JP4259147B2 - 光源装置及びそれを用いた投影型表示装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源装置及びそれを用いた投影型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素の光の出射を制御して画像を表示する表示素子を用いた投影型表示装置は、光源装置からの出射光を光源側光学系により前記表示素子に入射させ、前記表示素子の複数の画素からの出射光を投影光学系によりスクリーン等の投影面の投影する構成となっている。
【０００３】
この種の投影型表示装置には、カラーフィルタを備えた液晶素子を表示素子としたものと、カラーフィルタを備えない液晶素子や、一般にＤＭＤと略称されるマイクロミラー素子（Digital Micromirror Device）を表示素子としたものとがあり、カラーフィルタを備えない液晶素子やマイクロミラー素子を表示素子とした投影型表示装置では、前記光源装置から複数の色、例えば赤、緑、青の３色の着色光を順次出射させ、それに同期させて前記表示素子の複数の画素に赤、緑、青の各色成分の単色画像を順次表示させることにより、投影面に、前記赤、緑、青の各色成分の単色画像を合成したカラー画像を表示させるようにしている。
【０００４】
前記複数の色の着色光を順次出射する光源装置としては、光を出射する光源部の出射側に、扇形状の複数の色のカラーフィルタを周方向に並べて設けた回転板からなるカラーホイールを、前記複数の色のカラーフィルタが並ぶ円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置したものがある（特許文献１、２参照）。
【０００５】
また、投影型表示装置に用いられるものではないが、複数の色の着色光を順次出射する光源装置としては、光を出射する光源部の出射側に、周方向に間隔をおいて複数の開口が設けられたアルミニウム等からなる回転板の各開口にそれぞれ異なる色のカラーフィルタを取付けたカラーホイールを、前記複数の色のカラーフィルタを通る円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置したものもある（特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００―７８６０２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２―２７７８２０号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平９―１２００３３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
投影型表示装置は、その使用状況によっては、投影するカラー画像の色再現性にも増して、投影画像の明るさを第１に要求されることがある。
【００１０】
しかし、複数の色のカラーフィルタを周方向に並べて設けた回転板からなるカラーホイールを備えた従来の光源装置は、常に、光源部からの出射光を前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタのいずれかにより着色して出射するため、その出射光は、前記光源部からの出射光よりも輝度が低くなった光である。
【００１１】
そのため、この光源装置を用いた投影型表示装置は、充分な明るさのカラー画像を投影することができず、また、光源装置の光源部からの出射光の輝度を無理に高くして投影画像を明るくしたのでは、それに伴なう光源部の発熱や消費電力の増大が問題となる。
【００１２】
また、周方向に間隔をおいて複数の開口が設けられたアルミニウム等からなる回転板の各開口にカラーフィルタを取付けたカラーホイールを備えた従来の光源装置は、前記カラーホイールのカラーフィルタが無い部分が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記光源部からの光が前記回転枠により遮られ、前記カラーホイールのカラーフィルタ部分が光源部からの出射光の光路を通過するときに前記カラーフィルタを透過して着色された光が出射するため、カラーホイールが１回転する間の出射光の平均輝度が極端に低く、投影型表示装置には利用できない。
【００１３】
この発明は、光源部からの出射光をカラーホイールにより複数の色に着色して出射するとともに、前記カラーホイールが１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる光源装置を提供することを目的としたものである。
【００１４】
また、この発明は、光源装置の光源部からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影することができ、しかもその投影画像の明るさを任意に調整することができる投影型表示装置を提供することを目的としたものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の光源装置は、光を出射する光源部と、回転駆動される中心部材の周囲にその周方向に並べて複数の色のカラーフィルタと前記カラーフィルタの無い少なくとも１つの空間部が設けられてなり、前記複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置されたカラーホイールとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
この光源装置は、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部からの出射光を前記カラーフィルタにより着色して出射し、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部からの出射光を前記空間部を全く減衰させること無く通過させて非着色光のまま出射する。
【００１７】
すなわち、この光源装置は、前記カラーホイールが１回転する間に、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにより着色された複数の色の着色光と、前記カラーホイールの空間部を減衰すること無く通過した非着色光とを順次出射するものであり、この光源装置によれば、光源部からの出射光を前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにより複数の色に着色して出射するとともに、前記カラーホイールのカラーフィルタの無い空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部からの出射光を前記空間部を全く減衰させること無く通過させて出射し、前記カラーホイールが１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【００１８】
この発明の光源装置において、前記カラーホイールは、前記中心部材の周囲の１箇所にカラーフィルタの無い空間部を設けたものでもよく、その場合は、前記中心部材の前記空間部に対応する部分に、カラーホイール全周の重量バランスを均一にするためのバランスウエイトを設けるのが望ましい。
【００１９】
前記カラーホイールは、前記中心部材の周囲の複数個所にカラーフィルタの無い空間部を設け、これらの空間部の周方向長さの比を、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定した構成のものが望ましい。
【００２０】
さらに、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さはそれぞれ、前記カラーホイールが１回転する間に前記カラーフィルタにより着色されて出射する複数の色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定するのが望ましい。
【００２１】
その場合、例えば前記光源部に超高圧水銀ランプを備えさせ、前記カラーホイールに赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えさせるときは、前記赤、緑、青の３色のカラーフィルタのうち、赤色フィルタの周方向長さを緑色フィルタ及び青色フィルタの周方向長さよりも大きく、前記緑色フィルタの周方向長さを前記青色フィルタの周方向長さよりも大きく設定すればよい。
【００２２】
さらにまた、前記カラーホイールに周方向長さが互いに異なる例えば３色のカラーフィルタを備えさせ、これらのカラーフィルタの間にそれぞれ前記空間部を設ける場合は、前記３色のカラーフィルタのうちの最も周方向長さが大きい第１の色のフィルタと次に周方向長さが大きい第２の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さを、前記第１の色のフィルタと最も周方向長さが小さい第３の色のフィルタとの間の空間部及び前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく、前記第１の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さが、前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく設定するのが好ましい。
【００２３】
また、前記カラーホイールを前記中心部材の周囲の複数個所に空間部を設けた構成とする場合は、前記中心部材の周囲に、複数の色のカラーフィルタが周方向に連続して並んだ周方向長さが互いに等しい複数のフィルタ群を設け、前記複数のフィルタ群の間にそれぞれ空間部を設けるとともに、これらの空間部の周方向長さを互いに等しくしてもよい。
【００２４】
この発明の投影型表示装置は、前記発明の光源装置と、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する表示素子と、前記光源装置からの出射光を前記表示素子に入射させる光源側光学系と、前記表示素子の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系と、前記光源装置のカラーホイールの回転に同期して、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整する表示制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
この投影型表示装置は、カラーホイールが１回転する間に、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにより着色された着色光と、前記カラーホイールの空間部を減衰すること無く通過した非着色光とを出射する光源装置を備え、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整するようにしているため、前記カラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子から出射する非着色光により投影画像の明るさを底上げすることができ、したがって、前記光源装置の光源部からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影することができる。
【００２６】
しかも、この投影型表示装置によれば、前記光源装置のカラーホイールの回転に同期して、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整するようにしているため、投影するカラー画像の明るさを任意に調整することができる。
【００２７】
この発明の投影型表示装置において、前記表示制御手段は、前記光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに画像信号を前記表示素子に供給し、前記表示素子の複数の画素からの光の出射を制御するのが望ましい。
【００２８】
その場合、前記光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示制御手段から表示素子に供給する画像信号は、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにそれぞれ対応する複数の色成分の単色画像信号に基いて生成した白黒画像信号が好ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１〜図５はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は投影型表示装置の構成図である。
【００３０】
この投影型表示装置は、複数の色の着色光を順次出射する光源装置１と、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する表示素子１２と、前記光源装置１からの出射光を前記表示素子１２に入射させる光源側光学系１３と、前記表示素子１２の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系１５と、前記表示素子１２の表示を制御する表示制御手段１７とを備えている。
【００３１】
まず、前記光源装置１について説明すると、この光源装置１は、光を出射する光源部２と、前記光源部２の出射側に配置されたカラーホイール６とからなっている。
【００３２】
この光源装置１の光源部２は、高輝度の光を出射する光源ランプ３と、前記光源ランプ３からの出射光を光源部２の前方において集光する方向に反射するリフレクタ４と、前記リフレクタ４の前方に出射した光の輝度分布を均一にするための導光部材５とにより構成されている。
【００３３】
この光源部２の導光部材５は、ガラス等からなる透明な角棒体または角筒体からなっており、その一端が光の入射端とされ、他端が前記入射端から入射した光の出射端とされている。
【００３４】
この導光部材５は、その入射端を前記リフレクタ４の出射面に対向させて配置されており、前記リフレクタ４の前方に出射した光を前記入射端から入射させ、その光を内部で反射しながら導いて、均一な輝度分布の光を前記出射端から出射する。
【００３５】
また、前記光源部２の出射側に配置されたカラーホイール６は、モータ１１により定速回転される中心部材７の周囲にその周方向に並べて複数の色カラーフィルタと前記カラーフィルタの無い少なくとも１つの空間部とを設けたものであり、このカラーホイール６は、そのホィール面を前記光源部２からの出射光（導光部材５の出射端からの出射光）の集光点に合わせて、前記複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部を前記光源部２からの出射光の光路と交差させて配置されている。
【００３６】
図２及び図３は前記カラーホイール６の斜視図及び正面図であり、この実施例では、前記カラーホイール６を、中心に前記モータ１１の回転軸に固定される軸孔が設けられた中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと扇形状の空間部９とを１つずつ周方向に並べて設けた構成としている。
【００３７】
このカラーホイール６の赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、例えば図２及び図３のように、図において右回りに緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｂ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設けられており、前記空間部９は、前記３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのうちの隣り合う２つのフィルタ、例えば赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇとを離間させて設けることにより、前記赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇとの間に形成されている。
【００３８】
前記赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向の長さはそれぞれ、前記カラーホイール６が１回転する間に前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色されて出射する赤、緑、青の３色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定されている。
【００３９】
なお、この実施例では、前記光源部２の光源ランプ３に超高圧水銀ランプを用いており、この超高圧水銀ランプ３が出射する光は、可視光帯域のうち、赤の波長帯域の波長光の強度が緑及び青の波長帯域の波長光の強度に比べて弱く、また、青の波長帯域の波長光の強度が緑の波長帯域の波長光の強度よりも高い光、つまり赤味が弱く、青味の強い光である。
【００４０】
そのため、この実施例では、図３に示したように、前記カラーホイール６の赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇと青色フィルタ８Ｂとを、それぞれのカラーホイール中心からの広がり角θＲ，θＧ，θＢがθＲ＞θＧ＞θＢの関係にある扇形状に形成することにより、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのうち、赤色フィルタ８Ｒの周方向長さを、緑色フィルタ８Ｇ及び青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きくするとともに、前記緑色フィルタ８Ｇの周方向長さを前記青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きくしている。
【００４１】
また、前記カラーホイール６の空間部９は、カラーホイール中心からの広がり角θ０が、赤、緑、青のいずれのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの広がり角θＲ，θＧ，θＢよりも充分に小さい扇形状に形成されている。すなわち、この空間部９の周方向長さは、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのいずれの周方向長さよりも充分に小さく設定されている。
【００４２】
そして、この実施例では、前記カラーホイール６の中心部材７の外周に、前記空間部９に対応させて、カラーホイール全周の重量バランスを均一にするためのバランスウエイト１０を設けている。
【００４３】
なお、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの単位面積当たりの重量は実質的に同じであり、したがって、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが周方向に連続して並んだ部分の周方向の重量バランスは均等であるため、中心部材７の空間部９に対応する部分にバランスウエイト１０を設けるだけで、カラーホイール全周の重量バランスを均一にすることができる。
【００４４】
前記光源装置１は、前記カラーホイール６のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部２からの出射光を前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色して出射し、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部２からの出射光を前記空間部９を全く減衰させること無く通過させて非着色光のまま出射する。
【００４５】
すなわち、この光源装置１は、前記カラーホイール６が１回転する間に、前記カラーホイール６の赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色された赤、緑、青の着色光と、前記カラーホイール６の空間部９を減衰すること無く通過した非着色光とを出射する。
【００４６】
なお、この実施例で用いたカラーホイール６は、図２及び図３に示したように、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、図において右回りに緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｂ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設け、前記赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇとの間に前記空間部９を形成したものであるため、このカラーホイール６を例えば図において左回り方向に回転させたときの光源装置１からの出射光は、前記カラーホイール６が１回転する間に、緑色光、青色光、赤色光、非着色光の順で変化する。
【００４７】
したがって、この光源装置１によれば、光源部２からの出射光を前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより赤、緑、青の３色に着色して出射するとともに、前記カラーホイール６のカラーフィルタの無い空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部２からの出射光を前記空間部９を全く減衰させること無く通過させて出射し、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【００４８】
なお、着色光と非着色光とを出射する光源装置としては、光源部の出射側に、複数の色のカラーフィルタと無色フィルタとを周方向に並べて設けたカラーホイールを配置した構成のものも考えられる。
【００４９】
しかし、このような構成の光源装置では、前記カラーホイールの無色フィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときに出射する非着色光が、前記無色フィルタによりある程度吸収されて減衰した光である。
【００５０】
それに対して、上記実施例の光源装置１は、光源部の出射側に、赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂとカラーフィルタの無い空間部９とを周方向に並べて設けたカラーホイール６を配置したものであるため、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに出射する非着色光が、減衰の全く無い光であり、したがって、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【００５１】
さらに、この実施例では、図２及び図３に示したように、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのうち、赤色フィルタ８Ｒの周方向長さを緑色フィルタ８Ｇ及び青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きくするとともに、前記緑色フィルタ８Ｇの周方向長さを前記青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きくしているため、このカラーホイール６が１回転する間の赤、緑、青の各色の着色光の出射時間により前記光源部２からの出射光の色味を補償し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色されて出射する赤、緑、青の着色光の合成色を白色に近くすることができる。
【００５２】
すなわち、前記超高圧水銀ランプ３を備えた光源部２から出射して前記カラーホイール６に入射する光は、上述したように、赤味が弱く、青味の強い光であるが、前記カラーホイール６の赤色フィルタ８Ｒの周方向長さが緑色フィルタ８Ｇ及び青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きく、また前記緑色フィルタ８Ｇの周方向長さが前記青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きいため、このカラーホイール６が１回転する間に、前記光源部２からの出射光のうち、最も強度の弱い赤色光が、最も長い時間、前記赤色フィルタ８Ｒを透過して出射し、最も強度の強い青色光が、最も短い時間、前記青色フィルタ８Ｂを透過して出射し、前記赤色光と青色光の間の強度の緑色光が、前記赤色光の出射時間よりも短く、前記青色光の出射時間よりも長い時間、前記緑色フィルタ８Ｇを透過して出射する。
【００５３】
したがって、この光源装置１によれば、前記光源部２から出射光し、前記カラーホイール６のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色されて出射する赤、緑、青の着色光の前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色を白色に近くし、赤、緑、青の各色の出射光の強度をバランスさせることができる。
【００５４】
なお、この光源装置１は、前記カラーホイール６が１回転する間に、緑色光、青色光、赤色光、非着色光を順に出射するが、その光のうち、前記カラーホイール６の空間部９を減衰すること無く通過した非着色光は、前記超高圧水銀ランプ３から出射した赤味が弱く、青味の強い光であるため、この非着色光の色味が前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色に影響する。
【００５５】
したがって、前記カラーホイール６の赤、緑、青の各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの比は、前記空間部９の周方向長さ（非着色光の出射時間）を考慮して設定するのが望ましい。
【００５６】
前記カラーホイール６の赤、緑、青の各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと空間部９の周方向長さ、つまりこれらのカラーホイール中心からの広がり角θＲ，θＧ，θＢ，θ０は、θＲ＝１１５°、θＧ＝１０８°、θＢ＝８５°、θ０＝５２°が好ましく、このように、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ及び空間部９の周方向長さの比を、１１５：１０８：８５：５２に設定することにより、前記非着色光の色味の影響も補償し、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色をほとんど白色にすることができる。
【００５７】
また、前記カラーホイール６は、中心部材７の周囲の１箇所にカラーフィルタの無い空間部９を設けたものであるが、前記中心部材７の前記空間部９に対応する部分にバランスウエイト１０を設け、カラーホイール全周の重量バランスを均一にしているため、回転ぶれを生じさせること無く安定に回転させることができる。
【００５８】
次に、図１に示した投影型表示装置の他の部分の構成を説明すると、この実施例の投影型表示装置は、表示素子１２として、マイクロミラー素子（ＤＭＤ）を用いたものである。以下、前記表示素子１２をマイクロミラー素子と言う。
【００５９】
前記マイクロミラー素子１２は、縦横の幅がそれぞれ１０μｍ〜２０μｍの極薄金属片（例えばアルミニウム片）からなり、ＣＭＯＳをベースとするミラー駆動素子により一方の方向と他方の方向とに傾動されるマイクロミラーにより形成された複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有しており、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から所定の入射角で入射した光を、前記マイクロミラーの傾き方向の切換えにより表示の観察方向と他の方向のいずれかに反射し、前記複数の画素からの観察方向への光の出射を制御して画像を表示する。
【００６０】
また、前記光源装置１からの出射光を前記マイクロミラー素子１２に入射させる光源側光学系１３は、前記光源装置１からの出射光を平行光に補正して前記マイクロミラー素子１２に入射させる光源側レンズ１４により構成されており、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系１５は、前記マイクロミラー素子１２からの観察方向への出射光をその光束を拡大して図示しないスクリーン等の投影面に投影する投影レンズ１６により構成されている。
【００６１】
なお、図１では、前記光源側レンズ１４及び投影レンズ１６を１枚のレンズで表現しているが、前記光源側レンズ１４及び投影レンズ１６はそれぞれ、レンズ収差を小さくするために複数枚のレンズを組合せて構成されている。
【００６２】
また、前記マイクロミラー素子１２の表示を制御する表示制御手段１７は、前記光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記カラーホイール６のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの色にそれぞれ対応した色成分の単色画像を前記マイクロミラー素子１２に表示させ、前記カラーホイール６の空間部９が前記光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を調整する。
【００６３】
この表示制御手段１７は、カラーホイール制御部１８と、時分割駆動回路１９と、カラーシーケンス制御回路２０とにより構成されている。
【００６４】
前記カラーホイール制御部１８は、前記カラーホイール６を回転させるモータ１１を、時分割駆動回路１９から与えられるタイミング信号に同期して制御するものであり、前記モータ１１は、前記カラーホイール制御部１８により制御され、カラーホイール６を定速回転させる。
【００６５】
前記時分割駆動回路１９は、カラーシーケンス制御回路２０から送られてくる表示モード信号に従い、上記カラーホイール制御部１８にタイミング信号を与えるとともに、図示しない外部回路から与えられる赤，緑，青の各色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基づいてマトリックス演算により白黒画像信号Ｗを生成し、前記光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記赤，緑，青の各色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂと白黒画像信号Ｗとを順次マイクロミラー素子１２に供給する。
【００６６】
すなわち、この時分割駆動回路１９は、前記光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記カラーホイール６のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときに、そのカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの色に対応した色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂをマイクロミラー素子１２に供給して単色画像を表示させ、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記白黒画像信号Ｗをマイクロミラー素子１２に供給し、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射を制御する。
【００６７】
さらに、この時分割駆動回路１９は、前記カラーシーケンス制御回路２０からの表示モード信号に応じてマイクロミラー素子１２への白黒画像信号Ｗの供給時間を調整し、前記画像信号Ｗの供給時間中、マイクロミラー素子１２に前記白黒画像信号Ｗに対応する白黒画像を表示させる。
【００６８】
つまり、前記時分割駆動回路１９は、前記光源装置１のカラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を前記白黒画像信号Ｗの供給時間により調整する。
【００６９】
なお、この実施例では上述したように、光源装置１からの出射光を、カラーホイール６が１回転する間に、緑色光、青色光、赤色光、非着色光の順で変化させるようにしており、したがって前記時分割駆動回路１９は、前記マイクロミラー素子１２に対して、緑の単色画像信号、青の単色画像信号、赤の単色画像信号、白黒画像信号を順に供給する。
【００７０】
また、前記カラーシーケンス制御回路２０は、投影型表示装置の使用者により選択される投影画像の明るさを指定するための表示モード信号を前記時分割駆動回路２３に送出する。
【００７１】
図４は、前記光源装置１からの出射光と、前記時分割駆動回路１９により駆動されるマイクロミラー素子１２の表示との対応関係を示している。
【００７２】
なお、前記マイクロミラー素子１２は、その表示を１秒間に５万回程度書換えできる非常に高い応答性を有しているため、図４では便宜上、マイクロミラー素子１２の表示の書換えに要する時間を０としている。
【００７３】
図４のように、この投影型表示装置は、赤、緑、青の各色の単色画像をそれぞれ表示する３つのフィールドと、白黒画像を表示する１つのフィールドとの計４フィールドにより１フレーム分の画像を表示する。
【００７４】
この投影型表示装置では、１フレームを１／３０秒とし、前記光源装置１のカラーホイール６を３０ｒｐｍの回転速度で定速回転させるようにしている。
【００７５】
そして、この実施例では、上述した光源装置１からの光の出射順（緑色光、青色光、赤色光、非着色光の順）に合わせて、１フレーム中の第１フィールドを緑色画像の表示フィールド、第２フィールドを青色画像の表示フィールド、第３フィールドを赤色画像の表示フィールド、第４フィールドを白黒画像の表示フィールドとするとともに、これらのフィールドをそれぞれ、光源装置１からのカラーホイール６が１回転する間の緑色光、青色光、赤色光、非着色光の出射時間に合わせて、各フィールドの時間比が１１５：１０８：８５：５２になるように設定している。
【００７６】
すなわち、前記第１〜第４フィールドのうち、赤色画像を表示する第３フィールドは最も長く設定されており、以下、緑色画像を表示する第１フィールド、青色画像を表示する第２フィールドの順に短く設定され、さらに白黒画像を表示する第４フィールドは前記第１〜第３の各フィールドよりも短く設定されている。
【００７７】
前記投影型表示装置の表示を図４に基いて説明すると、前記時分割駆動回路１９は、光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記カラーホイール６の緑色フィルタ８Ｇが光源部２からの出射光の光路を通過するとき、つまり光源装置１から緑色光が出射する第１フィールドに、そのフィールドの全期間にわたってマイクロミラー素子１２に緑色画像を表示させ、前記カラーホイール６の青色フィルタ８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するとき、つまり光源装置１から青色光が出射する第２フィールドに、そのフィールドの全期間にわたって前記マイクロミラー素子１２に青色画像を表示させ、前記カラーホイール６の赤色フィルタ８Ｒが光源部２からの出射光の光路を通過するとき、つまり光源装置１から赤色光が出射する第３フィールドに、そのフィールドの全期間にわたって前記マイクロミラー素子１２に赤色画像を表示させる。
【００７８】
さらに、前記時分割駆動回路１９は、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するとき、つまり光源装置１から非着色光が出射する第４フィールドには、カラーシーケンス制御回路２０からの表示モード信号に応じた表示時間ｔ１だけ前記マイクロミラー素子１２に白黒画像を表示させ、同フィールド内の残る時間は、マイクロミラー素子１２の全ての画素を一括して黒の非表示状態（入射光を投影光学系１５とは異なる方向に反射させる状態）にする。
【００７９】
なお、図４では、第４フィールドの１／２を白黒画像の表示時間ｔ１としているが、前記第４フィールド中の白黒画像の表示時間ｔ１と非表示時間ｔ２の比は、カラーシーケンス制御回路２０からの表示モード信号に応じて調整される。
【００８０】
このように、前記投影型表示装置は、１フレーム中に、緑色画像と青色画像と赤色画像と白黒画像とを順次マイクロミラー素子１２に表示させるようにしたものであり、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの出射光は、投影光学系１５によりスクリーン等の投影面に投影され、前記緑色画像と青色画像と赤色画像と白黒画像とを合成したカラー画像として観察される。
【００８１】
この投影型表示装置は、カラーホイール６が１回転する間に、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色された赤、緑、青の着色光と、前記カラーホイール６の空間部９を減衰すること無く通過した非着色光とを出射する光源装置１を備え、前記カラーホイール６の各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときにそのフィルタに対応した色成分の単色画像をマイクロミラー素子１２に表示させ、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を調整するようにしているため、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記マイクロミラー素子１２から出射する非着色光により投影画像の明るさを底上げすることができ、したがって、前記光源装置１の光源部２からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影することができる。
【００８２】
しかも、この投影型表示装置によれば、前記光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときにそのフィルタに対応した色成分の単色画像を前記マイクロミラー素子１２に表示させ、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を調整するようにしているため、投影するカラー画像の明るさを任意に調整することができる。
【００８３】
さらに、この投影型表示装置は、前記光源装置１のカラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにそれぞれ対応する赤、緑、青の色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基いて生成した白黒画像信号Ｗを前記マイクロミラー素子１２に供給するとともにその供給時間を制御し、前記白黒画像信号の供給時間中、前記マイクロミラー素子１２に白黒画像を表示させるようにしているため、投影するカラー画像の明るさと色再現性及びコントラストを任意に調整することができる。
【００８４】
すなわち、図４における第４フィールド中の白黒画像の表示時間ｔ１と非表示時間ｔ２の比は、投影型表示装置の使用者により選択され、カラーシーケンス制御回路２０から時分割駆動回路２３に送出される表示モード信号に応じて調整される。
【００８５】
図５は、前記第４フィールド中の白黒画像の表示時間ｔ１を、画像表示を全くしない場合も含めて９段階に調整する例を示している。
【００８６】
この各例における投影画像の明るさと色度及びコントラストを説明すると、図５（ａ）のように、第４フィールドの全期間にわたって白黒画像を表示させたときは、白黒画像による投影画像の明るさの底上げ効果は最も高いが、その反面、前記第４フィールドの全期間が白黒表示であるため、この第４フィールドが前記第１〜第３の各フィールドより短くても、投影されるカラー画像の色純度及びコントラストがある程度低下する。
【００８７】
また、図５（ｉ）のように、第４フィールドの全期間にわたって全く白黒画像を表示しない場合は、投影されるカラー画像の色純度及びコントラストが、赤、緑、青の単色画像信号に対して最も忠実になるが、白黒画像による投影画像の明るさの底上げ効果が全く無く、しかもマイクロミラー素子１２が第４フィールドの全期間にわたって黒の非表示状態になるため、投影画像が暗くなる。
【００８８】
これらの例に対し、図５（ｂ）〜（ｈ）のように、第４フィールド中の一部の期間に白黒画像を表示させたときは、そのいずれの場合も、白黒画像による投影画像の明るさの底上げ効果が得られ、しかも、図５（ａ）の例に比べて、赤、緑、青の単色画像信号に対する投影画像の色純度及びコントラストの忠実度が高くなる。
【００８９】
なお、図５には、第４フィールドの始端において白黒画像の表示を開始させる例を示したが、白黒画像は、第４フィールド中であればどの時期に表示してもよい。
【００９０】
したがって、例えば前記投影型表示装置に、使用者により操作される画質選択手段を設け、その操作に応じてカラーシーケンス制御回路２０から時分割駆動回路１９に送出する表示モード信号を前記９段階に切換えるようにすることにより、使用者が選択した明るさと色再現性及びコントラストのカラー画像を投影することができる。
【００９１】
しかも、この実施例の投影型表示装置は、前記光源装置１の光源部２の光源ランプに、赤味が弱く、青味の強い光を出射する超高圧水銀ランプを用いたものであるが、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ及び空間部９の周方向長さの比を上述したように設定することにより、前記カラーホイール６が１回転する間に光源装置１から出射する緑、青、赤の着色光及び非着色光の合成色を白色に近くするとともに、１フレーム中の緑、青、赤の単色画像及び白黒画像の表示フィールドを前記光源装置１からの緑、青、赤の着色光及び非着色光の出射時間に合わせて設定しているため、前記マイクロミラー素子１２により表示され、投影面に順次投影される緑、青、赤の各単色画像の明るさをバランスさせるとともに、前記白黒画像による投影画像の色純度及びコントラストの低下を少なくし、色再現性及びコントラストがより良好なカラー画像を投影することができる。
【００９２】
なお、上記実施例では、１フレーム中の第１フィールドを緑色画像の表示フィールド、第２フィールドを青色画像の表示フィールド、第３フィールドを赤色画像の表示フィールド、最後フィールドである第４フィールドを白黒画像の表示フィールドとしているが、赤、緑、青の単色画像と白黒画像の表示順は他の順にしてもよく、その場合は、マイクロミラー素子１２への赤、緑、青の単色画像信号及び白黒画像信号の供給順と、光源装置１のカラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと空間部９の並び順を変更すればよい。
【００９３】
また、上記実施例では、光源装置１のカラーホイール６を、中心部材７の周囲の１箇所に空間部９を設け、前記中心部材７の空間部９に対応する部分にバランスウエイト１０を設けた構成としたが、前記カラーホイール６は、中心部材７の周囲の複数箇所にカラーフィルタの無い空間部を設け、これらの空間部の周方向長さの比を、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定した構成としてもよい。
【００９４】
図６及び図７はこの発明の第２の実施例を示すカラーホイールの斜視図及び正面図である。
【００９５】
この実施例のカラーホイール６は、中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを１つずつ互いに離間させて設け、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ扇形状の空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成したものであり、この実施例では、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのカラーホイール中心からの広がり角θＲ，θＧ，θＢを上述した第１の実施例と同様にθＲ＞θＧ＞θＢの関係に設定するとともに、青と緑のフィルタ８Ｂ，８Ｇ間の空間部９ａと、緑と青のフィルタ８Ｇ，８Ｂ間の空間部９ｂと、青と赤のフィルタ８Ｂ，８Ｒ間の空間部９ｃとのカラーホイール中心からの広がり角θ１，θ２，θ３をθ２＞θ３＞θ１の関係に設定している。
【００９６】
また、この実施例では、前記各空間部９の広がり角θ１，θ２，θ３の和を、上述した第１の実施例における１つの空間部９の広がり角θと同じ（θ＝θ１＋θ２＋θ３）にし、これらの空間部９の周方向長さの合計値を前記第１の実施例における１つの空間部９の周方向長さと同じにしている。
【００９７】
すなわち、このカラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さ及び前記各空間部９の周方向長さの合計値の比は、１１５：１０８：８５：５２に設定されている。
【００９８】
このカラーホイール６は、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれカラーフィルタの無い空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを設けたものであるため、これらの空間部９が上述した光源部２からの出射光の光路を通過するときに出射する非着色光が、減衰の全く無い光であり、したがって、カラーホイール６が１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【００９９】
また、このカラーホイール６は、赤色フィルタ８Ｒの周方向長さを緑色フィルタ８Ｇ及び青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きく、緑色フィルタ８Ｇの周方向長さを青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きし、さらに赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さ及び前記各空間部９の周方向長さの合計値の比を上記のように設定しているため、上述した光源部２からの出射光が赤味が弱く、青味の強い光であっても、カラーホイール６が１回転する間に出射する赤、緑、青の各色の着色光の強度をバランスさせるとともに、前記空間部９を通過した非着色光の色味の影響も補償し、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色をほとんど白色にすることができる。
【０１００】
しかも、このカラーホイール６は、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ設けた空間部９ａ，９ｂ，９ｃのうち、最も周方向長さが大きい赤色フィルタ８Ｒと次に周方向長さが大きい緑色フィルタ８Ｇとの間の空間部９ｃの周方向長さを、前記赤色フィルタ８Ｒと最も周方向長さが小さい青色フィルタ８Ｂとの間の空間部９ｂ及び前記緑色フィルタ８Ｇと青色フィルタ８Ｂとの間の空間部９ａの周方向長さよりも大きくし、前記赤色フィルタ８Ｒと青色フィルタ８Ｂとの間の空間部９ｂの周方向長さを、前記緑色フィルタ８Ｇと青色フィルタ８Ｂとの間の空間部９ａの周方向長さよりも大きくしているため、カラーホイール全周の重量バランスを均一にし、回転ぶれを生じさせること無く安定に回転させることができる。
【０１０１】
すなわち、上述したように、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの単位面積当たりの重量は実質的に同じであるが、それぞれの周方向長さが互いに異なるため、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さを同じにすると、カラーホイール全周の重量バランスが崩れる。
【０１０２】
そのため、この実施例では、前記各空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さを上記のような関係にすることにより、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの違いによる重量バランスの崩れを補償し、バランスウエイトを設けること無くカラーホイール全周の重量バランスを均一にしている。
【０１０３】
このカラーホイール６は、中心部材７の周囲の３個所にカラーフィルタの無い空間部９ａ，９ｂ，ｃを有しているため、１回転中に非着色光を３回出射することができる。
【０１０４】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと３つの空間部９ａ，９ｂ，９ｃとを図において右回りに、緑色フィルタ８Ｇ、空間部９ａ、青色フィルタ８Ｒ、空間部９ｂ、赤色フィルタ８Ｒ、空間部９ｃの順に並べて設けたものであり、例えば右回り方向に１回転する間に、緑色光、非着色光、青色光、非着色光、赤色光、非着色光を順次出射する。
【０１０５】
したがって、このカラーホイール６を上述した投影型表示装置に用いる場合は、１フレーム中のフィールド数を６フィールドとし、マイクロミラー素子１２に、各フィールド毎に緑、白黒、青、白黒、赤、白黒の画像を順次表示させるようにすればよく、このようにすることにより、投影面に順次投影する緑、赤、青の各色の単色画像の明るさをそれぞれ前記白黒画像の投影によりバランス良く底上げし、より良好なカラー画像を投影することができる。
【０１０６】
図８はこの発明の第３の実施例を示すカラーホイールの正面図であり、この実施例のカラーホイール６は、中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを２つずつ交互に並べるとともに隣り合うフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを互いに離間させて設け、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ扇形状の空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成したものである。
【０１０７】
なお、このカラーホイール６では、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さを前記第２の実施例における各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの略１／２にすることにより、カラーホイール６が１回転する間に出射する赤、緑、青の各色の着色光の輝度をバランスさせ、さらに、各空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さを第２の実施例における各空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さの略１／２にすることにより、カラーホイール全周の重量バランスを均一にしている。
【０１０８】
このカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを２つずつ交互に並べて設け、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成したものであるため、１回転中に、赤、緑、青の３色の着色光を２回ずつ交互に出射するとともに、これらの着色光の出射期間の間にそれぞれ非着色光を出射することができる。
【０１０９】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、図において右回りに、緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｒ、赤色フィルタ８Ｒ、緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｒ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設けたものであり、例えば図において左回り方向に１回転する間に、緑色光、非着色光、青色光、非着色光、赤色光、非着色光、緑色光、非着色光、青色光、非着色光、赤色光、非着色光を順次出射する。
【０１１０】
したがって、このカラーホイール６を上述した投影型表示装置に用いる場合は、１フレーム中のフィールド数を１２フィールドとし、マイクロミラー素子１２に、各フィールド毎に緑、白黒、青、白黒、赤、白黒、緑、白黒、青、白黒、赤、白黒の画像を順次表示させるようにすればよく、このようにすることにより、投影面に順次投影する緑、青、赤の各色の単色画像の明るさをそれぞれ前記白黒画像の投影によりバランス良く底上げするとともに、投影面上における緑、青、赤の各色の単色画像の色混ざりを良くし、さらに良好なカラー画像を投影することができる。
【０１１１】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを２つずつ備えたものであるが、前記３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの数を３つ以上とし、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成してもよい。
【０１１２】
図９はこの発明の第４の実施例を示すカラーホイールの正面図であり、この実施例のカラーホイール６は、中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを１つずつ交互に並べて設け、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ扇形状の空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成するとともに、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂをそれぞれ２分割し、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割部にも空間部（以下、分割空間部と言う）９ｄを形成したものである。
【０１１３】
なお、この実施例では、２分割された赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さ（２つの分割フィルタの周方向長さの和）の比を前記第２の実施例における各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの比と同じにすることにより、カラーホイール６が１回転する間に出射する赤、緑、青の各色の着色光の輝度をバランスさせ、さらに、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さの比を前記第２の実施例と同じにするとともに、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割空間部９ｄの周方向長さを互いに等しくすることにより、カラーホイール全周の重量バランスを均一にしている。
【０１１４】
また、この実施例では、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割空間部９ｄの周方向長さを、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃのうち、最も狭い空間部である緑色フィルタ８Ｇと赤色フィルタ８Ｒとの間の空間部９ａの周方向長さと同程度にし、前記各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さを前記第２の実施例よりも前記分割空間部９ｄの周方向長さ分だけ小さくすることにより、２分割された赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇと青色フィルタ８Ｂの周方向長さと各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃ及び各分割空間部９ｄの周方向長さの合計値との比を上述した１１５：１０８：８５：５２に設定している。
【０１１５】
このカラーホイール６は、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成するとともに、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂをそれぞれ２分割してその分割部にも空間部９ｄを形成したものであるため、赤、緑、青の着色光と非着色光とを交互に出射するとともに、赤、緑、青の各色の着色光の出射期間の途中でも非着色光を出射することができる。
【０１１６】
なお、この実施例のカラーホイール６は、２分割された赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、図において右回りに、緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｒ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設けたものであり、例えば図において左回り方向に１回転する間に、緑色光、非着色光、緑色光、非着色光、青色光、非着色光、青色光、非着色光、赤色光、非着色光、赤色光、非着色光を順次出射する。
【０１１７】
したがって、このカラーホイール６を上述した投影型表示装置に用いる場合は、１フレーム中のフィールド数を１２フィールドとし、マイクロミラー素子１２に、各フィールド毎に緑、白黒、緑、白黒、青、白黒、青、白黒、赤、白黒、赤、白黒の画像を順次表示させるようにすればよく、このようにすることにより、投影面に順次投影する緑、青、赤の各色の単色画像の明るさをそれぞれ、これらの単色画像の投影期間の途中に投影する白黒画像と、各色の単色画像の投影期間の間に投影する白黒画像とによりバランス良く底上げし、明るいカラー画像を投影することができる。
【０１１８】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂをそれぞれ２分割したものであるが、前記３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割数を３分割以上とし、その分割部の間にそれぞれ空間部９ｄを形成してもよい。
【０１１９】
また、この実施例では、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割部間の空間部９ｄの周方向長さを互いに等しくしているが、これらの空間部９ｄの周方向長さの比と、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さの比との両方を、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定してもよい。
【０１２０】
図１０はこの発明の第５の実施例を示すカラーホイールの正面図であり、この実施例のカラーホイール６は、中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが周方向に連続して並んだ３つのフィルタ群を設け、これらのフィルタ群の間にそれぞれ空間部９ｅを設けたものである。
【０１２１】
なお、この実施例においても、各フィルタ群の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの比を上述した各実施例と同様に設定するとともに、前記各フィルタ群の赤色フィルタ８Ｒの周方向長さの合計値と、緑色フィルタ８Ｇの周方向長さの合計値と、青色フィルタ８Ｂの周方向長さの合計値と、各フィルタ群の間の３つの空間部９ｅの周方向長さの合計値との比を上述した１１５：１０８：８５：５２に設定し、上述した光源部２からの出射光が赤味が弱く、青味の強い光であっても、カラーホイール６が１回転する間に出射する赤、緑、青の各色の着色光の強度をバランスさせるとともに、前記空間部９を通過した非着色光の色味の影響も補償し、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色をほとんど白色にすることができるようにしている。
【０１２２】
また、この実施例では、前記３つのフィルタ群の周方向長さ（赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの和）を互いに等しくするとともに、これらのフィルタ群の間の空間部９ｅの周方向長さを互いに等しく設定することにより、バランスウエイトを設けること無くカラーホイール全周の重量バランスを均一にし、カラーホイール６を回転ぶれを生じさせること無く安定に回転させることができるようにしている。
【０１２３】
このカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが周方向に連続して並んだ３つのフィルタ群を備え、これらのフィルタ群の間にそれぞれ空間部９ｅを形成したものであるため、１回転中に、赤、緑、青の３色の着色光を連続して計３回出射するとともに、前記３色の着色光の出射期間の間にそれぞれ非着色光（白色光）を出射することができる。
【０１２４】
なお、この実施例のカラーホイール６は、各フィルタ群の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、図において右回りに、青色フィルタ８Ｂ、緑色フィルタ８Ｇ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設けたものであり、例えば図において左回り方向に１回転する間に、青色光、緑色光、赤色光、非着色光、青色光、緑色光、赤色光、非着色光、青色光、緑色光、赤色光、非着色光を順次出射する。
【０１２５】
したがって、このカラーホイール６を上述した投影型表示装置に用いる場合は、１フレーム中のフィールド数を１２フィールドとし、その１〜４フィールド、５〜８フィールド、９〜１２フィールド毎に、マイクロミラー素子１２に青、緑、赤、白黒の画像を順次表示させるようにすればよく、このようにすることにより、１フレーム中に青、緑、赤の単色画像の連続投影によるカラー画像表示を３回行なうとともに、その３回のカラー画像表示の間にそれぞれ投影する白黒画像により前記カラー画像の明るさを底上げし、色混ざりが良く、しかも明るいカラー画像を投影することができる。
【０１２６】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが周方向に連続して並んだ３つのフィルタ群を備えたものであるが、前記フィルタ群の数は２つまたは４つ以上でもよく、その場合も、各フィルタ群の周方向長さを互いに等しくするとともに、これらのフィルタ群の間の空間部９ｅの周方向長さを互いに等しく設定することにより、バランスウエイトを設けること無くカラーホイール全周の重量バランスを均一にすることができる。
【０１２７】
また、上記各実施例のカラーホイール６は、いずれも、赤、緑、青の３色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを備えたものであるが、カラーホイールは、２色以上のカラーフィルタを備えたものであれば、マゼンタ、イエロー、シアンの３色の中間色フィルタを備えたもの、赤、緑、青の３色の原色フィルタと少なくとも１色の中間色フィルタとを備えたもの、赤、緑、青のうちの１つの原色フィルタと他の２つの原色の中間色フィルタとの２色のカラーフィルタを備えたもの等でもよく、このようなカラーホイールを用いる場合は、上述した投影型表示装置の１フレーム中のフィールド数を、前記カラーホイールのカラーフィルタと空間部の数に応じて設定すればよい。
【０１２８】
さらに、上記実施例の光源装置１は、光源部２の光源ランプ３に超高圧水銀ランプを用いたものであるが、前記光源部２の光源ランプは他のランプでもよく、その場合も、カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さをそれぞれ、前記光源ランプが出射する光の色味に応じて、前記カラーホイールが１回転する間に前記カラーフィルタにより着色されて出射する複数の色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定することにより、前記複数の色の着色光の合成色を白色に近くすることができる。
【０１２９】
また、光源ランプが出射する光が白色光である場合、または光源装置１から出射させる各色の着色光の輝度バランス、つまり投影するカラー画像の色バランスを重要視する必要が無い場合は、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さを互いに等しくしてもよい。
【０１３０】
その場合、複数の色のカラーフィルタの間にそれぞれ空間部を形成するときは、各色のカラーフィルタを均等なピッチで設けて各空間部の周方向長さを等しくし、カラーホイール全周の重量バランスを均一にすればよい。
【０１３１】
また、上述した実施例の投影型表示装置は、光源装置１のカラーホイール６の空間部９，９ａ〜９ｃ，９ｄが光源部２からの出射光の光路を通過するときに、表示制御手段１７から、前記カラーホイール６の複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにそれぞれ対応する複数の色成分の単色画像信号に基いて生成した白黒画像信号をマイクロミラー素子１２に供給するようにしたものであるが、前記光源装置１のカラーホイール６の空間部９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅが光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に供給する信号は、例えば前記マイクロミラー素子１２の全ての画素を白表示にするための白表示信号でもよく、その場合も、マイクロミラー素子１２への前記白表示信号の供給時間を調整し、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を制御することにより、光源装置１の光源部２からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影するとともに、そのカラー画像の明るさと色再現性及びコントラストを任意に調整することができる。
【０１３２】
また、例えば図６及び図７に示した第２の実施例または図８に示した第３の実施例のカラーホイール６を用いる場合は、前記カラーホイール６の緑色フィルタ８Ｇ及びその両側の空間部９ａ，９ｃのいずれか一方が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に緑色画像信号を連続して供給し、青色フィルタ８Ｂ及びその両側の空間部９ｂ，９ａのいずれか一方が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に赤色画像信号を連続して供給し、赤色フィルタ８Ｒ及びその両側の空間部９ｃ，９ｂのいずれか一方が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に青色画像信号を連続して供給するようにしてもよい。
【０１３３】
このようにすることにより、赤、緑、青の各色の単色画像の投影前または投影後にそれぞれ、明暗が前記単色画像と同じで輝度の高い非着色画像を投影し、前記単色画像の明るさを底上げするとともに、１フレームのフィールド数を少なくし、マイクロミラー素子１２の駆動を簡易化することができる。
【０１３４】
これは、図９に示した第３の実施例のカラーホイール６を用いる場合も同様であり、さらに、この第３の実施例のカラーホイール６を用いる場合は、緑色フィルタ８Ｇの分割部間の空間部９ｄが光源部２からの出射光の光路を通過するときも前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に緑色画像信号を連続して供給し、青色フィルタ８Ｂの分割部間の空間部９ｄが光源部２からの出射光の光路を通過するときも前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に青色画像信号を連続して供給し、赤色フィルタ８Ｒの分割部間の空間部９ｄが光源部２からの出射光の光路を通過するときも前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に赤色画像信号を連続して供給するようにしてもよい。
【０１３５】
さらに、上記実施例の投影型表示装置は、マイクロミラー素子１２を表示素子としたものであるが、この発明は、背面側に反射膜を備えた反射型液晶素子を表示素子とする投影型表示装置や、光の透過を制御して画像を表示する透過型液晶素子を表示素子とし、その入射側に光源装置からの光を前記表示素子に入射させるための光源側光学系を配置し、前記表示素子の出射側に投影光学系を配置した投影型表示装置にも適用することができる。
【０１３６】
また、この発明の光源装置は、光の反射または透過を制御して画像を表示する表示素子を備えた投影型表示装置に限らず、他の光学装置にも利用することができる。
【０１３７】
【発明の効果】
この発明の光源装置は、光を出射する光源部と、回転駆動される中心部材の周囲にその周方向に並べて複数の色のカラーフィルタと前記カラーフィルタの無い少なくとも１つの空間部が設けられてなり、前記複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置されたカラーホイールとを備えたものであるため、前記光源部からの出射光を前記カラーホイールにより複数の色に着色して出射するとともに、前記カラーホイールが１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【０１３８】
この発明の光源装置において、前記カラーホイールを、前記中心部材の周囲の１箇所にカラーフィルタの無い空間部を設けた構成とする場合は、前記中心部材の前記空間部に対応する部分に、カラーホイール全周の重量バランスを均一にするためのバランスウエイトを設けるのが好ましく、このようにすることにより、前記カラーホイールを回転ぶれを生じさせること無く安定に回転させることができる。
【０１３９】
この光源装置において、前記カラーホイールは、前記中心部材の周囲の複数個所にカラーフィルタの無い空間部を設け、これらの空間部の周方向長さの比を、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定した構成のものが望ましく、このようにすることにより、カラーホイールの１回転中に非着色光を複数回出射するとともに、バランスウエイトを設けること無く、前記カラーホイールを安定に回転させることができる。
【０１４０】
さらに、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さはそれぞれ、前記カラーホイールが１回転する間に前記カラーフィルタにより着色されて出射する複数の色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定するのが望ましく、このようにすることにより、前記複数の色の着色光の合成色を白色に近くすることができる。
【０１４１】
その場合、例えば前記光源部に超高圧水銀ランプを備えさせ、前記カラーホイールに赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えさせるときは、前記赤、緑、青の３色のカラーフィルタのうち、赤色フィルタの周方向長さを緑色フィルタ及び青色フィルタの周方向長さよりも大きく、前記緑色フィルタの周方向長さを前記青色フィルタの周方向長さよりも大きく設定すればよく、このようにすることにより、赤、緑、青の着色光の合成色を白色に近くすることができる。
【０１４２】
さらにまた、前記カラーホイールに周方向長さが互いに異なる例えば３色のカラーフィルタを備えさせ、これらのカラーフィルタの間にそれぞれ前記空間部を設ける場合は、前記３色のカラーフィルタのうちの最も周方向長さが大きい第１の色のフィルタと次に周方向長さが大きい第２の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さを、前記第１の色のフィルタと最も周方向長さが小さい第３の色のフィルタとの間の空間部及び前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく、前記第１の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さが、前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく設定するのが好ましく、このようにすることにより、カラーホイール全周の重量バランスを均一にし、前記カラーホイールを安定に回転させることができる。
【０１４３】
また、前記カラーホイールを前記中心部材の周囲の複数個所に空間部を設けた構成とする場合は、前記中心部材の周囲に、複数の色のカラーフィルタが周方向に連続して並んだ周方向長さが互いに等しい複数のフィルタ群を設け、前記複数のフィルタ群の間にそれぞれ空間部を設けるとともに、これらの空間部の周方向長さを互いに等しくしてもよく、このようにすることにより、カラーホイールの１回転中に、複数の色の着色光を連続して複数回出射するとともに、前記複数の色の着色光の出射期間の間にそれぞれ非着色光を出射し、さらに、カラーホイール全周の重量バランスを均一にすることができる。
【０１４４】
この発明の投影型表示装置は、前記発明の光源装置と、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する表示素子と、前記光源装置からの出射光を前記表示素子に入射させる光源側光学系と、前記表示素子の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系と、前記光源装置のカラーホイールの回転に同期して、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整する表示制御手段とを備えたものであるため、前記光源装置の光源部からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影することができるとともに、投影するカラー画像の明るさを任意に調整することができる。
【０１４５】
この発明の投影型表示装置において、前記表示制御手段は、前記光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに画像信号を前記表示素子に供給し、前記表示素子の複数の画素からの光の出射を制御するのが望ましく、このようにすることにより、投影するカラー画像の明るさと色再現性及びコントラストを任意に調整することができる。
【０１４６】
その場合、前記光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示制御手段から表示素子に供給する画像信号は、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにそれぞれ対応する複数の色成分の単色画像信号に基いて生成した白黒画像信号が好ましく、このようにすることにより、色再現性及びコントラストの良いカラー画像を投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施例を示す投影型表示装置の構成図。
【図２】 第１の実施例におけるカラーホイールの斜視図。
【図３】 第１の実施例におけるカラーホイールの正面図。
【図４】 第１の実施例の投影型表示装置における光源装置からの出射光と表示素子の表示との対応関係を示す図。
【図５】 第１の実施例の投影型表示装置における白黒画像表示フィールド中の白黒画像表示時間の調整例を示す図。
【図６】 この発明の第２の実施例を示すカラーホイールの斜視図。
【図７】 第２の実施例におけるカラーホイールの正面図。
【図８】 この発明の第３の実施例を示すカラーホイールの正面図。
【図９】 この発明の第４の実施例を示すカラーホイールの正面図。
【図１０】 この発明の第５の実施例を示すカラーホイールの正面図。
【符号の説明】
１…光源装置、２…光源部、３…光源ランプ、４…リフレクタ、５…導光部材、６…カラーホイール、７…中心部材、８Ｒ…赤色フィルタ、８Ｇ…緑色フィルタ、８Ｂ…青色フィルタ、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ…空間部、１０…バランスウエイト、１２…マイクロミラー素子（表示素子）、１３…光源側光学系、１５…投影光学系、１７…表示制御手段。
【発明の属する技術分野】
この発明は、光源装置及びそれを用いた投影型表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素の光の出射を制御して画像を表示する表示素子を用いた投影型表示装置は、光源装置からの出射光を光源側光学系により前記表示素子に入射させ、前記表示素子の複数の画素からの出射光を投影光学系によりスクリーン等の投影面の投影する構成となっている。
【０００３】
この種の投影型表示装置には、カラーフィルタを備えた液晶素子を表示素子としたものと、カラーフィルタを備えない液晶素子や、一般にＤＭＤと略称されるマイクロミラー素子（Digital Micromirror Device）を表示素子としたものとがあり、カラーフィルタを備えない液晶素子やマイクロミラー素子を表示素子とした投影型表示装置では、前記光源装置から複数の色、例えば赤、緑、青の３色の着色光を順次出射させ、それに同期させて前記表示素子の複数の画素に赤、緑、青の各色成分の単色画像を順次表示させることにより、投影面に、前記赤、緑、青の各色成分の単色画像を合成したカラー画像を表示させるようにしている。
【０００４】
前記複数の色の着色光を順次出射する光源装置としては、光を出射する光源部の出射側に、扇形状の複数の色のカラーフィルタを周方向に並べて設けた回転板からなるカラーホイールを、前記複数の色のカラーフィルタが並ぶ円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置したものがある（特許文献１、２参照）。
【０００５】
また、投影型表示装置に用いられるものではないが、複数の色の着色光を順次出射する光源装置としては、光を出射する光源部の出射側に、周方向に間隔をおいて複数の開口が設けられたアルミニウム等からなる回転板の各開口にそれぞれ異なる色のカラーフィルタを取付けたカラーホイールを、前記複数の色のカラーフィルタを通る円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置したものもある（特許文献３参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２０００―７８６０２号公報
【０００７】
【特許文献２】
特開２００２―２７７８２０号公報
【０００８】
【特許文献３】
特開平９―１２００３３号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
投影型表示装置は、その使用状況によっては、投影するカラー画像の色再現性にも増して、投影画像の明るさを第１に要求されることがある。
【００１０】
しかし、複数の色のカラーフィルタを周方向に並べて設けた回転板からなるカラーホイールを備えた従来の光源装置は、常に、光源部からの出射光を前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタのいずれかにより着色して出射するため、その出射光は、前記光源部からの出射光よりも輝度が低くなった光である。
【００１１】
そのため、この光源装置を用いた投影型表示装置は、充分な明るさのカラー画像を投影することができず、また、光源装置の光源部からの出射光の輝度を無理に高くして投影画像を明るくしたのでは、それに伴なう光源部の発熱や消費電力の増大が問題となる。
【００１２】
また、周方向に間隔をおいて複数の開口が設けられたアルミニウム等からなる回転板の各開口にカラーフィルタを取付けたカラーホイールを備えた従来の光源装置は、前記カラーホイールのカラーフィルタが無い部分が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記光源部からの光が前記回転枠により遮られ、前記カラーホイールのカラーフィルタ部分が光源部からの出射光の光路を通過するときに前記カラーフィルタを透過して着色された光が出射するため、カラーホイールが１回転する間の出射光の平均輝度が極端に低く、投影型表示装置には利用できない。
【００１３】
この発明は、光源部からの出射光をカラーホイールにより複数の色に着色して出射するとともに、前記カラーホイールが１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる光源装置を提供することを目的としたものである。
【００１４】
また、この発明は、光源装置の光源部からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影することができ、しかもその投影画像の明るさを任意に調整することができる投影型表示装置を提供することを目的としたものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
この発明の光源装置は、光を出射する光源部と、回転駆動される中心部材の周囲にその周方向に並べて複数の色のカラーフィルタと前記カラーフィルタの無い少なくとも１つの空間部が設けられてなり、前記複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置されたカラーホイールとを備えたことを特徴とする。
【００１６】
この光源装置は、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部からの出射光を前記カラーフィルタにより着色して出射し、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部からの出射光を前記空間部を全く減衰させること無く通過させて非着色光のまま出射する。
【００１７】
すなわち、この光源装置は、前記カラーホイールが１回転する間に、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにより着色された複数の色の着色光と、前記カラーホイールの空間部を減衰すること無く通過した非着色光とを順次出射するものであり、この光源装置によれば、光源部からの出射光を前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにより複数の色に着色して出射するとともに、前記カラーホイールのカラーフィルタの無い空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部からの出射光を前記空間部を全く減衰させること無く通過させて出射し、前記カラーホイールが１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【００１８】
この発明の光源装置において、前記カラーホイールは、前記中心部材の周囲の１箇所にカラーフィルタの無い空間部を設けたものでもよく、その場合は、前記中心部材の前記空間部に対応する部分に、カラーホイール全周の重量バランスを均一にするためのバランスウエイトを設けるのが望ましい。
【００１９】
前記カラーホイールは、前記中心部材の周囲の複数個所にカラーフィルタの無い空間部を設け、これらの空間部の周方向長さの比を、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定した構成のものが望ましい。
【００２０】
さらに、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さはそれぞれ、前記カラーホイールが１回転する間に前記カラーフィルタにより着色されて出射する複数の色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定するのが望ましい。
【００２１】
その場合、例えば前記光源部に超高圧水銀ランプを備えさせ、前記カラーホイールに赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えさせるときは、前記赤、緑、青の３色のカラーフィルタのうち、赤色フィルタの周方向長さを緑色フィルタ及び青色フィルタの周方向長さよりも大きく、前記緑色フィルタの周方向長さを前記青色フィルタの周方向長さよりも大きく設定すればよい。
【００２２】
さらにまた、前記カラーホイールに周方向長さが互いに異なる例えば３色のカラーフィルタを備えさせ、これらのカラーフィルタの間にそれぞれ前記空間部を設ける場合は、前記３色のカラーフィルタのうちの最も周方向長さが大きい第１の色のフィルタと次に周方向長さが大きい第２の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さを、前記第１の色のフィルタと最も周方向長さが小さい第３の色のフィルタとの間の空間部及び前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく、前記第１の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さが、前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく設定するのが好ましい。
【００２３】
また、前記カラーホイールを前記中心部材の周囲の複数個所に空間部を設けた構成とする場合は、前記中心部材の周囲に、複数の色のカラーフィルタが周方向に連続して並んだ周方向長さが互いに等しい複数のフィルタ群を設け、前記複数のフィルタ群の間にそれぞれ空間部を設けるとともに、これらの空間部の周方向長さを互いに等しくしてもよい。
【００２４】
この発明の投影型表示装置は、前記発明の光源装置と、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する表示素子と、前記光源装置からの出射光を前記表示素子に入射させる光源側光学系と、前記表示素子の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系と、前記光源装置のカラーホイールの回転に同期して、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整する表示制御手段とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
この投影型表示装置は、カラーホイールが１回転する間に、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにより着色された着色光と、前記カラーホイールの空間部を減衰すること無く通過した非着色光とを出射する光源装置を備え、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整するようにしているため、前記カラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子から出射する非着色光により投影画像の明るさを底上げすることができ、したがって、前記光源装置の光源部からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影することができる。
【００２６】
しかも、この投影型表示装置によれば、前記光源装置のカラーホイールの回転に同期して、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整するようにしているため、投影するカラー画像の明るさを任意に調整することができる。
【００２７】
この発明の投影型表示装置において、前記表示制御手段は、前記光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに画像信号を前記表示素子に供給し、前記表示素子の複数の画素からの光の出射を制御するのが望ましい。
【００２８】
その場合、前記光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示制御手段から表示素子に供給する画像信号は、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにそれぞれ対応する複数の色成分の単色画像信号に基いて生成した白黒画像信号が好ましい。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１〜図５はこの発明の第１の実施例を示しており、図１は投影型表示装置の構成図である。
【００３０】
この投影型表示装置は、複数の色の着色光を順次出射する光源装置１と、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する表示素子１２と、前記光源装置１からの出射光を前記表示素子１２に入射させる光源側光学系１３と、前記表示素子１２の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系１５と、前記表示素子１２の表示を制御する表示制御手段１７とを備えている。
【００３１】
まず、前記光源装置１について説明すると、この光源装置１は、光を出射する光源部２と、前記光源部２の出射側に配置されたカラーホイール６とからなっている。
【００３２】
この光源装置１の光源部２は、高輝度の光を出射する光源ランプ３と、前記光源ランプ３からの出射光を光源部２の前方において集光する方向に反射するリフレクタ４と、前記リフレクタ４の前方に出射した光の輝度分布を均一にするための導光部材５とにより構成されている。
【００３３】
この光源部２の導光部材５は、ガラス等からなる透明な角棒体または角筒体からなっており、その一端が光の入射端とされ、他端が前記入射端から入射した光の出射端とされている。
【００３４】
この導光部材５は、その入射端を前記リフレクタ４の出射面に対向させて配置されており、前記リフレクタ４の前方に出射した光を前記入射端から入射させ、その光を内部で反射しながら導いて、均一な輝度分布の光を前記出射端から出射する。
【００３５】
また、前記光源部２の出射側に配置されたカラーホイール６は、モータ１１により定速回転される中心部材７の周囲にその周方向に並べて複数の色カラーフィルタと前記カラーフィルタの無い少なくとも１つの空間部とを設けたものであり、このカラーホイール６は、そのホィール面を前記光源部２からの出射光（導光部材５の出射端からの出射光）の集光点に合わせて、前記複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部を前記光源部２からの出射光の光路と交差させて配置されている。
【００３６】
図２及び図３は前記カラーホイール６の斜視図及び正面図であり、この実施例では、前記カラーホイール６を、中心に前記モータ１１の回転軸に固定される軸孔が設けられた中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと扇形状の空間部９とを１つずつ周方向に並べて設けた構成としている。
【００３７】
このカラーホイール６の赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂは、例えば図２及び図３のように、図において右回りに緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｂ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設けられており、前記空間部９は、前記３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのうちの隣り合う２つのフィルタ、例えば赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇとを離間させて設けることにより、前記赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇとの間に形成されている。
【００３８】
前記赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向の長さはそれぞれ、前記カラーホイール６が１回転する間に前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色されて出射する赤、緑、青の３色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定されている。
【００３９】
なお、この実施例では、前記光源部２の光源ランプ３に超高圧水銀ランプを用いており、この超高圧水銀ランプ３が出射する光は、可視光帯域のうち、赤の波長帯域の波長光の強度が緑及び青の波長帯域の波長光の強度に比べて弱く、また、青の波長帯域の波長光の強度が緑の波長帯域の波長光の強度よりも高い光、つまり赤味が弱く、青味の強い光である。
【００４０】
そのため、この実施例では、図３に示したように、前記カラーホイール６の赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇと青色フィルタ８Ｂとを、それぞれのカラーホイール中心からの広がり角θＲ，θＧ，θＢがθＲ＞θＧ＞θＢの関係にある扇形状に形成することにより、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのうち、赤色フィルタ８Ｒの周方向長さを、緑色フィルタ８Ｇ及び青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きくするとともに、前記緑色フィルタ８Ｇの周方向長さを前記青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きくしている。
【００４１】
また、前記カラーホイール６の空間部９は、カラーホイール中心からの広がり角θ０が、赤、緑、青のいずれのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの広がり角θＲ，θＧ，θＢよりも充分に小さい扇形状に形成されている。すなわち、この空間部９の周方向長さは、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのいずれの周方向長さよりも充分に小さく設定されている。
【００４２】
そして、この実施例では、前記カラーホイール６の中心部材７の外周に、前記空間部９に対応させて、カラーホイール全周の重量バランスを均一にするためのバランスウエイト１０を設けている。
【００４３】
なお、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの単位面積当たりの重量は実質的に同じであり、したがって、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが周方向に連続して並んだ部分の周方向の重量バランスは均等であるため、中心部材７の空間部９に対応する部分にバランスウエイト１０を設けるだけで、カラーホイール全周の重量バランスを均一にすることができる。
【００４４】
前記光源装置１は、前記カラーホイール６のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部２からの出射光を前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色して出射し、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部２からの出射光を前記空間部９を全く減衰させること無く通過させて非着色光のまま出射する。
【００４５】
すなわち、この光源装置１は、前記カラーホイール６が１回転する間に、前記カラーホイール６の赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色された赤、緑、青の着色光と、前記カラーホイール６の空間部９を減衰すること無く通過した非着色光とを出射する。
【００４６】
なお、この実施例で用いたカラーホイール６は、図２及び図３に示したように、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、図において右回りに緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｂ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設け、前記赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇとの間に前記空間部９を形成したものであるため、このカラーホイール６を例えば図において左回り方向に回転させたときの光源装置１からの出射光は、前記カラーホイール６が１回転する間に、緑色光、青色光、赤色光、非着色光の順で変化する。
【００４７】
したがって、この光源装置１によれば、光源部２からの出射光を前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより赤、緑、青の３色に着色して出射するとともに、前記カラーホイール６のカラーフィルタの無い空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記光源部２からの出射光を前記空間部９を全く減衰させること無く通過させて出射し、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【００４８】
なお、着色光と非着色光とを出射する光源装置としては、光源部の出射側に、複数の色のカラーフィルタと無色フィルタとを周方向に並べて設けたカラーホイールを配置した構成のものも考えられる。
【００４９】
しかし、このような構成の光源装置では、前記カラーホイールの無色フィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときに出射する非着色光が、前記無色フィルタによりある程度吸収されて減衰した光である。
【００５０】
それに対して、上記実施例の光源装置１は、光源部の出射側に、赤、緑、青のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂとカラーフィルタの無い空間部９とを周方向に並べて設けたカラーホイール６を配置したものであるため、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに出射する非着色光が、減衰の全く無い光であり、したがって、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【００５１】
さらに、この実施例では、図２及び図３に示したように、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのうち、赤色フィルタ８Ｒの周方向長さを緑色フィルタ８Ｇ及び青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きくするとともに、前記緑色フィルタ８Ｇの周方向長さを前記青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きくしているため、このカラーホイール６が１回転する間の赤、緑、青の各色の着色光の出射時間により前記光源部２からの出射光の色味を補償し、前記カラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色されて出射する赤、緑、青の着色光の合成色を白色に近くすることができる。
【００５２】
すなわち、前記超高圧水銀ランプ３を備えた光源部２から出射して前記カラーホイール６に入射する光は、上述したように、赤味が弱く、青味の強い光であるが、前記カラーホイール６の赤色フィルタ８Ｒの周方向長さが緑色フィルタ８Ｇ及び青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きく、また前記緑色フィルタ８Ｇの周方向長さが前記青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きいため、このカラーホイール６が１回転する間に、前記光源部２からの出射光のうち、最も強度の弱い赤色光が、最も長い時間、前記赤色フィルタ８Ｒを透過して出射し、最も強度の強い青色光が、最も短い時間、前記青色フィルタ８Ｂを透過して出射し、前記赤色光と青色光の間の強度の緑色光が、前記赤色光の出射時間よりも短く、前記青色光の出射時間よりも長い時間、前記緑色フィルタ８Ｇを透過して出射する。
【００５３】
したがって、この光源装置１によれば、前記光源部２から出射光し、前記カラーホイール６のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色されて出射する赤、緑、青の着色光の前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色を白色に近くし、赤、緑、青の各色の出射光の強度をバランスさせることができる。
【００５４】
なお、この光源装置１は、前記カラーホイール６が１回転する間に、緑色光、青色光、赤色光、非着色光を順に出射するが、その光のうち、前記カラーホイール６の空間部９を減衰すること無く通過した非着色光は、前記超高圧水銀ランプ３から出射した赤味が弱く、青味の強い光であるため、この非着色光の色味が前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色に影響する。
【００５５】
したがって、前記カラーホイール６の赤、緑、青の各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの比は、前記空間部９の周方向長さ（非着色光の出射時間）を考慮して設定するのが望ましい。
【００５６】
前記カラーホイール６の赤、緑、青の各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと空間部９の周方向長さ、つまりこれらのカラーホイール中心からの広がり角θＲ，θＧ，θＢ，θ０は、θＲ＝１１５°、θＧ＝１０８°、θＢ＝８５°、θ０＝５２°が好ましく、このように、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ及び空間部９の周方向長さの比を、１１５：１０８：８５：５２に設定することにより、前記非着色光の色味の影響も補償し、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色をほとんど白色にすることができる。
【００５７】
また、前記カラーホイール６は、中心部材７の周囲の１箇所にカラーフィルタの無い空間部９を設けたものであるが、前記中心部材７の前記空間部９に対応する部分にバランスウエイト１０を設け、カラーホイール全周の重量バランスを均一にしているため、回転ぶれを生じさせること無く安定に回転させることができる。
【００５８】
次に、図１に示した投影型表示装置の他の部分の構成を説明すると、この実施例の投影型表示装置は、表示素子１２として、マイクロミラー素子（ＤＭＤ）を用いたものである。以下、前記表示素子１２をマイクロミラー素子と言う。
【００５９】
前記マイクロミラー素子１２は、縦横の幅がそれぞれ１０μｍ〜２０μｍの極薄金属片（例えばアルミニウム片）からなり、ＣＭＯＳをベースとするミラー駆動素子により一方の方向と他方の方向とに傾動されるマイクロミラーにより形成された複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有しており、正面方向に対して一方の方向に傾いた入射方向から所定の入射角で入射した光を、前記マイクロミラーの傾き方向の切換えにより表示の観察方向と他の方向のいずれかに反射し、前記複数の画素からの観察方向への光の出射を制御して画像を表示する。
【００６０】
また、前記光源装置１からの出射光を前記マイクロミラー素子１２に入射させる光源側光学系１３は、前記光源装置１からの出射光を平行光に補正して前記マイクロミラー素子１２に入射させる光源側レンズ１４により構成されており、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系１５は、前記マイクロミラー素子１２からの観察方向への出射光をその光束を拡大して図示しないスクリーン等の投影面に投影する投影レンズ１６により構成されている。
【００６１】
なお、図１では、前記光源側レンズ１４及び投影レンズ１６を１枚のレンズで表現しているが、前記光源側レンズ１４及び投影レンズ１６はそれぞれ、レンズ収差を小さくするために複数枚のレンズを組合せて構成されている。
【００６２】
また、前記マイクロミラー素子１２の表示を制御する表示制御手段１７は、前記光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記カラーホイール６のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの色にそれぞれ対応した色成分の単色画像を前記マイクロミラー素子１２に表示させ、前記カラーホイール６の空間部９が前記光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を調整する。
【００６３】
この表示制御手段１７は、カラーホイール制御部１８と、時分割駆動回路１９と、カラーシーケンス制御回路２０とにより構成されている。
【００６４】
前記カラーホイール制御部１８は、前記カラーホイール６を回転させるモータ１１を、時分割駆動回路１９から与えられるタイミング信号に同期して制御するものであり、前記モータ１１は、前記カラーホイール制御部１８により制御され、カラーホイール６を定速回転させる。
【００６５】
前記時分割駆動回路１９は、カラーシーケンス制御回路２０から送られてくる表示モード信号に従い、上記カラーホイール制御部１８にタイミング信号を与えるとともに、図示しない外部回路から与えられる赤，緑，青の各色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基づいてマトリックス演算により白黒画像信号Ｗを生成し、前記光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記赤，緑，青の各色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂと白黒画像信号Ｗとを順次マイクロミラー素子１２に供給する。
【００６６】
すなわち、この時分割駆動回路１９は、前記光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記カラーホイール６のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときに、そのカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの色に対応した色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂをマイクロミラー素子１２に供給して単色画像を表示させ、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記白黒画像信号Ｗをマイクロミラー素子１２に供給し、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射を制御する。
【００６７】
さらに、この時分割駆動回路１９は、前記カラーシーケンス制御回路２０からの表示モード信号に応じてマイクロミラー素子１２への白黒画像信号Ｗの供給時間を調整し、前記画像信号Ｗの供給時間中、マイクロミラー素子１２に前記白黒画像信号Ｗに対応する白黒画像を表示させる。
【００６８】
つまり、前記時分割駆動回路１９は、前記光源装置１のカラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を前記白黒画像信号Ｗの供給時間により調整する。
【００６９】
なお、この実施例では上述したように、光源装置１からの出射光を、カラーホイール６が１回転する間に、緑色光、青色光、赤色光、非着色光の順で変化させるようにしており、したがって前記時分割駆動回路１９は、前記マイクロミラー素子１２に対して、緑の単色画像信号、青の単色画像信号、赤の単色画像信号、白黒画像信号を順に供給する。
【００７０】
また、前記カラーシーケンス制御回路２０は、投影型表示装置の使用者により選択される投影画像の明るさを指定するための表示モード信号を前記時分割駆動回路２３に送出する。
【００７１】
図４は、前記光源装置１からの出射光と、前記時分割駆動回路１９により駆動されるマイクロミラー素子１２の表示との対応関係を示している。
【００７２】
なお、前記マイクロミラー素子１２は、その表示を１秒間に５万回程度書換えできる非常に高い応答性を有しているため、図４では便宜上、マイクロミラー素子１２の表示の書換えに要する時間を０としている。
【００７３】
図４のように、この投影型表示装置は、赤、緑、青の各色の単色画像をそれぞれ表示する３つのフィールドと、白黒画像を表示する１つのフィールドとの計４フィールドにより１フレーム分の画像を表示する。
【００７４】
この投影型表示装置では、１フレームを１／３０秒とし、前記光源装置１のカラーホイール６を３０ｒｐｍの回転速度で定速回転させるようにしている。
【００７５】
そして、この実施例では、上述した光源装置１からの光の出射順（緑色光、青色光、赤色光、非着色光の順）に合わせて、１フレーム中の第１フィールドを緑色画像の表示フィールド、第２フィールドを青色画像の表示フィールド、第３フィールドを赤色画像の表示フィールド、第４フィールドを白黒画像の表示フィールドとするとともに、これらのフィールドをそれぞれ、光源装置１からのカラーホイール６が１回転する間の緑色光、青色光、赤色光、非着色光の出射時間に合わせて、各フィールドの時間比が１１５：１０８：８５：５２になるように設定している。
【００７６】
すなわち、前記第１〜第４フィールドのうち、赤色画像を表示する第３フィールドは最も長く設定されており、以下、緑色画像を表示する第１フィールド、青色画像を表示する第２フィールドの順に短く設定され、さらに白黒画像を表示する第４フィールドは前記第１〜第３の各フィールドよりも短く設定されている。
【００７７】
前記投影型表示装置の表示を図４に基いて説明すると、前記時分割駆動回路１９は、光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記カラーホイール６の緑色フィルタ８Ｇが光源部２からの出射光の光路を通過するとき、つまり光源装置１から緑色光が出射する第１フィールドに、そのフィールドの全期間にわたってマイクロミラー素子１２に緑色画像を表示させ、前記カラーホイール６の青色フィルタ８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するとき、つまり光源装置１から青色光が出射する第２フィールドに、そのフィールドの全期間にわたって前記マイクロミラー素子１２に青色画像を表示させ、前記カラーホイール６の赤色フィルタ８Ｒが光源部２からの出射光の光路を通過するとき、つまり光源装置１から赤色光が出射する第３フィールドに、そのフィールドの全期間にわたって前記マイクロミラー素子１２に赤色画像を表示させる。
【００７８】
さらに、前記時分割駆動回路１９は、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するとき、つまり光源装置１から非着色光が出射する第４フィールドには、カラーシーケンス制御回路２０からの表示モード信号に応じた表示時間ｔ１だけ前記マイクロミラー素子１２に白黒画像を表示させ、同フィールド内の残る時間は、マイクロミラー素子１２の全ての画素を一括して黒の非表示状態（入射光を投影光学系１５とは異なる方向に反射させる状態）にする。
【００７９】
なお、図４では、第４フィールドの１／２を白黒画像の表示時間ｔ１としているが、前記第４フィールド中の白黒画像の表示時間ｔ１と非表示時間ｔ２の比は、カラーシーケンス制御回路２０からの表示モード信号に応じて調整される。
【００８０】
このように、前記投影型表示装置は、１フレーム中に、緑色画像と青色画像と赤色画像と白黒画像とを順次マイクロミラー素子１２に表示させるようにしたものであり、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの出射光は、投影光学系１５によりスクリーン等の投影面に投影され、前記緑色画像と青色画像と赤色画像と白黒画像とを合成したカラー画像として観察される。
【００８１】
この投影型表示装置は、カラーホイール６が１回転する間に、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにより着色された赤、緑、青の着色光と、前記カラーホイール６の空間部９を減衰すること無く通過した非着色光とを出射する光源装置１を備え、前記カラーホイール６の各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときにそのフィルタに対応した色成分の単色画像をマイクロミラー素子１２に表示させ、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を調整するようにしているため、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記マイクロミラー素子１２から出射する非着色光により投影画像の明るさを底上げすることができ、したがって、前記光源装置１の光源部２からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影することができる。
【００８２】
しかも、この投影型表示装置によれば、前記光源装置１のカラーホイール６の回転に同期して、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが光源部２からの出射光の光路を通過するときにそのフィルタに対応した色成分の単色画像を前記マイクロミラー素子１２に表示させ、前記カラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を調整するようにしているため、投影するカラー画像の明るさを任意に調整することができる。
【００８３】
さらに、この投影型表示装置は、前記光源装置１のカラーホイール６の空間部９が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにそれぞれ対応する赤、緑、青の色成分の単色画像信号Ｒ，Ｇ，Ｂに基いて生成した白黒画像信号Ｗを前記マイクロミラー素子１２に供給するとともにその供給時間を制御し、前記白黒画像信号の供給時間中、前記マイクロミラー素子１２に白黒画像を表示させるようにしているため、投影するカラー画像の明るさと色再現性及びコントラストを任意に調整することができる。
【００８４】
すなわち、図４における第４フィールド中の白黒画像の表示時間ｔ１と非表示時間ｔ２の比は、投影型表示装置の使用者により選択され、カラーシーケンス制御回路２０から時分割駆動回路２３に送出される表示モード信号に応じて調整される。
【００８５】
図５は、前記第４フィールド中の白黒画像の表示時間ｔ１を、画像表示を全くしない場合も含めて９段階に調整する例を示している。
【００８６】
この各例における投影画像の明るさと色度及びコントラストを説明すると、図５（ａ）のように、第４フィールドの全期間にわたって白黒画像を表示させたときは、白黒画像による投影画像の明るさの底上げ効果は最も高いが、その反面、前記第４フィールドの全期間が白黒表示であるため、この第４フィールドが前記第１〜第３の各フィールドより短くても、投影されるカラー画像の色純度及びコントラストがある程度低下する。
【００８７】
また、図５（ｉ）のように、第４フィールドの全期間にわたって全く白黒画像を表示しない場合は、投影されるカラー画像の色純度及びコントラストが、赤、緑、青の単色画像信号に対して最も忠実になるが、白黒画像による投影画像の明るさの底上げ効果が全く無く、しかもマイクロミラー素子１２が第４フィールドの全期間にわたって黒の非表示状態になるため、投影画像が暗くなる。
【００８８】
これらの例に対し、図５（ｂ）〜（ｈ）のように、第４フィールド中の一部の期間に白黒画像を表示させたときは、そのいずれの場合も、白黒画像による投影画像の明るさの底上げ効果が得られ、しかも、図５（ａ）の例に比べて、赤、緑、青の単色画像信号に対する投影画像の色純度及びコントラストの忠実度が高くなる。
【００８９】
なお、図５には、第４フィールドの始端において白黒画像の表示を開始させる例を示したが、白黒画像は、第４フィールド中であればどの時期に表示してもよい。
【００９０】
したがって、例えば前記投影型表示装置に、使用者により操作される画質選択手段を設け、その操作に応じてカラーシーケンス制御回路２０から時分割駆動回路１９に送出する表示モード信号を前記９段階に切換えるようにすることにより、使用者が選択した明るさと色再現性及びコントラストのカラー画像を投影することができる。
【００９１】
しかも、この実施例の投影型表示装置は、前記光源装置１の光源部２の光源ランプに、赤味が弱く、青味の強い光を出射する超高圧水銀ランプを用いたものであるが、前記カラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂ及び空間部９の周方向長さの比を上述したように設定することにより、前記カラーホイール６が１回転する間に光源装置１から出射する緑、青、赤の着色光及び非着色光の合成色を白色に近くするとともに、１フレーム中の緑、青、赤の単色画像及び白黒画像の表示フィールドを前記光源装置１からの緑、青、赤の着色光及び非着色光の出射時間に合わせて設定しているため、前記マイクロミラー素子１２により表示され、投影面に順次投影される緑、青、赤の各単色画像の明るさをバランスさせるとともに、前記白黒画像による投影画像の色純度及びコントラストの低下を少なくし、色再現性及びコントラストがより良好なカラー画像を投影することができる。
【００９２】
なお、上記実施例では、１フレーム中の第１フィールドを緑色画像の表示フィールド、第２フィールドを青色画像の表示フィールド、第３フィールドを赤色画像の表示フィールド、最後フィールドである第４フィールドを白黒画像の表示フィールドとしているが、赤、緑、青の単色画像と白黒画像の表示順は他の順にしてもよく、その場合は、マイクロミラー素子１２への赤、緑、青の単色画像信号及び白黒画像信号の供給順と、光源装置１のカラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと空間部９の並び順を変更すればよい。
【００９３】
また、上記実施例では、光源装置１のカラーホイール６を、中心部材７の周囲の１箇所に空間部９を設け、前記中心部材７の空間部９に対応する部分にバランスウエイト１０を設けた構成としたが、前記カラーホイール６は、中心部材７の周囲の複数箇所にカラーフィルタの無い空間部を設け、これらの空間部の周方向長さの比を、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定した構成としてもよい。
【００９４】
図６及び図７はこの発明の第２の実施例を示すカラーホイールの斜視図及び正面図である。
【００９５】
この実施例のカラーホイール６は、中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを１つずつ互いに離間させて設け、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ扇形状の空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成したものであり、この実施例では、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂのカラーホイール中心からの広がり角θＲ，θＧ，θＢを上述した第１の実施例と同様にθＲ＞θＧ＞θＢの関係に設定するとともに、青と緑のフィルタ８Ｂ，８Ｇ間の空間部９ａと、緑と青のフィルタ８Ｇ，８Ｂ間の空間部９ｂと、青と赤のフィルタ８Ｂ，８Ｒ間の空間部９ｃとのカラーホイール中心からの広がり角θ１，θ２，θ３をθ２＞θ３＞θ１の関係に設定している。
【００９６】
また、この実施例では、前記各空間部９の広がり角θ１，θ２，θ３の和を、上述した第１の実施例における１つの空間部９の広がり角θと同じ（θ＝θ１＋θ２＋θ３）にし、これらの空間部９の周方向長さの合計値を前記第１の実施例における１つの空間部９の周方向長さと同じにしている。
【００９７】
すなわち、このカラーホイール６の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さ及び前記各空間部９の周方向長さの合計値の比は、１１５：１０８：８５：５２に設定されている。
【００９８】
このカラーホイール６は、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれカラーフィルタの無い空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを設けたものであるため、これらの空間部９が上述した光源部２からの出射光の光路を通過するときに出射する非着色光が、減衰の全く無い光であり、したがって、カラーホイール６が１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【００９９】
また、このカラーホイール６は、赤色フィルタ８Ｒの周方向長さを緑色フィルタ８Ｇ及び青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きく、緑色フィルタ８Ｇの周方向長さを青色フィルタ８Ｂの周方向長さよりも大きし、さらに赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さ及び前記各空間部９の周方向長さの合計値の比を上記のように設定しているため、上述した光源部２からの出射光が赤味が弱く、青味の強い光であっても、カラーホイール６が１回転する間に出射する赤、緑、青の各色の着色光の強度をバランスさせるとともに、前記空間部９を通過した非着色光の色味の影響も補償し、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色をほとんど白色にすることができる。
【０１００】
しかも、このカラーホイール６は、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ設けた空間部９ａ，９ｂ，９ｃのうち、最も周方向長さが大きい赤色フィルタ８Ｒと次に周方向長さが大きい緑色フィルタ８Ｇとの間の空間部９ｃの周方向長さを、前記赤色フィルタ８Ｒと最も周方向長さが小さい青色フィルタ８Ｂとの間の空間部９ｂ及び前記緑色フィルタ８Ｇと青色フィルタ８Ｂとの間の空間部９ａの周方向長さよりも大きくし、前記赤色フィルタ８Ｒと青色フィルタ８Ｂとの間の空間部９ｂの周方向長さを、前記緑色フィルタ８Ｇと青色フィルタ８Ｂとの間の空間部９ａの周方向長さよりも大きくしているため、カラーホイール全周の重量バランスを均一にし、回転ぶれを生じさせること無く安定に回転させることができる。
【０１０１】
すなわち、上述したように、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの単位面積当たりの重量は実質的に同じであるが、それぞれの周方向長さが互いに異なるため、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さを同じにすると、カラーホイール全周の重量バランスが崩れる。
【０１０２】
そのため、この実施例では、前記各空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さを上記のような関係にすることにより、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの違いによる重量バランスの崩れを補償し、バランスウエイトを設けること無くカラーホイール全周の重量バランスを均一にしている。
【０１０３】
このカラーホイール６は、中心部材７の周囲の３個所にカラーフィルタの無い空間部９ａ，９ｂ，ｃを有しているため、１回転中に非着色光を３回出射することができる。
【０１０４】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂと３つの空間部９ａ，９ｂ，９ｃとを図において右回りに、緑色フィルタ８Ｇ、空間部９ａ、青色フィルタ８Ｒ、空間部９ｂ、赤色フィルタ８Ｒ、空間部９ｃの順に並べて設けたものであり、例えば右回り方向に１回転する間に、緑色光、非着色光、青色光、非着色光、赤色光、非着色光を順次出射する。
【０１０５】
したがって、このカラーホイール６を上述した投影型表示装置に用いる場合は、１フレーム中のフィールド数を６フィールドとし、マイクロミラー素子１２に、各フィールド毎に緑、白黒、青、白黒、赤、白黒の画像を順次表示させるようにすればよく、このようにすることにより、投影面に順次投影する緑、赤、青の各色の単色画像の明るさをそれぞれ前記白黒画像の投影によりバランス良く底上げし、より良好なカラー画像を投影することができる。
【０１０６】
図８はこの発明の第３の実施例を示すカラーホイールの正面図であり、この実施例のカラーホイール６は、中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを２つずつ交互に並べるとともに隣り合うフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを互いに離間させて設け、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ扇形状の空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成したものである。
【０１０７】
なお、このカラーホイール６では、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さを前記第２の実施例における各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの略１／２にすることにより、カラーホイール６が１回転する間に出射する赤、緑、青の各色の着色光の輝度をバランスさせ、さらに、各空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さを第２の実施例における各空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さの略１／２にすることにより、カラーホイール全周の重量バランスを均一にしている。
【０１０８】
このカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを２つずつ交互に並べて設け、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成したものであるため、１回転中に、赤、緑、青の３色の着色光を２回ずつ交互に出射するとともに、これらの着色光の出射期間の間にそれぞれ非着色光を出射することができる。
【０１０９】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、図において右回りに、緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｒ、赤色フィルタ８Ｒ、緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｒ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設けたものであり、例えば図において左回り方向に１回転する間に、緑色光、非着色光、青色光、非着色光、赤色光、非着色光、緑色光、非着色光、青色光、非着色光、赤色光、非着色光を順次出射する。
【０１１０】
したがって、このカラーホイール６を上述した投影型表示装置に用いる場合は、１フレーム中のフィールド数を１２フィールドとし、マイクロミラー素子１２に、各フィールド毎に緑、白黒、青、白黒、赤、白黒、緑、白黒、青、白黒、赤、白黒の画像を順次表示させるようにすればよく、このようにすることにより、投影面に順次投影する緑、青、赤の各色の単色画像の明るさをそれぞれ前記白黒画像の投影によりバランス良く底上げするとともに、投影面上における緑、青、赤の各色の単色画像の色混ざりを良くし、さらに良好なカラー画像を投影することができる。
【０１１１】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを２つずつ備えたものであるが、前記３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの数を３つ以上とし、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成してもよい。
【０１１２】
図９はこの発明の第４の実施例を示すカラーホイールの正面図であり、この実施例のカラーホイール６は、中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを１つずつ交互に並べて設け、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ扇形状の空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成するとともに、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂをそれぞれ２分割し、これらのフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割部にも空間部（以下、分割空間部と言う）９ｄを形成したものである。
【０１１３】
なお、この実施例では、２分割された赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さ（２つの分割フィルタの周方向長さの和）の比を前記第２の実施例における各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの比と同じにすることにより、カラーホイール６が１回転する間に出射する赤、緑、青の各色の着色光の輝度をバランスさせ、さらに、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さの比を前記第２の実施例と同じにするとともに、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割空間部９ｄの周方向長さを互いに等しくすることにより、カラーホイール全周の重量バランスを均一にしている。
【０１１４】
また、この実施例では、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割空間部９ｄの周方向長さを、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃのうち、最も狭い空間部である緑色フィルタ８Ｇと赤色フィルタ８Ｒとの間の空間部９ａの周方向長さと同程度にし、前記各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さを前記第２の実施例よりも前記分割空間部９ｄの周方向長さ分だけ小さくすることにより、２分割された赤色フィルタ８Ｒと緑色フィルタ８Ｇと青色フィルタ８Ｂの周方向長さと各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃ及び各分割空間部９ｄの周方向長さの合計値との比を上述した１１５：１０８：８５：５２に設定している。
【０１１５】
このカラーホイール６は、赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間にそれぞれ空間部９ａ，９ａｂ，９ｃを形成するとともに、前記赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂをそれぞれ２分割してその分割部にも空間部９ｄを形成したものであるため、赤、緑、青の着色光と非着色光とを交互に出射するとともに、赤、緑、青の各色の着色光の出射期間の途中でも非着色光を出射することができる。
【０１１６】
なお、この実施例のカラーホイール６は、２分割された赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、図において右回りに、緑色フィルタ８Ｇ、青色フィルタ８Ｒ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設けたものであり、例えば図において左回り方向に１回転する間に、緑色光、非着色光、緑色光、非着色光、青色光、非着色光、青色光、非着色光、赤色光、非着色光、赤色光、非着色光を順次出射する。
【０１１７】
したがって、このカラーホイール６を上述した投影型表示装置に用いる場合は、１フレーム中のフィールド数を１２フィールドとし、マイクロミラー素子１２に、各フィールド毎に緑、白黒、緑、白黒、青、白黒、青、白黒、赤、白黒、赤、白黒の画像を順次表示させるようにすればよく、このようにすることにより、投影面に順次投影する緑、青、赤の各色の単色画像の明るさをそれぞれ、これらの単色画像の投影期間の途中に投影する白黒画像と、各色の単色画像の投影期間の間に投影する白黒画像とによりバランス良く底上げし、明るいカラー画像を投影することができる。
【０１１８】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂをそれぞれ２分割したものであるが、前記３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割数を３分割以上とし、その分割部の間にそれぞれ空間部９ｄを形成してもよい。
【０１１９】
また、この実施例では、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの分割部間の空間部９ｄの周方向長さを互いに等しくしているが、これらの空間部９ｄの周方向長さの比と、各色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの間の空間部９ａ，９ｂ，９ｃの周方向長さの比との両方を、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定してもよい。
【０１２０】
図１０はこの発明の第５の実施例を示すカラーホイールの正面図であり、この実施例のカラーホイール６は、中心部材７の周囲に、扇形状に形成された赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが周方向に連続して並んだ３つのフィルタ群を設け、これらのフィルタ群の間にそれぞれ空間部９ｅを設けたものである。
【０１２１】
なお、この実施例においても、各フィルタ群の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの比を上述した各実施例と同様に設定するとともに、前記各フィルタ群の赤色フィルタ８Ｒの周方向長さの合計値と、緑色フィルタ８Ｇの周方向長さの合計値と、青色フィルタ８Ｂの周方向長さの合計値と、各フィルタ群の間の３つの空間部９ｅの周方向長さの合計値との比を上述した１１５：１０８：８５：５２に設定し、上述した光源部２からの出射光が赤味が弱く、青味の強い光であっても、カラーホイール６が１回転する間に出射する赤、緑、青の各色の着色光の強度をバランスさせるとともに、前記空間部９を通過した非着色光の色味の影響も補償し、前記カラーホイール６が１回転する間の出射光の合成色をほとんど白色にすることができるようにしている。
【０１２２】
また、この実施例では、前記３つのフィルタ群の周方向長さ（赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂの周方向長さの和）を互いに等しくするとともに、これらのフィルタ群の間の空間部９ｅの周方向長さを互いに等しく設定することにより、バランスウエイトを設けること無くカラーホイール全周の重量バランスを均一にし、カラーホイール６を回転ぶれを生じさせること無く安定に回転させることができるようにしている。
【０１２３】
このカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが周方向に連続して並んだ３つのフィルタ群を備え、これらのフィルタ群の間にそれぞれ空間部９ｅを形成したものであるため、１回転中に、赤、緑、青の３色の着色光を連続して計３回出射するとともに、前記３色の着色光の出射期間の間にそれぞれ非着色光（白色光）を出射することができる。
【０１２４】
なお、この実施例のカラーホイール６は、各フィルタ群の赤、緑、青のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを、図において右回りに、青色フィルタ８Ｂ、緑色フィルタ８Ｇ、赤色フィルタ８Ｒの順に並べて設けたものであり、例えば図において左回り方向に１回転する間に、青色光、緑色光、赤色光、非着色光、青色光、緑色光、赤色光、非着色光、青色光、緑色光、赤色光、非着色光を順次出射する。
【０１２５】
したがって、このカラーホイール６を上述した投影型表示装置に用いる場合は、１フレーム中のフィールド数を１２フィールドとし、その１〜４フィールド、５〜８フィールド、９〜１２フィールド毎に、マイクロミラー素子１２に青、緑、赤、白黒の画像を順次表示させるようにすればよく、このようにすることにより、１フレーム中に青、緑、赤の単色画像の連続投影によるカラー画像表示を３回行なうとともに、その３回のカラー画像表示の間にそれぞれ投影する白黒画像により前記カラー画像の明るさを底上げし、色混ざりが良く、しかも明るいカラー画像を投影することができる。
【０１２６】
なお、この実施例のカラーホイール６は、赤、緑、青の３色のフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂが周方向に連続して並んだ３つのフィルタ群を備えたものであるが、前記フィルタ群の数は２つまたは４つ以上でもよく、その場合も、各フィルタ群の周方向長さを互いに等しくするとともに、これらのフィルタ群の間の空間部９ｅの周方向長さを互いに等しく設定することにより、バランスウエイトを設けること無くカラーホイール全周の重量バランスを均一にすることができる。
【０１２７】
また、上記各実施例のカラーホイール６は、いずれも、赤、緑、青の３色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂを備えたものであるが、カラーホイールは、２色以上のカラーフィルタを備えたものであれば、マゼンタ、イエロー、シアンの３色の中間色フィルタを備えたもの、赤、緑、青の３色の原色フィルタと少なくとも１色の中間色フィルタとを備えたもの、赤、緑、青のうちの１つの原色フィルタと他の２つの原色の中間色フィルタとの２色のカラーフィルタを備えたもの等でもよく、このようなカラーホイールを用いる場合は、上述した投影型表示装置の１フレーム中のフィールド数を、前記カラーホイールのカラーフィルタと空間部の数に応じて設定すればよい。
【０１２８】
さらに、上記実施例の光源装置１は、光源部２の光源ランプ３に超高圧水銀ランプを用いたものであるが、前記光源部２の光源ランプは他のランプでもよく、その場合も、カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さをそれぞれ、前記光源ランプが出射する光の色味に応じて、前記カラーホイールが１回転する間に前記カラーフィルタにより着色されて出射する複数の色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定することにより、前記複数の色の着色光の合成色を白色に近くすることができる。
【０１２９】
また、光源ランプが出射する光が白色光である場合、または光源装置１から出射させる各色の着色光の輝度バランス、つまり投影するカラー画像の色バランスを重要視する必要が無い場合は、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さを互いに等しくしてもよい。
【０１３０】
その場合、複数の色のカラーフィルタの間にそれぞれ空間部を形成するときは、各色のカラーフィルタを均等なピッチで設けて各空間部の周方向長さを等しくし、カラーホイール全周の重量バランスを均一にすればよい。
【０１３１】
また、上述した実施例の投影型表示装置は、光源装置１のカラーホイール６の空間部９，９ａ〜９ｃ，９ｄが光源部２からの出射光の光路を通過するときに、表示制御手段１７から、前記カラーホイール６の複数の色のカラーフィルタ８Ｒ，８Ｇ，８Ｂにそれぞれ対応する複数の色成分の単色画像信号に基いて生成した白黒画像信号をマイクロミラー素子１２に供給するようにしたものであるが、前記光源装置１のカラーホイール６の空間部９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅが光源部２からの出射光の光路を通過するときに前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に供給する信号は、例えば前記マイクロミラー素子１２の全ての画素を白表示にするための白表示信号でもよく、その場合も、マイクロミラー素子１２への前記白表示信号の供給時間を調整し、前記マイクロミラー素子１２の複数の画素からの光の出射時間を制御することにより、光源装置１の光源部２からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影するとともに、そのカラー画像の明るさと色再現性及びコントラストを任意に調整することができる。
【０１３２】
また、例えば図６及び図７に示した第２の実施例または図８に示した第３の実施例のカラーホイール６を用いる場合は、前記カラーホイール６の緑色フィルタ８Ｇ及びその両側の空間部９ａ，９ｃのいずれか一方が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に緑色画像信号を連続して供給し、青色フィルタ８Ｂ及びその両側の空間部９ｂ，９ａのいずれか一方が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に赤色画像信号を連続して供給し、赤色フィルタ８Ｒ及びその両側の空間部９ｃ，９ｂのいずれか一方が光源部２からの出射光の光路を通過するときに、前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に青色画像信号を連続して供給するようにしてもよい。
【０１３３】
このようにすることにより、赤、緑、青の各色の単色画像の投影前または投影後にそれぞれ、明暗が前記単色画像と同じで輝度の高い非着色画像を投影し、前記単色画像の明るさを底上げするとともに、１フレームのフィールド数を少なくし、マイクロミラー素子１２の駆動を簡易化することができる。
【０１３４】
これは、図９に示した第３の実施例のカラーホイール６を用いる場合も同様であり、さらに、この第３の実施例のカラーホイール６を用いる場合は、緑色フィルタ８Ｇの分割部間の空間部９ｄが光源部２からの出射光の光路を通過するときも前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に緑色画像信号を連続して供給し、青色フィルタ８Ｂの分割部間の空間部９ｄが光源部２からの出射光の光路を通過するときも前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に青色画像信号を連続して供給し、赤色フィルタ８Ｒの分割部間の空間部９ｄが光源部２からの出射光の光路を通過するときも前記表示制御手段１７からマイクロミラー素子１２に赤色画像信号を連続して供給するようにしてもよい。
【０１３５】
さらに、上記実施例の投影型表示装置は、マイクロミラー素子１２を表示素子としたものであるが、この発明は、背面側に反射膜を備えた反射型液晶素子を表示素子とする投影型表示装置や、光の透過を制御して画像を表示する透過型液晶素子を表示素子とし、その入射側に光源装置からの光を前記表示素子に入射させるための光源側光学系を配置し、前記表示素子の出射側に投影光学系を配置した投影型表示装置にも適用することができる。
【０１３６】
また、この発明の光源装置は、光の反射または透過を制御して画像を表示する表示素子を備えた投影型表示装置に限らず、他の光学装置にも利用することができる。
【０１３７】
【発明の効果】
この発明の光源装置は、光を出射する光源部と、回転駆動される中心部材の周囲にその周方向に並べて複数の色のカラーフィルタと前記カラーフィルタの無い少なくとも１つの空間部が設けられてなり、前記複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置されたカラーホイールとを備えたものであるため、前記光源部からの出射光を前記カラーホイールにより複数の色に着色して出射するとともに、前記カラーホイールが１回転する間の出射光の平均輝度を充分に高くすることができる。
【０１３８】
この発明の光源装置において、前記カラーホイールを、前記中心部材の周囲の１箇所にカラーフィルタの無い空間部を設けた構成とする場合は、前記中心部材の前記空間部に対応する部分に、カラーホイール全周の重量バランスを均一にするためのバランスウエイトを設けるのが好ましく、このようにすることにより、前記カラーホイールを回転ぶれを生じさせること無く安定に回転させることができる。
【０１３９】
この光源装置において、前記カラーホイールは、前記中心部材の周囲の複数個所にカラーフィルタの無い空間部を設け、これらの空間部の周方向長さの比を、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定した構成のものが望ましく、このようにすることにより、カラーホイールの１回転中に非着色光を複数回出射するとともに、バランスウエイトを設けること無く、前記カラーホイールを安定に回転させることができる。
【０１４０】
さらに、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さはそれぞれ、前記カラーホイールが１回転する間に前記カラーフィルタにより着色されて出射する複数の色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定するのが望ましく、このようにすることにより、前記複数の色の着色光の合成色を白色に近くすることができる。
【０１４１】
その場合、例えば前記光源部に超高圧水銀ランプを備えさせ、前記カラーホイールに赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えさせるときは、前記赤、緑、青の３色のカラーフィルタのうち、赤色フィルタの周方向長さを緑色フィルタ及び青色フィルタの周方向長さよりも大きく、前記緑色フィルタの周方向長さを前記青色フィルタの周方向長さよりも大きく設定すればよく、このようにすることにより、赤、緑、青の着色光の合成色を白色に近くすることができる。
【０１４２】
さらにまた、前記カラーホイールに周方向長さが互いに異なる例えば３色のカラーフィルタを備えさせ、これらのカラーフィルタの間にそれぞれ前記空間部を設ける場合は、前記３色のカラーフィルタのうちの最も周方向長さが大きい第１の色のフィルタと次に周方向長さが大きい第２の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さを、前記第１の色のフィルタと最も周方向長さが小さい第３の色のフィルタとの間の空間部及び前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく、前記第１の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さが、前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく設定するのが好ましく、このようにすることにより、カラーホイール全周の重量バランスを均一にし、前記カラーホイールを安定に回転させることができる。
【０１４３】
また、前記カラーホイールを前記中心部材の周囲の複数個所に空間部を設けた構成とする場合は、前記中心部材の周囲に、複数の色のカラーフィルタが周方向に連続して並んだ周方向長さが互いに等しい複数のフィルタ群を設け、前記複数のフィルタ群の間にそれぞれ空間部を設けるとともに、これらの空間部の周方向長さを互いに等しくしてもよく、このようにすることにより、カラーホイールの１回転中に、複数の色の着色光を連続して複数回出射するとともに、前記複数の色の着色光の出射期間の間にそれぞれ非着色光を出射し、さらに、カラーホイール全周の重量バランスを均一にすることができる。
【０１４４】
この発明の投影型表示装置は、前記発明の光源装置と、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する表示素子と、前記光源装置からの出射光を前記表示素子に入射させる光源側光学系と、前記表示素子の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系と、前記光源装置のカラーホイールの回転に同期して、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整する表示制御手段とを備えたものであるため、前記光源装置の光源部からの出射光の輝度を無理に高くすることなく充分な明るさのカラー画像を投影することができるとともに、投影するカラー画像の明るさを任意に調整することができる。
【０１４５】
この発明の投影型表示装置において、前記表示制御手段は、前記光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに画像信号を前記表示素子に供給し、前記表示素子の複数の画素からの光の出射を制御するのが望ましく、このようにすることにより、投影するカラー画像の明るさと色再現性及びコントラストを任意に調整することができる。
【０１４６】
その場合、前記光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示制御手段から表示素子に供給する画像信号は、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにそれぞれ対応する複数の色成分の単色画像信号に基いて生成した白黒画像信号が好ましく、このようにすることにより、色再現性及びコントラストの良いカラー画像を投影することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の第１の実施例を示す投影型表示装置の構成図。
【図２】 第１の実施例におけるカラーホイールの斜視図。
【図３】 第１の実施例におけるカラーホイールの正面図。
【図４】 第１の実施例の投影型表示装置における光源装置からの出射光と表示素子の表示との対応関係を示す図。
【図５】 第１の実施例の投影型表示装置における白黒画像表示フィールド中の白黒画像表示時間の調整例を示す図。
【図６】 この発明の第２の実施例を示すカラーホイールの斜視図。
【図７】 第２の実施例におけるカラーホイールの正面図。
【図８】 この発明の第３の実施例を示すカラーホイールの正面図。
【図９】 この発明の第４の実施例を示すカラーホイールの正面図。
【図１０】 この発明の第５の実施例を示すカラーホイールの正面図。
【符号の説明】
１…光源装置、２…光源部、３…光源ランプ、４…リフレクタ、５…導光部材、６…カラーホイール、７…中心部材、８Ｒ…赤色フィルタ、８Ｇ…緑色フィルタ、８Ｂ…青色フィルタ、９，９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ，９ｅ…空間部、１０…バランスウエイト、１２…マイクロミラー素子（表示素子）、１３…光源側光学系、１５…投影光学系、１７…表示制御手段。
Claims (8)
- 光を出射する光源部と、回転駆動される中心部材の周囲にその周方向に並べて複数の色のカラーフィルタと前記カラーフィルタの無い空間部が設けられてなり、前記複数の色のカラーフィルタ及び空間部が並ぶ円周の一部を前記光源部からの出射光の光路と交差させて配置されたカラーホイールとを備え、前記カラーホイールは、前記中心部材の周囲の複数箇所にカラーフィルタの無い空間部を有しており、これらの空間部の周方向の長さの比が、カラーホイール全周の重量バランスが均一になるように設定されていることを特徴とする光源装置。
- カラーホイールの複数の色のカラーフィルタの周方向長さがそれぞれ、前記カラーホイールが１回転する間に前記カラーフィルタにより着色されて出射する複数の色の着色光の合成色が白色に近くなるように互いに異なる値に設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
- 光源部は超高圧水銀ランプを備え、カラーホイールは赤、緑、青の３色のカラーフィルタを備えており、これらのカラーフィルタのうち、赤色フィルタの周方向長さが緑色フィルタ及び青色フィルタの周方向長さよりも大きく、前記緑色フィルタの周方向長さが前記青色フィルタの周方向長さよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項２に記載の光源装置。
- カラーホイールは、周方向長さが互いに異なる３色のカラーフィルタを備えるとともに、これらのカラーフィルタの間にそれぞれ空間部を有しており、前記３色のカラーフィルタのうちの最も周方向長さが大きい第１の色のフィルタと次に周方向長さが大きい第２の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さが、前記第１の色のフィルタと最も周方向長さが小さい第３の色のフィルタとの間の空間部及び前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく、前記第１の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さが、前記第２の色のフィルタと前記第３の色のフィルタとの間の空間部の周方向長さよりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
- カラーホイールの中心部材の周囲に、複数の色のカラーフィルタが周方向に連続して並んだ周方向長さが互いに等しい複数のフィルタ群が設けられ、前記複数のフィルタ群の間にそれぞれ空間部が設けられるとともに、これらの空間部の周方向長さが互いに等しく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光源装置。
- 請求項１に記載の光源装置と、入射光を反射または透過させて出射する複数の画素が行方向及び列方向に配列した表示エリアを有し、前記複数の画素からの光の出射を制御して画像を表示する表示素子と、前記光源装置からの出射光を前記表示素子に入射させる光源側光学系と、前記表示素子の複数の画素からの出射光を投影する投影光学系と、前記光源装置のカラーホイールの回転に同期して、前記カラーホイールのカラーフィルタが光源部からの出射光の光路を通過するときにそのカラーフィルタに対応した色成分の単色画像を前記表示素子に表示させ、前記カラーホイールの空間部が前記光源部からの出射光の光路を通過するときに前記表示素子の複数の画素からの光の出射時間を調整する表示制御手段とを備えたことを特徴とする投影型表示装置。
- 表示制御手段は、光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに画像信号を表示素子に供給し、前記表示素子の複数の画素からの光の出射を制御することを特徴とする請求項６に記載の投影型表示装置。
- 光源装置のカラーホイールの空間部が光源部からの出射光の光路を通過するときに表示制御手段から表示素子に供給する画像信号は、前記カラーホイールの複数の色のカラーフィルタにそれぞれ対応する複数の色成分の単色画像信号に基いて生成した白黒画像信号であることを特徴とする請求項７に記載の投影型表示装置。
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