JP2010079156A - プロジェクションシステムおよびプロジェクタ - Google Patents

Abstract

【課題】広い輝度ダイナミックレンジでの画像表示を可能とする。
【解決手段】プロジェクタＰＪ１と、スクリーンとを有するプロジェクションシステムであって、プロジェクタＰＪ１は、第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を発生する光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂと、投射すべき画像に対応する画像データに基づいて第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を変調して色画像光を生成する色画像光生成部２００と、紫外線光を発生する光源３００と、前記画像データの輝度成分に基づいて紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部４００と、色画像光生成部２００によって生成された色画像光と輝度画像光生成部４００によって生成された輝度画像光とを合成する合成光学系５００とを有し、前記スクリーンは、紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、広い輝度ダイナミックレンジでの画像表示を可能とするプロジェクションシステムおよびプロジェクタに関する。

プロジェクタは、大画面で高精細な画像の表示が可能な画像表示装置として様々な分野で使用されている。確かに、プロジェクタの高精細化についてはより改善が進んでいるが、その一方で、より広い輝度ダイナミックレンジを有するプロジェクタの要求もある。このような観点から、最近では、プロジェクタにおいて、広い輝度ダイナミックレンジを得るための技術も種々提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２参照）。

特許文献１に開示された技術（第１従来技術という）は、液晶パネルなどの光変調素子を用いた第１光変調部と、デジタルミラーデバイスなどによる反射型の光変調素子を用いた第２光変調部を有している。そして、第１光変調部においては、表示すべき画像に対応する画像データに基づいて光源からの光を変調（１次変調）してＲＧＢの各色の画像光を出力して、これら各画像光を合成した合成画像光をリレーレンズなどの光学系を介して第２変調部に与え、第２変調部では、与えられた合成画像光を変調（２次変調）する。このように、光変調を２段階で行う構成を有することにより、広い輝度ダイナミックレンジの実現が可能であるとしている。

特許文献２に記載された技術（第２従来技術という）も、光変調を２段階で行うという点については特許文献１に開示されたプロジェクタと共通している。

特開２００５−２４１７３８号公報 特開２００６−３８９９４号公報

しかしながら、上記した第１従来技術および第２従来技術は、いずれの場合も第１光変調部で変調された画像光を再び第２光変調部に入力させるというように、光変調を２段階で行う構成となっているため、「むら」がより強調されやすくなるという問題がある。

本発明は、光変調を２段階で行う構成とすることなく広い輝度ダイナミックレンジでの画像表示を可能とするプロジェクションシステムおよびプロジェクションシステムに用いられるプロジェクタを提供することを目的とする。

本発明の第１のプロジェクションシステムは、プロジェクタと、スクリーンとを有するプロジェクションシステムであって、前記プロジェクタは、第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を発生する光源と、投射すべき画像に対応する画像データに基づいて前記第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を変調して色画像光を生成する色画像光生成部と、紫外線光を発生する光源と、前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部と、前記色画像光生成部によって生成された色画像光と前記輝度画像光生成部によって生成された輝度画像光とを合成する合成光学系とを有し、前記スクリーンは、前記紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されていることを特徴とする。

本発明の第１のプロジェクションシステムは、色画像光生成部においては、画像データに基づいて各色成分（例えば、ＲＧＢ）の色光を変調して色画像光を生成し、また、輝度画像光生成部においては、当該画像データの輝度成分（輝度画像データ）に基づいて近紫外線光を変調して輝度画像光を生成し、これら、色画像光と輝度画像光とを合成光学系で合成したのちにスクリーンに投射するようにしている。なお、このとき、色画像光生成部と輝度画像光生成部において設けられるそれぞれの光変調素子の対応する画素が一致するように設定されている。

一方、スクリーンには紫外線によって励起さて蛍光を発する蛍光物質が塗布されているので、紫外線による輝度画像光によって蛍光物質が発光する。すなわち、スクリーン上に投射されている画像のうち、色が現われている画像の領域においては、スクリーン自体が蛍光物質によって発光する状態となる。このとき、蛍光物質の発光度合いは輝度画像データの輝度値が高いほど高いものとなる。また、黒画像（輝度値がゼロ）の領域は蛍光物質が励起されないので、そのまま黒画像表示がなされる。

これにより、明るい画像はより明るく表示されるため、従来から一般的に存在するプロジェクタ（一般的なプロジェクタという）によって画像を投射する場合に比べて、輝度ダイナミックレンジを広くすることができる。また、本発明のプロジェクションシステムは、光変調を２段階で行う構成ではないので、「むら」が生じにくく高品質な画像とすることができる。

本発明の第１のプロジェクションシステムにおいては、前記紫外線光は、近紫外線光であることが好ましい。
このように、紫外線光として可視光により近い近紫外線光を用いることで、人体に与える紫外線の影響を抑制することができる。なお、本発明のプロジェクションシステムにおいて用いる近紫外線光としては、３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の近紫外線光が好ましい。

本発明の第２のプロジェクションシステムは、それぞれが投射する画像がスクリーン上で重畳するように設定された第１プロジェクタおよび第２プロジェクタと、スクリーンとを有するプロジェクションシステムであって、前記第１プロジェクタは、第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を発生する光源と、投射すべき画像に対応する画像データに基づいて前記第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を変調して色画像光を生成する色画像光生成部とを有し、前記第２プロジェクタは、紫外線光を発生する光源と、前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部とを有し、前記スクリーンは、前記紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されていることを特徴とする。

これは、色画像を投射する一般的なプロジェクタ（第１プロジェクタ）及び輝度画像を投射するプロジェクタ（第２プロジェクタ）の２つのプロジェクタと、蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されているスクリーンとを用いてプロジェクションシステムを構成した場合であり、プロジェクションシステムをこのような構成とすることによっても、前記本発明の第１のプロジェクションシステムと同様の効果が得られる。

本発明の第３のプロジェクションシステムは、それぞれが投射する画像がスクリーン上で重畳するように設定され第１画像投射ユニットおよび第２画像投射ユニットを有するプロジェクタと、スクリーンとを有するプロジェクションシステムであって、第１画像投射ユニットは、第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を発生する光源と、投射すべき画像に対応する画像データに基づいて前記第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を変調して色画像光を生成する色画像光生成部とを有し、前記第２画像投
射ユニットは、紫外線光を発生する光源と、前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部とを有し、前記スクリーンは、前記紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されていることを特徴とする。

これは、本発明の第２のプロジェクションシステムの変形例であって、１つのプロジェクタに、色画像の投射が可能な画像投射ユニット（第１画像投射ユニット）と、輝度画像の投射が可能な画像投射ユニット（第２画像投射ユニット）の２つの画像投射ユニットを組み込んだものであって、このようなプロジェクタを用いてプロジェクションシステムを構成することによっても、前記本発明の第１のプロジェクションシステムと同様の効果が得られる。

本発明の第４のプロジェクションシステムは、プロジェクタと、スクリーンとを有するプロジェクションシステムであって、前記プロジェクタは、紫外線光を発生する光源と、前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部とを有し、前記スクリーンは、前記紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されていることを特徴とする。

このように、本発明の第４のプロジェクションシステムは、紫外線光による輝度画像を投射するプロジェクタと、少なくとも画像投射面に蛍光物質が塗布されたスクリーンとによってプロジェクションシステムを構成するというものである。このようなプロジェクションシステムにおいては、輝度画像データに基づいて紫外線光が変調されて輝度画像光が生成され、その輝度画像光は、蛍光物質が塗布されたスクリーンに投射される。これにより、スクリーンでは、輝度画像光によって蛍光物質が励起されて発光し、蛍光物質の発光による画像表示がなされる。

このようなプロジェクションシステムを、例えば、プラネタリウム、飲食店、結婚式場、ショーウインドウなどに使用することにより、一般的なプロジェクタによる表示では得られない格別な演出効果を得ることができる。

本発明の第１のプロジェクタは、プロジェクタと、紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されたスクリーンとを有するプロジェクションシステムに用いられる前記プロジェクタであって、第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を発生する光源と、投射すべき画像に対応する画像データに基づいて前記第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を変調して色画像光を生成する色画像光生成部と、紫外線光を発生する光源と、前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部と、前記色画像光生成部によって生成される色画像光と前記輝度画像光生成部によって生成される輝度画像光とを合成する合成光学系とを有することを特徴とする。

本発明の第１のプロジェクタがこのような構成を有することにより、この第１のプロジェクタと、蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されたスクリーンとを組み合わせることによって、前記本発明の第１のプロジェクションシステムを構成することができる。

本発明の第２のプロジェクタは、プロジェクタと、紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されたスクリーンとを有するプロジェクションシステムにおいて用いられる前記プロジェクタであって、紫外線光を発生する光源と、前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部とを有ることを特徴とする。

本発明の第２のプロジェクタがこのような構成を有することにより、この第２のプロジェクタおよび一般的なプロジェクタの２つのプロジェクタと、蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されたスクリーンとを組み合わせることにより、前記本発明の第２のプロジェクションシステムを構成することができる。また、この第２のプロジェクタのみと、画像投射面に蛍光物質が塗布されたスクリーンとを組み合わせることにより、本発明の第４のプロジェクションシステムを構成することができる。

本発明の第３のプロジェクタは、それぞれが投射する画像がスクリーン上で重畳するように設定された第１画像投射ユニットおよび第２画像投射ユニットを有するプロジェクタと、紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されたスクリーンとを有するプロジェクションシステムに用いられるプロジェクタであって、第１画像投射ユニットは、第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を発生する光源と、投射すべき画像に対応する画像データに基づいて前記第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を変調して色画像光を生成する色画像光生成部とを有し、前記第２画像投射ユニットは、紫外線光を発生する光源と、前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部とを有することを特徴とする。

本発明の第３のプロジェクタがこのような構成を有することにより、この第３のプロジェクタと、蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されたスクリーンとを組み合わせることによって、前記本発明の第３のプロジェクションシステムを構成することができる。

なお、前記本発明の第２〜第４のプロジェクションシステムおよび第１〜第３のプロジェクタにおいても、紫外線光は、近紫外線光であることが好ましい。

以下、本発明の実施形態について説明する。

[実施形態１]
図１は実施形態１に係るプロジェクションシステム１０の構成を示す図である。実施形態１に係るプロジェクションシステム１０は、図１に示すように、プロジェクタＰＪ１とスクリーンＳＣＲとを有している。スクリーンＳＣＲには、紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が塗布されている。スクリーンＳＣＲに対する蛍光物質の塗布は、スクリーン全体の面であってもよく、また、プロジェクタによって画像が投射される面（画像投射面という）のみであってもよい。なお、後述する実施形態２〜４に係るプロジェクションシステムにおいて用いられるスクリーンＳＣＲも同様に蛍光物質が塗布されている。

図２は実施形態１に係るプロジェクションシステム１０において用いられるプロジェクタＰＪ１の光学系の主要部を模式的に示す図である。プロジェクタＰＪ１は、図１に示すように、第１色成分としての赤色（Ｒ）、第２色成分としての緑色（Ｇ）および第３色成分としての青色（Ｂ）を発光する光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂと、色画像光を生成する色画像光生成部２００と、紫外線光（例えば３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長の近紫外線光が好ましい）を発生する光源３００と、輝度画像光を生成する輝度画像光生成部４００と、色画像光生成部２００によって生成される色画像光（Ｐ偏光成分とする）と輝度画像光生成部４００によって生成される輝度画像光（Ｓ偏光成分とする）とを合成する合成光学系としての偏光合成プリズム５００と、投射光学系６００とを有している。なお、偏光合成プリズム５００は、紫外線光の透過率の高い石英などを用いたものが好ましい。

色画像光生成部２００は、投射すべき画像に対応する画像データに基づいて光源１００
Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂから射出されるＲＧＢの各色成分の光を変調して、ＲＧＢの各画像光を生成する第１光変調部としての光変調素子（液晶パネル２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂとする）と、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂに対応して設けられるインテグレータ光学系２２０Ｒ，２２０Ｇ，２２０Ｂと、液晶パネル２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂで変調されたＲＧＢの各画像光を合成するクロスダイクロイックプリズム２３０と、クロスダイクロイックプリズム２３０の出力側に設けられた偏光板（Ｓ偏光成分を吸収してＰ偏光成分を透過する偏光板）２４０とを有している。

輝度画像光生成部４００は、投射すべき画像に対応する画像データの輝度成分に基づいて光源３００で発光される紫外線光を変調する第２光変調部としての光変調素子（液晶パネル４１０とする）と、光源３００に対応して設けられるインテグレータ光学系４２０と、液晶パネル４１０の出力側に設けられた偏光板（Ｐ偏光成分を吸収してＳ偏光成分を透過）４３０とを有している。

なお、色画像光生成部２００および輝度画像光生成部４００は、それぞれの光変調素子の対応する画素が一致するように設定されているものとする。

また、色画像光生成部２００および輝度画像光生成部４００は、主要な構成要素のみが図示されており、本発明を説明する上で特に必要としない構成要素については図示を省略する。また、図２においては、色画像光生成部２００に対する光源としては、ＲＧＢの各色光を発光するそれぞれの光源（光源１００Ｒ、光源１００Ｇ、光源１００Ｂ）を用いた場合が例示されているが、これに限られるものではなく、ＲＧＢの色成分を含む１つの光源からの光を色分離光学系で分離して、分離したＲＧＢの各色光をそれぞれ対応する液晶パネル２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂに入射させる構成であってもよい。また、近紫外線光を発生する光源３００としては、近紫外線ＬＥＤなどを用いたレーザ発生装置であってもよい。

ところで、色画像光生成部２００における液晶パネル２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂの駆動部（光変調素子駆動部）には、表示すべき画像に対応する画像データが与えられ、輝度画像光生成部４００における液晶パネル４１０の駆動部（光変調素子駆動部）には、表示すべき画像に対応する画像データの輝度成分（輝度画像データという）が与えられる。このような画像データ制御は画像データ制御装置（図３参照）によって行われる。

図３は画像データ制御装置の構成を示す図である。画像データ制御装置は、図３に示すように、投射すべき画像に対応する画像データが入力される画像データ入力部８１０と、画像データ入力部８１０に入力された画像データから輝度成分を取得するなどの処理を行う画像データ処理部８２０と、色画像光生成部２００の液晶パネル２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂを駆動する光変調素子駆動部８３０Ｒ，８３０Ｇ，８３０Ｂと、輝度画像光生成部４００の液晶パネル４１０を駆動する光変調素子駆動部８４０とを有している。

画像データ処理部８２０は、画像データ入力部８１０に入力された画像データを色画像光生成部２００の光変調素子駆動部８３０Ｒ，８３０Ｇ，８３０Ｂに与えるとともに、入力された画像データから輝度成分を取得して輝度画像データとして輝度画像光生成部４００の光変調素子駆動部８４０に与える機能を有する。

以上のように構成されたプロジェクタＰＪ１と、蛍光物質が塗布されたスクリーンＳＣＲとを用いて、実施形態１に係るプロジェクションシステム１０が構成される。このように構成されたプロジェクションシステム１０において、プロジェクタＰＪ１の色画像光生成部２００では、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂで発光されたＲＧＢの各色光は、それぞれ対応する液晶パネル２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂで画像データに基づいて変調さ
れて、ＲＧＢの各画像光としてクロスダイクロイックプリズム２３０に入射される。これにより、ＲＧＢの各画像光はクロスダイクロイックプリズム２３０によって合成されて色画像光が生成され、生成された色画像光は偏光合成プリズム５００に入射される。

一方、輝度画像光生成部４００では、光源３００から発光された近紫外線光は、液晶パネル４１０で輝度画像データに基づいて変調されて、輝度画像光として偏光合成プリズム５００に入射される。

偏光合成プリズム５００では、色画像光生成部２００で生成された色画像光と輝度画像光生成部４００で生成された輝度画像光とが合成され、その合成画像光が投射光学系６００によってスクリーンＳＣＲに投射される。なお、色画像光生成部２００および輝度画像光生成部４００は、それぞれの光変調素子の対応する画素が一致するように設定されているので、色画像光生成部２００および輝度画像光生成部４００で生成されそれぞれの画像光を合成した合成画像光による画像は、スクリーンＳＣＲ上で画素ずれがない状態で重畳されて表示される。

ところで、スクリーンＳＣＲには紫外線によって励起される蛍光物質が塗布されているので、輝度画像光生成部４００によって生成された輝度画像光によって蛍光を発する。すなわち、色画像光によって色が現われている画像の領域、すなわち、輝度画像光の輝度値が所定値以上の領域においては、スクリーンＳＣＲ自体が蛍光物質によって発光する状態となる。このときスクリーンＳＣＲにおける蛍光物質の発光の度合いは、輝度画像光の輝度値が高いほど高く（明るく）なる。また、スクリーンＳＣＲ上における黒画像（輝度値がゼロ）の領域は、蛍光物質が励起されないので、そのまま黒表示がなされる。

これにより、実施形態１に係るプロジェクションシステム１０においては、輝度値の高い明るい画像は、より明るく表示される。このため、一般的なプロジェクタによって画像を投射する場合、すなわち、実施形態１に係るプロジェクションシステム１０の場合であれば、色画像光生成部２００で生成された色画像光のみを投射する場合に比べて、輝度ダイナミックレンジを広くすることができる。

[実施形態２]
図４は実施形態２に係るプロジェクションシステム２０の構成を示す図である。実施形態２に係るプロジェクションシステム２０は、図４に示すように、２台のプロジェクタ（プロジェクタＰＪ２，ＰＪ３とする）と、蛍光物質が塗布されたスクリーンＳＣＲとを有している。なお、プロジェクタＰＪ２，ＰＪ３は、それぞれの光変調素子の対応する画素が一致するように設定されており、プロジェクタＰＪ１，ＰＪ２から投射されるそれぞれの画像は、スクリーンＳＣＲ上で画素ずれがない状態で重畳されて表示されるものとする。

図５は実施形態２に係るプロジェクションシステム２０において用いられるプロジェクタＰＪ２，ＰＪ３の光学系の主要部を模式的に示す図である。図５（ａ）はプロジェクタＰＪ２の光学系の主要部を模式的に示す図であり、図５（ｂ）はプロジェクタＰＪ３の光学系の主要部を模式的に示す図である。なお、実施形態１に係るプロジェクションシステム１０と同一構成要素には同一符号が付されている。

プロジェクタＰＪ２は、図５（ａ）に示すように、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂと、色画像光を生成する色画像光生成部２００と、投射光学系６００とを有している。一方、プロジェクタＰＪ３は、図５（ｂ）に示すように、紫外線光として近紫外線光を発生する光源３００と、輝度画像光を生成する輝度画像光生成部４００と、投射光学系７００とを有している。

なお、実施形態２に係るプロジェクションシステム２０においては、画像データから輝度成分（輝度画像データ）を取得する機能（図３における画像データ処理部８２０）をプロジェクタＰＪ３に持たせることによって、画像データから輝度画像データを取得して、取得した輝度画像データを液晶パネル４１０を駆動するための光変調素子駆動部（図３における光変調素子駆動部８４０）に与えることができる。また、図３における画像データ処理部８２０の機能をコンピュータなどに組み込んで、該コンピュータからプロジェクタＰＪ２に対しては通常の画像データを与え、プロジェクタＰＪ３に対しては輝度画像データを与えるというような構成としてもよい。

このように、実施形態２に係るプロジェクションシステム２０においては、２台のプロジェクタＰＪ２，ＰＪ３のうち、プロジェクタＰＪ２（図５（ａ）参照）は、一般的なプロジェクタであり、プロジェクタＰＪ３は、近紫外線により輝度画像を投射するプロジェクタである。

このように構成された実施形態２に係るプロジェクションシステム２０において、プロジェクタＰＪ２の色画像光生成部２００では、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂで発光されたＲＧＢの各色光は、それぞれ対応する液晶パネル２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂで画像データに基づいて変調されて、ＲＧＢの各画像光としてクロスダイクロイックプリズム２３０に入射される。これにより、ＲＧＢの各画像光はクロスダイクロイックプリズム２３０によって合成されて色画像光が生成され、生成された色画像光は投射光学系６００によって投射されてスクリーンＳＣＲ上において色画像として表示される。

一方、プロジェクタＰＪ３の輝度画像光生成部４００では、光源３００から発光された近紫外線光は、液晶パネル４１０で輝度画像データに基づいて変調されて、輝度画像光が生成される。その輝度画像光は投射光学系７００によって投射され、スクリーンＳＣＲ上において輝度画像として表示される。

これにより、スクリーンＳＣＲ上においては、プロジェクタＰＪ２から投射される色画像光による色画像とプロジェクタＰＪ３から投射される輝度画像による輝度画像とが重畳して表示される。

実施形態２に係るプロジェクションシステム２０によれば、実施形態１に係るプロジェクションシステム１０と同様、輝度値の高い明るい画像はより明るく表示されるため、一般的なプロジェクタであるプロジェクタＰＪ２のみによって投射する場合に比べて、輝度ダイナミックレンジを広くすることができる。

[実施形態３］
前述の実施形態２に係るプロジェクションシステム２０においては、プロジェクタＰＪ２，ＰＪ３の２台のプロジェクタを設けて、プロジェクタＰＪ２においては色画像光を生成して投射し、プロジェクタＰＪ３においては輝度画像光を生成して投射するようにしたが、実施形態３に係るプロジェクションシステム３０は、１台のプロジェクタで色画像光と輝度画像光の両方を生成してそれぞれを投射可能としたものである。

すなわち、実施形態３に係るプロジェクションシステム３０において用いられるプロジェクタ（プロジェクタＰＪ４とする）は、色画像光を生成して投射することができる画像投射ユニットＵ１と、紫外線光による輝度画像光を生成して投射することができる画像投射ユニットＵ２とを組み込んで、画像投射ユニットＵ１からは色画像光をスクリーンＳＣＲに投射し、画像投射ユニットＵ２からは輝度画像光をスクリーンに投射するというような構成としたものである。なお、このとき、実施形態１および実施形態２に係るプロジェ
クションシステムと同様、それぞれの光変調素子の対応する画素が一致するように設定されており、スクリーンＳＣＲ上で画素ずれが生じない状態で色画像と輝度画像とが重畳して表示されるものとする。

図６は実施形態３に係るプロジェクションシステム３０において用いられるプロジェクタＰＪ４の光学系の主要部を模式的に示す図である。プロジェクタＰＪ４は、図６に示すように、第１画像投射ユニットＵ１と第２画像投射ユニットＵ２とを有している。

第１画像投射ユニットＵ１は、実施形態２に係るプロジェクションシステム２０において用いられるプロジェクタＰＪ２（図５（ａ）参照）と同様の構成を有している。したがって、図５（ａ）と同一構成要素には同一符号が付されている。

第２画像投射ユニットＵ２は、紫外線光を発生する光源として、例えば、近紫外線レーザを発光する紫外線レーザ光源３１０と、輝度画像光を生成する輝度画像光生成部４００とを有している。第２画像投射ユニットＵ２における輝度画像光生成部４００は、光変調部として、例えば、反射型の光変調用ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）デ
バイス４５０を用いた例が示されている。なお、反射型の光変調用ＭＥＭＳデバイス４５０としては、デジタルミラーデバイスなどを例示することができる。

このように構成されたプロジェクタＰＪ４において、第１画像投射ユニットＵ１の色画像光生成部２００では、光源１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂで発光されたＲＧＢの各色光は、それぞれ対応する液晶パネル２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂで画像データに基づいて変調されて、ＲＧＢの各画像光としてクロスダイクロイックプリズム２３０に入射される。これにより、ＲＧＢの各画像光はクロスダイクロイックプリズム２３０によって合成されて色画像光が生成され、生成された色画像光は投射光学系６００によって投射されてスクリーンＳＣＲ上において色画像として表示される。

一方、第２画像投射ユニットＵ２の輝度画像光生成部４００では、光源３１０から発光された近紫外線レーザ光は、反射型の光変調用ＭＥＭＳデバイスで輝度画像データに基づいて変調される。そして、変調された輝度画像光は、この場合、投射光学系としての投射レンズを用いずに、プロジェクタＰＪ４の筐体に設けられた近紫外線レーザ光を通過させるための画像通過孔９００を透過してスクリーンＳＣＲに投射されるようにしている。

これにより、スクリーンＳＣＲ上においては、第１画像投射ユニットＵ１から投射される色画像光による色画像と第２画像投射ユニットＵ２から投射される輝度画像光による輝度画像とが重畳して表示され、実施形態１および実施形態２に係るプロジェクションシステムと同様、輝度値の高い明るい画像はより明るく表示されるため、輝度ダイナミックレンジを広くすることができる。

なお、第２画像投射ユニットＵ２の構成において、図６においては、近紫外線光としてレーザ光を用いることによって、投射光学系を不要とした場合が例示されているが、投射光学系を設けてもよい。また、第２画像投射ユニットＵ２は、図５に示す構成に限られるものではなく、例えば、実施形態２に係るプロジェクションシステム２０において用いたプロジェクタＰＪ３と同じ光学系（図５（ｂ）参照）としてもよい。

[実施形態４]
図７は実施形態４に係るプロジェクションシステム４０の概略的な構成を示す図である。実施形態４に係るプロジェクションシステムは、実施形態２に係るプロジェクションシステム２０において用いたプロジェクタＰＪ３と蛍光物質が塗布されたスクリーンＳＣＲとを用いたプロジェクションシステムである。

このようなプロジェクションシステムにおいて、所定の輝度画像データをプロジェクタＰＪ３の光変調素子駆動部８４０（図３参照）に与えることによって、光源３００から発光された近紫外線光は、液晶パネル４１０で輝度画像データに基づいて変調されて、輝度画像光が生成される。その輝度画像光は投射光学系７００によってスクリーンＳＣＲに投射される。スクリーンＳＣＲには蛍光物質が塗布されているので、輝度画像光よって蛍光物質が励起されて発光し、スクリーンＳＣＲ上においては、蛍光物質の発光による画像表示がなされる。

例えば、実施形態４に係るプロジェクションシステム４０をプラネタリウムなどに用いた場合、星座の画像や星座にまつわる物語などの動画像に対応する輝度画像データをプロジェクタＰＪ３に与えることにより、その動画像をスクリーンＳＣＲ上において蛍光物質の発光によって表示させることができ、一般的なプロジェクタによる表示とは異なった演出効果が得られる。

実施形態４に係るプロジェクションシステム４０は、プラネタリウム以外にも、例えば、レストランなどの飲食店、結婚式場、ショーウインドウなど様々な場所に使用することができることは勿論であり、それぞれの場所にふさわしい輝度画像データを与えることによって、一般的なプロジェクタによる表示では得られない格別な演出効果を得ることができる。

また、実施形態４に係るプロジェクションシステム４０においては、プロジェクタとしては、光変調素子が１枚のいわゆる単板式のプロジェクタを１台用意すればよく、また、色画像を投射する必要がないので、クロスダイクロイックプリズムやダイクロイックミラーなどを不要とすることができる。これにより、プロジェクタの構成を簡易なものとすることができ、それによって、プロジェクタを安価なものとすることができる。したがって、プロジェクションシステム全体を安価に構成することができる。

なお、実施形態４に係るプロジェクションシステム４０において用いるプロジェクタＰＪ３は、図７に示すような構成に限られるものではなく、例えば、光変調素子としては、デジタルミラーデバイスを用いたものであってもよい。光変調素子としてデジタルミラーデバイスを用いた場合も、色画像を投射する必要がないので、カラーホイールなどの構成要素が不要となり、カラーブレイキングなどが発生することなく、スムーズな動画再生が可能となる。また、プロジェクタＰＪ３として、実施形態３に係るプロジェクションシステム３０において用いたプロジェクタＰＪ４における第２画像投射ユニットＵ２に示すような構成のものであってもよい。

なお、本発明は前述の各実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変形実施が可能となるものであり、例えば、下記の（１）〜（３）に示すような変形も可能である。

（１）前述の各実施形態では言及しなかったが、スクリーンＳＣＲに蛍光物質を塗布する際の蛍光物質の塗布量は、スクリーンＳＣＲの塗布面において均一としてもよく、また、画像投射面の領域に応じて変化させるようにしてもよい。すなわち、一般的なプロジェクタは、スクリーンに投射された画像の周辺部側の領域が中央部側の領域に比べて暗くなる特性がある。このことを考慮して、画像投射面の周辺側の領域に対しては蛍光物質の塗布量を多くし、中央部側の領域に対しては蛍光物質の塗布量を少なくして、紫外線光による最大輝度を均一化することにより、輝度むらを低減することができる。

また、一般的なプロジェクタ（前述の各実施形態における色画像を投射するプロジェク
タ）の光変調素子（ＲＧＢに対応するの各液晶パネル）の輝度むらを測定し、測定した輝度むらを、輝度画像を投射するプロジェクタの輝度情報とスクリーンにおける蛍光物質の塗布量の分布とに応じてスタックさせることによっても、輝度むらを低減することができる。

（２）前述の各実施形態においては、色画像光生成部２００においては、液晶を用いた光変調素子を用いた場合を例示したが、これに限られるものではなく、光変調素子としてデジタルミラーデバイスを用いてもよい。また、輝度画像光生成部４００の光変調素子も液晶を用いた光変調素子に限られるものではなく、デジタルミラーデバイスを用いてもよい。

（３）前述の各実施形態においては、フロント投射型のプロジェクションシステムを例示したが、リア投射型のプロジェクションシステムにおいても適用することができる。

実施形態１に係るプロジェクションシステム１０の構成を示す図。 実施形態１に係るプロジェクションシステム１０において用いられるプロジェクタＰＪ１の光学系の主要部を模式的に示す図。 画像データ制御装置の構成を示す図。 実施形態２に係るプロジェクションシステム２０の構成を示す図 実施形態２に係るプロジェクションシステム２０において用いられるプロジェクタＰＪ２，ＰＪ３の光学系の主要部を模式的に示す図。 実施形態３に係るプロジェクションシステム３０において用いられるプロジェクタＰＪ４の光学系の主要部を模式的に示す図。 実施形態４に係るプロジェクションシステム４０の構成を示す図。

符号の説明

１００Ｒ，１００Ｇ，１００Ｂ・・・光源（ＲＧＢの各色成分を発光する光源）、２００・・・色画像光生成部、２１０Ｒ，２１０Ｇ，２１０Ｂ・・・第１変調部（液晶パネル）、３００・・・光源（近紫外線光を発光する光源）、４００・・・輝度画像光生成部、４１０・・・第２変調部（液晶パネル）、４５０・・・第２光変調部（反射型の光変調用ＭＥＭＳデバイス）、５００・・・合成光学系、６００，７００・・・投射光学系、ＰＪ１，ＰＪ２，ＰＪ３，ＰＪ４・・・プロジェクタ、ＳＣＲ・・・スクリーン、Ｕ１・・・第１画像投射ユニット、Ｕ２・・・第２画像投射ユニット

Claims (8)

1. プロジェクタと、スクリーンとを有するプロジェクションシステムであって、
   前記プロジェクタは、
   第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を発生する光源と、
   投射すべき画像に対応する画像データに基づいて前記第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を変調して色画像光を生成する色画像光生成部と、
   紫外線光を発生する光源と、
   前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部と、
   前記色画像光生成部によって生成された色画像光と前記輝度画像光生成部によって生成された輝度画像光とを合成する合成光学系とを有し、
   前記スクリーンは、
   前記紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されていることを特徴とするプロジェクションシステム。
2. 請求項１に記載のプロジェクションシステムにおいて、前記紫外線光は、近紫外線光であることを特徴とするプロジェクションシステム。
3. それぞれが投射する画像がスクリーン上で重畳するように設定された第１プロジェクタおよび第２プロジェクタと、スクリーンとを有するプロジェクションシステムであって、
   前記第１プロジェクタは、
   第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を発生する光源と、
   投射すべき画像に対応する画像データに基づいて前記第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を変調して色画像光を生成する色画像光生成部とを有し、
   前記第２プロジェクタは、
   紫外線光を発生する光源と、
   前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部とを有し、
   前記スクリーンは、
   前記紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されていることを特徴とするプロジェクションシステム。
4. それぞれが投射する画像がスクリーン上で重畳するように設定され第１画像投射ユニットおよび第２画像投射ユニットを有するプロジェクタと、スクリーンとを有するプロジェクションシステムであって、
   第１画像投射ユニットは、
   第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を発生する光源と、
   投射すべき画像に対応する画像データに基づいて前記第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を変調して色画像光を生成する色画像光生成部とを有し、
   前記第２画像投射ユニットは、
   紫外線光を発生する光源と、
   前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部とを有し、
   前記スクリーンは、
   前記紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されていることを特徴とするプロジェクションシステム。
5. プロジェクタと、スクリーンとを有するプロジェクションシステムであって、
   前記プロジェクタは、
   紫外線光を発生する光源と、
   前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部とを有し、
   前記スクリーンは、
   前記紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されていることを特徴とするプロジェクションシステム。
6. プロジェクタと、紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されたスクリーンとを有するプロジェクションシステムに用いられる前記プロジェクタであって、
   第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を発生する光源と、
   投射すべき画像に対応する画像データに基づいて前記第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を変調して色画像光を生成する色画像光生成部と、
   紫外線光を発生する光源と、
   前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部と、
   前記色画像光生成部によって生成される色画像光と前記輝度画像光生成部によって生成される輝度画像光とを合成する合成光学系とを有することを特徴とするプロジェクタ。
7. プロジェクタと、紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されたスクリーンとを有するプロジェクションシステムにおいて用いられる前記プロジェクタであって、
   紫外線光を発生する光源と、
   前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部とを有ることを特徴とするプロジェクタ。
8. それぞれが投射する画像がスクリーン上で重畳するように設定された第１画像投射ユニットおよび第２画像投射ユニットを有するプロジェクタと、紫外線光によって励起されて蛍光を発する蛍光物質が少なくとも画像投射面に塗布されたスクリーンとを有するプロジェクションシステムに用いられるプロジェクタであって、
   第１画像投射ユニットは、
   第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を発生する光源と、
   投射すべき画像に対応する画像データに基づいて前記第１色成分、第２色成分および第３色成分を有する光を変調して色画像光を生成する色画像光生成部とを有し、
   前記第２画像投射ユニットは、
   紫外線光を発生する光源と、
   前記画像データの輝度成分に基づいて前記紫外線光を変調して輝度画像光を生成する輝度画像光生成部とを有することを特徴とするプロジェクタ。