JP3894140B2 - カラーホイールとそれを用いた色順次表示装置 - Google Patents
カラーホイールとそれを用いた色順次表示装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間光変調素子（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）またはライトバルブを用いた表示装置に関するものであり、時分割、色順次でカラー表示を行うためのカラーホイールとそれを用いた色順次表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ホームシアター、プレゼンテーションといった大画面表示が近年にわかに注目を集めており、最近では小型の液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）の表示画像を投写レンズなどにより拡大投影し、大画面の表示画像を得る液晶プロジェクタまたはＤＭＤプロジェクタが商品化されている。
【０００３】
ＤＭＤはＳＬＭの１タイプであり、主に投写型ディスプレイとして用いられる。ＤＭＤは、１画素に相当する極めて微小なミラーを、１個のチップに数十万または百万個以上を有する。このミラーを傾斜させて、ミラーへ入射する光線の出射角度を変えることで、オン／オフを制御する。そのために、それぞれのミラーを、支持柱に取り付けられた１つまたはそれ以上のヒンジに取り付け、下にある制御回路上へエアギャップにより隔離する構造になっている。この制御回路は、それぞれのミラーを選択的に傾斜させる静電気力を作用させる。ディスプレイへの応用においては、画像データがＤＭＤのメモリセルへロードされ、ミラーはこのデータによって、光をオン方向へ反射、またはオン方向からそらせるように反射するように傾斜させられる。
【０００４】
プロジェクタの方式として、主にＳＬＭを３枚用いる３板式と１枚用いる単板式とがある。特に単板式プロジェクタの例としては、時分割による混色を利用した色順次方式が挙げられる。色順次方式とは、それぞれの画素は赤、緑、および青の値を有し、それぞれのフレーム期間中において、そのフレームの各画素は、該各画素の赤、青、次に緑のデータにより、順次アドレス指定される。一方でこれらと同じ色のフィルタが円盤状に構成され、少なくとも３つの異なる色領域を有するカラーホイールが、このデータに同期され、それによって、それぞれの色に対するデータがＳＬＭにより表示される時、ＳＬＭに入射する光はカラーホイールにより帯域制御される。以上のように時分割でカラー表示が可能となり、６０画像毎秒の標準ディスプレイ速度以上に時分割レートが速くなれば、目は画像を本来の色を有するものとして知覚する。
【０００５】
このような時分割色順次方式のカラー表示装置において、カラーホイールの色周期（１フィールド間に出現するＲ・Ｇ・Ｂの色順で、例えばＲ・Ｇ・Ｂ・Ｒ・Ｇ・Ｂ・Ｒ・Ｇ・ＢのようにＲ・Ｇ・Ｂの順で周期的に３回繰り返す、以下色シーケンスと呼ぶ）や色分割速度、フィルタの色純度が、その表示画像の品位や明るさなどに非常に大きな影響を及ぼす。
【０００６】
以下に従来の色順次表示装置を例に挙げて説明する。
【０００７】
従来、色順次表示装置は特開平０８−２１９７７号公報に記載されたものが知られている。図１０にその概略図を示す。図１０において９１はカラーホイール、９２はＤＭＤ素子、９３はランプ、９４は投写レンズ、９５はスクリーン、９６はモータ、９７はフィールドレンズである。ＤＭＤ素子９２はＳＬＭの１つであり、マトリクス状の微小ミラーを有し、映像信号によって高速で表示の切り替えが可能である。
【０００８】
従来の色順次表示装置の動作について説明する。ランプ９３はキセノン、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯などの放電タイプの高出力ランプであり、凹面鏡９７のほぼ焦点位置に配置し、ランプ９３より出射する白色光が楕円形状の凹面鏡９７によりカラーホイール９１のカラーフィルタ上に集光するように配置する。カラーホイール９１は、赤、青、緑の各色の色フィルタが円盤状に配置されるように構成され、それぞれのフィルタがランプより出射する白色光線を遮るのに同期してＤＭＤ素子９２は光線の色に対応する画像フレームを表示する。単一画像フレーム、通常は１／６０秒に対してカラーホイール９１を画像フレーム毎に１回転、または毎分３６００回転（ｒ．ｐ．ｍ）で回転している。この様なシステムでは、１フレーム周波数間に６つのカラーサブフレームが存在し、その各々は赤、緑、青、赤、緑、青であって、このように色分離された光線がフィールドレンズ９６により平行光となってＤＭＤ素子９２に照射される。それぞれの色に対してＤＭＤ素子９２は非常に高速に表示画像を切り替え、変調された各色光線は投写レンズ９４を用いてスクリーン９５に拡大投影される。スクリーンに投写された表示は１／６０秒の間にＲ・Ｇ・Ｂ、Ｒ・Ｇ・Ｂの各色の映像が順次表示されるため、目では残像として見え、フルカラーの映像が認識される。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０８−２１９７７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のカラーホイールを用いた色順次表示装置では、色純度はカラーホイールのフィルタで一義的に決まってしまう。例えば、映画やテレビの映像表示では忠実な色再現性が求められるために、明るさを犠牲にしても、純度の濃いフィルタを用いて、色純度の高いＲ・Ｇ・Ｂを再現する必要がある。
【００１１】
ところが同じ色順次表示装置でパソコンなどのデータを表示する場合に色再現性はあまり重要ではなく、むしろ明るい環境でも視認性が求められる。従ってカラーホイールのフィルタの色純度は多少劣っても、明るいものが好ましい。
【００１２】
また、動画表示の場合は、色順次表示特有の色が別れて見える現象が問題になる。これを目立ちにくくするためには、１フレーム周波数間に現れるカラーサブフレームを多くすることが有効である。例えば、カラーホイールのフィルタが赤、緑、青、赤、緑、青の６分割であって、これを１フレームに３回転、すなわち６０×３×６０＝１０８００ｒｐｍの回転数で回転したときに、表示ではＲ・Ｇ・Ｂが６回出現する。本来はこのＲ・Ｇ・Ｂの出現回数が多ければ多いほど、色が分かれて見える課題は解消される。その為の１つの方法として、カラーホイールを非常に高速回転させることがあげられるが、モータなどの駆動装置を用いて回転させても回転数には限界がある。またもう１つの方法として、カラーホイールのフィルタを９分割、１２分割とフィルタの分割数を大きくすることがあげられる。ただし分割数が大きくなるに従い、混色を避けるために色の切り替わりでオフを取る時間が長くなり、時間開口率が低下し、表示が暗くなる。
【００１３】
一方、静止画表示の場合は、視線の移動がなければ、特に色別れの問題は起こらない。従って、明るさの観点からＲ・Ｇ・Ｂの分割数は極力小さい方が好ましい。
【００１４】
また、パソコンなどのデータ表示では明るさを得るためにカラーホイールのセグメントに白色光線を透過するホワイトセグメントを一部に採用して、明るさを向上させる方法が採られている。
【００１５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、動画表示においても、静止画表示においても、各々の場合に必要な特性を切り替えて提供可能なカラーホイールおよびこれを用いた色順次表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明の請求項１のカラーホイールは、円盤形状で円の中心を軸にして回転し、複数種のカラーフィルタの領域に分割され、円盤形状の回転方向に分割、配置されたフィルタの色周期が径の大きさによって複数の異なる色周期で配置されることを特徴としたものである。
【００１７】
また、本発明の請求項２のカラーホイールは、請求項１記載のカラーホイールであり、回転方向に分割、配置された複数種のカラーフィルタのうち少なくとも１つは光を透過する透明な領域を有することを特徴としたものである。
【００１８】
また、本発明の請求項３のカラーホイールは、請求項１記載のカラーホイールであり、径の大きさがより内周部に配置されたＲ・Ｇ・Ｂカラーフィルタのうち、特性が外周部に配置されたフィルタに比べて色純度が低く、光透過率が高いことを特徴としたものである。
【００１９】
また、本発明の請求項４のカラーホイールは、円盤形状で円の中心を軸にして回転し、複数種のカラーフィルタの領域に分割され、円盤形状の回転方向に分割、配置されたフィルタの色周期が径の大きさによらず同じ色周期で配置され、径方向に対して内周部に配置されたＲ・Ｇ・Ｂフィルタの特性が外周部に配置されたＲ・Ｇ・Ｂフィルタに比べて色純度が低く、光透過率が高いことを特徴としたものである。
【００２０】
また、本発明の請求項５の色順次表示装置は、白色光を出射する光源と、光源より出射する白色光線を時系列でＲ・Ｇ・Ｂ光線に周期的に変換するカラーホイールと、画像を形成する空間光変調素子と、前記光源より出射する光線を前記空間光変調素子へ集光する照明光学系と、前記空間光変調素子に形成された画像をスクリーンへ拡大投影する投写光学系とを具備し、前記カラーホイールは請求項１から４に記載のいずれかのカラーホイールであり、前記カラーホイールを径方向にスライドさせて、前記白色光線のカラーホイール通過位置が異なる色周期を有する領域間で可変可能であるとともに、該色周期に応じた前記空間光変調素子の駆動を行うことを特徴としたものである。
【００２１】
また、本発明の請求項６の色順次表示装置は、白色光を出射する複数の光源と、光源より出射する白色光線を時系列でＲ・Ｇ・Ｂ光線に周期的に変換するカラーホイールと、画像を形成する空間光変調素子と、前記光源より出射する光線を前記空間光変調素子へ集光する照明光学系と、前記空間光変調素子に形成された画像をスクリーンへ拡大投影する投写光学系とを具備し、前記カラーホイールは請求項１から４に記載のいずれかのカラーホイールであり、前記複数光源から出射した白色光線が前記カラーホイールの径方向に異なる位置を透過することを特徴としたものである。
【００２２】
また、本発明の請求項７の色順次表示装置は、請求項６記載の色順次表示装置であり、前記複数光源はそれぞれ別々に点灯され、それぞれの光源から出射された光線が前記カラーホイールで変換される色周期に応じた前記空間光変調素子の駆動を行うことを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の請求項８の色順次表示装置は、白色光を出射する光源と、前記光源より出射する白色光線を時系列でＲ・Ｇ・Ｂ光線に変換するカラーホイールと、画像を形成する空間光変調素子と、前記光源より出射する光線を前記空間光変調素子へ集光する照明光学系と、前記空間光変調素子に形成された画像をスクリーンへ拡大投影する投写光学系とを具備し、前記カラーホイールは複数の異なる色周期のカラーホイールを選択可能であり、選択された色周期に応じた前記空間光変調素子の駆動を行うことを特徴とするものである。
【００２４】
このような構成により、本発明のカラーホイールおよびこれを用いた色順次表示装置によれば、入力信号ソースに応じた最適な表示が可能な色シーケンスが容易に切替できる。
【００２５】
映画やテレビ画像のような動画表示では、１フィールド間で色の周期が多い色シーケンスを選択することで色分離作用を抑え、色純度の濃いフィルタを選択することで忠実な色再現性が表示できる。またパソコンなどのデータ表示では、色純度が低くて透過率の高いフィルタを選択する、あるいは白色のフィルタを持つ色シーケンスを選択することで、明るさを優先した表示ができる。本発明ではこれらの異なる表示が１台の表示装置で実現できる。
【００２６】
さらに本発明のカラーホイールを用いれば、１枚のカラーホイールで色優先と明るさ優先の色表示が可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２８】
本発明における第１の実施形態であるカラーホイールの概略図を図１に示す。カラーホイール１は１枚のガラス基板２上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが光学薄膜としてコートされた構成である。カラーフィルタは径方向に領域が２分割されており、外周部ではフィルタ３ｒ、３ｇ、３ｂはいずれも内角が６０゜の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが６分割されている。これらのカラーフィルタ３ｒ、３ｇ、３ｂには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが６回切り替わるように順次表示される。
【００２９】
一方、カラーフィルタの内周部ではフィルタ４ｒ、４ｇ、４ｂはいずれも内角が１２０゜の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが３分割されている。これらのカラーフィルタ４ｒ、４ｇ、４ｂには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが３回切り替わるように順次表示される。
【００３０】
本発明のようなカラーホイールの製造方法の１例として、マスキングを用いた蒸着法によって選択的なコーティングが可能である。例えば本発明のカラーホイールでは、まず赤フィルタ３ｒ、４ｒをコーティングする部分のみ開口しており、その他の部分は遮光されたマスクをガラス基板上に接するように配置し、その状態でＮｂとＳｉ等の酸化膜を交互に積み重ねることで、赤色光のみ透過し、他の光は反射する赤透過フィルタを指定した場所にのみコートすることができる。同様に緑フィルタ３ｇ、４ｇについても選択的にコーティングし、最後に青フィルタ３ｂ、４ｂも同様にコートする。このように同じガラス基板上に選択的にフィルタをコーティングすることで、本発明のような、少なくとも外周部と内周部で異なる色シーケンスを有するカラーホイールが簡単に提供できる。
【００３１】
マスキングは加工した金属板等を用いて物理的に遮光してもよいが、レジスト写真法などを用いて化学的に遮光して順番に必要な膜をあらかじめ指定した場所へ蒸着する方法を用いても構わない。
【００３２】
本発明のようなカラーホイール１を高速回転させるためにはモータを用いる。モータはボールベアリングタイプのＤＣブラシレスモータを一般的にはよく用いるが、より高速な回転数が要求される場合は、オイルや空気などの流体軸受けモータを用いてもよい。本発明のようなカラーホイールはドーナツ状のガラス基板１枚で構成されるために、軽く、飛び散る危険性が少ないので、接着剤などで直接モータのロータ部へ貼り付けて回転させてもよい。当然ながらロータ部と接合されたカラーホイール１も一緒に回転する。
【００３３】
色順次表示装置において、本発明のカラーホイールを用いる場合、カラーホイールとこれを回転させるモータとをカラーホイールの径方向にスライドまたはシフトさせて、ランプより出射した光線がカラーホイール上で集光し、光源スポットを形成する位置を外周部のフィルタ３ｒ、３ｇ、３ｂと、内周部のフィルタ４ｒ、４ｇ、４ｂとの２通り選択することが可能である。
【００３４】
例えば、表示が映画やテレビ画像のように動画表示が主な場合は、カラーホイール１の外周部のフィルタ３ｒ、３ｇ、３ｂを用いると、赤、緑、青、赤、緑、青の６分割であって、これを１フレームに３回転、すなわち６０×３×６０＝１０８００ｒｐｍの回転数で回転したときに、表示ではＲ・Ｇ・Ｂが６回出現するので、色順次表示特有の色が別れて見える現象は目立ちにくくなる。
【００３５】
一方、表示がパソコンの表示のように静止画中心の場合は、よほどの高速な視線の移動がなければ、特に色別れの問題は起こらない。従って、明るさの観点から、カラーホイール１の内周部のフィルタ４ｒ、４ｇ、４ｂを用いると、赤、緑、青の３分割であって、これを１フレームに３回転、すなわち６０×３×６０＝１０８００ｒｐｍの回転数で回転したときに、表示ではＲ・Ｇ・Ｂが３回しか出現しないので、明るさは向上する。さらにＲ・Ｇ・Ｂの分割数は極力少なくしたい場合は、同時にカラーホイールの回転数を３６００ｒｐｍに下げることで１フレームにＲ・Ｇ・Ｂが１回だけの出現にすることが可能である。
【００３６】
本発明における第２の実施形態であるカラーホイールの概略図を図２に示す。本発明では第１の実施形態で示したカラーホイール２１のさらに外周部に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ２５ｒ、２５ｇ、２５ｂをいずれも内角が４０゜の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが９分割されている。これらのカラーフィルタ２５ｒ、２５ｇ、２５ｂには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが９回切り替わるように順次表示される。このように第１の実施例では外周部と内周部の２パターンでの切替であったが、本実施例ではさらに１パターン追加されて、３パターンでの切替も可能になった。
【００３７】
本発明における第３の実施形態であるカラーホイールの概略図を図３に示す。
カラーホイール３１は１枚のガラス基板３２上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが光学薄膜としてコートされた構成である。カラーフィルタは径方向に領域が２分割されており、外周部ではフィルタ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂはそれぞれ内角が６５゜、５５°、６０°の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが６分割されている。これらのカラーフィルタ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが６回切り替わるように順次表示される。
【００３８】
一方、カラーフィルタの内周部ではフィルタ３４ｒ、３４ｇ、３４ｂはそれぞれ内角が１２０゜、８０゜、１００゜の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが３分割と、加えて何もコーティングされていないホワイトセグメント３４ｗとよぶここでは約６０゜の略扇形形状の領域を有している。これらのカラーフィルタ３４ｒ、３３４ｇ、３４ｂ、３４ｗには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂ・Ｗの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが３回切り替わるように順次表示される。
【００３９】
マスキングは加工した金属板等を用いて物理的に遮光してもよいが、レジスト写真法などを用いて化学的に遮光して順番に必要な膜をあらかじめ指定した場所へ蒸着する方法を用いても構わない。
【００４０】
本発明のようなカラーホイール３１を高速回転させるためにはモータを用いる。モータはボールベアリングタイプのＤＣブラシレスモータを一般的にはよく用いるが、より高速な回転数が要求される場合は、オイルや空気などの流体軸受けモータを用いてもよい。本発明のようなカラーホイールはドーナツ状のガラス基板１枚で構成されるために、軽く、飛び散る危険性が少ないので、接着剤などで直接モータのロータ部へ貼り付けて回転させてもよい。当然ながらロータ部と接合されたカラーホイール３１も一緒に回転する。
【００４１】
色順次表示装置において、本発明のカラーホイールを用いる場合、カラーホイール３１とこれを回転させるモータとをカラーホイール３１の径方向にスライドまたはシフトさせて、ランプより出射した光線がカラーホイール上で集光し、光源スポットを形成する位置を外周部のフィルタ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂと、内周部のフィルタ３４ｒ、３４ｇ、３４ｂ、３４ｗとの２通り選択することが可能である。
【００４２】
例えば、表示が映画やテレビ画像のように動画表示が主な場合は、カラーホイール３１の外周部のフィルタ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂを用いると、赤、緑、青、赤、緑、青の６分割であって、これを１フレームに３回転、すなわち６０×３×６０＝１０８００ｒｐｍの回転数で回転したときに、表示ではＲ・Ｇ・Ｂが６回出現するので、色順次表示特有の色が別れて見える現象は目立ちにくくなる。
【００４３】
一方、表示がパソコンの表示のように静止画中心の場合は、色純度の低下よりも高輝度化が重要である。従って、明るさの観点から、カラーホイール１の内周部のフィルタ３４ｒ、３４ｇ、３４ｂ、３４ｗを用いると、特にホワイトセグメント３４ｗを透過した光線が明るさ向上と色純度低下に寄与する。
【００４４】
本実施例は、回転方向にＲ・Ｇ・Ｂのフィルタ領域を略均等に配置されている前述の第１の実施形態、第２の実施形態とは異なり、Ｒ・Ｇ・Ｂのフィルタ領域を異なる大きさにて配置している。さらに内周部にはＲ・Ｇ・Ｂのフィルタ領域フィルタ３４ｒ、３４ｇ、３４ｂ以外にホワイトセグメント３４ｗを配置している。ホワイトセグメント領域３４ｗを最適な配分をすることで明るさと色純度を向上させることができる。
【００４５】
外周部ではフィルタ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂはホワイトバランスを考慮して、あらかじめＲ・Ｇ・Ｂの光量が最適になるように内角がそれぞれ異なる略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが６分割されている。一方、カラーフィルタの内周部も、フィルタ３４ｒ、３４ｇ、３４ｂはホワイトバランスを考慮して、内角がそれぞれ異なる略扇形形状で配置されており、さらに明るさを高めるためにホワイトセグメント３４ｗを他のカラーフィルタとは異なる角度で配置している。
【００４６】
本発明における第４の実施形態であるカラーホイールの概略図を図４に示す。
カラーホイール４１は１枚のガラス基板４２上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが光学薄膜としてコートされた構成である。カラーフィルタは径方向に領域が２分割されており、外周部ではフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂはいずれも内角が６０゜の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが６分割されている。これらのカラーフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが６回切り替わるように順次表示される。
【００４７】
一方、カラーフィルタの内周部ではフィルタ４４ｒ、４４ｇ、４４ｂもいずれも内角が１２０゜の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが３分割されている。これらのカラーフィルタ４４ｒ、４４ｇ、４４ｂには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが３回切り替わるように順次表示される。
【００４８】
外周部のフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂの分光透過特性と、内周部のフィルタ４４ｒ、４４ｇ、４４ｂの分光特性はそれぞれ異なり、これらの分光透過特性のグラフをそれぞれ図５に示す。図５のグラフにおいて、それぞれカットオフの半値を示す波長は４３ｒにおいては５８０ｎｍ、４３ｇにおいては４８０ｎｍ、５６０ｎｍ、４３ｂにおいては５１５ｎｍである。一方、それぞれカットオフの半値を示す波長は４４ｒにおいては６１０ｎｍ、４４ｇにおいては４６０ｎｍ、５８０ｎｍ、４４ｂにおいては４９５ｎｍである。このグラフからも明らかなように内周部のフィルタ４４ｒ、４４ｇ、４４ｂを透過した光線は、外周部のフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂを透過した光線に比べて色純度は劣り、そのかわり明るさでは勝る特性となる。
【００４９】
本発明のようなカラーホイールの製造方法の１例として、マスキングを用いた蒸着法によって選択的なコーティングが可能である。例えば本発明のカラーホイールでは、まず赤フィルタ４３ｒをコーティングする部分のみ開口しており、その他の部分は遮光されたマスクをガラス基板上に接するように配置し、その状態でＮｂとＳｉ等の酸化膜を交互に積み重ねることで、赤色光のみ透過し、他の光は反射する赤透過フィルタを指定した場所にのみコートすることができる。その後４４ｒをコーティングする部分のみ開口し、その他の部分は遮光されたマスクをガラス基板上に接するように配置し、その状態でＮｂとＳｉ等の酸化膜を交互に積み重ねることで、赤色光のみ透過し、他の光は反射する赤透過フィルタを指定した場所にのみコートすることができる。以降同様に緑フィルタ４３ｇ、４４ｇについても選択的にコーティングし、最後に青フィルタ４３ｂ、４４ｂも同様にコートする。このように同じガラス基板上に選択的にフィルタをコーティングすることで、本発明のような、少なくとも外周部と内周部で異なる色シーケンスを有するカラーホイールが簡単に提供できる。
【００５０】
色順次表示装置において、本発明のカラーホイールを用いる場合、カラーホイールとこれを回転させるモータとをカラーホイールの径方向にスライドまたはシフトさせて、ランプより出射した光線がカラーホイール上で集光し、光源スポットを形成する位置を外周部のフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂと、内周部のフィルタ４４ｒ、４４ｇ、４４ｂとの２通り選択することが可能である。
【００５１】
例えば、映画やテレビ画像のように忠実な色再現性が必要な表示の場合は、カラーホイール４１の外周部のフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂを用いるとよい。
【００５２】
一方、表示がパソコンの表示のようにさほど色再現性が必要としない場合は、明るさの観点から、カラーホイール４１の内周部のフィルタ４４ｒ、４４ｇ、４４ｂを用いると、色純度はさほどよくないが、明るさは向上する。
【００５３】
なお、第１，２、４の実施形態のカラーホイールは、回転方向に分割、配置された各Ｒ・Ｇ・Ｂのフィルタ領域を略均等に示したが、実際にはホワイトバランスなどを考慮した上で最適な配分がなされるべきであり、必ずしも各Ｒ・Ｇ・Ｂのフィルタ領域を均等に配置する必要がないことは言うまでもない。
【００５４】
本発明における第１の実施形態である色順次表示装置の概略図を図６に示す。
図６において６１は図１に示したカラーホイール、６２はＤＭＤ素子、６３は光源である凹面鏡を含むランプ、６４は投写光学系である投写レンズ、６５はスクリーン、６７は照明光学系であるフィールドレンズ、６６、６８はモータであり、６９はラックとピニオンである。空間変調素子であるＤＭＤ素子６２はＳＬＭの１つであり、１つのミラーが１画素に対応し、これがマトリクス状に配列された構成で、映像信号によって高速でミラーの傾きが変化して表示の切り替えが可能である。ビデオレートの動画を表示するためには１フィールド内に６０フレームの映像を表示できることが必要であり、例えばＤＭＤ素子は高速応答可能な液晶パネルであっても構わない。そのためには液晶の応答速度としては少なくとも１／６０＝１６．７ｍ秒以下が要求される。好ましくはさらにこの間にＲ・Ｇ・Ｂ３色の表示が可能であるためには、応答速度として５．６ｍ秒が要求される。このような高速応答の液晶は例えば強誘電液晶、反強誘電液晶、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）液晶などが挙げられる。前記において、ＯＣＢ液晶とはベンド配向セルを用い、液晶の複屈折により視野角方向の変化を自己補償する方式であり、負の光学補償フィルムと組み合わせることで、広視野角にできることに加え、高速応答が可能となる液晶である。
【００５５】
本発明の色順次カラー表示装置の動作について説明する。ランプ６３はキセノン、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯などの放電タイプの高出力ランプであり、凹面鏡のほぼ焦点位置に配置し、ランプより出射する白色光が楕円形状の凹面鏡によりカラーホイール６１のカラーフィルタ上で、外周部の領域に集光するように配置される。カラーホイール６１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）または白（Ｗ）の各色の色フィルタが円盤状に配置されるように構成され、それぞれのフィルタが光線を遮るのに同期してＤＭＤ素子６２は光線の色の画像フレームを表示する。単一画像フレーム、通常は１／６０秒に対してカラーホイール６１を画像フレーム毎に３回転、または毎分１０８００回転（ｒ．ｐ．ｍ）でモータ６６により回転させている。この様なシステムでは、１フレーム周波数間に１８のカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂが６回繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対してＤＭＤ素子６２は非常に高速に表示画像を切り替え、変調された各色光線は投写レンズ６４を用いてスクリーン６５に拡大投影される。スクリーンに投写された表示は１／６０秒の間にＲ・Ｇ・Ｂの各色の映像が順次表示されるため、目にはこれらが残像として見え、フルカラーの映像として認識される。
【００５６】
このときカラーホイール６１の色と、ＤＭＤ素子６２の表示する映像とが同調しなければならない。信号インターフェースは、様々な種類の入力信号を受けることができ、例えばここでは水平および垂直同期成分を有する標準ビデオ信号であるものと仮定する。以下に説明されるように、垂直同期信号は、カラーホイール６１の速度を調節するための基準信号として用いられる。入力信号はＰＣなどのグラフィックスデータでもよく、基準信号は他の信号源から来るものでもかまわない。
【００５７】
画素データプロセッサは、さまざまな処理タスクを行うことにより、ＤＭＤ素子６２上に表示するためのデータを準備する。データプロセッサは、処理に際しデータを記憶する処理メモリを含む。データプロセッサが行う処理には、デガンマ補正、カラースペース変換、およびインターレス補間が含まれる。デガンマ補正は、放送信号に対して行われるガンマ補正の影響を除去し、ＣＲＴの非直線動作を補償する。カラースペース変換は、前記データをＲ・Ｇ・Ｂデータへ変換する。インターレス補間は、インタレースデータフィールドを、奇数または偶数線を満たすための新データを発生させることにより、完全なフレームに変換するために用いられうる。これらの処理が行われる順序は、いずれでも良い。
【００５８】
ディスプレイメモリは、データプロセッサから処理された画素データを受ける。ディスプレイメモリは、該データを入力または出力上において「ビットプレーン」形式にフォーマットし、該ビットプレーンをＤＭＤ素子６２へ供給する。該ビットプレーンフォーマットは、ＤＭＤ素子６２のそれぞれの画素に対し一時に１ビットを供給し、それぞれの画素は、そのビットの値に従ってオンまたはオフが切り替わる。例えば、それぞれの画素が３色のそれぞれに対する８ビットにより表される場合は、３×８＝２４ビットプレーン毎フレームが存在する。典型的な表示システムにおいては、メモリは二重バッファメモリであり、これは、それが少なくとも２つのディスプレイフレーム用の容量を有することを意味する。１ディスプレイフレーム用のバッファは、もう１つのディスプレイフレーム用のバッファが書込まれている間に、ＤＭＤ素子６２へ読出されうる。これらの２バッファは、データが連続的にＤＭＤ素子６２へ得られるように、交互に制御される。
【００５９】
ＤＭＤ素子６２上に入射する光は、回転するカラーホイール６１を通して送られる。それぞれの色に対するデータはシーケンス化され、前記データの表示は、ＤＭＤ素子６２へ送られつつある光を通過させているカラーホイール６１の部分が、表示されている前記データに対応するように、同期せしめられる。本説明の例においては、それぞれの画素はＲ・Ｇ・Ｂデータ値によって表され、これは、それぞれの画素が赤値、緑値、および青値を有することを意味する。フレーム内の全画素の、それぞれの色に対する値が表示されつつある時、カラーホイール６１は、光が対応する赤、青、または緑のフィルタを通過するように回転する。これら３つの値の組合せが、それぞれの画素に対する所望の色を生じる。
【００６０】
カラーホイールは、ブラシレスＤＣモータであるモータ６６により駆動される。通常、モータ６６は多相のものであり、本説明の例においては３相モータである。コンピュータのディスク記憶装置のディスク駆動用にセンサーレス３相Ｙ結線ユニポーラ式モータが主に使用されており、ほぼこれと同じ構成なので詳細説明はここでは省略する。
【００６１】
モータ制御装置は、適切な駆動信号をモータ６６へ供給することにより、カラーホイール６１の速度および位相を制御する。例えば、所望の速度は、６０フレーム毎秒のディスプレイ速度に対応する６０回転毎秒である。位相は、カラーホイール６１の正しいフィルタ（赤、緑、または青）が、そのフィルタに対するデータが表示されつつある時に、ＤＭＤ素子６２へ光が照射されるようにセットされる。前記駆動信号に依存して、モータ６６は速度を変えることができ、その位相が正しくなるまで加速または減速する。
【００６２】
一般に、モータ制御装置は、誤差制御装置と駆動制御装置の大きく２つの主構成からなる。誤差制御装置は位相誤差を制御し、基準位相および速度データを、位相帰還信号および速度帰還信号から得られるデータと比較することである。この比較は、位相誤差値または速度誤差値を与える。両誤差値は、パルス幅変調された駆動信号のデューティサイクルが、モータ６６を加速または減速するために、どれだけ延長または短縮されるべきかを表す。従って、誤差検出器は、カラーホイール６１の所望の速度および位相をセットする基準信号を受ける。本説明の例においては、基準信号は、標準テレビジョン信号の垂直同期信号である。そのパルスは約６０フィールド毎秒の速度で生じ、それはカラーホイール６１の６０回転毎秒の速度に対応する。該同期パルスは、カラーホイール６１上のある位置が基準時刻に関してある場所になくてはならない該基準時刻を与えることによって、位相をセットする。従って、カウンタは２つの信号が同相であれば、完全な１回転をカウントすべきである。そうでない場合には、カウンタは位相誤差を表す。
【００６３】
動作において、最初のモータのスタートアップ中に、カラーホイール６１は、ほぼ所望速度である速度にされる。次に、毎回転のインデックスカウントが、毎回転の基準カウントと同じになるまで、速度誤差が検出される。次に、フェーズロックがおこなわれ、フェーズロック中は、インデックス位置と基準位置との間の誤差が検出される。
【００６４】
前記のようにカラーフィルタはモータで回転駆動され、このモータはモータコントローラによって位相と回転数が制御されている。一方、画像を表示するＤＭＤ素子６２は信号インターフェースで入力信号を受け、画像データプロセッサでＤＭＤ素子６２の時分割駆動に応じた信号形式に変換する。さらにこのデータをディスプレイメモリに蓄えて、所定のタイミングでＤＭＤ素子６２へデータを出力する。
【００６５】
次にカラーホイール６１をスライドさせて、色シーケンスを可変する手法の１例を説明する。モータ６８はステッピングモータであり、ラックとピニオン６９などを用いてモータ６８の回転をカラーホイール６１およびモータ６６の水平方向への移動に変化させる。例えば、信号の入力先が、映像信号入力端子からＲ・Ｇ・Ｂ入力端子に切り替わる情報を受けて、モータ６７を所定の量だけ回転制御させることにより、ランプ６３から出射された光線が集光される位置をカラーホイール６１の内周部に来るようにカラーホイール６１およびモータ６６を径方向に水平移動させる。カラーホイール６１の内周部の色シーケンスはＲ・Ｇ・Ｂが１回、１フレーム周波数の間にモータ６６は３回転するので、１フレーム周波数間に９つのカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂが３回繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対応したＤＭＤ素子６２の駆動を行い、変調された各色光線は投写レンズ６４を用いてスクリーン６５に拡大投影される。このようにすることでモータ６６の回転数を変化させることなく、異なる色シーケンスの表示が可能となり、入力信号ソースに応じた最適な表示が可能となる。
【００６６】
もちろんカラーホイール６１は実施例２、３、４に例示したものであっても構わない。
【００６７】
カラーホイール６１が所定の位置に到達する間は、Ｒ・Ｇ・Ｂの各色の時間が定まらないのでＤＭＤ素子６２をオフにするか、あるいはＲ・Ｇ・Ｂの時間が一定になるようにモータ６６の回転を制御する必要がある。
【００６８】
本発明における第２の実施形態である色順次表示装置の概略図を図７に示す。図７において７１、７９はカラーホイール、７２は空間変調素子であるＤＭＤ素子、７３は光源である凹面鏡を含むランプ、７４は投写光学系である投写レンズ、７５はスクリーン、７６はモータ、７７は照明光学系であるフィールドレンズであり、７８はクランパである。
【００６９】
本発明の色順次表示装置の動作について説明する。ランプ７３はキセノン、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯などの放電タイプの高出力ランプであり、凹面鏡のほぼ焦点位置に配置し、ランプより出射する白色光が楕円形状の凹面鏡によりカラーホイール７１のカラーフィルタ上で、外周部の領域に集光するように配置される。カラーホイール７１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）のいずれかの色フィルタが円盤状に配置されるように構成され、それぞれのフィルタが光線を遮るのに同期してＤＭＤ素子７２は光線の色の画像フレームを表示する。単一画像フレーム、通常は１／６０秒に対してカラーホイール７１を画像フレーム毎に３回転、または毎分１０８００回転（ｒ．ｐ．ｍ）でモータ７６により回転させている。この様なシステムでは、１フレーム周波数間に１８のカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂが６回繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対してＤＭＤ素子７２は非常に高速に表示画像を切り替え、変調された各色光線は投写レンズ７４を用いてスクリーン７５に拡大投影される。スクリーンに投写された表示は１／６０秒の間にＲ・Ｇ・Ｂの各色の映像が順次表示されるため、目にはこれらが残像として見え、フルカラーの映像として認識される。
【００７０】
このときカラーホイール７１の色と、ＤＭＤ素子７２の表示する映像とが同調しなければならない。信号インターフェースは、様々な種類の入力信号を受けることができ、例えばここでは水平および垂直同期成分を有する標準ビデオ信号であるものと仮定する。以下に説明されるように、垂直同期信号は、カラーホイール７１の速度を調節するための基準信号として用いられる。入力信号はＰＣなどのグラフィックスデータでもよく、基準信号は他の信号源から来るものでもかまわない。
【００７１】
ＤＭＤ素子７２上に入射する光は、回転するカラーホイール７１を通して送られる。それぞれの色に対するデータはシーケンス化され、前記データの表示は、ＤＭＤ素子７２へ送られつつある光を通過させているカラーホイール７１の部分が、表示されている前記データに対応するように、同期せしめられる。本説明の例においては、それぞれの画素はＲ・Ｇ・Ｂデータ値によって表され、これは、それぞれの画素が赤値、緑値、および青値を有することを意味する。フレーム内の全画素の、それぞれの色に対する値が表示されつつある時、カラーホイール７１は、光が対応する赤、青、または緑のフィルタを通過するように回転する。これら３つの値の組合せが、それぞれの画素に対する所望の色を生じる。
【００７２】
モータ７６はロータ部分がクランプ構造７８になっており、カラーホイール７１を容易に取り外して、別の色シーケンスのカラーホイールと交換が可能である。手動でカラーホイールを交換しても構わないが、例えばＣＤのオートチェンジャのような機構を追加することで、自動的に入力信号ソースに最適な色シーケンスのカラーホイールに交換することが可能になる。信号の入力先が、映像信号入力端子からＲ・Ｇ・Ｂ入力端子に切り替わる情報を受けて、ホワイトセグメントを含むカラーホイール７９に交換する。カラーホイール７９の色シーケンスはＲ・Ｇ・ＢＷが１回、１フレーム周波数の間にモータ７６は３回転するので、１フレーム周波数間に１２のカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂ、Ｗが３回ずつ繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対応したＤＭＤ素子７２の駆動を行い、変調された各色光線は投写レンズ７４を用いてスクリーン７５に拡大投影される。このようにすることにより、異なる色シーケンスの表示が可能となり、入力信号ソースに応じた最適な表示が可能となる。
【００７３】
カラーホイール７１が取り外されてカラーホイール７９に交換される間は、白色の光線がＤＭＤ素子７２に照明されるので、ＤＭＤ素子７２をオフにする必要がある。
【００７４】
本発明における第３の実施形態である色順次表示装置の概略図を図８に示す。
図８において１０１はカラーホイール、１０２は空間変調素子であるＤＭＤ素子、１０３ａ、１０３ｂは光源である凹面鏡を含むランプ、１０４は投写光学系である投写レンズ、１０６はモータ、１０７はレンズ、１０８は投写光学系であるレンズアレイである。
【００７５】
本発明の色順次表示装置の動作について説明する。ランプ１０３ａ、１０３ｂはキセノン、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯などの放電タイプの高出力ランプであり、凹面鏡のほぼ焦点位置に配置し、ランプより出射する白色光が楕円形状の凹面鏡によりカラーホイール１０１のカラーフィルタ上で集光するように配置される。ランプ１０３ａから出射する光線の集光位置とランプ１０３ｂから出射する光線の集光位置はカラーホイール１０１の半径方向で異なっており、カラーホイール１０１に形成された別々の色シーケンスを選択する。例えばカラーホイール１０１は、図３に示すような赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）または白（Ｗ）の各色の色フィルタが内周と外周とで異なる色シーケンスで円盤状に配置されるように構成され、それぞれのフィルタが光線を遮るのに同期してＤＭＤ素子１０２は光線の色の画像フレームを表示する。単一画像フレーム、通常は１／６０秒に対してカラーホイール１０１を画像フレーム毎に３回転、または毎分１０８００回転（ｒ．ｐ．ｍ）でモータ１０６により回転させている。ランプ１０３ｂが点灯し、外周側の色シーケンスが選択された場合、１フレーム周波数間に１８のカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂが６回繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対してＤＭＤ素子１０２は非常に高速に表示画像を切り替え、変調された各色光線は投写レンズ１０４を用いてスクリーン（図示せず）に拡大投影される。スクリーンに投写された表示は１／６０秒の間にＲ・Ｇ・Ｂの各色の映像が順次表示されるため、目にはこれらが残像として見え、フルカラーの映像として認識される。
【００７６】
カラーホイール１０１は複数の異なる色シーケンスから構成されるカラーホイールであり、ランプ１０３ａ、１０３ｂは前記カラーホイール１０１上の集光位置がそれぞれ別の色シーケンスを選択できるように配置されている。従ってどちらのランプを点灯するかによって、異なる色シーケンスの選択が可能になる。入力信号が、ビデオ信号かデータ信号か、あるいは画質に高色再現性の表示、高輝度の表示など、用途・特性に応じて、使い分けが可能となる。本発明によれば、実施例２に記載したカラーホイールのスライド機構は必要なく、異なる色シーケンスの表示が可能となり、入力信号ソースに応じた最適な表示が可能となる。
【００７７】
本発明ではランプが２灯の場合を説明したが、それ以上の複数ランプでも応用可能であることは言うまでもない。
【００７８】
また図４に示したカラーホイールを用いれば、内周と外周で色シーケンスは同じであるので、ＤＭＤ素子１０２は１つの色シーケンスに応じた駆動ができるので、ランプ１０３ａ、１０３ｂを同時に点灯させて使用可能であり、表示により高輝度が求められる場合は上記に示した以外にランプを複数同時に点灯することもできる。
【００７９】
本発明における第４の実施形態である色順次表示装置の概略図を図９に示す。
図９において８１ａ、８１ｂ、８１ｃはカラーホイール、８２は空間変調素子であるＤＭＤ素子、８３は光源である凹面鏡を含むランプ、８４は投写光学系である投写レンズ、８５はスクリーン、８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８８はモータ、８７は照明光学系であるフィールドレンズである。
【００８０】
本発明の色順次表示装置の動作について説明する。ランプ８３はキセノン、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯などの放電タイプの高出力ランプであり、凹面鏡のほぼ焦点位置に配置し、ランプより出射する白色光が楕円形状の凹面鏡によりカラーホイール８１ａのカラーフィルタ上で、外周部の領域に集光するように配置される。カラーホイール８１ａは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の色フィルタが円盤状に配置されるように構成され、それぞれのフィルタが光線を遮るのに同期してＤＭＤ素子８２は光線の色の画像フレームを表示する。単一画像フレーム、通常は１／６０秒に対してカラーホイール８１ａを画像フレーム毎に３回転、または毎分１０８００回転（ｒ．ｐ．ｍ）でモータ８６ａにより回転させている。この様なシステムでは、１フレーム周波数間に１８のカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂが６回繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対してＤＭＤ素子８２は非常に高速に表示画像を切り替え、変調された各色光線は投写レンズ８４を用いてスクリーン８５に拡大投影される。スクリーンに投写された表示は１／６０秒の間にＲ・Ｇ・Ｂの各色の映像が順次表示されるため、目にはこれらが残像として見え、フルカラーの映像として認識される。
【００８１】
このときカラーホイール８１ａの色と、ＤＭＤ素子８２の表示する映像とが同調しなければならない。信号インターフェースは、様々な種類の入力信号を受けることができ、例えばここでは水平および垂直同期成分を有する標準ビデオ信号であるものと仮定する。以下に説明されるように、垂直同期信号は、カラーホイール８１ａの速度を調節するための基準信号として用いられる。入力信号はＰＣなどのグラフィックスデータでもよく、基準信号は他の信号源から来るものでもかまわない。
【００８２】
ＤＭＤ素子８２上に入射する光は、回転するカラーホイール８１ａを通して送られる。それぞれの色に対するデータはシーケンス化され、前記データの表示は、ＤＭＤ素子８２へ送られつつある光を通過させているカラーホイール８１ａの部分が、表示されている前記データに対応するように、同期せしめられる。本説明の例においては、それぞれの画素はＲ・Ｇ・Ｂデータ値によって表され、これは、それぞれの画素が赤値、緑値、および青値を有することを意味する。フレーム内の全画素の、それぞれの色に対する値が表示されつつある時、カラーホイール７１は、光が対応する赤、青、または緑のフィルタを通過するように回転する。これら３つの値の組合せが、それぞれの画素に対する所望の色を生じる。
【００８３】
カラーホイール８１ａ、８１ｂ、８１ｃはそれぞれ異なる色シーケンスから構成されるカラーホイールであり、カラーホイール８１ａとモータ８６ａ、８１ｂと８６ｂ、８１ｃと８６ｃはそれぞれモータ８８から伸びたアームに取り付けられ、モータ８８の回転によって交換が可能である。これにより自動的に入力信号ソースに最適な色シーケンスのカラーホイールに交換することが可能になる。信号の入力先が、映像信号入力端子からＲ・Ｇ・Ｂ入力端子に切り替わる情報を受けて、ホワイトセグメントを含むカラーホイール８７ｂに交換する。カラーホイール８７ｂの色シーケンスはＲ・Ｇ・ＢＷが１回、１フレーム周波数の間にモータ８６ｂは３回転するので、１フレーム周波数間に１２のカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂ、Ｗが３回ずつ繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対応したＤＭＤ素子８２の駆動を行い、変調された各色光線は投写レンズ８４を用いてスクリーン８５に拡大投影される。このようにすることで、異なる色シーケンスの表示が可能となり、入力信号ソースに応じた最適な表示が可能となる。
【００８４】
カラーホイール８１ａからカラーホイール８１ｂ、または８１ｃに交換される間は、白色の光線がＤＭＤ素子８２に照明されるので、ＤＭＤ素子８２をオフにする必要がある。
【００８５】
本発明では投写レンズを用いた投写型ディスプレイを色順次表示装置の例に挙げたが、投写レンズの代わりに接眼レンズを用いた直視型の色順次表示装置であっても構わない。
【００８６】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明のカラーホイールおよびこれを用いた色順次表示装置によれば、入力信号ソースに応じた最適な表示が可能な色シーケンスが容易に切替できる。具体的には映画やテレビ画像のような動画表示では、１フィールド間で色の周期が多い色シーケンスを選択することで色分離作用を抑え、色純度の濃いフィルタを選択することで忠実な色再現性が表示できる。またパソコンなどのデータ表示では、色純度が低くて透過率の高いフィルタを選択する、あるいは白色のフィルタを持つ色シーケンスを選択することで、明るさを優先した表示ができる。本発明ではこれらの異なる表示が１台の表示装置で実現できる。
【００８７】
さらに本発明のカラーホイールを用いれば、１枚のカラーホイールで色優先と明るさ優先の色表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーホイールにおける第１の実施形態を説明する概略図
【図２】本発明のカラーホイールにおける第２の実施形態を説明する概略図
【図３】本発明のカラーホイールにおける第３の実施形態を説明する概略図
【図４】本発明のカラーホイールにおける第４の実施形態を説明する概略図
【図５】本発明のカラーホイールにおける第３の実施形態のフィルタ分光特性を示す図
【図６】本発明の色順次表示装置における第１の実施形態を説明する概略図
【図７】本発明の色順次表示装置における第２の実施形態を説明する概略図
【図８】本発明の色順次表示装置における第３の実施形態を説明する概略図
【図９】本発明の色順次表示装置における第４の実施形態を説明する概略図
【図１０】従来のカラーホイールの断面図
【符号の説明】
１ カラーホイール
２ ガラス基板
３ｒ、３ｇ、３ｂ 外周部の色フィルタ
４ｒ、４ｇ、４ｂ 内周部の色フィルタ
６１ カラーホイール
６２ ＤＭＤ素子
６３ ランプ
６４ 投写レンズ
６５ スクリーン
６６、６８ モータ
６７ フィールドレンズ
６９ ラックとピニオン
【発明の属する技術分野】
本発明は、空間光変調素子（ＳＬＭ：Ｓｐａｔｉａｌ Ｌｉｇｈｔ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）またはライトバルブを用いた表示装置に関するものであり、時分割、色順次でカラー表示を行うためのカラーホイールとそれを用いた色順次表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ホームシアター、プレゼンテーションといった大画面表示が近年にわかに注目を集めており、最近では小型の液晶パネルやＤＭＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｍｉｃｒｏｍｉｒｒｏｒ Ｄｅｖｉｃｅ）の表示画像を投写レンズなどにより拡大投影し、大画面の表示画像を得る液晶プロジェクタまたはＤＭＤプロジェクタが商品化されている。
【０００３】
ＤＭＤはＳＬＭの１タイプであり、主に投写型ディスプレイとして用いられる。ＤＭＤは、１画素に相当する極めて微小なミラーを、１個のチップに数十万または百万個以上を有する。このミラーを傾斜させて、ミラーへ入射する光線の出射角度を変えることで、オン／オフを制御する。そのために、それぞれのミラーを、支持柱に取り付けられた１つまたはそれ以上のヒンジに取り付け、下にある制御回路上へエアギャップにより隔離する構造になっている。この制御回路は、それぞれのミラーを選択的に傾斜させる静電気力を作用させる。ディスプレイへの応用においては、画像データがＤＭＤのメモリセルへロードされ、ミラーはこのデータによって、光をオン方向へ反射、またはオン方向からそらせるように反射するように傾斜させられる。
【０００４】
プロジェクタの方式として、主にＳＬＭを３枚用いる３板式と１枚用いる単板式とがある。特に単板式プロジェクタの例としては、時分割による混色を利用した色順次方式が挙げられる。色順次方式とは、それぞれの画素は赤、緑、および青の値を有し、それぞれのフレーム期間中において、そのフレームの各画素は、該各画素の赤、青、次に緑のデータにより、順次アドレス指定される。一方でこれらと同じ色のフィルタが円盤状に構成され、少なくとも３つの異なる色領域を有するカラーホイールが、このデータに同期され、それによって、それぞれの色に対するデータがＳＬＭにより表示される時、ＳＬＭに入射する光はカラーホイールにより帯域制御される。以上のように時分割でカラー表示が可能となり、６０画像毎秒の標準ディスプレイ速度以上に時分割レートが速くなれば、目は画像を本来の色を有するものとして知覚する。
【０００５】
このような時分割色順次方式のカラー表示装置において、カラーホイールの色周期（１フィールド間に出現するＲ・Ｇ・Ｂの色順で、例えばＲ・Ｇ・Ｂ・Ｒ・Ｇ・Ｂ・Ｒ・Ｇ・ＢのようにＲ・Ｇ・Ｂの順で周期的に３回繰り返す、以下色シーケンスと呼ぶ）や色分割速度、フィルタの色純度が、その表示画像の品位や明るさなどに非常に大きな影響を及ぼす。
【０００６】
以下に従来の色順次表示装置を例に挙げて説明する。
【０００７】
従来、色順次表示装置は特開平０８−２１９７７号公報に記載されたものが知られている。図１０にその概略図を示す。図１０において９１はカラーホイール、９２はＤＭＤ素子、９３はランプ、９４は投写レンズ、９５はスクリーン、９６はモータ、９７はフィールドレンズである。ＤＭＤ素子９２はＳＬＭの１つであり、マトリクス状の微小ミラーを有し、映像信号によって高速で表示の切り替えが可能である。
【０００８】
従来の色順次表示装置の動作について説明する。ランプ９３はキセノン、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯などの放電タイプの高出力ランプであり、凹面鏡９７のほぼ焦点位置に配置し、ランプ９３より出射する白色光が楕円形状の凹面鏡９７によりカラーホイール９１のカラーフィルタ上に集光するように配置する。カラーホイール９１は、赤、青、緑の各色の色フィルタが円盤状に配置されるように構成され、それぞれのフィルタがランプより出射する白色光線を遮るのに同期してＤＭＤ素子９２は光線の色に対応する画像フレームを表示する。単一画像フレーム、通常は１／６０秒に対してカラーホイール９１を画像フレーム毎に１回転、または毎分３６００回転（ｒ．ｐ．ｍ）で回転している。この様なシステムでは、１フレーム周波数間に６つのカラーサブフレームが存在し、その各々は赤、緑、青、赤、緑、青であって、このように色分離された光線がフィールドレンズ９６により平行光となってＤＭＤ素子９２に照射される。それぞれの色に対してＤＭＤ素子９２は非常に高速に表示画像を切り替え、変調された各色光線は投写レンズ９４を用いてスクリーン９５に拡大投影される。スクリーンに投写された表示は１／６０秒の間にＲ・Ｇ・Ｂ、Ｒ・Ｇ・Ｂの各色の映像が順次表示されるため、目では残像として見え、フルカラーの映像が認識される。
【０００９】
【特許文献１】
特開平０８−２１９７７号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来のカラーホイールを用いた色順次表示装置では、色純度はカラーホイールのフィルタで一義的に決まってしまう。例えば、映画やテレビの映像表示では忠実な色再現性が求められるために、明るさを犠牲にしても、純度の濃いフィルタを用いて、色純度の高いＲ・Ｇ・Ｂを再現する必要がある。
【００１１】
ところが同じ色順次表示装置でパソコンなどのデータを表示する場合に色再現性はあまり重要ではなく、むしろ明るい環境でも視認性が求められる。従ってカラーホイールのフィルタの色純度は多少劣っても、明るいものが好ましい。
【００１２】
また、動画表示の場合は、色順次表示特有の色が別れて見える現象が問題になる。これを目立ちにくくするためには、１フレーム周波数間に現れるカラーサブフレームを多くすることが有効である。例えば、カラーホイールのフィルタが赤、緑、青、赤、緑、青の６分割であって、これを１フレームに３回転、すなわち６０×３×６０＝１０８００ｒｐｍの回転数で回転したときに、表示ではＲ・Ｇ・Ｂが６回出現する。本来はこのＲ・Ｇ・Ｂの出現回数が多ければ多いほど、色が分かれて見える課題は解消される。その為の１つの方法として、カラーホイールを非常に高速回転させることがあげられるが、モータなどの駆動装置を用いて回転させても回転数には限界がある。またもう１つの方法として、カラーホイールのフィルタを９分割、１２分割とフィルタの分割数を大きくすることがあげられる。ただし分割数が大きくなるに従い、混色を避けるために色の切り替わりでオフを取る時間が長くなり、時間開口率が低下し、表示が暗くなる。
【００１３】
一方、静止画表示の場合は、視線の移動がなければ、特に色別れの問題は起こらない。従って、明るさの観点からＲ・Ｇ・Ｂの分割数は極力小さい方が好ましい。
【００１４】
また、パソコンなどのデータ表示では明るさを得るためにカラーホイールのセグメントに白色光線を透過するホワイトセグメントを一部に採用して、明るさを向上させる方法が採られている。
【００１５】
本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、動画表示においても、静止画表示においても、各々の場合に必要な特性を切り替えて提供可能なカラーホイールおよびこれを用いた色順次表示装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため本発明の請求項１のカラーホイールは、円盤形状で円の中心を軸にして回転し、複数種のカラーフィルタの領域に分割され、円盤形状の回転方向に分割、配置されたフィルタの色周期が径の大きさによって複数の異なる色周期で配置されることを特徴としたものである。
【００１７】
また、本発明の請求項２のカラーホイールは、請求項１記載のカラーホイールであり、回転方向に分割、配置された複数種のカラーフィルタのうち少なくとも１つは光を透過する透明な領域を有することを特徴としたものである。
【００１８】
また、本発明の請求項３のカラーホイールは、請求項１記載のカラーホイールであり、径の大きさがより内周部に配置されたＲ・Ｇ・Ｂカラーフィルタのうち、特性が外周部に配置されたフィルタに比べて色純度が低く、光透過率が高いことを特徴としたものである。
【００１９】
また、本発明の請求項４のカラーホイールは、円盤形状で円の中心を軸にして回転し、複数種のカラーフィルタの領域に分割され、円盤形状の回転方向に分割、配置されたフィルタの色周期が径の大きさによらず同じ色周期で配置され、径方向に対して内周部に配置されたＲ・Ｇ・Ｂフィルタの特性が外周部に配置されたＲ・Ｇ・Ｂフィルタに比べて色純度が低く、光透過率が高いことを特徴としたものである。
【００２０】
また、本発明の請求項５の色順次表示装置は、白色光を出射する光源と、光源より出射する白色光線を時系列でＲ・Ｇ・Ｂ光線に周期的に変換するカラーホイールと、画像を形成する空間光変調素子と、前記光源より出射する光線を前記空間光変調素子へ集光する照明光学系と、前記空間光変調素子に形成された画像をスクリーンへ拡大投影する投写光学系とを具備し、前記カラーホイールは請求項１から４に記載のいずれかのカラーホイールであり、前記カラーホイールを径方向にスライドさせて、前記白色光線のカラーホイール通過位置が異なる色周期を有する領域間で可変可能であるとともに、該色周期に応じた前記空間光変調素子の駆動を行うことを特徴としたものである。
【００２１】
また、本発明の請求項６の色順次表示装置は、白色光を出射する複数の光源と、光源より出射する白色光線を時系列でＲ・Ｇ・Ｂ光線に周期的に変換するカラーホイールと、画像を形成する空間光変調素子と、前記光源より出射する光線を前記空間光変調素子へ集光する照明光学系と、前記空間光変調素子に形成された画像をスクリーンへ拡大投影する投写光学系とを具備し、前記カラーホイールは請求項１から４に記載のいずれかのカラーホイールであり、前記複数光源から出射した白色光線が前記カラーホイールの径方向に異なる位置を透過することを特徴としたものである。
【００２２】
また、本発明の請求項７の色順次表示装置は、請求項６記載の色順次表示装置であり、前記複数光源はそれぞれ別々に点灯され、それぞれの光源から出射された光線が前記カラーホイールで変換される色周期に応じた前記空間光変調素子の駆動を行うことを特徴とするものである。
【００２３】
また、本発明の請求項８の色順次表示装置は、白色光を出射する光源と、前記光源より出射する白色光線を時系列でＲ・Ｇ・Ｂ光線に変換するカラーホイールと、画像を形成する空間光変調素子と、前記光源より出射する光線を前記空間光変調素子へ集光する照明光学系と、前記空間光変調素子に形成された画像をスクリーンへ拡大投影する投写光学系とを具備し、前記カラーホイールは複数の異なる色周期のカラーホイールを選択可能であり、選択された色周期に応じた前記空間光変調素子の駆動を行うことを特徴とするものである。
【００２４】
このような構成により、本発明のカラーホイールおよびこれを用いた色順次表示装置によれば、入力信号ソースに応じた最適な表示が可能な色シーケンスが容易に切替できる。
【００２５】
映画やテレビ画像のような動画表示では、１フィールド間で色の周期が多い色シーケンスを選択することで色分離作用を抑え、色純度の濃いフィルタを選択することで忠実な色再現性が表示できる。またパソコンなどのデータ表示では、色純度が低くて透過率の高いフィルタを選択する、あるいは白色のフィルタを持つ色シーケンスを選択することで、明るさを優先した表示ができる。本発明ではこれらの異なる表示が１台の表示装置で実現できる。
【００２６】
さらに本発明のカラーホイールを用いれば、１枚のカラーホイールで色優先と明るさ優先の色表示が可能となる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図面を用いて説明する。
【００２８】
本発明における第１の実施形態であるカラーホイールの概略図を図１に示す。カラーホイール１は１枚のガラス基板２上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが光学薄膜としてコートされた構成である。カラーフィルタは径方向に領域が２分割されており、外周部ではフィルタ３ｒ、３ｇ、３ｂはいずれも内角が６０゜の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが６分割されている。これらのカラーフィルタ３ｒ、３ｇ、３ｂには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが６回切り替わるように順次表示される。
【００２９】
一方、カラーフィルタの内周部ではフィルタ４ｒ、４ｇ、４ｂはいずれも内角が１２０゜の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが３分割されている。これらのカラーフィルタ４ｒ、４ｇ、４ｂには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが３回切り替わるように順次表示される。
【００３０】
本発明のようなカラーホイールの製造方法の１例として、マスキングを用いた蒸着法によって選択的なコーティングが可能である。例えば本発明のカラーホイールでは、まず赤フィルタ３ｒ、４ｒをコーティングする部分のみ開口しており、その他の部分は遮光されたマスクをガラス基板上に接するように配置し、その状態でＮｂとＳｉ等の酸化膜を交互に積み重ねることで、赤色光のみ透過し、他の光は反射する赤透過フィルタを指定した場所にのみコートすることができる。同様に緑フィルタ３ｇ、４ｇについても選択的にコーティングし、最後に青フィルタ３ｂ、４ｂも同様にコートする。このように同じガラス基板上に選択的にフィルタをコーティングすることで、本発明のような、少なくとも外周部と内周部で異なる色シーケンスを有するカラーホイールが簡単に提供できる。
【００３１】
マスキングは加工した金属板等を用いて物理的に遮光してもよいが、レジスト写真法などを用いて化学的に遮光して順番に必要な膜をあらかじめ指定した場所へ蒸着する方法を用いても構わない。
【００３２】
本発明のようなカラーホイール１を高速回転させるためにはモータを用いる。モータはボールベアリングタイプのＤＣブラシレスモータを一般的にはよく用いるが、より高速な回転数が要求される場合は、オイルや空気などの流体軸受けモータを用いてもよい。本発明のようなカラーホイールはドーナツ状のガラス基板１枚で構成されるために、軽く、飛び散る危険性が少ないので、接着剤などで直接モータのロータ部へ貼り付けて回転させてもよい。当然ながらロータ部と接合されたカラーホイール１も一緒に回転する。
【００３３】
色順次表示装置において、本発明のカラーホイールを用いる場合、カラーホイールとこれを回転させるモータとをカラーホイールの径方向にスライドまたはシフトさせて、ランプより出射した光線がカラーホイール上で集光し、光源スポットを形成する位置を外周部のフィルタ３ｒ、３ｇ、３ｂと、内周部のフィルタ４ｒ、４ｇ、４ｂとの２通り選択することが可能である。
【００３４】
例えば、表示が映画やテレビ画像のように動画表示が主な場合は、カラーホイール１の外周部のフィルタ３ｒ、３ｇ、３ｂを用いると、赤、緑、青、赤、緑、青の６分割であって、これを１フレームに３回転、すなわち６０×３×６０＝１０８００ｒｐｍの回転数で回転したときに、表示ではＲ・Ｇ・Ｂが６回出現するので、色順次表示特有の色が別れて見える現象は目立ちにくくなる。
【００３５】
一方、表示がパソコンの表示のように静止画中心の場合は、よほどの高速な視線の移動がなければ、特に色別れの問題は起こらない。従って、明るさの観点から、カラーホイール１の内周部のフィルタ４ｒ、４ｇ、４ｂを用いると、赤、緑、青の３分割であって、これを１フレームに３回転、すなわち６０×３×６０＝１０８００ｒｐｍの回転数で回転したときに、表示ではＲ・Ｇ・Ｂが３回しか出現しないので、明るさは向上する。さらにＲ・Ｇ・Ｂの分割数は極力少なくしたい場合は、同時にカラーホイールの回転数を３６００ｒｐｍに下げることで１フレームにＲ・Ｇ・Ｂが１回だけの出現にすることが可能である。
【００３６】
本発明における第２の実施形態であるカラーホイールの概略図を図２に示す。本発明では第１の実施形態で示したカラーホイール２１のさらに外周部に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタ２５ｒ、２５ｇ、２５ｂをいずれも内角が４０゜の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが９分割されている。これらのカラーフィルタ２５ｒ、２５ｇ、２５ｂには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが９回切り替わるように順次表示される。このように第１の実施例では外周部と内周部の２パターンでの切替であったが、本実施例ではさらに１パターン追加されて、３パターンでの切替も可能になった。
【００３７】
本発明における第３の実施形態であるカラーホイールの概略図を図３に示す。
カラーホイール３１は１枚のガラス基板３２上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが光学薄膜としてコートされた構成である。カラーフィルタは径方向に領域が２分割されており、外周部ではフィルタ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂはそれぞれ内角が６５゜、５５°、６０°の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが６分割されている。これらのカラーフィルタ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが６回切り替わるように順次表示される。
【００３８】
一方、カラーフィルタの内周部ではフィルタ３４ｒ、３４ｇ、３４ｂはそれぞれ内角が１２０゜、８０゜、１００゜の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが３分割と、加えて何もコーティングされていないホワイトセグメント３４ｗとよぶここでは約６０゜の略扇形形状の領域を有している。これらのカラーフィルタ３４ｒ、３３４ｇ、３４ｂ、３４ｗには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂ・Ｗの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが３回切り替わるように順次表示される。
【００３９】
マスキングは加工した金属板等を用いて物理的に遮光してもよいが、レジスト写真法などを用いて化学的に遮光して順番に必要な膜をあらかじめ指定した場所へ蒸着する方法を用いても構わない。
【００４０】
本発明のようなカラーホイール３１を高速回転させるためにはモータを用いる。モータはボールベアリングタイプのＤＣブラシレスモータを一般的にはよく用いるが、より高速な回転数が要求される場合は、オイルや空気などの流体軸受けモータを用いてもよい。本発明のようなカラーホイールはドーナツ状のガラス基板１枚で構成されるために、軽く、飛び散る危険性が少ないので、接着剤などで直接モータのロータ部へ貼り付けて回転させてもよい。当然ながらロータ部と接合されたカラーホイール３１も一緒に回転する。
【００４１】
色順次表示装置において、本発明のカラーホイールを用いる場合、カラーホイール３１とこれを回転させるモータとをカラーホイール３１の径方向にスライドまたはシフトさせて、ランプより出射した光線がカラーホイール上で集光し、光源スポットを形成する位置を外周部のフィルタ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂと、内周部のフィルタ３４ｒ、３４ｇ、３４ｂ、３４ｗとの２通り選択することが可能である。
【００４２】
例えば、表示が映画やテレビ画像のように動画表示が主な場合は、カラーホイール３１の外周部のフィルタ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂを用いると、赤、緑、青、赤、緑、青の６分割であって、これを１フレームに３回転、すなわち６０×３×６０＝１０８００ｒｐｍの回転数で回転したときに、表示ではＲ・Ｇ・Ｂが６回出現するので、色順次表示特有の色が別れて見える現象は目立ちにくくなる。
【００４３】
一方、表示がパソコンの表示のように静止画中心の場合は、色純度の低下よりも高輝度化が重要である。従って、明るさの観点から、カラーホイール１の内周部のフィルタ３４ｒ、３４ｇ、３４ｂ、３４ｗを用いると、特にホワイトセグメント３４ｗを透過した光線が明るさ向上と色純度低下に寄与する。
【００４４】
本実施例は、回転方向にＲ・Ｇ・Ｂのフィルタ領域を略均等に配置されている前述の第１の実施形態、第２の実施形態とは異なり、Ｒ・Ｇ・Ｂのフィルタ領域を異なる大きさにて配置している。さらに内周部にはＲ・Ｇ・Ｂのフィルタ領域フィルタ３４ｒ、３４ｇ、３４ｂ以外にホワイトセグメント３４ｗを配置している。ホワイトセグメント領域３４ｗを最適な配分をすることで明るさと色純度を向上させることができる。
【００４５】
外周部ではフィルタ３３ｒ、３３ｇ、３３ｂはホワイトバランスを考慮して、あらかじめＲ・Ｇ・Ｂの光量が最適になるように内角がそれぞれ異なる略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが６分割されている。一方、カラーフィルタの内周部も、フィルタ３４ｒ、３４ｇ、３４ｂはホワイトバランスを考慮して、内角がそれぞれ異なる略扇形形状で配置されており、さらに明るさを高めるためにホワイトセグメント３４ｗを他のカラーフィルタとは異なる角度で配置している。
【００４６】
本発明における第４の実施形態であるカラーホイールの概略図を図４に示す。
カラーホイール４１は１枚のガラス基板４２上に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）のカラーフィルタが光学薄膜としてコートされた構成である。カラーフィルタは径方向に領域が２分割されており、外周部ではフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂはいずれも内角が６０゜の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが６分割されている。これらのカラーフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが６回切り替わるように順次表示される。
【００４７】
一方、カラーフィルタの内周部ではフィルタ４４ｒ、４４ｇ、４４ｂもいずれも内角が１２０゜の略扇形形状で円周方向にＲ・Ｇ・Ｂが３分割されている。これらのカラーフィルタ４４ｒ、４４ｇ、４４ｂには透過した白色光がそれぞれＲ・Ｇ・Ｂの光に変調され、１フィールドにＲ・Ｇ・Ｂが３回切り替わるように順次表示される。
【００４８】
外周部のフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂの分光透過特性と、内周部のフィルタ４４ｒ、４４ｇ、４４ｂの分光特性はそれぞれ異なり、これらの分光透過特性のグラフをそれぞれ図５に示す。図５のグラフにおいて、それぞれカットオフの半値を示す波長は４３ｒにおいては５８０ｎｍ、４３ｇにおいては４８０ｎｍ、５６０ｎｍ、４３ｂにおいては５１５ｎｍである。一方、それぞれカットオフの半値を示す波長は４４ｒにおいては６１０ｎｍ、４４ｇにおいては４６０ｎｍ、５８０ｎｍ、４４ｂにおいては４９５ｎｍである。このグラフからも明らかなように内周部のフィルタ４４ｒ、４４ｇ、４４ｂを透過した光線は、外周部のフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂを透過した光線に比べて色純度は劣り、そのかわり明るさでは勝る特性となる。
【００４９】
本発明のようなカラーホイールの製造方法の１例として、マスキングを用いた蒸着法によって選択的なコーティングが可能である。例えば本発明のカラーホイールでは、まず赤フィルタ４３ｒをコーティングする部分のみ開口しており、その他の部分は遮光されたマスクをガラス基板上に接するように配置し、その状態でＮｂとＳｉ等の酸化膜を交互に積み重ねることで、赤色光のみ透過し、他の光は反射する赤透過フィルタを指定した場所にのみコートすることができる。その後４４ｒをコーティングする部分のみ開口し、その他の部分は遮光されたマスクをガラス基板上に接するように配置し、その状態でＮｂとＳｉ等の酸化膜を交互に積み重ねることで、赤色光のみ透過し、他の光は反射する赤透過フィルタを指定した場所にのみコートすることができる。以降同様に緑フィルタ４３ｇ、４４ｇについても選択的にコーティングし、最後に青フィルタ４３ｂ、４４ｂも同様にコートする。このように同じガラス基板上に選択的にフィルタをコーティングすることで、本発明のような、少なくとも外周部と内周部で異なる色シーケンスを有するカラーホイールが簡単に提供できる。
【００５０】
色順次表示装置において、本発明のカラーホイールを用いる場合、カラーホイールとこれを回転させるモータとをカラーホイールの径方向にスライドまたはシフトさせて、ランプより出射した光線がカラーホイール上で集光し、光源スポットを形成する位置を外周部のフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂと、内周部のフィルタ４４ｒ、４４ｇ、４４ｂとの２通り選択することが可能である。
【００５１】
例えば、映画やテレビ画像のように忠実な色再現性が必要な表示の場合は、カラーホイール４１の外周部のフィルタ４３ｒ、４３ｇ、４３ｂを用いるとよい。
【００５２】
一方、表示がパソコンの表示のようにさほど色再現性が必要としない場合は、明るさの観点から、カラーホイール４１の内周部のフィルタ４４ｒ、４４ｇ、４４ｂを用いると、色純度はさほどよくないが、明るさは向上する。
【００５３】
なお、第１，２、４の実施形態のカラーホイールは、回転方向に分割、配置された各Ｒ・Ｇ・Ｂのフィルタ領域を略均等に示したが、実際にはホワイトバランスなどを考慮した上で最適な配分がなされるべきであり、必ずしも各Ｒ・Ｇ・Ｂのフィルタ領域を均等に配置する必要がないことは言うまでもない。
【００５４】
本発明における第１の実施形態である色順次表示装置の概略図を図６に示す。
図６において６１は図１に示したカラーホイール、６２はＤＭＤ素子、６３は光源である凹面鏡を含むランプ、６４は投写光学系である投写レンズ、６５はスクリーン、６７は照明光学系であるフィールドレンズ、６６、６８はモータであり、６９はラックとピニオンである。空間変調素子であるＤＭＤ素子６２はＳＬＭの１つであり、１つのミラーが１画素に対応し、これがマトリクス状に配列された構成で、映像信号によって高速でミラーの傾きが変化して表示の切り替えが可能である。ビデオレートの動画を表示するためには１フィールド内に６０フレームの映像を表示できることが必要であり、例えばＤＭＤ素子は高速応答可能な液晶パネルであっても構わない。そのためには液晶の応答速度としては少なくとも１／６０＝１６．７ｍ秒以下が要求される。好ましくはさらにこの間にＲ・Ｇ・Ｂ３色の表示が可能であるためには、応答速度として５．６ｍ秒が要求される。このような高速応答の液晶は例えば強誘電液晶、反強誘電液晶、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌｌｙ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ Ｂｅｎｄ）液晶などが挙げられる。前記において、ＯＣＢ液晶とはベンド配向セルを用い、液晶の複屈折により視野角方向の変化を自己補償する方式であり、負の光学補償フィルムと組み合わせることで、広視野角にできることに加え、高速応答が可能となる液晶である。
【００５５】
本発明の色順次カラー表示装置の動作について説明する。ランプ６３はキセノン、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯などの放電タイプの高出力ランプであり、凹面鏡のほぼ焦点位置に配置し、ランプより出射する白色光が楕円形状の凹面鏡によりカラーホイール６１のカラーフィルタ上で、外周部の領域に集光するように配置される。カラーホイール６１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）または白（Ｗ）の各色の色フィルタが円盤状に配置されるように構成され、それぞれのフィルタが光線を遮るのに同期してＤＭＤ素子６２は光線の色の画像フレームを表示する。単一画像フレーム、通常は１／６０秒に対してカラーホイール６１を画像フレーム毎に３回転、または毎分１０８００回転（ｒ．ｐ．ｍ）でモータ６６により回転させている。この様なシステムでは、１フレーム周波数間に１８のカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂが６回繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対してＤＭＤ素子６２は非常に高速に表示画像を切り替え、変調された各色光線は投写レンズ６４を用いてスクリーン６５に拡大投影される。スクリーンに投写された表示は１／６０秒の間にＲ・Ｇ・Ｂの各色の映像が順次表示されるため、目にはこれらが残像として見え、フルカラーの映像として認識される。
【００５６】
このときカラーホイール６１の色と、ＤＭＤ素子６２の表示する映像とが同調しなければならない。信号インターフェースは、様々な種類の入力信号を受けることができ、例えばここでは水平および垂直同期成分を有する標準ビデオ信号であるものと仮定する。以下に説明されるように、垂直同期信号は、カラーホイール６１の速度を調節するための基準信号として用いられる。入力信号はＰＣなどのグラフィックスデータでもよく、基準信号は他の信号源から来るものでもかまわない。
【００５７】
画素データプロセッサは、さまざまな処理タスクを行うことにより、ＤＭＤ素子６２上に表示するためのデータを準備する。データプロセッサは、処理に際しデータを記憶する処理メモリを含む。データプロセッサが行う処理には、デガンマ補正、カラースペース変換、およびインターレス補間が含まれる。デガンマ補正は、放送信号に対して行われるガンマ補正の影響を除去し、ＣＲＴの非直線動作を補償する。カラースペース変換は、前記データをＲ・Ｇ・Ｂデータへ変換する。インターレス補間は、インタレースデータフィールドを、奇数または偶数線を満たすための新データを発生させることにより、完全なフレームに変換するために用いられうる。これらの処理が行われる順序は、いずれでも良い。
【００５８】
ディスプレイメモリは、データプロセッサから処理された画素データを受ける。ディスプレイメモリは、該データを入力または出力上において「ビットプレーン」形式にフォーマットし、該ビットプレーンをＤＭＤ素子６２へ供給する。該ビットプレーンフォーマットは、ＤＭＤ素子６２のそれぞれの画素に対し一時に１ビットを供給し、それぞれの画素は、そのビットの値に従ってオンまたはオフが切り替わる。例えば、それぞれの画素が３色のそれぞれに対する８ビットにより表される場合は、３×８＝２４ビットプレーン毎フレームが存在する。典型的な表示システムにおいては、メモリは二重バッファメモリであり、これは、それが少なくとも２つのディスプレイフレーム用の容量を有することを意味する。１ディスプレイフレーム用のバッファは、もう１つのディスプレイフレーム用のバッファが書込まれている間に、ＤＭＤ素子６２へ読出されうる。これらの２バッファは、データが連続的にＤＭＤ素子６２へ得られるように、交互に制御される。
【００５９】
ＤＭＤ素子６２上に入射する光は、回転するカラーホイール６１を通して送られる。それぞれの色に対するデータはシーケンス化され、前記データの表示は、ＤＭＤ素子６２へ送られつつある光を通過させているカラーホイール６１の部分が、表示されている前記データに対応するように、同期せしめられる。本説明の例においては、それぞれの画素はＲ・Ｇ・Ｂデータ値によって表され、これは、それぞれの画素が赤値、緑値、および青値を有することを意味する。フレーム内の全画素の、それぞれの色に対する値が表示されつつある時、カラーホイール６１は、光が対応する赤、青、または緑のフィルタを通過するように回転する。これら３つの値の組合せが、それぞれの画素に対する所望の色を生じる。
【００６０】
カラーホイールは、ブラシレスＤＣモータであるモータ６６により駆動される。通常、モータ６６は多相のものであり、本説明の例においては３相モータである。コンピュータのディスク記憶装置のディスク駆動用にセンサーレス３相Ｙ結線ユニポーラ式モータが主に使用されており、ほぼこれと同じ構成なので詳細説明はここでは省略する。
【００６１】
モータ制御装置は、適切な駆動信号をモータ６６へ供給することにより、カラーホイール６１の速度および位相を制御する。例えば、所望の速度は、６０フレーム毎秒のディスプレイ速度に対応する６０回転毎秒である。位相は、カラーホイール６１の正しいフィルタ（赤、緑、または青）が、そのフィルタに対するデータが表示されつつある時に、ＤＭＤ素子６２へ光が照射されるようにセットされる。前記駆動信号に依存して、モータ６６は速度を変えることができ、その位相が正しくなるまで加速または減速する。
【００６２】
一般に、モータ制御装置は、誤差制御装置と駆動制御装置の大きく２つの主構成からなる。誤差制御装置は位相誤差を制御し、基準位相および速度データを、位相帰還信号および速度帰還信号から得られるデータと比較することである。この比較は、位相誤差値または速度誤差値を与える。両誤差値は、パルス幅変調された駆動信号のデューティサイクルが、モータ６６を加速または減速するために、どれだけ延長または短縮されるべきかを表す。従って、誤差検出器は、カラーホイール６１の所望の速度および位相をセットする基準信号を受ける。本説明の例においては、基準信号は、標準テレビジョン信号の垂直同期信号である。そのパルスは約６０フィールド毎秒の速度で生じ、それはカラーホイール６１の６０回転毎秒の速度に対応する。該同期パルスは、カラーホイール６１上のある位置が基準時刻に関してある場所になくてはならない該基準時刻を与えることによって、位相をセットする。従って、カウンタは２つの信号が同相であれば、完全な１回転をカウントすべきである。そうでない場合には、カウンタは位相誤差を表す。
【００６３】
動作において、最初のモータのスタートアップ中に、カラーホイール６１は、ほぼ所望速度である速度にされる。次に、毎回転のインデックスカウントが、毎回転の基準カウントと同じになるまで、速度誤差が検出される。次に、フェーズロックがおこなわれ、フェーズロック中は、インデックス位置と基準位置との間の誤差が検出される。
【００６４】
前記のようにカラーフィルタはモータで回転駆動され、このモータはモータコントローラによって位相と回転数が制御されている。一方、画像を表示するＤＭＤ素子６２は信号インターフェースで入力信号を受け、画像データプロセッサでＤＭＤ素子６２の時分割駆動に応じた信号形式に変換する。さらにこのデータをディスプレイメモリに蓄えて、所定のタイミングでＤＭＤ素子６２へデータを出力する。
【００６５】
次にカラーホイール６１をスライドさせて、色シーケンスを可変する手法の１例を説明する。モータ６８はステッピングモータであり、ラックとピニオン６９などを用いてモータ６８の回転をカラーホイール６１およびモータ６６の水平方向への移動に変化させる。例えば、信号の入力先が、映像信号入力端子からＲ・Ｇ・Ｂ入力端子に切り替わる情報を受けて、モータ６７を所定の量だけ回転制御させることにより、ランプ６３から出射された光線が集光される位置をカラーホイール６１の内周部に来るようにカラーホイール６１およびモータ６６を径方向に水平移動させる。カラーホイール６１の内周部の色シーケンスはＲ・Ｇ・Ｂが１回、１フレーム周波数の間にモータ６６は３回転するので、１フレーム周波数間に９つのカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂが３回繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対応したＤＭＤ素子６２の駆動を行い、変調された各色光線は投写レンズ６４を用いてスクリーン６５に拡大投影される。このようにすることでモータ６６の回転数を変化させることなく、異なる色シーケンスの表示が可能となり、入力信号ソースに応じた最適な表示が可能となる。
【００６６】
もちろんカラーホイール６１は実施例２、３、４に例示したものであっても構わない。
【００６７】
カラーホイール６１が所定の位置に到達する間は、Ｒ・Ｇ・Ｂの各色の時間が定まらないのでＤＭＤ素子６２をオフにするか、あるいはＲ・Ｇ・Ｂの時間が一定になるようにモータ６６の回転を制御する必要がある。
【００６８】
本発明における第２の実施形態である色順次表示装置の概略図を図７に示す。図７において７１、７９はカラーホイール、７２は空間変調素子であるＤＭＤ素子、７３は光源である凹面鏡を含むランプ、７４は投写光学系である投写レンズ、７５はスクリーン、７６はモータ、７７は照明光学系であるフィールドレンズであり、７８はクランパである。
【００６９】
本発明の色順次表示装置の動作について説明する。ランプ７３はキセノン、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯などの放電タイプの高出力ランプであり、凹面鏡のほぼ焦点位置に配置し、ランプより出射する白色光が楕円形状の凹面鏡によりカラーホイール７１のカラーフィルタ上で、外周部の領域に集光するように配置される。カラーホイール７１は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）、白（Ｗ）のいずれかの色フィルタが円盤状に配置されるように構成され、それぞれのフィルタが光線を遮るのに同期してＤＭＤ素子７２は光線の色の画像フレームを表示する。単一画像フレーム、通常は１／６０秒に対してカラーホイール７１を画像フレーム毎に３回転、または毎分１０８００回転（ｒ．ｐ．ｍ）でモータ７６により回転させている。この様なシステムでは、１フレーム周波数間に１８のカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂが６回繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対してＤＭＤ素子７２は非常に高速に表示画像を切り替え、変調された各色光線は投写レンズ７４を用いてスクリーン７５に拡大投影される。スクリーンに投写された表示は１／６０秒の間にＲ・Ｇ・Ｂの各色の映像が順次表示されるため、目にはこれらが残像として見え、フルカラーの映像として認識される。
【００７０】
このときカラーホイール７１の色と、ＤＭＤ素子７２の表示する映像とが同調しなければならない。信号インターフェースは、様々な種類の入力信号を受けることができ、例えばここでは水平および垂直同期成分を有する標準ビデオ信号であるものと仮定する。以下に説明されるように、垂直同期信号は、カラーホイール７１の速度を調節するための基準信号として用いられる。入力信号はＰＣなどのグラフィックスデータでもよく、基準信号は他の信号源から来るものでもかまわない。
【００７１】
ＤＭＤ素子７２上に入射する光は、回転するカラーホイール７１を通して送られる。それぞれの色に対するデータはシーケンス化され、前記データの表示は、ＤＭＤ素子７２へ送られつつある光を通過させているカラーホイール７１の部分が、表示されている前記データに対応するように、同期せしめられる。本説明の例においては、それぞれの画素はＲ・Ｇ・Ｂデータ値によって表され、これは、それぞれの画素が赤値、緑値、および青値を有することを意味する。フレーム内の全画素の、それぞれの色に対する値が表示されつつある時、カラーホイール７１は、光が対応する赤、青、または緑のフィルタを通過するように回転する。これら３つの値の組合せが、それぞれの画素に対する所望の色を生じる。
【００７２】
モータ７６はロータ部分がクランプ構造７８になっており、カラーホイール７１を容易に取り外して、別の色シーケンスのカラーホイールと交換が可能である。手動でカラーホイールを交換しても構わないが、例えばＣＤのオートチェンジャのような機構を追加することで、自動的に入力信号ソースに最適な色シーケンスのカラーホイールに交換することが可能になる。信号の入力先が、映像信号入力端子からＲ・Ｇ・Ｂ入力端子に切り替わる情報を受けて、ホワイトセグメントを含むカラーホイール７９に交換する。カラーホイール７９の色シーケンスはＲ・Ｇ・ＢＷが１回、１フレーム周波数の間にモータ７６は３回転するので、１フレーム周波数間に１２のカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂ、Ｗが３回ずつ繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対応したＤＭＤ素子７２の駆動を行い、変調された各色光線は投写レンズ７４を用いてスクリーン７５に拡大投影される。このようにすることにより、異なる色シーケンスの表示が可能となり、入力信号ソースに応じた最適な表示が可能となる。
【００７３】
カラーホイール７１が取り外されてカラーホイール７９に交換される間は、白色の光線がＤＭＤ素子７２に照明されるので、ＤＭＤ素子７２をオフにする必要がある。
【００７４】
本発明における第３の実施形態である色順次表示装置の概略図を図８に示す。
図８において１０１はカラーホイール、１０２は空間変調素子であるＤＭＤ素子、１０３ａ、１０３ｂは光源である凹面鏡を含むランプ、１０４は投写光学系である投写レンズ、１０６はモータ、１０７はレンズ、１０８は投写光学系であるレンズアレイである。
【００７５】
本発明の色順次表示装置の動作について説明する。ランプ１０３ａ、１０３ｂはキセノン、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯などの放電タイプの高出力ランプであり、凹面鏡のほぼ焦点位置に配置し、ランプより出射する白色光が楕円形状の凹面鏡によりカラーホイール１０１のカラーフィルタ上で集光するように配置される。ランプ１０３ａから出射する光線の集光位置とランプ１０３ｂから出射する光線の集光位置はカラーホイール１０１の半径方向で異なっており、カラーホイール１０１に形成された別々の色シーケンスを選択する。例えばカラーホイール１０１は、図３に示すような赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）または白（Ｗ）の各色の色フィルタが内周と外周とで異なる色シーケンスで円盤状に配置されるように構成され、それぞれのフィルタが光線を遮るのに同期してＤＭＤ素子１０２は光線の色の画像フレームを表示する。単一画像フレーム、通常は１／６０秒に対してカラーホイール１０１を画像フレーム毎に３回転、または毎分１０８００回転（ｒ．ｐ．ｍ）でモータ１０６により回転させている。ランプ１０３ｂが点灯し、外周側の色シーケンスが選択された場合、１フレーム周波数間に１８のカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂが６回繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対してＤＭＤ素子１０２は非常に高速に表示画像を切り替え、変調された各色光線は投写レンズ１０４を用いてスクリーン（図示せず）に拡大投影される。スクリーンに投写された表示は１／６０秒の間にＲ・Ｇ・Ｂの各色の映像が順次表示されるため、目にはこれらが残像として見え、フルカラーの映像として認識される。
【００７６】
カラーホイール１０１は複数の異なる色シーケンスから構成されるカラーホイールであり、ランプ１０３ａ、１０３ｂは前記カラーホイール１０１上の集光位置がそれぞれ別の色シーケンスを選択できるように配置されている。従ってどちらのランプを点灯するかによって、異なる色シーケンスの選択が可能になる。入力信号が、ビデオ信号かデータ信号か、あるいは画質に高色再現性の表示、高輝度の表示など、用途・特性に応じて、使い分けが可能となる。本発明によれば、実施例２に記載したカラーホイールのスライド機構は必要なく、異なる色シーケンスの表示が可能となり、入力信号ソースに応じた最適な表示が可能となる。
【００７７】
本発明ではランプが２灯の場合を説明したが、それ以上の複数ランプでも応用可能であることは言うまでもない。
【００７８】
また図４に示したカラーホイールを用いれば、内周と外周で色シーケンスは同じであるので、ＤＭＤ素子１０２は１つの色シーケンスに応じた駆動ができるので、ランプ１０３ａ、１０３ｂを同時に点灯させて使用可能であり、表示により高輝度が求められる場合は上記に示した以外にランプを複数同時に点灯することもできる。
【００７９】
本発明における第４の実施形態である色順次表示装置の概略図を図９に示す。
図９において８１ａ、８１ｂ、８１ｃはカラーホイール、８２は空間変調素子であるＤＭＤ素子、８３は光源である凹面鏡を含むランプ、８４は投写光学系である投写レンズ、８５はスクリーン、８６ａ、８６ｂ、８６ｃ、８８はモータ、８７は照明光学系であるフィールドレンズである。
【００８０】
本発明の色順次表示装置の動作について説明する。ランプ８３はキセノン、メタルハライドランプ、超高圧水銀灯などの放電タイプの高出力ランプであり、凹面鏡のほぼ焦点位置に配置し、ランプより出射する白色光が楕円形状の凹面鏡によりカラーホイール８１ａのカラーフィルタ上で、外周部の領域に集光するように配置される。カラーホイール８１ａは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色の色フィルタが円盤状に配置されるように構成され、それぞれのフィルタが光線を遮るのに同期してＤＭＤ素子８２は光線の色の画像フレームを表示する。単一画像フレーム、通常は１／６０秒に対してカラーホイール８１ａを画像フレーム毎に３回転、または毎分１０８００回転（ｒ．ｐ．ｍ）でモータ８６ａにより回転させている。この様なシステムでは、１フレーム周波数間に１８のカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂが６回繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対してＤＭＤ素子８２は非常に高速に表示画像を切り替え、変調された各色光線は投写レンズ８４を用いてスクリーン８５に拡大投影される。スクリーンに投写された表示は１／６０秒の間にＲ・Ｇ・Ｂの各色の映像が順次表示されるため、目にはこれらが残像として見え、フルカラーの映像として認識される。
【００８１】
このときカラーホイール８１ａの色と、ＤＭＤ素子８２の表示する映像とが同調しなければならない。信号インターフェースは、様々な種類の入力信号を受けることができ、例えばここでは水平および垂直同期成分を有する標準ビデオ信号であるものと仮定する。以下に説明されるように、垂直同期信号は、カラーホイール８１ａの速度を調節するための基準信号として用いられる。入力信号はＰＣなどのグラフィックスデータでもよく、基準信号は他の信号源から来るものでもかまわない。
【００８２】
ＤＭＤ素子８２上に入射する光は、回転するカラーホイール８１ａを通して送られる。それぞれの色に対するデータはシーケンス化され、前記データの表示は、ＤＭＤ素子８２へ送られつつある光を通過させているカラーホイール８１ａの部分が、表示されている前記データに対応するように、同期せしめられる。本説明の例においては、それぞれの画素はＲ・Ｇ・Ｂデータ値によって表され、これは、それぞれの画素が赤値、緑値、および青値を有することを意味する。フレーム内の全画素の、それぞれの色に対する値が表示されつつある時、カラーホイール７１は、光が対応する赤、青、または緑のフィルタを通過するように回転する。これら３つの値の組合せが、それぞれの画素に対する所望の色を生じる。
【００８３】
カラーホイール８１ａ、８１ｂ、８１ｃはそれぞれ異なる色シーケンスから構成されるカラーホイールであり、カラーホイール８１ａとモータ８６ａ、８１ｂと８６ｂ、８１ｃと８６ｃはそれぞれモータ８８から伸びたアームに取り付けられ、モータ８８の回転によって交換が可能である。これにより自動的に入力信号ソースに最適な色シーケンスのカラーホイールに交換することが可能になる。信号の入力先が、映像信号入力端子からＲ・Ｇ・Ｂ入力端子に切り替わる情報を受けて、ホワイトセグメントを含むカラーホイール８７ｂに交換する。カラーホイール８７ｂの色シーケンスはＲ・Ｇ・ＢＷが１回、１フレーム周波数の間にモータ８６ｂは３回転するので、１フレーム周波数間に１２のカラーサブフレームが存在し、その各々はＲ・Ｇ・Ｂ、Ｗが３回ずつ繰り返し出現するのであって、それぞれの色に対応したＤＭＤ素子８２の駆動を行い、変調された各色光線は投写レンズ８４を用いてスクリーン８５に拡大投影される。このようにすることで、異なる色シーケンスの表示が可能となり、入力信号ソースに応じた最適な表示が可能となる。
【００８４】
カラーホイール８１ａからカラーホイール８１ｂ、または８１ｃに交換される間は、白色の光線がＤＭＤ素子８２に照明されるので、ＤＭＤ素子８２をオフにする必要がある。
【００８５】
本発明では投写レンズを用いた投写型ディスプレイを色順次表示装置の例に挙げたが、投写レンズの代わりに接眼レンズを用いた直視型の色順次表示装置であっても構わない。
【００８６】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、本発明のカラーホイールおよびこれを用いた色順次表示装置によれば、入力信号ソースに応じた最適な表示が可能な色シーケンスが容易に切替できる。具体的には映画やテレビ画像のような動画表示では、１フィールド間で色の周期が多い色シーケンスを選択することで色分離作用を抑え、色純度の濃いフィルタを選択することで忠実な色再現性が表示できる。またパソコンなどのデータ表示では、色純度が低くて透過率の高いフィルタを選択する、あるいは白色のフィルタを持つ色シーケンスを選択することで、明るさを優先した表示ができる。本発明ではこれらの異なる表示が１台の表示装置で実現できる。
【００８７】
さらに本発明のカラーホイールを用いれば、１枚のカラーホイールで色優先と明るさ優先の色表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーホイールにおける第１の実施形態を説明する概略図
【図２】本発明のカラーホイールにおける第２の実施形態を説明する概略図
【図３】本発明のカラーホイールにおける第３の実施形態を説明する概略図
【図４】本発明のカラーホイールにおける第４の実施形態を説明する概略図
【図５】本発明のカラーホイールにおける第３の実施形態のフィルタ分光特性を示す図
【図６】本発明の色順次表示装置における第１の実施形態を説明する概略図
【図７】本発明の色順次表示装置における第２の実施形態を説明する概略図
【図８】本発明の色順次表示装置における第３の実施形態を説明する概略図
【図９】本発明の色順次表示装置における第４の実施形態を説明する概略図
【図１０】従来のカラーホイールの断面図
【符号の説明】
１ カラーホイール
２ ガラス基板
３ｒ、３ｇ、３ｂ 外周部の色フィルタ
４ｒ、４ｇ、４ｂ 内周部の色フィルタ
６１ カラーホイール
６２ ＤＭＤ素子
６３ ランプ
６４ 投写レンズ
６５ スクリーン
６６、６８ モータ
６７ フィールドレンズ
６９ ラックとピニオン
Claims (5)
- 白色光を出射する複数の光源と、光源より出射する白色光線を時系列でＲ・Ｇ・Ｂ光線に周期的に変換するカラーホイールと、画像を形成する空間光変調素子と、前記光源より出射する光線を前記空間光変調素子へ集光する照明光学系と、前記空間光変調素子に形成された画像をスクリーンへ拡大投影する投写光学系とを具備し、前記カラーホイールは、円盤形状で円の中心を軸にして回転し、複数種のカラーフィルタの領域に分割され、円盤形状の回転方向に分割、配置されたフィルタの色周期が径の大きさによって複数の異なる色周期で配置され、前記複数光源から出射した白色光線が前記カラーホイールの径方向に異なる位置を透過することを特徴とする色順次表示装置。
- カラーホイールは、回転方向に分割、配置された複数種のカラーフィルタのうち少なくとも１つは光を透過する透明な領域を有することを特徴とする請求項１記載の色順次表示装置。
- カラーホイールは、径の大きさがより内周部に配置されたＲ・Ｇ・Ｂカラーフィルタのうち、特性が外周部に配置されたフィルタに比べて色純度が低く、光透過率が高いことを特徴とする請求項１記載の色順次表示装置。
- 白色光を出射する複数の光源と、光源より出射する白色光線を時系列でＲ・Ｇ・Ｂ光線に周期的に変換するカラーホイールと、画像を形成する空間光変調素子と、前記光源より出射する光線を前記空間光変調素子へ集光する照明光学系と、前記空間光変調素子に形成された画像をスクリーンへ拡大投影する投写光学系とを具備し、前記カラーホイールは、円盤形状で円の中心を軸にして回転し、複数種のカラーフィルタの領域に分割され、円盤形状の回転方向に分割、配置されたフィルタの色周期が径の大きさによらず同じ色周期で配置され、径方向に対して内周部に配置されたＲ・Ｇ・Ｂフィルタの特性が外周部に配置されたＲ・Ｇ・Ｂフィルタに比べて色純度が低く、光透過率が高く、前記複数光源から出射した白色光線が前記カラーホイールの径方向に異なる位置を透過することを特徴とする色順次表示装置。
- 前記複数光源はそれぞれ別々に点灯され、それぞれの光源から出射された光線が前記カラーホイールで変換される色周期に応じた前記空間光変調素子の駆動を行うことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の色順次表示装置。
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