(57)【要約】【課題】カラーブレイクの発生を抑制して表示品質の向上を図る。【解決手段】本発明の投射型表示装置１０は、各単位期間Ｆ内の第１期間Ｔ１において赤色成分の単色画像ＤＲを出力し、各単位期間Ｆ内の第２期間Ｔ２において青色成分の単色画像ＤＢを出力し、各単位期間Ｆ内の第３期間Ｔ３において緑色成分の単色画像ＤＧを出力する画像出力部１０と、分配部２０と、合成部３０と、投射用レンズ４０と、を備える。分配部２０によって、単色画像ＤＲは第１光路６０へ導かれ、単色画像ＤＢは第２光路７０へ導かれ、単色画像ＤＧは第３光路８０へ導かれる。そして、単色画像ＤＲの遅延量（合成部３０へ至るまでの時間長）は単色画像ＤＢの遅延量よりも大きく、かつ、単色画像ＤＢの遅延量は単色画像ＤＧの遅延量よりも大きくなるように設定される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各単位期間内の第１期間において第１の色に対応する第１画像を出力し、前記各単位期間内の期間であって前記第１期間の後の第２期間において、第２の色に対応する第２画像を出力する画像出力部と、
前記画像出力部から出力される各画像を互いに異なる経路へ分配する分配部と、
前記分配部にて分配される各画像を合成する合成部と、
前記合成部から出力される合成画像を表示領域に投射する投射光学系と、を備え、
前記第１画像は、前記分配部によって、前記合成部へ繋がる第１光路へ導かれ、
前記第２画像は、前記分配部によって、前記合成部へ繋がる第２光路へ導かれ、
前記第１画像が前記第１光路を介して前記合成部へ至るまでの時間長は、前記第２画像が前記第２光路を介して前記合成部へ至るまでの時間長よりも長くなるように設定される、
投射型表示装置。
【請求項２】
前記第１光路上に光ファイバーが設けられる、
請求項１の投射型表示装置。
【請求項３】
前記画像出力部は、各単位期間内の期間であって前記第２期間の後の第３期間において、第３の色に対応する第３画像を出力し、
前記第３画像は、前記分配部によって、前記合成部へ繋がる第３光路へ導かれ、
前記第２画像が前記第２光路を介して前記合成部へ至るまでの時間長は、前記第３画像が前記第３光路を介して前記合成部へ至るまでの時間長よりも長くなるように設定される、
請求項１または請求項２の投射型表示装置。
【請求項４】
前記第２光路上に光ファイバーが設けられ、
前記第１光路の光路長は、前記第２光路の光路長よりも長い、
請求項３の投射型表示装置。
【請求項５】
前記第１画像、前記第２画像および前記第３画像の各々が前記合成部へ到達するタイミングは同じである、
請求項３または請求項４の投射型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、投射型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
異なる色の画像を時分割にレンズへ出力して表示領域に投射するという投射型表示装置が従来から広く知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２４１１６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１の技術では、各色の画像がレンズへ時分割に到達するため、観察者には、各色の画像が合成されたカラー画像が認識されずに単色の画像が認識されてしまう、いわゆるカラーブレイク（色割れ）が発生するという問題があった。
以上の事情に鑑みて、本発明は、カラーブレイクの発生を抑制して表示品質の向上を図るという課題の解決を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するために、本発明に係る投射型表示装置は、各単位期間内の第１期間において第１の色に対応する第１画像（例えば、図２に示す赤色成分の単色画像ＤＲ）を出力し、各単位期間内の期間であって第１期間の後の第２期間において、第２の色に対応する第２画像（例えば、図２に示す青色成分の単色画像ＤＢ）を出力する画像出力部と、画像出力部から出力される各画像を互いに異なる経路へ分配する分配部と、分配部にて分配される各画像を合成する合成部と、合成部から出力される合成画像を表示領域に投射する投射光学系（例えば図１に示す投射用レンズ４０）と、を備え、第１画像は、分配部によって、合成部へ繋がる第１光路へ導かれ、第２画像は、分配部によって、合成部へ繋がる第２光路へ導かれ、第１画像が第１光路を介して合成部へ至るまでの時間長は、第２画像が第２光路を介して合成部へ至るまでの時間長よりも長くなるように設定される。より具体的には、第１光路上には光ファイバーが設けられる。
【０００６】
この態様においては、第１画像が第１光路を介して合成部へ至るまでの時間長は、第２画像が第２光路を介して合成部へ至るまでの時間長よりも長いから、第１画像が合成部へ到達するタイミングと、第２画像が合成部へ到達するタイミングとを近づけることができる。この態様によれば、第１画像が第１光路を介して合成部へ至るまでの時間長と、第２画像が第２光路を介して合成部へ至るまでの時間長とが同じである態様に比べて、カラーブレイクの発生を抑制できるという利点がある。
【０００７】
本発明に係る投射型表示装置の態様として、画像出力部は、各単位期間内の期間であって第２期間の後の第３期間において、第３の色に対応する第３画像（例えば図２に示す緑色成分の単色画像ＤＧ）を出力し、第３画像は、分配部によって、合成部へ繋がる第３光路へ導かれ、第２画像が第２光路を介して合成部へ至るまでの時間長は、第３画像が第３光路を介して合成部へ至るまでの時間長よりも長い。より具体的には、第２光路上には光ファイバーが設けられる。そして、第１光路の光路長は、第２光路の光路長よりも長くなるように設定される。
【０００８】
この態様においては、第２画像が第２光路を介して合成部へ至るまでの時間長は、第３画像が第３光路を介して合成部へ至るまでの時間長よりも長いから、各画像（第１画像、第２画像および第３画像）が合成部へ到達するタイミングを近づけることができる。これにより画像出力部から出力された各画像が、対応する光路を介して合成部へ至るまでの時間長が同じである態様に比べて、カラーブレイクの発生を抑制できるという利点がある。
【０００９】
また、第１画像、第２画像および第３画像の各々が合成部へ到達するタイミングは同じであることが好ましい。この態様によれば、観察者には、第１画像、第２画像および第３画像が合成されたカラー画像が認識されるから、カラーブレイクの発生を防止できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本実施形態に係る投射型表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図２】同実施形態に係る投射型表示装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図３】本発明の変形例に係る投射型表示装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の変形例に係る投射型表示装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の実施形態に係る投射型表示装置１００の概略構成を示すブロック図である。投射型表示装置１００は、画像出力部１０と、分配部２０と、合成部３０と、投射用レンズ４０とを含む。本実施形態に係る投射型表示装置１０は、画像出力部１０から出力される各色の画像をスクリーン（表示領域）５０に拡大投射する機能を有する。
【００１２】
画像出力部１０は、図示しない制御回路から入力される画像信号に基づいて、各色に対応する画像を時分割に出力する。画像出力部１０は、デジタル・マイクロミラー・デバイス（Digital Micromirror Device）で構成することもできるし、液晶パネルで構成することもできる。要するに、画像出力部１０は、入力される画像信号に基づいて、各色に対応する画像を時分割に出力するものであればよい。
【００１３】
図２は、本実施形態に係る投射型表示装置１０の動作を説明するためのタイミングチャートである。図２に示す単位期間Ｆは、ひとつの画像の表示に利用される期間（フレーム）である。図２に示すように、単位期間Ｆは、第１期間Ｔ１と、第１期間Ｔ１の後の第２期間Ｔ２と、第２期間Ｔ２の後の第３期間Ｔ３とに区分される。第１期間Ｔにおいて、画像出力部１０は赤色成分の単色画像ＤＲを出力する。また、第２期間Ｔ２において、画像出力部１０は青色成分の単色画像ＤＢを出力する。さらに、第３期間Ｔ３において、画像出力部１０は緑色成分の単色画像ＤＧを出力する。
【００１４】
図１に示す分配部２０は、画像出力部１０から出力される各単色画像（ＤＲ，ＤＢ，ＤＧ）を互いに異なる経路へ分配する手段である。本実施形態では、分配部２０はプリズムで構成される。分配部２０は、画像出力部１０から出力される赤色成分の単色画像ＤＲを、合成部３０へ繋がる第１光路６０へ導く。また、分配部２０は、画像出力部１０から出力される青色成分の単色画像ＤＢを、合成部３０へ繋がる第２光路７０へ導く。さらに、分配部２０は、画像出力部１０から出力される緑色成分の単色画像ＤＧを、合成部３０へ繋がる第３光路８０へ導く。
【００１５】
図１に示すように、第１光路６０は、分配部２０の第１出射面２１から合成部３０の第１入射面３１へ至る光路である。本実施形態では、第１光路６０上には光ファイバー６１が設けられる。分配部２０の第１出射面２１から出射する赤色成分の単色画像ＤＲは、レンズ６３によって集光されて光ファイバー６１の第１端面６２ａに導かれる。光ファイバー６１を通過した単色画像ＤＲは、当該光ファイバー６１の第２端面６２ｂからレンズ６５へ出射し、レンズ６５にて平行光に変換されて合成部３０の第１入射面３１に入射する。
【００１６】
また、第２光路７０は、分配部２０の第２出射面２２から合成部３０の第２入射面３２へ至る光路である。第２光路７０上には光ファイバー７１が設けられる。分配部２０の第２出射面２２から出射する青色成分の単色画像ＤＢは、レンズ７３によって集光されて光ファイバー７１の第１端面７２ａに導かれる。光ファイバー７１を通過した単色画像ＧＢは、当該光ファイバー７１の第２端面７２ｂからレンズ７５へ出射し、レンズ７５にて平行光に変換されて合成部３０の第２入射面３２に入射する。
【００１７】
さらに、第３光路８０は、分配部２０の第３出射面２３から合成部３０の第３入射面３３へ至る光路である。本実施形態では、第３光路８０の光伝送用の媒体は空気である。分配部２０の第３出射面２３から出射する緑色成分の単色画像ＤＧは、第３光路８０（第３出射面２３と第３入射面３３との間の空間）を介して第３入射面３３に入射する。
【００１８】
本実施形態では、赤色成分の単色画像ＤＲが第１光路６０を介して合成部３０へ到達するまでの時間長（赤色成分の単色画像ＤＲの遅延量）は、青色成分の単色画像ＤＢが第２光路７０を介して合成部３０へ到達するまでの時間長（青色成分の単色画像ＤＢの遅延量）よりも長くなるように設定される。つまり、第１光路６０の光路長（光学的距離）は、第２光路７０の光路長よりも長くなるように設定される。
【００１９】
また、本実施形態では、青色成分の単色画像ＤＢが第２光路７０を介して合成部３０へ到達するまでの時間長（青色成分の単色画像ＤＢの遅延量）は、緑色成分の単色画像ＤＧが第３光路８０を介して合成部３０へ到達するまでの時間長（緑色成分の単色画像ＤＧの遅延量）よりも長くなるように設定される。本実施形態において、第３光路８０の光伝送用の媒体は空気（屈折率＝１）であるため、光ファイバーなどの屈折率が１よりも大きい媒体を光路上に設ける態様に比べて、その光路長は小さくなる。光路長（光学的距離）は、屈折率と実際の距離との積で決定されるからである。そして、本実施形態においては、第３光路８０の光路長は第２光路７０の光路長に比べて十分に小さくなるように設定され、画像出力部１０から出力される緑色成分の単色画像ＤＧは、殆ど遅延せずに合成部３０へ到達する。
【００２０】
以上より、赤色成分の単色画像ＤＲの遅延量は青色成分の単色画像ＤＢの遅延量よりも大きく、かつ、青色成分の単色画像ＤＢの遅延量は緑色成分の単色画像ＤＧの遅延量よりも大きいから、各単色画像（ＤＲ，ＤＢ，ＤＧ）が合成部３０へ到達するタイミングを近づけることができる。本実施形態では、緑色成分の単色画像ＤＧが合成部３０に到達するタイミングと、赤色成分の単色画像ＤＲおよび青色成分の単色画像ＤＢの各々が合成部３０に到達するタイミングとが一致するように設定される。
【００２１】
図２を参照しながら具体的に説明すると、例えば、第１期間Ｔ１、第２期間Ｔ２および第３期間Ｔ３の各々の時間長が１０μｓに設定される場合、赤色成分の単色画像ＤＲの遅延量ｔｒは２０μｓ、青色成分の単色画像ＤＢの遅延量ｔｂは１０μｓになるように第１光路６０および第２光路７０の各々の光路長が設定される。より具体的には、第１光路６０上に設けられた光ファイバー６１および第２光路７０上に設けられた光ファイバー７１の各々の屈折率が３である場合、光ファイバー６１の経路長（実際の距離）は約２０００ｍ、光ファイバー７１の経路長は約１０００ｍに設定される。ここでは、光の速度は、３×１０８ｍ／ｓを想定している。なお、光ファイバーにおける光路長は、その屈折率と経路長との積で決定されるため、光ファイバー６１の経路長と光ファイバー７１の経路長とを同じ長さに設定するとともに、光ファイバー６１の屈折率を光ファイバー７１の屈折率よりも大きい値に設定することで、第１光路６０の光路長を第２光路７０の光路長よりも大きく設定することもできる。
【００２２】
図１に示す合成部３０は、分配部２０によって分配される各単色画像（ＤＲ，ＤＢ，ＤＧ）を合成する手段である。本実施形態では、合成部３０はプリズムで構成される。図２に示すように、各単位期間Ｆ内の第３期間Ｔ３において、各単色画像（ＤＲ，ＤＢ，ＤＧ）が同時に合成部３０へ到達するとともに、これらが合成されたカラー画像が合成部３０にて生成される。そして、合成部３０から出力されるカラー画像は、投射用レンズ４０によって、スクリーン５０へ投射される。
【００２３】
以上に説明したように、赤色成分の単色画像ＤＲの遅延量が青色成分の単色画像ＤＢの遅延量よりも大きく、かつ、青色成分の単色画像の遅延量が緑色成分の単色画像ＤＧの遅延量よりも大きくなるように設定することで、各単色画像（ＤＲ，ＤＢ，ＤＧ）が合成部３０へ到達するタイミングを近づけることができる。これにより、各単色画像（ＤＲ，ＤＢ，ＤＧ）の遅延量（合成部３０へ到達するまでの時間長）が同じである態様に比べて、カラーブレイクの発生を抑制できるという特有の効果が得られる。
【００２４】
特に、本実施形態においては、画像出力部１０から出力される各単色画像（ＤＲ，ＤＢ，ＤＧ）が同時に合成部３０へ到達するから、観察者には、各単色画像（ＤＲ，ＤＢ，ＤＧ）が合成されたカラー画像が認識される。すなわち、カラーブレイクの発生を抑制するという観点からすれば、本実施形態の構成は格別に有効である。
【００２５】
＜変形例＞
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下の変形が可能である。また、以下に示す変形例のうちの２以上の変形例を組み合わせることもできる。
【００２６】
（１）変形例１
上述の実施形態では、画像出力部１０は、赤色成分の単色画像ＤＲ、青色成分の単色画像ＤＢおよび緑色成分の単色画像ＤＧの各々を時分割に出力しているが、これに限らず、画像出力部１０から時分割に出力される単色画像の数は任意である。例えば、図３および図４に示すように、画像出力部１０は、赤色成分の単色画像ＤＲおよび青色成分の単色画像ＤＢの２種類を時分割に出力する態様であってもよい。この態様では、図４に示すように、各単位期間Ｆは第１期間Ｔ１と第２期間Ｔ２とに区分される。そして、画像出力部１０は、第１期間Ｔ１において赤色成分の単色画像ＤＲを出力し、第２期間Ｔ２において青色成分の単色画像ＤＢを出力する。
【００２７】
図３および図４に示す態様では、上述の実施形態と同様に、分配部２０は、赤色成分の単色画像ＤＲを第１光路６０へ導く一方、青色成分の単色画像ＤＢを第２光路７０へ導く。この態様においては、第２光路７０は、分配部２０の第３出射面２３から合成部３０の第３入射面３３へ至る光路である。そして、第１光路６０の光路長は第２光路７０の光路長よりも大きくなるように設定される。この態様では、第１光路６０上には光ファイバー６１が設けられる一方、第２光路７０の光伝送用の媒体は空気である。
【００２８】
図３および図４に示す態様においても、赤色成分の単色画像ＤＲの遅延量（合成部３０へ到達するまでの時間長）は、青色成分の単色画像ＤＢの遅延量よりも大きくなるように設定されるから、単色画像ＤＲが合成部３０へ到達するタイミングと、単色画像ＤＢが合成部３０へ到達するタイミングとを近づけることができる。
【００２９】
さらに、画像出力部１０から時分割に出力される単色画像の色の種類は任意である。例えば、画像出力部１０は、各単位期間Ｆ内の第１期間Ｔ１において赤色以外の色成分の単色画像を出力し、各単位期間Ｆ内の第２期間Ｔ２において青色以外の色成分の単色画像を出力することもできる。要するに、画像出力部１０は、各単位期間Ｆ内の第１期間Ｔ１において第１の色に対応する第１画像を出力し、各単位期間Ｆ内の第２期間Ｔ２において第２の色に対応する第２画像を出力するものであればよい。そして、第１画像が第１光路６０を介して合成部３０へ至るまでの時間長（第１画像の遅延量）を、第２画像が第２光路７０を介して合成部３０へ至るまでの時間長（第２画像の遅延量）よりも長く設定することで、カラーブレイクの発生を抑制できるという特有の効果が得られる。
【００３０】
（２）変形例２
上述の実施形態では、画像出力部１０は、各単位期間Ｆ内の第１期間Ｔにおいて赤色成分の単色画像ＤＲを出力し、第２期間Ｔ２において青色成分の単色画像ＤＢを出力し、第３期間Ｔ３において緑色成分の単色画像ＤＧを出力しているが、これに限らず、各単位期間Ｆにおいて、画像出力部１０から時分割に出力される各単色画像の順番は任意である。例えば、画像出力部１０は、各単位期間Ｆ内の第１期間Ｔ１において緑色成分の単色画像ＤＧを出力し、第２期間Ｔ２において赤色成分の単色画像ＤＲを出力し、第３期間Ｔ３において赤色成分の単色画像ＤＲを出力することもできる。この場合、緑色成分の単色画像ＤＧは分配部２０によって第１光路６０へ導かれ、赤色成分の単色画像ＤＲは第２光路７０へ導かれ、青色成分の単色画像ＤＢは第３光路８０へ導かれるという具合である。
【００３１】
要するに、画像出力部１０は、各単位期間Ｆ内の第１期間Ｔ１において第１の色に対応する第１画像を出力し、各単位期間Ｆ内の第２期間Ｔ２において第２の色に対応する第２画像を出力し、各単位期間Ｆ内の第３期間Ｔ３において第３の色に対応する第３画像を出力するものであればよい。そして、第１画像が第１光路６０を介して合成部３０へ至るまでの時間長を、第２画像が第２光路７０を介して合成部３０へ至るまでの時間長よりも長く設定するとともに、第２画像が第２光路７０を介して合成部３０へ至るまでの時間長を、第３画像が第３光路８０を介して合成部３０へ至るまでの時間長（第３画像の遅延量）よりも長く設定することで、カラーブレイクの発生を抑制できるという特有の効果が得られる。
【００３２】
（３）変形例３
上述の実施形態では、第３光路８０の光伝送用の媒体は空気であるが、これに限らず、第３光路８０の光伝送用の媒体は任意である。例えば、第３光路８０上に光ファイバーを設けることもできる。この態様であっても、第３光路８０の光路長が第２光路７０の光路長よりも小さくなるように設定されていればよい。
【００３３】
（４）変形例４
上述の実施形態では、第１光路６０および第２光路７０上には光ファイバーが設けられているが、これに限らず、第１光路６０および第２光路７０は、各々に導かれる光（画像）を遅延させて合成部３０へ伝送するものであればよい。
【符号の説明】
【００３４】
１０……投射型表示装置、２０……分配部、２１……第１出射面、２２……第２出射面、２３……第３出射面、３０……合成部、３１……第１入射面、３２……第２入射面、３３……第３入射面、４０……投射用レンズ、５０……スクリーン、６０……第１光路、６１……光ファイバー、７０……第２光路、７１……光ファイバー、８０……第３光路、ＤＲ……赤色成分の単色画像、ＤＢ……青色成分の単色画像、ＤＧ……緑色成分の単色画像、Ｔ１……第１期間、Ｔ２……第２期間、Ｔ３……第３期間、Ｆ……単位期間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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