JP4159428B2 - カラー投写型表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は時分割方式のカラー投写型表示装置に関し、特に光利用効率の高いカラー投写型表示装置に関する。
従来より、複数の異なる色、例えば赤、緑、青、或いは白を含む複数の異なる色光の画像を時分割に投写してカラー画像を表示する基本構造を持つ時分割方式のカラー投写型表示装置が提案されている。例えば、特許文献1には、画像表示素子として半導体メモリーセル上に各々の傾きが制御可能な数十万のミラーエレメントを取り付けたデジタルミラーデバイス(以下、DMDと称する)を利用し、各ミラーエレメントの傾きを制御して反射状態を制御し、画像を形成するDMDプロジェクタが知られている。このDMDプロジェクタは、図12に示すように、光源101から出射した光を反射鏡102で反射し、スパイラル状に赤(R),緑(G),青(B)の各色のフィルタ(以下、RGBフィルタと称することもある)を設けて赤、緑、青の各光を選択的に通過させるようにしたカラーホイール110の一点に集光レンズ103で集光させ、その通過光を光導波路(以下、インテグレータロッドと称する)104で均一化し、リレーレンズ105で平行光束として全反射プリズム(以下、TIRプリズムと称する)106を介してDMD107を照射する。DMD107を照射した光はDMD107に与えられた画像信号に応じて反射される。その反射光、すなわち変調光である画像光は再びTIRプリズムを透過し、ズーム構成の投写レンズ108を介してスクリーン上に投影することを特徴としている。
このようなDMDプロジェクタは、フィールド・シーケンシャル・カラー方式(Field Sequential Color 、以下、FSC方式と称する)と呼ばれている。このFSC方式よりも光利用効率を約40%向上させることが可能なシーケンシャル・カラー・リキャプチャー方式(Sequential Color Recapture r、以下、SCR方式と称する)がある。SCR方式では、図13に示すように、両端を準反射面とするインテグレータロッドを備えており、光源201から出射した光を20反射鏡2で反射し、インテグレータロッド204の入射側端面に集光レンズ203により焦点を結ぶ。インテグレータロッド204を進んだ光は、その出射側端面から出てカラーホイール210へ入射するが、このカラーホイール210へ入射した光の一部の波長の光はリレーレンズ205で平行光束としてTIRプリズム206を介してDMDパネル207を照射する。しかし、他の一部の光はカラーホイール210で反射してインテグレータロッド204の出射側端面から再入射する。この再入射した光は、インテグレータロッド204の入射側端面にまで進みここで再び反射され、光源201からの光と一緒になってインテグレータロッド204の出射側端面から放出され、再度カラーホイール210へ入射する。ここで再び同様のことが繰り返される。このようにして、インテグレータロッド204の入射端面とカラーホイール210との間での多重反射により光強度が強められ、さらに、明るさ分布が均一光となった照明光となってTIRプリズム206を介してDMD207を照射し、前述のように変調される。DMD207で変調された光は、画像を表す光(投射光)としてTIRプリズム206と投射レンズ208を介して投射され、これにより画像がスクリーンなどに表示される。
このSCR方式ではインテグレータロッド204では入射側端面での反射効率が低いためにインテグレータロッド204での繰り返し反射による光利用効率を高くすることには限界があり、前述のようにFSC方式に比較して40%程度の向上しか見込まれない。このSCR方式に対し、カラーホイールのRGBフィルタを透過した一つの色光と、当該RGBフィルタで反射された他の色光とをそれぞれ変調して投写するように構成することで、光利用効率を高めた技術が提案されている。特許文献2や特許文献3には、カラーホイールを反射した光と透過した光をそれぞれ異なる色光として分解し、分解した各色光をそれぞれ個別の画像表示素子に入射させて画像表示を行い、各色の画像をプロジェクタ内であるいはスクリーン上で重ねることでカラー画像を投写する技術が提案されている。しかし、これらの技術では分離した色光の数だけ画像表示素子が必要であり、また各色の画像を合成するための光学系が必要であり、構造が複雑化するという問題がある。
その一方で、特許文献4では、光源からの光をカラーフィルタにおいてRGBの各色光に空間的に分解するとともに一つの画像表示素子の表示面を3つの領域に分割定義し、各分割定義領域に対して分割したRGBの色光を順序的に照射して各分割定義領域で画像を時分割表示する技術が提案されている。また、この特許文献4では各色光をカラーフィルタにおいて透過分割する際に生じる反射光を光源側に向けて再帰させて再利用することで光利用効率を高めることも開示されている。
特開平10−78550号公報 特開2000−228535号公報 特開平11−264953号公報 特開2001−264689号公報
特許文献4の技術では、画像表示素子の各分割定義領域にRGBの色光を順序的に照射しているため、特許文献2,3に比較して構造が簡略できるという利点はある。しかし、分割の際の反射光を単に光源に向けて再帰させるのみであるため、反射された色光が再び同じカラーフィルタにおいて反射されてしまうこともあってカラーフィルタにおける各色光の透過効率を高めることが難しく、実際にはSCR方式の光利用効率と同じ程度となり、見込まれているようなFSC方式の3倍の光利用効率を実現することが難しいという問題がある。。
本発明の目的は構造を複雑化することなく、光利用効率の高い色分割方式のカラー投写型表示装置を提供することにある。
本発明は、光源と、光源からの光の特定成分を透過し他成分を反射する複数の異なる特性のカラーフィルタを同一平面上に配置して回転駆動されるカラーホイールと、カラーホイールに入射されて一つのフィルタで反射された成分の光を反射して他のフィルタに再度入射させる反射体と、複数のカラーフィルタを透過された複数の成分の光がそれぞれ異なる領域に照射されて画像表示を行う画像表示素子と、画像表示素子で表示された画像をスクリーンに投写する投写レンズとを備えることを特徴とする。
さらなる特徴として、カラーホイールは入射される光の光軸に対して各カラーフィルタが45度の角度に向けられ、反射体は光の入射側において反射面がカラーホイールと所要の間隔をおいて平行に配置される構成とする。また、入射された光を均一化して出射する光均一化手段を光源とカラーホイールとの間に備える。この光均一化手段としてライトトンネルあるいはロッドレンズを用い、この光均一化手段はカラーホイールに対向された光の出射側において、カラーホイールとの距離が近い方の一辺の長さが、その対辺よりも長いことを特徴とする。
本発明によれば、光源からの光をカラーホイールの一つのカラーフィルタを透過させる一方で、当該カラーフィルタで反射した光を再びカラーホイールの他のカラーフィルタに入射させる構成とすることで、カラーフィルタで反射した光を再び他の成分の光としてカラーフィルタを透過させて画像表示に利用することができるので、一つの反射体と一つの画像表示素子でFCS方式の3倍の光利用効率、またSCR方式の2倍以上の光利用効率の高い画像表示装置が実現できることになる。また、光源の光を均一化してカラーホイールに向けて出射する光均一化手段を備え、この光均一化手段の出射側はカラーホイールに近い方の一辺の長さがその対辺よりも長いので、カラーホイールの外径側と内径側の光束の均一化を図り、画像表示素子に効率良く照射することができる。
本発明のカラーホイールは、第1ないし第N(Nは3以上の整数)のフィルタを備え、入射された光の一部は第1のフィルタを透過して第1の透過光となり、残りの光は第1のフィルタで反射して第1の反射光となり、前記第1の反射光は前記反射体で反射された後に第2のフィルタに入射し、その一部の光は第2のフィルタを透過して第2の透過光となり、残りの光は第2のフィルタで反射して第2の反射光となり、第2の反射光は反射体で反射された後に第3のフィルタに入射し、その一部の光は第3のフィルタを透過して第3の透過光となり、これをフィルタの数Nだけ繰り返すことによって得られる第1ないし第Nの透過光を画像表示素子に照射させる構成とする。
また、本発明においては次の形態とすることが好ましい。
(1)反射体はカラーホイールを内装支持しているカラーホイールケースに取り付けられる。
(2)カラーホイールから出射される分割された複数の光を画像表示素子に照射させるための光学素子を備え、光学素子はカラーフィルタの光均一化手段からの光が照射している領域が光学素子のバックフォーカスの焦点深度中にある。
(3)反射体で反射される回数が多い光が照射される表示画像領域ほど、より長い時間その色光を表示する。
次に、本発明の実施例を図面を参照して説明する。図1は本発明をDMDプロジェクタに適用した実施例1の構成図である。光源1から出射した白色光を回転楕円面形状の反射鏡2で反射し、インテグレータロッド4の入射側端面に集光レンズ3により集光させるようにする。また、インテグレータロッド4を進み、その出射側端面から出てた光をカラーホイール10に入射させるようにする。前記カラーホイール10はカラーホイールケース12内に内装されており、モータ11によって面内で高速回転駆動され、その回転面は前記インテグレータロッド4からの出射光の光軸に対して45度の角度となるように斜めに向けられている。
図2(a)は前記カラーホイール10の外観図、図2(b)は同カラーホイール10を光源と反対側から見た正面図であり、同一円盤上にR,G,Bの各色の透過フィルタ、すなわちRGBフィルタをスパイラル状に繰り返し配設しており、これによりR,G,Bの各透過フィルタが半径方向に並んで配列されることになるが、カラーホイール10の円周方向の各異なる位置ではR,G,Bの各透過フィルタの半径方向の配列順序が順次相違されることになる。また、前記カラーホイール10の光源側ではインテグレータロッド4の出射側端面に隣接する位置に前記カラーホイール10と所要の間隔を置いて平行にかつ半径方向に反射ミラー13が配設されている。ここでは反射ミラー13は前記カラーホイールケース12に開口された光を透過するための窓14内の一部に取り付けている。反射ミラー13をカラーホイールケース12に取り付けることにより、カラーホイール10と反射ミラー13との間隙寸法や平行精度を高いものにすることができる。これは後述するように、カラーホイールでの色分解後における各色光毎の正しい光路設定(光軸調整)に必要である。
一方、前記カラーホイール10の光源1とは反対側には前記反射ミラー13と対向するように、リレーレンズ5とTIRプリズム6が配設され、さらにTIRプリズム6には光を変調して画像を生成する画像表示素子としてのDMD7が配置されており、前記カラーホイール10を透過した色光がリレーレンズ5によって平行光束とされ、TIRプリズム6の内部で全反射されてDMD7に照射される構成とされる。また、DMD7において選択的に反射されることで、いわゆる変調された各色光はTIRプリズム6を透過し、投写レンズ8によって図外のスクリーンに表示画像として投写されることになる。なお、前記DMD7は制御回路20に入力されている画像信号に応じて、前記カラーホイール10の回転と同期して所要の変調を行うための動作が制御されるようになっている。
この実施例1におけるカラーホイール10での色分解の動作について説明する。図3〜図5は色分解の動作を説明するための図であり、各図(a)はカラーホイール10近傍部位の側面図、各図(b)はカラーホイール10を光源と反対側からみた反射ミラー13に対応する部分の正面図である。図3において、インテグレータロッド4で均一化された光源からの白色光は出射側端面から出射され、カラーホイール10に照射される。ここで、白色光のR成分はRフィルタにより透過されるが、B成分及びG成分については反射される。カラーホイール10はインテグレータロッド4の光軸に対して45度であるため、反射されたB成分及びG成分は反射ミラー13で反射されると再び前記光軸と平行に向けられてカラーホイール10に入射される。そこで、今度はGフィルタによりG成分が透過されるが、B成分は反射される。反射されたB成分は同様にして反射ミラー13で反射され、再々度カラーホイール10に入射され、BフィルタによりB成分が透過される。なお、Bフィルタでも反射された残りの波長成分は無視できるほど小さい。これにより、カラーホイール10からは内径から外径に向けてR,G,Bの順序で各成分の色光の光束が透過されることになる。このとき光源1からの白色光は分光的には全ての光がカラーホイール10を透過されることになる。
図3の状態から所定時間の後には、カラーホイール10の微小角度の回転により、RGBフィルタは図4の状態となり、図3で説明したと同様にしてカラーホイール10からは内径から外径に向けてB,R,Gの順序で各色光の光束が透過される。さらに、所定時間の後には、カラーホイール10のRGBフィルタは図5の状態となり、カラーホイール10からは内径から外径に向けてG,B,Rの順序で各色光の光束が透過されることになる。
この結果、DMD7には、図3〜図5の各タイミング時は、それぞれ図6(a)〜(c)のように、DMD7での画像表示領域を3つの帯状の領域に分割した領域(以下、分割定義領域と称する)にそれぞれR,G,Bの成分の各色光が照射されることになる。DMD7では、これらR,G,Bの帯状の各色に対応して各分割定義領域が制御回路によって駆動され、各色光に対応した変調動作が行われる。このように、DMD7上のRGBの帯は順次その場所が入れ替わる。そして、各分割定義領域からそれぞれ画像の一部を変調したR,G,Bの各色光が反射され、図外のスクリーンに投写され、しかも時間の経過に伴って各分割定義領域からの色光は順次R,G,Bが変化されるため、時分割の一周期単位で所望のカラー画像を投写することができる。
ここで、反射ミラー13は詳細な図示は省略するがガラス基板上に銀膜を成膜して作成した。この場合、反射ミラー13で反射される毎に光強度は反射回数に応じて低下するので、同じ色光でもDMD上における輝度が相違することがある。銀膜の代わりに例えばアルミニュウムでも銀と同様の効果が得られるが、銀より反射率が低いため、DMD7上における輝度変化が大きくなってしまう。このような問題に対しては、色分離後の色光が前記反射体で反射される回数が多いほど、より長い時間その色光を表示することが効果的である。また、銀膜の代わりとして、ガラス基板の屈折率や厚さ等を考慮してガラス基板の裏面での全反射を利用すればその反射率は100%なのでこのような反射回数による問題はなくなる。
例えば、例としてスクリーンの全面に赤を投写するときにおける、DMD7上の色帯の位置によるR光を反射するDMD7上の微小ミラーのON時間(投写時間)の概念を図7を参照して説明する。同図(a1),(b1),(c1)において、図面上部が反射ミラー13での反射が行われないでR光が入射する領域であり、図面下部が反射ミラー13で1回又は2回の反射が行われてR光が入射する領域である。前述のように反射ミラー13での反射では通常の反射率は100%未満であるので、反射回数が多いほどDMD7に照射される色光の明るさは低くなる。そのためDMD7の各微小ミラーのON時間が同じであると、スクリーン上に全面赤を投写したときにR帯が図面上部にある時と下部にある時とでスクリーンに投写した画面の下部は上部よりも暗くなってしまい輝度むらが生じる。この輝度ムラの程度は反射ミラー13で反射した回数に比例するから、同図(a2),(b2),(c2)に示すように、反射ミラー13で反射される回数が多い色光がほどDMD7の微小ミラーのON時間ta,tb,tcを長くすることにより、当該反射回数が多い色光の輝度を高い方向に補正し、画面全体としての輝度を均一化して輝度むらを補正することが可能になる。
また、リレーレンズ5はカラーホイール10を透過した後の光を効率良くDMD7に導く役割があるが、カラーホイール10におけるインテグレータロッド4からの光が照射している領域が、リレーレンズ5の焦点深度中になるように設定しておくと、カラーホイール10上の色帯の像がDMD7上の全面に均一に焦点を結ぶので、各色帯の境界がDMD7上でぼけることがなく、DMD7を構成している微小ミラーを有効に利用でき、投写スクリーン上における輝度を向上することができる。
さらに、DMD7上に結像される照明光の形状は、カラーホイール10がインテグレータロッド4の光軸に対して傾いているので、その傾きの分だけリレーレンズ5とのカラーホイール10との距離は場所により異なる。具体的には内径側の領域の方が外径側の領域よりも長くなり、内径側での光束が外径側よりも大きくなる。このような状態は、照明光がDMD7上に効率良く照射されないことを意味する。これを補正するために、図8に示すように、インテグレータロッド4の断面形状を台形にし、カラーホイール10との距離が近い内径側のロッドインテグレータの一辺の長さを外径側の対辺よりも長くすることで、外径側の光束幅を大きくし、内径側との均一化を図ることが可能になる。
このように、実施例1のプロジェクタでは、カラーホイール10の一つのカラーフィルタで一の光成分を透過した際の反射光を反射ミラー13で反射して他のフィルタで他の光成分を透過し、さらにその際の反射光を再度反射ミラー13で反射してさらに他のフィルタを透過させることで白色光のほぼ全部をRGBの各色光に分割しているので、一つの反射ミラーを備えるだけで、また画像表示素子としてのDMDも一つで構成でき、特許文献2,3に比較して構成が簡易化できるとともに、特許文献4に比較して光利用効率を向上することができる。特に、反射ミラー13の反射率が100%であれば、光利用率をほぼ100%にすることが可能になる。このため、FCS方式の3倍の光利用効率、SCR方式の2倍以上の光利用効率が実現できる。
図9は本発明の参照例としての実施例2のプロジェクタの構成図である。実施例1と等価な部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。実施例2では、カラーホイール10とインテグレータロッド4との配置を光軸に沿って入れ換えた構成であり、光源1からの白色光は反射鏡2で反射された後集光レンズ3により集光光としてカラーホイール10に入射させている。カラーホイール10では実施例1と同様に、入射された白色光はRGBフィルタと反射ミラー13によってR,G,Bの各色光に分解される。カラーホイール10で分解され、かつそれぞれ帯状の光束とされたR,G,Bの各色光は、断面寸法が大きなインテグレタロッド4Aに入射され、ここで帯状光束が崩されない状態で均一化され、出射側端面から出射され、リレーレンズ5及びTIRプリズム6を通してDMD7に照射される。DMD7においては、カラーホイールの回転動作に伴い、図6に示したように3つの帯状の分割定義領域にR,G,Bの各色光が順序的に照射され、ここで反射されて変調された画像光がTIRプリズム6を通った後、投写レンズ8によって図外のスクリーンに投写され、カラー画像を表示する。
この実施例2では、分解されたR,G,Bの各色光はインテグレータロッド4Aにおいて均一化された上で、インテグレータロッド4Aから出射されてリレーレンズ5によって平行光束とされるので、カラーホイール10とリレーレンズ5との間の距離の相違によるDMD7への照射特性のばらつきが無くなり、図8に示したようにインテグレータロッド4Aの断面形状を台形等の特殊な形状にする必要はない。
図10は本発明の他の参照例としての実施例3のプロジェクタの構成図である。実施例2と等価な部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。実施例3では、実施例2と同様に光源1からの白色光を反射鏡2で反射した後、集光レンズ3により集光光としてカラーホイール10に入射させ、R,G,Bの各色光に分解している。カラーホイール10では、入射された白色光をRGBフィルタと反射ミラー13によってR,G,Bの各色光に分解することは実施例1,2と同じである。そして、カラーホイール10から出射したR,G,Bの帯状の各色光は、それぞれ各色毎に3分割インテグレータロッド4Bに入射され、各色光単位で均一化される。3分割インテグレータロッド4Bは、単一のインテグレータロッド4a,4b,4cを長さ方向に帯状に3つの領域に区画したもの、あるいは3つの単一のインテグレータロッドを一体化させたものである。3分割インテグレータロッド4Bから出射されたR,G,Bの各色光は、リレーレンズ5およびTIRプリズム6を介してDMD7に入射され、DMD7において表示画像が成型され、投射レンズ8によって図外のスクリーンに投写されることも実施例1,2と同じである。
この実施例3では、カラーホイール10において分割されたR,G,Bの各色光はそれぞれ独立したインテグレータロッド4a,4b,4cによって均一化されるので、各色光が混ざり合うようなことはなく、色分離の優れた画像を表示する上で有利である。
また、本発明においては、カラーホイールは回転に伴ってR,G,Bの各フィルタの径方向の位置が順序的に変化すればよいので、図11に示すカラーホイール10Aのように同心円状に配置したR,G,Bの各フィルタの配列順序を円周方向に沿って順序的に変化させるように構成してもよい。さらに、R,G,Bの3つのフィルタで構成されるものに限られず、W(白色)を含んだ4色フィルタを備えるもの、あるいはC(シアン),M(マゼンタ),Y(黄色)の補色を含んだ6色フィルタ備えるものも適用できる。
本発明における画像表示素子は、前記各実施例のDMDに限られるものではなく、透過型あるいは反射型の液晶表示パネルを適用することも可能である。また、光の均一化手段は前記実施例のインテグレータロッドに限られるものでなはく、ライトトンネル、ロッドレンズ、インテグレータ、フライアイレンズなどを利用することも可能である。
本発明の実施例1の構成図である。 カラーホイールを正面側から見た図である。 カラーホイールによる光透過動作を示す図のその1である。 カラーホイールによる光透過動作を示す図のその2である。 カラーホイールによる光透過動作を示す図のその3である。 DMDにおける画像表示の状態を示す図である。 DMDの制御の一例を示す図である。 インテグレータロッドの変形例を示す斜視図である。 本発明の実施例2の構成図である。 本発明の実施例3の構成図である。 カラーホイールの変形例を正面から見た構成図である。 FSC方式のプロジェクタの構成図である。 SCR方式のプロジェクタの構成図である。
符号の説明
1 光源
2 反射鏡
3 集光レンズ
4,4A インテグレータロッド
4B 3分割インテグレータロッド
5 リレーレンズ
6 TIRプリズム
7 DMD(画像表示素子)
8 投写レンズ
10,10A カラーホイール
11 モータ
12 カラーホイールケース
13 反射ミラー
14 窓
20 制御回路

Claims (5)

  1. 光源と、光源からの光の特定成分を透過し他成分を反射する複数の異なる特性のカラーフィルタを同一平面上に配置して回転駆動されるカラーホイールと、前記カラーホイールに入射されて前記一つのフィルタで反射された成分の光を反射して他のフィルタに再度入射させる反射体と、前記複数のカラーフィルタを透過された複数の成分の光がそれぞれ異なる領域に照射されて画像表示を行う画像表示素子と、前記画像表示素子で表示された画像をスクリーンに投写する投写レンズと、前記光源とカラーホイールとの間に配置されて入射された光を均一化して出射する光均一化手段を備え、前記カラーホイールは入射される光の光軸に対して前記各フィルタが45度の角度に向けられ、前記反射体は光の入射側において反射面が前記カラーホイールと所要の間隔をおいて平行に配置され、前記光均一化手段はライトトンネルあるいはロッドレンズで構成され、この光均一化手段は前記カラーホイールに対向された光の出射側において、前記カラーホイールとの距離が近い方の一辺の長さが、その対辺よりも長いことを特徴とするカラー投写型表示装置。
  2. 前記カラーホイールは第1ないし第N(Nは3以上の整数)のフィルタを備え、入射された光の一部は第1のフィルタを透過して第1の透過光となり、残りの光は第1のフィルタで反射して第1の反射光となり、前記第1の反射光は前記反射体で反射された後に第2のフィルタに入射し、その一部の光は第2のフィルタを透過して第2の透過光となり、残りの光は第2のフィルタで反射して第2の反射光となり、第2の反射光は反射体で反射された後に第3のフィルタに入射し、その一部の光は第3のフィルタを透過して第3の透過光となり、これをフィルタの数Nだけ繰り返すことによって得られる第1ないし第Nの透過光を前記画像表示素子に照射させることを特徴とする請求項1に記載のカラー投写型表示装置。
  3. 前記反射体は前記カラーホイールを内装支持しているカラーホイールケースに取り付けられていることを特徴とする請求項1または2に記載のカラー投写型表示装置。
  4. 前記カラーホイールから出射される分割された複数の光を前記画像表示素子に照射させるための光学素子を備え、前記光学素子は前記フィルタの前記光均一化手段からの光が照射している領域が前記光学素子のバックフォーカスの焦点深度中にあることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載のカラー投写型表示装置。
  5. 前記反射体で反射される回数が多い光が照射される表示画像領域ほど、より長い時間その色光を表示する構成であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載のカラー投写型表示装置。
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWM252024U (en) * 2004-02-12 2004-12-01 Benq Corp Image display apparatus
KR100601964B1 (ko) * 2004-09-07 2006-07-19 삼성전자주식회사 다채널 다중 컬러 측정을 위한 광검출장치 및 이를 채용한다채널 시료 분석기
TWI293716B (en) * 2004-11-10 2008-02-21 Asia Optical Co Inc Optical system for projection and projector therewith
TWI266141B (en) * 2005-01-18 2006-11-11 Young Optics Inc Projector
US7314282B2 (en) * 2005-01-25 2008-01-01 Intel Corporation Color-split optical engine architecture for projection displays
ITTO20050379A1 (it) * 2005-06-01 2006-12-02 Sim2 Multimedia Spa Sistema di illuminamento per videoproiettore che utilizza una pluralita' di lampade
WO2006133214A2 (en) * 2005-06-07 2006-12-14 Optical Research Associates Phosphor wheel illuminator
US7407296B2 (en) * 2005-06-10 2008-08-05 Infocus Corporation Integrated light gathering reflector and optical element holder
US20070081252A1 (en) * 2005-08-04 2007-04-12 Shu-I Lin Single panel reflective-type color optical engine
US20090316114A1 (en) * 2008-06-18 2009-12-24 Dolby Laboratories Licensing Corporation Method and apparatus for light recapture and sequential channel illumination
CN101893204B (zh) * 2009-05-20 2012-03-07 绎立锐光科技开发(深圳)有限公司 光源及其光转换方法、光转换装置及该光源的应用系统
DE102009043745A1 (de) * 2009-09-30 2011-04-07 Carl Zeiss Microlmaging Gmbh Spektraldetektor mit variabler Filterung durch räumliche Farbtrennung und Laser-Scanning- Mikroskop
US9188311B2 (en) 2010-08-24 2015-11-17 Osram Gmbh Phosphor device and lighting apparatus comprising the same
TWI450019B (zh) 2011-10-06 2014-08-21 Acer Inc 照明系統與投影裝置
CN103091955B (zh) * 2011-11-08 2017-09-01 宏碁股份有限公司 照明系统与投影装置
CN103383518A (zh) * 2012-05-04 2013-11-06 宝镇光电科技股份有限公司 影像直接输出装置
CN102736207B (zh) * 2012-05-23 2014-10-15 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 双层色轮装置的组装方法
JP5938335B2 (ja) 2012-11-20 2016-06-22 日立マクセル株式会社 投写型映像表示装置
CN104166208B (zh) * 2013-05-17 2016-08-10 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 光学片转轮、光源系统及投影系统
CN104949069B (zh) * 2015-01-10 2016-11-30 青岛玉兰祥商务服务有限公司 灯光滤光结构以及舞台装饰led灯
CN108107658B (zh) * 2016-11-25 2019-10-25 深圳光峰科技股份有限公司 光源系统、投影系统及照明装置
CN110471245A (zh) * 2018-05-10 2019-11-19 深圳光峰科技股份有限公司 光源系统、投影设备及照明设备

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5448314A (en) 1994-01-07 1995-09-05 Texas Instruments Method and apparatus for sequential color imaging
JP3869048B2 (ja) 1996-08-13 2007-01-17 テキサス インスツルメンツ インコーポレイテツド シーケンシャルdmdビデオシステムにおける強い白表示領域を強調する方法およびシステム
JPH11264953A (ja) 1998-03-17 1999-09-28 Minolta Co Ltd カラー投影装置
JPH11295622A (ja) * 1998-04-10 1999-10-29 Minolta Co Ltd 照明装置
JP2000147696A (ja) 1998-11-11 2000-05-26 Hitachi Ltd プロジェクター
US7052150B2 (en) * 1999-12-30 2006-05-30 Texas Instruments Incorporated Rod integrator
JP2001228535A (ja) 2000-02-14 2001-08-24 Hitachi Ltd 投写形表示装置
JP2001264689A (ja) 2000-03-17 2001-09-26 Sharp Corp 色制御素子、シーケンシャルカラー方式映像表示装置及び投影型映像表示装置
US6334685B1 (en) * 2000-03-23 2002-01-01 Infocus Corporation Segmented light pipe apparatus and method for increasing luminous efficiency of single light-valve, color video projection displays
JP2001356286A (ja) 2000-06-12 2001-12-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 投射型画像表示装置
KR100381264B1 (ko) * 2000-11-15 2003-05-01 엘지전자 주식회사 단판식 액정 프로젝터용 컬러 분리장치
JP2003015217A (ja) 2001-07-02 2003-01-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 投射型画像表示装置
US6824275B2 (en) * 2001-12-31 2004-11-30 Texas Instruments Incorporated Folded projection lens

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