JP4759970B2

JP4759970B2 - プロジェクタ

Info

Publication number: JP4759970B2
Application number: JP2004300649A
Authority: JP
Inventors: 修志梅田
Original assignee: Funai Electric Co Ltd
Current assignee: Funai Electric Co Ltd
Priority date: 2004-10-14
Filing date: 2004-10-14
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2024-10-14
Also published as: JP2006113302A

Description

本発明は、カラー映像をスクリーン上に表示することに用いられるプロジェクタに係わり、特に光源からの光を複数原色に時分割するカラーホイールを改良したプロジェクタに関する。

近来、ＤＭＤ（Digital Micromirror Device）の表示画像を投写レンズで拡大投影し、スクリーン上に大画面の表示画像を得るようにしたＤＭＤプロジェクタが広く使用されるに至っている。
図５に、このこの種のＤＭＤプロジェクタ１の一例を示している。このプロジェクタ１は、光源２、フィルタ３、カラーホイール４、トンネルレンズ５、拡大レンズ６、エンジン７、および投写レンズ８を備えている。エンジン７は反射ミラー９、リレーレンズ１０、およびＤＭＤ１１を備えたものである。

カラーホイール４は、複数の色領域に分割された円盤状の半透明カラーフィルタをモータ（図示せず）により回転させるようにしたものである。
時分割による混色を利用した時分割色順次方式は、それぞれの画素が赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、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、この諸画素のＲ、Ｇ、Ｂのデータにより、順次アドレス指定される。
一方、これらと同じ色のフィルタが、円盤状に少なくとも上記３色の色領域を有するように構成されたカラーホイール４が、このデータに同期され、それぞれの色に対するデータが空間変調素子であるＤＭＤ１１により表示される。このとき、ＤＭＤ１１に入射する光は、カラーホイール４により帯域制御される。
このような、時分割色順次方式のカラー表示においては、カラーホイール４がモータによって高速回転するＲ、Ｇ、Ｂの色を切り替えるタイミング情報を、精度よく入手して、色と同期させてＤＭＤ１１を変調させるためには、カラーホイールの回転速度と位相を正確に制御することが重要である。
そのため、従来の色順次カラー方式においては、カラーホイール４の各色領域の位置検出手段として、ＤＭＤ１１の近傍にホトダイオード（ホトセンサ）１３を配置し、ＤＭＤ１１からの反射光を検出することにより、特定レベルの色を検出し、この検出信号を増幅してコンパレータから検出出力を得る方法が用いられている。
また、別の技術として、カラーホイールの緑と赤の継ぎ目部分にインデックスマークとしてのアルミテープを貼り付け、反射型ホトセンサによりこのマークを検出し、パルス信号として出力する方法もある（例えば、特許文献１参照）。
また、カラーホイールのRGB の各カラーフィルタ間に遮光部を設け、隣接カラーフィルタ間での混色を防止する構成（例えば、特許文献２）、カラーフィルタの一部を遮光する遮光板を設け、遮光板の回転角を制御することにより、カラーフィルタから出力される光を調整し、Ａタイプ及びＢタイプの光出力形式を切り替える構成（例えば、特許文献３参照）がある。
特開２００１−３３７３９０号公報特開２０００−２８４３６１号公報特開平６−１６４１１５号公報

しかしながら、図５に示すように、ホトダイオード１３によりＤＭＤ１１からの反射光を検出する方法は、以下のような問題がある。
一般に、エンジン内のリレーレンズ１０とＤＭＤ１１の間にホトダイオード１３を配置して、リレーレンズ１０からの光を検出することが最も精度が高く、理想的とされている。
しかしながら、ＤＭＤ１１を使用するエンジン７内では、光を有効利用する必要上、投写レンズ８の方向に反射させない部分は、リレーレンズ１０の方向に再反射させることにより、光源２の光を無駄なく使用するようにしている。このため、ホトダイオード１３を配置する理想的な位置である、ＤＭＤ１１の近傍では、光源２から来る光と、ＤＭＤ１１の反射による光が混在し、これが光ノイズとなってホトダイオード１３から出るため、正確な位置検出ができない。
例えば、図６に示すようなＲ、Ｇ、Ｂの色領域のカラーホイール４を使用した場合、ＤＭＤ近傍でホトダイオード１３により反射光を検出すると、光ノイズがない場合は、図７に示すように、ＲＧＢに相当するレベルの信号が検出でき、このうちの、例えば点線１４で示すＢのレベルの信号をコンパレータに入れることにより、位置検出ができる。ところが、光ノイズが入ると、どのレベルかの判定が困難となり、位置検出できなくなってしまう。したがって、従来は、ＤＭＤ１１の近傍ではなく、トンネルレンズ５の出口付近にホトダイオード１５を設けている。しかし、この位置では、光のレベル差が少ないため、高感度のホトダイオードおよびＯＰアンプを使用せざるを得ず、コストアップにつながるという問題がある。

また、特許文献１に示すような、カラーホイールにインデックスマークとしてのアルミテープを貼り付けてホトセンサにより検出する方法は、特許文献１にも欠点として記載されているように、カラーホイールの回転による遠心力でアルミテープが剥がれやすく、また、アルミテープをカラーホイールに精度よく位置決めして貼り合わす工程が必要で、コストアップとなる等の問題があった。また、特許文献２及び３には、カラーホイールの位置検出について記載されていない。

本発明の目的は、カラーホイールを改良することにより、ＤＭＤの近傍において高精度で位置検出を可能としたプロジェクタを提供することにある。

第１発明に係るプロジェクタは、光源と、映像信号に同期して該光源からの光を原色光として順次選択的に透過させるカラーホイールであって、赤、緑、青の３原色および白の色領域を有し、この白の色領域と青の色領域との境界に光非透過性の黒色部が形成されたカラーホイールと、前記カラーホイールを透過した色光を反射する反射ミラー、前記反射ミラーからの光を伝達するリレーレンズ、および該リレーレンズから伝達された光を反射するＤＭＤを備えたエンジンと、前記ＤＭＤから反射される画像をスクリーンに投写する投写レンズと、前記ＤＭＤ近傍に配置され、該ＤＭＤからの反射光を検出するホトダイオードと、前記ホトダイオードによる前記黒色部の検出タイミングと、前記カラーホイールの各色領域が前記色光を通過させる順序とを用いて、前記カラーホイールの位置検出を行う制御部と、を備えることを特徴とする。
このプロジェクタによれば、赤、緑、青の３原色および白の色領域を有するカラーホイールの白の色領域と青の色領域との境界に光非透過性の黒色部を形成することにより、この部分では光を通さないため、他の色領域と明確に判別できることになり、光ノイズの影響を受けることなく、カラーホイールの位置検出が可能となる。このため、位置検出の理想的な場所であるＤＭＤの近傍にホトダイオードを設けることが可能になる。特に、黒色部を、白の色領域と青の色領域との境界に形成していることにより、光の透過率が高くて検出レベルの高い白の色領域と青の色領域との間で、光を透過しな黒色部が低レベルで検出されるため、コンパレータでの位置検出の精度を高くすることができる。

本発明によれば、カラーホイールを改良することにより、ＤＭＤの近傍において高精度で位置検出が可能となる。

以下、本発明のプロジェクタの実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明のプロジェクタの構成説明図、図２は、カラーホイールの正面図、図３は、ホトダイオードの出力信号波形図である。
図１に示すように、プロジェクタ１は、光源２、フィルタ３、カラーホイール４、トンネルレンズ５、拡大レンズ６、エンジン７、および投写レンズ８を備えている。エンジン７は反射ミラー９、リレーレンズ１０、およびＤＭＤ１１を備えたものである。ＤＭＤ１１の近傍には、ＤＭＤ１１の反射光を検出するホトダイオード１３が設けられている。
図２に示すように、カラーホイール４は、Ｒ、Ｇ、Ｂおよび白（Ｗ）の４色の色領域に分割されたカラーフィルタを備えている。そして、カラーホイール４の色領域の境界、この例では、ＷとＢの境界に光を透過しない黒色部（ＢＬ）を形成している。このカラーホイール４はモータ１６により高速回転されるようになっている。
図３は、上記カラーホイール４を使用し、ＤＭＤ１１近傍に設けたホトダイオードにより検出した信号の波形を示している。カラーホイール４が矢印２１方向に回転すると、Ｗの次に、光を透過しないため急激にレベルが低下したＢＬの信号がホトダイオード１３から出力される。
光源２からの光は、フィルタ３を通してモータにより高速回転するカラーホイール４に入り、カラーホイール４からトンネルレンズ５、拡大レンズ６を介してエンジン７内に入射される。エンジン７内では、反射ミラー９で受光され、リレーレンズ１０で伝達された光がＤＭＤ１１に入射し、ＤＭＤ１１から投写レンズ８に反射され、スクリーン１２に出力映像が表示される。ＤＭＤ１１は、１個のチップに数十万〜百万個以上の、それぞれが１画素に相当する微小ミラーを有し、このミラーを傾斜させることにより、ミラーへ入射する光線の出射角を変えてオンオフ制御するものである。
図４は、ＤＭＤプロジェクタの制御回路のブロック図である。
ビデオ等の映像信号はインタフェース１７を介して演算制御部１８およびモータ制御部１９に入る。演算制御部１８には、ＤＭＤ１１に表示するための色順序の画像データおよびこの画像データをフォーマットしＤＭＤ１１のそれぞれの画素にビット出力を供給するためのディスプレイメモリ等が内蔵されており、入力された映像信号をデータ処理してＤＭＤ１１を制御する。
一方、映像信号は、インタフェース１７からモータ制御部１９に入力され、カラーホイール４の速度調整の信号として用いられる。
本発明は、カラーホイール４を上記のように改良することにより、ホトダイオード１３でのカラーホイール４の各色領域の位置検出を高精度で行えるようにしたものである。
図３に示したように、光を透過しないため急激にレベルが低下したＢＬの信号がホトダイオード１３から出力され、この出力信号は、コンパレータ２０に入力され、コンパレータ２０からＢＬの部分のみが急激に低レベルになった位置検出信号が出力され、この信号は演算制御部１８に入力される。カラーホイール４の色領域の順序、カラーホイール４の回転速度等は演算制御部１８のメモリに記憶されており、黒色部ＢＬにより位置検出されると、後は演算処理により他の色は自動的に検出される。
以上のように、カラーホイール４のＷとＢとの色領域の境界に黒色部ＢＬを形成することにより、この部分では光を通さないため、他の色領域と明確に判別できることになり、光ノイズの影響を受けることなく、位置検出が可能となる。このため、位置検出の理想的な場所であるＤＭＤ１１の近傍にホトダイオード１３を設けることが可能になる。この位置では、光のレベル差が大きいため、高感度のホトダイオードおよびＯＰアンプを使用する必要がなく、コストアップが避けられる。

本発明のプロジェクタの構成説明図。カラーホイールの正面図。ホトダイオードの出力信号波形図。ＤＭＤプロジェクタの制御回路のブロック図。従来のプロジェクタの構成説明図。従来のカラーホイールの正面図。従来のホトダイオードの出力信号波形図。

１プロジェクタ
２光源
４カラーホイール
７エンジン
８投写レンズ
９反射ミラー
１０リレーレンズ
１１ＤＭＤ
１２スクリーン
１３ホトダイオード
Ｗ白
Ｂ青
ＢＬ黒色部

Claims

光源と、
映像信号に同期して該光源からの光を原色光として順次選択的に透過させるカラーホイールであって、赤、緑、青の３原色および白の色領域を有し、この白の色領域と青の色領域との境界に光非透過性の黒色部が形成されたカラーホイールと、
前記カラーホイールを透過した色光を反射する反射ミラー、前記反射ミラーからの光を伝達するリレーレンズ、および該リレーレンズから伝達された光を反射するＤＭＤを備えたエンジンと、
前記ＤＭＤから反射される画像をスクリーンに投写する投写レンズと、
前記ＤＭＤ近傍に配置され、該ＤＭＤからの反射光を検出するホトダイオードと、
前記ホトダイオードによる前記黒色部の検出タイミングと、前記カラーホイールの各色領域が前記色光を通過させる順序とを用いて、前記カラーホイールの位置検出を行う制御部と、
を備えることを特徴とするプロジェクタ。