する間に前記光源から出力する光束を高くし、前記色重視モードでは、前記比視感度が低く、強度が弱い色で構成された色領域が前記光路を通過する間に前記光源から出力する光束を高くすることを特徴とする。

ここで、「輝度重視モード」とは、投射画像を明るく映し出すことを重視したモードであり、明暗、白黒の差をはっきり付けることができるので、遠くからでも投射画像をはっきり視認することができるモードである。一方、「色重視モード」は、画像データの色に忠実に色が再現されることを重視したモードである。
「比視感度が高い色」とは、光源から出力された光を構成する各色の光のうち、緑を含む光束の高い光の色を意味し、例えば、緑、白、シアン、黄色が考えられる。「比視感度が低い色」とは、光源から出力された光を構成する各色の光のうち、光束の低い光の色のことを意味し、例えば、赤、青が考えられる。

本実施態様においては、輝度重視モードでは、比視感度が強い色の光の光束を更に高めることによって、時分割色光取出手段から取り出す光の全体的な光束を効果的に高めることができるので、投射画像の明るさを増すことができる。一方、色重視モードでは、比視感度が低く、相対的に強度が弱い色の光の光束を高めることができるので、時分割色光取出手段から取り出す各色の光の光束のバランスを改善することができるので、画像データの色に忠実な投射画像を得ることができる。

本発明に係るプロジェクタのその他の実施態様は、前記カラーホイールが、５色以上の異なる色の前記カラーセクションで分割されていることを特徴とする。

ここで、「５色以上の異なる色」には、上記と同様に、隣り合わないカラーセグメントが同じ色を有する場合も含まれる。

本発明に係るプロジェクタのその他の実施態様は、前記第１色領域または前記第２色領域において、原色の前記カラーセグメントと中間色の前記カラーセグメントが隣り合うように配置されていることを特徴とする。

「原色」とは、光の３原色：青（Ｂｌｕｅ）、緑（Ｇｒｅｅｎ）、赤（Ｒｅｄ）を意味し、中間色とは、光の原色の混色で得られる色を意味する。中間色としては、例えば、緑と赤との混合で得られる黄色（Ｙｅｌｌｏｗ）、青と緑の混合で得られるシアン（Ｃｙａｎ）、赤と青の混合で得られるマゼンタ（Ｍａｇｅｎｔａ）等が考えられる。なお、黄色、シアン、マゼンタは、色の３原色と呼ばれる。

ここで、中間色が、それと隣り合った原色と他の色との混色で得られる場合には、この中間色は原色の波長成分を有するといえる。従って、本実施態様においては、第１色領域の中で、段階的に時分割色光取出手段から取り出す光の色を変化させていくことができ、美しく発色された投射画像を得ることができる。また、中間色を原色に隣接させることによって、セグメントの切り替割り時における投射画像の明るさを増すこともできる。
なお、原色の混色から得られる、波長成分を有するという観点から、白も中間色として考えることができる。

また、原色のカラーセグメントと中間色のカラーセグメントが隣り合うように配置された具体的な実施態様としては、前記第１色領域及び前記第２色領域におけるカラーセグメントの構成が、
（１）前記第１色領域が緑及び白のカラーセグメントから構成され、前記第２色領域が赤及び黄のカラーセグメントから構成される場合、
（２）前記第１色領域が白のカラーセグメントから構成され、前記第２色領域が赤及び黄のカラーセグメントから構成される場合、
（３）前記第１色領域が緑及び白のカラーセグメントから構成され、前記第２色領域が赤のカラーセグメントから構成される場合、及び
（４）前記第１色領域が緑、白、及びシアンのカラーセグメントから構成され、前記第２色領域が赤及び黄のカラーセグメントから構成される場合、
の何れかであることが考えられる。
更に、緑+白＋黄色と、赤＋シアンとの組み合わせも考えられる。

以上のように、本発明に係るプロジェクタでは、色領域を隣り合う２以上のカラーセグメントで構成することにより、光源から出力される光束を高めて元に戻す制御処理の発生頻度を抑えることができるので、光源のランプ寿命の延ばすことができる。
また、第１色領域の中心角と第２色領域の中心角とが等しく、カラーホイールが一定回転しているので、光束を高める色領域を変更した場合であっても、光源から出力する光束を高める時間を一定にすることができ、ランプ寿命を延ばすことができる。
また、光の光束を高める場合と、その他の場合との２段階の出力制御で光源の制御が実現可能なので、光源を稼動させるための制御処理を容易にし、光源の駆動制御装置を簡素化することができる。
更に、画像の投射モードを変更しても、カラーホイール１回転当たりの光源への供給電力が一定である場合には、常に、最も高い効率で光源へ電力を供給することができる。

本発明に係るプロジェクタの実施形態について、以下に図面を用いながら詳細に説明する。

（本発明に係るプロジェクタの１つの実施形態の説明）
＜プロジェクタの全体構成の説明＞
始めに、図１を参照しながら、本発明に係るプロジェクタの１つの実施形態の全体構成について説明を行う。ここで、図１（ａ）は、本実施形態のプロジェクタ２の全体構成を模式的に示す斜視図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ａから見た断面図であって、プロジェクタ２を構成するランプ装置４の構造を模式的に示している。本実施形態のプロジェクタ２は、主に、白色光を出力するランプ装置４と、カラーフィルタを有する複数のカラーセグメント６ａ、６ｂ・・に分割され、駆動モータ１２により一定回転して、ランプ装置４から入力した光に基づき時分割で複数の色の光を取り出すカラーホイール６と、カラーホイール６により時分割で取り出された複数の色の光を順次変調する光変調素子８と、光変調素子８により変調されて形成された画像データに基づく色順次表示画像を、拡大してスクリーン１８等へ投射する投射レンズ１０とから構成される。
更に詳細に述べれば、ランプ装置４のランプ４ａから出力された光を集光して、カラーホイールのカラーフィルタへ入射させるリフレクタ４ｂ（図１（ｂ）参照）と、カラーホイール６により時分割で取り出された複数の色の光を均一な強度とするライトパイプ１４と、ライトパイプ１４からの出射光を拡大して、光変調素子８の変調領域に入射させるためのレンズ１６とが備えられている。また、プロジェクタ２に備えられた各機器の制御を行なうための制御装置２０と、ランプ装置４を駆動、制御するためのランプ駆動制御回路２２と、カラーホイール６を回転させる駆動モータ１０を駆動、制御するためのモータ駆動制御回路２４と、光変調素子８を駆動、制御するための光変調素子駆動制御回路２６とが備えられている。

ここで、ランプ装置４及びランプ駆動制御回路２２を総じて、「光源」と称することができ、カラーホイール６、駆動モータ１２及びモータ駆動制御回路２４を総じて、「時分割色取出手段」と称することができ、光変調素子８及び光変調素子駆動制御回路２４を総じて、「光変調手段」と称することができる。また、投射レンズ１０は、１つのレンズで構成することも、複数のレンズ群から構成することが可能であって、レンズの付帯機器を含めて「投射手段」と称することができる。
次に、プロジェクタ２を構成する主要構成要素について、更に詳細な説明を行う。

＜光源の説明＞
光源は、ランプ装置４及びランプ駆動制御回路２２により構成され、本実施形態では、ランプ装置４として超高圧水銀ランプが用いられている。ただし、これに限られるものではなく、ランプ装置４として、例えば、ハロゲンランプ、メタルハライドランプを始めとするその他のあらゆるランプを用いることができる。
また、ランプ駆動制御回路２２は、バラストとも呼ばれ、電源装置（図示せず）から供給された直流電流に基づき、超高圧水銀ランプを発光させるための高圧パルス電流を安定した状態で供給することができる。また、制御装置２０から受信した制御信号に基づいて、ランプ駆動制御回路２２は、ランプ装置４に制御信号に応じた電力を供給し、ランプ装置４から制御信号に応じた光束を有する光を出力することができる。

＜時分割色光取出手段の説明＞
時分割色光取出手段は、カラーホイール６、駆動モータ１２及びモータ駆動制御回路２４により構成され、カラーホイール６は、カラーフィルタを有する複数の色（例えば、青、緑、赤等）のカラーセグメント６ａ、６ｂ・・に分割された円板状の部材である。このカラーホイール６は駆動モータ１０の出力軸に接続されており、モータ駆動制御回路２４によって駆動モータ１２は一定回転させることにより、接続されたカラーホール６も一定回転する。
制御装置２０から受信した制御信号に基づいて、モータ駆動制御回路２４は、この制御信号に応じた回転数で駆動モータ１２を一定回転させる。なお、本実施形態では、駆動モータ１２として、ＤＣブラシレスモータを用いているが、これに限られるものではなく、回転速度、回転精度等が適合するものであればその他の任意のモータを用いることができる。

更に、カラーホイール６が１回転するごとにパルス信号を発するセンサ（図示せず）が備えられており、モータ駆動制御回路２４は、カラーホイール６の回転位置に関する情報信号を制御装置２０に送信することができる。この回転位置に関する情報信号に基づいて、制御装置２０は、カラーホイール６によって時分割で取り出される各色の光に応じて、ランプ装置４の出力を制御するための制御信号をランプ駆動制御回路２２へ送信することができる。
また、制御装置２０は、モータ駆動制御回路２４から受信した回転位置に関する情報信号に基づいて、光変調素子８へ入射する色の情報及び画像データを光変調素子駆動制御回路２４へ送信し、光変調素子駆動制御回路２４は、これに基づいて光変調素子８を駆動制御することができる。

また、カラーセグメント６ａ、６ｂ・・は、カラーホイール６を異なる色で分割する各エリアを意味し、カラーフィルタによって、エリアごとに異なる色の光を取り出すようになっている。また、隣り合うカラーセグメントは異なる色を有するが、隣り合わないカラーセグメントが同じ色を有することもあり得る。１つのカラーホイール６に備えられるカラーセグメントの数としては、３セグメント（例えば、青、緑、赤）以上であれば、任意の数のセグメントを備えることができるが、後述するように、５セグメント以上に分割するのが好ましい。なお、カラーホイール６のカラーセグメント６ａ、６ｂ・・の配置に関する詳細な説明は後述する。

＜光変調手段の説明＞
光変調手段は、光変調素子８及び光変調素子駆動制御回路２４から構成され、本実施形態では、光変調素子８として、ＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏ−ｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）素子を用いている。ＤＭＤ素子は、各画素に相当する微細なミラーがマトリックス状に配列され、各ミラーの傾きを変えてオン／オフ切り替えを行なうことができる。つまり、入射した光が投射レンズ１０へ反射するようにミラーを傾けた場合がオンの状態であり、入射した光が投射レンズ１０へ反射しないようにミラーを傾けた場合がオフの状態である。
また、オンにしている時間とオフにしている時間の比率によって、投射レンズ１０へ入射する光の階調を変化させることができるので、画像データに基づいた階調表示が可能になる。

ＤＭＤ素子は、マイクロ秒単位でオン／オフの切り替えが可能であり、例えば、カラーホイール６が６つのカラーセグメント（ここでは、６等分されていると仮定する）に分割され、秒６０フレームの画像を投射する場合を考えると、１フレームあたりの投射時間は、１／６０秒であり、これを６つのカラーセグメントで分割すると、１／３６０（＝１／６０×６）秒となる。更に、１つのカラーセグメントについて、２５６階調の明るさを再生する場合には、1／９２１６０（＝１／６０×６×２５６）秒、つまり、１０．８５マイクロ秒ごとにオン／オフ切り替える必要がある。なお、カラーホイールは、１フレームで１回転するので、この場合、カラーホイールは、１／６０秒で１回転することになる。
本実施形態では、光変調装置８の構成素子として、ＤＭＤ素子を用いているが、これに限られるものではなく、用途に応じて、その他任意の光変調素子を用いることができる。

＜投射手段の説明＞
投射手段は、主に投射レンズ１０から構成され、本実施形態では、投射レンズ１０としてズームレンズが用いられているが、これに限られるものではなく、例えば、固定焦点レンズを用いることもできる。

（画像を投射する工程の概要の説明）
次に、以上のような構成を有するプロジェクタ２を用いて、実際に画像を投射する各工程の概要を、光の進行に沿って説明する。
まず、制御装置２０から送信された制御信号に基づいて、ランプ駆動制御回路２２が、所定の電力をランプ装置４に供給することにより、ランプ装置４は供給された電力に対応した光束を有する白色光を出力する。本実施形態では、モータ駆動制御手段２４から送信されるカラーホイール６の回転位置の情報信号に基づいて、ランプ駆動制御手段２２は、所定の色の光が取り出されるタイミングに、ランプ装置４へ供給する電力を高め、これによりランプ装置４から出力される光の光束を高めることができる。なお、後述するように、本実施形態では、ランプ駆動制御回路２２からランプ装置４へ、通常時の電力と、それよりも高い特別時の電力の２段階の電力を供給できるように構成されており、これによって、ランプ装置４から、通常時の光束及びそれより高い特別時の光束を有する２段回の光が出力されるようになっている。

次に、ランプ装置４から出力された光は、レンズ１４で集光され、駆動モータ１２により一定速度で回転するカラーホイール６のカラーセグメント６ａ、６ｂ・・に入射される。そして、カラーホイール６からカラーセグメントに対応した複数の色の光が時分割で取り出され、この時分割で取り出された複数の色の光が、レンズ１８で拡大されて、ＤＭＤ素子８の変調領域（反射領域）に入射される。ＤＭＤ素子駆動制御手段２４は、画像データに基づいて、ＤＭＤ素子８を駆動、制御して、時分割で取り出された光を順次変調し、これによって、色順次表示画像を形成することができる。つまり、時分割で画像をカラー表示することができる。なお、制御装置２０から送信された、ＤＭＤ素子８に入射する色の情報及び画像データに基づいて、ＤＭＤ素子駆動制御手段２４は、ＤＭＤ素子８を駆動して順次光の変調を行なうことができる。
更に、この変調された光を投射レンズ１０で拡大して、画像データに基づく色順次表示画像を、スクリーン１８に投射することができる。ここで、時分割レートを、例えば、１秒で６０フレーム以上の画像が表示できるようにする場合には、人の目には、順次表示される青、緑、赤等の画像が残像として残り、カラー画像として知覚することができる。

（本発明に係るカラーホイールの実施形態の説明）
次に、本発明に係るカラーホイール６の具体的な実施形態に関して、以下に説明を行なう。
本実施形態では、輝度重視モードと色重視モードの２つの投射モードが備えられている。ここで、「輝度重視モード」とは、投射画像を明るく映し出すことを重視したモードであり、明暗、白黒の差をはっきり付けることができるので、遠くからでも投射画像をはっきり視認することができるモードである。つまり、画像の最も明るい部分と最も暗い部分との明暗比であるコントラスト比を高く取ることができるので、部屋の光にも影響されにくいモードであるといえる。
ここで、例えば、ランプ装置４として超高圧水銀ランプを用いた場合、緑、白等の色は強度が強く、赤、黄等の色は強度が弱くなる傾向にある。輝度重視モードでは、この強度が強い色の光の光束を高めることによって、カラーホイールから取り出された光の全体的な光束を効果的に高めることができるので、投射画像の明るさを増すことができる。

一方、色重視モードは、画像データの色に忠実に色が再現されることを重視したモードである。上記のように、高圧水銀ランプの分光特性から、強度の強い色と強度の弱い色が存在するため、ランプ装置４からの出力を一定にして、各色を当分に時分割した場合には、画像データの色に忠実に色を再現することができず、所謂ホワイトバランスが崩れた画像が投射される恐れがある。
このため、色重視モードでは、強度が弱い色の光束を高めることによって、カラーホイール６から取り出される各色の光の光束のバランスを改善することができるので、画像データの色に忠実な投射画像を得ることができる。
以上のように、本発明に係るプロジェクタ２では、使用状況に応じて輝度重視モード及び色重視モードに変更することが可能であるが、それに対応するカラーホイール６の各カラーセグメント６ａ、６ｂ・・の配置について、具体的な実施形態の説明を以下に行なう。

＜カラーホイールの第１の実施形態の説明＞
始めに、図２及び図３を参照ながら、本発明に係るカラーホイールの第１の実施形態の説明を行なう。本実施形態では、図２（ａ）に示すように、青、緑、赤の光の３原色、及び白、黄の２つの中間色の計５つの異なる色のカラーセグメント６ａ〜６ｅに分割されている。そして、図２（ｂ）に示すように、各カラーセグメントの中心角は、緑のセグメント６ａが８０°、白のセグメント６ｂが６５°、黄のセグメント６ｃが３５°、赤のセグメント６ｄが１１０°、青のセグメント６ｅが７０°に設定されている。

また、図３に示すように、互いに隣り合った強度が強い色のセグメントである緑のセグメント６ａと白のセグメント６ｂとによって、色領域１が構成されており、色領域１の中心角は、１４５°（＝８０°＋６５°）となっている。また、色領域１は、原色のセグメント（緑のセグメント６ａ）と中間色のセグメント(白のセグメント６ｂ)とにより構成されている。

一方、互いに隣り合った強度が弱い色のセグメントである黄のセグメント６ｃと赤のセグメント６ｄとによって、色領域２が構成されており、色領域２の中心角は、１４５°（＝３５°＋１１０°）となっている。また、原色のセグメント（赤のセグメント６ｄ）と中間色のセグメント(黄のセグメント６ｃ)とにより構成されている。
以上のように、２つの隣り合った比視感度が高いカラーセグメントから構成された色領域１の中心角と、２つの隣り合った比視感度が弱く、強度が弱いカラーセグメントから構成された色領域２の中心角とは同一である。

このようにカラーセグメント６ａ〜６ｅが配置されたカラーホイール６を用いて、時分割で各色の光を取り出して画像を投射する場合における、ランプ装置４に入力する電流値の入力波形を図３に示す。基本的に、直流電流を用いるランプ装置４の抵抗をＲ、ランプ装置４に入力する電流をＩ、ランプ装置４に入力する電圧をＶ，ランプ装置４に供給する電力をＰとすれば、
Ｐ＝ Ｖ・Ｉ ＝ Ｉ^２・Ｒ ＝ Ｖ^２／Ｒ （ＳＩ単位では、Ｊ／Ｓ）である。
従って、ランプ装置４に入力する電流値Ｉを高めれば、供給電力が高まり（電流の２乗に比例）、それに応じて、ランプ装置４から出力する光の光束が高められる。図３に示すように、本実施形態では、通常時にランプ装置４へ入力する電流値を１００％とすると、光束を高める特別時には、ランプ装置４へ入力する電流値が１３５％になっている。ランプ装置４から出力する光の光束も、図３に示す波形に対応して変化する。
本実施形態では、ランプ装置４へ入力する電流値を、連続的に変化させたり、３つ以上の複数のステップで変更したりせずに、２段回の入力設定を行なうように構成されている。このようにすることによって、ランプ駆動制御回路２２の構成を簡素化することができ、装置の製造コストを抑制し、保守性に優れた装置を提供することができる。なお、本実施形態では、特別時における電流値が、通常時の１３５％になっているが、これに限られるものではなく、ランプ装置４の分光特性や、カラーセグメントの配置等に応じて、任意の値を設定することができる。例えば、１２０〜１５０％の範囲の値を設定することを例示することができる。

ここで、図３上図のＡ．輝度重視モードにおいては、色領域１がカラーホイール６へ入射された光の光路を横切るとき、つまり色領域１の色（緑及び白色）の光が取り出されるときに、ランプ装置４へ入力する電流値を通常時の１３５％に上げて、ランプ装置４から出力する光の光束を高め、カラーホイール６から取り出される光の光束を高めることができる。これによって、比視感度が高い色の光の光束を高めることができ、カラーホイール６から取り出された光の全体的な光束を効果的に高めることができるので、投射画像の明るさを増すことができ、輝度重視モードの機能を発揮することができる。

一方、図３下図のＢ．色重視モードにおいては、色領域２が光路を横切るとき、つまり色領域２の色（赤及び黄色）の光が取り出されるときに、ランプ装置４へ入力する電流値を通常時の１３５％に上げて、ランプ装置４から出力する光の光束を高め、カラーホイール６から取り出される光の光束を高めることができる。これによって、比視感度が低く、強度が弱い色の光の光束を高めることができ、カラーホイール６から取り出される光の各色の光束のバランスを改善することができるので、画像データの色に忠実な投射画像を得ることができ、色重視モードの機能を発揮することができる。

輝度重視モード及び色重視モードの何れの場合においても、供給する電力を高める必要があるカラーセグメントが隣り合っているので、供給する電力を高めるタイミングは、カラーホイール６が１回転する間に１回だけであり、供給する電力を高める必要がある複数のカラーセグメントが隣り合っていない場合に比べて、ランプ装置４の寿命を大幅に伸ばすことができる。
また、本実施形態では、色領域１及び色領域２において、原色のカラーセグメントと中間色のカラーセグメントとが隣り合っているので、色を段階的に変化させていくことができ、美しく発色された画像を得ることができる。また、セグメントの切り替え時における画像の明るさを増すことができる。

次に、カラーホイール６が１回転する場合の通常時の時間ｔ１と、特別時の時間をｔ２を計算すると以下のようになる。ここで、カラーホイール６が１回転する時間をｔとすると、
輝度重視モード及び色重視モードの何れにおいても、色領域１及び色領域２の中心角が同一（本実施形態では１４５°）なので、何れのモードにおいても、
ｔ１ ＝ １４５／３６０ × ｔ
ｔ２ ＝ （３６０−１４５）／３６０ × ｔ
となり、通常時の時間ｔ１及び特別時の時間ｔ２は一定である。
よって、供給する電力を高める時間を常に一定にできるので、ランプ装置４の寿命を延ばすことができる。また、ランプ装置４の出力も２段階で変化させるだけであり、ランプ駆動制御回路２２も簡素化することができるので、プロジェクタ２の製造コストの低減も図れる。

次に、図３を参照して、輝度重視モードの場合のカラーホイール６が１回転したときのランプ装置４へ供給する電力量と、色重視モードの場合のカラーホイール６が１回転したときのランプ装置４への供給する電力量とを比較する。ここで、ランプ装置４の抵抗をＲ、通常時のランプ装置４への入力電流をＩとすると、カラーホイール６が１回転するときの供給電力量Ｗは、輝度重視モード及び色重視モードの何れにおいても、通常時の時間ｔ１及び特別時の時間ｔ２が同一なので、
Ｗ＝ Ｉ^２・Ｒ×ｔ１ ＋ （１．３５Ｉ）^２・Ｒ×ｔ２
となり、供給電力量Ｗは、常に一定である。
従って、輝度重視モード及び色重視モード何れにおいても、常に、最も高い効率でランプ装置４へ電力を供給することができる。

＜カラーホイールの第２の実施形態の説明＞
次に、図４及び図５を参照ながら、本発明に係るカラーホイールの第２の実施形態の説明を行なう。なお、以下の実施形態では、カラーセグメントの構成色及び配置、並びに色領域１及び色領域２を構成するカラーセメントが異なる以外は、上記のカラーホイールの第１の実施形態と同様である。従って、以下の説明においては、上記のカラーホイールの第１の実施形態と異なる点に絞って説明を行なう。
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、青、緑、赤の光の３原色、及び白、黄、シアンの３つの中間色の計６つの異なる色のカラーセグメント６ａ〜６ｆに分割されている。そして、図４（ｂ）に示すように、各カラーセグメントの中心角は、緑のセグメント６ａが８０°、白のセグメント６ｂが３０°、黄のセグメント６ｃが３５°、赤のセグメント６ｄが１１０°青のセグメント６ｅが７０°、シアンのセグメント７ｆが３５°に設定されている。

また、図５に示すように、互いに隣り合った強度が強い色のセグメントである緑のセグメント６ａと白のセグメント６ｂとによって、色領域１が構成されており、色領域１の中心角は、１１０°（＝８０°＋３０°）となっている。色領域１は、原色のセグメント（緑のセグメント６ａ）と中間色のセグメント(白のセグメント６ｂ)とにより構成されている。

一方、色領域２は、強度が弱い色のセグメントである赤のセグメント６ｄのみによって構成されており、色領域２の中心角は、赤のセグメント６ｄと同じ１１０°となっている。
以上のように、２つの隣り合った比視感度が高いカラーセグメントから構成された色領域１の中心角と、１つの比視感度が低く、強度が弱いカラーセグメントで構成された色領域２の中心角は同一である。
また、図５上図に示すように、Ａ．輝度重視モードでは、色領域１が光路を横切るときに、ランプ装置４へ入力する電流値を通常時の１３５％に上げ、Ｂ．色重視モードでは、色領域２が光路を横切るときに、ランプ装置４へ入力する電流値を通常時の１３５％に上げている。

＜カラーホイールの第３の実施形態の説明＞
次に、図６を参照ながら、本発明に係るカラーホイールの第３の実施形態の説明を行なう。この実施形態では、図４に示すカラーホイール６を用いており、色領域１及び色領域２を構成するカラーセグメントが、上記のカラーホイールの第２の実施形態と異なっている。
図６に示すように、互いに隣り合った強度が強い色のセグメントであるシアンのセグメント６ｆと、緑のセグメント６ａと、白のセグメント６ｂとによって、色領域１が構成されており、色領域１の中心角は、１４５°（＝３５°＋８０°＋３０°）となっている。色領域１は、原色のセグメント（緑のセグメント６ａ）と、その両側に配置された中間色のセグメント(シアンのセグメント６ｆと白のセグメント６ｂ)とにより構成されている。

一方、互いに隣り合った強度が弱い色のセグメントである黄のセグメント６ｃと赤のセグメント６ｄとによって、色領域２が構成されており、色領域２の中心角は、１４５°（＝３５°＋１１０°）となっている。また、原色のセグメント（赤のセグメント６ｄ）と中間色のセグメント(黄のセグメント６ｃ)とにより構成されている。
以上のように、３つの隣り合った比視感度が高いカラーセグメントから構成された色領域１の中心角と、２つの隣り合った比視感度が低く、強度が弱いカラーセグメントから構成された色領域２の中心角が同一である。
また、図６に示すように、Ａ．輝度重視モードでは、色領域１が光路を横切るときに、ランプ装置４へ入力する電流値を通常時の１３５％に上げ、Ｂ．色重視モードでは、色領域２が光路を横切るときに、ランプ装置４へ入力する電流値を通常時の１３５％に上げている。

＜カラーホイールの第４の実施形態の説明＞
次に、図７及び図８を参照ながら、本発明に係るカラーホイールの第４の実施形態の説明を行なう。本実施形態では、図７（ａ）に示すように、青、緑、赤の光の３原色、及び白、黄、シアンの３つの中間色の計６つの異なる色のカラーセグメント６ａ〜６ｆに分割されている。そして、図７（ｂ）に示すように、各カラーセグメントの中心角は、赤のセグメント６ａが８０°、黄のセグメント６ｂが３０°、緑のセグメント６ｃが３５°、白のセグメント６ｄが１１０°、青のセグメント６ｅが７０°、及びシアンのセグメント７ｆが３５°に設定されている。

次に、図８に示すように、色領域１は、強度が強い色のセグメントである白のセグメント６ｄのみによって構成されており、色領域１の中心角は、白のセグメント６ｄと同じ１１０°となっている。

一方、互いに隣り合った強度が弱い色のセグメントである赤のセグメント６ａと黄のセグメント６ｂとよって、色領域２が構成されており、色領域２の中心角は、１１０°（＝８０°＋３０°）となっている。また、原色のセグメント（赤のセグメント６ａ）と中間色のセグメント(黄のセグメント６ｂ)とにより構成されている。
以上のように、１つの比視感度が高いカラーセグメントから構成された色領域１の中心角と、２つの隣り合った比視感度が低く、強度が弱いカラーセグメントから構成された色領域２の中心角は同一である。
また、図８に示すように、Ａ．輝度重視モードでは、色領域１が光の光路を横切るときに、ランプ装置４へ入力する電流値を通常時の１３５％に上げ、Ｂ．色重視モードでは、色領域２が光の光路を横切るときに、ランプ装置４へ入力する電流値を通常時の１３５％に上げている。
以上のように、カラーホイール６の実施形態として４つの実施形態を示したが、これに限られるものではなく、７つ以上のカラーセグメントで分割されたカラーホイール６を始めとして、その他の任意のカラーホイールの実施形態が考えられる。

（本発明に係るプロジェクタのその他の実施形態の説明）
本発明に係るプロジェクタの実施形態は、上記の実施形態に限られるものではなく、その他の様々な実施形態が本発明に含まれる。

本発明に係るプロジェクタの１つの実施形態の全体構成を示す模式図である。 本発明に係るカラーホイールの第１の実施形態を示す（ａ）模式図、及び（ｂ）表である。 本発明に係るカラーホイールの第１の実施形態を用いた場合のランプ装置への入力電流波形を示す図である。 本発明に係るカラーホイールの第２の実施形態を示す（ａ）模式図、及び（ｂ）表である。 本発明に係るカラーホイールの第２の実施形態を用いた場合のランプ装置への入力電流波形を示す図である。 本発明に係るカラーホイールの第３の実施形態を用いた場合のランプ装置への入力電流波形を示す図である。 本発明に係るカラーホイールの第４の実施形態を示す（ａ）模式図、及び（ｂ）表である。 本発明に係るカラーホイールの第４の実施形態を用いた場合のランプ装置への入力電流波形を示す図である。

符号の説明

２ プロジェクタ
４ ランプ装置
４ａ ランプ
４ｂ リフレクタ
６ カラーホイール
６ａ・・ カラーセグメント
８ 光変調素子（ＤＭＤ素子）
１０ 投射レンズ
１２ 駆動モータ
１４ ライトパイプ
１６ レンズ
１８ スクリーン
２０ 制御装置
２２ ランプ駆動制御回路
２４ モータ駆動制御回路
２６ 光変調素子駆動制御回路

Claims (7)

1. 光源と、
   カラーフィルタを有する複数のカラーセグメントに分割されたカラーホイールを備え、前記光源から出力された光を一定速度で回転する前記カラーホイールに入射させ、前記カラーホイールから時分割で複数の色の光を取り出す時分割色光取出手段と、
   画像データに基づいて、前記時分割色光取出手段から取り出された複数の色の光を順次変調して色順次表示画像を形成する光変調手段と、
   前記光変調手段により形成された前記色順次表示画像を拡大して投射する投射手段と、
   を備えた色順次表示式プロジェクタであって、
   前記各カラーセグメントが、前記カラーホイールの回転中心に対して所定の中心角をなすように配置され、
   隣り合う２以上の前記カラーセグメントから構成される第１色領域の中心角が、他の前記カラーセグメントまたは他の隣り合う２以上の前記カラーセグメントから構成される第２色領域の中心角と等しく、
   前記第１色領域または前記第２色領域が、前記カラーホイールへ入射した光の光路を横切る間、前記光源から出力する光束を高めることを特徴とするプロジェクタ。
2. 画像の投射モードに応じて、前記第１色領域が前記光路を通過する間に前記光源から出力する光束を高める設定と、前記第２色領域が前記光路を通過する間に前記光源から出力する光束を高める設定と、に切り替え可能であることを特徴とする請求項１に記載のプロジェクタ。
3. 前記光源への供給する電力を高めて前記光源から出力される光の光束を高める場合に、
   前記画像の投射モードが変更されても、前記カラーホイール１回転当たりの前記光源へ供給する電力量が一定であることを特徴とする請求項２に記載のプロジェクタ。
4. 前記画像の投射モードに輝度重視モードと色重視モードとが含まれ、
   前記第１色領域及び前記第２色領域のうち、一方が比視感度が高い色で主に構成され、もう一方が比視感度が低く、強度が弱い色で主に構成されている場合に、
   前記輝度重視モードでは、前記比視感度が強い色で構成された色領域が前記光路を通過する間に前記光源から出力する光束を高くし、
   前記色重視モードでは、前記比視感度が低く、強度が弱い色で構成された色領域が前記光路を通過する間に前記光源から出力する光束を高くすることを特徴とする請求項２または３に記載のプロジェクタ。
5. 前記カラーホイールが、５色以上の異なる色の前記カラーセクションで分割されていることを特徴とする請求項１から４の何れか1項に記載のプロジェクタ。
6. 前記第１色領域または前記第２色領域において、原色の前記カラーセグメントと中間色の前記カラーセグメントが隣り合うように配置されていることを特徴とする請求項５に記載のプロジェクタ。
7. 前記第１色領域及び前記第２色領域におけるカラーセグメントの構成が、
   （１）前記第１色領域が緑及び白のカラーセグメントから構成され、前記第２色領域が赤及び黄のカラーセグメントから構成される場合、
   （２）前記第１色領域が白のカラーセグメントから構成され、前記第２色領域が赤及び黄のカラーセグメントから構成される場合、
   （３）前記第１色領域が緑及び白のカラーセグメントから構成され、前記第２色領域が赤のカラーセグメントから構成される場合、及び
   （４）前記第１色領域が緑、白、及びシアンのカラーセグメントから構成され、前記第２色領域が赤及び黄のカラーセグメントから構成される場合、
   の何れかであることを特徴とする請求項６に記載のプロジェクタ。

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