JP5196210B2 - プロジェクタ及びプロジェクタの色合い調整方法と、この方法に使用するカラーホイール - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタ及びプロジェクタの色合い調整方法と、この方法に使用するカラーホイールに関する。

今日、パーソナルコンピュータの画面やビデオ映像などをスクリーンに投影する画像投影装置としてビデオプロジェクタが多用されている。
このプロジェクタは、高輝度の光源が用いられ、メタルハイランドランプや超高圧水銀ランプなどの小型高輝度の放電ランプにリフレクタとしての凹面反射鏡を取り付けたランプユニットをプロジェクタの光源装置としてプロジェクタに組み込むことが多い。

そして、このランプユニットでは、回転放物線状のリフレクタ又は回転楕円面状のリフレクタを用いたものが多く用いられ、リフレクタの楕円焦点に高輝度の放電ランプを設置し、前方及び後方に向けて射出された光をこの回転放物線又は回転楕円面のリフレクタで反射させ、ライトトンネルや導光ロッドに集光するものとしている。

そして、超高圧水銀ランプなどの高輝度の放電ランプを内蔵した光源装置からの光を、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタからなり、毎秒１２０回の回転速度で回転するカラーホイールを用いて赤色、緑色、青色の光とし、この赤色、緑色、青色の光を導光ロッド等を通した後、レンズにより一般的にはＤＭＤと呼ばれるマイクロミラー表示素子に集光させ、この表示素子によりプロジェクタ装置の投影口に向けて反射させるオン状態の光の量によってスクリーン上にカラー画像を表示させるものである。

又、このプロジェクタでは、プロジェクタ本体の上面パネルに設けられるキースイッチを操作することにより、又はリモートコントローラのスイッチを操作することにより、画面の大きさや明るさ、更には色合いなど、種々の設定を行って使用者の好みに合わせた美麗な画像を投影することができるようにされている。

そして、明るさや色合い、コントラストなどの調整設定は、本体に設けられたキースイッチやリモートコントローラのキースイッチを操作すると共に、メニュー画面をスクリーンに投影し、各種パラメータなどを投影表示させて調整内容の確認を行いつつ設定操作が行えるようにされている。

このようなプロジェクタのカラーホイールとしては、従来より様々な種類のカラーホイールが用いられている。例えば、図２９示すように、扇形の赤色フィルタ221R、扇形の緑色フィルタ221G、扇形の青色フィルタ221Bを夫々を周方向に並べて円盤状としたものがある。しかし、このようなカラーホイール221を用いた場合、赤色フィルタ221R、緑色フィルタ221G、青色フィルタ221Bをすべて使用して作る白色の輝度が低くなってしまう。

そこで、特開２００３―３３７２１９号公報（特許文献１）では、図３０に示すように、赤色フィルタ331R、緑色フィルタ331G、青色フィルタ331Bの三つのフィルタに加え、白色（透明）フィルタ331Wを持つようにしている。こうすることにより白色を投影したときの輝度を図２９のカラーホイール221を用いた場合よりも大きくしている。

このような白色フィルタ331Wを備えたカラーホイール331を使用したプロジェクタの各色別の輝度について図３１に示す。図３１において、Ｗは白色、Ｙは黄色（Ｙｅｌｌｏｗ）、Ｃは水色（Ｃｙａｎ）、Ｇは緑色、Ｍは紫色（Ｍａｇｅｎｔａ）、Ｒは赤色、Ｂは青色を表す。図３０に示すように白色以外の色の輝度に対して白色の輝度が非常に大きいため、白色と同時に他の色を用いると、白色以外の色は暗く濁って見えてしまう。つまり白色フィルタ331Wを追加することにより白色は明るくなるものの、それ以外の色は暗くなり、その結果、画質を著しく低下させてしまっている。

そして今度は、図３２に示す白色フィルタ331Wを備えたカラーホイール331をプロジェクタに使用し、投影時には白色フィルタ331Wを使用しないで輝度を測定した場合、図３２に示すように、夫々の色はきれいになるが輝度は落ちてしまう。これは白色フィルタ331Wがないカラーホイール321を用いる場合よりも輝度が低い。

又、特開２００４−３１７５２８号公報（特許文献２）のカラーホイールは、径方向と円周方向とで複数に分割し、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタの配列間隔に差を設けている。そして、投影時にカラーホイールの回転軸を移動させて、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタに対する照射間隔を変化させることで、高輝度が必要なプレゼンテーション等に用いる場合と、高彩度が必要な映画上映等に用いる場合の両方に対応できるようにしている。
特開２００３―３３７２１９号公報 特開２００４−３１７５２８号公報

しかし、上述したような従来技術では、白色フィルタを有するカラーホイールを利用することで輝度を上げるプロジェクタの場合、プレゼンテーション等に用いるには適していたが、映画等の彩度を必要としている投影には適さず、又、カラーホイールを、径方向と円周方向とで複数に分割し、赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタの配列間隔に差を設けて回転軸を移動させることで輝度と彩度の調整を行って投影する場合においては、各有色フィルタのみを使用して輝度調整を行うため、プレゼンテーション等に用いるには輝度が小さく、色付きの文字は見難いといった問題点があった。

本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、プレゼンテーション等に用いるための輝度が必要な場合と、映画等を投影することに用いる彩度が必要な場合の両方を実現可能なプロジェクタ及びプロジェクタの色合い調整方法と、この方法に使用するカラーホイールを提供することを目的としている。

本発明のプロジェクタは、光源装置と、カラーホイール及び導光ロッドやレンズ群を含んで構成した光源側光学系と、表示素子と、投影側光学系と、更に、前記カラーホイールを駆動するホイールモータと、そしてプロジェクタ制御手段とを有し、前記カラーホイールは周方向に配置された複数色の有色フィルタと前記各有色フィルタの内側又は外側に配置された環状形状の白色フィルタとを備え、前記カラーホイールの径方向に沿って前記各有色フィルタの内縁位置又は外縁位置が前記各有色フィルタ毎に各々異なるように、前記各有色フィルタは配置されており、前記カラーホイールの各有色フィルタの透過光である複数の有色光のそれぞれに前記白色フィルタを透過して発する白色光を混合させ、前記各有色フィルタの透過光に対して、光の輝度を変化させるように前記カラーホイールを回転させることを特徴とする。

また、本発明のプロジェクタは、光源装置と、カラーホイール及び導光ロッドやレンズ群などで構成した光源側光学系と、表示素子と、投影側光学系と、更に、前記カラーホイールを駆動するホイールモータと、そしてプロジェクタ制御手段とを有し、前記カラーホイールは周方向に複数色の有色フィルタを備え、前記各有色フィルタは白色透過部を有し、前記白色透過部の面積率がホイールの中心から等距離で前記各有色フィルタによって異なっており、前記カラーホイールの各有色フィルタの透過光である複数の有色光のそれぞれに前記白色透過部を透過して発する白色光を混合させ、前記白色透過部が形成されていない前記各有色フィルタの透過光に対して、輝度を変化させるように前記カラーホイールを回転させることを特徴とする。

本発明によれば、本発明は、上述したような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであり、プレゼンテーション等に用いるための輝度が必要な場合と、映画等を投影することに用いる彩度が必要な場合の両方を実現可能なプロジェクタ及びプロジェクタの色合い調整方法と、この方法に使用するカラーホイールを提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態のプロジェクタ10は、光源装置210と、カラーホイール221及び導光ロッド224やレンズ群などで構成した光源側光学系61と、表示素子230と、投影側光学系62と、冷却ファンと、カラーホイール221を回転軸261により軸回転させるホイールモータ222と、更に、ランプ電源回路187やプロジェクタ制御手段181とを備える。

又、ホイールモータ222は回転軸261がモータ移動手段223により水平方向に移動可能であり、カラーホイール221は、円盤形状で円の中心に位置する回転軸261で回転し、周方向に並べて配置された扇形の赤色フィルタ221Rと、扇形の緑色フィルタ221Gと、扇形の青色フィルタ221Bとを備え、光源装置210の光はカラーホイール221上の集光部260で集光する。

そして、回転軸261の移動はモータ移動手段223制御し、集光部260の一部をカラーホイール221上から外すことで光源装置210からの直接の光である白色光と、カラーホイール221を透過した赤色や緑色及び青色の有色光とを混合して輝度を変化させると共に、赤色、緑色、青色の彩度を変化させる。又、モータ移動手段223はプロジェクタ制御手段181により制御されるものである。

つまり、回転軸261の移動により、彩度優先モードと、中間モードと、輝度優先モードの３種類のモードで段階的に投影可能としている。尚、彩度優先モード時は、集光部260を完全にカラーホイール221上に形成する彩度優先モード位置261aに回転軸261が位置しており、中間モード時は、集光部260がカラーホイール221の外周上に来る位置である中間モード位置261bに回転軸261が移動し、輝度優先モード時は、集光部260が中間モード時の位置より更にカラーホイール221の外部に位置する輝度優先モード位置261cに回転軸261が移動することで３種類のモードを実現しているものである。

本最良の形態によれば、プレゼンテーション等に用いるための輝度が必要な場合と、映画等を投影するために用いる彩度が必要な場合との両方を実現可能なプロジェクタを提供することができる。

本発明に係るプロジェクタは、プロジェクタ制御手段としてのマイクロコンピュータを内蔵し、図１に示すように、略直方体とされるケースの前面パネル120にはレンズカバー121を備えた投影口123を有し、ケースの上面パネル110には電源スイッチ111としてのキーや手動画質調整キー113、自動画質調整キー114、電源ランプインジケータ112、光源ランプインジケータ115、過熱インジケータ116などのキー及びインジケータ類、スピーカを内側に配置した拡声穴118や開閉蓋119を有し、図示しない背面パネルには電源コネクタやパーソナルコンピュータと接続するＵＳＢ端子、画像信号入力用のビデオ端子やミニＤ−サブ端子などの各種信号入力端子を有するプロジェクタ100である。

そして、上面の開閉蓋119の内部には、画質や画像の微調整及びプロジェクタ100の各種動作設定を行うサブキーを有し、ケースの左側面パネルには吸気口が、右側面パネル140には排気口145が設けられ、内部に冷却ファンを有するものである。
又、底面パネルの前方には突出量を調整可能とした前足部材170を有し、底面パネルの後方左右には固定式の後足部材175を有し、前足部材170の突出量を調整してプロジェクタ100の前方高さを変化させ、スクリーンの高さにあわせた画像の投影を可能としているものである。

そして、このプロジェクタ100の内部には、図２に示すように、超高圧水銀ランプなどの放電ランプ211を内蔵する光源装置210、及び、光源側光学系220としてカラーホイール221や導光ロッド224、更に複数枚の光源側レンズ群226と１枚のミラー228を有するものである。

更に、ランプ電源回路187やプロジェクタ制御手段181を取り付けた回路基板180、光源装置210からの射出光を表示素子230に照射する光源側光学系220、及び、複数の画素を行方向及び列方向にマトリクス状に配列して入射した光の反射を制御することにより画像を表示する表示素子230、更に、表示素子230からの射出光をスクリーン等の投影面に投影する投影側光学系250である固定レンズ群253や可動レンズ群255を組み込んだプロジェクタ100である。

この回路基板180には、マイクロコンピュータによるプロジェクタ制御手段181が設けられ、この制御手段181により、プロジェクタ内の各回路の動作制御を行い、電源スイッチ111がオン状態とされると光源装置210の放電ランプ211を点灯させると共に、冷却ファン190を放電ランプ211の出力や冷却ファン190のファン形状及び配置などに合わせた定格速度で駆動させ、左側面パネル150の吸気口155から外気を取り入れ、右側面パネル140の排気口145から内部の空気を排出しつつプロジェクタ100をスタンバイ状態とするものである。

そして、放電ランプ211の温度が所定温度に上昇して発光が安定すると、画像信号の入力による画像の投影を可能とするものである。
又、電源スイッチ111がオフ状態とされると放電ランプ211を消灯すると共に、タイマーにより数分間程度の所定時間だけ冷却ファン190の駆動を持続させてプロジェクタ100の内部を冷却した後に全ての動作を停止させる等の制御も行なうものである。

そして、表示素子230は、カラーフィルターのような入射光を着色する手段を備えない表示素子230であり、この実施例では、一般にＤＭＤと略称されるマイクロミラー表示素子230（Digital Micromirror Device）を用いている。

このマイクロミラー表示素子230は、その正面方向に対して一方向に傾いた入射方向から入射した光を、前記複数のマイクロミラーの傾き方向の切換えにより正面方向のオン状態光線と斜め方向のオフ状態光線とに分けて反射することにより画像を表示するものであり、一方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより正面方向に反射するオン状態光線とし、他方の傾き方向に傾動されたマイクロミラーに入射した光をこのマイクロミラーにより斜め方向に反射してオフ状態光線とすると共に、このオフ状態光線を吸光板で吸収し、正面方向への反射による明表示と、斜め方向への反射による暗表示とにより画像を表示するものである。

そして、光源装置210は、内部に放電ランプ211を備え、内面が反射面とされる楕円球面形状のリフレクタと、このリフレクタの前方にリフレクタ前方の開口を塞ぐように防爆面が設置されるものであり、放電ランプ211はランプ電源回路187から電源を供給可能に導線により接続され、放電ランプ211が発光してリフレクタの反射面により反射して、光源装置210の前方に光を照射し、カラーホイール221上の所定の範囲に光源装置210の光をリフレクタにより集めてカラーホイール221上に集光部260を形成するものである。

更に、光源装置210からの射出光をマイクロミラー表示素子230に入射させる光源側光学系220は、カラーホイール221や導光ロッド224、複数枚のレンズである光源側レンズ群226、及び、ミラー228で構成している。

そして、カラーホイール221は、図２９に示すように、赤色フィルタ221Rと、緑色フィルタ221Gと、青色フィルタ221Bとを各々扇形として各有色フィルタを周方向に隣接させて配置した薄肉円盤形状であり、その中心が光源装置210からの射出光の光路の側方に配置されたホイールモータ222の回転軸に固定され、カラーホイール221の周方向の一部を光源装置210からの射出光の光路に介在させるように配置するものである。

又、ホイールモータ222は、モータ移動手段223により回転軸がプロジェクタ100の側面パネルに平行に、つまり水平方向に移動可能であり、光源装置210の射出光がカラーホイール221に照射される集光部260の位置を変化させることができる。このカラーホイール221の回転軸の移動は、図示しないがプロジェクタ100の筐体に調整ツマミや調整スイッチを有しており、このツマミやスイッチの信号をプロジェクタ制御手段181で受信し、このプロジェクタ制御手段181でホイールモータ222を制御するものである。

そして、モータ移動手段223は、ガイドレールやウォームギアモータを有し、プロジェクタ制御手段181からの信号を受けてウォームギアモータを回転制御することにより、ガイドレールに沿ってホイールモータ222と共にカラーホイール221を間欠的に移動させるものである。

又、導光ロッド224は、カラーホイール221の射出側に入射面を対向させる位置として配置し、入射面から入射したカラーホイール221の透過光をロッド内周面の反射膜により反射しながら導いて射出面から均一な強度分布の光として射出するものである。

そして、光源側光学系220のミラー228は、光源装置210から射出され、導光ロッド224とカラーホイール221と光源側レンズ群226とを透過した光を、マイクロミラー表示素子230に向けて反射することによりマイクロミラー表示素子230にその正面方向に対して一方の方向に傾いた方向から所定範囲で平行光線束とした光を投射するものである。

又、投影側光学系250は、固定レンズ群253を内蔵する固定鏡筒と、この固定鏡筒に係合され、回転操作により軸方向に進退移動可能とされる可動レンズ群255を内蔵する可動鏡筒とを備え、これらの鏡筒内に組み込まれた複数枚のレンズの組み合わせによりズームレンズを形成する投影側光学系250としているものである。

このように、このプロジェクタ100は、光源装置210から光を一方向に射出させ、光源側光学系220のカラーホイール221を高速で回転駆動させることにより、光源装置210から光源側光学系220に入射した光を、カラーホイール221により赤色、緑色、青色の３色に順次着色し、さらに導光ロッド224により強度分布を均一にして、光源側光学系220としてのレンズ及びミラー228によりマイクロミラー表示素子230に向けて投射することができるものである。

そして、電源投入時から所定時間が経過して光源装置210からの光が安定すると、赤色、緑色、青色の光の投射周期に同期させてマイクロミラー表示素子230に赤色、緑色、青色の単色画像データを順次書込むことにより、マイクロミラー表示素子230の正面方向に反射するオン状態光線によりマイクロミラー表示素子230に赤色、緑色、青色の単色画像を順次形成させ、マイクロミラー表示素子230から順次射出する赤色、緑色、青色の単色画像光を、投影側光学系250のレンズ群253、255により拡大して投影面に投影するものであり、投影面に、赤色、緑色、青色の３色の単色画像が重なったフルカラー画像を表示するものである。

そして、本実施例のプロジェクタは、映画を投影するとき等に適した彩度優先モードと、中間モードと、プレゼンテーション等に用いるのに適した輝度優先モードの３種類のモードを、ホイールモータ222の回転軸を間欠的に移動させることで段階的に投影可能としている。

彩度優先モード時は、図３に示すように、カラーホイール221の赤色フィルタ221R、緑色フィルタ221G、青色フィルタ221Bの各有色フィルタ面上に、光源装置からの射出光が集光する集光部260の全体が完全に収まる位置である彩度優先モード位置261aにホイールモータ222の回転軸261を移動させている。つまり、カラーホイール221の透過光は赤色、緑色、青色の有色光であり、この単色光が導光ロッドに射出される。よって、赤色、緑色、青色の単色光のみで投影することになるため、彩度の高い投影画像を提供することができる。

又、中間モード時には、図４に示すように、集光部260の一部が各有色フィルタから外れる位置である中間モード位置261bに回転軸261を移動させている。これにより、光源装置の出射光は赤色、青色、緑色フィルタ221R,221G,221Bを通過した有色光と、カラーホイール221の外側を通ってきた光源からの直接の白色光とが混合して導光ロッドに射出される。よって、彩度優先モード時の投影画像の輝度に比べて輝度が高くなるが、光源装置から直接導光ロッドに照射される光の量は微少なため、彩度が極端に落ちるわけではなく、映画等を見る場合でも、プレゼンテーション等に用いる場合でも両方に利用することができる。

そして、輝度優先モード時には、図５に示すように、集光部260の半分程度が各有色フィルタから外れる位置である輝度優先モード位置261cに回転軸261を移動させている。これにより、光源装置の出射光は赤色、青色、緑色フィルタ221R,221G,221Bを通過した有色光と、カラーホイール221の外側を通ってきた光源からの直接の白色光とが混合して導光ロッドに射出される。この輝度優先モードは中間モード時に比べて光源装置から直接導光ロッドに射出される光の量が多いため、彩度は低くなり映画等を見るのには適さないが、輝度が非常に高く、プレゼンテーション等に用いると色付きの文字でもはっきり読み取ることができる。

次に、図６〜図８を用いて彩度優先モードと、中間モードと、輝度優先モードの３種類のモード時の輝度を比較する。図において、Wは白色、Yは黄色（Ｙｅｌｌｏｗ）、Cは水色（Ｃｙａｎ）、Gは緑色、Mは紫色（Ｍａｇｅｎｔａ）、Rは赤色、Bは青色を表す。図６に示す彩度優先モード時は彩度は高いが全体的に輝度が低くなっており、このため投影画像の色彩はきれいに見えるが全体的に暗い映像となり、特に白色を投影するときは暗くなってしまう。又、中間モード時は図７に示すように、彩度優先モードに比べて投影画像が全体的に明るくなっており、彩度は低くなっている。そして、輝度優先モード時は図８に示すように、輝度が非常に高くなっており、投影画像は明るくなる。よって、色付き文字等でもはっきり読み取ることができるため、プレゼンテーション等に用いるのには適している。しかし、色の純度は低いので彩度は低く、多色を使う画像を投影すると色の差がはっきりせず、映画等のように多色を使う画像を投影するには適さない。

以上のように、カラーホイール221を移動させて光源装置からカラーホイール221に入射する光束の照射位置である集光部260を変更することで、カラーホイール221の透過光である赤色光や緑色光及び青色光に白色光を含ませて輝度を変化させると共に、赤色、緑色、青色の彩度を変化させることができるものである。

つまり、本実施例によれば、映画等を見るときには彩度が高く、各色のバランスが優れている彩度優先モードを用いることできれいな投影画像を投影することができ、プレゼンテーション等をするときは輝度の高い輝度優先モードを用いることで色付きの文字でもはっきり読み取ることができる投影画像を投影することができ、それ以外の時は中間モードに設定しておくことで、面倒な設定をせずに使用できるといったような、様々な用途に利用できるプロジェクタ及び色合い調整方法を提供できる。

次に本発明の他の実施例について述べる。本実施例のカラーホイール271は、図９に示すように、赤色フィルタ271Rと、緑色フィルタ271Gと、青色フィルタ271Bとを各々扇形として各有色フィルタを周方向に隣接させて配置してあり、更に、並べられた各有色フィルタの外側に白色フィルタ271Wが配置されて薄肉円盤形状となっている。又、各有色フィルタの半径方向の幅には差を設けており、内縁側は均一に配置されているが、外縁側は各有色フィルタの接続部に段差を有している。つまり、各有色フィルタの外縁位置が異なる。この径方向の幅の差により白色フィルタ271Wを透過する光源装置からの光量が各色で変化することになる。尚、この径方向の幅の差は、白色と各色を混合することで輝度を高くする場合に輝度の変化の割合が各色によって違うため、この輝度の変化の割合を全ての色で一定にするために設けたものである。

そして、このようなカラーホイール271を用いることにより、彩度優先モードと輝度優先モードの２種類のモードで段階的に投影が可能なプロジェクタを提供できる。又、本実施例のプロジェクタのホイールモータも回転軸272がプロジェクタ筐体の側面パネルと平行に間欠的に移動可能となっており、前実施例と同様にモータ移動手段223で制御するものである。

彩度優先モードの場合、図１０に示すように、カラーホイール271の赤色フィルタ271R、緑色フィルタ271G、青色フィルタ271Bの各フィルタ面上に集光部260が完全に収まる位置である彩度優先モード位置272aにホイールモータの回転軸272が位置している。つまり、カラーホイール271の透過光は赤色、緑色、青色の有色光のみであり、この有色光のみが導光ロッドに射出される。よって、赤色、緑色、青色の有色光のみで投影することになるため、彩度の高い投影画像を提供することができる。

輝度優先モードの場合、図１１に示すように、カラーホイール271の赤色フィルタ271R、緑色フィルタ271G、青色フィルタ271Bの外周側に集光部260が来る位置である輝度優先モード位置272bに回転軸272が移動する。つまり、各フィルタと、各フィルタの外周を覆う白色フィルタ271Wとの両方に集光部260が位置することになる。つまり、カラーホイール271の透過光は赤色、緑色、青色の各有色光と白色を透過した白色光を混合したものとなり、この混合した光が導光ロッドに射出される。よって、輝度の高い投影画像を提供することができる。

又、図１１の赤色領域R′、緑色領域G′、青色領域B′の集光部260を比較すると分かるように、赤色領域R′では集光部260が白色フィルタ271Wを僅かに透過しているだけであるが、青色領域B′では集光部260の半分以上が白色フィルタ271Wを透過している。これにより、各色の輝度の変化の割合が一定となる。

そして、図１２、図１３を用いて２種類のモード時の輝度を比較する。図１２、図１３に示すように、彩度優先モード時の投影画像については、彩度は高いが輝度は全色で低くなっており、一方輝度優先モード時の投影画像については、彩度は低いが輝度が高くなっていることが見て取れる。

本実施例によれば、映画等を見るときには彩度が高く、各色のバランスが優れている彩度優先モードを用いることできれいな投影画像を提供することができ、プレゼンテーション等に用いるときは輝度の高い輝度優先モードを用いることで色付きの文字でもはっきり読み取ることができる投影画像を提供することができる。そして、本実施例の輝度優先モードは各色の輝度の変化の割合が一定になっているため、輝度が高くなっているのに加えて彩度の面でもただ白色フィルタを通すだけの場合に比べて高質なものとなる。

次に本発明の更に別の実施例について述べる。本実施例のカラーホイール281は、図１４に示すように、赤色フィルタ281Rと、緑色フィルタ281Gと、青色フィルタ281Bとを各々扇形として各有色フィルタを周方向に隣接させて配置してあり、更に、並べられた各有色フィルタの内側に白色フィルタ281Wが配置されて薄肉円盤形状となっている。又、各有色フィルタの半径方向の幅には差を設けており、外縁は均一な円となっているが、内縁には段差を有している。つまり、各有色フィルタの内縁位置が異なる。この径の幅の差により白色フィルタ281Wの透過量が各色で変化する。この径の幅の差は、前実施例と同様の理由で設けたものであり、各色の輝度の変化の割合を一定にするために設けたものである。

このようなカラーホイール281を用いることにより、彩度優先モードと輝度優先モードの２種類のモードで段階的に投影が可能なプロジェクタを提供できる。又、本実施例のプロジェクタのホイールモータも回転軸が間欠的に移動可能であり、前実施例と同様モータ移動手段で制御するものである。

そして、彩度優先モードの場合、図１５に示すように、カラーホイール281の赤色フィルタ281R、緑色フィルタ281G、青色フィルタ281Bの各有色フィルタ面上に集光部260が完全に収まる位置である彩度優先モード位置282aにホイールモータの回転軸282が位置している。つまり、カラーホイール281の透過光は赤色、緑色、青色の有色光のみであり、この有色光のみが導光ロッドに射出される。よって、赤色、緑色、青色の有色光のみで投影することになるため、彩度の高い投影画像を提供することができる。

又、輝度優先モードの場合、図１６に示すように、カラーホイール281の赤色フィルタ281R、緑色フィルタ281G、青色フィルタ281Bの内周側の白色フィルタ281Wと接続している位置に集光部260が位置する輝度優先モード位置282bに回転軸282が移動する。つまり、カラーホイール281の透過光は赤色、緑色、青色の各有色光と白色を透過した白色光とを混合したものとなり、この混合した光が導光ロッドに射出される。よって、輝度の高い投影画像を提供することができる。

更に、前実施例と同様に、図１６の赤色領域R′、緑色領域G′、青色領域B′の集光部260を比較すると分かるように、赤色領域R′では集光部260が白色フィルタ281Wを僅かに透過しているだけであるが、青色領域B′では集光部260の半分以上が白色フィルタ281Wを透過している。これにより、各色の輝度の変化の割合が一定となる。

本実施例のプロジェクタによれば、映画等を見る時には彩度が高く、各色のバランスが優れている彩度優先モードを用いることできれいな投影画像を提供することができ、プレゼンテーション等に用いる時には輝度の高い輝度優先モードを用いることで色付きの文字でもはっきり読み取ることができる投影画像を提供することができる。そして、本実施例の輝度優先モードは各色の輝度の変化の割合が一定になっているため、輝度が高くなっているのに加えて、ただ白色フィルタを通すだけの場合に比べて彩度の面でも高質なものとなる。

更に別の実施例について述べる。本実施例のカラーホイール291は、前実施例と前々実施例のカラーホイール271、281を組み合わせた形状であり、図１７に示すように、赤色フィルタ291Rと、緑色フィルタ291Gと、青色フィルタ291Bとを各々扇形として各有色フィルタを周方向に隣接させて配置してあり、更に、並べられた各有色フィルタの内側と外側に白色フィルタ291Wが配置されて薄肉円盤形状となっている。又、各有色フィルタの円弧の半径側の幅には差を設けており、内周、外周共に、赤色、緑色、青色フィルタの各フィルタの接続部に段差を有している。つまり、各有色フィルタの内縁位置を外縁位置が異なる。この径の幅の差により白色フィルタ291W,291W′の透過量が各色で変化する。この径の幅の差も前実施例と同様、白色と各色を混合することで彩度を落として輝度を高くする場合、輝度の変化の割合が各色によって違うため、この各色の輝度の変化の割合を一定にするために設けたものである。

本実施例はこのようなカラーホイール291を用いることにより、彩度優先モードと、中間モードと、輝度優先モードの３種類のモードで段階的に投影が可能なプロジェクタを提供できる。又、本実施例のプロジェクタのホイールモータも回転軸が間欠的に移動可能であり、前実施例と同様にモータ移動手段で制御する。

彩度優先モードの場合、図１８に示すように、カラーホイール291の赤色フィルタ291R、緑色フィルタ291G、青色フィルタ291Bの各有色フィルタ面上に集光部260が完全に収まる位置である彩度優先モード位置292aにホイールモータの回転軸292が位置している。これにより、赤色、緑色、青色の有色光のみで投影するため、彩度の高い投影画像を提供することができる。

中間モードの場合、図１９に示すように、ホイールモータの回転軸292が彩度優先モード位置292aから集光部260の一部が白色フィルタ291Wに掛かる位置である中間モード位置292bに移動する。つまり、カラーホイール291の中心方向に集光部260が移動する。これにより赤色フィルタ291R、緑色フィルタ291G、青色フィルタ291Bの各フィルタと白色フィルタ291Wの両方に集光部260が掛かることになるので射出光は赤色、緑色、青色の各有色光と白色を透過した白色光を混合したものとなり、彩度優先モード位置に比べて輝度が上がる。

輝度優先モードの場合、図２０に示すように、ホイールモータの回転軸292が彩度優先モード位置292aから集光部260の一部が白色フィルタ291W`に掛かる位置である輝度優先モード位置292cに移動する。つまり、カラーホイール291の外周方向に集光部260が移動する。これにより、各有色フィルタと、各有色フィルタの外周に位置する白色フィルタ291W`との両方に集光部260が位置することになる。これにより、この射出光は赤色、緑色、青色の各有色光と白色を透過した白色光を混合したものとなり、この混合した光が導光ロッドに射出される。又、輝度優先モードの場合は、中間モードに比べて集光部260が白色フィルタ291W`に掛かる領域が広くなっており、輝度の高い投影画像を提供することができる。

又、前実施例と同様に、図１９、図２０の赤色領域R′、緑色領域G′、青色領域B′の集光部260を比較すると分かるように、赤色領域R′では集光部260が白色フィルタ292W,292W′を僅かに透過しているだけであるが、赤色領域R′に比べて青色領域B′では白色フィルタ292W,292W′に位置する集光部260の割合は大きくなっている。これにより、各色の輝度の変化の割合が一定となる。

本実施例によれば、映画等を見るときには彩度が高く、各色のバランスが優れている彩度優先モードを用いることできれいな投影画像を提供することができ、プレゼンテーション等をするときは輝度の高い輝度優先モードを用いることで色付きの文字でもはっきり読み取ることができる投影画像を提供することができ、それ以外の時は中間モードに設定しておくことで、面倒な設定をせずに使用できるといったような、用途を選ばないプロジェクタ及びプロジェクタの色合い調整方法と、この方法に使用するカラーホイールを提供できる。

本発明の更に別の実施例について述べる。本実施例のカラーホイール301は、図２１に示すように、赤色フィルタ301Rと、緑色フィルタ301Gと、青色フィルタ301Bとを各々扇形として各有色フィルタを周方向に隣接させて配置してあり、各有色フィルタには白色透過部301Wが点在されている。

又、図２２に示すように、カラーホイール301に点在した白色透過部301Wの面積はカラーホイール301の外周に近づくにつれて小さくなっており、外周縁近傍では集光部260の全体が収まる領域分は白色透過部301Wが成形されずに赤色、緑色、青色の有色フィルタのみとなっている。そして、赤色フィルタ301R、緑色フィルタ301G、青色フィルタ301Bの各フィルタの面積に対する白色透過部301Wの面積比には差を設けている。この面積比の差は、上述した実施例と同様であり、白色と各色を混合することで彩度を落として輝度を高くする場合、輝度の変化の割合が色によって違うため、この輝度の変化の割合を一定にするために設けている。

そして、本実施例のプロジェクタのホイールモータも回転軸302が移動可能であるが、本実施例の場合、連続的に移動可能となっており、前実施例と同様にモータ移動手段で制御する。本実施例のカラーホイール301を用いたプロジェクタは、彩度優先から輝度優先まで無段階に自由に設定できるものである。以下に、上述してきた実施例と同様の彩度優先モード、中間モード、輝度優先モードについて動作を説明する。

彩度優先モードの場合は、図２３に示すように、カラーホイール301の外周側Oに集光部260が位置するようにホイールモータの回転軸302が移動する。カラーホイール301の外周側Oには白色透過部301Wが成形されていないため、集光部260は赤色、緑色、青色のみの部分に集光することになる。これにより、赤色、緑色、青色のみを透過した有色光のみで投影するため、彩度の高い投影画像を提供することができる。

又、中間モードの場合、図２４に示すように、集光部260がカラーホイール301の径方向の中央近傍部の中間モード位置に位置している。これにより赤色フィルタ301R、緑色フィルタ301G、青色フィルタ301Bと、各フィルタに成形された白色透過部301Wとの両方に集光部260が掛かるので射出光は赤色、緑色、青色の各有色光と白色を透過した白色光を混合したものとなり、彩度優先モード位置に比べて輝度が上がる。

そして、輝度優先モードの場合、図２５に示すように、カラーホイール301の内周側Iに集光部260が位置するようにホイールモータの回転軸302が移動する。カラーホイール301の内周側Iでは、赤色フィルタ301R、緑色フィルタ301G、青色フィルタ301Bの各有色フィルタの面積に対する白色透過部301Wの面積が大きくなっているため、中間モード以上に輝度の高い投影画像を提供することができる。

これまでの説明では、彩度優先モード、中間モード、輝度優先モードの３種類に分けて説明したが、本実施例のプロジェクタに用いるカラーホイール301は、白色透過部301Wが各有色フィルタに連続的に設けられているため、彩度優先モードから輝度優先モードまでの間を連続的に無段階に選択できる物であり、プロジェクタの筐体に輝度調整つまみ等を設け、当該つまみで輝度調整をアナログ的に調整できる。

次に本実施例のプロジェクタを用いて投影した場合の集光部と輝度及び彩度の関係について述べる。集光部と輝度の関係は、図２６に示すように、カラーホイールの内周側程高く、外周に近づくにつれて低くなることが分かる。又、集光部と彩度の関係は、図２７に示すように、カラーホイールの内周側程低く、外周に近づくにつれて高くなることが分かる。前述した彩度優先モードはカラーホイールの外周側であり、輝度優先モードはカラーホイールの内周側であり、中間モードは図２６と図２７の線が交差する場所に位置することになる。

尚、本実施例で用いたカラーホイール301の図では白色透過部301Wを円形に表しているが、円形に限らず、多角形などの形状として微少な白色透過部301Wを点在させることも可能である。又、図２８に示すように、細い三角形状の白色透過部301Wを各有色フィルタ内に配列することもできる。三角形状としたのはカラーホイール301の内周側と外周側とで輝度や彩度に差を設けるためである。更に、一定幅の細い放射方向直線の白色透過部301Wを各有色フィルタ上に並べて配置して縞模様とした形状や、市松模様等を用いることもできる。このような場合においても、赤色フィルタ301Rと、緑色フィルタ301Gと、青色フィルタ301Bの各面積に対する白色透過部301Wの面積比を異ならせることができる。

以上のように本実施例によれば、プロジェクタの使用環境に応じて輝度、彩度の調整が自由に可能となり、場所や用途を選ばないプロジェクタ及びプロジェクタの色合い調整方法と、この方法に使用するカラーホイールを提供できる。
また、前記実施例のカラーホイールは、有色フィルタとして赤色フィルタと緑色フィルタと青色フィルタのみを使用しているも、有色フィルタとしては、黄色フィルタ、水色フィルタ、紫色フィルタを用いる場合や、これら黄色フィルタ、水色フィルタ、紫色フィルタを適宜赤色フィルタや緑色フィルタと青色フィルタに加えて４色乃至６色の有色フィルタを備えるカラーホイールとすることも有る。
尚、本発明は、以上の実施例の形態に限定されるものでなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で自由に変更、改良が可能である。

本発明の実施例のプロジェクタの斜視図。 本発明の実施例のプロジェクタの上面を取り除いた斜視図。 本発明の一つの実施例の彩度優先モード時の回転軸の移動説明図。 本発明の一つの実施例の中間モード時の回転軸の移動説明図。 本発明の一つの実施例の輝度優先モード時の回転軸の移動説明図。 本発明の一つの実施例の彩度優先モード時の各色の輝度を表す図。 本発明の一つの実施例の中間優先モード時の各色の輝度を表す図。 本発明の一つの実施例の輝度優先モード時の各色の輝度を表す図。 本発明のその他の実施例のカラーホイールの正面図。 本発明のその他の実施例の彩度優先モード時の回転軸の移動説明図。 本発明のその他の実施例の輝度優先モード時の回転軸の移動説明図。 本発明のその他の実施例の彩度優先モード時の各色の輝度を表す図。 本発明のその他の実施例の輝度優先モード時の各色の輝度を表す図。 本発明の更に別の実施例のカラーホイールの正面図。 本発明の更に別の実施例の彩度優先モード時の回転軸の移動説明図。 本発明の更に別の実施例の輝度優先モード時の回転軸の移動説明図。 本発明の更に別の実施例のカラーホイールの正面図。 本発明の更に別の実施例の彩度優先モード時の回転軸の移動説明図。 本発明の更に別の実施例の中間モード時の回転軸の移動説明図。 本発明の更に別の実施例の輝度優先モード時の回転軸の移動説明図。 本発明の更に別の実施例のカラーホイールの正面図。 本発明の更に別の実施例のカラーホイールのフィルタ拡大図。 本発明の更に別の実施例の彩度優先モード時の集光部の位置の説明図。 本発明の更に別の実施例の中間モード時の集光部の位置の説明図。 本発明の更に別の実施例の輝度優先モード時の集光部の位置の説明図。 本発明の更に別の実施例の輝度と集光部位置の関係を示す図。 本発明の更に別の実施例の彩度と集光部位置の関係を示す図。 本発明の更に別の実施例のカラーホイールのフィルタ拡大図。 従来のカラーホイールの正面図。 従来のその他のカラーホイールの正面図。 従来のカラーホイールの投影時の各色の輝度を表す図。 従来のカラーホイールの投影時の各色の輝度を表す図。

符号の説明

100 プロジェクタ 110 上面パネル
111 電源スイッチ 112 電源ランプインジケータ
113 手動画質調整キー 114 自動画質調整キー
115 光源ランプインジケータ 116 加熱インジケータ
118 拡声穴 119 開閉蓋
120 前面パネル 121 レンズカバー
123 投影口 130 後面パネル
140 右側面パネル 145 排気口
150 左側面パネル 155 吸気口
160 底面パネル 170 前足部材
175 後足部材 180 回路基板
181 プロジェクタ制御手段 187 ランプ電源回路
190 冷却ファン 210 光源装置
211 放電ランプ 220 光源側光学系
221 カラーホイール
221R,271R,281R,291R,301R 赤色フィルタ
221G,271G,281G,291G,301G 緑色フィルタ
221B,271B,281B,291B,301B 青色フィルタ
222 ホイールモータ 223 モータ移動手段
224 導光ロッド
226 光源側レンズ群 228 ミラー
230 表示素子 250 投影側光学系
253 固定レンズ群 255 可動レンズ群
260 集光部 261 回転軸
261a,272a,282a,292a 彩度優先モード
261a,292a 中間モード
261a,272a,282a,292a 輝度優先モード
271W,281W,291W, 291W′ 白色フィルタ
301W 白色透過部
I 内周側 O 外周側
R′ 赤色領域 G′ 緑色領域
B′ 青色領域

Claims (20)

1. 光源装置と、カラーホイール及び導光ロッドやレンズ群を含んで構成した光源側光学系と、表示素子と、投影側光学系と、更に、前記カラーホイールを駆動するホイールモータと、そしてプロジェクタ制御手段とを有し、
   前記カラーホイールは周方向に配置された複数色の有色フィルタと前記各有色フィルタの内側又は外側に配置された環状形状の白色フィルタとを備え、前記カラーホイールの径方向に沿って前記各有色フィルタの内縁位置又は外縁位置が前記各有色フィルタ毎に各々異なるように、前記各有色フィルタは配置されており、
   前記カラーホイールの各有色フィルタの透過光である複数の有色光のそれぞれに前記白色フィルタを透過して発する白色光を混合させ、前記各有色フィルタの透過光に対して、輝度を変化させるように前記カラーホイールを回転させることを特徴とするプロジェクタ。
2. 光源装置と、カラーホイール及び導光ロッドやレンズ群などで構成した光源側光学系と、表示素子と、投影側光学系と、更に、前記カラーホイールを駆動するホイールモータと、そしてプロジェクタ制御手段とを有し、
   前記カラーホイールは周方向に複数色の有色フィルタを備え、前記各有色フィルタは白色透過部を有し、前記白色透過部の面積率がホイールの中心から等距離で前記各有色フィルタによって異なっており、
   前記カラーホイールの各有色フィルタの透過光である複数の有色光のそれぞれに前記白色透過部を透過して発する白色光を混合させ、前記白色透過部が形成されていない前記各有色フィルタの透過光に対して、輝度を変化させるように前記カラーホイールを回転させることを特徴とするプロジェクタ。
3. 前記カラーホイールは、前記白色透過部が微小点として各有色フィルタに形成されていることを特徴とする請求項２に記載したプロジェクタ。
4. 前記各有色フィルタの単位面積における前記白色透過部の面積率がホイールの半径方向で異なっていることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のプロジェクタ。
5. 前記プロジェクタは、さらに前記カラーホイールを移動させるモータ移動手段を備え、前記モータ移動手段により前記カラーホイールを移動させて前記カラーホイールの各有色フィルタを透過する光の輝度と彩度とを変化させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載のプロジェクタ。
6. 前記カラーホイールは３色の有色フィルタで形成され、第１の有色フィルタとして赤色フィルタを、第２の有色フィルタとして緑色フィルタを、第３の有色フィルタとして青色フィルタを有していることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載したプロジェクタ。
7. 前記カラーホイールの有色フィルタは、各々扇形として前記有色フィルタの周方向に隣接させて配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載したプロジェクタ。
8. 円盤形状の中心に設けられた回転軸により回転し、
   周方向に隣接して配置された複数の有色フィルタと、
   前記各有色フィルタの内側又は外側に配置された環状形状の白色フィルタとを有し、
   径方向に沿って前記各有色フィルタの内縁位置又は外縁位置が前記各有色フィルタ毎に各々異なるように前記各有色フィルタが配置されていることを特徴とするカラーホイール。
9. 円盤形状の中心に設けられた回転軸により回転し、
   複数の有色フィルタが周方向に隣接して配置され、
   前記各有色フィルタは白色透過部を有し、前記各有色フィルタの単位面積における前記白色透過部の面積率がホイールの中心から等距離で前記各有色フィルタによって異なることを特徴とするカラーホイール。
10. 前記白色透過部は、微小点として各有色フィルタに形成されていることを特徴とする請求項９に記載したカラーホイール。
11. 前記各有色フィルタの単位面積における前記白色透過部の面積率が前記カラーホイールの半径方向で異なっていることを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のカラーホイール。
12. 前記有色フィルタとして３色の異なる有色フィルタを備え、各有色フィルタは赤色フィルタ、緑色フィルタ、青色フィルタであることを特徴とする請求項８乃至請求項１１の何れかに記載したカラーホイール。
13. 前記有色フィルタは、各々扇形として前記カラーホイールの周方向に隣接させて配置されていることを特徴とする請求項８乃至請求項１２の何れかに記載したカラーホイール。
14. 光源装置からの光束をカラーホイール及び導光ロッドやレンズ群などの光源側光学系を介して表示素子に入射し、前記表示素子で光変調を行って形成した画像光を投影側光学系により投射するに際し、
    前記カラーホイールは複数の有色フィルタ及び前記各有色フィルタの内側又は外側に配置された環状形状の白色フィルタで形成され、前記カラーホイールの径方向に沿って前記各有色フィルタの内縁位置又は外縁位置が前記各有色フィルタ毎に各々異なるように、前記各色フィルタは配置されており、
    前記カラーホイールの前記各有色フィルタの透過光である複数の有色光のそれぞれに前記白色フィルタを透過して発する白色光を混合させ、前記各有色フィルタの透過光に対して、輝度を変化させるように前記カラーホイールを回転させることを特徴とするプロジェクタの色合い調整方法。
15. 光源装置からの光束をカラーホイール及び導光ロッドやレンズ群などの光源側光学系を介して表示素子に入射し、前記表示素子で光変調を行って形成した画像光を投影側光学系により投射するに際し、
    前記カラーホイールは白色透過部を有する複数の有色フィルタで形成され、前記白色透過部の面積率は、ホイールの中心から等距離で前記各有色フィルタによって異なっており、
    前記カラーホイールの前記各有色フィルタの透過光である複数の有色光のそれぞれに前記白色透過部を透過して発する白色光を混合させ、前記白色透過部が形成されていない前記各有色フィルタの透過光に対して、輝度を変化させるように前記カラーホイールを回転させることを特徴とするプロジェクタの色合い調整方法。
16. 前記カラーホイールの３色以上の異なる有色フィルタとして、ホイールの半径方向に単位面積あたりの密度が変化する前記白色透過部を有する有色フィルタを用いることを特徴とする請求項１５に記載したプロジェクタの色合い調整方法。
17. 前記カラーホイールを移動させて前記光源装置から前記カラーホイールに入射する光束の照射位置を変更することを特徴とする請求項１４乃至請求項１６の何れかに記載のプロジェクタの色合い調整方法。
18. 前記カラーホイールの移動を間欠的とし、３色以上の異なる有色フィルタを周方向に隣接させて配置したカラーホイールを透過した各有色光に含まれる白色光の割合を段階的に変化させることを特徴とする請求項１７に記載したプロジェクタの色合い調整方法。
19. 前記カラーホイールの移動を無段階とし、３色以上の異なる有色フィルタを周方向に隣接させて配置したカラーホイールを透過した各有色光に含まれる白色光の割合を連続的に変化させることを特徴とする請求項１７に記載したプロジェクタの色合い調整方法。
20. 前記カラーホイールの有色フィルタとして３色の有色フィルタを用い、第１の有色フィルタとして赤色フィルタを、第２の有色フィルタとして緑色フィルタを、第３の有色フィルタとして青色フィルタを用いることを特徴とする請求項１４乃至請求項１９の何れかに記載したプロジェクタの色合い調整方法。
    

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