JP4186905B2 - Color wheel and projection display device using the same - Google Patents

Color wheel and projection display device using the same Download PDF

Info

Publication number
JP4186905B2
JP4186905B2 JP2004295917A JP2004295917A JP4186905B2 JP 4186905 B2 JP4186905 B2 JP 4186905B2 JP 2004295917 A JP2004295917 A JP 2004295917A JP 2004295917 A JP2004295917 A JP 2004295917A JP 4186905 B2 JP4186905 B2 JP 4186905B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
color
filter
color wheel
color filter
wheel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP2004295917A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006106547A (en
Inventor
秀樹 大前
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2004295917A priority Critical patent/JP4186905B2/en
Publication of JP2006106547A publication Critical patent/JP2006106547A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4186905B2 publication Critical patent/JP4186905B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Projection Apparatus (AREA)

Description

本発明は、空間光変調素子の表示を拡大投影する投写型表示装置において、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、およびこのカラーホイールを用いた投写型表示装置に関するものである。   The present invention relates to a color wheel for performing color display in a time-division and color-sequential manner in a projection display apparatus that enlarges and projects a display of a spatial light modulation element, and a projection display apparatus using the color wheel. .

ホームシアター、プレゼンテーションにおける大画面表示が最近注目を集めており、小型の液晶パネルやDMD(Digital Micromirror Device)、LCOS(Liquid Crystal On Silicon)などの空間光変調素子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投写型表示装置が商品化されている。   Large screen displays in home theaters and presentations have recently attracted attention, and display images of spatial light modulation elements such as small liquid crystal panels, DMD (Digital Micromirror Device), and LCOS (Liquid Crystal On Silicon) are enlarged and projected by projection lenses. However, a projection display device that obtains a large-screen display image has been commercialized.

DMDは米国テキサス・インスツルメント社が開発した空間光変調素子の1例であり、主に投写型表示装置として用いられる。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から百万枚以上配置して構成される。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。   DMD is an example of a spatial light modulator developed by Texas Instruments, Inc. in the United States, and is mainly used as a projection display device. The DMD is configured by arranging hundreds of thousands to one million or more of extremely small mirrors corresponding to one pixel on one chip. The on / off state is controlled by tilting the mirror and changing the emission angle of the light beam incident on the mirror.

投写型表示装置の方式として、主に空間光変調素子を3枚用いる3板式と、1枚のみ用いる単板式とがある。特に単板式投写型表示装置の例としては、時分割で周期的に色の切り替えを行い、目にはそれぞれの色が加法混色されて見える現象を利用した色順次方式を採用している。具体的には空間光変調素子のそれぞれの画素は時系列的に赤(R)、緑(G)、および青(B)の値を有し、それぞれのフレーム期間中において、そのフレームの諸画素はR、G、次にB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空間光変調素子により表示される。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。   As a method of the projection display device, there are mainly a three-plate type using three spatial light modulation elements and a single-plate type using only one. In particular, as an example of a single-plate projection display device, a color sequential method is employed in which colors are periodically switched in a time-sharing manner, and each color appears to be additively mixed with the eyes. Specifically, each pixel of the spatial light modulator has red (R), green (G), and blue (B) values in time series, and during each frame period, each pixel of the frame. Are sequentially addressed by R, G, then B data. On the other hand, these same color filters are arranged in a disc shape, and a color wheel having at least three different color regions is synchronized with this data, whereby the data for each color is displayed by the spatial light modulator. . As described above, color display is possible by time division, and if the time division rate becomes faster than the standard display speed of 60 images per second, the eyes perceive the image as having an original color.

このような時分割色順次方式の投写型表示装置において、カラーホイールの色周期(1フィールド間に出現するRGBの回数や色順で、例えばRGBRGBRGBのようにRGB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。   In such a time-division color sequential projection display device, the color cycle of the color wheel (repeated three times in the order of RGB, such as RGBRGBRGB, in the order of the number of RGB appearing in one field or in order of color) , Hereinafter referred to as a color sequence), the color division speed, and the color purity of the filter have a great influence on the quality and brightness of the display image.

以下に従来のカラーホイールを用いた投写型表示装置を例に挙げて説明する。   Hereinafter, a projection display device using a conventional color wheel will be described as an example.

従来、投写型表示装置は特許文献1に記載されたものが知られている。図11にその概略図を示す。図11において111はカラーホイール、112はDMD、113はランプ、114は投写レンズ、115はスクリーン、116はフィールドレンズ、117は凹面鏡である。   Conventionally, a projection display device described in Patent Document 1 is known. FIG. 11 shows a schematic diagram thereof. In FIG. 11, 111 is a color wheel, 112 is a DMD, 113 is a lamp, 114 is a projection lens, 115 is a screen, 116 is a field lens, and 117 is a concave mirror.

従来の投写型表示装置の動作について説明する。ランプ113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117のほぼ焦点位置に配置し、ランプ113より出射する白色光が楕円形状の凹面鏡117によりカラーホイール111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111は、R、G、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、一定の速度で回転する。その際に各色フィルタがランプより出射する白色光線を遮って時分割でR、G、Bに色分離するのに同期してDMD112は光線の色に対応する画像フレームを表示する。単一画像フレームは、通常1/60秒に対してカラーホイール111を画像フレーム毎に1回転、または毎分3600回転で回転している。この様なシステムでは、1フレーム周波数間に3つのカラーサブフレームが存在し、その各々はR、G、B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116により平行光となってDMD112に照射される。それぞれの色に対してDMD112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114を用いてスクリーン115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、目では残像として見え、フルカラーの映像が認識される。   The operation of the conventional projection display device will be described. The lamp 113 is a discharge-type high-power lamp such as a xenon, metal halide lamp, or ultra-high pressure mercury lamp. The lamp 113 is disposed almost at the focal position of the concave mirror 117, and the white light emitted from the lamp 113 is reflected by the concave mirror 117 having an elliptical shape. It arrange | positions so that it may condense on a color filter. The color wheel 111 is configured such that color filters of R, G, and B colors are arranged in a disk shape, and rotates at a constant speed. At this time, the DMD 112 displays an image frame corresponding to the color of the light in synchronism with each color filter blocking white light emitted from the lamp and color-separating into R, G, and B in time division. In a single image frame, the color wheel 111 is rotated at a rate of 1 rotation per image frame or 3600 rotations per minute for a normal 1/60 second. In such a system, there are three color sub-frames between one frame frequency, each of which is R, G, B, and the light beams separated in this way become parallel light by the field lens 116. The DMD 112 is irradiated. For each color, the DMD 112 switches the display image at a very high speed, and each modulated color light beam is enlarged and projected onto the screen 115 using the projection lens 114. In the display projected on the screen, images of each color of R, G, and B are sequentially displayed within 1/60 seconds, so that it appears as an afterimage to the eyes and a full color image is recognized.

このような投写型表示装置においてDMDの応答速度に依存して階調特性が制限される課題に対して開発されたシステムの1例が特許文献2に示されている。図12は前記特許文献2に記載のカラーホイールの模式図である。このカラーホイールはR、G、Bの色フィルタが円周方向に所定の割合で配置されており、なかでも各色フィルタの領域に透過率の低い低輝度フィルタ領域R+NDF、G+NDF、B+NDFを設けることにより高階調表示を実現するものである。このカラーホイールを用いた場合も図11で示した投写型表示装置と同様にランプから出射する白色光を時分割でR、G、Bに色分離してDMDを照明し、色順次表示を行う。DMDはミラーのオン、オフの2値表示であるから階調はパルス幅変調(Pulse Width Modulation、以下略してPWM)駆動を行っている。映像信号1ビット(LSB)の時間はミラーの応答速度に依存しているため高階調表示は困難であった。そこでカラーホイールに低輝度フィルタ領域NDFを設けることで光強度を低下させ光学的にLSBを作り出すことによって高階調を実現するものである。具体的には低輝度フィルタ領域の透過率が通常フィルタ領域の1/2の場合、ミラーのオン時間が同じであっても、低輝度フィルタ領域を通って表示される輝度は通常フィルタ領域を通って表示される輝度の1/2となり、映像信号としてはさらに下位のLSB表示が可能となる。   Patent Document 2 discloses an example of a system developed for such a problem that gradation characteristics are limited depending on the response speed of DMD in such a projection display device. FIG. 12 is a schematic diagram of a color wheel described in Patent Document 2. In this color wheel, R, G, and B color filters are arranged at a predetermined ratio in the circumferential direction, and in particular, by providing low-brightness filter regions R + NDF, G + NDF, and B + NDF with low transmittance in each color filter region. This realizes high gradation display. Even when this color wheel is used, white light emitted from the lamp is color-separated into R, G, and B in a time-sharing manner to illuminate the DMD and perform color sequential display as in the projection display device shown in FIG. . Since the DMD is a binary display of turning on and off the mirror, the gradation is driven by pulse width modulation (hereinafter abbreviated as PWM). Since the time of the video signal 1 bit (LSB) depends on the response speed of the mirror, high gradation display is difficult. Therefore, a low gradation filter region NDF is provided in the color wheel to realize a high gradation by reducing the light intensity and optically creating LSB. Specifically, when the transmittance of the low-brightness filter region is ½ that of the normal filter region, the luminance displayed through the low-brightness filter region passes through the normal filter region even if the mirror on-time is the same. Therefore, the lower LSB display of the video signal becomes possible.

但し、低輝度フィルタ領域を増やすとシステムの明るさが低下するため、実用的には図13に示すカラーホイールのように最も視感度の高いGのみ低輝度フィルタ領域G1’を設ける。さらに1フィールド内のRGB出現回数である色順次回数が小さいとカラーセパレーションと呼ばれる不要な色づき現象が表示に発生するので、一般的には図13に示すように1枚のカラーホイールに中心角度が各色で等しくなるようRGBフィルタが2枚ずつ1対になって配置される。このようにすればカラーホイールの回転数に対して2倍の色順次回数が実現可能である。実際には10800rpmで回転することで1フィールド内にRGBが6回切り替わる(以下このような色シーケンスを6xと呼ぶ)。このとき低輝度フィルタG’は1フィールド内に3回出現するので、Gのみ下位ビットが表現可能となる。
特開平8−21977号公報 特開平9−149350号公報
However, since the brightness of the system decreases when the low-luminance filter area is increased, the low-luminance filter area G1 ′ is provided only for G with the highest visibility as practically as in the color wheel shown in FIG. Furthermore, if the number of sequential colors, which is the number of RGB appearances in one field, is small, an unnecessary coloring phenomenon called color separation occurs in the display, and therefore, generally, the center angle of one color wheel has a central angle as shown in FIG. Two RGB filters are arranged in pairs so as to be equal for each color. In this way, it is possible to realize a color sequential number of times that is twice the number of rotations of the color wheel. Actually, RGB is switched 6 times in one field by rotating at 10800 rpm (hereinafter, such a color sequence is referred to as 6x). At this time, since the low luminance filter G ′ appears three times in one field, only G can represent the lower bits.
JP-A-8-21977 JP-A-9-149350

図13に示すようなカラーホイールを用いた投写型表示装置では、例えば光源として交流点灯タイプの超高圧水銀ランプを使用する場合、ある一定の点灯周波数でパルス駆動させる必要がある。ランプは駆動のパルス極性が反転する際にオーバーシュートと呼ばれる過渡現象が発生して、極めて短い時間ではあるが異常な強度の光出力を出射する。そのためオーバーシュートが発生するタイミングをカラーホイールの色切り替えのタイミングと同期させることで、表示期間内にオーバーシュートで表示のリニアリティを損なうことがないようにする。なぜなら色フィルタの切り替わりでは2色の混色を防ぐ目的で表示素子を強制的にオフする駆動方式が採られているからである。しかしながらランプの点灯周波数が例えば180Hzの場合には6x色シーケンスではRGB1x毎にランプ点灯周波数切り替えが必要となりその度にオーバーシュートが発生する。従っていずれか2ヶ所の回転対称となる位置でランプの点灯周波数切り替えを行わなければならないが、図13に示すようなカラーホイールでは適当な位置は見当たらない。例えばRフィルタとBフィルタの境界を最初のランプ点灯周波数切り替え位置とすると次の周波数切り替え位置は低輝度フィルタのほぼ中央辺りとなり、オーバーシュートの影響で表示の均一性が失われてしまう。   In a projection display device using a color wheel as shown in FIG. 13, for example, when an AC lighting type ultra-high pressure mercury lamp is used as a light source, it is necessary to perform pulse driving at a certain lighting frequency. The lamp generates a transient phenomenon called overshoot when the driving pulse polarity is reversed, and emits a light output having an abnormal intensity for a very short time. Therefore, by synchronizing the timing at which overshoot occurs with the color switching timing of the color wheel, the display linearity is not impaired by overshoot within the display period. This is because, when switching color filters, a driving method is employed in which the display element is forcibly turned off in order to prevent color mixture of the two colors. However, when the lamp lighting frequency is, for example, 180 Hz, in the 6x color sequence, it is necessary to switch the lamp lighting frequency for each RGB 1x, and an overshoot occurs each time. Accordingly, the lighting frequency of the lamp must be switched at any two rotationally symmetric positions, but no suitable position can be found with a color wheel as shown in FIG. For example, if the boundary between the R filter and the B filter is the first lamp lighting frequency switching position, the next frequency switching position is approximately the center of the low luminance filter, and the uniformity of display is lost due to the influence of overshoot.

そこで図14のように低輝度フィルタG1’と対称となるように低輝度フィルタG2’を設けると、どの色フィルタの切り替え位置においても回転対称となり、ランプのオーバーシュートによる表示均一性の課題は解決するが、低輝度フィルタ領域が大きくなるために明るさが低下する課題があった。   Therefore, if the low-brightness filter G2 ′ is provided so as to be symmetric with the low-brightness filter G1 ′ as shown in FIG. 14, it becomes rotationally symmetric at any color filter switching position, and the problem of display uniformity due to lamp overshoot is solved. However, there is a problem that the brightness is lowered because the low luminance filter region is enlarged.

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、ランプの点灯周波数や垂直同期周波数に制約を受ける場合においても、高階調と高輝度を両立する表示を実現する投写型表示装置とそれに用いるためのカラーホイールを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and a projection display device that realizes a display that achieves both high gradation and high luminance even when restricted by the lighting frequency of the lamp and the vertical synchronization frequency, and for use in the same. The purpose is to provide a color wheel.

この目的を達成するため本発明のカラーホイールは、
特定波長領域の光線を透過する色フィルタを円周方向に複数配置したカラーホイールにおいて、
2枚1対の主色の色フィルタに対して透過率の異なる色フィルタを少なくとも1枚含み、第1の主色の色フィルタ領域に透過率の異なる色フィルタを加えた領域と第2の主色の色フィルタ領域との境界線が略180°となるように配置するとともに、前記透過率の異なる色フィルタはいずれか主色の色フィルタに対して透過率が低いものとする
In order to achieve this object, the color wheel of the present invention
In a color wheel in which a plurality of color filters that transmit light in a specific wavelength region are arranged in the circumferential direction,
A region in which at least one color filter having a different transmittance is included with respect to a pair of main color filters and a color filter having a different transmittance is added to the first main color filter region and a second main color filter. It is arranged so that the boundary line with the color filter region of the color is approximately 180 °, and the color filters having different transmittances are lower in transmittance than any of the primary color filters .

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投写型表示装置によれば、1つのカラーホイール内に主色であるRGBの領域を2組設けることで、カラーホイールを高速回転させなくても表示に不要な色分れ現象を抑制可能である。さらに低輝度フィルタ領域を設けることで高階調表示が可能である。しかしながらこのように1つのカラーフィルタの色分割数を増やすと色切り替わりでオフ期間が発生し、光利用効率を低下させることになる。本発明のカラーホイールでは高階調表示と高輝度化の両立が可能となる。   As described above, according to the color wheel of the present invention and the projection display device using the color wheel, two sets of RGB regions which are main colors are provided in one color wheel, so that the color wheel can be rotated at high speed. Even without this, it is possible to suppress the color separation phenomenon unnecessary for display. Furthermore, high gradation display is possible by providing a low luminance filter region. However, when the number of color divisions of one color filter is increased in this way, an off period occurs due to color switching, and light utilization efficiency is reduced. The color wheel of the present invention can achieve both high gradation display and high brightness.

特に投写型表示装置において、交流点灯のランプの周波数切り替え時や入力信号の1フレーム毎の切り替え時に本発明のカラーホイールを用いることで高階調表示と高輝度化の両立が可能となる。   In particular, in a projection display device, it is possible to achieve both high gradation display and high brightness by using the color wheel of the present invention when switching the frequency of an AC-lit lamp or switching the input signal for each frame.

さらに本発明の投写型表示装置では低輝度色フィルタと同じ波長帯域の通常色フィルタとを隣接させて、その色切り替え時にはオフ期間を取らずオンすることで高輝度化を実現できる。   Further, in the projection display device of the present invention, high luminance can be realized by adjoining a low-luminance color filter and a normal color filter of the same wavelength band, and turning on without taking off period when switching colors.

本発明の実施形態について図面を参照して説明する。但し、本発明はこれによって限定を受けるものではない。   Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the present invention is not limited thereby.

(実施の形態1)
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枚のガラス基板上にR、G、Bの色フィルタが光学薄膜としてコートされた構成である。RGB各色フィルタは略扇形形状で円周方向にそれぞれR1、R2、G1、G2、B1、B2と、さらに色フィルタR1と色フィルタG1の間に低輝度フィルタG3が配置され、7つの領域に分割されている。さらに色フィルタR1と色フィルタB2の境界と色フィルタB1と色フィルタR2の境界は一直線になるように構成されている。すなわち扇形の色フィルタR1、G3、G1、B1の中心角の和が180°となるようにそれぞれ色フィルタが角度配分されている。これらの色フィルタR1、R2、G1、G2、B1、B2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RGBが6回切り替わるようにモータなどによって10800rpmの一定速度にて回転することで順次表示される。
(Embodiment 1)
A schematic diagram of a color wheel according to the first embodiment of the present invention is shown in FIG. The color wheel 1 has a configuration in which R, G, and B color filters are coated as an optical thin film on a single glass substrate. Each of the RGB color filters has a substantially fan shape, and R1, R2, G1, G2, B1, and B2 are arranged in the circumferential direction, and a low luminance filter G3 is arranged between the color filter R1 and the color filter G1, and is divided into seven regions. Has been. Further, the boundary between the color filter R1 and the color filter B2 and the boundary between the color filter B1 and the color filter R2 are configured to be in a straight line. That is, the color filters are angularly distributed so that the sum of the central angles of the fan-shaped color filters R1, G3, G1, and B1 is 180 °. In these color filters R1, R2, G1, G2, B1, and B2, the transmitted white light is modulated into R, G, and B light, respectively, and a constant value of 10800 rpm is obtained by a motor or the like so that RGB is switched six times in one field. It is displayed sequentially by rotating at speed.

さらに図1のカラーホイールを用いた投写型表示装置を図2に示す。図2において21はカラーホイール、R1、R2、G1、G2、G3、B1、B2は色フィルタ、22はフィールドレンズ、23はインテグレータ、24は凹面鏡を含むランプ、25はリレーレンズ系、26は反射鏡、27はDMD素子、28は投写レンズ、29はスクリーンである。DMD素子27は空間光変調素子の1つであり、1つの微小ミラーが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、好ましくはさらにこの間にRGB3色の表示が可能であるためには、応答速度として5.6m秒以下が要求される。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。   Further, FIG. 2 shows a projection display device using the color wheel of FIG. In FIG. 2, 21 is a color wheel, R1, R2, G1, G2, G3, B1, and B2 are color filters, 22 is a field lens, 23 is an integrator, 24 is a lamp including a concave mirror, 25 is a relay lens system, and 26 is a reflection lens. A mirror, 27 is a DMD element, 28 is a projection lens, and 29 is a screen. The DMD element 27 is one of the spatial light modulation elements. One micromirror corresponds to one pixel, and this is arranged in a matrix, and the mirror tilt changes at high speed according to the video signal, and the display is switched. Is possible. In order to display a video rate moving image, it is necessary to be able to display 60 frames of video in one field. For example, the DMD element may be a liquid crystal panel capable of high-speed response. For this purpose, the response speed of the liquid crystal is at least 1/60 = 16.7 msec or less, and preferably, in order to display RGB three colors during this period, the response speed is required to be 5.6 msec or less. Examples of such a fast response liquid crystal include a ferroelectric liquid crystal, an antiferroelectric liquid crystal, and an OCB (Optically Compensated Bend) liquid crystal.

本発明の投写型表示装置の動作について説明する。ランプ24はメタルハライドランプ、超高圧水銀ランプ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24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21の色フィルタ上に集光するように配置される。カラーホイール21はR、G、Bの色フィルタが円盤状に配置されるように構成され、ランプ24より出射する白色光線がそれぞれの色フィルタを透過することで所定の波長の光線に分離される。特定の波長帯域の色光線はインテグレータ23で均一化され、リレーレンズ系25を通してDMD素子27を照明する。照射される色光線に同期してDMD素子27はそ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21を画像フレーム毎に3回転、または毎分10800回転(rpm)でモータ(図示せず)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6つのカラーサブフレームが存在し、その各々は赤、緑、青であって、それぞれの色に対してDMD素子27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28を用いてスクリーン29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、目ではこれらは残像として見え、フルカラーの映像が認識される。   The operation of the projection display device of the present invention will be described. The lamp 24 is a discharge type high-power lamp such as a metal halide lamp or an ultra-high pressure mercury lamp. The lamp 24 is disposed almost at the focal position of the concave mirror, and the white light emitted from the lamp 24 is placed on the color filter of the color wheel 21 by the elliptical concave mirror. It arrange | positions so that it may condense to. The color wheel 21 is configured such that R, G, and B color filters are arranged in a disk shape, and the white light emitted from the lamp 24 is separated into light having a predetermined wavelength by passing through the respective color filters. . Color rays in a specific wavelength band are made uniform by the integrator 23 and illuminate the DMD element 27 through the relay lens system 25. The DMD element 27 displays an image frame corresponding to the color in synchronization with the irradiated color beam. The color wheel 21 is rotated by a motor (not shown) at 3 revolutions per image frame or 10800 revolutions per minute (rpm) for a single image frame, usually 1/60 second. In such a system, there are six color sub-frames between one frame frequency, each of which is red, green and blue, and the DMD element 27 switches the display image very quickly for each color. The modulated light beams are enlarged and projected onto the screen 29 using the projection lens 28. In the display projected on the screen, images of each color of R, G, and B are sequentially displayed within 1/60 seconds, so that these appear as afterimages to the eyes and a full-color image is recognized.

DMD素子27はミラーのオンオフを切り替えて表示を行うデジタル変調素子であるため階調表示はPWMと呼ばれる駆動方式が用いられる。すなわちミラーがオンしている積算時間で階調を表示するもので、一般的には2のべき乗で表すビットごとに定められた時間をオンするものである。赤色表示を例に挙げてDMDの色表示方法を詳細に説明する。本発明の投写型表示装置において1フレーム周波数期間に赤のサブフレームは6回出現する。但し他の色である緑や青も時系列的に出現するので、この場合連続ではなく間歇的に6回出現することとなる。この6回のサブフレーム期間全体でDMDのPWM8ビット階調表示を行うので、MSBや大きなビットは複数のサブフレームに分割されて表示される。LSBはミラーの応答速度に依存して決まり、これ以下には分割できないために6回のサブフレームのいずれかで表示を行う。概ね青色表示についても同様である。   Since the DMD element 27 is a digital modulation element that performs display by switching on / off of a mirror, a gray scale display uses a drive system called PWM. In other words, the gradation is displayed with the accumulated time during which the mirror is on, and generally the time determined for each bit represented by a power of 2 is turned on. The color display method of DMD will be described in detail by taking red display as an example. In the projection display apparatus of the present invention, the red subframe appears six times in one frame frequency period. However, since other colors such as green and blue also appear in time series, in this case, they appear intermittently six times instead of continuously. Since the PWM 8-bit gradation display of DMD is performed in the entire six subframe periods, the MSB and large bits are divided and displayed in a plurality of subframes. The LSB is determined depending on the response speed of the mirror, and since it cannot be divided below this, display is performed in one of six subframes. The same applies to the blue display.

緑色表示は他の赤、青とは異なり低輝度フィルタG3を有するので10ビット階調表示が可能である。本発明の投写型表示装置において1フレーム周波数期間に色フィルタG1、G2を透過した光線が形成する通常緑のサブフレームが6回と低輝度フィルタG3を透過する光線が形成する低輝度緑のサブフレームが3回出現する。そのうち通常緑のサブフレームは上記赤表示と同様にして8ビット階調表示を行うのでここでは再度の説明を省略する。低輝度フィルタG3は通常フィルタG1、G2の1/4の透過率であるため、DMDがLSBで表示を行うと低輝度フィルタを通過した光線は2ビットの高分解能の表示が可能である。低輝度緑のサブフレームが1フレームに3回出現するが、DMDが各フレームでLSBの表示を行うことでそのうち1回はそのまま1ビット(LSB)となり、残り2回は合わせて2ビットとなる。通常緑のサブフレームのうちDMDがLSB表示を行うとき3ビットとなり、そのままMSBでは10ビットとなる。このようにして10ビット階調表示が可能となる。   Unlike the other red and blue colors, the green display has a low luminance filter G3, so that 10-bit gradation display is possible. In the projection display apparatus of the present invention, the normal green sub-frame formed by the light beam transmitted through the color filters G1 and G2 in one frame frequency period is formed six times and the low-brightness green sub frame formed by the light beam transmitted through the low-luminance filter G3. The frame appears 3 times. Of these, the normal green sub-frame performs 8-bit gradation display in the same manner as the red display described above, and therefore the description thereof is omitted here. Since the low luminance filter G3 has a transmittance of 1/4 of the normal filters G1 and G2, when the DMD displays with LSB, the light beam that has passed through the low luminance filter can be displayed with high resolution of 2 bits. Low-brightness green subframe appears three times in one frame, but DMD displays LSB in each frame, one of which becomes 1 bit (LSB) as it is, and the remaining 2 times become 2 bits in total. . In the normal green subframe, the DMD displays 3 bits when performing LSB display, and the MSB uses 10 bits as it is. In this way, 10-bit gradation display is possible.

本発明のようなカラーホイール21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。カラーホイール21はそれぞれRGB所定の光学特性を有する色フィルタをあらかじめ配分された中心角度を有する扇形形状に切り取られ、円形のハブに所定の色順で接着剤などにより固着された構造である。この円形のハブの中心をモータのロータ部に固定させて回転させる。一方、他のカラーホイールはドーナツ状のガラス基板1枚に選択蒸着手法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21も一緒に回転する。   A motor is used to rotate the color wheel 21 as in the present invention at a high speed. As the motor, a ball bearing type DC brushless motor is generally used. However, when a higher rotational speed is required, a fluid bearing motor such as oil or air may be used. Each of the color wheels 21 has a structure in which color filters having predetermined optical characteristics of RGB are cut into a fan shape having a pre-distributed center angle, and are fixed to a circular hub with an adhesive or the like in a predetermined color order. The center of the circular hub is fixed to the rotor portion of the motor and rotated. On the other hand, the other color wheel is composed of a doughnut-shaped glass substrate by a selective vapor deposition method, so it is light and has little risk of splashing. Also good. Of course, the color wheel 21 joined to the rotor portion also rotates together.

このときカラーホイール21で形成されるカラーバンドの色と、DMD素子27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21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。   At this time, the color of the color band formed by the color wheel 21 and the image displayed by the DMD element 27 must be synchronized. It is assumed that the signal interface can accept various types of input signals, for example here a standard video signal with horizontal and vertical sync components. As will be described below, the vertical synchronization signal is used as a reference signal for adjusting the speed of the color wheel 21. The input signal may be graphics data such as a PC, and the reference signal may come from another signal source.

但し、本発明では1フレーム間における色切り替えの回数、あるいは色出現の順序、色フィルタの角度配分に関しては、特に限定するものではないし、以下の実施の形態においても同様である。   However, in the present invention, the number of times of color switching between one frame, the order of appearance of colors, and the angle distribution of color filters are not particularly limited, and the same applies to the following embodiments.

(実施の形態2)
本発明の投写型表示装置を図3に示す。図3において31は実施の形態1にて説明したカラーホイール、R1、R2、G1、G2、G3、B1、B2は色フィルタ、32はフィールドレンズ、33はインテグレータ、34は凹面鏡を含むランプ、35はリレーレンズ系、36は反射鏡、37はDMD素子、38は投写レンズ、39はスクリーンである。DMD素子37上に入射する光は、回転するカラーホイール31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37へ送られつつある光を通過させているカラーホイール31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RGB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31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。
(Embodiment 2)
A projection display device of the present invention is shown in FIG. In FIG. 3, 31 is the color wheel described in the first embodiment, R1, R2, G1, G2, G3, B1, B2 are color filters, 32 is a field lens, 33 is an integrator, 34 is a lamp including a concave mirror, 35 Is a relay lens system, 36 is a reflecting mirror, 37 is a DMD element, 38 is a projection lens, and 39 is a screen. Light incident on the DMD element 37 is sent through the rotating color wheel 31. The data for each color is sequenced, and the display of the data is synchronized so that the portion of the color wheel 31 that is passing the light being sent to the DMD element 37 corresponds to the displayed data. I'm damned. In the example of this description, each pixel is represented by an RGB data value, which means that each pixel has a red value, a green value, and a blue value. As the values for each color of all the pixels in the frame are being displayed, the color wheel 31 rotates so that the light passes through the corresponding red, blue, or green filter. The combination of these three values yields the desired color for each pixel.

本発明の投写型表示装置の動作について説明する。基本的な動作は本発明の第1の実施の形態で説明したものと同じであるので省略し、異なる部分についてのみ説明する。ランプ34より出射する白色光線は凹面鏡によりカラーホイール31の色フィルタ上に集光するが、ランプの発光体は有限の大きさであるので色フィルタ上にできる光源像も有限の大きさを有する。従って異なる色のフィルタの境界を光源像が横切る際に2色のフィルタを同時に光線が透過する期間(以下、スポークタイムと呼ぶ)が存在し、この期間は2色が混色してしまうので基本的には単色では純度の高い表示ができないため、DMD素子37は強制的にオフ期間となる。   The operation of the projection display device of the present invention will be described. Since the basic operation is the same as that described in the first embodiment of the present invention, it will be omitted and only different parts will be described. The white light beam emitted from the lamp 34 is condensed on the color filter of the color wheel 31 by the concave mirror, but since the light emitter of the lamp has a finite size, the light source image formed on the color filter also has a finite size. Therefore, when the light source image crosses the boundary between different color filters, there is a period (hereinafter referred to as “spoke time”) in which light passes through the two color filters at the same time, and the two colors are mixed during this period. Since a high-quality display cannot be obtained with a single color, the DMD element 37 is forcibly turned off.

カラーホイール31はモータ40で回転駆動され、このモータ40はカラーホイール制御回路42によって位相と回転数が制御されている。カラーホイール制御回路42ではカラーホイール31からカラーホイール位相信号48を受けるとともに、DMD素子37のドライバ回路43から受けるカラーホイール制御信号47と位相比較してモータ制御信号49でカラーホイール31をコントロールする。一方、画像を表示するDMD素子37は信号インターフェースで入力信号44を受け、ドライバ回路43でDMD素子37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37へデータ45を出力する。   The color wheel 31 is rotationally driven by a motor 40, and the phase and rotational speed of the motor 40 are controlled by a color wheel control circuit 42. The color wheel control circuit 42 receives the color wheel phase signal 48 from the color wheel 31, and controls the color wheel 31 with the motor control signal 49 in phase comparison with the color wheel control signal 47 received from the driver circuit 43 of the DMD element 37. On the other hand, the DMD element 37 for displaying an image receives an input signal 44 through a signal interface, and converts it into a signal format corresponding to the time-division driving of the DMD element 37 through a driver circuit 43. Further, this data is stored in the display memory, and data 45 is output to the DMD element 37 at a predetermined timing.

このときランプ34はランプ電源41からの信号により交流点灯駆動で発光している。ドライバ回路43からランプ電源41へ送られるランプ位相信号46によってランプ駆動信号50でランプ34は駆動される。図4にランプの駆動電流波形と出力光強度、ならびにカラーホイールの色シーケンスのタイミングチャートを示す。図4のように180Hzの一定周期で駆動電流波形がランプに印加されるとき、そのパルスの極性切り替わりで過渡現象が発生し、一時的に光出力強度が増加する。この現象をランプのオーバーシュートと呼ぶが、オーバーシュートで発生した光線は定常状態の光線とは強度が異なるために表示に使用するとリニアリティが崩れてしまう。従ってオーバーシュートの発生タイミングをカラーホイールのスポークタイムに同期させることで表示はオフ期間となるのでオーバーシュートの影響をできるだけ少なくすることが可能となる。具体的には回転するカラーホイール31の色フィルタR1と色フィルタB2の境界と、色フィルタB1と色フィルタR2の境界において、それぞれ光線が横切るタイミングとランプ34の交流点灯周波数切り替えのタイミングを同期させる。このようにするとランプ34で発生するオーバーシュートを色フィルタR1と色フィルタB2間のスポークタイム、ならびに色フィルタB1と色フィルタR2間のスポークタイム期間にもってくることが可能で、DMD素子37でオフ表示となるのでオーバーシュートの影響を受けることがなく均一性の高い表示が実現できる。   At this time, the lamp 34 emits light by AC lighting driving by a signal from the lamp power supply 41. The lamp 34 is driven by the lamp driving signal 50 by the lamp phase signal 46 sent from the driver circuit 43 to the lamp power supply 41. FIG. 4 shows a timing chart of the lamp driving current waveform, the output light intensity, and the color sequence of the color wheel. As shown in FIG. 4, when a drive current waveform is applied to the lamp at a constant period of 180 Hz, a transient phenomenon occurs due to the switching of the polarity of the pulse, and the light output intensity temporarily increases. Although this phenomenon is called lamp overshoot, the light beam generated by the overshoot has a different intensity from the light beam in the steady state, and the linearity is lost when used for display. Therefore, the display is turned off by synchronizing the overshoot occurrence timing with the spoke time of the color wheel, so that the influence of overshoot can be minimized. Specifically, at the boundary between the color filter R1 and the color filter B2 of the rotating color wheel 31 and the boundary between the color filter B1 and the color filter R2, the timing at which the light beam crosses and the timing for switching the AC lighting frequency of the lamp 34 are synchronized. . In this way, overshoot generated in the lamp 34 can be brought to the spoke time between the color filter R1 and the color filter B2 and the spoke time period between the color filter B1 and the color filter R2, and the DMD element 37 is turned off. Since this is a display, a highly uniform display can be realized without being affected by overshoot.

(実施の形態3)
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5に示す。図5においてRGB各色フィルタは略扇形形状で円周方向にそれぞれR1、R2、G1、G2、B1、B2と、さらに色フィルタR1と色フィルタG1の間に低輝度フィルタG3が配置され、7つの領域に分割されている。さらに色フィルタR1と色フィルタB2の境界と色フィルタB1と色フィルタR2の境界は一直線になるように構成されている。すなわち扇形の色フィルタR1、G3、G1、B1の中心角の和が180°となるようにそれぞれ色フィルタが角度配分されている。詳細な角度配分として色フィルタR1、R2の中心角度は65°、色フィルタB1、B2は60°、色フィルタG1は40°、G2は55°、G3は15°であるが、これはランプを含む光学系全体の分光透過率特性によって最適な角度を決めるものであり本発明ではこの角度に依存するものではない。
(Embodiment 3)
A schematic diagram of a color wheel according to a third embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIG. 5, each of the RGB color filters is substantially fan-shaped, and R1, R2, G1, G2, B1, B2 are arranged in the circumferential direction, and a low-intensity filter G3 is arranged between the color filter R1 and the color filter G1. It is divided into areas. Further, the boundary between the color filter R1 and the color filter B2 and the boundary between the color filter B1 and the color filter R2 are configured to be in a straight line. That is, the color filters are angularly distributed so that the sum of the central angles of the fan-shaped color filters R1, G3, G1, and B1 is 180 °. As a detailed angle distribution, the center angle of the color filters R1 and R2 is 65 °, the color filters B1 and B2 are 60 °, the color filter G1 is 40 °, the G2 is 55 °, and the G3 is 15 °. The optimum angle is determined by the spectral transmittance characteristics of the entire optical system including the optical system, and the present invention does not depend on this angle.

本発明のカラーホイールのように同じ色のフィルタ領域をほぼ等分にすることで、色フィルタR1と色フィルタB2の境界および色フィルタB1と色フィルタR2の境界のいずれからシーケンスを開始してもほぼ同じDMD素子の駆動で可能となる。また本発明のような色フィルタ構成とすることで、同色の各サブフレームにおいてほぼ同じDMD駆動シーケンスが取れるので動画擬似輪郭低減が可能となる。   The sequence can be started from either the boundary between the color filter R1 and the color filter B2 or the boundary between the color filter B1 and the color filter R2 by equally dividing the filter area of the same color as in the color wheel of the present invention. This is possible by driving substantially the same DMD element. Further, by adopting the color filter configuration as in the present invention, since the same DMD drive sequence can be obtained in each sub-frame of the same color, it is possible to reduce the moving image pseudo contour.

(実施の形態4)
本発明における第4の実施形態である投写型表示装置の概略図を図6に示す。図6において61は図5に示したカラーホイール、R1、R2、G1、G2、G3、B1、B2は色フィルタ、62はフィールドレンズ、63はインテグレータ、64は凹面鏡を含むランプ、65はリレーレンズ系、66は反射鏡、67はDMD素子、68は投写レンズ、69はスクリーンである。
(Embodiment 4)
FIG. 6 shows a schematic diagram of a projection display apparatus according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 6, 61 is the color wheel shown in FIG. 5, R1, R2, G1, G2, G3, B1, and B2 are color filters, 62 is a field lens, 63 is an integrator, 64 is a lamp including a concave mirror, and 65 is a relay lens. System 66 is a reflecting mirror, 67 is a DMD element, 68 is a projection lens, and 69 is a screen.

本発明の投写型表示装置の動作について説明する。基本的な動作は本発明の第1の実施の形態で説明したものと同じであるので省略し、異なる部分についてのみ説明する。本発明の投写型表示装置は入力信号74の垂直同期信号周波数が60Hzの場合は実施の形態1と同様に1フレーム周波数期間に各色6つのサブフレームから構成され、それに対応してDMD素子67が表示を行う。一方、入力信号74の垂直同期信号周波数が50Hzの場合は、上記同様に1フレーム周波数期間に各色6つのサブフレームから構成しようとすると、カラーホイール61の回転数を10800rpmから9000rpmへ変化させる必要がある。NTSC信号とPAL信号が混在するような地域ではそのたびにカラーホイール61の回転数を変えて対応しなければならず、どうしても回転数が一定になるまで数秒程度の遅れが生じ、その間は表示が乱れる課題があった。   The operation of the projection display device of the present invention will be described. Since the basic operation is the same as that described in the first embodiment of the present invention, it will be omitted and only different parts will be described. When the vertical synchronizing signal frequency of the input signal 74 is 60 Hz, the projection display device of the present invention is composed of six subframes for each color in the same frame frequency period as in the first embodiment, and the DMD element 67 is correspondingly provided. Display. On the other hand, when the vertical synchronizing signal frequency of the input signal 74 is 50 Hz, it is necessary to change the number of rotations of the color wheel 61 from 10800 rpm to 9000 rpm when trying to configure the subframes of six colors in one frame frequency period as described above. is there. In areas where NTSC signals and PAL signals are mixed, it is necessary to change the rotation speed of the color wheel 61 each time, and there is a delay of several seconds until the rotation speed becomes constant. There was a disturbing issue.

本発明ではこのような課題を鑑み、入力信号74の垂直同期周波数が60Hz、50Hzいずれにおいても、ドライバ回路73からのカラーホイール制御信号77はカラーホイール61の回転数を9000rpm一定のままでコントロールするとともに、入力信号74の垂直同期信号周波数が50Hzの場合は1フレーム周波数期間に各色6つのサブフレームから構成するようにドライバ回路73からDMD素子67の駆動信号75を変化させ、入力信号74の垂直同期信号周波数が60Hzの場合は1フレーム周波数期間に各色5つのサブフレームから構成するようにDMD素子67の駆動信号75を変化させることで改善が図れた。   In the present invention, in view of such problems, the color wheel control signal 77 from the driver circuit 73 controls the rotation speed of the color wheel 61 at a constant 9000 rpm regardless of whether the vertical synchronization frequency of the input signal 74 is 60 Hz or 50 Hz. At the same time, when the vertical synchronizing signal frequency of the input signal 74 is 50 Hz, the drive signal 75 of the DMD element 67 is changed from the driver circuit 73 so as to be composed of six subframes for each color in one frame frequency period, and the vertical of the input signal 74 is changed. When the synchronization signal frequency is 60 Hz, improvement can be achieved by changing the drive signal 75 of the DMD element 67 so that it is composed of five subframes for each color in one frame frequency period.

カラーホイール61はモータ70で回転駆動され、このモータ70はカラーホイール制御回路72によって位相と回転数が制御されている。カラーホイール制御回路72ではカラーホイール61からカラーホイール位相信号78を受けるとともに、DMD素子67のドライバ回路73から受けるカラーホイール制御信号77と位相比較してモータ制御信号79でカラーホイール61をコントロールする。垂直同期信号周波数が50Hzのときは偶数のサブフレームとなるので本発明のようにカラーホイール61内に2個1対の色フィルタを有する場合はこれまで説明したように同じ位置でフレーム同期が取れる。一方60Hzのときは奇数のサブフレームになるので、図5に示すように光源像がカラーホイール61の色フィルタR1と色フィルタB2の境界位置に来るときにフレーム同期を取ると、次のフレーム同期はその位置とは180°反対の位置で取らなければならない。本発明のカラーホイールでは色フィルタB1と色フィルタR2の境界位置で取ることが可能となる。   The color wheel 61 is rotationally driven by a motor 70, and the phase and rotation speed of the motor 70 are controlled by a color wheel control circuit 72. The color wheel control circuit 72 receives the color wheel phase signal 78 from the color wheel 61, and controls the color wheel 61 with the motor control signal 79 in phase comparison with the color wheel control signal 77 received from the driver circuit 73 of the DMD element 67. When the vertical synchronizing signal frequency is 50 Hz, even subframes are used. Therefore, when there are two pairs of color filters in the color wheel 61 as in the present invention, frame synchronization can be obtained at the same position as described above. . On the other hand, since the sub-frame is an odd number at 60 Hz, if the frame synchronization is taken when the light source image comes to the boundary position between the color filter R1 and the color filter B2 of the color wheel 61 as shown in FIG. Must be taken at a position 180 ° opposite the position. In the color wheel of the present invention, it can be taken at the boundary position between the color filter B1 and the color filter R2.

奇数のサブフィールドで表示する際に本発明のカラーホイール61では奇数フィールドと偶数フィールドで低輝度フィルタG3が出現する回数が異なる。具体的にはRGBの色シーケンスが1フレームに5回出現する場合に、奇数フレームでは低輝度フィルタ領域G3は3回出現するが、偶数フレームでは低輝度フィルタ領域G3は2回しか出現しない。図7に低輝度フィルタG3におけるDMD素子のオン時間を模式的に示す。横軸は時間軸であり、1x〜5xはRGBを基本単位とする色シーケンスの出現回数を示す。図7のようにDMD素子67の駆動を奇数フィールドと偶数フィールドでPWMシーケンスを変えて対応する。奇数フィールドでは低輝度フィルタの緑サブフレームが3回出現するが、各サブフレームでDMD素子67はLSB(単位時間t)でミラーをオンする。そのうち1つはビット0となるが、他の2つは合わせてビット1を表示する。一方偶数フィールドでは低輝度の緑サブフレームが2回出現するが、1つのサブフレームでDMD素子67はLSBでミラーをオンしてビット0を表示するが、もう1つのサブフレームではLSBの2倍の時間でミラーをオンしてビット1を表示する。   When displaying in odd-numbered subfields, the color wheel 61 of the present invention differs in the number of times the low luminance filter G3 appears in odd-numbered fields and even-numbered fields. Specifically, when the RGB color sequence appears five times in one frame, the low luminance filter region G3 appears three times in the odd frame, but the low luminance filter region G3 appears only twice in the even frame. FIG. 7 schematically shows the ON time of the DMD element in the low luminance filter G3. The horizontal axis is a time axis, and 1x to 5x indicate the number of appearances of a color sequence having RGB as a basic unit. As shown in FIG. 7, the DMD element 67 is driven by changing the PWM sequence between the odd field and the even field. In the odd field, the green subframe of the low luminance filter appears three times. In each subframe, the DMD element 67 turns on the mirror at LSB (unit time t). One of them is bit 0, but the other two display bit 1 together. On the other hand, the low-intensity green subframe appears twice in the even field, but in one subframe, the DMD element 67 turns on the mirror at LSB and displays bit 0, but in the other subframe, doubles the LSB. The mirror is turned on at the time of and the bit 1 is displayed.

(実施の形態5)
本発明における第5の実施形態である投写型表示装置について説明する。概略図は図2に示す投写型表示装置と同じであるので説明を省略する。
(Embodiment 5)
A projection display apparatus according to the fifth embodiment of the present invention will be described. The schematic diagram is the same as the projection display device shown in FIG.

本発明の投写型表示装置の動作について説明する。基本的な動作は本発明の第1の実施の形態で説明したものと同じであるので省略し、異なる部分についてのみ説明する。図8に本発明の投写型表示装置のカラーホイール色切り替え時におけるDMD素子の駆動パターンを模式的に示す。本発明のカラーホイールは低輝度色フィルタG3を有し、同色の通常色フィルタG1と隣り合って領域が形成されている。異なる色のフィルタの境界を光源像が横切る際にスポークタイムを設けて、DMD素子27を強制的にオフ期間とすることで混色を防止するが、本発明の投写型表示装置では低輝度色フィルタG3と同色の色フィルタG1とが隣り合うように配置し、その間のスポークタイムは設けずにDMD素子の有効表示期間としてミラーをオンさせる。但し低輝度色フィルタG3は色フィルタG1の透過率の1/4となるので、スポークタイム期間はその間の透過率になるのでビット幅すなわちミラーのオン時間を調整する必要がある。低輝度色フィルタG3ではLSBであるビット0を表示し、低輝度色フィルタG3から色フィルタG1へ切り替わる遷移期間ではビット3を表示し、色フィルタG1へ完全に切り替わってからビット4を表示する。本発明ではフィルタからフィルタへ切り替わる遷移期間であるスポークタイムを有効に利用することが目的であって、どのような重み付けのビットを配置するかは問題ではない。   The operation of the projection display device of the present invention will be described. Since the basic operation is the same as that described in the first embodiment of the present invention, it will be omitted and only different parts will be described. FIG. 8 schematically shows a driving pattern of the DMD element when the color wheel color is switched in the projection display apparatus of the present invention. The color wheel of the present invention has a low luminance color filter G3, and an area is formed adjacent to the normal color filter G1 of the same color. A spoke time is provided when the light source image crosses the boundary between filters of different colors, and the DMD element 27 is forcibly turned off to prevent color mixing. However, the projection display apparatus of the present invention uses a low-luminance color filter. G3 and the same color filter G1 are arranged so as to be adjacent to each other, and the mirror is turned on as an effective display period of the DMD element without providing a spoke time therebetween. However, since the low-luminance color filter G3 is ¼ of the transmittance of the color filter G1, the spoke time period is the transmittance during that time, so it is necessary to adjust the bit width, that is, the mirror ON time. In the low luminance color filter G3, bit 0 which is LSB is displayed, in the transition period during which the low luminance color filter G3 switches to the color filter G1, bit 3 is displayed, and after complete switching to the color filter G1, bit 4 is displayed. The purpose of the present invention is to effectively use the spoke time, which is a transition period for switching from filter to filter, and it does not matter what weighting bits are arranged.

(実施の形態6)
本発明における第6の実施形態であるカラーホイールの概略図を図9に示す。図9においてRGB各色フィルタは略扇形形状で円周方向にそれぞれR1、R2、G1、G2、B1、B2と、さらに色フィルタR1と色フィルタG1の間にホワイトセグメントW1が配置され、7つの領域に分割されている。さらに色フィルタR1と色フィルタB2の境界と色フィルタB1と色フィルタR2の境界は一直線になるように構成されている。すなわち扇形の色フィルタR1、W1、G1、B1の中心角の和が180°となるようにそれぞれ色フィルタが角度配分されている。詳細な角度配分として色フィルタR1、R2の中心角度は65°、色フィルタB1、B2は60°、色フィルタG1は40°、G2は55°、ホワイトセグメントW1は15°であるが、これはランプを含む光学系全体の分光透過率特性によって最適な角度を決めるものであり本発明ではこの角度に依存するものではない。
(Embodiment 6)
A schematic diagram of a color wheel according to a sixth embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIG. 9, each of the RGB color filters has a substantially sector shape, and R1, R2, G1, G2, B1, and B2 are arranged in the circumferential direction, and a white segment W1 is arranged between the color filter R1 and the color filter G1. It is divided into Further, the boundary between the color filter R1 and the color filter B2 and the boundary between the color filter B1 and the color filter R2 are configured to be in a straight line. That is, the color filters are angularly distributed so that the sum of the central angles of the sector color filters R1, W1, G1, and B1 is 180 °. As a detailed angle distribution, the center angle of the color filters R1 and R2 is 65 °, the color filters B1 and B2 are 60 °, the color filter G1 is 40 °, G2 is 55 °, and the white segment W1 is 15 °. The optimum angle is determined by the spectral transmittance characteristics of the entire optical system including the lamp, and the present invention does not depend on this angle.

ホワイトセグメントW1は透過率の高いガラス基板からできているが、光の透過面に反射防止コーティングがなされている。あるいは不要な波長帯域の光を反射させる選択的な反射コートでも構わない。ホワイトセグメントは表示の白色領域の明るさを増大させる目的に使用される。   The white segment W1 is made of a glass substrate having a high transmittance, but has an antireflection coating on the light transmission surface. Alternatively, a selective reflection coat that reflects light in an unnecessary wavelength band may be used. The white segment is used for the purpose of increasing the brightness of the white area of the display.

本発明のカラーホイールのように同じ色のフィルタ領域をほぼ等分にすることで、色フィルタR1と色フィルタB2の境界および色フィルタB1と色フィルタR2の境界のいずれからシーケンスを開始してもほぼ同じDMD素子の駆動で可能となる。また本発明のような色フィルタ構成とすることで、同色の各サブフレームにおいてほぼ同じDMD駆動シーケンスが取れるので動画擬似輪郭低減が可能となる。   The sequence can be started from either the boundary between the color filter R1 and the color filter B2 or the boundary between the color filter B1 and the color filter R2 by equally dividing the filter area of the same color as in the color wheel of the present invention. This is possible by driving substantially the same DMD element. Further, by adopting the color filter configuration as in the present invention, since the same DMD drive sequence can be obtained in each sub-frame of the same color, it is possible to reduce the moving image pseudo contour.

(実施の形態7)
本発明における第7の実施形態であるカラーホイールの概略図を図10に示す。図10においてRGB各色フィルタは略扇形形状で円周方向にそれぞれR1、R2、G1、G2、B1、B2と、さらに色フィルタR1と色フィルタG1の間に低輝度色フィルタG3が、色フィルタR2と色フィルタG2の間に低輝度色フィルタR3がそれぞれ配置され、8つの領域に分割されている。さらに色フィルタR1と色フィルタB2の境界と色フィルタB3と色フィルタR2の間の境界は一直線になるように構成されている。すなわち扇形の色フィルタR1、W1、G1、B1の中心角の和が180°となるようにそれぞれ色フィルタが角度配分されている。
(Embodiment 7)
A schematic diagram of a color wheel according to a seventh embodiment of the present invention is shown in FIG. In FIG. 10, each of the RGB color filters is substantially fan-shaped and has R1, R2, G1, G2, B1, and B2 in the circumferential direction, and a low luminance color filter G3 between the color filter R1 and the color filter G1, and a color filter R2. The low-luminance color filter R3 is disposed between the color filter G2 and the color filter G2, and is divided into eight regions. Further, the boundary between the color filter R1 and the color filter B2 and the boundary between the color filter B3 and the color filter R2 are configured to be in a straight line. That is, the color filters are angularly distributed so that the sum of the central angles of the sector color filters R1, W1, G1, and B1 is 180 °.

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。   In the present invention, a projection display using a projection lens is described as an example of a color sequential display device. However, a direct-view color sequential display device using an eyepiece instead of the projection lens may be used.

本発明にかかるカラーホイールとそれを用いた投写型表示装置は高輝度と高階調性能を両立するプロジェクタあるいはプロジェクションテレビとして有用である。   The color wheel and the projection display apparatus using the color wheel according to the present invention are useful as a projector or a projection television that achieves both high luminance and high gradation performance.

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Schematic explaining 1st Embodiment in the color wheel of this invention 本発明の投写型表示装置における第1の実施形態を説明する概略図Schematic explaining the first embodiment of the projection display device of the present invention 本発明の投写型表示装置における第2の実施形態を説明する概略図Schematic explaining 2nd Embodiment in the projection type display apparatus of this invention. ランプの駆動電圧波形と出力光強度ならびにカラーホイールの色シーケンスのタイミングチャートを示す概略図Schematic showing timing chart of lamp drive voltage waveform, output light intensity and color wheel color sequence 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Schematic explaining 3rd Embodiment in the color wheel of this invention. 本発明の投写型表示装置における第4の実施形態を説明する概略図Schematic explaining the fourth embodiment of the projection display device of the present invention 本発明の投写型表示装置におけるDMD駆動シーケンスを説明する概略図Schematic explaining the DMD drive sequence in the projection display apparatus of the present invention 本発明の投写型表示装置におけるカラーホイール色切り替え時のDMD素子の駆動パターンを説明する模式図Schematic diagram for explaining the driving pattern of the DMD element at the time of color wheel color switching in the projection display device of the present invention. 本発明のカラーホイールにおける第6の実施形態を説明する概略図Schematic explaining 6th Embodiment in the color wheel of this invention. 本発明のカラーホイールにおける第7の実施形態を説明する概略図Schematic explaining 7th Embodiment in the color wheel of this invention 従来の投写型表示装置を説明する概略図Schematic explaining a conventional projection display device 従来のカラーホイールを説明する概略図Schematic explaining the conventional color wheel 従来のカラーホイールを説明する他の概略図Another schematic diagram illustrating a conventional color wheel 従来のカラーホイールを説明する他の概略図Another schematic diagram illustrating a conventional color wheel

符号の説明Explanation of symbols

1、21 カラーホイール
R1、R2、R3、G1、G2、G3、B1、B2 カラーフィルタ
23 インテグレータ
24 ランプ
25 リレーレンズ系
26 反射鏡
27 DMD素子
28 投写レンズ
29 スクリーン
1,21 Color wheel R1, R2, R3, G1, G2, G3, B1, B2 Color filter 23 Integrator 24 Lamp 25 Relay lens system 26 Reflector 27 DMD element 28 Projection lens 29 Screen

Claims (1)

特定波長領域の光線を透過する色フィルタを円周方向に複数配置したカラーホイールにおいて、
2枚1対の主色の色フィルタに対して透過率の異なる色フィルタを少なくとも1枚含み、第1の主色の色フィルタ領域に透過率の異なる色フィルタを加えた領域と第2の主色の色フィルタ領域との境界線が略180°となるように配置するとともに、前記透過率の異なる色フィルタはいずれか主色の色フィルタに対して透過率が低いことを特徴とするカラーホイール。
In a color wheel in which a plurality of color filters that transmit light in a specific wavelength region are arranged in the circumferential direction,
A region in which at least one color filter having a different transmittance is included with respect to a pair of main color filters and a color filter having a different transmittance is added to the first main color filter region and a second main color filter. A color wheel that is arranged so that a boundary line with a color filter region of a color is approximately 180 °, and the color filters having different transmittances are lower in transmittance than any of the primary color filters. .
JP2004295917A 2004-10-08 2004-10-08 Color wheel and projection display device using the same Expired - Lifetime JP4186905B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004295917A JP4186905B2 (en) 2004-10-08 2004-10-08 Color wheel and projection display device using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004295917A JP4186905B2 (en) 2004-10-08 2004-10-08 Color wheel and projection display device using the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006106547A JP2006106547A (en) 2006-04-20
JP4186905B2 true JP4186905B2 (en) 2008-11-26

Family

ID=36376341

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004295917A Expired - Lifetime JP4186905B2 (en) 2004-10-08 2004-10-08 Color wheel and projection display device using the same

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4186905B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018121063A1 (en) * 2016-12-28 2018-07-05 深圳市光峰光电技术有限公司 Projection system

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1878264A2 (en) * 2005-04-28 2008-01-16 Philips Intellectual Property & Standards GmbH Projection system and method for operating a projection system
JP5527571B2 (en) * 2008-09-30 2014-06-18 カシオ計算機株式会社 Light emitting device, light source device, and projector using the light source device
JP2010164889A (en) * 2009-01-19 2010-07-29 Ushio Inc Light source device and projector device
JP2018120174A (en) * 2017-01-27 2018-08-02 パナソニックIpマネジメント株式会社 Rotating body holding device, and projection type video display device
CN109991799B (en) * 2017-12-29 2022-01-04 深圳光峰科技股份有限公司 Light source system and projection equipment
CN110119057B (en) * 2018-02-07 2021-05-04 深圳光峰科技股份有限公司 Projection device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018121063A1 (en) * 2016-12-28 2018-07-05 深圳市光峰光电技术有限公司 Projection system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006106547A (en) 2006-04-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4259567B2 (en) Projector, projection system, program, and recording medium
EP1557817B1 (en) Display system
JP3894140B2 (en) Color wheel and color sequential display device using the same
JP2003102030A (en) Color sequential display device and light source drive controller used therefor
US7095547B2 (en) Multiple beam-directing micromirror device
JP2007535705A (en) How to display the least significant color image bitplane in fewer image subframe locations than all image subframe locations
JP2005196215A (en) Method and system of generating colors using low resolution spatial color modulator, and high resolution modulator
JP2002006395A (en) Image display device
JP2002023259A (en) Projection-type image display device
WO2006027866A1 (en) Projector
JP4085723B2 (en) Projection display device and display driving method thereof
US20070076019A1 (en) Modulating images for display
JP2011070193A (en) Method and apparatus of operating ac mercury lamp and dmd in projection system
JP4186905B2 (en) Color wheel and projection display device using the same
US8576487B2 (en) Spoke light recapture for the spoke between a color of a wheel and its neutral density complement
JP2009085977A (en) Projector
JP3829752B2 (en) Image display method and image display apparatus
JP3921302B2 (en) Color filter and time-division color display using it
JP2004004463A (en) Projection type video display and illuminator
US20060158405A1 (en) Progressive data delivery to spatial light modulators
US20060050185A1 (en) Sequential display system with changing color order
US20050062941A1 (en) Projection-type display apparatus and method for enhancing image quality
EP1527612A1 (en) Scrolling color system with ac-operated lamp
JP2004240293A (en) Projection type display apparatus and video display method
JP2004205798A (en) Method and device for adjusting image of color image display apparatus, and color image display apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20071114

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080520

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080717

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080819

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080901

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 4186905

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110919

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120919

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130919

Year of fee payment: 5