JP3744912B2 - 投写型映像表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、投写型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の３板式カラー液晶プロジェクタの光学系を例示した図である。光源１０１の発光部は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ１０２へと導かれる。
【０００３】
インテグレータレンズ１０２は一対のレンズ群にて構成されており、個々のレンズ対が光源１０１から出射された光を液晶ライトバルブ１１１，１１２，１１３の全面へ導くようになっている。インテグレータレンズ１０２を経た光は、第１ダイクロイックミラー１０３へと導かれる。
【０００４】
第１ダイクロイックミラー１０３は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー１０３を透過した赤色波長帯域の光は、全反射ミラー１０４にて反射されて光路を変更される。全反射ミラー１０４にて反射された赤色光はコンデンサレンズ１０８を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ１１１を透過することによって光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー１０３にて反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロイックミラー１０５に導かれる。
【０００５】
第２ダイクロイックミラー１０５は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第２ダイクロイックミラー１０５にて反射した緑色波長帯域の光はコンデンサレンズ１０９を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ１１２に導かれ、これを透過することによって光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１０５を透過した青色波長帯域の光は、全反射ミラー１０６，１０７、及びコンデンサレンズ１１０を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ１１３に導かれ、これを透過することによって光変調される。
【０００６】
各液晶ライトバルブ１１１，１１２，１１３は、入射側偏光板と、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側偏光板と、を備えて成る。液晶ライトバルブ１１１，１１２，１１３を経ることで変調された変調光（各色映像光）は、ダイクロイックプリズム１１４によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズユニット１１５によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。
【０００７】
なお、ポリゴンミラーによってパネル上に光スクロールする方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−６８１５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、投写型映像表示装置に用いられるライトバルブは、１フレーム期間内に画素の表示情報が保持される。それに起因して一般に動画表示時にボケが生じ、解像度が低下するという、いわゆるホールドブラーリングが発生するという課題がある。本願出願人は、かかる欠点を解消できる投写型映像表示装置として、照射された光を受けて透過及び／又は反射させる際に当該光に循環的な偏向を生じさせる回転駆動型の光偏向手段と、光偏向手段からの光を３原色に分離して３つのホールド型表示素子に各々導く色分離手段と、各ホールド型表示素子を経て得られる各色映像光を合成して投写する投写手段と、各ホールド型表示素子に画素駆動信号を与える素子駆動手段とを備え、各ホールド型表示素子上で当該素子よりも小さな面積で集光される各色光（帯状光）が循環的にスクロールされるように構成された投写型映像表示装置を提案した（特願２００２−２９５３５４号）。かかる投写型映像表示装置においては、例えば、渦状の透過部が形成されたスクロール円盤を回転させることで各色光がライトバルブ上で循環的にスクロールされることになる。
【００１０】
ここで、ホールド型表示素子上の帯状光の幅を狭くするときには、動画表示上の欠点を補償する、いわゆる動特性補償効果として高い効果が得られるが、スクリーン上の映像の明るさが低下する。一方、静止画表示を行うのであれば、ホールド型表示素子上の帯状光の幅を狭くする必要はなく、むしろ、幅を広くして明るさを向上させるのがよい。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑み、表示素子上に光スクロールを行なう構成において、表示素子上のスクロール光の幅を調節することができる投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の投写型映像表示装置は、上記の課題を解決するために、照射された光を受けて透過及び／又は反射させる際に当該光に循環的な偏向を生じさせる回転駆動型の光偏向手段と、光偏向手段からの光を３原色に分離して３つのホールド型表示素子に各々導く色分離手段と、各ホールド型表示素子を経て得られる各色映像光を合成して投写する投写手段と、各ホールド型表示素子に画素駆動信号を与える素子駆動手段とを備え、各ホールド型表示素子上で当該素子よりも小さな面積で集光される各色光が循環的にスクロールされるように構成されており、前記光偏向手段は、渦状光透過部を一又は二以上有する第１の回転円盤と前記渦状光透過部に対応する調整用の渦状光透過部を有する第２の回転円盤とを重ね合わせて成り、更に、回転軸を中心とした第１の回転円盤と第２の回転円盤との相対的な回動量を変更設定して前記渦状光透過部の幅を調整する幅調整機構を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成であれば、幅調整機構によって第１の回転円盤と第２の回転円盤との相対的な回動量を変更設定して前記渦状光透過部の幅を調整するので、表示素子上に光スクロールを行なう構成において、表示素子上のスクロール光の幅を調節することができる。
【００１４】
前記幅調整機構は、前記第１の回転円盤と第２の回転円盤との直接的又は間接的な噛み合い状態の形成と当該噛み合い状態の解除とを行わせる手段と、前記第１の回転円盤及び第２の回転円盤の回転の停止後に噛み合い状態の解除を行わせて第１の回転円盤と第２の回転円盤のいずれか一方を固定し他方を回動させる手段と、を備えて成るものでもよい。
【００１５】
前記幅調整機構は、前記第１の回転円盤と第２の回転円盤との同体回転状態を維持しつつ、第１の回転円盤と第２の回転円盤との間で相対的な回動駆動力を発生させる駆動手段から成るものでもよい。かかる構成において、一方の回転円盤にアクチュエータが設けられ、このアクチュエータから他方の回転円盤に回動駆動力が付与されるように構成されていてもよい。或いは、一方の回転円盤に磁気力アクチュエータの一方構成部が設けられ、他方の回転円盤に磁気力アクチュエータの他方構成部が設けられて成るものでもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態の投写型映像表示装置を図１乃至図１１に基づいて説明する。
【００１７】
図１はこの実施形態の投写型映像表示装置の概略構成を示したブロック図である。光源１は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成る。集光部２は、光源１から出射された光を受けて反射する楕円鏡、或いは放物面鏡と集光レンズとの組み合わせ等から成る。集光部２にて集光された光はロッドインテグレータ（ロッドプリズム）３に入射し、その内面で全反射作用を繰り返した後に均一な面光源となって出射される。そして、このようにインテグレートされた光は光偏向手段であるスクロール円盤４に向けて出射される。
【００１８】
スクロール円盤４は、この実施形態では、渦状の第１透過部４Ａと第２透過部４Ｂを有する（図４参照）。このスクロール円盤４は、その中心部を回転中心（回転軸）とし、モータ１１によって回転駆動され、前記回転中心（回転軸）と平行な方向から光を受ける。これにより、渦状の第１透過部４Ａと第２透過部４Ｂは前記インテグレータ３の光出射面側を循環的に通過することになり、透過部の周期的な位置変位が生じて光偏向が周期的に行なわれることになる。
【００１９】
リレーレンズ光学系５は偏向された光を入射し、映像光生成系６における色分離ダイクロイックプリズム６ａへと像伝達を行なう。色分離ダイクロイックプリズム６ａに入射した光はＲ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光に分離され、それぞれＲ用の液晶表示パネル７Ｒ、Ｇ用の液晶表示パネル７Ｇ、Ｂ用の液晶表示パネル７Ｂに導かれる。そして、前記のスクロール円盤４による光偏向により、各液晶表示パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに導かれる色光（照射形状は短冊状）は、当該パネル上に各々同じタイミングでスクロール照射される。
【００２０】
そして、各液晶表示パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射した各色光は当該パネル上の画素の応答（光透過度）の状態で変調され、この変調により得られた各色映像光は、色合成ダイクロイックプリズム６ｂにて合成されてカラー映像光となり、投写レンズ８にてスクリーン９に投影される。
【００２１】
このように、各色の短冊状の照明光が液晶表示パネル７上で循環的にスクロールすることにより、当該パネルの一画素に着目するとフレーム期間中の一部の期間のみ表示し、残りの期間は黒となる結果、間欠表示が実現され、動画像を表示した場合のホールドブラーリングが改善される。
【００２２】
パネル駆動部１５は入力された映像信号に基づいて各液晶表示パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを駆動する。すなわち、映像信号に基づいて各液晶表示パネルの各画素の光透過度を設定する素子駆動電圧を生成して各画素に与える。同期分離回路１４は映像信号から垂直同期信号を取り出してスクロール位相検出部１２に与える。スクロール位相検出部１２はスクロール円盤４の回転周期と垂直同期とから位相差を検出する。スクロール円盤４の回転周期情報は、例えば、ロータリエンコーダの構成によって得ることができる。モータ１１の回転を制御する回転制御部１３は、前記位相差を示す信号をスクロール位相検出部１２から受け取り、スクロール円盤４の回転周期を垂直同期に合致させるよう制御を行なう。すなわち、回転周期が垂直同期から遅れれば回転速度を高めるべくモータ１１への供給電圧（或いはパルス数やパルス幅等）を増加し、早ければ回転速度を低くするべくモータ１１への供給電圧（或いはパルス数やパルス幅等）を減少し、一致すればそのままとする。
【００２３】
スクロール円盤４は、図２に示しているように、入射光軸に対して傾けて配置することもできる。図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、スクロール円盤４が回転することで光透過状態が変化する様子を示している。図２に示す例では、スクロール円盤４は、光軸に対して４５°傾いて配置されている。そして、光源からの導入光を阻害しない位置においてスクロール円盤４に対面させて補助ミラー４５を設けている。スクロール円盤４の光反射領域にて反射した光は、補助ミラー４５に導かれ、この補助ミラー４５にて反射した光はスクロール円盤４の光透過領域を透過する。スクロール円盤４の光透過領域の透過作用と前述の反射作用とにより、スクロール円盤４の一次像形成領域（この一次像形成領域を図４（ａ）（ｂ）において四角枠で示している）に導かれた光源からの光は無駄にされずに液晶表示パネルに導かれることになるので、表示映像の輝度向上が図れることになる。
【００２４】
スクロール円盤４は、図３及び図４（ａ）（ｂ）に示しているように、第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２とを重ね合わせて成るものである。なお、図３では、説明の便宜上、第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２とを離間させて示している。第１の回転円盤４１は、同一形状の渦状の第１透過部４１Ａ及び第２透過部４１Ｂを互いに位相を９０°シフトさせて有する。また、第２の回転円盤４２は、同一形状の渦状の第１透過部４２Ａ及び第２透過部４２Ｂを互いに位相を９０°シフトさせて有する。そして、この実施形態では、第１透過部４１Ａと第１透過部４２Ａを同一形状とし、第２透過部４１Ｂと第２透過部４２Ｂも同一形状としている。ただし、このように第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２を全く同じ構成とする必要はない。すなわち、両円盤の相対的な回転位置変更（位相シフト）によって第１透過部４１Ａと第１透過部４２Ａとの重なりにより形成される第１透過部４Ａの幅、及び第２透過部４１Ｂと第２透過部４２Ｂとの重なりにより形成される第２透過部４Ｂの幅が変更され得るものであればよい（図４（ｂ）の点線参照）。
【００２５】
以下に、回転軸を中心とした第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２との相対的な回動量を変更設定して前記第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの幅を調整する幅調整機構について説明していく。
【００２６】
図５乃至図９に幅調整機構３０を示す。図５（ａ）等に示すように、モータ１１の回転軸１１ａの先端部には第１の回転円盤４１が固定されており、回転軸１１ａの中程には回転伝達部５１が固定されており、回転軸１１ａの基端側には軸方向に移動力を受ける移動力受け部５２が形成されている。回転伝達部５１は、図５（ｂ）に示すように、周囲縁に沿って凹凸を有した形状（いわゆるギヤ形状）を成しており、同形状の凹凸を内周に有したドラム部５３に挿入されている。このドラム部５３の先端側に第２の回転円盤４２が固定されている。従って、回転軸１１ａの回転力が回転伝達部５１を介してドラム部５３に伝達され、このドラム部５３が回転することで、第２の回転円盤４２と第１の回転円盤４１が同体回転する。
【００２７】
また、移動力受け部５２は複数のビーズ状部材を所定ピッチで回転軸１１ａに嵌合固定して成るものであり、どの回転位置でもラック形状を確保できるようになっている。移動力受け部５２の近傍には、図示しないモータによって駆動される駆動ギヤ５４が設けられている。上記モータは、前記駆動ギヤ５４が前記移動力受け部５２に歯合する状態と離間する状態をとることができるように図示しないアクチュエータによって移動可能に設けられている。上記歯合状態において駆動ギヤ５４が回動すると、モータ（回転軸１１ａを含めて）１１が軸方向に移動される。なお、モータ１１は図示しないガイドによって軸方向にスライド可能に設けられている。
【００２８】
前記ドラム部５３に対する回転伝達部５１の軸方向の移動は許容されており、モータ（回転軸１１ａを含めて）１１の軸方向移動により、第１の回転円盤４１が第２の回転円盤４２から離間することになる。ドラム部５３には収容部５３ａが形成されており、上記の軸方向移動時（円盤離間時）には回転伝達部５１が収容部５３ａに収容される。これにより、ドラム部５３は回転伝達部５１から離脱した状態となり、ドラム部５３の単独回転が許容される。また、ドラム部５３はベアリング５４によって回転自在に支持されており、且つ、支持部材５５によって位置が固定されている。
【００２９】
更に、ドラム部５３の近傍にはステッピングモータ５７にて駆動されるローラ５６が設けられている。ステッピングモータ５７は、前記ローラ５６が前記ドラム部５３の周面に当接する状態と離間する状態をとることができるように図示しないアクチュエータによって移動可能に設けられている。上記当接状態においてローラ５６がステッピングモータ５７にて所定角度回転すると、ドラム部５３が所定角度回転する。この回転角度は回転伝達部５１における凹凸の１ピッチの正数倍に設定される。このように、ドラム部５３が所定角度回転すると、第２の回転円盤４２が所定角度回転し、第１の回転円盤４１との間で相対的な回転が生じて第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの幅が変更されることになる。
【００３０】
上記動作を時系列的に説明する。▲１▼モータ１１の回転を止める。▲２▼駆動ギヤ５４を移動力受け部５２に歯合させると共にローラ５６をドラム部５３の収容部５３ａに位置させる（図６参照）。▲４▼駆動ギヤ５４を駆動し、回転伝達部５１をドラム部５３から離脱させ、ドラム部５３の単独回転を許容する（図７参照）。▲５▼ローラ５６によってドラム部５３を所定角度回動させる（図７参照）。▲６▼駆動ギヤ５４を反転駆動し、回転伝達部５１をドラム部５３に係合させる（図８参照）。▲７▼駆動ギヤ５４を移動力受け部５２から離間させると共にローラ５６をドラム部５３から離間させる（図９参照）。
【００３１】
上記幅調整機構３０を有する液晶プロジェクタにおいては、例えば、静止画モードボタンと動画モードボタンを用意しておく。そして、静止画モードボタンが操作されたときには、モータ１１の回転を止めて、上述した一連の動作▲２▼〜▲７▼を実行し、第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの幅を広くする。一方、動画モードボタンが操作されたときには、モータ１１の回転を止めて、上述した一連の動作▲２▼〜▲７▼を実行し、第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの幅を狭くする。
【００３２】
図１０及び図１１に幅調整機構３１を示す。この幅調整機構３１はモータ１１の回転を止めずに、第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの幅を変更できるものである。モータ１１の回転軸１１ａに固定された第１の回転円盤４１は第２の回転円盤４２よりも大径に形成されており、第１の回転円盤４１の縁側にはモータ６１が固定されている。なお、モータ６１の反対側にカウンタウェイトを設けて回転の安定性を高めるようにしてもよい。第２の回転円盤４２の周縁には、円周状にラック部４２ａが形成されている。第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２とは互いに自由な回転を許すように重ね合わされている（第２の回転円盤４２は回転軸１１には固定されていない）。ただし、前記モータ６１の回転軸に取り付けられたギヤ６２が第２の回転円盤４２のラック部４２ａに歯合されているため、第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２とは同体回転することになる。モータ６１にて上記ギヤ６２を回転させたときには、第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２との間で相対的な回動が生じ、第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの幅が変化する。
【００３３】
モータ６１は、その電力線に順方向電圧を印加されると正回転し、逆方向電圧を印加されると逆回転する。前記電力線は、第１の回転円盤４１の裏面側で非透過部に沿って貼り付けられている。また、この電力線の端部は回転軸１１ａの周面上に形成されたリング状導体にそれぞれ接続されている。モータ駆動制御部６２の電力供給線は、前記リング状導体にそれぞれブラシ接触することで、駆動電力を前記電力線に伝達する。
【００３４】
上記幅調整機構３１を有する液晶プロジェクタにおいては、例えば、開口幅up／downキーを用意しておく。そして、この開口幅up／downキーが操作されたときに電力供給が行われてモータ６１が正転又は逆転し、第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの開口幅が増加又は減少し、前記キーの操作を止めると、電力の供給が停止されて、そのときの開口幅が維持されることになる。
【００３５】
幅調整機構としては、更に、リニアステッピングモータの概念を適用した構成とすることもできる。リニアステッピングモータは、ステータとムーバ（コイル装着）とから成る。モータ１１の回転軸に固定される回転円盤の周縁に円弧状に形成されたムーバを取り付け、図１０に示したのと同様の配線により、前記ムーバのコイルに通電が行えるようにする。そして、モータ１１の回転軸に固定されない回転円盤の周縁に円弧状に形成されたステータを設ける。かかる構成においても、回転円盤を回転させている状態で、開口幅up／downキーの操作により制御パルスを発生させて第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２との間で相対的な回動を生じさせ、第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの開口幅を任意に設定することができる。
【００３６】
勿論、幅調整機構としては、上述した構成に限るものではなく、回転軸を中心とした第１の回転円盤と第２の回転円盤との相対的な回動量を変更設定して前記渦状光透過部の幅を調整できるものであれば、どのような構成でもよい。
【００３７】
また、以上説明した実施形態では、透過型の液晶表示パネルを用いたが、これに限るものではなく、反射型の液晶表示パネルやマトリクス状に配置された微小鏡を各々画素データに基づいて駆動するデバイスなども用いることができる。またインテグレータとしてロッドプリズムを用いたが、これに限らずフライアイからなるインテグレータを用いても良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、表示素子上に光スクロールを行なう構成において、表示素子上のスクロール光の幅を調節することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】表示素子上に光スクロールを行なう構成の投写型映像表示装置を示した概略の構成図である。
【図２】同図（ａ）乃至（ｃ）は斜め配置したスクロール円盤にてスクロール光が生成される様子を模式的に示した説明図である。
【図３】２枚の回転円盤を重ね合わせて成るスクロール円盤を示した説明図である。
【図４】同図（ａ）は２枚の回転円盤を同位相で重ね合わせてた状態のスクロール円盤を示し、同図（ａ）は２枚の回転円盤の位相を少しずらした状態のスクロール円盤を示した説明図である。
【図５】幅調整機構を示した構成図である。
【図６】幅調整機構の動作説明図である。
【図７】幅調整機構の動作説明図である。
【図８】幅調整機構の動作説明図である。
【図９】幅調整機構の動作説明図である。
【図１０】幅調整機構の他の例を示した構成図である。
【図１１】図１０の幅調整機構の斜視図である。
【図１２】従来の投写型映像表示装置の光学系を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ 集光部
３ インテグレータ
４ スクロール円盤
４Ａ 第１透過部
４Ｂ 第２透過部
４１ 第１の回転円盤
４２ 第２の回転円盤
６ 映像光生成系
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ 液晶表示パネル
１１ モータ
１２ スクロール位相検出部
１３ 回転制御部
５１ 回転伝達部
５２ 軸移動力受け部
５３ ドラム部
５４ 駆動ギヤ
５６ ローラ
６１ モータ
６２ モータ駆動制御部
【産業上の利用分野】
この発明は、投写型映像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の３板式カラー液晶プロジェクタの光学系を例示した図である。光源１０１の発光部は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成り、その照射光はパラボラリフレクタによって平行光となって出射され、インテグレータレンズ１０２へと導かれる。
【０００３】
インテグレータレンズ１０２は一対のレンズ群にて構成されており、個々のレンズ対が光源１０１から出射された光を液晶ライトバルブ１１１，１１２，１１３の全面へ導くようになっている。インテグレータレンズ１０２を経た光は、第１ダイクロイックミラー１０３へと導かれる。
【０００４】
第１ダイクロイックミラー１０３は、赤色波長帯域の光を透過し、シアン（緑＋青）の波長帯域の光を反射する。第１ダイクロイックミラー１０３を透過した赤色波長帯域の光は、全反射ミラー１０４にて反射されて光路を変更される。全反射ミラー１０４にて反射された赤色光はコンデンサレンズ１０８を経て赤色光用の透過型の液晶ライトバルブ１１１を透過することによって光変調される。一方、第１ダイクロイックミラー１０３にて反射したシアンの波長帯域の光は、第２ダイクロイックミラー１０５に導かれる。
【０００５】
第２ダイクロイックミラー１０５は、青色波長帯域の光を透過し、緑色波長帯域の光を反射する。第２ダイクロイックミラー１０５にて反射した緑色波長帯域の光はコンデンサレンズ１０９を経て緑色光用の透過型の液晶ライトバルブ１１２に導かれ、これを透過することによって光変調される。また、第２ダイクロイックミラー１０５を透過した青色波長帯域の光は、全反射ミラー１０６，１０７、及びコンデンサレンズ１１０を経て青色光用の透過型の液晶ライトバルブ１１３に導かれ、これを透過することによって光変調される。
【０００６】
各液晶ライトバルブ１１１，１１２，１１３は、入射側偏光板と、一対のガラス基板（画素電極や配向膜を形成してある）間に液晶を封入して成るパネル部と、出射側偏光板と、を備えて成る。液晶ライトバルブ１１１，１１２，１１３を経ることで変調された変調光（各色映像光）は、ダイクロイックプリズム１１４によって合成されてカラー映像光となる。このカラー映像光は、投写レンズユニット１１５によって拡大投写され、スクリーン上に投影表示される。
【０００７】
なお、ポリゴンミラーによってパネル上に光スクロールする方法が知られている（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−６８１５号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、投写型映像表示装置に用いられるライトバルブは、１フレーム期間内に画素の表示情報が保持される。それに起因して一般に動画表示時にボケが生じ、解像度が低下するという、いわゆるホールドブラーリングが発生するという課題がある。本願出願人は、かかる欠点を解消できる投写型映像表示装置として、照射された光を受けて透過及び／又は反射させる際に当該光に循環的な偏向を生じさせる回転駆動型の光偏向手段と、光偏向手段からの光を３原色に分離して３つのホールド型表示素子に各々導く色分離手段と、各ホールド型表示素子を経て得られる各色映像光を合成して投写する投写手段と、各ホールド型表示素子に画素駆動信号を与える素子駆動手段とを備え、各ホールド型表示素子上で当該素子よりも小さな面積で集光される各色光（帯状光）が循環的にスクロールされるように構成された投写型映像表示装置を提案した（特願２００２−２９５３５４号）。かかる投写型映像表示装置においては、例えば、渦状の透過部が形成されたスクロール円盤を回転させることで各色光がライトバルブ上で循環的にスクロールされることになる。
【００１０】
ここで、ホールド型表示素子上の帯状光の幅を狭くするときには、動画表示上の欠点を補償する、いわゆる動特性補償効果として高い効果が得られるが、スクリーン上の映像の明るさが低下する。一方、静止画表示を行うのであれば、ホールド型表示素子上の帯状光の幅を狭くする必要はなく、むしろ、幅を広くして明るさを向上させるのがよい。
【００１１】
本発明は、上記の事情に鑑み、表示素子上に光スクロールを行なう構成において、表示素子上のスクロール光の幅を調節することができる投写型映像表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明の投写型映像表示装置は、上記の課題を解決するために、照射された光を受けて透過及び／又は反射させる際に当該光に循環的な偏向を生じさせる回転駆動型の光偏向手段と、光偏向手段からの光を３原色に分離して３つのホールド型表示素子に各々導く色分離手段と、各ホールド型表示素子を経て得られる各色映像光を合成して投写する投写手段と、各ホールド型表示素子に画素駆動信号を与える素子駆動手段とを備え、各ホールド型表示素子上で当該素子よりも小さな面積で集光される各色光が循環的にスクロールされるように構成されており、前記光偏向手段は、渦状光透過部を一又は二以上有する第１の回転円盤と前記渦状光透過部に対応する調整用の渦状光透過部を有する第２の回転円盤とを重ね合わせて成り、更に、回転軸を中心とした第１の回転円盤と第２の回転円盤との相対的な回動量を変更設定して前記渦状光透過部の幅を調整する幅調整機構を備えたことを特徴とする。
【００１３】
上記の構成であれば、幅調整機構によって第１の回転円盤と第２の回転円盤との相対的な回動量を変更設定して前記渦状光透過部の幅を調整するので、表示素子上に光スクロールを行なう構成において、表示素子上のスクロール光の幅を調節することができる。
【００１４】
前記幅調整機構は、前記第１の回転円盤と第２の回転円盤との直接的又は間接的な噛み合い状態の形成と当該噛み合い状態の解除とを行わせる手段と、前記第１の回転円盤及び第２の回転円盤の回転の停止後に噛み合い状態の解除を行わせて第１の回転円盤と第２の回転円盤のいずれか一方を固定し他方を回動させる手段と、を備えて成るものでもよい。
【００１５】
前記幅調整機構は、前記第１の回転円盤と第２の回転円盤との同体回転状態を維持しつつ、第１の回転円盤と第２の回転円盤との間で相対的な回動駆動力を発生させる駆動手段から成るものでもよい。かかる構成において、一方の回転円盤にアクチュエータが設けられ、このアクチュエータから他方の回転円盤に回動駆動力が付与されるように構成されていてもよい。或いは、一方の回転円盤に磁気力アクチュエータの一方構成部が設けられ、他方の回転円盤に磁気力アクチュエータの他方構成部が設けられて成るものでもよい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態の投写型映像表示装置を図１乃至図１１に基づいて説明する。
【００１７】
図１はこの実施形態の投写型映像表示装置の概略構成を示したブロック図である。光源１は、超高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等から成る。集光部２は、光源１から出射された光を受けて反射する楕円鏡、或いは放物面鏡と集光レンズとの組み合わせ等から成る。集光部２にて集光された光はロッドインテグレータ（ロッドプリズム）３に入射し、その内面で全反射作用を繰り返した後に均一な面光源となって出射される。そして、このようにインテグレートされた光は光偏向手段であるスクロール円盤４に向けて出射される。
【００１８】
スクロール円盤４は、この実施形態では、渦状の第１透過部４Ａと第２透過部４Ｂを有する（図４参照）。このスクロール円盤４は、その中心部を回転中心（回転軸）とし、モータ１１によって回転駆動され、前記回転中心（回転軸）と平行な方向から光を受ける。これにより、渦状の第１透過部４Ａと第２透過部４Ｂは前記インテグレータ３の光出射面側を循環的に通過することになり、透過部の周期的な位置変位が生じて光偏向が周期的に行なわれることになる。
【００１９】
リレーレンズ光学系５は偏向された光を入射し、映像光生成系６における色分離ダイクロイックプリズム６ａへと像伝達を行なう。色分離ダイクロイックプリズム６ａに入射した光はＲ（赤）光、Ｇ（緑）光、Ｂ（青）光に分離され、それぞれＲ用の液晶表示パネル７Ｒ、Ｇ用の液晶表示パネル７Ｇ、Ｂ用の液晶表示パネル７Ｂに導かれる。そして、前記のスクロール円盤４による光偏向により、各液晶表示パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに導かれる色光（照射形状は短冊状）は、当該パネル上に各々同じタイミングでスクロール照射される。
【００２０】
そして、各液晶表示パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂに入射した各色光は当該パネル上の画素の応答（光透過度）の状態で変調され、この変調により得られた各色映像光は、色合成ダイクロイックプリズム６ｂにて合成されてカラー映像光となり、投写レンズ８にてスクリーン９に投影される。
【００２１】
このように、各色の短冊状の照明光が液晶表示パネル７上で循環的にスクロールすることにより、当該パネルの一画素に着目するとフレーム期間中の一部の期間のみ表示し、残りの期間は黒となる結果、間欠表示が実現され、動画像を表示した場合のホールドブラーリングが改善される。
【００２２】
パネル駆動部１５は入力された映像信号に基づいて各液晶表示パネル７Ｒ，７Ｇ，７Ｂを駆動する。すなわち、映像信号に基づいて各液晶表示パネルの各画素の光透過度を設定する素子駆動電圧を生成して各画素に与える。同期分離回路１４は映像信号から垂直同期信号を取り出してスクロール位相検出部１２に与える。スクロール位相検出部１２はスクロール円盤４の回転周期と垂直同期とから位相差を検出する。スクロール円盤４の回転周期情報は、例えば、ロータリエンコーダの構成によって得ることができる。モータ１１の回転を制御する回転制御部１３は、前記位相差を示す信号をスクロール位相検出部１２から受け取り、スクロール円盤４の回転周期を垂直同期に合致させるよう制御を行なう。すなわち、回転周期が垂直同期から遅れれば回転速度を高めるべくモータ１１への供給電圧（或いはパルス数やパルス幅等）を増加し、早ければ回転速度を低くするべくモータ１１への供給電圧（或いはパルス数やパルス幅等）を減少し、一致すればそのままとする。
【００２３】
スクロール円盤４は、図２に示しているように、入射光軸に対して傾けて配置することもできる。図２（ａ）（ｂ）（ｃ）は、スクロール円盤４が回転することで光透過状態が変化する様子を示している。図２に示す例では、スクロール円盤４は、光軸に対して４５°傾いて配置されている。そして、光源からの導入光を阻害しない位置においてスクロール円盤４に対面させて補助ミラー４５を設けている。スクロール円盤４の光反射領域にて反射した光は、補助ミラー４５に導かれ、この補助ミラー４５にて反射した光はスクロール円盤４の光透過領域を透過する。スクロール円盤４の光透過領域の透過作用と前述の反射作用とにより、スクロール円盤４の一次像形成領域（この一次像形成領域を図４（ａ）（ｂ）において四角枠で示している）に導かれた光源からの光は無駄にされずに液晶表示パネルに導かれることになるので、表示映像の輝度向上が図れることになる。
【００２４】
スクロール円盤４は、図３及び図４（ａ）（ｂ）に示しているように、第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２とを重ね合わせて成るものである。なお、図３では、説明の便宜上、第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２とを離間させて示している。第１の回転円盤４１は、同一形状の渦状の第１透過部４１Ａ及び第２透過部４１Ｂを互いに位相を９０°シフトさせて有する。また、第２の回転円盤４２は、同一形状の渦状の第１透過部４２Ａ及び第２透過部４２Ｂを互いに位相を９０°シフトさせて有する。そして、この実施形態では、第１透過部４１Ａと第１透過部４２Ａを同一形状とし、第２透過部４１Ｂと第２透過部４２Ｂも同一形状としている。ただし、このように第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２を全く同じ構成とする必要はない。すなわち、両円盤の相対的な回転位置変更（位相シフト）によって第１透過部４１Ａと第１透過部４２Ａとの重なりにより形成される第１透過部４Ａの幅、及び第２透過部４１Ｂと第２透過部４２Ｂとの重なりにより形成される第２透過部４Ｂの幅が変更され得るものであればよい（図４（ｂ）の点線参照）。
【００２５】
以下に、回転軸を中心とした第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２との相対的な回動量を変更設定して前記第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの幅を調整する幅調整機構について説明していく。
【００２６】
図５乃至図９に幅調整機構３０を示す。図５（ａ）等に示すように、モータ１１の回転軸１１ａの先端部には第１の回転円盤４１が固定されており、回転軸１１ａの中程には回転伝達部５１が固定されており、回転軸１１ａの基端側には軸方向に移動力を受ける移動力受け部５２が形成されている。回転伝達部５１は、図５（ｂ）に示すように、周囲縁に沿って凹凸を有した形状（いわゆるギヤ形状）を成しており、同形状の凹凸を内周に有したドラム部５３に挿入されている。このドラム部５３の先端側に第２の回転円盤４２が固定されている。従って、回転軸１１ａの回転力が回転伝達部５１を介してドラム部５３に伝達され、このドラム部５３が回転することで、第２の回転円盤４２と第１の回転円盤４１が同体回転する。
【００２７】
また、移動力受け部５２は複数のビーズ状部材を所定ピッチで回転軸１１ａに嵌合固定して成るものであり、どの回転位置でもラック形状を確保できるようになっている。移動力受け部５２の近傍には、図示しないモータによって駆動される駆動ギヤ５４が設けられている。上記モータは、前記駆動ギヤ５４が前記移動力受け部５２に歯合する状態と離間する状態をとることができるように図示しないアクチュエータによって移動可能に設けられている。上記歯合状態において駆動ギヤ５４が回動すると、モータ（回転軸１１ａを含めて）１１が軸方向に移動される。なお、モータ１１は図示しないガイドによって軸方向にスライド可能に設けられている。
【００２８】
前記ドラム部５３に対する回転伝達部５１の軸方向の移動は許容されており、モータ（回転軸１１ａを含めて）１１の軸方向移動により、第１の回転円盤４１が第２の回転円盤４２から離間することになる。ドラム部５３には収容部５３ａが形成されており、上記の軸方向移動時（円盤離間時）には回転伝達部５１が収容部５３ａに収容される。これにより、ドラム部５３は回転伝達部５１から離脱した状態となり、ドラム部５３の単独回転が許容される。また、ドラム部５３はベアリング５４によって回転自在に支持されており、且つ、支持部材５５によって位置が固定されている。
【００２９】
更に、ドラム部５３の近傍にはステッピングモータ５７にて駆動されるローラ５６が設けられている。ステッピングモータ５７は、前記ローラ５６が前記ドラム部５３の周面に当接する状態と離間する状態をとることができるように図示しないアクチュエータによって移動可能に設けられている。上記当接状態においてローラ５６がステッピングモータ５７にて所定角度回転すると、ドラム部５３が所定角度回転する。この回転角度は回転伝達部５１における凹凸の１ピッチの正数倍に設定される。このように、ドラム部５３が所定角度回転すると、第２の回転円盤４２が所定角度回転し、第１の回転円盤４１との間で相対的な回転が生じて第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの幅が変更されることになる。
【００３０】
上記動作を時系列的に説明する。▲１▼モータ１１の回転を止める。▲２▼駆動ギヤ５４を移動力受け部５２に歯合させると共にローラ５６をドラム部５３の収容部５３ａに位置させる（図６参照）。▲４▼駆動ギヤ５４を駆動し、回転伝達部５１をドラム部５３から離脱させ、ドラム部５３の単独回転を許容する（図７参照）。▲５▼ローラ５６によってドラム部５３を所定角度回動させる（図７参照）。▲６▼駆動ギヤ５４を反転駆動し、回転伝達部５１をドラム部５３に係合させる（図８参照）。▲７▼駆動ギヤ５４を移動力受け部５２から離間させると共にローラ５６をドラム部５３から離間させる（図９参照）。
【００３１】
上記幅調整機構３０を有する液晶プロジェクタにおいては、例えば、静止画モードボタンと動画モードボタンを用意しておく。そして、静止画モードボタンが操作されたときには、モータ１１の回転を止めて、上述した一連の動作▲２▼〜▲７▼を実行し、第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの幅を広くする。一方、動画モードボタンが操作されたときには、モータ１１の回転を止めて、上述した一連の動作▲２▼〜▲７▼を実行し、第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの幅を狭くする。
【００３２】
図１０及び図１１に幅調整機構３１を示す。この幅調整機構３１はモータ１１の回転を止めずに、第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの幅を変更できるものである。モータ１１の回転軸１１ａに固定された第１の回転円盤４１は第２の回転円盤４２よりも大径に形成されており、第１の回転円盤４１の縁側にはモータ６１が固定されている。なお、モータ６１の反対側にカウンタウェイトを設けて回転の安定性を高めるようにしてもよい。第２の回転円盤４２の周縁には、円周状にラック部４２ａが形成されている。第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２とは互いに自由な回転を許すように重ね合わされている（第２の回転円盤４２は回転軸１１には固定されていない）。ただし、前記モータ６１の回転軸に取り付けられたギヤ６２が第２の回転円盤４２のラック部４２ａに歯合されているため、第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２とは同体回転することになる。モータ６１にて上記ギヤ６２を回転させたときには、第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２との間で相対的な回動が生じ、第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの幅が変化する。
【００３３】
モータ６１は、その電力線に順方向電圧を印加されると正回転し、逆方向電圧を印加されると逆回転する。前記電力線は、第１の回転円盤４１の裏面側で非透過部に沿って貼り付けられている。また、この電力線の端部は回転軸１１ａの周面上に形成されたリング状導体にそれぞれ接続されている。モータ駆動制御部６２の電力供給線は、前記リング状導体にそれぞれブラシ接触することで、駆動電力を前記電力線に伝達する。
【００３４】
上記幅調整機構３１を有する液晶プロジェクタにおいては、例えば、開口幅up／downキーを用意しておく。そして、この開口幅up／downキーが操作されたときに電力供給が行われてモータ６１が正転又は逆転し、第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの開口幅が増加又は減少し、前記キーの操作を止めると、電力の供給が停止されて、そのときの開口幅が維持されることになる。
【００３５】
幅調整機構としては、更に、リニアステッピングモータの概念を適用した構成とすることもできる。リニアステッピングモータは、ステータとムーバ（コイル装着）とから成る。モータ１１の回転軸に固定される回転円盤の周縁に円弧状に形成されたムーバを取り付け、図１０に示したのと同様の配線により、前記ムーバのコイルに通電が行えるようにする。そして、モータ１１の回転軸に固定されない回転円盤の周縁に円弧状に形成されたステータを設ける。かかる構成においても、回転円盤を回転させている状態で、開口幅up／downキーの操作により制御パルスを発生させて第１の回転円盤４１と第２の回転円盤４２との間で相対的な回動を生じさせ、第１透過部４Ａ及び第２透過部４Ｂの開口幅を任意に設定することができる。
【００３６】
勿論、幅調整機構としては、上述した構成に限るものではなく、回転軸を中心とした第１の回転円盤と第２の回転円盤との相対的な回動量を変更設定して前記渦状光透過部の幅を調整できるものであれば、どのような構成でもよい。
【００３７】
また、以上説明した実施形態では、透過型の液晶表示パネルを用いたが、これに限るものではなく、反射型の液晶表示パネルやマトリクス状に配置された微小鏡を各々画素データに基づいて駆動するデバイスなども用いることができる。またインテグレータとしてロッドプリズムを用いたが、これに限らずフライアイからなるインテグレータを用いても良い。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、表示素子上に光スクロールを行なう構成において、表示素子上のスクロール光の幅を調節することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】表示素子上に光スクロールを行なう構成の投写型映像表示装置を示した概略の構成図である。
【図２】同図（ａ）乃至（ｃ）は斜め配置したスクロール円盤にてスクロール光が生成される様子を模式的に示した説明図である。
【図３】２枚の回転円盤を重ね合わせて成るスクロール円盤を示した説明図である。
【図４】同図（ａ）は２枚の回転円盤を同位相で重ね合わせてた状態のスクロール円盤を示し、同図（ａ）は２枚の回転円盤の位相を少しずらした状態のスクロール円盤を示した説明図である。
【図５】幅調整機構を示した構成図である。
【図６】幅調整機構の動作説明図である。
【図７】幅調整機構の動作説明図である。
【図８】幅調整機構の動作説明図である。
【図９】幅調整機構の動作説明図である。
【図１０】幅調整機構の他の例を示した構成図である。
【図１１】図１０の幅調整機構の斜視図である。
【図１２】従来の投写型映像表示装置の光学系を示した説明図である。
【符号の説明】
１ 光源
２ 集光部
３ インテグレータ
４ スクロール円盤
４Ａ 第１透過部
４Ｂ 第２透過部
４１ 第１の回転円盤
４２ 第２の回転円盤
６ 映像光生成系
７Ｒ，７Ｇ，７Ｂ 液晶表示パネル
１１ モータ
１２ スクロール位相検出部
１３ 回転制御部
５１ 回転伝達部
５２ 軸移動力受け部
５３ ドラム部
５４ 駆動ギヤ
５６ ローラ
６１ モータ
６２ モータ駆動制御部
Claims (5)
- 照射された光を受けて透過及び／又は反射させる際に当該光に循環的な偏向を生じさせる回転駆動型の光偏向手段と、光偏向手段からの光を３原色に分離して３つのホールド型表示素子に各々導く色分離手段と、各ホールド型表示素子を経て得られる各色映像光を合成して投写する投写手段と、各ホールド型表示素子に画素駆動信号を与える素子駆動手段とを備え、各ホールド型表示素子上で当該素子よりも小さな面積で集光される各色光が循環的にスクロールされるように構成されており、
前記光偏向手段は、渦状光透過部を一又は二以上有する第１の回転円盤と前記渦状光透過部に対応する調整用の渦状光透過部を有する第２の回転円盤とを重ね合わせて成り、
更に、回転軸を中心とした第１の回転円盤と第２の回転円盤との相対的な回動量を変更設定して前記渦状光透過部の幅を調整する幅調整機構を備えたことを特徴とする投写型映像表示装置。 - 請求項１に記載の投写型映像表示装置において、前記幅調整機構は、前記第１の回転円盤と第２の回転円盤との直接的又は間接的な噛み合い状態の形成と当該噛み合い状態の解除とを行わせる手段と、前記第１の回転円盤及び第２の回転円盤の回転の停止後に噛み合い状態の解除を行わせて第１の回転円盤と第２の回転円盤のいずれか一方を固定し他方を回動させる手段と、を備えて成ることを特徴とする投写型映像表示装置。
- 請求項１に記載の投写型映像表示装置において、前記幅調整機構は、前記第１の回転円盤と第２の回転円盤との同体回転状態を維持しつつ、第１の回転円盤と第２の回転円盤との間で相対的な回動駆動力を発生させる駆動手段から成ることを特徴とする投写型映像表示装置。
- 請求項３に記載の投写型映像表示装置において、一方の回転円盤にアクチュエータが設けられ、このアクチュエータから他方の回転円盤に回動駆動力が付与されるように構成されたことを特徴とする投写型映像表示装置。
- 請求項３に記載の投写型映像表示装置において、一方の回転円盤に磁気力アクチュエータの一方構成部が設けられ、他方の回転円盤に磁気力アクチュエータの他方構成部が設けられて成ることを特徴とする投写型映像表示装置。
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